JP2013505859A - 熱可塑性複合体並びにそれらを製造および使用する方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
1.発明の分野
本発明の主題は高い強度対重量比を有する構造体を作成するための熱可塑性複合体材料およびプリプレグに関する。より特に、ある種の態様では本発明は急速な積層および形成工程における使用のための積層された熱可塑性複合体に関し、その複合体は結晶化度において高く且つ急速な積層または形成工程の工程窓の最中に部分的にもしくは完全に結晶化する少なくとも1種の重合体を含有する内層領域並びに低いまたは無の結晶化度を有し且つ内層領域の重合体と相溶性および/または混和性である重合体を含有しておりそして内層領域の重合体より低い溶融および処理温度を有する外層領域を有する。そのような熱可塑性複合体は航空宇宙産業および他の高性能自動車/工業用途において有用である。
強化された熱可塑性および熱硬化性材料は、例えば、航空宇宙、自動車、工業/化学、およびスポーツ用品産業において広い用途を有する。熱可塑性樹脂は硬化前に強化用材料中に含浸されるが、樹脂状材料は粘度が低い。熱硬化性複合体は数種の欠点をこうむる。繊維に対する損傷を回避してこれらの複合体を製造するためには低い成型圧力が使用される。しかしながら、これらの低い圧力はマトリックスコーティング中の空間または欠陥を生じうる複合体内の気泡生成を抑制することを困難にする。それ故、熱硬化性複合体に伴う多くの処理上の問題は空間のないマトリックスを製造するための担持された空気または揮発性物質の除去に関連する。プリプレグ方法により製造される熱硬化性複合体は、樹脂の流れを調節して樹脂の厚さがマトリックス中の気泡を妨害するために圧力を変えながらの長い硬化時間を必要とする。大きな構造体の最近の製法は生産速度を高めるための熱硬化性複合体材料のロボット配置を利用するが、成分に関するその全体的な生産速度はオートクレーブ工程段階における長い硬化およびその工程段階用の材料を製造するための関連操作により制限される。例えば樹脂注入の如きある種の高容量方法はプリプレグ段階を回避するが、硬化時間全体にわたる工程の定期的な監視と共に特殊な装置および材料を依然として必要とする(例えば、特許文献1および特許文献2)。熱硬化性樹脂は小容量複合体用途においては成功を収めてきたが、これらの樹脂の処理における困難さが大容量用途におけるそれらの使用を制限してきた。
り追加の製造段階を含めることにより、製作できる。熱可塑性物質の高い粘度のために、熱可塑性プリプレグを製造するための方法のほとんどは個別のフィラメントをコーティングするよりむしろ繊維束の外側を熱可塑性重合体粉末でコーティングすることを包含する。重合体粉末を次に溶融させて重合体を個別のフィラメントの周りに、中におよび上に強制的に送る。幾つかの方法は繊維への直接的な溶融を適用する。平行にされた繊維の乾燥ウエブに重合体をコーティングしそして重合体を繊維の中にそして周りに強制的に送る加熱工程を適用することによりテープを製造することができる(例えば、特許文献3および4を参照のこと)。平行にされた繊維の乾燥ウエブをコーティングしそして含浸させるために使用される別の方法は、ウエブを微細な熱可塑性重合体粒子の水性スラリーを通して引っ張り、それにより重合体粒子をフィラメント束の内部に留めることによる。この方法における連続的な熱および圧力が水を沸騰させそして次に重合体を溶融させてそれをフィラメントの中および周りに強制的に送る。この方法は特許文献5、特許文献6、特許文献7および特許文献8に記述されている。水性スラリー含浸方法の変法は、重合体粒子用の分散剤としての水および界面活性剤の使用を省略しそしてその代わりに粒子を空気の流動床の中で静電的に荷電して粒子をフィラメント束の中に留めることである。特許文献9に示されているように、その後の熱および圧力の領域が重合体を溶融させてフィラメント束をコーティングおよび/または含浸させる。それ故、当業者にとっては、利用可能な工程装置、並びに重合体製品形状(片、微細粉末、フィルム、不織ベール、ペレット)および溶融粘度の適切な選択があれば繊維状基質をコーティングおよび/または含浸させるための複数の方法がある。複合体製品製作用の既知の方法は手動式および自動化された製法を包含する。手動式の製法には専門家による材料の手動による切断およびマンドレルの表面への配置が伴われる。この製作方法は時間がかかり且つ価格が増加し、そして積層中に多分不均一性をもたらしうるであろう。既知の自動化された製作技術は、平坦テープ積層機械(FTLM)およびコンツーアテープ積層機械(CTLM)を包含する。典型的には、FTLMおよびCTLMの両者とも上部に複合体材料が適用される作業表面の上を移行する単一の複合体材料分配器を使用する。複合体材料は典型的には一度に(複合体材料の)一列の下に置かれて、所望する幅および長さの層を作成する。別の層をその後に前層の上に増やして、所望する厚さの積層を与えることができる。FTLMは典型的には複合体材料を平坦な転写シートに適用し、転写シートおよび積層がその後にFTLMから取り出されそして型またはマンドレルの上に置かれる。対照的に、CTLMは典型的には複合体材料をマンドレルの作業表面に直接的に適用する。FLTMおよびCTLM機械は自動化されたテープ下置き(ATL)および自動化された繊維配置(AFP)機械としても知られており、分散器は普遍的にはテープヘッドと称される。
るためそれは周囲条件において「粘着性」を欠く。完全に反応した熱可塑性物質は一般的に低い表面エネルギーを有しており、室温における付着性をありそうもなくする。さらに、高性能熱可塑性マトリックスは室温においてそれらの「ガラス」状態にあり、「粘着性」に関する分子量拡散機構を事実上不可能にする。それ故、2つの表面間で重合体連鎖の分子拡散の発生を促進させるために追加のエネルギーを熱、超音波、光(レーザー)、および/または電磁(誘導)の形態で来入する積層テープに動的に適用して材料の温度をそれらの軟化および/または溶融温度より高く上昇させることにより、熱可塑性複合体中で「粘着性」が得られる。重合体連鎖が表面を越えて拡散したら、ATL/AFPヘッドからの積層圧力が除かれた時に積層された積層の歪みを防ぐ水準まで材料に加えられる追加のエネルギーを除去する必要がある。積層の中へのおよび外へのエネルギーのこの急速な流れがエネルギー使用量および下置き速度を望ましくさせて、生ずる複合体部分の温度性能を損なわずに最低可能温度およびエネルギーでこの方法を行う。
ここに詳述されている発見は、より高温で溶融し、より急速に結晶化しそして最初に表面重合体の溶融工程温度において処理できるが冷却時にはより急速に結晶化するマトリックス重合体との中間にある速度で結晶化するマトリックス重合体が含浸されたテープまたはトウを含有する芯の表面に(例えば積層により)適用される、より低温で溶融し、よりゆっくり結晶化する半結晶性重合体フィルムを提供する。この発見は、例えば、自動化されたテープ下置き/自動化された繊維配置(ATL/AFP)機械上で、下置き後にオートクレーブまたはオーブン段階後工程を必要としないことを除いて、熱硬化性物質をベースとしたテープに匹敵する速度で処理できるインシトゥ等級の熱可塑性テープおよびトウプレグの開発において有用である。部分製作の価格モデル化は、後処理(オートクレーブ/オーブン)段階を省略することにより製作価格(繰り返し)の30%を節約できることを示している。さらに、この発見は大複合体を製造するための初期資本および装置費用投資も減ずるであろう。
以上でまとめられたように、この発見は独特な樹脂に富んだ層を1種もしくはそれ以上の高性能重合体を含浸させた繊維状基質を含有する芯複合体層の1つもしくはそれ以上の表面上に含有する熱可塑性組成物を提供する。独特な樹脂に富んだ層はインシトゥで配置された熱可塑性複合体材料の改良された湿潤および結合性を典型的な熱可塑性プリプレグ複合体材料で可能なものより高い下置き速度で与える。そのような独特な樹脂に富んだ層は、単一方向テープもしくはウエブ、繊維トウ/プレグ、または織物、および例えばマットまたはベールの如き不織材料を包含するがそれらに限定されない熱可塑性含浸製作方法において典型的に使用される繊維材料を含有するいずれかの芯マトリックスに適用することができる。繊維で強化された複合体材料は一般的にテープ、織布、不織布、紙、およびそれらの混合物として分類される。「テープ」は一般的に片材料の単一軸に沿って伸びる一軸強化繊維をさす。用語「布」は一般的に片材料の中に少なくとも2つの異なる軸に沿って置かれた強化繊維をさす。布は、それぞれ2つ、3つ、または4つの異なる軸内に伸びる繊維を示す二軸、三軸および四軸性として市販されている。繊維は場合により互いに織ることもでき、または不織布として製作することもできる。莫大な数の複合強化繊維、例えば、炭素繊維、Kevlar(登録商標)繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、およびそれらの混合物、が市販されている。金属箔も当該技術で既知であり、そして複合体製品の中に含むことができる。そのような金属箔はしばしば積層複合体の中に材料層として散在している。片材料は広範囲の幅で市販されている。繊維強化材料片用の1つの普遍的な幅は6インチである。本発明は種々の片材料幅を意図しておりそして適合可能である。
基質
ここに記述されている熱可塑性複合体の芯複合体層要素(またはベース)は繊維状基質および均一に分布された高性能熱可塑性重合体樹脂を含有する。ある種の態様では、繊維
状基質は炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維およびそれらの混合物を包含しうるが、それらに限定されない。1つの態様では、例えば、繊維状基質はポリアクリロニトリル(PAN)をベースとした炭素繊維である。
より低い処理温度を有しながら依然として高性能重合体に既知である性能目標を維持する熱可塑性複合体テープおよび/またはリボンを得ることが本発明の目的である。従って、芯複合体層の均一に分布された熱可塑性樹脂は表面層重合体のものより高い溶融温度およびより急速な結晶化速度を有する高性能重合体である。ここで使用される際には、用語「高性能重合体」は280℃より高いかもしくはそれと同等な溶融温度(Tm)および310℃より高いかもしくはそれと同等な工程温度(Tprocess)を有するいずれかの熱可塑性重合体をさす。ある種の態様では、芯複合体層のより高性能の重合体はポリアリールエーテルケトン類(PAEK)、PAEK配合物、ポリイミド類、およびポリフェニレンスルフィド類(PPS)から選択される。これらの重合体は全て熱可塑性技術の専門家に既知でありそして容易に且つ商業的に入手可能である。
それらに限定されず、それらは全てニュージャージー州、ウッドランド・パークのサイテック・エンジニアード・マテリアルズ(Cytec Engineered Materials)/サイテック・インダストリーズ・インコーポレーテッド(Cytec Industries Inc.)から市販されている。
従って、表面層重合体は芯複合体層の1つまたは2つの表面上に適用される。表面層重合体が芯複合体層の1つだけの表面上に適用される時には、二層複合体が形成される。それが芯複合体層の2つの表面上に適用される時には、生ずる複合体構造を三層と称する。芯複合体マトリックスの高性能重合体および表面層重合体の間の相溶性および/または混和性配合物が所望されるため、表面層重合体はそれが高性能重合体より低い融点および処理温度を有するように選択される。ある種の態様では、表面層重合体の溶融および/または処理温度は高性能重合体の溶融および/または処理温度より少なくとも10〜20℃(例えば、10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、または20℃)低い。
2〜40ミクロンの範囲内でありうる。熱可塑性組成物は全体として25〜400ミクロンの範囲内でありうる。
上記の芯マトリックスおよび表面層重合体を使用して、低樹脂含有量の高融点熱可塑性樹脂テープまたはプリプレグの表面を1〜20ミクロンの範囲内の厚さを有する低融点の相溶性または混和性重合体で積層またはコーティングすることにより全樹脂の30-95重量%の範囲内の全樹脂含有量(すなわち、高性能重合体の樹脂含有量+表面層重合体の樹脂含有量)を有する樹脂に富んだ表面を有する熱可塑性複合体が提供される。本発明に従う熱可塑性組成物の全厚さは25〜400ミクロンの範囲にわたる。本発明の熱可塑性複合体がテープである時には、例えば、低処理温度重合体はプライ積層工程力学が起きる表面に配置される。これが低処理温度重合体(すなわち、表面層重合体)の表面コーティングを溶融させ、注入させ、そして表面円滑化させて芯マトリックス/ベーステープとし、それによりインシトゥ等級の配置可能な熱可塑性テープまたはトウプレグを得る。円滑で平らな表面層を有することにより、テープに関する積層の物理的性質は2つの積層表面(すなわち、芯マトリックス/ベースおよび表面層重合体)間の「密な接触」が接触開始の数秒以内に起きるようなものであろう。
テープ/トウ配置、硬化剤製作用の連続的な圧縮成型(CCM)およびロール成形方法、固められた平らなパネルおよび航空機床パネルを製造するための二重ベルトプレス、インシトゥのフィラメント巻き円筒構造体、並びに複合体組み立て品の溶融結合および溶接を包含するがそれらに限定されない急速な積層および成形方法を用いて種々の製品に成形することができる。
本発明は、繊維状基質に高性能熱可塑性重合体を含む芯複合体層を含浸および/またはコーティングし、そして表面層重合体を芯複合体層の少なくとも1つの表面上に適用することにより25〜400ミクロンの範囲内の厚さを有しそしてATL機械および製作装置上で改良された処理温度および処理時間を有する熱可塑性組成物を製造する方法も提供する。この明細書を通して論じられているように、表面層重合体はゆっくり結晶化する半結晶性重合体もしくは非晶質性重合体(またはそれらの混合物)のいずれかから選択されるため、表面層重合体は芯複合体層の高性能重合体との相溶性および/または混和性配合物を形成する。生ずる熱可塑性組成物はこの明細書および特許請求の範囲に詳述されているような特性を有する。インシトゥ等級の熱可塑性複合体テープを与えるための同様な段階も提供される。
1.a)繊維状基質および1種もしくはそれ以上の高性能重合体を含んでなる芯複合体層、並びに
b)非晶質性重合体、ゆっくり結晶化する半結晶性重合体、およびそれらの混合物から選択される表面層重合体
を含んでなる熱可塑性組成物であって、表面層重合体が該芯複合体層の少なくとも1つの表面上に適用されて該芯複合体層の高性能重合体と配合された重合体を形成し、そして表面層重合体のTmおよびTprocessが芯複合体層の高性能重合体のTmおよびTprocessより少なくとも10℃低い熱可塑性組成物。
2.繊維状基質が炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、およびそれらの混合物から選択されそして全複合体重量の50〜80重量%を構成する、態様1に記載の熱可塑性組成物。
3.繊維状基質がポリアクリロニトリル(PAN)をベースとした炭素繊維である、態様1または2に記載の熱可塑性組成物。
4.繊維状基質がユニテープウエブ、不織マットもしくはベール、繊維トウ、または織物材料の形状である、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
5.高性能重合体がポリアリールエーテルケトン類(PAEK)、PAEK配合物、ポリイミド類、およびポリフェニレンスルフィド類(PPS)から選択される、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
6.ポリアリールエーテルケトンがポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)、70:30〜100:0のテレフタロイル対イソフタロイル比を有するポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリエーテルケトン(PEK)、およびポリエーテルケトンケトンエーテルケトン(PEKKEK)から選択される、態様5に記載の熱可塑性組成物。
7.ポリアリールエーテルケトンがAPC-2(登録商標)PEEK、Cypek(登録商標)FC、およ
びCypek(登録商標)HTから選択される、態様5に記載の組成物。
8.ポリアリールエーテルケトン配合物がPEI、PES、PPSおよびそれらの混合物を含んでなる、態様5に記載の組成物。
9.ポリイミドがAurum(登録商標)TPIである、態様5に記載の組成物。
10.表面層重合体がポリエーテルイミド(PEI);PEI、PES、PPS、ポリイミド、およびそれらの混合物と配合されたポリアリールエーテルケトン重合体;ポリアリールエーテルケトン類;ポリイミド類;並びにそれらの混合物から選択される、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
11.PAEK重合体配合物がPEEKまたはPEKKおよびジフェニルスルホンを含んでなる、態様10に記載の熱可塑性組成物。
12.PAEKが0:100〜70:30のテレフタロイル対イソフタロイル比を有するPEKKである、態様10または11に記載の熱可塑性組成物。
13.表面層重合体がCypek(登録商標)DS-EまたはCypek(登録商標)DS-Mを含んでなる、態様10〜12のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
14.表面層重合体層が1〜20ミクロン厚さである、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
15.表面層重合体が1〜10ミクロン厚さである、態様14に記載の熱可塑性組成物。
16.表面層重合体が4〜6ミクロン厚さである、態様15に記載の熱可塑性組成物。
17.表面層重合体が該芯複合体層の2つの表面上に適用される、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
18.表面層重合体が金属コーティング、微細粒子、およびナノ粒子から選択される多機能剤をさらに含んでなる、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
19.多機能剤が該基質の複合体特徴を増進させ、該複合体特徴は電気伝導性、靭性、酸素透過性、結晶化速度、および溶媒耐性の1つもしくはそれ以上から選択される、態様18に記載の熱可塑性組成物。
20.高性能重合体が表面層重合体より急速な速度で結晶化する、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
21.高性能重合体が核生成しそして表面層重合体の結晶化速度を促進させる、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
22.高性能重合体の樹脂含有量が全樹脂含有量の26重量%〜90重量%である、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
23.全樹脂含有量が全樹脂の30重量%〜95重量%である、態様1〜21のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
24.全樹脂含有量が全樹脂の32重量%〜42重量%である、態様23に記載の熱可塑性組成物。
25.表面層重合体の破壊靭性がK1c > 1.5 MPa-m0.5より上であることにより組成物がさらに特徴づけられる、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
26.芯複合体層の層間破壊靭性がG1cにより測定して600 J/m2より上であることにより組成物がさらに特徴づけられる、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
27.組成物の厚さが25〜400ミクロンの範囲にわたる、前記態様のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
28.態様1〜27のいずれか1つに記載の熱可塑性組成物を含んでなる製造製品。
29.a)繊維状基質に1種もしくはそれ以上の高性能重合体を含浸および/またはコーティングし、それにより芯複合体層を形成し、そして
b)表面層重合体を該芯複合体層の少なくとも1つの表面上に適用し、それにより芯複合体層の高性能重合体と配合された重合体を形成しそして改良された処理時間および靭性を有する熱可塑性組成物を形成する
ことを含んでなる、改良された処理時間および靭性を有する態様1〜27のいずれか1つに記載の熱可塑性組成物を製造する方法。
30.熱可塑性組成物が自動化されたテープ下置き/自動化された繊維配置機械上での使
用のためのインシトゥ等級の熱可塑性複合体テープの形状である、態様29に記載の方法。
31.自動化されたテープ下置き/自動化された繊維配置機械上の熱可塑性テープのTprocessが290℃〜410℃である、態様30に記載の方法。
32.全樹脂含有量が全樹脂の32重量%〜42重量%である、態様30または31に記載の方法。
33.テープの空間容量が< 2%である、態様30〜32のいずれかに記載の方法。
34.表面層重合体の破壊靭性がK1c > 1.5 MPa-m0.5より上であることにより組成物がさらに特徴づけられる、態様29〜33のいずれかに記載の方法。
35.芯複合体層の層間破壊靭性がG1cにより測定して600 J/m2より上であることにより組成物がさらに特徴づけられる、態様29〜34のいずれかに記載の方法。
36.芯複合体層への表面層重合体の適用がi)粉末または溶媒コーティング、ii)フィルム積層、iii)不織ベール積層、iv)火炎/プラズマ噴霧コーティング、およびv)それらの組み合わせにより行われる、態様29〜35のいずれかに記載の方法。
37.適用段階がフィルム積層により行われ、そして方法が積層された組成物を冷却することをさらに含んでなる、態様36に記載の方法。
38.表面層重合体が芯複合体層の2つの表面上に適用される、態様29〜37のいずれかに記載の方法。
39.繊維状基質が炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、およびそれらの組み合わせから選択される、態様29〜38のいずれかに記載の方法。
40.熱可塑性組成物の厚さが25〜400ミクロンの範囲にわたる、態様29〜39のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
以下の実施例は当業者が本発明のある種の態様をさらに理解するのを助けるために提供される。これらの実施例は説明目的を意図しておりそして本発明の種々の態様の範囲を制限するものとして解釈すべきでない。
小さいプレスを290℃〜410℃の間に加熱する。カプトン(Kapton)フィルムをリリース剤でコーティングしそして、プレスを用いて所望する温度において二または三層構造をリリース剤がコーティングされたカプトンフィルムの2つの片の間に挟み、それにより積層を形成する。積層をプレスの2つの3”X 3”ステンレス鋼カウル板の間に熱電対に沿って配置する。スタックをプレスの中に挿入しそして1,000ポンドの圧力をかけそして10〜30秒の期間にわたり保つ。圧力および頂部圧盤を次に離しそしてスタックを取り出して冷たいプレス(1分間にわたる1000ポンド)下で冷却する。
積層されたAPC-2/IM7 Unitapeおよび三層積層されたPEKK DS-E//APC-2/IM7//PEKK DS-Eを用いる熱可塑性複合体のインシトゥ下置きをアキュジン・システムズ・インコーポレーテッド(Accudyne Systems Inc.)からの自動化されたテープ下置き機械を用いて行う(米国特許第7,404,868号明細書参照)。寸法75mm x 1000mmおよび [0°]20の積層配向(20プライ単一方向積層)のラミネートをインシトゥで固める/配置する。重要な工程パラメーターは温度(テープをラミネートに溶かすための下置き温度)、圧力(テープをラミネートに溶かすための頭部圧力)、および速度(テープをラミネートに溶融させるための速度)である。インシトゥATLに関する実験条件および結果は以下の表並びに図3Aおよび3Bに再現されている。
32プライの単一方向APC-PEKK-DS-M/AS-4熱可塑性テープを試験対照製品として固め用に製造する。ここに詳細に記述されているような本発明に従う別のラミネートを製造し、そしてそれはAPC-PEKK-DS-M/AS-4熱可塑性2テープの各プライ間に.25 mmの名目厚さの2(2)シートのCypek(登録商標) PEKK DS-E等級重合体フィルムを含んでいる。(図4 A-B)。Cypek(登録商標) PEKK DS-EはAPC-PEKK DS-M/AS4熱可塑性テープ中の樹脂マトリックスとして使用されるCypek(登録商標) PEKK DS-Mの同じ化学的骨格を有するが、50%高い重量平均分子量を有する。両方のパネルを真空下でオートクレーブ中で100 psiのN2気体の圧力において391℃の温度で20分間にわたり処理する。連続するラミネートを超音波走査(C-走査)にかけてラミネートの性質を確認する。ラミネートを次に1500インチ-ポンドの衝撃事象にかけそして次に機械的試験にかけて各ラミネートの衝撃後圧縮(CAI)性能を測定する。プライ間PEKK DS-Eフィルムを有するラミネートのCAI性能(55.1 KSI平均)は対照(53.6 KSI平均)のものを超えることが見出されている。
以上の記述がこの教示の基本的な新規な特徴を示し、記載し、そして指摘してきたが、説明されそして記述されている組成物および方法の形態における種々の省略、置換、および変更を、この教示の範囲から逸脱せずに、当業者が行えることは理解されよう。従って、この教示の範囲は以上の記述に限定されるべきでなく、添付されている特許請求の範囲により規定されるべきである。
Claims (20)
- a)繊維状基質および1種もしくはそれ以上の高性能重合体を含んでなる芯複合体層、並びに
b)非晶質性重合体、ゆっくり結晶化する半結晶性重合体、およびそれらの混合物から選択される表面層重合体
を含んでなる熱可塑性組成物であって、表面層重合体が該芯複合体層の少なくとも1つの表面上に適用されて該芯複合体層の高性能重合体と配合された重合体を形成し、そして表面層重合体のTmおよびTprocessが芯複合体層の高性能重合体のTmおよびTprocessより少なくとも10℃低い熱可塑性組成物。 - 繊維状基質が炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、およびそれらの混合物から選択されそして全複合体重量の50〜80重量%を構成する、請求項1に記載の熱可塑性組成物。
- 高性能重合体がポリアリールエーテルケトン類(PAEK)、PAEK配合物、ポリイミド類、およびポリフェニレンスルフィド類(PPS)から選択される、前記請求項のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
- 表面層重合体がポリエーテルイミド(PEI);ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリイミド、およびそれらの混合物と配合されたポリアリールエーテルケトン重合体;ポリアリールエーテルケトン類;ポリイミド類;並びにそれらの混合物から選択される、前記請求項のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
- PAEK重合体配合物がPEEKまたはPEKKおよびジフェニルスルホンを含んでなる、請求項4に記載の熱可塑性組成物。
- 表面層重合体層が1〜20ミクロン厚さである、前記請求項のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
- 表面層重合体が該芯複合体層の2つの表面上に適用される、前記請求項のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
- 表面層重合体が金属コーティング、微細粒子、およびナノ粒子から選択される多機能剤をさらに含んでなる、前記請求項のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
- 多機能剤が該基質の複合体特徴を増進させ、該複合体特徴が電気伝導性、靭性、酸素透過性、結晶化速度、および溶媒耐性の1つもしくはそれ以上から選択される、請求項8に記載の熱可塑性組成物。
- 高性能重合体が表面層重合体より急速な速度で結晶化する、前記請求項のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
- 高性能重合体が核生成しそして表面層重合体の結晶化速度を促進させる、前記請求項のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
- 高性能重合体の樹脂含有量が全樹脂含有量の26重量%〜90重量%である、前記請求項のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
- 全樹脂含有量が全樹脂の30重量%〜95重量%である、前記請求項のいずれかに記載の熱
可塑性組成物。 - 全樹脂含有量が全樹脂の32重量%〜42重量%である、請求項13に記載の熱可塑性組成物。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の熱可塑性組成物を含んでなる製造製品。
- a)繊維状基質に1種もしくはそれ以上の高性能重合体を含浸および/またはコーティングし、それにより芯複合体層を形成し、そして
b)表面層重合体を該芯複合体の少なくとも1つの表面上に適用し、それにより芯複合体層の高性能重合体と配合された重合体を形成しそして改良された処理時間および靭性を有する熱可塑性組成物を形成する
ことを含んでなる、改良された処理時間および靭性を有する請求項1〜14のいずれか1項に記載の熱可塑性組成物を製造する方法。 - 熱可塑性組成物が自動化されたテープ下置き/自動化された繊維配置機械上での使用のためのインシトゥ等級の熱可塑性複合体テープの形状である、請求項16に記載の方法。
- 全樹脂含有量が全樹脂の32重量%〜42重量%である、請求項16または17に記載の方法。
- 芯複合体層への表面層重合体の適用がi)粉末または溶媒コーティング、ii)フィルム積層、iii)不織ベール積層、iv)火炎/プラズマ噴霧コーティング、およびv)それらの組み合わせにより行われる、請求項16〜18のいずれかに記載の方法。
- 表面層重合体が芯複合体層の2つの表面上に適用される、請求項16〜19のいずれかに記載の方法。
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