(57)【要約】【課題】多層強化繊維平坦半製品構造体製の完成部品を製造する。【解決手段】繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体を環境圧力下で第1の温度Taに加熱する際、繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体は少なくとも2つの相互に重なったポリマー層を有し、個々のポリマー層はそれぞれ繊維強化され、相互に密着結合しておらず、または相互に部分的にのみ密着結合しており、前記ポリマー層の少なくとも1つが半結晶性ポリマーを含む場合、第1の温度Taを、DIN EN ISO 11357-3：2013-04による結晶性ポリマーの融点Tmよりも高くし、少なくとも2つのポリマー層が半結晶性ポリマーを含まない場合、第1の温度Taを、少なくとも2つのポリマー層のうちの少なくとも1つにおけるポリマーのDIN EN ISO 11357-2：2013-09によるガラス転移温度Tgより高くする。更に、加熱された繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体を第2の温度Tb、3バール以上の圧力pbで加圧して完成部品を得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体製の完成部品を製造する方法であって、
ａ）前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体製を環境圧力下で第１の温度Ｔａに加熱する工程であって、前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体は少なくとも２つの相互に重なったポリマー層を有し、個々のポリマー層はそれぞれ繊維強化されていて、相互に密着結合しておらず、または相互に部分的にのみ密着結合しており、前記ポリマー層の少なくとも１つが半結晶性ポリマーを含む場合、前記第１の温度Ｔａを、DIN EN ISO 11357-3：2013-04による結晶性ポリマーの融点Ｔｍよりも高くし、前記少なくとも２つのポリマー層が半結晶性ポリマーを含まない場合、前記第１の温度Ｔａを、前記少なくとも２つのポリマー層のうちの少なくとも１つにおけるポリマーのDIN EN ISO 11357-2：2013-09によるガラス転移温度Ｔｇよりも高くする工程、
ｂ）前記加熱された少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体を第２の温度Ｔｂおよび少なくとも３バールの圧力ｐｂで加圧して完成部品を得る工程、
を含む方法。
【請求項２】
工程ａ）の前に、第２のポリマー層に面する前記第１のポリマー層の表面の８０％未満が、第２のポリマー層に連結結合を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも２つのポリマー層の各々が完全に固化した層である請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
工程ａ）の前に、前記少なくとも２つのポリマー層が、２４０℃から２８０℃の範囲内の温度Ｔｖおよび５バールより高い圧力Ｐｖで加圧することによってそれぞれ完全に固化される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第１の温度Ｔaが、工程ａ）において環境圧力で少なくとも５秒間維持される、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第２の温度Ｔｂは、前記第１の温度Ｔａと同じかそれより高い請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
工程ｂ）が直接工程ａ）の後に続く、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
工程ｂ）における完成部品が追加的に型内塗装される、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
工程ｂ）の後に、完成品が型内塗装されるか、または要素が完成品に射出成形される工程ｃ）が続く、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記加熱が非接触で行われる、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記加熱が赤外線放射または対流オーブン内で行われる、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
工程ｂ）において、加圧により完成部品の厚さが１ｍｍ以上４ｍｍ以下になる、又は、工程ｂ）に続く他の工程で、加圧により完成部品の厚さが１ｍｍ以上４ｍｍ以下になる、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも２つのポリマー層が、ポリマーに対してそれぞれ少なくとも50重量%のポリオレフィン、ポリビニルポリマー、スチレンポリマー、アクリロニトリル-スチレン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン、（メタ）アクリル酸のポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、硫化ポリフェニレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリキノキサリン、ポリキノリン、ポリベンズイミダゾール、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、またはそれらの混合物を有する請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも２つのポリマー層が母材物質と同じポリマーを有する請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも２つのポリマー層が、それぞれ繊維構造体により強化され、前記繊維構造体が好ましくは織布、編地、織込みスクリム、不織布または整列していない繊維、又は連続フィラメント繊維製の一方向性若しくは二方向性繊維構造体を有する、請求項１〜１４のいずれかに記載の工程。
【請求項１６】
前記繊維構造体の繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、金属繊維、ポリマー繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ素繊維、または鉱物繊維である、請求項１５に記載の工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体製の完成部品を、前記少なくとも１つの半製品構造体を加熱および加圧することによって製造する工程に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
繊維強化ポリマー製の完成部品は、例えば、金属よりも高強度で軽量の材料を使用することが意図される分野において使用される。 特に、繊維強化ポリマー製の完成部品は、車両総重量を削減し、それにより燃料消費も低減する目的で、自動車の構造体に使用される。
【０００３】
繊維強化ポリマー製の完成部品で、繊維を取り囲むポリマー相も母材として定義づけられるものは、しばしば中間製品から製造され、例えば有機パネルとして知られるものから製造されるが、これは完全に含浸され加圧固化された連続フィラメント繊維強化熱可塑性ポリマーであり、織物または織込みスクリムを用いて強化されている。有機パネルは、ポリマーが完全に含浸した個々の層を、細孔がほぼなくなるように相互に結合させることによって得られるが、別の表現を使用すると、この製品は完全に加圧固化されていると言える。有機パネルはこれまで、プリプレグとして知られているものから製造することが可能であった。プリプレグは、強化繊維を完全には湿潤していない微細に分散した熱可塑性母材を含む。後続の工程において、プリプレグは完全に含浸され、加圧固化される。 
【０００４】
M. Ostgatheは“Zur Serienfertigung gewebeverstaerkter Halbzeuge fuer die Umformung”（形成プロセスのための織物強化半製品の量産）、Fortschritt-Berichte VDI 2(440), 1977, pp.  48-51において、成形特性が使用される半製品構造体に依存することについて研究している。使用された半製品構造体は、有機パネル、ハイブリッド織物およびカレンダ加工をした半製品構造体であった。前記ハイブリッド織物は、強化繊維とマトリクス繊維を含むが、繊維と母材との間には、いかなる種類の結合も存在しない。前記カレンダ加工をした半製品構造体は、ハイブリッド織物をカレンダ加工して製造したものであり、前記母材は溶融され、また実質的に強化繊維は湿潤されていた。ハイブリッド繊維とカレンダ加工材料は両方とも、熱可塑性プリプレグの定義に該当する。有機パネルで製造した構成部品は、カレンダ加工半製品構造体またはハイブリッド繊維で製造した構成部品よりもはるかに良好な機械的特性を示した。十分な機械的特性および量産適性は、完全に含浸させ、複数層が完全に加圧固化された半製品構造体からのみ得られる。
【０００５】
Ostgatheは１５ページで、一方向強化テープの製造について記しているが、このテープはそれ自体が含浸され個々の層として加圧固化されており、続く手順で層として加工することができ、半製品シートが得られる。これらテープの織物加工工程は複雑で、完全に含浸された半製品が形成工程に供されるときよりも加工工程の時間が長いが、これは出発材料が加圧固化されていないためであると記述されている。一方向テープで強化された半製品の形成工程においては、完全に加圧固化されたテープ構造体製の半製品シートが必要となるが、これは別の定義でテープレイアップといい、テープ製造後に複数層半製品シートを加圧固化するさらなる工程が必要である。 
【０００６】
A. Woegingerは“Prozesstechnologien zur Herstellung kontinuierlich faserverstaerkter thermoplastischer Halbzeuge”（連続繊維強化した熱可塑性半製品製造のための加工技術）, Institut fuer Verbundwerkstoffe-GmbH-Kaiserslautern publications, vol. 41, 2004, pp. 4 to 6において、半製品の製造工程における3つの基本的な部分について述べている。それは、含浸、加圧固化、そして固体状態への変換である。ここでの加圧固化段階は、複合材料の個々の強化層を良好に結合させることに役立つ。含浸段階と加圧固化段階の後、前記材料は、無孔の複合体であることが理想である。処理量により必要な場合は、他の工程として、フィルム積層プロセス、プレプリグプロセスおよびダイレクトプロセスが使用可能であるが、ダイレクトプロセスにおいては、母材部分および繊維部分を加圧工程でひとつにし、半製品構造体を製造する。
【０００７】
従来技術で知られている方法では、前記複数層の半製品構造体を完全に加圧固化するために複雑な工程が実施され、前記半製品構造体が複数層で完全に加圧固化しないことには、結果として得られる完成部品の機械的特性が不十分であるという欠点があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】M. Ostgatheは“Zur Serienfertigung gewebeverstaerkter Halbzeuge fuer die Umformung”（形成プロセスのための織物強化半製品の量産）、Fortschritt-Berichte VDI 2(440), 1977, pp.  48-51
【非特許文献２】A. Woegingerは“Prozesstechnologien zur Herstellung kontinuierlich faserverstaerkter thermoplastischer Halbzeuge”（連続繊維強化した熱可塑性半製品製造のための加工技術）, Institut fuer Verbundwerkstoffe-GmbH-Kaiserslautern publications, vol. 41, 2004, pp. 4 to 6
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体製の完成部品の製造工程および、同一のあるいは改良された機械的特性を持つ完成部品をより効果的に製造するための工程を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的は、少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体製の完成部品の製造方法により達成される。その方法は、
ａ）前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体を環境圧力下で第1の温度Taに加熱する工程であって、前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体は少なくとも２つの相互に重なったポリマー層を有し、個々のポリマー層はそれぞれ繊維強化されていて、相互に密着結合しておらず、または相互に部分的にのみ密着結合しており、前記ポリマー層の少なくとも１つが半結晶性ポリマーを含む場合、DIN EN ISO 11357-3：2013-04による結晶性ポリマーの融点Tmよりも高い第1の温度Taに加熱し、前記少なくとも２つのポリマー層が半結晶性ポリマーを含まない場合、前記少なくとも２つのポリマー層のうちの少なくとも１つにおけるポリマーのDIN EN ISO 11357-2：2013-09によるガラス転移温度Ｔｇよりも高い第1の温度Taに加熱する工程、
ｂ）前記加熱された少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体を第２の温度Ｔｂおよび少なくとも３バールの圧力ｐｂで加圧して完成部品を得る工程、
を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
材料と方法の組み合わせにより、完全に加圧固化（consolidated、固化、合体）されていない複数層の半製品構造体から出発して、完全に加圧固化された多層の完成部品を、部品金型内で製造することが可能である。使用する繊維強化ポリマー層は、完全に加圧固化した単層の半製品で、例えばテープの形状であることが好ましく、これを使用することにより、完成部品の製造コストを削減すると同時に、従来技術に記載された欠点を有さず、特に良好な機械的特性、特に引っ張り強度および曲げ強度に関して特徴づけられた完成部品を製造することが可能である。前記完成部品の製造には、テープまたは半製品とされる完全に加圧固化した単層のポリマー層を用いることができる。前記ポリマー層は、加圧固化されていない複数層の、または完全には加圧固化されていない複数層の半製品構造体の形態で用意されるが、その例としてテープレイアップがある。完全な加圧固化という表現は、繊維が完全に湿潤されたことを意味する。本発明において個々のポリマー層は、完成部品を得るために前記個々の層がさらに加工されるまで、すなわち、工程ａ）およびｂ）を行うまで、複数層で完全加圧固化されない。したがって、完成部品の製造工程全体においては、中間工程、つまり、完成部品が実際に製造される前の、前記半製品構造体が全表面の複数層加圧または完全加圧固化に供される工程を省略することができる。本発明の工程は、完全に加圧固化された複数層の半製品構造体、例えば完全に加圧固化した有機パネルを別途製造するために必要な時間を節約することができることから、完成部品製造工程の生産性を高めることができる。 
【００１２】
前記完成部品は、それぞれ単層の強化繊維を有する少なくとも２つの相互に重なり合ったポリマー層を含む層構造体から製造される。前記少なくとも２つのポリマー層は、一般に、当業者に知られている任意の単層の半製品であることが可能である。前記ポリマー層はテープであることが好ましい。
【００１３】
本発明の目的において、「密着（coherent）」とは、ポリマー組成物が種々の層、特に繊維強化構造体の種々の層を連続的に閉塞し、これらの細孔の含有量が低いことを意味する。細孔含有量が高いと、完成部品の機械的特性を損なうこととなる。これとは対照的に、相互に密着結合していない層は、全層を覆うポリマー塊がもたらす連続的な結合が層間にないままで、単に重ね合っているにすぎない。層間で部分的に密着結合している場合は、種々の層は、互いに向い合っている表面の個々の領域において相互に接着している。これは、層システムの形態で相互に重ね合った層を先立って加熱したことから生じ得る。本発明の工程において上流のこの加熱処理は、環境圧力を超える圧力で実施することができる。この処理によって、前記層のポリマーは部分的に溶融することができ、隣接する層のポリマーは相互に部分的に融合することができ、したがって前記層は部分的な密着結合をすることができるが、その一方で、融合ポリマーは前記層を完全には分離させない。
【００１４】
工程ａ）およびｂ）の上流には、前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体の製造工程があり得る。前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体の製造は、不完全な程度までしか行われない加圧固化工程を含むことができる。１つの実施形態においては、前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体のうち少なくとも２つのポリマー層は、工程ａ）の前に、相互に部分的密着結合する処理をされていることができる。
【００１５】
前記少なくとも２つのポリマー層の各々は、完全に加圧固化した層であることが好ましい。１つの好ましい実施形態においては、工程ａ）の前に、前記少なくとも２つのポリマー層は、240℃から280℃の範囲の温度Ｔｖおよび５バールを超える圧力Ｐｖで加圧することによってそれぞれ完全に加圧固化される。 
【００１６】
本発明における工程の目的では、工程ａ）およびｂ）の組み合わせで、種々のポリマー層間で完全な密着結合が達成される。
【００１７】
１つの好ましい実施形態においては、工程ａ）の前に、表面が第２のポリマー層に向かい合っている第１のポリマー層において、その表面の８０％未満、好ましくは７０％未満、特に好ましくは５０％未満が、前記第２のポリマー層への連結結合を有する。
【００１８】
工程ａ）において加熱が行われる際に必要な温度は、前記少なくとも２つのポリマー層のポリマーの組成に依存する。第１の温度Ｔａおよび第2の温度Ｔｂは、製造される前記完成部品の中心部または相互に重なったポリマー層の中心にそれぞれ関連する局所温度である。前記少なくとも１つのポリマー層のポリマーが半結晶性ポリマーを含む場合、第１の温度Ｔａは、含まれる結晶性ポリマーの融点Ｔｍより高い。DIN EN ISO 11357-3：2013-04には、融点を測定するための適切な方法が記載されている。前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体が半結晶質ポリマーを含まない、すなわち非晶質性ポリマーのみが含まれる場合、第１の温度Ｔａは、少なくとも１つのポリマー層に含まれる少なくとも１つのポリマーのガラス転移温度Ｔｇよりも高い。DIN EN ISO 11357-2：2013-09には、この温度の測定法が記載されている。
【００１９】
工程ａ）における加熱は、環境圧力（周囲圧力、雰囲気圧力）、つまり気圧（大気圧）も言われる圧力で、一般に約1バールで行われる。工程ｂ）における加圧は、少なくとも絶対圧3バールの圧力ｐｂで行われる。前記圧力は、第１の温度Ｔａに達したときのみ上昇させることが好ましい。
【００２０】
繊維の加圧固化が環境圧力でまず進行するよう、前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体は、加圧工程で圧力が上昇する前の一定時間、第１の温度Ｔａを維持した状態で最初に加熱されることが好ましい。１つの好ましい実施形態においては、第１の温度Ｔａは工程ａ）において、環境圧力で少なくとも５秒間、好ましくは少なくとも３０秒間、特に好ましくは少なくとも１２０秒間維持される。融点Ｔｍよりも高い温度まで加熱することにより、完全に加圧固化した複数層の半製品構造体をあらかじめ製造する必要なしに、シート構造体を構築し、加圧により完全に加圧固化した複数層の半製品構造体または完全に加圧固化した複数層のシートを得て、複数層の完成部品を金型内で完全に加圧固化することができる。
【００２１】
１つの好ましい実施形態においては、圧力ｐｂは３バールから５０バール、好ましくは５バールから３０バール、特に好ましくは１０バールから２５バールである。
【００２２】
１つの好ましい実施形態においては、第１の温度Ｔａおよび第２の温度Ｔｂは５０℃から４００℃であり、好ましくは１００℃から３５０℃、特に好ましくは２００℃から３２０℃である。
【００２３】
当業者に公知の任意の工程を、工程ａ）の加熱に使用することができる。１つの好ましい実施形態においては、加熱は接触することなく行われる。加熱は、赤外線放射または対流オーブン内で行うことが特に好ましい。
【００２４】
１つの好ましい実施形態においては、第２の温度Ｔｂは、第１の温度Ｔａと同じかそれより高い。工程ａ）において、前記少なくとも１つの半製品構造体は、前記半製品構造体の層を完全に密着結合させるための加圧工程中に必要な温度まで加熱されることが好ましい。加圧加工は、前記半製品構造体の温度をさらに上昇させることができる。
【００２５】
工程ｂ）の加圧は、実際の完成部品製造工程を表しており、加圧固化および／または校正（Calibration,キャリブレーション、調整）を含む。１つの好ましい実施形態においては、工程ｂ）において、加圧により完成部品の厚さが１ｍｍから４ｍｍの範囲になり、または工程ｂ）の後にもう一つ別の工程を実施する場合は、当該別の工程で、加圧により完成部品の厚さが１ｍｍから４ｍｍの範囲になる。
【００２６】
加圧工程は、プレス加工、金型キャリヤ装置、射出成形、または射出成形機で行うことができる。
【００２７】
１つの好ましい実施形態においては、加圧工程後に完成部品が冷却される。
【００２８】
別の好ましい実施形態においては、工程ｂ）における完成部品はさらに型内塗装される。連続フィラメント繊維強化プラスチックシートの型内塗装は、Marko Wackerらの「Schweissenund Umspritzen von Organoblechen」（「有機パネルの溶接および型内塗装」、KU Kunststoffe, Carl Hanser Verlag, Munich, 1992（2002））, 6 に例として記載されている。型内塗装は、完成部品に機能的要素を付加することができる。型内塗装工程は、ポリマー層の少なくとも１つに既に含まれているポリマーを使用することができる。あるいはこの工程では、半製品構造体にまだ含まれていない別のポリマーを使用することも可能である。前記ポリマーの注入において使用されるパラメーターは、射出成形工程のための従来のものである。
【００２９】
別の好ましい実施形態においては、工程ｂ）の後に工程ｃ）が行われ、ここで前記完成部品は熱成形による成形工程に供されるか、または前記完成部品は型内塗装されるか、または要素（element、構成部分）が前記完成部品上に射出成形される。例として、前記完成部品の強化のため、前記完成部品に助材を導入することができる。射出成形工程から生じ得る他の補足的要素は、固定要素、留め具、強化導入要素、またはスクリュー糸受領部構造体のような機能的要素である。
【００３０】
強度を上げるためには、注入されたポリマーが、前記機能的要素間で前記完成部品上に密着した外皮を形成することが好ましい。特に、複数の機能的要素が相互に隣接して成形される場合、機能的要素間の密着外皮は、前記機能的要素をさらに安定させる。ここでの密着外皮は、機能的要素間に狭い流入箇所を設けて、ポリマー材料を前記流入箇所に注入することで形成される。
【００３１】
前記材料への型内塗装または射出成形により、種々のポリマー層間の結合はさらに改善される。もう一つの可能性は、前記完成部品をフローコートすることで層構造体もポリマーでフローコートし、環境圧力を超える圧力を生じさせ、明確な表層構造および／または、例えば粗さを低減する点についてより高レベルの表面品質、または改善された光学的性質を前記完成部品に達成させることである。もう一つの結果は、フローコーティングに使用されるポリマーと前記完成部品を良好に接着させることであり、これによりコーティングが形成される。
【００３２】
型内塗装工程に適した、または材料上に射出成形するのに適したポリマーは、射出成形可能なポリマーである。射出成形可能なポリマーは、長繊維または短繊維による繊維強化を有することができる。異なるポリマーを、一方では前記完成部品のポリマー層に、他方では型内塗装工程または材料上に射出成形するために使用することは、例えば表面品質または強度の点で特定の性質を達成することが意図される場合に特に有利である。
【００３３】
本発明の工程において使用に適したポリマーは、特に熱可塑性ポリマーである。１つの好ましい実施形態においては、前記少なくとも２つのポリマー層は、ポリマーに対して各ケースにおいて少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも７０重量％、特に好ましくは少なくとも９０重量％のポリオレフィン、例えばポリエチレンまたはポリプロピレン、ポリ塩化ビニルやポリビニルアセタール、ポリビニルエーテル、ポリビニルラクタムまたはポリビニルアミン等のポリビニルポリマー、ポリスチレンやスチレン-アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン等のスチレンポリマー、ポリアクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリアクリル酸塩、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリ四フッ化エチレン、硫化ポリフェニレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリキノキサリン、ポリキノリン、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド、ポリエステル等の（メタ）アクリル酸のポリマー、ポリイソシアネート、ポリオール、ポリエーテルポリオール若しくはポリエステルポリオール等のポリウレタン、またはこれらの混合物である。特に好ましいのは、ポリアミドとポリブチレンテレフタレート等のポリエステルである。
【００３４】
好ましいポリアミドは、PA6、PA12、PA4.6、PA66、PA6.10、PA6.12、PA10.10、PA12.12、PA13.13、PA6.T、PA9.T、PA MXD.6、PA6/6.6、PA6/6.T、PA6.1/6.Tと、ナイロン-6、ナイロン-4,6、ナイロン-6、T-コポリアミド、およびナイロン-6としても知られているPA6/6.6/6.10である。
【００３５】
前記完成部品の特性を調整するために、前記少なくとも２つのポリマー層は添加剤を含むことができる。これらの例として、安定剤、潤滑剤、核剤、染料、硬化剤、可塑剤、他のポリマーとの混合品、および当業者に知られているその他任意の望ましい添加剤がある。
【００３６】
１つの好ましい実施形態においては、前記少なくとも２つのポリマー層は、母材物質と同じポリマーを含むことができる。あるいは、母材物質として異なるポリマーを含む複数の繊維強化ポリマー層から完成部品を製造することもできる。
【００３７】
１つの好ましい実施形態においては、前記ポリマー層は繊維構造体により強化されており、ここで前記繊維構造体は、織布、編地、細地、織込みスクリム、不織布、または平行した繊維あるいは整列していない繊維、ヤーン、糸やコードで作られた一方向性または二方向性の繊維構造体を含むことが好ましい。種々のポリマー層の繊維構造体は、互いに平行に向けられているか、または特定の方向をなさないか、または互いにある角度をなしていてもよい。特に好ましくは、繊維構造体は、織布または平行に向けられた繊維、ヤーン、糸またはコードの層の形態をとる。
【００３８】
平行に向けられた繊維、ヤーン、糸またはコードの層が、互いにある角度をなして使用される場合、個々の層間の角度はそれぞれ９０°（双方向構造）であることが特に好ましい。３層または３層が複数で使用される場合、個々の層を互いに６０°の角度で配置することも可能であり、４層または４層が複数で使用される場合、個々の層を互いに４５°の角度で配置することも可能である。さらに、１つ以上の繊維層を同一方向で供することも可能である。ここでは同様に、互いにある１つの角度をなした層が存在し、同一方向の繊維を有する層の数は、繊維の各方向で異なることが可能である。例えば、４層を第１の方向で、１層をある角度、例えばそれに対して９０°の角度で配置することができる（好ましい方向を有する二方向性構造体）。さらには、第２層の繊維が第１層の繊維に対して９０°の角度で配置され、さらに第３層の繊維が前記第２層の繊維に対して４５°の角度で配置される疑似等方性構造体として知られているものも存在する。前記全ての繊維の方向は同じであることが好ましい。
【００３９】
１つの好ましい実施形態においては、前記繊維構造体の繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、金属繊維、ポリマー繊維、チタン酸カリウム繊維、ボロン繊維（ホウ素繊維）、または例えば玄武岩繊維等の鉱物繊維である。ガラス繊維および炭素繊維が特に好ましい。
【００４０】
前記半完成部品構造体の全体積に基づく繊維の割合は、好ましくは７０体積％までである。
【００４１】
このようにして製造することができる完成部品の例は、車体の部品、例えば床または屋根である車両用の構造構成部品、例えば組立支持体、シート構造体、ドア被膜または内装被膜である車両用の構成部品である。製造された前記完成部品は、自動車内の隔壁や、バッテリーホルダー、側面衝突部材、バンパー装置、構造体挿入品または柱補強装置、またはその他に、車体の横壁、車輪周囲構造体、または縦材に使用できる。前記完成部品は、風力タービンや鉄道車両の部品としても同様に適している。
【実施例】
【００４２】
比較例
２つの完全に加圧固化された複数層の半製品構造体を赤外線放射フィールドで２６０℃に加熱し、構成部品金型内で加圧加工して、それぞれ完成部品を得た。前記２つの半製品構造体は、各々繊維強化された６つのポリマー層をそれぞれ含んでいた。ポリマーとして、ＰＡ６を使用した。第１の半製品構造体では、自身の繊維強化材に対して平行に向けられた４つのポリマー層があり、外側に配置されている２つのポリマー層は互いに平行で、隣接する層に対してそれぞれ９０°の角度であった。第２の半製品構造体においても、合計4つのポリマー層が平行に向けられていた。外側から見たときに、６つの層の第２位（２番目）にある２つの層は互いに平行であり、隣接する層に対して９０°の角度をなしていた。型内塗装にはＰＡ６−ＧＦ３５を使用した。完成部品の厚さは１．５ｍｍであった。
【００４３】
製造された完成部品は、良好な光学表面特性および良好な機械的特性を有していた。
【００４４】
実施例
相互に重なり合って互いに結合していないポリマー層を有する３つの複数層半完成品構造体を赤外線放射フィールドで２６０℃に加熱し、構成部品金型内で加圧加工して、それぞれ完成部品を得た。ポリマーとしてPA6を使用した。加圧工程の前に、２６０℃の温度を２．５から３分間維持した。前記半製品構造体はそれぞれ、各々繊維強化された６つのポリマー層を含んでいた。全ての前記半製品構造体に、自身の繊維強化材に関して平行に向けられた４つのポリマー層があり、外側に配置されている２つのポリマー層は互いに平行で、隣接する層に対してそれぞれ９０°の角度であった。型内塗装にはＰＡ６−ＧＦ３５を使用した。完成部品の厚さは１．５ｍｍであった。
【００４５】
前記比較例の場合とは異なり、最終製品製造の上流で複数層の半製品構造体は完全に加圧固化していなかったが、前記比較例の完成部品の特性とまったく同様に良好な光学的および機械的特性を有する完成部品が製造された。
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月17日(2017.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体製の完成部品を製造する方法であって、
ａ）前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体製を環境圧力下で第１の温度Ｔａに加熱する工程であって、前記少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体は少なくとも２つの相互に重なったポリマー層を有し、個々のポリマー層はそれぞれ繊維強化されていて、相互に密着結合しておらず、または相互に部分的にのみ密着結合しており、前記ポリマー層の少なくとも１つが半結晶性ポリマーを含む場合、前記第１の温度Ｔａを、DIN EN ISO 11357-3：2013-04による結晶性ポリマーの融点Ｔｍよりも高くし、前記少なくとも２つのポリマー層が半結晶性ポリマーを含まない場合、前記第１の温度Ｔａを、前記少なくとも２つのポリマー層のうちの少なくとも１つにおけるポリマーのDIN EN ISO 11357-2：2013-09によるガラス転移温度Ｔｇよりも高くする工程、
ｂ）前記加熱された少なくとも１つの繊維強化した複数層の扁平な半製品構造体を第２の温度Ｔｂおよび少なくとも３バールの圧力ｐｂで加圧して完成部品を得る工程、
を含む方法。
手順ｂ）において、加圧は固化および／または校正を含む。
【請求項２】
工程ａ）の前に、第２のポリマー層に面する前記第１のポリマー層の表面の８０％未満が、第２のポリマー層に連結結合を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも２つのポリマー層の各々が完全に固化した層である請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
工程ａ）の前に、前記少なくとも２つのポリマー層が、２４０℃から２８０℃の範囲内の温度Ｔｖおよび５バールより高い圧力Ｐｖで加圧することによってそれぞれ完全に固化される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第１の温度Ｔａが、工程ａ）において環境圧力で少なくとも５秒間維持される、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第２の温度Ｔｂは、前記第１の温度Ｔａと同じかそれより高い請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
工程ｂ）が直接工程ａ）の後に続く、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
工程ｂ）における完成部品が追加的に型内塗装される、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
工程ｂ）の後に、完成品が型内塗装されるか、または要素が完成品に射出成形される工程ｃ）が続く、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記加熱が非接触で行われる、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記加熱が赤外線放射または対流オーブン内で行われる、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
工程ｂ）において、加圧により完成部品の厚さが１ｍｍ以上４ｍｍ以下になる、又は、工程ｂ）に続く他の工程で、加圧により完成部品の厚さが１ｍｍ以上４ｍｍ以下になる、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも２つのポリマー層が、ポリマーに対してそれぞれ少なくとも５０重量％のポリオレフィン、ポリビニルポリマー、スチレンポリマー、アクリロニトリル-スチレン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン、（メタ）アクリル酸のポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、硫化ポリフェニレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリキノキサリン、ポリキノリン、ポリベンズイミダゾール、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、またはそれらの混合物を有する請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも２つのポリマー層が母材物質と同じポリマーを有する請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも２つのポリマー層が、それぞれ繊維構造体により強化され、前記繊維構造体が好ましくは織布、編地、織込みスクリム、不織布または整列していない繊維、又は連続フィラメント繊維製の一方向性若しくは二方向性繊維構造体を有する、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記繊維構造体の繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、金属繊維、ポリマー繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ素繊維、または鉱物繊維である、請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2017537005.tif 000002
2017537005.tif 000003
2017537005.tif 000004
2017537005.tif 000005