JP2017104613A - 複合プライの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シート状物品を効率的に製造する。【解決手段】シート物品であって、該シート物品は、基板１０と、基板１０の１つの表面のうちの少なくとも一部分上の複数のファスナと、複数のファスナを少なくとも部分的に被覆するカバーとを含み、カバーは、少なくとも部分的に、複数のファスナを保護し、複数のファスナが、他のファスナを係合すること、または押下することを防止し、必要な場合、被覆されたファスナは露出され得るか、またはカバーは除去され得る、シート物品。一実施形態において、複数のファスナは、フック、ループ、アンカ形状フック、釣り針、フォーク、ビッグヘッド、矢形状フック、グループループ、およびグループフックから成る群より選択される。【選択図】図２

Description

本発明は、複合材料の技術分野に関し、より具体的には、複合物および界面のための３
次元繊維構造に関する。

繊維複合材料は、数十年来、広範な産業（例えば、航空宇宙、航空学、自動車、船舶、
建築、スポーツ用品等）において使用されている。繊維複合材料は、一般的に、繊維製品
が、フィラメント毎、プライ毎、および層毎に上方に重ねられ、次いで、プラスチック、
ゴム、金属、または他の非金属材料といった材料を使用して、ともに結合させるプロセス
を通じて製造される。接続界面は、２つのフィラメント／プライ／層間に存在する。繊維
複合材料は、通常、接続界面またはラミネート間領域では脆弱である。例えば、プライ内
の繊維の引張強度は、一般の鋼よりもずっと高い、３０００ＭＰａ（メガパスカル）より
も高い可能性があるが、繊維複合材料の界面またはラミネート間強度は、通常、アルミニ
ウムよりもさらに低い、約１００ＭＰａである。このため、繊維複合材料の界面またはラ
ミネート間強度は、繊維自体の引張強度のわずか約１／３０である。

より強力な結合材料（例えば、接着剤、プラスチック、または樹脂等）を使用すること
によって、繊維複合材料の界面またはラミネート間強度を増加させることは、一般的に困
難かつ高価である。複合物のより低い界面またはラミネート間界面強度は、しばしば、ス
トレス、衝撃、または疲労といった条件下での、層間剥離および分断といった、構造的欠
陥につながる。したがって、特に、耐力構造における繊維複合材料の採用は、それらが、
低い界面またはラミネート間強度によって引き起こされる、面外破壊を受けやすいことに
より、制限されている。これらの問題を軽減するために、３Ｄ縫合、３Ｄ製織、３Ｄ製編
、または３Ｄ編組といった、トランスラミネートおよび交差界面補強の方法が、層間剥離
抵抗を改善し、界面強度を強化するために使用されている。しかしながら、これらの３Ｄ
補強技術は、高性能の機器を必要とし、複雑な製造プロセスを必要とするため、製造プロ
セスを長引かせ、製造コストを上昇させ、製造生産性を低下させる。

概して、一態様において、本発明は、シート物品であって、該シート物品は、基板と、
基板の１つの表面のうちの少なくとも一部分上の複数のファスナと、複数のファスナを少
なくとも部分的に被覆するカバーとを含み、カバーは、複数のファスナを少なくとも部分
的に保護し、複数のファスナが他のファスナを係合すること、または押下することを防止
し、必要とされる場合、被覆されたファスナは露出されることが可能であり、カバーは除
去されることが可能である、シート物品を提供する。

本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。複数のファス
ナは、フック、ループ、アンカ形状フック、釣り針、フォーク、ビッグヘッド、矢形状フ
ック、グループループ、およびグループフックから成る群より選択される。カバーは、第
２の基板と、第２の基板上の複数の直立または突出するスタッドまたは壁とを含み、複数
の直立または突出するスタッドまたは壁は、隣接するシート上の複数のファスナを保護す
る。フックループ形状フックは、それが、他のシート物品上の他のフックまたはループフ
ァスナと係合可能であるように、あるレベルまでかたくされる。シート物品を積み重ねる
ために、カバーは、設計されたシートの設計された部分（例えば、表面シート上の設計さ
れた部分）上のみにあり、３Ｄ複合物を形成するように、シート物品の少なくとも３つの
プライは上方に重ねられ、全てのプライは、パイル上で係合されたファスナによって締結
されることがあり、マトリクス材料が、少なくとも３つのプライを結合させるために使用
され、表面側は、ファスナを有することも、有しないこともあり、表面側は、設計された
部分でカバーを有しても、有しなくてもよい。シート物品は、プリプレグシートを得るよ
うに、ポリマー、樹脂、金属、セラミック、炭素、またはガラスの群より選択される、１
つ以上のマトリクス材料で含浸され、３Ｄ複合を得るように、少なくとも２つの前記プリ
プレグプライを上方重ね、表面側のみは、設計された部分でカバーを有しても、有しなく
てもよい。

本発明の実装はまた、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。２つの物
品の結合強度を増加させるために、２つの物品を結合させる場合に、カバーは除去され、
シート物品を２つの物品の界面領域に挿入し、シート物品上のファスナは、界面強度を増
加させるように、２つの結合する物品の本体の中へ延在し、シート物品上のファスナは、
それらが、それら自体でファスナを有する場合、２つの結合する物品のファスナと相互係
止する。基板は、連続的にプライされる複数の繊維シートでできており、複数の繊維シー
トは、ともに機械的に締結される。同じシートにおける繊維は、同じ方向または異なる方
向に列設させて、多層、多軸シートを形成可能である。シート物品を積み重ねるために、
カバーは、設計されたシートの設計された部分（例えば、表面シート上の設計された部分
）上のみにあり、３Ｄ複合物を形成するように、シート物品の少なくとも２つのプライは
上方に重ねられ、全てのプライは、パイル上でファスナによって接続および支持され得、
マトリクス材料は、プライおよびファスナのうちの少なくとも一部を浸潤し、プライは、
完全には接触されず、プライ間に中空空間が存在し、表面側は、ファスナを有することも
、有しないこともあり、表面側は、設計された部分でカバーを有しても、有しなくてもよ
い。シート物品は、繊維シート取扱ツールのピンを嵌入するように、２つのシート物品間
に間隙を有し、ピンは、シート物品を掴持および分離することができる。ファスナは、所
望の場所および方向で鋭角に傾斜することができる。基板は、開口の内壁にマトリクス材
料を有し、ファスナは、開口を通って整列されることができる。

概して、別の態様において、本発明は、シート上のファスナカバーを使用する方法であ
って、少なくとも１つのファスナを保護するように、シート上の少なくとも１つのファス
ナに、被覆材料を塗布するステップと、少なくとも１つのファスナを露出させるように、
結合プロセスの間にカバー材料を除去するステップとを含む、方法を提供する。

本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。該方法は、少
なくとも１つのファスナをコーティングするように、サイズ剤またはコーティング材料を
塗布するステップをさらに含む。

概して、なお別の態様において、本発明は、ファスナを伴うシートを取り扱うためのツ
ールであって、基部と、駆動力に連結することができるコネクタと、基部内の筐体ユニッ
トと、少なくとも部分的に筐体ユニット内に位置付けられ、駆動力に連結される、移動要
素と、移動要素の１つの表面のうちの少なくとも一部分上の複数のファスナとを含む、ツ
ールを提供する。

本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。移動要素は、
基部内の筐体ユニット内に完全に隠れることができ、筐体ユニットから延出することがで
きる。複数のファスナは、それらが移動要素上にない場合、基部の１つの表面のうちの少
なくとも一部分上に存在する。

概して、さらに別の態様において、本発明は、切断ホイールであって、複数のシートと
、複数のシートのうちの少なくとも１つ上の複数のファスナとを含み、隣接するシート上
の複数のファスナは、相互係止され、複数のファスナは、切断の間に生成される粒子を抑
制および抑止する、切断ホイールを提供する。

概して、１つ以上の態様において、本発明は、タイヤまたは切断ホイールであって、複
数のシートと、複数のシートのうちの少なくとも１つ上の複数のファスナとを含み、隣接
するシート上の複数のファスナは、相互係止される、タイヤまたは切断ホイールを提供す
る。

本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。切断ホイール
内の複数のファスナは、切断の間の摩耗に対して、粒子を抑制する。

本発明のこれらのおよび他の能力は、本発明自体とともに、以下の図面、発明を実施す
るための形態、および請求項の査読後、より完全に理解されるであろう。

図１は、その両側にファスナを伴う、例示的な繊維のシートまたは基板を例解する。 図２は、ファスナを伴う繊維シートでできている例示的な複合物を例解する。 図３は、その両側にファスナを伴う、例示的な３Ｄプリプレグシートを例解する。 図４は、図３の３Ｄプリプレグシートの断面図を示す。 図５は、ファスナを生成する例示的な方法を例解する。 図６Ａは、別の例示的なシートの断面図を示す。 図６Ｂは、図６Ａのシートの上面図を示す。 図７Ａは、追加の層として繊維マットを伴う、別の例示的なシートの断面図を示す。 図７Ｂは、図７Ａのシートの上面図を示す。 図８は、例示的な多層多軸シートを例解する。 図９Ａは、マトリクス材料を伴う、例示的な多層多軸プリプレグシートの断面図を示す。 図９Ｂは、図９Ａの多軸プリプレグシートの上面図を示す。 図１０Ａは、ファスナおよびカバーを伴う、第１の物品の断面図を示す。 図１０Ｂは、ファスナおよびカバーを伴う、第２の物品の断面図を示す。 図１１Ａは、カバーが除去された状態の、図１０Ａの第１の物品の断面図を示す。 図１１Ｂは、カバーが除去された状態の、図１０Ｂの第２の物品の断面図である。 図１２は、両方の繊維シート上のファスナによってともに相互係止される、図１１Ａおよび１１Ｂの２つの繊維物品の断面図を示す。 図１３Ａは、ファスナを伴わない、第１の物品の断面図を示す。 図１３Ｂは、ファスナを伴わない、第２の物品の断面図を示す。 図１３Ｃは、両側にファスナを伴う、例示的な繊維シートの断面図を示す。 図１３Ｄは、図１３Ｃの繊維シートのファスナによって、ともに相互係止される、図１３Ａおよび１３Ｂの２つの物品の断面図を示す。 図１３Ｅは、図１３Ｃの繊維シートを使用して、ファスナがともに相互係止された状態の、２つの物品の断面図を示す。 図１４Ａは、延長スタッドおよび窓を伴う、シートを例解する。 図１４Ｂは、ファスナを伴う２つのシート間に配置される、図１４Ａのシートの断面図を示す。 図１４Ｃは、ファスナを伴うシートのロール内に配置される、図１４Ａのシートの断面図を示す。 図１５Ａは、例示的な繊維シート取扱ツールを例解する。 図１５Ｂは、別の例示的な繊維シート取扱ツールを例解する。 図１５Ｃは、なお別の例示的な繊維シート取扱ツールを例解する。 図１６Ａは、複数の繊維シートでできた、切断ホイールを例解する。 図１６Ｂは、図１６Ａの切断ホイールの断面図を示す。 図１７Ａは、２つの側面に異なる長さおよび硬度のファスナを伴う、例示的なシートを例解する。 図１７Ｂは、異なる長さおよび剛性のファスナによって、ともに相互係止される、図１７Ａの２つのシートを例解する。 図１７Ｃは、図１７Ａのシートの拡大断面図を示す。 図１８Ａは、開口を伴う例示的なシートの断面図を示す。 図１８Ｂは、停止プレートまたはフィルムと連結される、図１８Ａのシートの断面図を示す。 図１９Ａは、鋭角で係合および相互係止されるファスナを示す、プロトタイプの写真である。 図１９Ｂは、鋭角で係合および相互係止されるファスナを示す、プロトタイプの写真である。 図２０Ａは、ファスナを伴う繊維シートで少なくとも部分的に作製することができる、例示的なタイヤを例解する。 図２０Ｂは、図２０Ａのタイヤの一部分の断面図を示す。 図２１は、例示的な複合パネルまたはブロックを例解する。

本発明の実施形態は、複合物のラミネート間および界面強度を改善するための装置およ
び方法を提供する。繊維シート上のファスナといった、トランスラミネートおよび交差界
面補強は、トランスラミネートおよび交差界面補強を提供するように、係合および相互係
止するように構成される。これらの技術は、従来のテキスタイル産業技術、非製織技術、
ならびにフックおよびループ（例えば、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標））技術を利用し、従来
の低コストの２Ｄ製造プロセスと適合性がある。トランスラミネートおよび交差界面補強
は、衝撃および摩耗抵抗を増加させ、熱および／または電気伝導率を改善し、疲労耐久性
を強化し、使用寿命を延長し、複合物の製造性を向上させ、複合物の用途を拡張するのに
役立つ。

ここで図１を参照すると、例示的な繊維のシートまたは基板１０は、シートまたは基板
の両側に、ファスナ２９を有する。ファスナは、フック１１、ループ１２、アンカ形状フ
ック１３、釣り針１４、フォーク１７および２１、ビッグヘッド１８、矢形状フック１９
、グループループ２０、またはグループフック１５および１６の形態であることができる
。グループフック１５または１６は、フックストリングの鎖を形成するように、複数のフ
ックを含むことができる。フック１１、１３、１４、１５、１６、または１９は、異なる
長さの複数の糸２２を含むことができる。ファスナ２９は、パターンを形成可能である。
パターンの一例は、特定の方向を有するシートまたは基板１０上の列である。ファスナ２
９はまた、シートまたは基板１０上で無作為に分散または混合されることができる。シー
トまたは基板１０は、複数のプライ１０１および１０２を含むことができる。「プライ」
および「シート」という用語は、糸、フィラメント、ストランド、ヤーン、層、または１
つのプライ／シートとして形成される複数のプライを含むが、これらに限定されない、異
なる物理的構造を説明するために使用することができる。

図２において例解されるように、いくつかのシートまたは基板１０は、複合プレフォー
ム３０を形成するように、層毎に一緒に重ねられる。ファスナ（例えば、フックおよびル
ープ）は、トランス層、層間、および界面補強を提供するように、相互に係合するように
構成することができる。トランス層ファスナは、複合プレフォーム３０を、３Ｄ複合物に
する。好ましくは、上部シートおよび底部シートは、シートの内側（即ち、隣接するシー
トに対面する側）のみに、ファスナを有する。上で例解されるように、シートまたは基板
１０は、複数のプライ１０１および１０２を含むことができる。

一実施形態において、多プライシート１０は、ポリマーマトリクス（例えば、エポキシ
または樹脂）で浸潤された、プリプレグのシートである。図３は、ポリマーマトリクス３
５が、プリプレグ３３の片を形成するように、シート１０を浸潤することを例解する。図
４は、ファスナ３１、３７、および３８を伴う、プリプレグ３３の断面図を示す。ファス
ナ３１、３７、および３８のうちの一部分は、少なくとも部分的にポリマーマトリクス３
５の上にあることができ、他のファスナは、完全にポリマーマトリクス３５の表面の下に
あることができる。ポリマーマトリクス３５は、ファスナのうちの少なくとも一部を被覆
し、それらのファスナを保護し、それらが隣接するシート上の他のファスナを係合するこ
とを防止するのに役立つ。好ましくは、ポリマーマトリクス３５は、その周辺領域よりも
低い、少なくとも１つの凹部分３６を有することができる。凹部分３６は、切断または成
形といった手段によって作成することができる。凹部分３６はさらに、ファスナ３１、３
７、および３８を保護し、それらが隣接するシート上の他のファスナを係合することを防
止するのに役立つ。ポリマーマトリクス３５によって被覆または保護されるファスナは、
ポリマーマトリクス３５が、硬化プロセスの間に液体になり、流出する場合に、露出され
ることができる。

図５は、ファスナ１１および１２を生成する一部の方法を例解する。一実施形態におい
て、鋳型または熱鉄３９は、シートを押圧して、ある形状、角度、方向、および寸法のフ
ァスナ（例えば、フックおよびループ）１１および１２を形成するように構成される。別
の実施形態において、ある化学ガスまたは蒸気は、シート表面を通って流れ、ある形状、
角度、方向、および寸法のファスナ（例えば、フックおよびループ）１１および１２を形
成するように構成される。代替的に、ファスナ１１および１２を、シートもしくはプライ
に、結合する、糊付けする、溶接する、圧着する、巻装する、取設する、配置する、植設
する、または成長させることができる。加えて、ファスナは、空気または水ジェット噴射
によって、シート上に配置することができる。本明細書において説明される、複数の生成
方法の組み合わせもまた使用することができる。

繊維シートは、製織、製編、巻装、編組、縫合、ならびにフックおよびループ（Ｖｅｌ
ｃｒｏ（登録商標））技術、または非製織技術（例えば、成形、コーティング、または針
貫入）といった、既存のテキスタイル産業技術によって作製することができる。Ｖｅｌｃ
ｒｏ（登録商標）ループは、一般的に、製織または製編によって作製される。Ｖｅｌｃｒ
ｏ（登録商標）ループは、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）フックを形成するように、所望の場
所で切断される。切断は、ナイフ、ハサミ、または他の物理的、化学的、および機械的手
段によって達成することができる。例えば、ループを切断して、フックを形成するために
、レーザを使用することができる。

図６Ａは、別の例示的なシート１０の断面図を示す。シート１０は、少なくとも２つの
繊維層１０１および１０２でできている。各繊維層は、任意に、トランス層ファスナ（例
えば、フックおよびループ）を有することができる。少なくとも２つの層１０１および１
０２は、製織、製編、および／または縫合によってともに締結されることができる。シー
ト１０の上面図を図６Ｂに示す。

図７Ａは、なお別の例示的なシート１０の断面図を示す。シート１０は、少なくとも２
つの繊維層１０１および１０２でできている。各繊維層は、任意に、トランス層ファスナ
（例えば、フックおよびループ）を有することができる。シート１０は、任意に、追加の
層として、繊維マットまたは基板１０３を有することができる。繊維マットまたは基板１
０３は、２つの繊維層１０１および１０２の外側に配置することができ、代替的に、それ
を、２つの繊維層１０１と１０２との間に挾持されることができる。少なくとも２つの層
１０１および１０２、ならびに任意の繊維マットまたは基板層１０３は、製織、製編、お
よび／または縫合によってともに締結させることができる。シート１０の上面図を図７Ｂ
に示す。

図８は、例示的な多層多軸シート１０を例解する。シート１０は、複数の繊維層１０１
Ａ、１０１Ｂ、１０２Ａ、および１０２Ｂでできている。各繊維層は、任意に、トランス
層ファスナ（例えば、フックおよびループ）を有することができる。同じ層における繊維
は、ほぼ同じ方向または軸に列設される。異なる層における繊維は、図８、９Ａ、および
９Ｂにおいて示されるように、異なる方向または軸に列設し、多層多軸シートを形成可能
である。複数の層１０１Ａ、１０１Ｂ、１０２Ａ、および１０２Ｂは、製織、製編、およ
び／または縫合によってともに結合することができる。シート１０は、図９Ａにおいて示
されるように、任意に、プリプレグを形成するように、それに流入される、マトリクス材
料３５を有することができる。

多くの状況において、２つ以上の複合構造が、接続または結合される必要がある。接続
領域のファスナは、接続強度を改善するのに役立つ。図１０Ａは、ファスナ１１および１
２、ならびに第１の物品のうちの少なくとも一部分を被覆する第１のカバー１０４Ａを伴
う、第１の物品１００Ａの断面図を示す。第１の物品１００Ａは、単層もしくは多層繊維
シート、複合部品、または基板であることができる。図１０Ｂは、ファスナ、および第２
の物品のうちの少なくとも一部分を被覆する第２のカバー１０４Ｂを伴う、第２の物品１
００Ｂの断面図を示す。第２の物品１００Ｂもまた、単層もしくは多層繊維シート、複合
部品、または基板であることができる。カバー１０４Ａおよび１０４Ｂは、硬化および成
形といった生産プロセスの間に、被覆されたファスナ１１および１２を保護し、それらが
相互に押下、係合、および相互係止することを防止するのに役立つ。

カバー１０４Ａおよび１０４Ｂは、紙、シリコーン、ゴム、ポリマー、金属ろう、ペー
スト、粉末等といった材料で作製することができる。カバーはまた、前述の材料の混合物
で作製することができる。一実施形態において、ファスナを被覆するように、室温硬化プ
ロセスに好適な低融点合金が使用される。かかる合金の一例は、約５０重量％のビスマス
、約２６．７重量％の鉛、約１３．３重量％のスズ、および約１０重量％のカドミウムで
できた、融点が約７０℃（１５８°Ｆ）である、共晶合金である。硬化プロセスの間、カ
バーを、熱によって除去することができ、次いで、被覆されたファスナを露出させること
ができる。別の実施形態において、ファスナを被覆するように、ろうおよびＲＴＶシリコ
ーンが使用される。最初に、比較的平滑な表面を達成するために、ろうをサイズ剤として
塗布して、ファスナをコーティングする。次いで、ＲＴＶシリコーンを使用して、ファス
ナを被覆する。硬化プロセスの間、ＲＴＶシリコーンカバーは、熱または化学溶液によっ
て剥離または除去することができ、ろうコーティングは、熱によって、または化学溶液に
よって除去することができる。

２つの物品１００Ａおよび１００Ｂが接続される準備が整った場合に、カバー１０４Ａ
および１０４Ｂは、図１１Ａおよび１１Ｂにおいて示されるように、機械的、物理的、お
よび／または化学的手段によって除去して、ファスナを露出させることができる。次いで
、図１２において示されるように、物品１００Ａおよび１００Ｂ上のファスナ１１および
１２をともに係合および相互係止して、第１の物品１００Ａと第２の物品１００Ｂとの間
の接続／結合を形成する。接続された物品は、任意に、少なくとも１つのその後の硬化プ
ロセスのために、接続領域で組み込まれたマトリクス材料３５を有することができる。

図１３Ａは、いかなるファスナも伴わない、第１の物品２００Ａの断面図を示す。第１
の物品２００Ａは、単層もしくは多層繊維シート、複合部品、または基板であることがで
きる。図１３Ｂは、いかなるファスナも伴わない、第２の物品２００Ｂの断面図を示す。
第２の物品２００Ｂもまた、単層もしくは多層繊維シート、複合部品、または基板である
ことができる。図１３Ｃは、両側にファスナを伴う、例示的な繊維シート２００Ｃの断面
図を示す。繊維シート２００Ｃは、図１３Ｄにおいて示されるように、接続領域で、２つ
の物品２００Ａと２００Ｂとの間に挾持されることができる。繊維シート２００Ｃ上のフ
ァスナは、物品２００Ａおよび２００Ｂ上に係止することができ、このため、物品２００
Ａおよび２００Ｂの接続強度を改善するのに役立つ。代替的に、図１３Ｅにおいて示され
るように、接続されるべき２つの物品３００Ａおよび３００Ｂは、接続領域で、それら自
体のファスナを有することができる。繊維シート２００Ｃはさらに、接続領域で、２つの
物品３００Ａと３００Ｂとの間に挾持させることができる。繊維シート２００Ｃ上のファ
スナは、物品３００Ａおよび３００Ｂ上のファスナと係合および相互係止することができ
、このため、物品３００Ａおよび３００Ｂの接続強度を改善するのに役立つ。接続された
物品は、任意に、少なくとも１つのその後の硬化プロセスのために、接続領域で組み込ま
れたマトリクス材料３５を有することができる。

ここで図１４Ａを参照すると、シート１０５は、直立または突出するスタッド１０６、
窓１０７、および／または壁１０８を有することができる。シート１０５は、プレス成形
、射出成形、および／または他の手段によって、紙、プラスチック、または他の材料で作
製することができる。直立または突出するスタッド１０６および壁１０８は、シート１０
５上に載置または溶接することができる。直立または突出するスタッド１０６、壁１０８
はまた、プレス成形といった手段によって、シート１０５上に生成することができる。窓
１０７は、切断または成形といった手段によって作製することができる。シート１０５は
、図１４Ｂにおいて示されるように、ファスナ１０を伴う２つのシート間に配置すること
ができる。直立または突出するスタッド１０６、壁１０８、および窓１０７は、層化およ
びロール化といった、生産および輸送プロセスの間、２つのシート１０間に空間を形成し
、ファスナ１１および１２を保護するのに役立つ。図１４Ｃは、直立または突出するスタ
ッド１０６、壁１０８、および窓１０７を伴う、シート１０５が、シートロール１０Ａの
ファスナ１１および１２を分離および保護することを例解する。

繊維シートの自動取扱は、これまで複合物産業において大きな課題であり、かつ依然と
して大きな課題である。多くの状況において、繊維シートを積み上げる作業は、依然とし
て、ほとんどが、効果的なツールの欠如により、手動で、即ち、手で行われている。本発
明は、手動、電気的、水圧、磁気、および／または機械的力によって駆動されるように構
成することができる、繊維シート取扱ツールを記載する。本発明による、繊維シート取扱
ツール１０８の一実施形態を、図１５Ａに示す。繊維シート取扱ツール１０８は、基部１
１５と、コネクタ９９とを含む。コネクタ９９は、制御信号、ならびに／または手動、電
気的、水圧、磁気、および／もしくは機械的駆動力に連結されることが可能である。ツー
ル１０８は、筐体ユニット１１４内に位置付けられる、少なくとも１つのロッド１０９を
有する。ロッド１０９は、その表面のうちの一部の部分上に、ファスナ１１および１２を
有する。ロッド１０９は、手動、電気的、水圧、磁気、および／または機械的駆動力によ
って、回転可能である。動作中、ツール１０８は、ファスナ１１’および１２’を伴うシ
ート１０に隣接して位置付けられる。ロッド１０９が、そのファスナ１１および１２を露
出するように回転される場合に、ファスナ１１および１２は、シート１０上のファスナ１
１’および１２’と係合および相互係止する。ファスナの係合および相互係止は、ツール
１０８が、シート１０を掴持することを可能にする。ロッド１０９が、そのファスナ１１
および１２を隠すように回転される場合に、ファスナ１１および１２は、シート１０のフ
ァスナ１１’および１２’から係脱および係止解除する。ファスナの係脱および係止解除
は、ツール１０８が、シート１０を解放することを可能にする。

本発明による、繊維シート取扱ツール１０８’の別の実施形態を、図１５Ｂに示す。繊
維シート取扱ツール１０８’は、基部１１５’と、コネクタ９９’とを含む。基部１１５
’は、その底部接触表面のうちの少なくとも一部の部分上に、ファスナ１１および１２を
有する。コネクタ９９’は、制御信号、ならびに／または手動、電気的、水圧、磁気、お
よび／もしくは機械的駆動力に連結されることが可能である。基部１１５’はまた、任意
に、追加の駆動力にさらに連結するように、軸１１１を有することができる。ツール１０
８’は、筐体ユニット１１４’内に位置付けられる、少なくとも１つのバー１１０を有す
る。バー１１０は、手動、電気的、水圧、磁気、および／または機械的駆動力によって、
退縮可能である。動作中、ツール１０８’は、ファスナ１１’および１２’を伴うシート
１０に隣接して位置付けられる。バー１１０が、筐体ユニット１１４’内に引込むように
、退縮される場合に、基部１１５’の底部接触表面のファスナ１１および１２は、シート
１０上のファスナ１１’および１２’と係合および相互係止する。ファスナの係合および
相互係止は、ツール１０８’が、シート１０を掴持することを可能にする。バー１１０が
、筐体ユニット１１４’の外側に突出するように延伸される場合に、基部１１５’の底部
接触表面のファスナ１１および１２は、シート１０のファスナ１１’および１２’から係
脱および係止解除する。ファスナの係脱および係止解除は、ツール１０８’がシート１０
を解放することを可能にする。この実施形態の変形において、基部１１５’は、その底部
接触表面上にファスナを有しないが、バー１１０が、その底部接触表面の少なくとも一部
の部分上に、ファスナを有する。動作中、ツール１０８’は、ファスナ１１’および１２
’を伴うシート１０に隣接して位置付けられる。バー１１０が、そのファスナを露出させ
るように、筐体ユニット１１４’から延伸される場合に、バー１１０のファスナは、シー
ト１０上のファスナ１１’および１２’と係合および相互係止する。ファスナの係合およ
び相互係止は、ツール１０８が、シート１０を掴持することを可能にする。バー１１０が
、筐体ユニット１１４’内に引込むように、退縮される場合に、バー１１０のファスナは
、シート１０のファスナ１１’および１２’から係脱および係止解除する。ファスナの係
脱は、ツール１０８’が、シート１０を解放することを可能にする。

本発明による、繊維シート取扱ツール１０８’’のなお別の実施形態を、図１５Ｃに示
す。繊維シート取扱ツール１０８’’は、基部プレート１１５’’と、移動プレート１１
３と、コネクタ９９’’とを含む。基部プレート１１５’’および移動プレート１１３の
両方は、少なくとも１つのピン１１２を有する。コネクタ９９’’は、制御信号、ならび
に／または手動、電気的、水圧、磁気、および／もしくは機械的駆動力に連結されること
が可能である。ピン１１２は、２つのシート１０間の間隙に嵌入されることが可能である
。移動プレート１１３は、手動、電気的、水圧、磁気、および／または機械的駆動力によ
って、上昇または降下することができる。動作中、ツール１０８’’は、ピン１１２が、
２つのシート間の間隙に嵌入するように構成されるように、シート１０に隣接して位置付
けられる。移動プレート１１３が上昇される場合に、シート間のファスナは、相互から係
脱および係止解除する。係脱および係止解除は、ツール１０８’’が、シート１０を分離
および掴持することを可能にする。移動プレート１１３が降下される場合に、シート間の
ファスナは、相互に係合および相互係止する。ファスナの係合および相互係止は、ツール
１０８’’が、シート１０を解放することを可能にする。

複合物および界面のための３次元繊維構造には、広範な用途がある。一例として、切断
ホイールは、少なくとも部分的に、３次元繊維構造で作製することができる。かかる切断
ホイールの一実施形態を、図１６Ａおよび１６Ｂに示す。本実施形態において、ファスナ
１１および１２を伴う、複数のシート１０は、ともに相互係止され、切断ホイールに、強
化されたラミネート強度を提供する。加えて、最外シート上の露出されたファスナ１１お
よび１２は、切断プロセスの間に生成される粒子１２０（例えば、おがくず）を抑制およ
び抑止するのに役立つことができ、切断ホイールおよび関連機器の使用寿命を増加させる
。切断ホイールは、個々の層が、ファスナを伴うシートでできていることを除き、従来の
プロセスの間に製造することができる。別の例として、タイヤが、少なくとも部分的に、
３次元繊維構造で作製されることができる。かかるタイヤの一実施形態を、図２０Ａおよ
び２０Ｂに示す。本実施形態において、ファスナ１１および１２を伴う複数のシート１０
は、ともに相互係止される。少なくとも１つのシート１０上のファスナ１１および１２も
また、織物またはネットといった、タイヤの少なくとも１つの他の層１４５を、貫入、係
合、および相互係止する。係合および相互係止は、タイヤにおいて強力な３Ｄ補強を形成
することができ、長い使用寿命、より高い貫入抵抗、およびより強力なラミネート間強度
といった、特徴を提供する。タイヤのシート１０および他の層１４５は、Ｋｅｖｌａｒ、
炭素繊維、ガラス繊維、鋼線、または他の繊維材料といった、種々の材料で作製すること
ができる。タイヤ内のシート１０は、任意に、結合のために組み込まれる／塗布される、
マトリクス材料３５を有することができる。

複合物および界面のための３次元繊維構造はまた、内部空間を伴う構造を製造するため
に使用することができる。図２１は、かかる構造の一例を例解する。いくつかのシートま
たは基板１０は、内側に中空空間を伴う複合パネルまたはブロック２１５を形成するよう
に、層毎に一緒に重ねられる。ファスナ（例えば、フックおよびループ）は、層間接続お
よび支持を提供するように、相互に係合するように構成することができる。基板１０の積
重体は、完全には圧縮されず、このため、基板１０間に中空空間２１１が存在する。ファ
スナ１１および１２は、複合構造において、基板１０間のコネクタ／支持体として、およ
びスペーサとして作用することができる。複合パネルまたはブロック２１５内の中空空間
は、複合パネルまたはブロック２１５のある特性（例えば、耐熱性）を改善するのに役立
つ。かかるパネル複合パネルまたはブロックは、壁およびドアを作製するといった、建築
産業において使用することができる。好ましくは、上部シートおよび底部シートは、シー
トの内側のみに、ファスナを有する。任意に、上部シートおよび底部シートは、ファスナ
を全く有しない。複合パネル２１５は、プリプレグシートの積重体を使用することによっ
て、またはシート１０プレフォームの３Ｄ積重体に樹脂を浸潤させることによって、製造
することができる。

シートの２つの側面上のファスナは、必ずしも同じ長さまたは同じ剛性ではない。図１
７Ａは、片側により短く、かつより剛のファスナ１２１、および他方の側により長く、か
つより軟質のファスナ１２２を伴う、例示的なシート１００を例解する。繊維ガラスおよ
び炭素繊維といった、繊維は、異なる曲げ弾性率を有する。より短いファスナは、一般的
に、特定の圧縮負荷下での曲げおよび座屈に対して、より剛、かつより堅固である。より
短く、かつより剛のファスナ１２１が、より長く、かつより軟質のファスナ１２２に対し
て押圧される場合に、より短く、かつより剛のファスナ１２１は、通常、図１７Ｂにおい
て示されるように、より長く、かつより軟質のファスナ１２２に係合および相互係止する
。シート平面１０上のより短く、かつより剛のファスナ１２１は、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商
標）ファスナ、タオル等を作製するための製織および製編技術を最適化することによって
、所望の方向に向かって傾斜する鋭角１２４を達成することができる。鋭角１２４に傾斜
するファスナはまた、傾斜するファスナを鋭利にするために、ファスナ上で、所望の場所
および方向に、コーティングおよびサイジング材料１２３を塗布することによって得るこ
とができる。鋭角に傾斜するファスナは、隣接するシート上の他のファスナを係合するの
に役立つ。図１９Ａおよび１９Ｂは、相互と係合および相互係止する、鋭角を伴うファス
ナを示す、プロトタイプの２つの写真である。

ここで図１８Ａおよび１８Ｂを参照すると、シート上でファスナを生成する、別の例示
的なプロセスが例解される。図１８Ａは、少なくとも１つの開口３５を伴う、例示的なシ
ート１００の断面図を示す。最初に、マトリクス材料３５が、開口３５の内壁に塗布され
る。次いで、電場または機械的手段のいずれかを介して、フロッキング技術を使用して、
シート１００上の開口３５にファスナ１３０を通す。任意に、ファスナ１３０を、シート
１００の表面上の所望の高さ／長さを達成するように、プレートまたはフィルム１３１に
よって整列されることができる。

上の発明を実施するための形態は、対応する図面と併せて、本発明を例解することを意
図し、本発明が構築され、および／または利用され得る形態のみを表すことを意図しない
。説明は、本発明を実践するための構造およびステップの順序をともに記載する。しかし
ながら、同じまたは同等の構造およびステップが、本発明の精神および範囲内に網羅され
ることが同様に意図される、異なる実施形態によって、達成され得るということを理解さ
れたい。したがって、本発明は、請求項によらない限り、制限されないということが意図
される。

１つ以上の参照文献が本明細書において組み込まれることに留意されたい。組み込まれ
た資料のうちのいずれかが、本開示と矛盾する範囲においては、本開示が優先されるもの
とする。さらに、必要な範囲において、本明細書に参照することによって組み込まれる資
料は、請求項の妥当性を維持するために必要な場合、無視されるものとする。さらに、上の説明は本発明に言及するが、該説明は、２つ以上の発明を含み得る。

Claims (11)

1. 複合プライであって、
   それぞれがワイヤまたは複数の繊維で作製された複数のファスナが、少なくとも１つの面から延びる基板を備え、
   前記基板は、積層された複数の繊維シートを含み、
   前記複数の繊維シートのうちの１つの繊維シートは第１の方向に整列された繊維を有し、
   前記複数の繊維シートのうちの他の１つの繊維シートは第１の方向とは異なる第２の方向に整列された繊維を有する、
   複合プライ。
2. 請求項１に記載の複合プライにおいて、前記複数の繊維シートは機械的に固定されている、複合プライ。
3. 請求項１に記載の複合プライにおいて、前記ファスナの少なくとも１つがループ形状である、複合プライ。
4. 請求項１に記載の複合プライにおいて、前記ファスナの少なくとも１つがフック形状または平坦頭部形状である、複合プライ。
5. 請求項１に記載の複合プライを複数有し、１つの複合プライの上に別の複合プライが重ねられ、前記１つの複合プライの複数のファスナが前記別の複合プライの複数のファスナ部分と相互係止する、複合プライ。
6. 請求項５に記載の複合プライにおいて、少なくとも１つの繊維物品が、前記１つの複合プライと前記別の複合プライとの間に置かれている、複合プライ。
7. 請求項５に記載の複合プライにおいて、前記別の複合プライの前記ファスナ部分は、フック、ループと、平坦頭部との組み合わせを含む、複合プライ。
8. 請求項１記載の複合プライにおいて、前記基板は、樹脂、ポリマー、プラスチック、ゴム、ガラス、炭素、金属、土、セメント、及びセラミックからなる群から選択された１つ以上の材料が侵入している、複合プライ。
9. 請求項１記載の複合プライにおいて、前記基板の前記繊維シートの少なくとも１つが、樹脂、ポリマー、プラスチック、ゴム、ガラス、炭素、金属、土、セメント、及びセラミックからなる群から選択された１つ以上の材料の中に配置されている、複合プライ。
10. 請求項５記載の複合プライにおいて、前記複合プライ同士が前記ファスナによって接続されて支持され、これらの複合プライ間には凹んだ空間が存在し、前記複合プライの少なくとも一部が複数のマトリクス材料の中に配置されている、複合プライ。
11. 請求項１記載の複合プライにおいて、カバーが着脱可能にかつ少なくとも部分的に前記複数のファスナを被覆し、前記被覆されたファスナが互いに係合することまたは下方に押し付けられることを防ぐ、複合プライ。