JP2015536261A - 中間材料を貼り付けてそれらの接着を確実にする方法、複合体成分及び中間材料の製造を意図するスタックを形成する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記中間材料は、その貼り付けに先立って、中間材料の全厚を横断するように実施される、加熱を伴ってスポットを横断する力をかける操作を受けて、横断する力をかけるスポットで熱可塑性材料の少なくとも部分的溶融又は熱硬化性材料の部分的若しくは完全な重合を生じさせ、熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の侵入を生じさせて、一方向強化繊維層の厚さで、好ましくは、一方向強化繊維層の1つの主面から他の主面に広がる結合ブリッジを創り出しており、
中間材料は、中間材料への張力及び圧力を同時にかけられて、中間材料を付着表面に貼り付けるように、所与の移動道筋に沿って連続的に貼り付けられ、付着は、中間材料の1面を、レイアップされる過程において、付着表面にある熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層に貼り付けることにより、及び/又は中間材料を、レイアップされる過程において、熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料を担持する付着表面に貼り付けることにより、及びレイアップされた中間材料と付着表面の間の結合を確実にするように、中間材料と付着表面の間の界面に存在する熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料を活性化することにより実施される。
各シリーズS1及びS2において、ラインは互いに平行であり、
シリーズS1のラインは、一方向繊維シートの方向Aに垂直であり、
2つのシリーズS1とS2のラインは交差して、一緒に90°と異なった角度αを、特に50から85°のオーダーで形成し、その角度は図5で例示した例においては約60°である。
(式中、eboardはmmによる板の厚さであり、
ρcarbon fibreはg/cm3による炭素繊維の密度であり、
連量UDcarbonはg/m2による)
118μmの厚さ及び6g/m2のコポリアミドベール、Protechnic(いずれかの国における登録商標)(Cernay、フランス)により参照番号1R8D06で市販
59μmの厚さ及び3g/m2のコポリアミドベール、Protechnic(いずれかの国における登録商標)(Cernay、フランス)により参照番号1R8D03で市販、
140、210又は280g/m2の連量を得るためにHexcel(いずれかの国における登録商標)からのIMA 12K及び446 tex糸で作製された一方向テープ。
ポリアミドベール/一方向炭素繊維シート/ポリアミドベールの組合せに対応する6.35mmの幅の中間材料は、特許出願WO2010/046609の27から30ページに記載された方法に従って製造し加熱によりボンディングした。
試験及びモデル化プロトコル
検体:
検体は、長さ200mmの糸から作製し、その2つの反対側の面に50mmの接着テープをラミネートした。応力は、牽引装置により接着テープ経由ではたらかせる。検体の長さに平行の方向及び反対の方向の牽引力を検体の面の各々にかけた。従って、応力をかけた全長は、試料全体、即ち200mmにわたる。
検体長さ:20cm
接着テープの糊付け長さ:5cm
変形速度:37.5m/s
各場合、少なくとも5検体を試験する。
微小穿孔する間に中間材料にかかる張力の効果を、坪量中央値(210g/m2)で検討した。得られた結果は、坪量の範囲全体に外挿することができる。
微小穿孔密度の効果を試験するために、密度を2で除した。試験は、1タイプのベール(6g/m2の1R8D06)に対して2通りの坪量210及び280g/m2について実施した。
使用された一方向材料及びベールの坪量の関数として得られた1組の層間剥離に対する耐性の結果を、図10に示す。
ベールの比率は、中間材料中に存在する炭素繊維の重量に対する重量%で表す。
項目1に従ってRTM6エポキシ樹脂(Hexcel Corporation(いずれかの国における登録商標))の中間材料中への射出により製造され、スポットにおいて15g/cmの張力と組み合わされた横断する力の適用を受けて4%の開口係数を有するに至った層化されて材料は、スポットにおいて945g/cmの張力と組み合わされた横断する力の適用を受けて0%の開口係数を有するに至った中間材料から製造された同じ層化された材料より約7%低い統計的にEN2850B標準による0°の圧縮度を生じることが示された。そのような横断する力を受けていない中間材料から製造されて層化された材料は、それでも僅かに優れているが、自動化されたレイアップ中の層間剥離に関して最適化されていない。結果を表2に示す。
Claims (39)
- 熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層に少なくとも1面で合着した一方向強化繊維層で構成される中間材料を、付着表面に連続的に貼り付ける方法であって、
該中間材料を形成する該熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層(単数又は複数)は、該中間材料の全重量の10%より多くを占めることはなく、好ましくは該中間材料の全重量の0.5から10%、より好ましくは2から6%を占め、
該中間材料は、その貼り付けに先立って、該中間材料の全厚を横断するように実施される、加熱を伴ってスポットを横断する力をかける操作を受けて、該横断する力をかけるスポットで該熱可塑性材料の少なくとも部分的溶融又は該熱硬化性材料の部分的若しくは完全な重合を生じさせ、該熱可塑性材料及び/又は該熱硬化性材料の侵入を生じさせて、該一方向強化繊維層の厚さで、好ましくは、該一方向強化繊維層の1つの主面から他の主面に広がる結合ブリッジを創り出しており、
該中間材料は、該中間材料への張力及び圧力を同時にかけられて、該中間材料を該付着表面に貼り付けるように、所与の移動道筋に沿って連続的に貼り付けられ、付着は、該中間材料の1面を、レイアップされる過程において、該付着表面にある熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層に貼り付けることにより、及び/又は該中間材料を、レイアップされる過程において、熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料を担持する該付着表面に貼り付けることにより、及び該レイアップされた中間材料と該付着表面の間の結合を確実にするように、該中間材料と該付着表面の間の界面に存在することとなる該熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料を活性化することにより実施される上記方法。 - 前記中間材料が、張力及び圧力の作用の下に所与の移動道筋に沿って、レイアップされる過程において、前記付着表面に、前記熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層に対応する該中間材料の面を貼り付けるように、並びに該レイアップされた中間材料と該付着表面の間の結合を確実にするように、前記熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層を、その付着中に活性化するように、連続的に貼り付けられることを特徴とする、請求項1に記載の貼り付け方法。
- 熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層に少なくとも1面で合着した一方向強化繊維層で構成される中間材料の相次ぐ貼り付けによりスタックを形成する方法であって、該中間材料が請求項1又は2に記載の方法により連続的に貼り付けられる上記方法。
- 前記スタックが、いくつかの一方向強化繊維層を含み、少なくとも2つの一方向強化繊維層が異なった方向に伸びることを特徴とする、請求項3に記載のスタックを形成する方法。
- 前記横断する力がかかるスポットに接する領域を除いて、その厚さの少なくとも50%を超えて、前記一方向繊維層は乾燥している、即ち、熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料で含浸されていないことを特徴とする、請求項1から4までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記スポットに横断する力をかける操作が、前記中間材料の幅で好ましくは15から3000g/cmの引張力を該中間材料にかけることにより実施されることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記スポットに横断する力をかける操作の後、前記中間材料にかかる引張力は、前記一方向繊維の少なくとも部分的再引き締めをもたらし、好ましくは該中間材料の幅で300から2000g/cmであることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記中間材料にかけられる圧力による力が、該中間材料の幅で1cm当たり0.3から8Nであることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記中間材料の幅で1cm当たり2から50gの張力が該中間材料にかけられることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記移動道筋が前記一方向繊維の方向に平行に伸びることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記活性化が加熱により実施され、続いて冷却されることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記スポットに横断する力をかける操作が、針又は一連の針の侵入により実施されることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記スポットに横断する力をかける操作が、前記中間材料の表面を横断する方向で実施されることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記スポットに横断する力をかける操作が、1m2当たり40000から250000、好ましくは1m2当たり90000から110000の適用点密度で実施されることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記スポットに横断する力をかける操作が、横断された層に穿孔を残すことを特徴とする、請求項1から14までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記スポットに横断する力をかける操作が、0以上5%以下、好ましくは0から2%、より好ましくは0から1%の開口係数を生じさせることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記横断する力が、互い平行に走るラインで配置された適用スポット群でかけられることを特徴とする、請求項1から16までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記中間材料がその面の各々で熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層に合着した炭素繊維の層で構成されることを特徴とする、請求項1から17までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記中間材料の前記一方向強化繊維層が一方向炭素繊維シートであることを特徴とする、請求項1から18までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記一方向炭素繊維シートが100から280g/m2の坪量を有することを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- 前記中間材料を形成する前記熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層(単数又は複数)が、ポリアミド、コポリアミド、エーテル又はエステルブロックポリアミド、ポリフタルアミド、ポリエステル、コポリエステル、熱可塑性ポリウレタン、ポリアセタール、C2〜C8ポリオレフィン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、フェニレンポリスルフィド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー、フェノキシ、ブロックコポリマー、例えばスチレン−ブタジエン−メチルメタクリレートコポリマー、ブチル−メチルメタクリレートコポリマーのメチルメタクリレート−アクリレート、及びそれらの混合物から選択される熱可塑性材料であることを特徴とする、請求項1から20までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記中間材料を形成する前記熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層(単数又は複数)が、熱可塑性繊維で作製された不織材料であることを特徴とする、請求項1から21までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記中間材料を形成する前記不織材料が、0.2から20g/m2の範囲の連量を有することを特徴とする、請求項22に記載の方法。
- 前記中間材料を形成する前記不織材料が、0.5から50ミクロン、好ましくは3から35ミクロンの厚さを有することを特徴とする、請求項22又は23に記載の方法。
- 付着中、特に最初の数センチメートルの付着における中間材料の接着を維持するために、スポットにおいて横断する力をかける操作を前もって受けた中間材料の、請求項1から24までのいずれか一項に記載の連続した貼り付け方法における使用。
- 熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料に少なくともその1面で合着した一方向強化繊維層で構成される中間材料であって、該中間材料を形成する該熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層(単数又は複数)が、該中間材料の全重量の10%より多くを占めることはなく、好ましくは該中間材料の0.5から10%、より好ましくは2から6%を占める上記中間材料であり、
該中間材料は、該中間材料の全厚を横断するように実施される、加熱を伴ってスポットを横断する力をかける操作を受けて、該横断する力の適用スポットで該熱可塑性材料の少なくとも部分的な溶融又は該熱硬化性材料の部分的若しくは完全な重合を生じさせ、該熱可塑性材料及び/又は該熱硬化性材料の侵入を生じさせて、該一方向強化繊維層の厚さに、好ましくは該一方向強化繊維層の1つの主面から他の主面に広がる、ブリッジが創り出されていることを特徴とし、かつ、該スポットに横断する力をかける操作が、1m2当たり40000から250000、好ましくは1m2当たり90000から110000の適用点密度で実施されて、開口係数が0から2%、好ましくは0から1%、より好ましくは0%になることを特徴とする上記中間材料。 - 前記横断する力をかけるスポットに接する領域を除いて、その厚さの少なくとも50%を超えて、前記一方向繊維層は乾燥している、即ち熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料で含浸されていないことを特徴とする、請求項26に記載の中間材料。
- その面の各々で熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層に合着した炭素繊維層で構成されることを特徴とする、請求項26又は27に記載の中間材料。
- 前記中間材料中に存在する一方向強化繊維層が一方向炭素繊維シートであることを特徴とする、請求項26から28までのいずれか一項に記載の中間材料。
- 前記一方向炭素繊維シートが100から280g/m2の坪量を有することを特徴とする、請求項29に記載の中間材料。
- 前記中間材料を形成する前記熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層(単数又は複数)が、ポリアミド、コポリアミド、エーテル又はエステルブロックポリアミド、ポリフタルアミド、ポリエステル、コポリエステル、熱可塑性ポリウレタン、ポリアセタール、C2〜C8ポリオレフィン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、フェニレンポリスルフィド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー、フェノキシ、ブロックコポリマー、例えばスチレン−ブタジエン−メチルメタクリレートコポリマー、ブチル−メチルメタクリレートコポリマーのメチルメタクリレート−アクリレート、及びそれらの混合物から選択される熱可塑性材料であることを特徴とする、請求項26から30までのいずれか一項に記載の中間材料。
- 前記中間材料を形成する前記熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料の層(単数又は複数)が、熱可塑性繊維で作製された不織材料であることを特徴とする、請求項26から31までのいずれか一項に記載の中間材料。
- 前記中間材料を形成する前記不織材料(単数又は複数)が、0.2から20g/m2の範囲の連量を有することを特徴とする、請求項32に記載の中間材料。
- 前記中間材料を形成する前記不織材料(単数又は複数)が、0.5から50ミクロン、好ましくは3から35ミクロンの厚さを有することを特徴とする、請求項32又は33に記載の中間材料。
- 複合体部品を製作する方法であって、
請求項3から24までのいずれか一項に記載の方法を使用して、各々熱可塑性材料及び/又は熱硬化性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の層にその少なくとも1面で合着した強化繊維層で構成される中間材料の相次ぐ貼り付けによりスタックを形成するステップ、
それに続く該スタックの内側における熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又はそのような樹脂の混合物の注入又は射出による拡散のステップ、それに続く所定の圧力−温度サイクルに続く重合/網状化のステップによる所望の部品を硬化するステップ、並びに冷却ステップ
を含む上記方法。 - 熱硬化性樹脂がスタックの内側において拡散し、該樹脂は、エポキシド、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール樹脂、ポリイミド、ビスマレイミド、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン、ベンゾオキサジン、シアナートエステル、及びそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項35に記載の方法。
- 拡散、硬化及び冷却ステップが、開放型中で実施されることを特徴とする、請求項35又は36に記載の方法。
- 得られた複合体成分が55から70%、特に57から63%の体積繊維比を有することを特徴とする、請求項35、36又は37に記載の方法。
- 前記中間材料が請求項26から34までのいずれか一項に記載のものであることを特徴とする、請求項35から38までのいずれか一項に記載の方法。
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