JP2015527228A - 縫った一方向又は多軸補強材、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、縫った一方向又は多軸補強材、及び縫った一方向又は多軸補強材の製造方法に関する。本発明の縫った一方向補強材（２，４）は、高品質及び高強度が必要とされる全ての用途において使用され得る。本発明の縫った一方向又は多軸補強材は、一方向ロービングの方向と横方向に、良好な樹脂流れ特性を確保するために、横方向に配置された細い別個の流路形成手段（６）を含む。

Description

本発明は、縫った一方向又は多軸補強材、及び縫った一方向又は多軸補強材の製造方法に関する。本発明の縫った一方向又は多軸補強材は、補強材が一般的に必要とされる用途、及び特に、成形型内に樹脂を分配するために真空注入技術、又は樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）技術が使用される用途において使用され得る。本発明の縫った一方向又は多軸補強材は特に、風車翼、ボート、及び一般的に長手方向の形状が必要とされる全ての構造体の製造において適用可能である。

例えば、ボート、自動車、風車の部品などの製造のために、ガラス、カーボン、及びアラミド繊維、加えて亜麻、麻布、黄麻、ケナフ、バサルト、及び他の天然繊維などの、様々な繊維を使用して、複合及びラミネート製品を製造するとき、製造は、一方向又は多軸の配向を有し得る、織られた又は編まれた構成体などの、好適な繊維の補強材の製造から始まる。構成体はその後、中間又は最終製品の製造に使用される、成形型内に配置される。成形型は、当然、最終製品の形状を有し、これはその形状が場合により非常に複雑であり、成形型内に配置される際に補強材の実質的な成形を必要とすることを意味する。通常、補強材のいくつかの層（最大数十の層）が、成形型内で互いに積み重ねられ、繊維補強した複合物品を形成するため、硬化剤又は不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂と混合されたエポキシなどの熱硬化性樹脂が、導入される。樹脂はまた、ＰＡ（ポリアミド）又はＣＢＴ（環状ポリブチレンテレフタレート）などの熱可塑性樹脂であり得る。実際に、最終製品が高い機械的負荷に抵抗すべきであるとき、縫い合わせることによって一緒に保持され得る一方向補強材は、その製造において好ましい選択肢であることが示された。このような一方向補強材は、一般的に補強繊維と称されるロービング又はトウから作製される。

一方向補強材は通常、補強ロービングの１つ以上の層から形成される。多軸補強材は、補強ロービングの２つ以上の層から形成され、ある層内のロービングは一方向であるが、隣接する層のロービングは通常、４５°、６０°、又は９０°など、一定の角度を成している。補強材の構成は、ロービングの目標の単位面積当たりの重量、及びテックス数に依存する。例えば、高い単位面積当たりの重量が所望されるとき、厚いロービング（例えば、Ｅ−ガラス２４００テックス）が使用され、低い単位面積当たりの重量が所望されるときは、薄いロービング（例えば、Ｅガラス６００テックス）が、製造時に使用される。

最終製品、すなわち、硬化させたラミネート構成体は、最終製品において各層のロービングが平行であるか、又は積層構造にかかる負荷によって他の方向に配向されるように、補強材の層を構成することにより、又は最初に、隣接する層のロービングが一定の角度を形成するように、一方向補強材のいくつかの層の布地を製造し、その後このように形成された布地を使用して最終製品を製造することにより、多数のこのような一方向又は多軸補強材から作製され得る。このような布地は、内部の異なる繊維配向の数によって、二軸、三軸、四軸．．．の布地と称される。

一方向補強材は、糸が一方向のみに向いているため本来性質的に不安定である。一方向補強材を扱うことができるためには、そのロービングが好適な方法により互いに固定されるか、又は結合されるべきである。先行技術として、原則的に、このような目的のために２つの異なる機械的方法が既知である。

一つの方法は、縫い合わせる（例えば、たて編）ことにより、ロービングを固定するものである。縫製糸は編み目（すなわち、ステッチ）を形成し、これが、実際の補強ロービングを補強材中の適所に保持する。このステッチは、例えば、既知のたて編技術により、補強繊維の層を貫通する針など、様々な編み要素により形成される。ステッチは、鎖又はトリコットなど、いくつかの既知のパターンを形成し得る。縫製糸は典型的には、約３４デシテックス〜１６７デシテックスの厚さを有し、数十のフィラメント（通常は、例えば、２４又は４８フィラメント）を含む、嵩高又は非嵩高ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）フィラメント糸であるが、これは必須ではない。

別の機械的方法は、軽量の横糸により長手方向の縦糸を、それぞれの位置に固定する、折り込み技術を使用するものである。横糸として、コーティングしていない糸、及びホットメルトコーティングした糸の両方が使用されてきた。加熱及び冷却の後、ホットメルト結合剤は、補強材にかなりの安定性をもたらした。しかし、折り込みによる代替は、補強糸が横糸の上を横断する際に捻れを形成し、これが応力の集中と、編んだものよりも低い機械的特性をもたらすために、それほど好ましくないものと考えられている。ホットメルト結合剤の糸は、マトリックス硬化において局所的な乱れを生じ、商業上もはや好ましくないことが見出された。典型的には、横糸は、それがホットメルト糸であってもなくても、圧縮時に平坦になる、マルチフィラメント糸である。

様々な熱可塑性結合剤によって、一方向ロービングを結合するための化学的方法もまた、市場に導入されている。しかしながら、主に樹脂透過性、取り扱い硬度、及び湿潤距離における問題により、これらの補強材及び方法は、より広い範囲で使用されてこなかった。

縫った補強材は既知であり、これらはいくつかの良好な特性を有する。まず、これらの横方向の安定性は良好であるが、これは主に長手方向に延びる縫製糸がトリコットのようなパターンを形成していても、これが一方向ロービングに補強材に必要な一体性を付与するためである。次に、単にいくつかの例として、ステッチ長さ、針ゲージ、及び糸張力などの縫製パラメータが適切に選択されると、縫い合わせた補強材は非常に可撓性である場合が多いために、補強材を成形型内に配置する（すなわち、補強材を成形型の輪郭に適合させる）のが容易である。

しかしながら、ステッチの使用も問題を生じる。この問題は、縫った補強材の積層体（すなわち、いわゆる、プリフォーム）に樹脂を注入する際に、生じ得る。繊維束における樹脂の分配は、両方向（すなわち、補強繊維と平行な方向、及び補強繊維と横方向）において驚くほど遅く、不均一である。一見すると、縫われた補強材は、三次元の流路を有するように見えるため、上記の発見は意外である。ステッチは、ロービングの束の周囲で締め付けると、補強材を通じた流路を開く。また補強材の表面と平行な縫製糸の方向において、ロービングが一緒に圧迫され、補強材の表面に流路が形成される。そしてまた、ロービングの方向において、ステッチの締め付けが、補強材の表面に長手方向の流路を形成する。成形型内において、補強材を積み重ねると、補強材の積み重ね体は、流路の三次元ネットワークを含み、これは、迅速な樹脂の流れ及び浸透、これに加えて補強材の積層体の速やかな湿潤を確保するものと予測される。しかしながら、既に記載されたように、これは妥当しない。主な理由として、樹脂の成形型への供給が開始される前に、成形型内の補強材の積層体が、圧縮を受けることがある。このような力により、圧縮力により補強材が互いに圧迫され、補強材のステッチは互いに垂直にあるわけではなく、その位置は不規則であるため、ある補強材のステッチの間の「自由」なロービング（ステッチにより圧縮されていないロービングを意味する）が、隣接する補強材のステッチ上に圧迫される。結果として、補強材の表面の方向における流路は、おおよそ完全に「自由」なロービングにより満たされ、補強材の表面の方向における樹脂の流れを効果的に阻止する。縫製糸がＺ方向であるステッチの部分に関し、流路は積層体中に、若干小さくなったとしても、依然として残っている。しかしながら、補強材の表面の方向における流路は、実質的に閉じているため、Ｚ方向の流路に空気が満たされており、これは排除するのが非常に難しい。これは、最終製品における気泡の存在を生じやすく、これは当然、最終製品の品質及び強度特性を損なう。

良好な樹脂透過性は、成形プロセスを実際に実行するにあたり重要であり、これは通常、成形型内に樹脂を送達する際に差圧を使用することにより加速される。成形型内の補強層全体にわたり、樹脂を分配するために、真空注入技術、又は樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）技術のいずれかを適用することが一般的である。しかしながら、場合により、真空及び／又は送達圧力の上昇などの様々な措置をとっても、補強材内に小さな気泡が残り、ラミネートの強度特性を著しく減じる傾向がある。空洞ができる主な理由は、補強材内においてロービングが互いに密に配置され、これにより、補強ロービングの横方向及び長手方向の両方、これに加えてＺ方向において樹脂の浸透が制限されるためである。上記を踏まえ、補強材料の積層体からの空気の除去、及び補強材の樹脂に対する透過性の両方を改善する新たな方法を研究しなければならない。

補強材の透過性を改善する一つの方法は、補強材に樹脂の流路を設けることであり、流路は補強材を通じて樹脂が素早く流れるのを可能にする。先行技術において、補強材の積層体内の補強材中、又は補強材の間に樹脂の流路を構成する多くの方法を見出すことができる。しかしながら、注入段階において適用される真空は、隣接する領域又は補強材からロービングをずらすか、又は引き、更にはその位置をずらして、流路／空洞を塞ぐ傾向があるため、このような流路はあまり効果的ではないことがわかっている。

ＥＰ１４９１３２３Ａ１は、一方向補強位置及び横方向強化糸を含む補強構造を開示する。強化糸は補強糸の層上に離間した状態で分布する。強化糸は、熱可塑性材料であってもよく、溶融、又は軟化によって糸が補強糸に締結し、必要な横方向安定性を補強材に付与する。注入された樹脂の十分な毛細管ドレーンを確実にするため、長手方向の補強糸の層が長手方向のドレーン糸を備え、これらはしたがって、互いに、かつ補強糸と平行である。ドレーン糸は、補強糸の層中に、離間した状態で配置される。ドレーン糸は、注入された樹脂を排出するために、例えば、綿繊維、セルロース繊維など、十分なもう感作用を有する繊維で被覆された、ガラス繊維で形成されてもよい。ドレーン糸の別の選択肢は、それぞれの上にモノフィラメントが巻きつけられた、補強糸である。したがって、樹脂のための螺旋状の流路が形成される。したがって、補強材の長手方向に補強材が形成されることが明らかである。

これは実際、製造される製品が長いほど、最終製品に樹脂を浸透させるのが、複雑であり、少なくとも時間がかかることを意味する。実際、５０メートルの長さを有する風車翼のスパーキャップを、長手方向の浸漬により、安価に浸漬することを想定するのは、不可能である。当然、翼の全長にわたり、例えば２メートルの間隔で樹脂の注入を構成するのは可能であるが、これは複雑で時間のかかる方法であり、非常に高価である。

ＥＰ１６６７８３８Ｂ１は、複数の実質的に平行な同軸上に整列された、トウの集合から形成された複合布内の流路の形成について記載しており、上記トウの集合はそれぞれ１つ以上のトウを有し、上記トウの一部は２つ以上のトウを含む。布地内の樹脂の流れは、トウの集合内のトウ同士の間隔が、隣接するトウ群同士の間隔よりも小さくなるように構成することにより、確実になるべく設計されている。このように、隣接するトウの集合同士の間隔は、必要な流路を形成する。このような流路は、樹脂が布地を通じて、特にトウの方向に（すなわち、製品の長手方向に）流れるのを可能にすべきである。

しかしながら、最終製品の長さが長いほど、ある点において、長手方向における浸透がその実際的な限界に達する（すなわち、湿潤距離）ことを理解すべきであり、その後他の方法を真剣に考察するべきである。また、実際の実験は、注入段階において真空が適用される際に、近傍の領域からのロービングにより流路が塞がれ又は、補強ロービング内のラミネート構造が、局所的捻れにより波形化し、機械的強度を低減させることを示している。

ＵＳ５４８４６４２Ａは、一般的な注入成形技術により、複合積層物品を製造するのに有用な、織物補強材料について記載している。補強材料（すなわち、ラミネート構造）は、製造される物品のものと対応する形状の成形型内に、織物補強材を有する層の積層体を配置し、成形型が閉じられた後に、樹脂を内部に注入することにより、製造される。織物補強材は、一方向スライバを含む、一方向スライバを含む織布又は不織布材料からなる場合がある。補強層の横方向安定性は、織ること、編むこと、若しくは縫うこと、又は横方向の結合繊維又は糸を使用して達成される。織物補強材の積層体の少なくとも１つの層は、注入中に樹脂の流れを促進するため、内部に導管（すなわち、樹脂のための流路）が、少なくとも一方向に延びる構造を有する。導管は、材料の長手方向及び／又は横方向に位置してもよい。上記の米国特許の主な発想は、成形型の閉鎖及び真空による圧力によりよく耐えるために、補強糸の一部を変更することにより、布地に対する良好な樹脂流れ特性を確保するというものである。これは典型的には、補強糸の一部を捻ることにより、又はカーボン繊維トウの周囲にポリエステルマルチフィラメントを巻き付けることによって行われる。しかしながらこの概念の欠点は、通常の補強糸と共に、多数の比較的大きな糸が配置され、これが積層負荷条件において、補強材中の残りの糸と非常に異なる挙動を示すことである。これは主に、負荷下における糸の弾性特性に影響する、高い捻れ（２６０ＴＰＭ）による場合が多い。また、高い捻れは、これらの糸内部での樹脂の浸透を阻害するか、又は鈍化させる。これは不均一なラミネート構造へと繋がり、一部の糸に、異なる様式で負荷がかかる。これは最終的には、静的、及び特に動的な負荷条件において、時期尚早なラミネートが破断する危険性に繋がる。

米国特許文書の実施例５は、材料にわたり、１メートル当たり２６０回転するポリエステル糸で被覆された、３Ｋ（３０００フィラメント）カーボン糸で形成された横糸を配置することにより横方向の流路が形成され、被覆される糸の周囲に螺旋状に展開する流路が形成されることを教示していることに留意するべきである。これは良好な樹脂流れを生じ得るが、２６０ＴＰＭは捻れの数としては非常に大きく、現在の知見によれば、ラミネート特性に非常に悪い影響をもたらす。樹脂の補強材への浸透を改善させるための１つの既知の方法は、積層体の下部及び上部の両方に、プラスチックスクリム又は他の流れ補助材料を配置することであり、これにより補強材の上部及び下部表面積全体に素早く広がる。浸漬及び硬化の後、ラミネートからスクリムが労働集約的に除去される。スクリムの目的は当然、スクリムの補強材の積層体へのＺ方向の浸漬ができるだけ速く開始するように、成形型の全領域にできるだけ早く樹脂を導入することである。しかしながら、積層体が厚いほど、樹脂が積層体に浸透するのが遅くなる。例えば、風車翼において、スパーキャップの断面はほぼ正方形であり、よって樹脂が積層体の中心に到達しにくい。

場合により、一方向補強材を使用するとき、特に織布の形態において、横方向安定性、又は樹脂流れ特性を改善するために横方向になんらかの補助、又は追加的な糸が追加されることが既知である。典型的には、糸はホットメルト、又は他の熱可塑性材料でコーティングされ、糸はガラス繊維又はポリエステルであり（例えば、ガラス繊維を捻った束、各束は典型的には６０以上のフィラメントを有し、各フィラメントは１０〜１５μｍの直径を有する）、コーティングされた形態でテックス数は典型的には１００〜２００テックスである。糸の熱可塑性コーティングは、織った後に溶融し、それにより糸及びロービングの両方と接続する空隙に流れこみ、縦糸ロービングと横糸を一緒に結合する。熱可塑性コーティングは通常、ＰＡ（ポリアミド）又はＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）タイプの材料から形成され、その融点は、ワックス状の物質、又は他の何らかの好適な手段により、下げられる。したがって、熱可塑性コーティングは典型的には注入樹脂マトリックスと適合しないがこれは、補強糸の直近において結合剤の相対量が局所的に非常に高く、ラミネート中において局所的な脆弱領域を生じるためである。接着剤を有するガラス又はポリエステルフィラメントが、ロービング上を横断するように残り、注入などの前に補強材に横方向の取り扱い安定性を付与する。繊維は熱可塑性材料でコーティングされているので、樹脂は、実際の繊維表面には到達しない。

一方向補強材中において、この種類の補助又は追加的な糸を使用すると、不必要に重量が増し、局所的な繊維の歪みを生じる可能性があり、これは本来望ましくない効果である。更に、横方向の補強繊維、すなわち、例えば９０°、６０°、又は４５°の方向に向けられた繊維は、これらの繊維（通常はガラス繊維）が一方向構成体に軸方向の負荷がかかって破断するとき、微細な亀裂を生じることがあり、ここから最終製品の安定性を損ねるより深刻な疲労亀裂が生じることがある。後者の問題の理由は、ガラス繊維糸の破断点伸びは、横方向におけるマトリックスの破断点伸びよりも遥かに低いということである。また更に、マルチフィラメントガラス繊維糸、又はロービングは、真空圧縮力を受けたときに変形してその元の丸い断面を失い、圧力下において断面が楕円形、又は更に平坦になる（図１ｂに図示されるように）。マルチフィラメント糸の形状は、個別のフィラメントが側方に移動した結果として、実際には楕円形、又は平坦な断面形状を形成することとなる。熱可塑性材料でコーティングされた糸は、ヒートプレス段階において溶解し、接合点が存在する平坦な形状に繋がるため、同様に挙動する。

換言すると、先行技術は、一方において、補強ロービングの方向と横方向に流路を構成するためにマルチフィラメントを使用すること、他方において、他の何らかの理由（例えば、ロービングを接着剤に結合するため、又はステッチとして使用するため）のために横方向に構成されたマルチフィラメント糸を使用することを提示している。

まず、先行技術の捻った繊維又は糸、すなわち、横方向の流路を形成するために使用されるマルチフィラメントは、０．３５〜０．４５ｍｍの直径（圧縮の適用前）を有する。行われる試験において、ラミネートは、成形型内でその間に、上記の寸法の横方向の糸を有する、２つの１２００ｇ／ｍ^２補強層の積層体を配置し、この積層体を真空に晒し、樹脂の注入を行い、積層体を硬化させることによって形成された。注入段階において、適用された真空により補強層が圧縮される間、マルチフィラメント糸の断面は、楕円形又は平坦に変わることがわかった。補強材の湿潤距離を、横断方向に配置された糸を有する補強材のものと比較すると、これは全く変化又は改善がないか、又は変化は実際には極僅かであることがわかった。この理由は後に更に詳細に記載される。

当然、補強ロービングの長手方向と横方向に延びる、縫製糸、又は対応する糸は、樹脂の横方向の流路を形成し得ることも説明することができる。しかしながら、既に記載されたステッチの使用に伴う問題に加えて、同じ平坦化の傾向が、ステッチ及び縫製糸にも妥当する。

ホットメルト横糸を備える補強材は、約２０年市販されているが、これらは強度試験、静的試験又は引張試験を合格していない。加えて、このような補強材の塑性成形性は低かった。実際、このような補強材を、風車翼のスパーキャップラミネートの製造において使用するのは不可能であるが、これは、スパーキャップが二重の凸形状を有し、これに対してこの種類の補強材が曲がることができないためである。

次に、熱可塑性コーティングを有する横方向ガラス繊維を有する補強材が考慮されてきた。このような補強材にてＩ、コーティングされた糸の直径は、約０．３０〜０．３５ｍｍであり、コアヤーンの直径、又は実際にはＸ方向厚さは圧縮され、コーティングが溶解するか除去されたときに、約０．０４〜０．０６ｍｍである。例えば、縫製糸に関し、コーティングされていない糸と比較したときに、これらが熱可塑性コーティングした糸が有する違いは、これらの糸を実際の補強材のロービングと結合する間（すなわち、コーティングの溶融の間）、糸は接触点においてその形状が代わり（圧縮力が糸のＺ方向の厚さを低減させる）、局所的な流量制限が形成される。換言すると、コーティングされた糸が圧縮されない点において、その直径は元のレベルのままであるが、圧縮される点においては、直径／厚さは、コアヤーンの直径を更に下回り、すなわち、糸のコアが圧縮により平坦化する。コーティングされた糸の使用に伴う別の問題は、糸が硬質で比較的厚く、これにより、ロービングの向きがその真っ直ぐな方向から局所的に鋭くずれ、すなわち、ロービングを曲げて、捻れを形成し、先に説明した、そしてこの項で後に説明される問題を生じる。コーティングされた糸のまた更なる問題は、コーティングポリマー自体が通常樹脂と適合せず、したがってラミネートを汚染し、よって補強材中に脆弱点を形成することである。ここでラミネートは、安定性を付与するために、横方向のコーティングされたガラス繊維によりそれぞれ結合された、補強層から形成された。補強材の積層体の湿潤距離は、概ね許容可能であることがわかった。しかしながら、このように約０．３５〜０．０４ｍｍで変動する直径又は厚さを備える、横方向ガラス繊維を有するラミネートが疲労試験にかけられたとき、引張−引張疲労試験（tensile−tensile fatigue）の開始直後に、ラミネートに亀裂が観察された。ラミネート及び特に微細な亀裂を詳細に点検すると、補強ロービングと、コーティングされた横方向糸との接合部に微細な亀裂があることがわかった。明らかに、微細な亀裂の原因は、ロービング中に曲げ又は捻れを生じる局所的な大きな糸の直径であることが疑われた。加えて、ホットメルト糸（すなわち、またコアヤーン）は加熱されると、圧縮可能であり、局所的な平坦な領域が形成され、これは流路の断面を低減し、よって注入段階における樹脂の流れを阻害する。

最適な補強材の更なる開発のための、開始点は、取り扱い安定性に関する問題に対処する、縫った補強材である。補強材にわたり横方向に伸張する縫製糸／繊維を配置し、材料に横方向の安定性を付与することによって、補強材の可撓性が確保されるため、本発明の縫った補強材の取り扱い安定性は優れている。したがって、本発明の縫った一方向又は多軸補強材は、例えば、製品の横方向安定性を確保するために、横方向の二成分糸又は厚い糸を必要とせず、よってまた、太い繊維によりロービングが曲がり、最終製品の脆弱点が生じる危険性、及び応力条件下において製品に微細な亀裂が生じる可能性が排除される。

しかしながら、実践により、現在の縫った補強材は、例えば以下のようないくつかの問題箇所を有することを示した。
−少なくとも製品が長い物体であるとき、縫った一方向又は多軸補強材の樹脂に対する透過性は限定されている。
−縫った補強材の積層体内において、一方向ロービングのフィラメントの間に気泡又は乾燥区域が残りやすく、真空注入中においても排除することができず、よってこれらは、最終製品の強度を更に大きく低減し得る。
定義

以下の例示的な説明は、本発明を説明する明細書及び請求項において度々使用される、いくつかの用語の理解を促進するために提示される。この説明は、便宜上、提示されるのであって、本発明の制限を意図するものではない。

単位面積当たりの重量−乾燥した補強布地の単プライの単位面積当たりの重量（質量）。

結合剤−粉末、フィルム、又は液体など、様々な形態のポリマー材料結合剤は、硬度、融点、ポリマー構造、Ｔｇなどの化学的又は物理的特性において性質が異なる１つ又はいくつかの個別の結合剤から調整される。結合剤は、ウェブ、及び最終的には補強材を形成するために、繊維構造を一緒に固定するために使用される。好適な結合剤は、いくつかの例を挙げると、熱可塑性エポキシ、コポリエステル、ビスフェノール不飽和ポリエステル、又はこれらの混合である。

布地−多くの場合、糸又はヤーンと称される、天然、又は人工繊維の網状組織からなる可撓性織布材料。布地は例えば、繊維を一緒に織る、編む、かぎ針で編む、節止めする、ニードリングする、又は圧縮する（フェルト）ことにより形成される。

ラミネート−好適な樹脂、及び硬化剤を使用して、補強材の１つ以上の層を浸漬させ、化学反応、又は温度低下のいずれかによりこれを硬化させることにより構成され得る材料。積層体は、例えば、ガラス、カーボン、アラミドなどの細い繊維により補強されるマトリックスから作製される繊維補強構造である。マトリックスは、エポキシ、熱硬化性プラスチック（より多くの場合においてエポキシ、ポリエステル、又はビニルエステル）、又は熱可塑性樹脂であり得る。ガラス繊維強化材の一般的な最終用途としては、ボート、自動車、風車翼などが挙げられる。

マトリックス−複合物を形成するために、補強材を一緒に結合する材料。複合物は、特別に配合されたポリマー、例えば、いくつかの例として、熱硬化性エポキシ、ビニルエステル、又は不飽和ポリエステル樹脂、及びフェノールフォルムアルデヒド樹脂、又は熱硬化性樹脂（「ポリマー」参照）を使用する。

モノフィラメント−ポリアミド（ナイロン）、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレートなどの、合成材料から調整された、単一の連続的なフィラメントから作製された糸。

マルチフィラメント−例えば、ポリアミド（ナイロン）、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレートなど、合成材料から作製された、多数の連続的なフィラメントから作製されたヤーン又は糸。特に本発明との関連において、マルチフィラメントとは、捻られていても、いなくてもよく、互いに結合されていないが、強く捻られていない限り圧縮されると側方に移動するフィラメントの束を意味する。

ポリマー−一般的に、例えば、ホモプリマー、コポリマー（例えば、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、ランダムコポリマー、及び交互共重合体）、及びこれらのブレンド及び変性を含む。更に、他に特に制限されない限り、用語「ポリマー」には、材料のあらゆる可能な形状構成が含まれる。これらの構成には例えば、アイソタクチック、シンジオタクチック、及びランダム対称が挙げられる。

補強材−補強繊維を含むウェブであり、繊維は、好適な手段により互いに固定されている。連続的なウェブとして製造されることが多い。例えば、織る、編む、撚り合わせる、及び縫う、織物加工技術により、又は好適な結合剤と結合することにより、一方向、多軸、又はランダムな配向で補強材を製造する、いくつかの方法が存在する。

補強繊維−複合材料の製造において、マトリックスと一緒に使用される繊維。繊維は通常、ガラス（そのあらゆる変形形態を含む）、カーボン（そのあらゆる変形形態を含む）、又はアラミドなどの人工繊維であり、これらは連続的フィラメント及び非連続的繊維のどちらとしても使用できる。また、いくつかの例として、サイザル、亜麻、黄麻、ココ、ケナフ、大麻、又はバサルトなどの、広範な天然繊維が使用されている。

樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）−２つの成形型表面を有するプロセスであり、これにより、樹脂が、典型的に低粘度、かつ低圧又は高圧で、乾燥した補強材のプリフォームを含む場合が多い閉じた成形ダイセットにポンプ移送され、すなわち、プリフォームに樹脂が注入されて、繊維補強された複合部品が作製される。

ロービング−連続的な繊維又はフィラメント、特にガラス繊維の、長く細い捻られた束。本出願において、トウと同義語であり、繊維の選択肢としては、ガラス繊維だけではなくまたカーボン、バサルト、及びアラミド繊維、より一般的には人工の連続的な繊維が含まれる。

ロービングの集合、又はトウの集合−間隔の狭い１つ以上のトウ又はロービング。

縫製糸−組織化したポリエステルから作製される２４又は４８の個別のフィラメントから形成される糸。一方向補強材の製造において通常使用される縫製糸は、典型的には、７６又は１１０デシテックスの線形質量密度を有する。個別のフィラメントの直径は、典型的には５〜１０μｍである。

テックス数−糸の線形質量密度のＳＩ基本単位は、１０００ｍ当たりのｇ質量として定義される。テックスは、カナダ及び欧州大陸でより使用される傾向にあるが、デニールは未だ、米国及び英国でより一般的である。単位コードは、「テックス」である。人工合成繊維との関連で最も一般的に使用される単位は、実際にはデシテックス（略記ｄｔｅｘ）であり、これは１０，０００ｍ当たりのｇ質量である。

織物−１つ以上の層を有するシート、ウェブ、布地、及びマットを含む様々な種類の物品の一般的定義であり、層は一方向又は多方向の糸から形成されている。

熱可塑性−溶融可能であり、熱に暴露されたときに軟化し、室温まで冷却されたときにその非溶融状態までほぼ戻る、ポリマー。熱可塑性材料には、例えば、塩化ポリビニル、いくつかのポリエステル、ポリアミド、ポリフルオロカーボン、ポリオレフィン、いくつかのポリウレタン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、カプロラクタム、エチレンのコポリマー、及び少なくとも１つのビニルモノマー（例えば、ポリ（エチレンビニルアセテート）、セルロースエステル、及びアクリル樹脂が挙げられる。

熱硬化性−不可逆的に硬化するポリマー材料。硬化は熱により（一般的に２００℃超）、化学反応（例えば、二部分エポキシ）、又は電子ビーム処理による照射によって、行われてもよい。

糸、一体型のフィラメント、糸の捻られた束。

トウ−複合材料の業界において、トウは、連続的なフィラメントの捻られた束であり、これは人工の繊維、特にカーボン繊維を指す（グラファイトとも称される）。トウは、これに含まれる繊維の数により指定され、例えば、１２Ｋは、約１２，０００の繊維を含む。これは、ロービングと同義である。

横方向取り扱い安定性−一方向補強材が、変形するか、又は裂けるのを防ぐ力である。補強材を成形型内で他の補強材と積み重ね、補強材をその長手方向と横方向に動かすときに必要とされる。

一方向（ＵＤ）補強材−内部の全てのロービング又はトウが同じ方向、この特定の場合において長手方向に延びる、補強材であるが、一方向補強材はまた、横方向（すなわち、９０°の角度の配向）であり得る。これらのロービングは多くの場合、先行技術において、典型的にはロービングを一緒に保持し、これが裂けて束を形成するのを防ぐために、縫い合わせることにより、かつ典型的には、裁断したストランド又は連続的なマルチフィラメント糸のいくつかの追加的な軽い層を使用して、又は横糸が安定性を付与するところで織ることによって結合される、一方向補強材である。横糸はまた、ホットメルトコーティングされてもよい。ロービング又はトウを結合する別の方法は、結合剤、例えば、熱可塑性又は熱硬化性結合剤の使用である。また、このような場合、上記の追加的な安定化層が使用されてもよい。

真空注入最終製品を成形する、片側成形型を使用するプロセス。下側には、剛性の成形型があり、上側には、可撓性膜、又は真空バッグがある。成形型空洞に真空／吸引が適用されると、空洞から空気が逃げ、その後吸引により樹脂を注入させ（又は追加的に供給側に僅かな加圧をかけることにより更に補助される−ライトＲＴＭに固有の特徴）補強材を完全に湿潤させ、ラミネート構造体内の空隙を全て排除する。

湿潤距離−流れ前部の位置、又は樹脂が補強材積層体に配置場所から、現在の場所まで測定した実際の距離。

ヤーン−、織物の製造、縫うこと、かぎ針で編むこと、編むこと、織ること、縫製、刺繍、及び衣服製造に好適に使用される、長い連続的長さの、多くの場合捻られている、マルチフィラメント。糸は、連続的な、又は非連続的な天然又は合成繊維で作製され得る。

Ｚ方向−層又は積層体の平面と垂直な方向、すなわち、厚さ方向。

本発明の目的は、上記の問題の少なくとも１つに対する解決法をもたらすことである。

本発明の別の目的は、補強フィラメントの配向と横方向で、樹脂に対する優れた透過性を有する、新規の一方向の、又は多軸の縫った補強材を開発することである。

本発明の更なる目的は、真空排気／脱気の間、及びその後の、樹脂による、補強フィラメントの配向と横方向の積層体の湿潤の間に、補強材の積層体から空気を逃す優れた能力を有する、新しい一方向の、又は多軸の縫った補強材を開発することである。

本発明の更なる目的は、一方向の又は縫った補強材の製造を高速化することである。

必要とされる補強材の樹脂に対する透過性、及び必要とされる本発明の補強材からの気体の排除は、本発明の好ましい実施形態によって確保され、これは、補強材から空気を逃すため、かつ樹脂が製品に効果的に浸透又は湿潤するために、一方向又は多軸ロービングの方向と横方向に自由流れ領域を構成するために、縫われた一方向又は多軸補強ロービングに関して、流路を形成するために横方向に配向された細い別個の手段を使用することなる。

樹脂トランスファ成形プロセス、真空注入成形プロセスの一方により、繊維補強複合体を製造するための、縫った一方向又は多軸補強材により、先行技術の問題の少なくとも１つが解消され、目的の少なくとも１つが達成され、縫った一方向又は多軸補強材は、連続的な一方向ロービングの少なくとも一層であって、補強材中に配置され、縫うことによって互いに結合され、樹脂により補強材の積層体を湿潤する際に、一方向ロービングの方向と横方向の樹脂の流れを促進する手段を備えた連続的な一方向ロービングの少なくとも一層を含み、含浸促進手段は、一方向又は多軸ロービングと横方向に構成された樹脂の流路を形成するための細い別個の手段であり、細い別個の流路形成手段は、その側方に、縫った一方向又は多軸補強材の一方の縁部からその反対側の縁部まで延びる流路を形成する。

同様の方法により、以下の工程を含む、繊維補強複合物のための縫った一方向又は多軸補強材を製造する方法により、先行技術の問題の少なくとも１つが解消され目的の少なくとも１つが達成される。
ａ）少なくとも一層を形成するために、連続的なロービングを一方向に横並びに堆積する工程と、
ｂ）少なくとも、前記層の連続的なロービング上に、一方向ロービングの方向と横方向に細い別個の流路形成手段を堆積する工程と、
ｃ）細い別個の流路形成手段と連続的なロービングを互いに縫って、補強材を形成する工程。

本発明の縫った、一方向又は多軸補強材の他の固有の特徴、及びその製造方法も、添付の特許請求項に開示される。

本発明において、以下の利益の少なくともいくつかが達成され得る。
−縫った一方向又は多軸補強材の透過性は、良好な樹脂の流れを促進する水準まで改善され、
−同時に、製品の湿潤と共に、製品から残った気泡が逃れ、よって実際に、浸透後に製品内において一方向フィラメントの間に気泡又は乾燥区域が残らず、
−樹脂が横方向に前進する距離が、行われた実験において、少なくとも２．５倍まで大幅に増加し、
−行われた実験において、浸透に必要な時間は、先行技術の補強材が必要とした時間の約１／６まで、大幅に減少し、
−先行技術による、縫った構造の太い流れ生成構造の欠点は最小化され、
−化学的干渉に関する欠点が最小化され、
−最終製品は優れた強度及び疲労特性を有する。

以下において本発明の縫った一方向又は多軸補強材、及びその製造方法が、添付の図面を参照して更に詳細に記載される：
圧縮時における、２つの補強材又はロービングの層の間の細い別個の流路を形成する手段（この場合はモノフィラメント）、及びマルチフィラメント糸の挙動の比較を概略的に例示する。 圧縮時における、２つの補強材又はロービングの層の間の細い別個の流路を形成する手段（この場合はモノフィラメント）、及びマルチフィラメント糸の挙動の比較を概略的に例示する。 本発明の好ましい実施形態による、縫った一方向又は多軸補強材の製造プロセスを概略的に例示する。 別個のモノフィラメントを、一緒に結合したモノフィラメントの束と交換するための様々な選択肢を例示する。 別個のモノフィラメントを、一緒に結合したモノフィラメントの束と交換するための様々な選択肢を例示する。 別個のモノフィラメントを、一緒に結合したモノフィラメントの束と交換するための様々な選択肢を例示する。 別個のモノフィラメントを、一緒に結合したモノフィラメントの束と交換するための様々な選択肢を例示する。 横方向の樹脂の流れ距離を考慮し、先行技術の縫った補強材を、本発明の２つの縫った補強材と比較するものである。

補強材と関連する、樹脂の横方向の流路の構成に関する、上記の４つの異なる要因が先に記載された。第１に、熱可塑性コーティングされた糸の使用は、熱可塑性材料がマトリックス材料と適合しないために望ましくない。第２に、成形型内の真空により、圧縮された後の糸が０．３５〜０．４ｍｍのＺ方向厚さを有する場合、これは厚すぎ、最終製品に動的負荷がかかる場合に微細な亀裂を形成する危険性が高くなる。第３に、コーティングされないマルチフィラメント糸は、圧縮すると平坦又は楕円形となり、樹脂の流れ特性を破壊する。第４に、風車翼のスパーキャップなどの、長い補強された物体の製造は実際には、樹脂の流れを整える効果的な方法、及び補強材の積層体（すなわち、いわゆるプリフォーム）を直角の方向で浸漬すること（すなわち、一方向補強ロービングの方向に対して横方向）なしには、不可能である。上記の要因により、遥かに小さな直径の、樹脂の流路を形成する横方向の薄い別個の手段の使用が試験され、最終的なラミネートは、横方向の補強安定性を付与することを主な機能とする横方向マルチフィラメントを使用して形成された、先行技術のラミネートと比較された。ここで、用語「流路を形成するための細い別個の手段」又は「細い、別個の流路形成手段」には、モノフィラメント（図３ａ〜３ｄにより詳細に記載される）が挙げられるがこれに限定されない。マルチフィラメントはまた、縫った補強層の間の樹脂の流路を形成するものと考えることもできる。湿潤距離及び疲労試験双方の比較を含む、広範な試験の後、横方向に配置された細い別個の流路形成手段の直径の、最適な範囲は、１００〜２００μｍ、好ましくは１３０〜１７０μｍであることが見出された。しかしながら、軽い補強材の場合には、若干小さな直径（すなわち、最小７０μｍ）が、特に重い補強材では、最大３００μｍの直径が、同様の方法で使用され得る。直径に関する上記の説明、加えて本明細書で以降に記載される直径に関する様々な説明に関し、モノフィラメント又は細い流路形成手段が若干圧縮可能である場合、モノフィラメント又は細い流路形成手段のＺ方向の寸法を意味であるとみなされるべきであることが、理解されるべきである。試験は、空洞内に非常に素早く流れ込み、残りの空気（この空気は真空排気の段階の間、かつ注入の前に閉じ込められていたものである）を全て押し出したことを示した。１７０μｍのＺ方向厚さを有する細い別個の流路形成手段を備える、補強層の積層体の湿潤距離を、横方向の流路を有さない先行技術ものと比較すると、本発明の積層体の湿潤距離が、少なくとも６倍であることが観察された。また、このように形成されたラミネートを硬化させた際に、その疲労特性が試験され、横方向の流路を有さない先行技術のラミネートのものと比較され、本発明のラミネートの疲労特性は実際に先行技術のラミネートと等しいことが観察された。いくつかのラミネートにおいて、先行技術のラミネートよりも更に良好である。疲労特性が改善され得る可能性の、唯一の理由は、真空注入段階における、補強材の積層体（すなわち、いわゆるプリフォーム）からの空気のより有効な排除である。したがって、ラミネートの強度特性を全く犠牲にすることなく、湿潤距離が少なくとも６倍まで増加した。

次の実験は、糸（すなわち、マルチフィラメント）が、流路の形成のために使用され得るかどうかを試験するものであった。前の実験により、１７０μｍのＺ方向の厚さ又は直径を有する細い別個の流路形成手段、すなわち、モノフィラメントは、最終的な積層体の疲労特性を低減しなかったため、実験の目的は第１に、圧縮化下におけるＺ方向寸法が先の実験における細い別個の流路形成手段のものとほぼ同じであることを確実にするために、どのようなマルチフィラメントの糸が必要であるかを見出すことである。換言すると、補強層の間において、圧縮された際に、先の実験の細い別個の流路形成手段以上に、ロービングを離間させない、マルチフィラメントが配置された。したがって、ラミネートの強度及び疲労特性は、糸の厚さによって低減しないことが明らかである。

すなわち、補強材の積層体（すなわち、いわゆるプリフォーム）の湿潤距離は、実質的に先行技術（すなわち、ステッチを除き、横方向の糸又はヤーンを全く有さない補強材の積層体を含むラミネート）の低い水準に維持されることがわかった。

図１ａ及び図１ｂは、２つの補強材、又はロービングの層の間における、本発明の細い別個の流路形成手段（この場合はモノフィラメント）の挙動と、真空注入プロセスの圧縮下におけるマルチフィラメントの糸の挙動との間の、概略的な断面の比較を例示する。図１ａは、一方向ロービングに対して直角に配置された、間にモノフィラメント６を有する層として、横方のステッチ（不可視）によりそれぞれ一緒に縫い合わせたロービングの束から作製された、２つの重ねた補強材２及び４の断面を例示する。図１ｂは、ロービングに対して直角に配置されたマルチフィラメントの糸８を間に有する層として、横方向のステッチにより一緒に縫われた、ロービングの束の同じ補強材２及び４を示す。図１ａは、補強材２及び４のロービングを更に押して離し、維持し、それにより、補強材２と補強材４との間で、モノフィラメント６の側に開いた流路１０が形成されるのを示している。図１ｂは、図１ａと同じ方法で押し開かれた補強材のロービング２及び４を示し、すなわち横方向のモノフィラメント又はマルチフィラメントを有する２つの補強材の厚さが同じである。しかしながら、ロービングを押して開き維持するのに必要なマルチフィラメントの糸８の寸法及び断面積が完全に異なることが看取される。これは、圧縮されて楕円形又は平坦に変形し、マルチフィラメントの糸８の側方に実際の流路１２が存在しない。

理由は、マルチフィラメントが、数十から数百の個別のフィラメントから形成され、各フィラメントが５〜１０μｍの直径を有するためである。マルチフィラメントの糸が、成形型内で圧縮圧力に晒されるとき（すなわち、真空注入段階において）、マルチフィラメントの糸のフィラメントは、側方に推進されて、よってマルチフィラメントの糸のＺ方向寸法は、これが捻れていても、マルチフィラメントの見かけの元の直径の極一部である。乾燥した部分がないように、捻れたフィラメントの間にも樹脂が浸透することは重要であるため、捻れは典型的には２０〜４０／ｍとかなり少ない。行われた試験により、マルチフィラメント、すなわち、０．５バールの圧力下で１３０μｍの厚さを有するポリエステルの糸（０．９５バールの注入圧力と比較して低い）は、１１２０デシテックスのデシテックス数を有し、圧力下で、及び圧力なしで、１３０μｍの同様の直径を有するモノフィラメントは、１６７の遥かに低いデシテックスを有する。ガラス繊維の糸は、同じ条件において、モノフィラメントのものと比較して、約１８本のデシテックス数を有し得る。これは、樹脂の流れの観点から、各フィラメントが側方に移動することによって、マルチフィラメントの側部において空洞の断面積が減少し、これにより、チャネル断面積が最終的に、実際に極僅かになることを意味する。これは、これらの空隙又はチャネルを通じて樹脂が流れるのを防ぐ。

約１５０ＴＰＭ（ＴＰＭ＝メートル当たりの回転数）以上の、回転の多い糸は、真空の圧縮効果に抵抗する上で効果的であり得る。更に、緩慢で不完全な樹脂の浸透特性により、また引張荷重下において好ましくない弾性反応を示すコイル状に形成されたその繊維により、隣接する捻れていないロービング糸と比較して、複合的な最終用途において好ましくない。更に捻られた糸は、特性として硬く、一方向ロービングの補強における捻れに繋がる。捻れた糸が使用されるとき、捻れた糸のフィラメントの間に樹脂が浸透できることが重要であるため、その捻れは典型的には比較的少ない（すなわち、約２０〜４０ＴＰＭ）。

同じ現象が、ロービングの束の周囲に付される縫い目にも妥当し、糸の元来丸い断面形状が、楕円形、又は更に「リボン形状」に変形し、このリボンの厚さは、約５〜４０μｍとなる。

図２は、本発明の好ましい実施形態による、縫った一方向又は多軸補強材の製造プロセスを概略的に例示する。縫った一方向又は多軸補強材の製造は以下の通りである。まず、一方向ロービングの均一な層２０（ガラス繊維、カーボン繊維トウ、アラミド繊維、これに加えて、亜麻、麻布、黄麻、サイザル、ココ、ケナフ、バサルト、又は他の天然繊維が好ましいが、必須ではない）が、これをパッケージ２２から引き出し、横並びに、又は目標とする単位面積当たりの重量によって制御された間隔で配置することにより形成される。以降、用語「ロービング」は、一方向補強材の製造において使用される、トウ（tows）、ロービング、繊維などを指すものとして使用される。したがってロービングは、１つ以上のロービングの層内で、横並びに配置される。

層２０はその後、層上に、層の移動方向と横方向で、細い別個の流路形成手段を導入又は堆積する装置２４に向けられる。本発明の細い別個の流路形成手段は、７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、及びより好ましくは１３０〜１７０μｍの直径を有する。この段階において、流路形成手段は、流路形成手段が若干圧縮可能であったとしても、流路形成手段のＺ方向の寸法は、注入段階で圧縮された際に約７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、より好ましくは１３０〜１７０μｍの大きさであるように、選択されるべきであることが理解されるべきである。直径、又はＺ方向厚さは、注入された樹脂硬化剤混合物の粘稠度が、室温において、２００〜３５０ｍＰａｓの水準であるとき、理想的である。粘度がこれとは明確に異なる場合、別個の流路形成手段の間の距離、又はその直径／Ｚ方向厚さを調節することが必要であり得る。ここで用語「横方向」とは、細い別個の流露形成手段の方向が、一方向ウェブのロービングと直角の方向から±４５°（すなわち、−４５°〜＋４５°）の間に位置してもよく、すなわち、別個の流路形成手段の方向は、層の一方向ロービングの方向から少なくとも±４５°だけずれているものとして広く理解されるべきである。この別個の細い流路形成手段は、多軸製造機械の既知の糸運搬システムを使用して、すなわち、層上で横方向に往復移動して、層上に一度に一定数の細い別個の流路形成手段を堆積するツールによって、「２４」で層２０上に配置され得る。例えば、この堆積は、細い別個の流路形成手段を送達する構成を備える、サーボリニアマニ運動ピュレータにより促進することができる。

細い別個の流路形成手段を堆積する別の可能な方法は、「２４」において、層の周囲で層に対して実質的に直角な平面に、回転ホイールを構成することであり、これによりホイールが、細い別個の流路形成手段を層周囲に付着させる。回転するホイールを使用することにより、細い別個の流路形成手段が、層の上面及び下面の両方に同時に配置される。層の周囲に細い別個の流路形成手段を付着させるためにこの種の適用方法を使用する場合、細い別個の流路形成手段が、層の側方においてロービングを湾曲させて、これを狭めないことを確実にするべきである。したがって、細い別個の流路形成手段の緊密さは、適切に調節されるべきであり、好ましくは湾曲を防ぐための手段が、細い別個の流路形成手段の適用と、次の縫う工程との間に構成されるべきである。この手段は例えばガイドレールであってもよく、これは層２０の縁部に沿って、層の周囲、及びレールの外側に細い別個の流路形成手段を付着させる装置から、次の処理工程（すなわち、ステッチ２６）まで延びる。

本発明の有利な点は、細い別個の流路形成手段が層上に直線的かつ平行な構成で堆積され、すなわち、細い別個の流路形成手段が、層の一方の縁部から反対の縁部まで直線的かつ均一に延びることであり、換言すれば、細い別個の流路形成手段は、例えば、編み目パターンにおいて典型的に見出されるループを形成しない。一方向補強ロービングにわたる、細い別個の流路形成手段の本質的に直線的な（すなわち、線形及び平坦な）形成は、補強材の縁部の間の最短の樹脂流れ時間を確保するがこれは、二点間において直線が最短の経路であるためである。細い別個の流路形成手段の実際の位置とは無関係に、これらは、補強材の両側において、互いに規則的な間隔、すなわち、約２〜５０ｍｍ、好ましくは５〜２５ｍｍ、より好ましくは約１０〜２０ｍｍの横方向距離又は間隔で配置される。樹脂の粘度、及び層のｇ重量により、この距離は正確に最適化されなくてはならない。後の縫う操作により、細い別個の流路形成手段が局所的に側方に移動し、局所領域において２つの別個の流路形成手段が横並びに堆積し得ることに繋がる。

しかしながら、上記の説明は、補強材の最も単純な製造方法を示していることが理解されるべきである。基本的に、同じ方法が、いくつかの一方向層を内部に含む補強材の製造に適用され得る。いくつかの層を有する多軸補強材が製造される場合、新しい層を形成するための多くの追加的な手段として、追加的層の数が増えるにつれ、新しい配向を有する少なくとも１つのロービング、及び新しい層上に細い別個の流路形成手段を堆積するための手段が、逐次的に配置される。

このような場合、細い別個の流路形成手段は、補強材の上面及び／若しくは下面に、又は層の間に配置されてもよい。実際の補強繊維と横方向に延びる、細い別個の流路形成手段を有する、一方向、二軸、三軸及び四軸補強材を含む、多軸補強材を製造することもまた可能である。所望の数の層が形成された後、層のセットが次のプロセス段階に送られる（すなわち、縫うことにより結合する）。

結合工程２６において、層のセット（すなわち、多軸ウェブ及び細い別個の流路形成手段）が互いに縫い合わされて、互いに取り付けられた、一方向又は多軸補強ロービング及び横方向の細い別個の流路形成手段を有する、一体型補強材２８を形成する。その後、補強材２８は、３０において、顧客に供給するために巻き取られる。本発明の別の好ましい実施形態により、細い別個の流路形成手段は、縫った一方向又は多軸補強材のいずれか２つの層の間（すなわち、補強材の少なくとも上面及び／又は下面のみではなく、ロービングの層の間にも）に構成されてもよい。換言すると、補強材が４つのロービングの層を含むと、細い別個の流路形成手段は、ロービングの各層の間、又は第２層と第３層との間（すなわち、補強材の中心に）に位置付けられてもよい。実際、これは、ウェブを形成するための一方向ロービングの堆積、及び細い別個の流路形成手段の堆積は、以下のような順序で行われるべきであることを意味する。最初に一方向ロービングの層が堆積され、その後、細い別個の流路形成手段のセット、及びその後一方向ロービングの次の層など、と続く。補強材及び細い別個の流路形成手段の所望の層化の後に初めて、層及び細い別個の流路形成手段が、縫うことによって一緒に結合される。

上記の実施形態の両方において適用され得る、本発明の好ましい追加的な実施形態により、細い別個の流路形成手段の縫い合わせ及び位置合わせ、より具体的には、ステッチの長さ及び隣接する又は隣り合う細い別個の流路形成手段の間の距離又は間隔は、せいぜい１つの細い別個の流路形成手段がスティチ内に留まる程度になるように構成されるべきである。理論的には、ステッチの長さは、隣接する細い別個の流路形成手段の間の空隙よりも小さくあるべきである。しかしながら、細い別個の流路形成手段の堆積は必ずしも正確に線形に延びる細い別個の流路形成手段を生じないため、ステッチの長さは、隣接する細い別個の流路形成手段の間の間隔よりも明確に小さくあるべきである。この予防的措置の理由は、２つ以上の細い別個の流路形成手段がステッチ内に位置する場合、縫製糸が細い別個の流路形成手段を一緒に引き（すなわち、横並び）、これにより次の隣接する細い別個の流路形成手段までの実際の間隔が、樹脂の適切な注入のためには長すぎることである。

図１ａに概略的に示されるように、補強材の積層体の、横方向の樹脂に対する透過性、及び補強層の間の空気の除去の両方を改善するために、補強層２と補強層４との間に、細い別個の流路形成手段６を使用することにより、その両側、補強一方向ロービングの間に、小さな流路１０が形成される。

本発明の補強材の積層体は、注入樹脂が流路１０を通じて補強ロービングへと横断方向に流れて、個別の補強ロービング、又はフィラメントの間に浸透し、早い樹脂の流れ及び良好な浸漬を確実するように、機能する。注入中、樹脂の前進により、補強構造内のチャンバ又は空洞に沿って、残りの気泡が流路へと押され、最終的に製品の外に出る。ＲＴＭ又はＬｉｇｈｔ ＲＴＭ（使用されるのは稀）などにおいて硬質の上方成形型が使用される場合、流路の第１端部において、樹脂の送達に圧力を加えることにより、及び／又は流路の反対側の端部に真空をもたらすことにより、樹脂の前進及び空気の除去の両方が更に促進され得る。

図１ａに概略的に示されるように、補強材の積層体の、横方向の樹脂に対する透過性、及び補強層の間の空気の除去の両方を改善するために、補強層２と補強層４との間に、細い別個の流路形成手段６を使用することにより、その両側、かつ補強一方向ロービングの間に、小さな流路１０が形成される。細い別個の流路形成手段は、好ましくは、例えば、丸い、四角い、若しくは楕円形、又はＸあるいは中空の断面を有し得る、ポリアミド（ＰＡ）、コポリアミド、又はコポリエステル（ｃｏ−ＰＥＴ）モノフィラメントから形成される。細い別個の流路形成手段はまた、二成分又は多成分のものであり得る。換言すると、細い別個の流路形成手段が、例えば、押出成形などにより、好適なポリマー材料から製造されると、細い別個の流路形成手段の断面は実際には、樹脂の流れ特性を最適化するために自由に選択され得る。本発明を考慮し、所与の体積を有する２つの重複する層内において、最大の幾何学的断面形状を形成し、又は補強ロービングの間の距離を最大化するような細い別個の流路形成手段を使用し、一方で非補強材料（モノフィラメントポリマー）の量を最小に維持することが有利である。

樹脂の流路を形成する手段は、通常、約７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、より好ましくは１３０〜１７０μｍの直径又はＺ方向厚さを有する、単一のフィラメントである。しかしながら、本発明の流路形成手段は、いくつかの他の選択肢を有する。流路形成手段は、モノフィラメントの束、すなわち、例えば、互いに接触する３つのフィラメント、場合により５つ以上のフィラメントから形成されてもよく（図３ａ〜３ｄ参照）、積み重ねられたときに、補強材の間にＺ方向の寸法を有する所望の間隙が残されてもよい。

圧縮されたときに束が平坦になるように、互いに緩く捻られ得るいくつかのモノフィラメントの束を使用することが１つの選択肢である。このような場合、圧縮後の最終的な束の厚さは、各モノフィラメントの直径に対応し、各モノフィラメントの直径は好ましくは、約７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、より好ましくは１３０〜１７０μｍである。

圧縮されたときに束の断面が実質的に同じままであるように、多数のモノフィラメントを互いに接触させて配置するのが別の選択肢である。図３ａ〜３ｄに例示されるように、実際、本発明の更なる好ましい実施形態により、モノフィラメントは互いに締結されているべきであり、より小型の流路形成手段が、形成され、モノフィラメントの束のアスペクト比（幅と高さの比率）は、２．０より遥かに低い。束のモノフィラメントは、その適応段階において、熱処理されるか、又は液体結合剤を噴霧され、図３ａに示されるようにモノフィラメントは互いに付着して、圧縮されても移動できない。モノフィラメントの束はまた、図３ｂに示されるように、好適なコーティング材料内に埋め込まれてもよく、束のモノフィラメントは、図３ｃに示されるように、特定の結合剤でコーティングされた二成分モノフィラメントであり得る。上記の場合において、モノフィラメントの結合に使用される結合剤は、将来のラミネートの樹脂マトリックスと適合するものであることが有利である。結合材料の別の要件は、生じる結合された細い別個の流路形成手段は、ラミネートに捻れが形成するのを防ぐために可能な限り可撓性である。また、モノフィラメントは、図３ｄに示されるように、互いに癒着してもよい。このような結合された細い別個の流路形成手段を使用するとき、形成手段の直径、又は実際にはＺ方向の寸法は、約７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、より好ましくは１３０〜１７０μｍである。形成手段の実際のＺ方向の寸法は、実際の補強繊維の透過性、及び繊維の直径に依存する。

細い別個の流路形成手段により形成される流路が、細い別個の流路形成手段により、補強材にもたらされる異物の量に関して、できるだけ効果的であることを確実にするため、モノフィラメントの束は可能な限り小さくあるべきであり、これは、細い別個の流路形成手段が真空に供されるとき（すなわち、湿潤又は浸漬段階における圧縮）そのアスペクト比（幅／高さ比）が、２．０以下、好ましくは１．５未満、最も好ましくは１．０に限りなく近くあるべきであることを意味する。アスペクト比２とは、例えば、２つのモノフィラメントが横並びに配置されていることを意味する。

横方向の細い別個の流路形成手段の直径、詳細な断面、他の構造にかかわらず、明らかに、細い別個の流路形成手段は、本発明により、補強材に対していずれの特定の横方向の安定性も付与せず、たて編み技術のステッチ、従来的なマルチフィラメント糸、又はウェブの形態のランダムな配向の糸の使用によってのみ確保される。

細い別個の流路形成手段の形状及び寸法、加えて補強層上における位置（すなわち、これらの横方向における互いの間隔）に関し、（とりわけ）これら全ての特徴は、補強材積層体の樹脂による適切な浸漬及び湿潤を慎重に考慮した上で、考察されるべきである。細い別個の流路形成手段の側方に形成された樹脂流路は開きすぎるべきではなく、樹脂はロービング内に浸透するのに時間を要し、樹脂が導入される補強材積層体の側から、補強材積層体の反対側へと直接流れることがないようにする。当然、隣接する細い別個の流路形成手段の間の距離が短いほど、細い別個の流路形成手段の側部における横方向の流路はより開き（すなわち、断面が大きくなる）、逆も同様であり得る。考慮すべきもう一つの点は、補強層の厚さ、又はｇ重量である。補強層が厚いほど、樹脂が層に適切に湿潤するのに時間がかかる。本発明により、個別の補強繊維がよく浸漬し、繊維の間に乾燥した領域又は空隙が残らないことを確実にするため、補強材の透過性を調節することが可能である。しかしながら、横方向の細い別個の流路形成手段の、直径、詳細な断面、又は他の構造にかかわらず、細い別個の流路形成手段は、補強材にいずれの実質的な横方向の安定性ももたらさないが、一方向又は多軸補強材の場合において、安定性はステッチの使用によってのみ保証される。

本発明の更なる好ましい実施形態により、細い別個の流路形成手段のためのポリマー材料の理想的な特性は、材料がマトリックスを形成する樹脂の硬化を遅らせない、又はその化学的、熱的、又は機械的特性に悪影響をもたらさないことである。行われた実験において、ポリアミド（ＰＡ）、コポリアミド、又はｃｏ−ＰＥＴの細い別個の流路形成手段が使用された。しかしながら、所望の様式で機能する他の材料もまた使用され得る。

細い別個の流路形成手段のためのポリマー材料のための別の好ましい任意の特性は、材料の少なくとも一部が樹脂に溶けることである。しかしながら、可溶性は弱く、又は遅く、補強材は、細い別個の流路形成手段が「消える」か、又は「崩壊する」前に、樹脂が浸透するだけの時間を有するべきである。しかしながら、少なくとも一部が可溶性である、細い別個の流路形成手段の利益は、細い別個の流路形成手段により形成されるチャネルが、消失し／消え、製品が不溶性の非常に細い別個の流路形成手段を使用するときもより均一となることである。上記の変形例の例として、異なる特性を有するポリマー材料の外側層を備える、モノフィラメント又はモノフィラメントの束を含む、二成分の細い別個の流路形成手段が言及されてもよく、外側層は、マトリックス材料に対して可溶性である。外側層の可溶性は、好ましくは、樹脂が補強材の積層体に浸透した後に、樹脂に溶解するように選択される。この細い別個の流路形成手段構造の利益は、細い別個の流路形成手段自体のコア部分が７０μｍの直径を有し、５０μｍの外側層厚さを有し得ることである。二成分細い別個の流路形成手段の直径は、浸漬中１７０μｍ、外側層の溶解後には僅か７０μｍであり、最終製品におけるロービングは、互いにより近づいている。これは更に、細い別個の流路形成手段とロービングとの間の接合部において、時期尚早にラミネートが破断する危険性を実質的にゼロにまで最小化する。

先行技術は既に、一方向補強ロービングを互いに結合するために、横方向のホットメルトコーティングしたガラス繊維糸を使用すると、ガラス繊維糸の横方向のフィラメントがラミネートの横方向の負荷により破断し、結果として微細な亀裂を生じ得ることを教示している。微細な亀裂は、より大きな亀裂をもたらす原因となり、これがラミネート構造における目に見える損傷に繋がり、最終的には部品全体の損傷となるために、ラミネートの静的及び動的特性に悪影響をもたらし得る。当然、同じ危険性は、細い別個の流路形成手段にも妥当する。

細い別個の流路形成手段の破断点伸びは、少なくともマトリックスと同じであるべきである。例えば、エポキシマトリックスの破断点伸びは、約６％であり、細い別個の流路形成手段の破断点伸びは、６％、好ましくは約１０％、より好ましくは約２０％超である。正確な値は、使用される樹脂タイプに主に依存する。マトリックス及び細い別個の流路形成手段の材料特性を規定し、比較する別の方法は、これらの弾性係数を評価することである。換言すると、全ての用途において適切かつ確実に機能するため、細い別個の流路形成手段の弾性係数は、マトリックス材料のものよりも低く、好ましくは遥かに低くあるべきである。エポキシ、ポリエステル、又はビニルエステルなどのマトリックス材料の弾性係数は約３ＧＰａであるため、細い別個の流路形成手段の弾性係数は、好ましくは約２ＧＰａ以下であるべきである。

別の理解すべきこととして、成形型内で補強材の積層体を湿潤させるために使用される樹脂の、均一な横方向の流路を形成するための、横方向の細い別個の流路形成手段の上記の用途は、縫った一方向又は多軸補強材との関連においてのみ使用され得るのではなく、多軸又は織った補強材などが挙げられるがこれらに限定されない全ての種類の補強材との関連においても使用され得る。例えば、織った補強材において、細い別個の流路形成手段は、横糸として使用されてもよく、これらは補強材の上面と下面との間で移動するときに、一方向補強ロービングに対して横方向だけではなく、Ｚ方向の流路としても機能する。この場合、横糸は補強材に取り扱い安定性を付与するはずであるため、最大約５本のフィラメントの束として構成されることが好ましいが、これは必須ではない。細い別個の流路形成手段はまた、織る際に、多軸機械又は横糸挿入システムにおいて使用される、従来的な又は改良したキャリッジにより適用されてもよい。

風車翼のためのスパーキャップラミネートの製造における縫った一方向又は多軸補強材の上記の用途は、この種類の補強材が応用される無数の用途の一例にすぎない。本発明の補強材は、高い機械的特性、特に疲労特性を備える一方でまた静的特性を備える、縫った一方向の、又は多軸配向の補強材が必要とされる用途において最も有用である。しかしながら、本発明の縫った一方向又は多軸補強材は、繊維補強マトリックスが使用されるいずれかの用途において使用され得ることが理解されるべきである。

図４は、先行技術の補強材の樹脂流れ特性と、２つの異なる構成の細い別個の流路形成手段を有する、本発明の一方向又は多軸補強材のものとを比較する図である。実験は、３つの異なる補強材を準備して行われた。全て補強材の製造において、同じ一方向ロービング、同じ縫製糸、並びに同じ種類及びタイプのステッチが使用された。唯一の違いは、横方向の繊維が多軸機械において典型的な横糸キャリッジにより配置され、その後縫われたことである。参照用の先行技術の補強材の製造において、マルチフィラメント糸（６８テックス、４００フィラメント、それぞれ１６μｍの直径）が、１０ｍｍの間隔、及び一方向ロービングの方向と±４５°の角度で構成された。本発明による第１補強材において、１７０μｍの直径を有するモノフィラメントの形態（ＣｏＰＥＴ−ポリエチレンテレフタレートコポリマー）の形態の細い別個の流路形成手段が、一方向ロービングと直角で構成され、細い別個の流路形成手段（すなわち、モノフィラメント）が１０ｍｍの間隔で配置された。本発明による第２補強材において、本発明の第１補強材の同じモノフィラメントが、一方向ロービングと直角に配置され、モノフィラメントは、３ｍｍの間隔で配置された。

実験のため、各補強剤から補強材の４つの同じ寸法のシートが切断された。各実験において、２つの同様のシートが下面にガラスシートを含む試験用成形型内に配置され、プラスチックフィルムが補強材を被覆するようにした。パッケージは一般的な密封容積（sealing mass）で気密にした。その後成形型が、排気のために１０分間にわたり−０．９５バールの真空に暴露され、３００ｍＰａｓの粘稠度を有するエポキシ樹脂が、２３℃の温度の成形型内の補強ロービングへと、横方向に導入された。時間に応じて樹脂が進む湿潤距離を記録することにより、図が描かれた。

図４は、樹脂が流れた距離（湿潤距離）を時間の関数として例示している。一番下のグラフは、先行技術の補強材における樹脂流れ速度を示している。樹脂が８ｃｍ前進するのに２５分がかかる。流れ前部位置は典型的には、既知のダルシーの法則に従い、位置は、時間の平方根と反比例した。したがって、一定の最大値が存在し、これに限りなく近づくが、到達することはない。透過性の差は、粘稠度及び温度などの他のパラメータが一定に維持されれば、流れ前部の実際の距離（すなわち、湿潤距離）を決定する。最も下のプロット（先行技術）のプロットは２５分においてほぼ水平であるため、浸漬時間を遥かに長くしたところで浸漬距離はそれほど増加しないことが予測される。中央のグラフは、横方向の細い別個の流路形成手段が互いに１０ｍｍ離間している補強材における、樹脂流れ速度を示している。８ｃｍ前進するために、樹脂は４分５秒を必要とした。換言すると、樹脂流れ速度は、参照用の補強材と比較して約６倍であり、２０ｃｍの浸漬／湿潤距離に２５分で到達した。湿潤時間を増加させることにより、湿潤距離は更に数ｃｍ増加する。一番上のグラフは、横方向の細い別個の流路形成手段が互いに３ｍｍ離間している補強材における、樹脂流れ速度を示している。この場合、樹脂が８ｃｍ流れるのに１分５０秒かかり、すなわち、樹脂流れ速度は参照用補強材と比較して１３．６倍であり、約３８ｃｍの浸漬距離に２５分で到達した。湿潤時間を増加させることにより、この距離は更に約１０ｃｍ増加し得る。換言すると、行われた実験により、短い浸漬距離が必要とされる場合、本発明による細い別個の流路形成手段を使用することにより、浸漬時間は、先行技術の補強材が必要とする時間の約１／１０まで短縮され、長い浸漬距離が必要とされる場合、本発明による細い別個の流路形成手段を使用することにより、先行技術の補強材に約６倍の距離まで増加することが、示唆される。

上記の実験は、細い別個の流路形成手段を使用することにより形成される横方向の流路の新たな設計がもたらす、大きな利益を明らかに示している。既に記載されたように、製造速度を大幅に増加させる「高速」注入だけが問題ではなく、また乾燥した又は半浸漬領域を残さない、空隙のないラミネートを確保する、補強材の積層体からの非常に有効な気体除去の問題、同じ目的で使用される先行技術のラミネートよりも優れた強度及び疲労特性を有するラミネートの問題である。

本発明の補強材は、真空注入、Ｌｉｇｈｔ ＲＴＭ又はＲＴＭ方法などが挙げられるがこれらに限定されない、あらゆる種類の注入方法と共に使用され得る。緊密に配置された繊維、又はラミネート構造中に存在する他の材料、例えば、サンドイッチ材料、難燃剤、充填剤、色素など（樹脂の粘度が非常に高い可能性がある）により、樹脂の浸漬が遅らされるか、これが重要である、他の積層体の場合、これは本発明の補強材により改善され得る。

本発明の補強材は、プリフォーム又は最終製品（すなわち、風車翼などのためのラミネート）の双方の製造において使用することができる。プリフォームは、少なくとも２つの補強材で製造することができ、これは、第１補強材料の細い別個の流路形成手段が、第１補強材の下又は上に位置する第２補強材と面するようにして、補強材を互いに積み重ねて堆積することにより、及び必要であれば（場合によっては、単なる補強材の加熱、及び先にロービングに適用された結合剤で十分である）適切な結合剤を使用して補強材を互いに結合し、プリフォームを形成することによる。一方向補強材は、全ての補強材のロービングが平行であるようにして、又は第１補強材のロービングが、第２補強材のロービングに対して角度を成し、多軸プリフォームが形成されるようにして、互いに積み重ねて配置されてもよい。

同様に、ラミネートは、本発明の補強材で、又は上記のプリフォームで製造されてもよい。ラミネートの製造方法において、少なくとも２つの補強材、又はプリフォームが、第１補強材の細い別個の流路形成手段が、第１補強材の上に位置する第２補強材と面するようにして、成形型内で互いに積み重ねて堆積され、補強材の上にカバーが配置され、成形型が閉じられ、成形型から真空排気し、補強材に樹脂を浸透させるために、差圧が適用される。

細い別個の流路形成手段が、成形型の下部及びカバーの両方に面するように、成形型内で１つの一方向補強材のみを使用することが別の選択肢である。

本発明は、上記の実施例に限定されず、本発明の概念の領域内で、他の多くの異なる実施形態において実現することができる。上記の各実施形態における特徴が、実行可能である限りにおいて、他の実施形態と共に使用することができることが明らかである。

本発明は、縫った一方向又は多軸補強材、及び縫った一方向又は多軸補強材の製造方法に関する。本発明の縫った一方向又は多軸補強材は、補強材が一般的に必要とされる用途、及び特に、成形型内に樹脂を分配するために真空注入技術、又は樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）技術が使用される用途において使用され得る。本発明の縫った一方向又は多軸補強材は特に、風車翼、ボート、及び一般的に長手方向の形状が必要とされる全ての構造体の製造において適用可能である。

例えば、ボート、自動車、風車の部品などの製造のために、ガラス、カーボン、及びアラミド繊維、加えて亜麻、麻布、黄麻、ケナフ、バサルト、及び他の天然繊維などの、様々な繊維を使用して、複合及びラミネート製品を製造するとき、製造は、一方向又は多軸の配向を有し得る、織られた又は編まれた構成体などの、好適な繊維の補強材の製造から始まる。構成体はその後、中間又は最終製品の製造に使用される、成形型内に配置される。成形型は、当然、最終製品の形状を有し、これはその形状が場合により非常に複雑であり、成形型内に配置される際に補強材の実質的な成形を必要とすることを意味する。通常、補強材のいくつかの層（最大数十の層）が、成形型内で互いに積み重ねられ、繊維補強した複合物品を形成するため、硬化剤又は不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂と混合されたエポキシなどの熱硬化性樹脂が、導入される。樹脂はまた、ＰＡ（ポリアミド）又はＣＢＴ（環状ポリブチレンテレフタレート）などの熱可塑性樹脂であり得る。実際に、最終製品が高い機械的負荷に抵抗すべきであるとき、縫い合わせることによって一緒に保持され得る一方向補強材は、その製造において好ましい選択肢であることが示された。このような一方向補強材は、一般的に補強繊維と称されるロービング又はトウから作製される。

一方向補強材は通常、補強ロービングの１つ以上の層から形成される。多軸補強材は、補強ロービングの２つ以上の層から形成され、ある層内のロービングは一方向であるが、隣接する層のロービングは通常、４５°、６０°、又は９０°など、一定の角度を成している。補強材の構成は、ロービングの目標の単位面積当たりの重量、及びテックス数に依存する。例えば、高い単位面積当たりの重量が所望されるとき、厚いロービング（例えば、Ｅ−ガラス２４００テックス）が使用され、低い単位面積当たりの重量が所望されるときは、薄いロービング（例えば、Ｅガラス６００テックス）が、製造時に使用される。

最終製品、すなわち、硬化させたラミネート構成体は、最終製品において各層のロービングが平行であるか、又は積層構造にかかる負荷によって他の方向に配向されるように、補強材の層を構成することにより、又は最初に、隣接する層のロービングが一定の角度を形成するように、一方向補強材のいくつかの層の布地を製造し、その後このように形成された布地を使用して最終製品を製造することにより、多数のこのような一方向又は多軸補強材から作製され得る。このような布地は、内部の異なる繊維配向の数によって、二軸、三軸、四軸．．．の布地と称される。

一方向補強材は、糸が一方向のみに向いているため本来性質的に不安定である。一方向補強材を扱うことができるためには、そのロービングが好適な方法により互いに固定されるか、又は結合されるべきである。先行技術として、原則的に、このような目的のために２つの異なる機械的方法が既知である。

一つの方法は、縫い合わせる（例えば、たて編）ことにより、ロービングを固定するものである。縫製糸は編み目（すなわち、ステッチ）を形成し、これが、実際の補強ロービングを補強材中の適所に保持する。このステッチは、例えば、既知のたて編技術により、補強繊維の層を貫通する針など、様々な編み要素により形成される。ステッチは、鎖又はトリコットなど、いくつかの既知のパターンを形成し得る。縫製糸は典型的には、約３４デシテックス〜１６７デシテックスの厚さを有し、数十のフィラメント（通常は、例えば、２４又は４８フィラメント）を含む、嵩高又は非嵩高ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）フィラメント糸であるが、これは必須ではない。

別の機械的方法は、軽量の横糸により長手方向の縦糸を、それぞれの位置に固定する、折り込み技術を使用するものである。横糸として、コーティングしていない糸、及びホットメルトコーティングした糸の両方が使用されてきた。加熱及び冷却の後、ホットメルト結合剤は、補強材にかなりの安定性をもたらした。しかし、折り込みによる代替は、補強糸が横糸の上を横断する際に捻れを形成し、これが応力の集中と、編んだものよりも低い機械的特性をもたらすために、それほど好ましくないものと考えられている。ホットメルト結合剤の糸は、マトリックス硬化において局所的な乱れを生じ、商業上もはや好ましくないことが見出された。典型的には、横糸は、それがホットメルト糸であってもなくても、圧縮時に平坦になる、マルチフィラメント糸である。

様々な熱可塑性結合剤によって、一方向ロービングを結合するための化学的方法もまた、市場に導入されている。しかしながら、主に樹脂透過性、取り扱い硬度、及び湿潤距離における問題により、これらの補強材及び方法は、より広い範囲で使用されてこなかった。

縫った補強材は既知であり、これらはいくつかの良好な特性を有する。まず、これらの横方向の安定性は良好であるが、これは主に長手方向に延びる縫製糸がトリコットのようなパターンを形成していても、これが一方向ロービングに補強材に必要な一体性を付与するためである。次に、単にいくつかの例として、ステッチ長さ、針ゲージ、及び糸張力などの縫製パラメータが適切に選択されると、縫い合わせた補強材は非常に可撓性である場合が多いために、補強材を成形型内に配置する（すなわち、補強材を成形型の輪郭に適合させる）のが容易である。

しかしながら、ステッチの使用も問題を生じる。この問題は、縫った補強材の積層体（すなわち、いわゆる、プリフォーム）に樹脂を注入する際に、生じ得る。繊維束における樹脂の分配は、両方向（すなわち、補強繊維と平行な方向、及び補強繊維と横方向）において驚くほど遅く、不均一である。一見すると、縫われた補強材は、三次元の流路を有するように見えるため、上記の発見は意外である。ステッチは、ロービングの束の周囲で締め付けると、補強材を通じた流路を開く。また補強材の表面と平行な縫製糸の方向において、ロービングが一緒に圧迫され、補強材の表面に流路が形成される。そしてまた、ロービングの方向において、ステッチの締め付けが、補強材の表面に長手方向の流路を形成する。成形型内において、補強材を積み重ねると、補強材の積み重ね体は、流路の三次元ネットワークを含み、これは、迅速な樹脂の流れ及び浸透、これに加えて補強材の積層体の速やかな湿潤を確保するものと予測される。しかしながら、既に記載されたように、これは妥当しない。主な理由として、樹脂の成形型への供給が開始される前に、成形型内の補強材の積層体が、圧縮を受けることがある。このような力により、圧縮力により補強材が互いに圧迫され、補強材のステッチは互いに垂直にあるわけではなく、その位置は不規則であるため、ある補強材のステッチの間の「自由」なロービング（ステッチにより圧縮されていないロービングを意味する）が、隣接する補強材のステッチ上に圧迫される。結果として、補強材の表面の方向における流路は、おおよそ完全に「自由」なロービングにより満たされ、補強材の表面の方向における樹脂の流れを効果的に阻止する。縫製糸がＺ方向であるステッチの部分に関し、流路は積層体中に、若干小さくなったとしても、依然として残っている。しかしながら、補強材の表面の方向における流路は、実質的に閉じているため、Ｚ方向の流路に空気が満たされており、これは排除するのが非常に難しい。これは、最終製品における気泡の存在を生じやすく、これは当然、最終製品の品質及び強度特性を損なう。

良好な樹脂透過性は、成形プロセスを実際に実行するにあたり重要であり、これは通常、成形型内に樹脂を送達する際に差圧を使用することにより加速される。成形型内の補強層全体にわたり、樹脂を分配するために、真空注入技術、又は樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）技術のいずれかを適用することが一般的である。しかしながら、場合により、真空及び／又は送達圧力の上昇などの様々な措置をとっても、補強材内に小さな気泡が残り、ラミネートの強度特性を著しく減じる傾向がある。空洞ができる主な理由は、補強材内においてロービングが互いに密に配置され、これにより、補強ロービングの横方向及び長手方向の両方、これに加えてＺ方向において樹脂の浸透が制限されるためである。上記を踏まえ、補強材料の積層体からの空気の除去、及び補強材の樹脂に対する透過性の両方を改善する新たな方法を研究しなければならない。

補強材の透過性を改善する一つの方法は、補強材に樹脂の流路を設けることであり、流路は補強材を通じて樹脂が素早く流れるのを可能にする。先行技術において、補強材の積層体内の補強材中、又は補強材の間に樹脂の流路を構成する多くの方法を見出すことができる。しかしながら、注入段階において適用される真空は、隣接する領域又は補強材からロービングをずらすか、又は引き、更にはその位置をずらして、流路／空洞を塞ぐ傾向があるため、このような流路はあまり効果的ではないことがわかっている。

ＥＰ１４９１３２３Ａ１は、一方向補強位置及び横方向強化糸を含む補強構造を開示する。強化糸は補強糸の層上に離間した状態で分布する。強化糸は、熱可塑性材料であってもよく、溶融、又は軟化によって糸が補強糸に締結し、必要な横方向安定性を補強材に付与する。注入された樹脂の十分な毛細管ドレーンを確実にするため、長手方向の補強糸の層が長手方向のドレーン糸を備え、これらはしたがって、互いに、かつ補強糸と平行である。ドレーン糸は、補強糸の層中に、離間した状態で配置される。ドレーン糸は、注入された樹脂を排出するために、例えば、綿繊維、セルロース繊維など、十分なもう感作用を有する繊維で被覆された、ガラス繊維で形成されてもよい。ドレーン糸の別の選択肢は、それぞれの上にモノフィラメントが巻きつけられた、補強糸である。したがって、樹脂のための螺旋状の流路が形成される。したがって、補強材の長手方向に補強材が形成されることが明らかである。

これは実際、製造される製品が長いほど、最終製品に樹脂を浸透させるのが、複雑であり、少なくとも時間がかかることを意味する。実際、５０メートルの長さを有する風車翼のスパーキャップを、長手方向の浸漬により、安価に浸漬することを想定するのは、不可能である。当然、翼の全長にわたり、例えば２メートルの間隔で樹脂の注入を構成するのは可能であるが、これは複雑で時間のかかる方法であり、非常に高価である。

ＥＰ１６６７８３８Ｂ１は、複数の実質的に平行な同軸上に整列された、トウの集合から形成された複合布内の流路の形成について記載しており、上記トウの集合はそれぞれ１つ以上のトウを有し、上記トウの一部は２つ以上のトウを含む。布地内の樹脂の流れは、トウの集合内のトウ同士の間隔が、隣接するトウ群同士の間隔よりも小さくなるように構成することにより、確実になるべく設計されている。このように、隣接するトウの集合同士の間隔は、必要な流路を形成する。このような流路は、樹脂が布地を通じて、特にトウの方向に（すなわち、製品の長手方向に）流れるのを可能にすべきである。

しかしながら、最終製品の長さが長いほど、ある点において、長手方向における浸透がその実際的な限界に達する（すなわち、湿潤距離）ことを理解すべきであり、その後他の方法を真剣に考察するべきである。また、実際の実験は、注入段階において真空が適用される際に、近傍の領域からのロービングにより流路が塞がれ又は、補強ロービング内のラミネート構造が、局所的捻れにより波形化し、機械的強度を低減させることを示している。

ＵＳ５４８４６４２Ａは、一般的な注入成形技術により、複合積層物品を製造するのに有用な、織物補強材料について記載している。補強材料（すなわち、ラミネート構造）は、製造される物品のものと対応する形状の成形型内に、織物補強材を有する層の積層体を配置し、成形型が閉じられた後に、樹脂を内部に注入することにより、製造される。織物補強材は、一方向スライバを含む、一方向スライバを含む織布又は不織布材料からなる場合がある。補強層の横方向安定性は、織ること、編むこと、若しくは縫うこと、又は横方向の結合繊維又は糸を使用して達成される。織物補強材の積層体の少なくとも１つの層は、注入中に樹脂の流れを促進するため、内部に導管（すなわち、樹脂のための流路）が、少なくとも一方向に延びる構造を有する。導管は、材料の長手方向及び／又は横方向に位置してもよい。上記の米国特許の主な発想は、成形型の閉鎖及び真空による圧力によりよく耐えるために、補強糸の一部を変更することにより、布地に対する良好な樹脂流れ特性を確保するというものである。これは典型的には、補強糸の一部を捻ることにより、又はカーボン繊維トウの周囲にポリエステルマルチフィラメントを巻き付けることによって行われる。しかしながらこの概念の欠点は、通常の補強糸と共に、多数の比較的大きな糸が配置され、これが積層負荷条件において、補強材中の残りの糸と非常に異なる挙動を示すことである。これは主に、負荷下における糸の弾性特性に影響する、高い捻れ（２６０ＴＰＭ）による場合が多い。また、高い捻れは、これらの糸内部での樹脂の浸透を阻害するか、又は鈍化させる。これは不均一なラミネート構造へと繋がり、一部の糸に、異なる様式で負荷がかかる。これは最終的には、静的、及び特に動的な負荷条件において、時期尚早なラミネートが破断する危険性に繋がる。

米国特許文書の実施例５は、材料にわたり、１メートル当たり２６０回転するポリエステル糸で被覆された、３Ｋ（３０００フィラメント）カーボン糸で形成された横糸を配置することにより横方向の流路が形成され、被覆される糸の周囲に螺旋状に展開する流路が形成されることを教示していることに留意するべきである。これは良好な樹脂流れを生じ得るが、２６０ＴＰＭは捻れの数としては非常に大きく、現在の知見によれば、ラミネート特性に非常に悪い影響をもたらす。樹脂の補強材への浸透を改善させるための１つの既知の方法は、積層体の下部及び上部の両方に、プラスチックスクリム又は他の流れ補助材料を配置することであり、これにより補強材の上部及び下部表面積全体に素早く広がる。浸漬及び硬化の後、ラミネートからスクリムが労働集約的に除去される。スクリムの目的は当然、スクリムの補強材の積層体へのＺ方向の浸漬ができるだけ速く開始するように、成形型の全領域にできるだけ早く樹脂を導入することである。しかしながら、積層体が厚いほど、樹脂が積層体に浸透するのが遅くなる。例えば、風車翼において、スパーキャップの断面はほぼ正方形であり、よって樹脂が積層体の中心に到達しにくい。

場合により、一方向補強材を使用するとき、特に織布の形態において、横方向安定性、又は樹脂流れ特性を改善するために横方向になんらかの補助、又は追加的な糸が追加されることが既知である。典型的には、糸はホットメルト、又は他の熱可塑性材料でコーティングされ、糸はガラス繊維又はポリエステルであり（例えば、ガラス繊維を捻った束、各束は典型的には６０以上のフィラメントを有し、各フィラメントは１０〜１５μｍの直径を有する）、コーティングされた形態でテックス数は典型的には１００〜２００テックスである。糸の熱可塑性コーティングは、織った後に溶融し、それにより糸及びロービングの両方と接続する空隙に流れこみ、縦糸ロービングと横糸を一緒に結合する。熱可塑性コーティングは通常、ＰＡ（ポリアミド）又はＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）タイプの材料から形成され、その融点は、ワックス状の物質、又は他の何らかの好適な手段により、下げられる。したがって、熱可塑性コーティングは典型的には注入樹脂マトリックスと適合しないがこれは、補強糸の直近において結合剤の相対量が局所的に非常に高く、ラミネート中において局所的な脆弱領域を生じるためである。接着剤を有するガラス又はポリエステルフィラメントが、ロービング上を横断するように残り、注入などの前に補強材に横方向の取り扱い安定性を付与する。繊維は熱可塑性材料でコーティングされているので、樹脂は、実際の繊維表面には到達しない。

一方向補強材中において、この種類の補助又は追加的な糸を使用すると、不必要に重量が増し、局所的な繊維の歪みを生じる可能性があり、これは本来望ましくない効果である。更に、横方向の補強繊維、すなわち、例えば９０°、６０°、又は４５°の方向に向けられた繊維は、これらの繊維（通常はガラス繊維）が一方向構成体に軸方向の負荷がかかって破断するとき、微細な亀裂を生じることがあり、ここから最終製品の安定性を損ねるより深刻な疲労亀裂が生じることがある。後者の問題の理由は、ガラス繊維糸の破断点伸びは、横方向におけるマトリックスの破断点伸びよりも遥かに低いということである。また更に、マルチフィラメントガラス繊維糸、又はロービングは、真空圧縮力を受けたときに変形してその元の丸い断面を失い、圧力下において断面が楕円形、又は更に平坦になる（図１ｂに図示されるように）。マルチフィラメント糸の形状は、個別のフィラメントが側方に移動した結果として、実際には楕円形、又は平坦な断面形状を形成することとなる。熱可塑性材料でコーティングされた糸は、ヒートプレス段階において溶解し、接合点が存在する平坦な形状に繋がるため、同様に挙動する。

換言すると、先行技術は、一方において、補強ロービングの方向と横方向に流路を構成するためにマルチフィラメントを使用すること、他方において、他の何らかの理由（例えば、ロービングを接着剤に結合するため、又はステッチとして使用するため）のために横方向に構成されたマルチフィラメント糸を使用することを提示している。

まず、先行技術の捻った繊維又は糸、すなわち、横方向の流路を形成するために使用されるマルチフィラメントは、０．３５〜０．４５ｍｍの直径（圧縮の適用前）を有する。行われる試験において、ラミネートは、成形型内でその間に、上記の寸法の横方向の糸を有する、２つの１２００ｇ／ｍ^２補強層の積層体を配置し、この積層体を真空に晒し、樹脂の注入を行い、積層体を硬化させることによって形成された。注入段階において、適用された真空により補強層が圧縮される間、マルチフィラメント糸の断面は、楕円形又は平坦に変わることがわかった。補強材の湿潤距離を、横断方向に配置された糸を有する補強材のものと比較すると、これは全く変化又は改善がないか、又は変化は実際には極僅かであることがわかった。この理由は後に更に詳細に記載される。

当然、補強ロービングの長手方向と横方向に延びる、縫製糸、又は対応する糸は、樹脂の横方向の流路を形成し得ることも説明することができる。しかしながら、既に記載されたステッチの使用に伴う問題に加えて、同じ平坦化の傾向が、ステッチ及び縫製糸にも妥当する。

ホットメルト横糸を備える補強材は、約２０年市販されているが、これらは強度試験、静的試験又は引張試験を合格していない。加えて、このような補強材の塑性成形性は低かった。実際、このような補強材を、風車翼のスパーキャップラミネートの製造において使用するのは不可能であるが、これは、スパーキャップが二重の凸形状を有し、これに対してこの種類の補強材が曲がることができないためである。

次に、熱可塑性コーティングを有する横方向ガラス繊維を有する補強材が考慮されてきた。このような補強材において、コーティングされた糸の直径は、約０．３０〜０．３５ｍｍであり、コアヤーンの直径、又は実際にはＸ方向厚さは圧縮され、コーティングが溶解するか除去されたときに、約０．０４〜０．０６ｍｍである。例えば、縫製糸に関し、コーティングされていない糸と比較したときに、これらが熱可塑性コーティングした糸が有する違いは、これらの糸を実際の補強材のロービングと結合する間（すなわち、コーティングの溶融の間）、糸は接触点においてその形状が代わり（圧縮力が糸のＺ方向の厚さを低減させる）、局所的な流量制限が形成される。換言すると、コーティングされた糸が圧縮されない点において、その直径は元のレベルのままであるが、圧縮される点においては、直径／厚さは、コアヤーンの直径を更に下回り、すなわち、糸のコアが圧縮により平坦化する。コーティングされた糸の使用に伴う別の問題は、糸が硬質で比較的厚く、これにより、ロービングの向きがその真っ直ぐな方向から局所的に鋭くずれ、すなわち、ロービングを曲げて、捻れを形成し、先に説明した、そしてこの項で後に説明される問題を生じる。コーティングされた糸のまた更なる問題は、コーティングポリマー自体が通常樹脂と適合せず、したがってラミネートを汚染し、よって補強材中に脆弱点を形成することである。ここでラミネートは、安定性を付与するために、横方向のコーティングされたガラス繊維によりそれぞれ結合された、補強層から形成された。補強材の積層体の湿潤距離は、概ね許容可能であることがわかった。しかしながら、このように約０．３５〜０．０４ｍｍで変動する直径又は厚さを備える、横方向ガラス繊維を有するラミネートが疲労試験にかけられたとき、引張−引張疲労試験（tensile−tensile fatigue）の開始直後に、ラミネートに亀裂が観察された。ラミネート及び特に微細な亀裂を詳細に点検すると、補強ロービングと、コーティングされた横方向糸との接合部に微細な亀裂があることがわかった。明らかに、微細な亀裂の原因は、ロービング中に曲げ又は捻れを生じる局所的な大きな糸の直径であることが疑われた。加えて、ホットメルト糸（すなわち、またコアヤーン）は加熱されると、圧縮可能であり、局所的な平坦な領域が形成され、これは流路の断面を低減し、よって注入段階における樹脂の流れを阻害する。

最適な補強材の更なる開発のための、開始点は、取り扱い安定性に関する問題に対処する、縫った補強材である。補強材にわたり横方向に伸張する縫製糸／繊維を配置し、材料に横方向の安定性を付与することによって、補強材の可撓性が確保されるため、本発明の縫った補強材の取り扱い安定性は優れている。したがって、本発明の縫った一方向又は多軸補強材は、例えば、製品の横方向安定性を確保するために、横方向の二成分糸又は厚い糸を必要とせず、よってまた、太い繊維によりロービングが曲がり、最終製品の脆弱点が生じる危険性、及び応力条件下において製品に微細な亀裂が生じる可能性が排除される。

しかしながら、実践により、現在の縫った補強材は、例えば以下のようないくつかの問題箇所を有することを示した。
−少なくとも製品が長い物体であるとき、縫った一方向又は多軸補強材の樹脂に対する透過性は限定されている。
−縫った補強材の積層体内において、一方向ロービングのフィラメントの間に気泡又は乾燥区域が残りやすく、真空注入中においても排除することができず、よってこれらは、最終製品の強度を更に大きく低減し得る。
定義

以下の例示的な説明は、本発明を説明する明細書及び請求項において度々使用される、いくつかの用語の理解を促進するために提示される。この説明は、便宜上、提示されるのであって、本発明の制限を意図するものではない。

単位面積当たりの重量−乾燥した補強布地の単プライの単位面積当たりの重量（質量）。

結合剤−粉末、フィルム、又は液体など、様々な形態のポリマー材料結合剤は、硬度、融点、ポリマー構造、Ｔｇなどの化学的又は物理的特性において性質が異なる１つ又はいくつかの個別の結合剤から調整される。結合剤は、ウェブ、及び最終的には補強材を形成するために、繊維構造を一緒に固定するために使用される。好適な結合剤は、いくつかの例を挙げると、熱可塑性エポキシ、コポリエステル、ビスフェノール不飽和ポリエステル、又はこれらの混合である。

布地−多くの場合、糸又はヤーンと称される、天然、又は人工繊維の網状組織からなる可撓性織布材料。布地は例えば、繊維を一緒に織る、編む、かぎ針で編む、節止めする、ニードリングする、又は圧縮する（フェルト）ことにより形成される。

ラミネート−好適な樹脂、及び硬化剤を使用して、補強材の１つ以上の層を浸漬させ、化学反応、又は温度低下のいずれかによりこれを硬化させることにより構成され得る材料。積層体は、例えば、ガラス、カーボン、アラミドなどの細い繊維により補強されるマトリックスから作製される繊維補強構造である。マトリックスは、エポキシ、熱硬化性プラスチック（より多くの場合においてエポキシ、ポリエステル、又はビニルエステル）、又は熱可塑性樹脂であり得る。ガラス繊維強化材の一般的な最終用途としては、ボート、自動車、風車翼などが挙げられる。

マトリックス−複合物を形成するために、補強材を一緒に結合する材料。複合物は、特別に配合されたポリマー、例えば、いくつかの例として、熱硬化性エポキシ、ビニルエステル、又は不飽和ポリエステル樹脂、及びフェノールフォルムアルデヒド樹脂、又は熱硬化性樹脂（「ポリマー」参照）を使用する。

モノフィラメント−ポリアミド（ナイロン）、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレートなどの、合成材料から調整された、単一の連続的なフィラメントから作製された糸。

マルチフィラメント−例えば、ポリアミド（ナイロン）、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレートなど、合成材料から作製された、多数の連続的なフィラメントから作製されたヤーン又は糸。特に本発明との関連において、マルチフィラメントとは、捻られていても、いなくてもよく、互いに結合されていないが、強く捻られていない限り圧縮されると側方に移動するフィラメントの束を意味する。

ポリマー−一般的に、例えば、ホモポリマー、コポリマー（例えば、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、ランダムコポリマー、及び交互共重合体）、及びこれらのブレンド及び変性を含む。更に、他に特に制限されない限り、用語「ポリマー」には、材料のあらゆる可能な形状構成が含まれる。これらの構成には例えば、アイソタクチック、シンジオタクチック、及びランダム対称が挙げられる。

補強材−補強繊維を含むウェブであり、繊維は、好適な手段により互いに固定されている。連続的なウェブとして製造されることが多い。例えば、織る、編む、撚り合わせる、及び縫う、織物加工技術により、又は好適な結合剤と結合することにより、一方向、多軸、又はランダムな配向で補強材を製造する、いくつかの方法が存在する。

補強繊維−複合材料の製造において、マトリックスと一緒に使用される繊維。繊維は通常、ガラス（そのあらゆる変形形態を含む）、カーボン（そのあらゆる変形形態を含む）、又はアラミドなどの人工繊維であり、これらは連続的フィラメント及び非連続的繊維のどちらとしても使用できる。また、いくつかの例として、サイザル、亜麻、黄麻、ココ、ケナフ、大麻、又はバサルトなどの、広範な天然繊維が使用されている。

樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）−２つの成形型表面を有するプロセスであり、これにより、樹脂が、典型的に低粘度、かつ低圧又は高圧で、乾燥した補強材のプリフォームを含む場合が多い閉じた成形ダイセットにポンプ移送され、すなわち、プリフォームに樹脂が注入されて、繊維補強された複合部品が作製される。

ロービング−連続的な繊維又はフィラメント、特にガラス繊維の、長く細い捻られた束。本出願において、トウと同義語であり、繊維の選択肢としては、ガラス繊維だけではなくまたカーボン、バサルト、及びアラミド繊維、より一般的には人工の連続的な繊維が含まれる。

ロービングの集合、又はトウの集合−間隔の狭い１つ以上のトウ又はロービング。

縫製糸−組織化したポリエステルから作製される２４又は４８の個別のフィラメントから形成される糸。一方向補強材の製造において通常使用される縫製糸は、典型的には、７６又は１１０デシテックスの線形質量密度を有する。個別のフィラメントの直径は、典型的には５〜１０μｍである。

テックス数−糸の線形質量密度のＳＩ基本単位は、１０００ｍ当たりのｇ質量として定義される。テックスは、カナダ及び欧州大陸でより使用される傾向にあるが、デニールは未だ、米国及び英国でより一般的である。単位コードは、「テックス」である。人工合成繊維との関連で最も一般的に使用される単位は、実際にはデシテックス（略記ｄｔｅｘ）であり、これは１０，０００ｍ当たりのｇ質量である。

織物−１つ以上の層を有するシート、ウェブ、布地、及びマットを含む様々な種類の物品の一般的定義であり、層は一方向又は多方向の糸から形成されている。

熱可塑性−溶融可能であり、熱に暴露されたときに軟化し、室温まで冷却されたときにその非溶融状態までほぼ戻る、ポリマー。熱可塑性材料には、例えば、塩化ポリビニル、いくつかのポリエステル、ポリアミド、ポリフルオロカーボン、ポリオレフィン、いくつかのポリウレタン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、カプロラクタム、エチレンのコポリマー、及び少なくとも１つのビニルモノマー（例えば、ポリ（エチレンビニルアセテート）、セルロースエステル、及びアクリル樹脂が挙げられる。

熱硬化性−不可逆的に硬化するポリマー材料。硬化は熱により（一般的に２００℃超）、化学反応（例えば、二部分エポキシ）、又は電子ビーム処理による照射によって、行われてもよい。

糸、一体型のフィラメント、糸の捻られた束。

トウ−複合材料の業界において、トウは、連続的なフィラメントの捻られた束であり、これは人工の繊維、特にカーボン繊維を指す（グラファイトとも称される）。トウは、これに含まれる繊維の数により指定され、例えば、１２Ｋは、約１２，０００の繊維を含む。これは、ロービングと同義である。

横方向取り扱い安定性−一方向補強材が、変形するか、又は裂けるのを防ぐ力である。補強材を成形型内で他の補強材と積み重ね、補強材をその長手方向と横方向に動かすときに必要とされる。

一方向（ＵＤ）補強材−内部の全てのロービング又はトウが同じ方向、この特定の場合において長手方向に延びる、補強材であるが、一方向補強材はまた、横方向（すなわち、９０°の角度の配向）であり得る。これらのロービングは多くの場合、先行技術において、典型的にはロービングを一緒に保持し、これが裂けて束を形成するのを防ぐために、縫い合わせることにより、かつ典型的には、裁断したストランド又は連続的なマルチフィラメント糸のいくつかの追加的な軽い層を使用して、又は横糸が安定性を付与するところで織ることによって結合される、一方向補強材である。横糸はまた、ホットメルトコーティングされてもよい。ロービング又はトウを結合する別の方法は、結合剤、例えば、熱可塑性又は熱硬化性結合剤の使用である。また、このような場合、上記の追加的な安定化層が使用されてもよい。

真空注入最終製品を成形する、片側成形型を使用するプロセス。下側には、剛性の成形型があり、上側には、可撓性膜、又は真空バッグがある。成形型空洞に真空／吸引が適用されると、空洞から空気が逃げ、その後吸引により樹脂を注入させ（又は追加的に供給側に僅かな加圧をかけることにより更に補助される−ライトＲＴＭに固有の特徴）補強材を完全に湿潤させ、ラミネート構造体内の空隙を全て排除する。

湿潤距離−流れ前部の位置、又は樹脂が補強材積層体に配置場所から、現在の場所まで測定した実際の距離。

ヤーン−、織物の製造、縫うこと、かぎ針で編むこと、編むこと、織ること、縫製、刺繍、及び衣服製造に好適に使用される、長い連続的長さの、多くの場合捻られている、マルチフィラメント。糸は、連続的な、又は非連続的な天然又は合成繊維で作製され得る。

Ｚ方向−層又は積層体の平面と垂直な方向、すなわち、厚さ方向。

本発明の目的は、上記の問題の少なくとも１つに対する解決法をもたらすことである。

本発明の別の目的は、補強フィラメントの配向と横方向で、樹脂に対する優れた透過性を有する、新規の一方向の、又は多軸の縫った補強材を開発することである。

本発明の更なる目的は、真空排気／脱気の間、及びその後の、樹脂による、補強フィラメントの配向と横方向の積層体の湿潤の間に、補強材の積層体から空気を逃す優れた能力を有する、新しい一方向の、又は多軸の縫った補強材を開発することである。

本発明の更なる目的は、一方向の又は縫った補強材の製造を高速化することである。

必要とされる補強材の樹脂に対する透過性、及び必要とされる本発明の補強材からの気体の排除は、本発明の好ましい実施形態によって確保され、これは、補強材から空気を逃すため、かつ樹脂が製品に効果的に浸透又は湿潤するために、一方向又は多軸ロービングの方向と横方向に自由流れ領域を構成するために、縫われた一方向又は多軸補強ロービングに関して、流路を形成するために横方向に配向された細い別個の手段を使用することなる。

樹脂トランスファ成形プロセス、真空注入成形プロセスの一方により、繊維補強複合体を製造するための、縫った一方向又は多軸補強材により、先行技術の問題の少なくとも１つが解消され、目的の少なくとも１つが達成され、縫った一方向又は多軸補強材は、補強材中に配置された連続的な一方向ロービングの少なくとも一層、及び樹脂により補強材の積層体を湿潤する際に、一方向ロービングの方向と横方向の樹脂の流れを促進する手段を含み、樹脂流れ促進手段は、７０〜３００μｍの直径を有する、樹脂の流路を形成するための細い別個の手段であり、細い別個の流路形成手段は、一方向又は多軸ロービングと横方向に構成され、細い別個の流路形成手段は、その側方に、縫った一方向又は多軸補強材の一方の縁部からその反対側の縁部まで延びる流路を形成し、少なくとも１つの層及び細い別個の流路形成手段は、縫うことによって互いに結合される。

同様の方法により、以下の工程を含む、繊維補強複合物のための縫った一方向又は多軸補強材を製造する方法により、先行技術の問題の少なくとも１つが解消され目的の少なくとも１つが達成される。
ａ）少なくとも一層を形成するために、連続的なロービングを一方向に堆積する工程と、
ｂ）少なくとも、前記少なくとも一層の連続的なロービング上に、一方向ロービングの方向と横方向に７０〜３００μｍの直径を有する別個の流路形成手段を堆積する工程と、
ｃ）細い別個の流路形成手段と連続的な一方向ロービングを互いに縫って、補強材を形成する工程。
工程ａ）〜ｃ）は、この順で逐次的に行われる。

本発明の縫った、一方向又は多軸補強材の他の固有の特徴、及びその製造方法も、添付の特許請求項に開示される。

本発明において、以下の利益の少なくともいくつかが達成され得る。
−縫った一方向又は多軸補強材の透過性は、良好な樹脂の流れを促進する水準まで改善され、
−同時に、製品の湿潤と共に、製品から残った気泡が逃れ、よって実際に、浸透後に製品内において一方向フィラメントの間に気泡又は乾燥区域が残らず、
−樹脂が横方向に前進する距離が、行われた実験において、少なくとも２．５倍まで大幅に増加し、
−行われた実験において、浸透に必要な時間は、先行技術の補強材が必要とした時間の約１／６まで、大幅に減少し、
−先行技術による、縫った構造の太い流れ生成構造の欠点は最小化され、
−化学的干渉に関する欠点が最小化され、
−最終製品は優れた強度及び疲労特性を有する。

以下において本発明の縫った一方向又は多軸補強材、及びその製造方法が、添付の図面を参照して更に詳細に記載される：
圧縮時における、２つの補強材又はロービングの層の間の細い別個の流路を形成する手段（この場合はモノフィラメント）、及びマルチフィラメント糸の挙動の比較を概略的に例示する。 圧縮時における、２つの補強材又はロービングの層の間の細い別個の流路を形成する手段（この場合はモノフィラメント）、及びマルチフィラメント糸の挙動の比較を概略的に例示する。 本発明の好ましい実施形態による、縫った一方向又は多軸補強材の製造プロセスを概略的に例示する。 別個のモノフィラメントを、一緒に結合したモノフィラメントの束と交換するための様々な選択肢を例示する。 別個のモノフィラメントを、一緒に結合したモノフィラメントの束と交換するための様々な選択肢を例示する。 別個のモノフィラメントを、一緒に結合したモノフィラメントの束と交換するための様々な選択肢を例示する。 別個のモノフィラメントを、一緒に結合したモノフィラメントの束と交換するための様々な選択肢を例示する。 横方向の樹脂の流れ距離を考慮し、先行技術の縫った補強材を、本発明の２つの縫った補強材と比較するものである。

補強材と関連する、樹脂の横方向の流路の構成に関する、上記の４つの異なる要因が先に記載された。第１に、熱可塑性コーティングされた糸の使用は、熱可塑性材料がマトリックス材料と適合しないために望ましくない。第２に、成形型内の真空により、圧縮された後の糸が０．３５〜０．４ｍｍのＺ方向厚さを有する場合、これは厚すぎ、最終製品に動的負荷がかかる場合に微細な亀裂を形成する危険性が高くなる。第３に、コーティングされないマルチフィラメント糸は、圧縮すると平坦又は楕円形となり、樹脂の流れ特性を破壊する。第４に、風車翼のスパーキャップなどの、長い補強された物体の製造は実際には、樹脂の流れを整える効果的な方法、及び補強材の積層体（すなわち、いわゆるプリフォーム）を直角の方向で浸漬すること（すなわち、一方向補強ロービングの方向に対して横方向）なしには、不可能である。上記の要因により、遥かに小さな直径の、樹脂の流路を形成する横方向の薄い別個の手段の使用が試験され、最終的なラミネートは、横方向の補強安定性を付与することを主な機能とする横方向マルチフィラメントを使用して形成された、先行技術のラミネートと比較された。ここで、用語「流路を形成するための細い別個の手段」又は「細い、別個の流路形成手段」には、モノフィラメント（図３ａ〜３ｄにより詳細に記載される）が挙げられるがこれに限定されない。マルチフィラメントはまた、縫った補強層の間の樹脂の流路を形成するものと考えることもできる。湿潤距離及び疲労試験双方の比較を含む、広範な試験の後、横方向に配置された細い別個の流路形成手段の直径の、最適な範囲は、１００〜２００μｍ、好ましくは１３０〜１７０μｍであることが見出された。しかしながら、軽い補強材の場合には、若干小さな直径（すなわち、最小７０μｍ）が、特に重い補強材では、最大３００μｍの直径が、同様の方法で使用され得る。直径に関する上記の説明、加えて本明細書で以降に記載される直径に関する様々な説明に関し、モノフィラメント又は細い流路形成手段が若干圧縮可能である場合、モノフィラメント又は細い流路形成手段のＺ方向の寸法を意味するものとみなされるべきであることが、理解されるべきである。試験は、空洞内に非常に素早く流れ込み、残りの空気（この空気は真空排気の段階の間、かつ注入の前に閉じ込められていたものである）を全て押し出したことを示した。１７０μｍのＺ方向厚さを有する細い別個の流路形成手段を備える、補強層の積層体の湿潤距離を、横方向の流路を有さない先行技術ものと比較すると、本発明の積層体の湿潤距離が、少なくとも６倍であることが観察された。また、このように形成されたラミネートを硬化させた際に、その疲労特性が試験され、横方向の流路を有さない先行技術のラミネートのものと比較され、本発明のラミネートの疲労特性は実際に先行技術のラミネートと等しいことが観察された。いくつかのラミネートにおいて、先行技術のラミネートよりも更に良好である。疲労特性が改善され得る可能性の、唯一の理由は、真空注入段階における、補強材の積層体（すなわち、いわゆるプリフォーム）からの空気のより有効な排除である。したがって、ラミネートの強度特性を全く犠牲にすることなく、湿潤距離が少なくとも６倍まで増加した。

次の実験は、糸（すなわち、マルチフィラメント）が、流路の形成のために使用され得るかどうかを試験するものであった。前の実験により、１７０μｍのＺ方向の厚さ又は直径を有する細い別個の流路形成手段、すなわち、モノフィラメントは、最終的な積層体の疲労特性を低減しなかったため、実験の目的は第１に、圧縮化下におけるＺ方向寸法が先の実験における細い別個の流路形成手段のものとほぼ同じであることを確実にするために、どのようなマルチフィラメントの糸が必要であるかを見出すことである。換言すると、補強層の間において、圧縮された際に、先の実験の細い別個の流路形成手段以上に、ロービングを離間させない、マルチフィラメントが配置された。したがって、ラミネートの強度及び疲労特性は、糸の厚さによって低減しないことが明らかである。

すなわち、補強材の積層体（すなわち、いわゆるプリフォーム）の湿潤距離は、実質的に先行技術（すなわち、ステッチを除き、横方向の糸又はヤーンを全く有さない補強材の積層体を含むラミネート）の低い水準に維持されることがわかった。

図１ａ及び図１ｂは、２つの補強材、又はロービングの層の間における、本発明の細い別個の流路形成手段（この場合はモノフィラメント）の挙動と、真空注入プロセスの圧縮下におけるマルチフィラメントの糸の挙動との間の、概略的な断面の比較を例示する。図１ａは、一方向ロービングに対して直角に配置された、間にモノフィラメント６を有する層として、横方のステッチ（不可視）によりそれぞれ一緒に縫い合わせたロービングの束から作製された、２つの重ねた補強材２及び４の断面を例示する。図１ｂは、ロービングに対して直角に配置されたマルチフィラメントの糸８を間に有する層として、横方向のステッチにより一緒に縫われた、ロービングの束の同じ補強材２及び４を示す。図１ａは、補強材２及び４のロービングを更に押して離し、維持し、それにより、補強材２と補強材４との間で、モノフィラメント６の側に開いた流路１０が形成されるのを示している。図１ｂは、図１ａと同じ方法で押し開かれた補強材のロービング２及び４を示し、すなわち横方向のモノフィラメント又はマルチフィラメントを有する２つの補強材の厚さが同じである。しかしながら、ロービングを押して開き維持するのに必要なマルチフィラメントの糸８の寸法及び断面積が完全に異なることが看取される。これは、圧縮されて楕円形又は平坦に変形し、マルチフィラメントの糸８の側方に実際の流路１２が存在しない。

理由は、マルチフィラメントが、数十から数百の個別のフィラメントから形成され、各フィラメントが５〜１０μｍの直径を有するためである。マルチフィラメントの糸が、成形型内で圧縮圧力に晒されるとき（すなわち、真空注入段階において）、マルチフィラメントの糸のフィラメントは、側方に推進されて、よってマルチフィラメントの糸のＺ方向寸法は、これが捻れていても、マルチフィラメントの見かけの元の直径の極一部である。乾燥した部分がないように、捻れたフィラメントの間にも樹脂が浸透することは重要であるため、捻れは典型的には２０〜４０／ｍとかなり少ない。行われた試験により、マルチフィラメント、すなわち、０．５バールの圧力下で１３０μｍの厚さを有するポリエステルの糸（０．９５バールの注入圧力と比較して低い）は、１１２０デシテックスのデシテックス数を有し、圧力下で、及び圧力なしで、１３０μｍの同様の直径を有するモノフィラメントは、１６７の遥かに低いデシテックスを有する。ガラス繊維の糸は、同じ条件において、モノフィラメントのものと比較して、約１８本のデシテックス数を有し得る。これは、樹脂の流れの観点から、各フィラメントが側方に移動することによって、マルチフィラメントの側部において空洞の断面積が減少し、これにより、チャネル断面積が最終的に、実際に極僅かになることを意味する。これは、これらの空隙又はチャネルを通じて樹脂が流れるのを防ぐ。

約１５０ＴＰＭ（ＴＰＭ＝メートル当たりの回転数）以上の、回転の多い糸は、真空の圧縮効果に抵抗する上で効果的であり得る。更に、緩慢で不完全な樹脂の浸透特性により、また引張荷重下において好ましくない弾性反応を示すコイル状に形成されたその繊維により、隣接する捻れていないロービング糸と比較して、複合的な最終用途において好ましくない。更に捻られた糸は、特性として硬く、一方向ロービングの補強における捻れに繋がる。捻れた糸が使用されるとき、捻れた糸のフィラメントの間に樹脂が浸透できることが重要であるため、その捻れは典型的には比較的少ない（すなわち、約２０〜４０ＴＰＭ）。

同じ現象が、ロービングの束の周囲に付される縫い目にも妥当し、糸の元来丸い断面形状が、楕円形、又は更に「リボン形状」に変形し、このリボンの厚さは、約５〜４０μｍとなる。

図２は、本発明の好ましい実施形態による、縫った一方向又は多軸補強材の製造プロセスを概略的に例示する。縫った一方向又は多軸補強材の製造は以下の通りである。まず、一方向ロービングの均一な層２０（ガラス繊維、カーボン繊維トウ、アラミド繊維、これに加えて、亜麻、麻布、黄麻、サイザル、ココ、ケナフ、バサルト、又は他の天然繊維が好ましいが、必須ではない）が、これをパッケージ２２から引き出し、横並びに、又は目標とする単位面積当たりの重量によって制御された間隔で配置することにより形成される。以降、用語「ロービング」は、一方向補強材の製造において使用される、トウ（tows）、ロービング、繊維などを指すものとして使用される。したがってロービングは、１つ以上のロービングの層内で、横並びに配置される。

層２０はその後、層上に、層の移動方向と横方向で、細い別個の流路形成手段を導入又は堆積する装置２４に向けられる。本発明の細い別個の流路形成手段は、７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、及びより好ましくは１３０〜１７０μｍの直径を有する。この段階において、流路形成手段は、流路形成手段が若干圧縮可能であったとしても、流路形成手段のＺ方向の寸法は、注入段階で圧縮された際に約７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、より好ましくは１３０〜１７０μｍの大きさであるように、選択されるべきであることが理解されるべきである。直径、又はＺ方向厚さは、注入された樹脂硬化剤混合物の粘稠度が、室温において、２００〜３５０ｍＰａｓの水準であるとき、理想的である。粘度がこれとは明確に異なる場合、別個の流路形成手段の間の距離、又はその直径／Ｚ方向厚さを調節することが必要であり得る。ここで用語「横方向」とは、細い別個の流露形成手段の方向が、一方向ウェブのロービングと直角の方向から±４５°（すなわち、−４５°〜＋４５°）の間に位置してもよく、すなわち、別個の流路形成手段の方向は、層の一方向ロービングの方向から少なくとも±４５°だけずれているものとして広く理解されるべきである。この別個の細い流路形成手段は、多軸製造機械の既知の糸運搬システムを使用して、すなわち、層上で横方向に往復移動して、層上に一度に一定数の細い別個の流路形成手段を堆積するツールによって、「２４」で層２０上に配置され得る。例えば、この堆積は、細い別個の流路形成手段を送達する構成を備える、サーボリニアマニ運動ピュレータにより促進することができる。

細い別個の流路形成手段を堆積する別の可能な方法は、「２４」において、層の周囲で層に対して実質的に直角な平面に、回転ホイールを構成することであり、これによりホイールが、細い別個の流路形成手段を層周囲に付着させる。回転するホイールを使用することにより、細い別個の流路形成手段が、層の上面及び下面の両方に同時に配置される。層の周囲に細い別個の流路形成手段を付着させるためにこの種の適用方法を使用する場合、細い別個の流路形成手段が、層の側方においてロービングを湾曲させて、これを狭めないことを確実にするべきである。したがって、細い別個の流路形成手段の緊密さは、適切に調節されるべきであり、好ましくは湾曲を防ぐための手段が、細い別個の流路形成手段の適用と、次の縫う工程との間に構成されるべきである。この手段は例えばガイドレールであってもよく、これは層２０の縁部に沿って、層の周囲、及びレールの外側に細い別個の流路形成手段を付着させる装置から、次の処理工程（すなわち、ステッチ２６）まで延びる。

本発明の有利な点は、細い別個の流路形成手段が層上に直線的かつ平行な構成で堆積され、すなわち、細い別個の流路形成手段が、層の一方の縁部から反対の縁部まで直線的かつ均一に延びることであり、換言すれば、細い別個の流路形成手段は、例えば、編み目パターンにおいて典型的に見出されるループを形成しない。一方向補強ロービングにわたる、細い別個の流路形成手段の本質的に直線的な（すなわち、線形及び平坦な）形成は、補強材の縁部の間の最短の樹脂流れ時間を確保するがこれは、二点間において直線が最短の経路であるためである。細い別個の流路形成手段の実際の位置とは無関係に、これらは、補強材の両側において、互いに規則的な間隔、すなわち、約２〜５０ｍｍ、好ましくは５〜２５ｍｍ、より好ましくは約１０〜２０ｍｍの横方向距離又は間隔で配置される。樹脂の粘度、及び層のｇ重量により、この距離は正確に最適化されなくてはならない。後の縫う操作により、細い別個の流路形成手段が局所的に側方に移動し、局所領域において２つの別個の流路形成手段が横並びに堆積し得ることに繋がる。

しかしながら、上記の説明は、補強材の最も単純な製造方法を示していることが理解されるべきである。基本的に、同じ方法が、いくつかの一方向層を内部に含む補強材の製造に適用され得る。いくつかの層を有する多軸補強材が製造される場合、新しい層を形成するための多くの追加的な手段として、追加的層の数が増えるにつれ、新しい配向を有する少なくとも１つのロービング、及び新しい層上に細い別個の流路形成手段を堆積するための手段が、逐次的に配置される。

このような場合、細い別個の流路形成手段は、補強材の上面及び／若しくは下面に、又は層の間に配置されてもよい。実際の補強繊維と横方向に延びる、細い別個の流路形成手段を有する、一方向、二軸、三軸及び四軸補強材を含む、多軸補強材を製造することもまた可能である。所望の数の層が形成された後、層のセットが次のプロセス段階に送られる（すなわち、縫うことにより結合する）。

結合工程２６において、層のセット（すなわち、多軸ウェブ及び細い別個の流路形成手段）が互いに縫い合わされて、互いに取り付けられた、一方向又は多軸補強ロービング及び横方向の細い別個の流路形成手段を有する、一体型補強材２８を形成する。その後、補強材２８は、３０において、顧客に供給するために巻き取られる。本発明の別の好ましい実施形態により、細い別個の流路形成手段は、縫った一方向又は多軸補強材のいずれか２つの層の間（すなわち、補強材の少なくとも上面及び／又は下面のみではなく、ロービングの層の間にも）に構成されてもよい。換言すると、補強材が４つのロービングの層を含むと、細い別個の流路形成手段は、ロービングの各層の間、又は第２層と第３層との間（すなわち、補強材の中心に）に位置付けられてもよい。実際、これは、ウェブを形成するための一方向ロービングの堆積、及び細い別個の流路形成手段の堆積は、以下のような順序で行われるべきであることを意味する。最初に一方向ロービングの層が堆積され、その後、細い別個の流路形成手段のセット、及びその後一方向ロービングの次の層など、と続く。補強材及び細い別個の流路形成手段の所望の層化の後に初めて、層及び細い別個の流路形成手段が、縫うことによって一緒に結合される。

上記の実施形態の両方において適用され得る、本発明の好ましい追加的な実施形態により、細い別個の流路形成手段の縫い合わせ及び位置合わせ、より具体的には、ステッチの長さ及び隣接する又は隣り合う細い別個の流路形成手段の間の距離又は間隔は、せいぜい１つの細い別個の流路形成手段がステッチ内に留まる程度になるように構成されるべきである。理論的には、ステッチの長さは、隣接する細い別個の流路形成手段の間の空隙よりも小さくあるべきである。しかしながら、細い別個の流路形成手段の堆積は必ずしも正確に線形に延びる細い別個の流路形成手段を生じないため、ステッチの長さは、隣接する細い別個の流路形成手段の間の間隔よりも明確に小さくあるべきである。この予防的措置の理由は、２つ以上の細い別個の流路形成手段がステッチ内に位置する場合、縫製糸が細い別個の流路形成手段を一緒に引き（すなわち、横並び）、これにより次の隣接する細い別個の流路形成手段までの実際の間隔が、樹脂の適切な注入のためには長すぎることである。

図１ａに概略的に示されるように、補強材の積層体の、横方向の樹脂に対する透過性、及び補強層の間の空気の除去の両方を改善するために、補強層２と補強層４との間に、細い別個の流路形成手段６を使用することにより、その両側、補強一方向ロービングの間に、小さな流路１０が形成される。

本発明の補強材の積層体は、注入樹脂が流路１０を通じて補強ロービングへと横断方向に流れて、個別の補強ロービング、又はフィラメントの間に浸透し、早い樹脂の流れ及び良好な浸漬を確実するように、機能する。注入中、樹脂の前進により、補強構造内のチャンバ又は空洞に沿って、残りの気泡が流路へと押され、最終的に製品の外に出る。ＲＴＭ又はＬｉｇｈｔ ＲＴＭ（使用されるのは稀）などにおいて硬質の上方成形型が使用される場合、流路の第１端部において、樹脂の送達に圧力を加えることにより、及び／又は流路の反対側の端部に真空をもたらすことにより、樹脂の前進及び空気の除去の両方が更に促進され得る。

図１ａに概略的に示されるように、補強材の積層体の、横方向の樹脂に対する透過性、及び補強層の間の空気の除去の両方を改善するために、補強層２と補強層４との間に、細い別個の流路形成手段６を使用することにより、その両側、かつ補強一方向ロービングの間に、小さな流路１０が形成される。細い別個の流路形成手段は、好ましくは、例えば、丸い、四角い、若しくは楕円形、又はＸあるいは中空の断面を有し得る、ポリアミド（ＰＡ）、コポリアミド、又はコポリエステル（ｃｏ−ＰＥＴ）モノフィラメントから形成される。細い別個の流路形成手段はまた、二成分又は多成分のものであり得る。換言すると、細い別個の流路形成手段が、例えば、押出成形などにより、好適なポリマー材料から製造されると、細い別個の流路形成手段の断面は実際には、樹脂の流れ特性を最適化するために自由に選択され得る。本発明を考慮し、所与の体積を有する２つの重複する層内において、最大の幾何学的断面形状を形成し、又は補強ロービングの間の距離を最大化するような細い別個の流路形成手段を使用し、一方で非補強材料（モノフィラメントポリマー）の量を最小に維持することが有利である。

樹脂の流路を形成する手段は、通常、約７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、より好ましくは１３０〜１７０μｍの直径又はＺ方向厚さを有する、単一のフィラメントである。しかしながら、本発明の流路形成手段は、いくつかの他の選択肢を有する。流路形成手段は、モノフィラメントの束、すなわち、例えば、互いに接触する３つのフィラメント、場合により５つ以上のフィラメントから形成されてもよく（図３ａ〜３ｄ参照）、積み重ねられたときに、補強材の間にＺ方向の寸法を有する所望の間隙が残されてもよい。

圧縮されたときに束が平坦になるように、互いに緩く捻られ得るいくつかのモノフィラメントの束を使用することが１つの選択肢である。このような場合、圧縮後の最終的な束の厚さは、各モノフィラメントの直径に対応し、各モノフィラメントの直径は好ましくは、約７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、より好ましくは１３０〜１７０μｍである。

圧縮されたときに束の断面が実質的に同じままであるように、多数のモノフィラメントを互いに接触させて配置するのが別の選択肢である。図３ａ〜３ｄに例示されるように、実際、本発明の更なる好ましい実施形態により、モノフィラメントは互いに締結されているべきであり、より小型の流路形成手段が、形成され、モノフィラメントの束のアスペクト比（幅と高さの比率）は、２．０より遥かに低い。束のモノフィラメントは、その適応段階において、熱処理されるか、又は液体結合剤を噴霧され、図３ａに示されるようにモノフィラメントは互いに付着して、圧縮されても移動できない。モノフィラメントの束はまた、図３ｂに示されるように、好適なコーティング材料内に埋め込まれてもよく、束のモノフィラメントは、図３ｃに示されるように、特定の結合剤でコーティングされた二成分モノフィラメントであり得る。上記の場合において、モノフィラメントの結合に使用される結合剤は、将来のラミネートの樹脂マトリックスと適合するものであることが有利である。結合材料の別の要件は、生じる結合された細い別個の流路形成手段は、ラミネートに捻れが形成するのを防ぐために可能な限り可撓性である。また、モノフィラメントは、図３ｄに示されるように、互いに癒着してもよい。このような結合された細い別個の流路形成手段を使用するとき、形成手段の直径、又は実際にはＺ方向の寸法は、約７０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ、より好ましくは１３０〜１７０μｍである。形成手段の実際のＺ方向の寸法は、実際の補強繊維の透過性、及び繊維の直径に依存する。

細い別個の流路形成手段により形成される流路が、細い別個の流路形成手段により、補強材にもたらされる異物の量に関して、できるだけ効果的であることを確実にするため、モノフィラメントの束は可能な限り小さくあるべきであり、これは、細い別個の流路形成手段が真空に供されるとき（すなわち、湿潤又は浸漬段階における圧縮）そのアスペクト比（幅／高さ比）が、２．０以下、好ましくは１．５未満、最も好ましくは１．０に限りなく近くあるべきであることを意味する。アスペクト比２とは、例えば、２つのモノフィラメントが横並びに配置されていることを意味する。

横方向の細い別個の流路形成手段の直径、詳細な断面、他の構造にかかわらず、明らかに、細い別個の流路形成手段は、本発明により、補強材に対していずれの特定の横方向の安定性も付与せず、たて編み技術のステッチ、従来的なマルチフィラメント糸、又はウェブの形態のランダムな配向の糸の使用によってのみ確保される。

細い別個の流路形成手段の形状及び寸法、加えて補強層上における位置（すなわち、これらの横方向における互いの間隔）に関し、（とりわけ）これら全ての特徴は、補強材積層体の樹脂による適切な浸漬及び湿潤を慎重に考慮した上で、考察されるべきである。細い別個の流路形成手段の側方に形成された樹脂流路は開きすぎるべきではなく、樹脂はロービング内に浸透するのに時間を要し、樹脂が導入される補強材積層体の側から、補強材積層体の反対側へと直接流れることがないようにする。当然、隣接する細い別個の流路形成手段の間の距離が短いほど、細い別個の流路形成手段の側部における横方向の流路はより開き（すなわち、断面が大きくなる）、逆も同様であり得る。考慮すべきもう一つの点は、補強層の厚さ、又はｇ重量である。補強層が厚いほど、樹脂が層に適切に湿潤するのに時間がかかる。本発明により、個別の補強繊維がよく浸漬し、繊維の間に乾燥した領域又は空隙が残らないことを確実にするため、補強材の透過性を調節することが可能である。しかしながら、横方向の細い別個の流路形成手段の、直径、詳細な断面、又は他の構造にかかわらず、細い別個の流路形成手段は、補強材にいずれの実質的な横方向の安定性ももたらさないが、一方向又は多軸補強材の場合において、安定性はステッチの使用によってのみ保証される。

本発明の更なる好ましい実施形態により、細い別個の流路形成手段のためのポリマー材料の理想的な特性は、材料がマトリックスを形成する樹脂の硬化を遅らせない、又はその化学的、熱的、又は機械的特性に悪影響をもたらさないことである。行われた実験において、ポリアミド（ＰＡ）、コポリアミド、又はｃｏ−ＰＥＴの細い別個の流路形成手段が使用された。しかしながら、所望の様式で機能する他の材料もまた使用され得る。

細い別個の流路形成手段のためのポリマー材料のための別の好ましい任意の特性は、材料の少なくとも一部が樹脂に溶けることである。しかしながら、可溶性は弱く、又は遅く、補強材は、細い別個の流路形成手段が「消える」か、又は「崩壊する」前に、樹脂が浸透するだけの時間を有するべきである。しかしながら、少なくとも一部が可溶性である、細い別個の流路形成手段の利益は、細い別個の流路形成手段により形成されるチャネルが、消失し／消え、製品が不溶性の非常に細い別個の流路形成手段を使用するときもより均一となることである。上記の変形例の例として、異なる特性を有するポリマー材料の外側層を備える、モノフィラメント又はモノフィラメントの束を含む、二成分の細い別個の流路形成手段が言及されてもよく、外側層は、マトリックス材料に対して可溶性である。外側層の可溶性は、好ましくは、樹脂が補強材の積層体に浸透した後に、樹脂に溶解するように選択される。この細い別個の流路形成手段構造の利益は、細い別個の流路形成手段自体のコア部分が７０μｍの直径を有し、５０μｍの外側層厚さを有し得ることである。二成分細い別個の流路形成手段の直径は、浸漬中１７０μｍ、外側層の溶解後には僅か７０μｍであり、最終製品におけるロービングは、互いにより近づいている。これは更に、細い別個の流路形成手段とロービングとの間の接合部において、時期尚早にラミネートが破断する危険性を実質的にゼロにまで最小化する。

先行技術は既に、一方向補強ロービングを互いに結合するために、横方向のホットメルトコーティングしたガラス繊維糸を使用すると、ガラス繊維糸の横方向のフィラメントがラミネートの横方向の負荷により破断し、結果として微細な亀裂を生じ得ることを教示している。微細な亀裂は、より大きな亀裂をもたらす原因となり、これがラミネート構造における目に見える損傷に繋がり、最終的には部品全体の損傷となるために、ラミネートの静的及び動的特性に悪影響をもたらし得る。当然、同じ危険性は、細い別個の流路形成手段にも妥当する。

細い別個の流路形成手段の破断点伸びは、少なくともマトリックスと同じであるべきである。例えば、エポキシマトリックスの破断点伸びは、約６％であり、細い別個の流路形成手段の破断点伸びは、６％、好ましくは約１０％、より好ましくは約２０％超である。正確な値は、使用される樹脂タイプに主に依存する。マトリックス及び細い別個の流路形成手段の材料特性を規定し、比較する別の方法は、これらの弾性係数を評価することである。換言すると、全ての用途において適切かつ確実に機能するため、細い別個の流路形成手段の弾性係数は、マトリックス材料のものよりも低く、好ましくは遥かに低くあるべきである。エポキシ、ポリエステル、又はビニルエステルなどのマトリックス材料の弾性係数は約３ＧＰａであるため、細い別個の流路形成手段の弾性係数は、好ましくは約２ＧＰａ以下であるべきである。

別の理解すべきこととして、成形型内で補強材の積層体を湿潤させるために使用される樹脂の、均一な横方向の流路を形成するための、横方向の細い別個の流路形成手段の上記の用途は、縫った一方向又は多軸補強材との関連においてのみ使用され得るのではなく、多軸又は織った補強材などが挙げられるがこれらに限定されない全ての種類の補強材との関連においても使用され得る。例えば、織った補強材において、細い別個の流路形成手段は、横糸として使用されてもよく、これらは補強材の上面と下面との間で移動するときに、一方向補強ロービングに対して横方向だけではなく、Ｚ方向の流路としても機能する。この場合、横糸は補強材に取り扱い安定性を付与するはずであるため、最大約５本のフィラメントの束として構成されることが好ましいが、これは必須ではない。細い別個の流路形成手段はまた、織る際に、多軸機械又は横糸挿入システムにおいて使用される、従来的な又は改良したキャリッジにより適用されてもよい。

風車翼のためのスパーキャップラミネートの製造における縫った一方向又は多軸補強材の上記の用途は、この種類の補強材が応用される無数の用途の一例にすぎない。本発明の補強材は、高い機械的特性、特に疲労特性を備える一方でまた静的特性を備える、縫った一方向の、又は多軸配向の補強材が必要とされる用途において最も有用である。しかしながら、本発明の縫った一方向又は多軸補強材は、繊維補強マトリックスが使用されるいずれかの用途において使用され得ることが理解されるべきである。

図４は、先行技術の補強材の樹脂流れ特性と、２つの異なる構成の細い別個の流路形成手段を有する、本発明の一方向又は多軸補強材のものとを比較する図である。実験は、３つの異なる補強材を準備して行われた。全て補強材の製造において、同じ一方向ロービング、同じ縫製糸、並びに同じ種類及びタイプのステッチが使用された。唯一の違いは、横方向の繊維が多軸機械において典型的な横糸キャリッジにより配置され、その後縫われたことである。参照用の先行技術の補強材の製造において、マルチフィラメント糸（６８テックス、４００フィラメント、それぞれ１６μｍの直径）が、１０ｍｍの間隔、及び一方向ロービングの方向と±４５°の角度で構成された。本発明による第１補強材において、１７０μｍの直径を有するモノフィラメントの形態（ＣｏＰＥＴ−ポリエチレンテレフタレートコポリマー）の形態の細い別個の流路形成手段が、一方向ロービングと直角で構成され、細い別個の流路形成手段（すなわち、モノフィラメント）が１０ｍｍの間隔で配置された。本発明による第２補強材において、本発明の第１補強材の同じモノフィラメントが、一方向ロービングと直角に配置され、モノフィラメントは、３ｍｍの間隔で配置された。

実験のため、各補強剤から補強材の４つの同じ寸法のシートが切断された。各実験において、２つの同様のシートが下面にガラスシートを含む試験用成形型内に配置され、プラスチックフィルムが補強材を被覆するようにした。パッケージは一般的な密封容積（sealing mass）で気密にした。その後成形型が、排気のために１０分間にわたり−０．９５バールの真空に暴露され、３００ｍＰａｓの粘稠度を有するエポキシ樹脂が、２３℃の温度の成形型内の補強ロービングへと、横方向に導入された。時間に応じて樹脂が進む湿潤距離を記録することにより、図が描かれた。

図４は、樹脂が流れた距離（湿潤距離）を時間の関数として例示している。一番下のグラフは、先行技術の補強材における樹脂流れ速度を示している。樹脂が８ｃｍ前進するのに２５分がかかる。流れ前部位置は典型的には、既知のダルシーの法則に従い、位置は、時間の平方根と反比例した。したがって、一定の最大値が存在し、これに限りなく近づくが、到達することはない。透過性の差は、粘稠度及び温度などの他のパラメータが一定に維持されれば、流れ前部の実際の距離（すなわち、湿潤距離）を決定する。最も下のプロット（先行技術）のプロットは２５分においてほぼ水平であるため、浸漬時間を遥かに長くしたところで浸漬距離はそれほど増加しないことが予測される。中央のグラフは、横方向の細い別個の流路形成手段が互いに１０ｍｍ離間している補強材における、樹脂流れ速度を示している。８ｃｍ前進するために、樹脂は４分５秒を必要とした。換言すると、樹脂流れ速度は、参照用の補強材と比較して約６倍であり、２０ｃｍの浸漬／湿潤距離に２５分で到達した。湿潤時間を増加させることにより、湿潤距離は更に数ｃｍ増加する。一番上のグラフは、横方向の細い別個の流路形成手段が互いに３ｍｍ離間している補強材における、樹脂流れ速度を示している。この場合、樹脂が８ｃｍ流れるのに１分５０秒かかり、すなわち、樹脂流れ速度は参照用補強材と比較して１３．６倍であり、約３８ｃｍの浸漬距離に２５分で到達した。湿潤時間を増加させることにより、この距離は更に約１０ｃｍ増加し得る。換言すると、行われた実験により、短い浸漬距離が必要とされる場合、本発明による細い別個の流路形成手段を使用することにより、浸漬時間は、先行技術の補強材が必要とする時間の約１／１０まで短縮され、長い浸漬距離が必要とされる場合、本発明による細い別個の流路形成手段を使用することにより、先行技術の補強材に約６倍の距離まで増加することが、示唆される。

上記の実験は、細い別個の流路形成手段を使用することにより形成される横方向の流路の新たな設計がもたらす、大きな利益を明らかに示している。既に記載されたように、製造速度を大幅に増加させる「高速」注入だけが問題ではなく、また乾燥した又は半浸漬領域を残さない、空隙のないラミネートを確保する、補強材の積層体からの非常に有効な気体除去の問題、同じ目的で使用される先行技術のラミネートよりも優れた強度及び疲労特性を有するラミネートの問題である。

本発明の補強材は、真空注入、Ｌｉｇｈｔ ＲＴＭ又はＲＴＭ方法などが挙げられるがこれらに限定されない、あらゆる種類の注入方法と共に使用され得る。緊密に配置された繊維、又はラミネート構造中に存在する他の材料、例えば、サンドイッチ材料、難燃剤、充填剤、色素など（樹脂の粘度が非常に高い可能性がある）により、樹脂の浸漬が遅らされるか、これが重要である、他の積層体の場合、これは本発明の補強材により改善され得る。

本発明の補強材は、プリフォーム又は最終製品（すなわち、風車翼などのためのラミネート）の双方の製造において使用することができる。プリフォームは、少なくとも２つの補強材で製造することができ、これは、第１補強材料の細い別個の流路形成手段が、第１補強材の下又は上に位置する第２補強材と面するようにして、補強材を互いに積み重ねて堆積することにより、及び必要であれば（場合によっては、単なる補強材の加熱、及び先にロービングに適用された結合剤で十分である）適切な結合剤を使用して補強材を互いに結合し、プリフォームを形成することによる。一方向補強材は、全ての補強材のロービングが平行であるようにして、又は第１補強材のロービングが、第２補強材のロービングに対して角度を成し、多軸プリフォームが形成されるようにして、互いに積み重ねて配置されてもよい。

同様に、ラミネートは、本発明の補強材で、又は上記のプリフォームで製造されてもよい。ラミネートの製造方法において、少なくとも２つの補強材、又はプリフォームが、第１補強材の細い別個の流路形成手段が、第１補強材の上に位置する第２補強材と面するようにして、成形型内で互いに積み重ねて堆積され、補強材の上にカバーが配置され、成形型が閉じられ、成形型から真空排気し、補強材に樹脂を浸透させるために、差圧が適用される。

細い別個の流路形成手段が、成形型の下部及びカバーの両方に面するように、成形型内で１つの一方向補強材のみを使用することが別の選択肢である。

本発明は、上記の実施例に限定されず、本発明の概念の領域内で、他の多くの異なる実施形態において実現することができる。上記の各実施形態における特徴が、実行可能である限りにおいて、他の実施形態と共に使用することができることが明らかである。

Claims (18)

1. 樹脂トランスファ成形プロセス、真空注入成形プロセスの一方により、繊維補強複合体を製造するための、縫った一方向又は多軸補強材であって、
   前記縫った一方向又は多軸補強材（２８）は、連続的な一方向ロービングの少なくとも一層であって、前記補強材中に配置され、縫うことによって互いに結合され、樹脂により補強材（２８）の積層体を湿潤する際に、前記一方向ロービングの方向と横方向の樹脂の流れを促進する手段を備えた連続的な一方向ロービングの少なくとも一層を含み、
   前記含浸促進手段は、前記一方向ロービングと横方向に構成された樹脂の流路を形成するための細い別個の手段（６）であり、前記細い別個の流路形成手段（６）は、その側方に、前記縫った一方向又は多軸補強材（２８）の一方の縁部からその反対側の縁部まで延びる流路（１０）を形成することを特徴とする、縫った一方向又は多軸補強材。
2. 前記細い別個の流路形成手段（６）は、前記一方向ロービングの方向と直角に構成されるか、その方向がそこから最大４５°ずれていることを特徴とする、請求項１に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
3. 前記補強材（２，４，２８）は、ロービングの２つ以上の層から形成され、前記細い別個の流路形成手段（６）がロービングの少なくとも２つの層の間、又は、前記一方向若しくは多軸補強材（２，４，２８）の上面及び／又は下面にのみ配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
4. 前記細い別個の流路形成手段（６）は、前記一方向又は多軸補強材（２，４，２８）の前記上面及び前記下面の少なくとも一方に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
5. 前記細い別個の流路形成手段（６）は、前記一方向又は多軸補強材（２８）上に、２〜５０ｍｍの間隔で配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
6. 前記細い別個の流路形成手段（６）は、単一のモノフィラメント（６）又は互いに結合されたモノフィラメントの束のいずれかであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
7. 前記細い別個の流路形成手段（６）は、１００〜２００μｍの直径を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
8. 各ステッチが長さを有し、隣接する又は隣り合う細い別個の流路形成手段（６）の間の距離又は間隔が、ステッチの長さよりも長いことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
9. 前記細い別個の流路形成手段（６）が、最終製品における周囲のマトリックスよりも高い破断点伸びを有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
10. 前記ロービングは、人工又は天然繊維、すなわち、ガラス、カーボン、アラミド、バサルト、亜麻、大麻、黄麻、リネンなどの繊維であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
11. 前記細い別個の流路形成手段（６）が、圧縮時に、２以下、好ましくは１．５未満のアスペクト比を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の縫った一方向又は多軸補強材。
12. 繊維補強複合物の縫った一方向又は多軸補強材を製造する方法であって、
    ａ）少なくとも一層（２０）を形成するために、連続的なロービングを一方向に横並びに堆積する工程と、
    ｂ）少なくとも、前記少なくとも一層の前記連続的なロービング上に、前記一方向ロービングの方向と横方向に細い別個の流路形成手段（６）を堆積する工程と、
    ｃ）前記細い別個の流路形成手段（６）と前記連続的なロービングを互いに縫って、補強材（２８）を形成する工程とを含む、方法。
13. 工程ｂ）において、前記細い別個の流路形成手段（６）を、前記一方向ロービングの方向に対して直角から最大±４５°ずれた角度で堆積することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 請求項１〜１１の、少なくとも２つの縫った補強材から製造された、プリフォーム。
15. 請求項１〜１１の少なくとも２つの縫った補強材からプリフォームを製造するための方法であって、第１補強材の前記細い別個の流路形成手段（６）が、前記第１補強材の下又は上に位置する第２補強材と面するように、前記補強材を互いに堆積することにより特徴付けられる、方法。
16. 前記第１補強材の前記ロービングが、前記第２補強材の前記ロービングに対して角度を成して配置されるように、前記補強材を前記プリフォーム内に位置付けることにより特徴付けられる、請求項１５に記載の製造方法。
17. 請求項１〜１１の１つ以上の縫った補強材から製造された、ラミネート。
18. 請求項１〜１１の縫った補強材からラミネートを製造する方法であって、
    ａ）少なくとも２つの縫った補強材を成形型内で互いに積層し、前記第１補強材の前記細い別個の流路形成手段（６）が、前記第１補強材の下又は上に位置する第２補強材と面するようにするか、又は１つの縫った補強材を前記成形型内に積層する、工程と、
    ｂ）前記１つ以上の補強材の上にカバーを位置付ける工程と、
    ｃ）前記成形型を閉じる工程と、
    ｄ）前記成形型を排気し、前記補強材に樹脂を浸透させるために差圧を供給する工程とにより特徴付けられる、方法。