JP2017519666A - 織物強化品フレームワーク及びその製造手段 - Google Patents

Abstract

複合材料又は部品の製造に使用することができる織物フレームワーク（１）であって、−層に形成される前に、パーマネントクリンプを与え、且つ、低温結合エレメント（３ｂ）を含有する、処理を受けた合成材料の第１のタイプの上で繊維の（３ａ）のスパンから構成される中心層（３）と、−強化繊維（４）のスパンと、パーマネントクリンプを与える処理を事前に受けた、化学繊維（７）のスパンとを含む外側層（２１、２２）と、を含む。外側層（２１、２２）の化学繊維セクション（７）の少なくとも一部は、それらの長さの部分にそって、中心層（３）に貫通し、且つ、中心層（３）の低温結合エレメント（３ｂ）に接着する。

Description

発明の技術分野
本発明は、複合物品を補強するためのプロダクトとして使用される織物強化品(textile reinforcements)、即ち織物強化品で補強された樹脂（ポリエステルまたはその他の樹脂）ベースの物品、に関する。

織物強化品は、パーマネントウェーブ(undulations)を持つ繊維に基づくシートからなる中心層の両側に配置された２つの織物強化層の使用を記載するＥＰ０３９５５４８から知られる。織物強化層と中心層とは、ステッチング／ニッティングによって接合される。

それについて(for its part)ＥＰ０６９４６４３は、前記材料の厚さを与えるポリエステル繊維で構成された中心層の両側に配置されたガラス繊維の少なくとも２つの織物強化層からなる複合物品自体の製造に使用される織物強化品を記載する。前記層は、ステッチング／ニッティングにより連結され、ポリエステル繊維のウェブが提供され、少なくともその外面の一方に対し、複合体の外側に粘着結合することにより、又は異なる層を一緒にステッチ結合することにより、前記ウェブが結合する。

ステッチング／ニッティング技術は、比較的遅く、且つ、毎分３〜５メートルのオーダーの、遅い生産速度につながり、加速することは困難である。

これらの文書の織物強化品はまた、様々な織物層を互いに固定するためのステッチング／ニッティング手段の使用に起因して、それらの表面に応じて不均一な変形性を持つ。

そしてステッチング／ニッティング列の存在は、織物強化品を樹脂で含浸した後に得られた完成部品の表面に外観不良を誘発する。

ＥＰ０６５９９２２から、織物強化シートの少なくとも一方の上に、パーマネントクリンピング(crimping)を持ち、且つ、中心層の繊維の線密度よりも低い線密度を持つ、ポリエステル繊維に基づいた繊維ウェブを持つ、パーマネントウェーブ(undulations)を持つポリプロピレン繊維に基づいたシートからなる中心層の両側にそれぞれ配置されたガラス繊維から構成された２つの織物強化シートの使用が知られる。繊維ウェブ（複数可）、織物強化層及び中心層は、ニードルパンチ(needle punching)により相互接続されている。

それ自体で十分な凝集力を確保するために必要な強烈なニードルパンチの技術は、プロダクトを硬すぎる、且つ、プロダクトのその後の使用の際、特定の鋳型(molds)のカーブした形状に変形し、及び十分に追従するのに、不適切にする。

ＥＰ２１４５０３６から、複合材料または複合部品の製造に使用可能な織物強化品が知られ、以下のもの：
−第１の合成材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミドなどから構成される繊維のセグメントに基づく中心層であって、それらを層に形成する前に、それらにパーマネントクリンプ(crimp)を与える処理を受けた、中心層、
−コア層の両側に配置された外側層、
を含む。ここで：
−外側層は、それらにパーマネントクリンプ(crimp)を与える処理を以前に受けた化学繊維のセグメントと、強化繊維(reinforcing fibers)のセグメントと、を含み、
−化学繊維のセグメントの少なくとも一部は、その長さの一部に沿って中心層に貫通し(penetrate)、
−外側層の化学繊維のセグメントは、ホットメルト材料から構成される少なくとも１つの表面層を有する化学繊維の第１のセグメントを約３０重量％含み、ホットメルト材料の融点は、第１の合成材料よりも低く、
−外側層の化学繊維の第１のセグメントは、少なくとも部分的に互いに、及び織物強化品の他の繊維セグメントと、付着する。

外側層の化学繊維と、それらが貫通する中心織物強化層の繊維との付着は、効果的な結合を提供する。それにより、遅い生産速度、及び織物強化品を樹脂で含浸した後に得られた完成部品の表面の外観不良の存在につながるステッチング／ニッティング技術の使用を必要とせず、且つ、強烈なニードルパンチを必要とせず、織物強化品の凝集性(cohesion)を確実にする。このドキュメントの織物強化品はまた、その表面に応じて均一な変形性を持つ。

しかしながら、熱結合により凝集がもたらされる、このドキュメントの織物強化品は、外側層において大量のホットメルト材料の使用を必要とする。この量は３０重量％程度である。この結果は、補強品は、低い曲率半径を可能にしない変形性を有するということであり、補強品が高い曲率を持つ鋳型(mold)形状にマッチする必要があるプリフォーム用途における使用に適さない。

本発明により提案される第１の課題は、十分な凝集性を持つ織物強化品を提供することである。織物強化品は、製造が迅速なため安価であり、且つ、複合材料及び部品の製造のために使用されるとき、より良い多方向変形能力を有する。

同時に、本発明は、圧縮成形、樹脂注入成形（ＲＴＭ）、またはインフュージョン成形テクニックを使用する場合、容易且つ均一樹脂を含浸させることができる、織物強化品を提供することを目的とする。

本発明はまた、樹脂注入成形（ＲＴＭ）もしくはインフュージョン成形プロセスのための柔軟な状態、又は射出成形プロセスのためのプリフォーム状態のいずれかにおいて、使用することができる織物強化品を経済的に製造することを目的とする。

これらの目的及びその他の目的を達成するために、本発明は、複合材料又は部品の製造に使用することができ、以下のもの：
−パーマネントクリンプ(crimp)を有する、第１のタイプの合成材料から構成される捲縮繊維(crimped fibers)のセグメントに基づく中心層と、
−前記中心層の両側に配置された外側層と、
を含む織物強化品を提案する。ここで：
−外側層は、パーマネントクリンプを有する化学繊維の第１のセグメントと、強化繊維(reinforcing fibers)のセグメントと、を含み、
−外側層の表面全体に分布した、外側層の化学繊維の第１のセグメントの少なくとも一部は、中心層内を貫通する貫通セグメントを含み、
−外側層において、化学繊維の第１のセグメントの８０重量％より多くは、パーマネントクリンプを有し、且つ、第２の合成材料からなり、
−中心層はまた、強化繊維のセグメントの融点よりも低く、化学繊維の第１のセグメントの第２の合成材料の融点よりも低く、且つ、捲縮繊維のセグメントの合成材料の第１のタイプの融点よりも低い融点を有するホットメルト材料から構成される少なくとも１つの表面層を含む低温結合エレメントを含み、
−第２の合成材料から構成される化学繊維の第１のセグメントは、外側層において互いに付着せず、
−中心層内を貫通する化学繊維の第１のセグメントの貫通セグメント部分は、前記中心層内に保持され、及び従って、織物強化品の層の間の凝集性を提供する。

このような織物強化品は、崩壊もしくは剥離せずにそれを取り扱うことを可能にする、良好な凝集性、及び、複数の方向において良好な変形能力の両方を有する。したがって、このような強化品(reinforcement)は、好ましい変形方向も、変形が防止されているいずれ方向も持たない。本発明による織物強化品は、その異なる織物層の間のすべての方向において均一な一貫性を有する。しかし、特に、本発明による織物強化品は、出願人の先行特許ＥＰ２１４５０３６による強化品よりも、より良い変形能力を有し、プリフォーム用途を容易にする。

同時に、外側層における化学繊維の第１のセグメントの付着の実質的不在(virtual absence)のため、強化品は、プリフォームの製造の場合、又は樹脂注入成形（ＲＴＭ）もしくはインフュージョン成形用途の場合、良好な可撓性を保持する。

本発明によると、化学繊維の第１のセグメントの貫通セグメント部分は、織物強化品の層の間の凝集性(cohesion)を提供するため、中心層において２つの方法で保持することができる。

第一の可能性によると、強化品の両面の密なニードルパンチから生じる、十分な凝集性を提供するのに十分な数で貫通セグメント部分が提供される。ニードルパンチは、その後、織物強化品の可撓性の特性を保持し、且つ、織物強化品の層の間に凝集性を提供するため、強化品の加熱を防ぐことができる。低温結合エレメントの存在は、強化品の後続の熱成形を可能にし、且つ、この熱成形は、強化品の可撓性が最適であるという事実により促進される。加えて、熱成形の際、前記低温結合エレメントのみが溶融する、強化品の熱成形により、このように製造されたプリフォームは、後続のプリフォームのモールド成形(molding)のため、外側層における樹脂浸透(penetration)の有利な特性全てを保持する。

第２の可能性によると、減少したニードルパンチにより、貫通セグメント部分の数が減少し、そして、中心層の低温結合エレメントへの貫通セグメント部分の接着結合を確実にするため、強化品が加熱される。

中心層内を貫通する化学繊維の第１のセグメントの貫通セグメント部分が、接着結合により、中心層の低温結合エレメントに付着するので、中心層内を貫通する化学繊維の第１のセグメントのこのような貫通セグメント部分の比較的少数により、強化層(reinforcement layer)の十分な、まとまった結合を確実にすることが可能である。化学繊維の比較的少数の貫通は、その後、低密度ニードルパンチテクニックにより行うことができる。

この第２の熱結合の可能性において、外側層における低温結合エレメントの可能な不在(optional absence)は、２つの主要な利点を有する。

第１の利点によると、中心層における低温結合エレメントの存在にもかかわらず、強化品の全体に対して、ドキュメントＥＰ２１４５０３６からの強化品の変形能力よりも大きい変形能力を保証する。ここで、外側層の低温化学繊維は、大量に凝集し(agglomerate)、且つ、高い機械的慣性(inertia)を持つ構造を一緒に構成し、且つしたがって強化品を完全に硬くする傾向にある２つの比較的剛性の平行な層を形成する。

第２の利点によると、圧縮成形、樹脂注入成形（ＲＴＭ）、またはインフュージョン成形によるプリフォームの後続のモールド成型の際、強化品の外側層は、これらの有利な貫通特性を保持する。

減少したニードルパンチが生産速度を増加させつつ、低温結合エレメントはまた、強化品の後続の熱成形を可能にする。

２つの保持可能性を交互に使用してよいが、これらを組み合わせてもよいことに留意されたい。例えば、適度のニードルパンチ及び穏やかな加熱の結果、結合エレメントへの貫通セグメント部分の部分的接着結合を確保する。

強化繊維は、ガラス繊維または植物（麻、サイザル麻、亜麻、等）繊維であってもよい。

中心層の繊維のセグメントのパーマネントクリンプは、モールド成形テクニックで使用される場合、織物強化品の容易な変形に都合がよい。加えて、中心層の繊維のセグメントのパーマネントクリンプは、繊維のセグメント間の自由空間を保存することを可能にし、従って、強化品に風通しの良い特性を与え、このことは、圧縮成形、射出成形又は真空成形テクニックの使用の際、樹脂のフローに都合がよい。

好ましくは、中心層における第１の合成材料から構成される捲縮繊維のセグメントは、ポリプロピレン、ポリエステルまたはポリアミドから構成されるモノフィラメント捲縮繊維のセグメントであってよい。これらの繊維は、比較的低コスト、容易に紡糸、且つ弾性パーマネントクリンプを有する繊維のセグメントの製造用に成形容易のため、繊維産業で広く使用されている。

中心層のより高い規則性のため、少なくとも２つの異なる単位線密度を有する、中心層における第１の合成材料から構成される捲縮繊維のセグメントが提供することができる。

有利には、外側層中に存在する化学繊維の第１のセグメントは、強化繊維のセグメントの断面よりも小さい直径を持つ断面を有する。この直径差は、ニードルパンチプロセスによる、外側層の化学繊維の第１のセグメントの少なくとも一部を、その長さの少なくとも一部に沿って、中心層内に巻き込むこと(entrainment)及び浸透することに都合よいものにする。ニードルパンチの間、化学繊維の第１のセグメントを巻き込む(entrain)ために選択されたニードルは、小さい断面を有し、それにより、それらは、強化繊維のセグメントをほとんど、または全く巻き込まない。これは、特にガラス強化繊維の場合において、織物強化品を強化する強化繊維の脆弱セグメントの破断を回避する。

有利には、中心層の低温結合エレメントは、外側層の化学繊維の第１のセグメントの第２の合成材料の融点よりも低く、且つ、例えばコポリエチレン又はコポリアミドから構成される、捲縮繊維のセグメントの第１の合成材料の融点よりも低い、融点を有するホットメルト材料のセグメントであり得る。

本発明の有利な一実施形態によると、
−２成分繊維のセグメントであってよく、第１の成分から構成される中心コアと、第２の成分から構成される外側シースとを有する、中心層の低温結合エレメントと、
−コアの第１の成分の融点であって、外側シースの第２の成分の融点よりも高い、融点と、
−外側シースの第２の成分の融点であって、外側層の化学繊維の第１のセグメントの融点よりも低く、捲縮繊維のセグメントの第１の合成材料の融点よりも低い、融点と、
が提供されてよい。

そのような２成分繊維の使用は、過剰な溶融により中心層の明白なもしくは偶発的な分解の危険にさらすことなく、熱結合又はプリフォームの製造を可能にする。２成分繊維の外側シースだけが、軟化させられ、且つ、熱結合に関係し、それらのコアは、変わらないままであり、且つ、その機械的特性を保持する。

外側層は、有利には層状形態で製造することができ、化学繊維の第１のセグメントから本質的に構成される外側層と、化学繊維の第１のセグメントから本質的に構成される内側層ありもしくはなしで、強化繊維から本質的に構成される中間層と、含む。

層の間の結合は、場合によって、低温結合エレメントの表面的な軟化と組み合わせて、ニードルパンチにより提供される。外側層の特定の化学繊維は、低温結合エレメントに接着するため、織物強化品の中心層内を貫通するため、外側層の中間及び内側層を通過する。

化学繊維から構成される内側層を除去する可能性に留意されたい。

例えば、化学繊維の第１のセグメントは、ポリアミドまたはポリエステルまたはポリプロピレンから構成される。

他の実施形態によると、低温結合エレメントは、捲縮繊維で囲まれた低温繊維から構成される他の形態、例えばパウダー、ウェブ、グリッド又はネット、を取り得る。

第１の可能性によると、外側層において、化学繊維のセグメントは、第２の合成材料から構成されるパーマネントクリンプを有する繊維を１００重量％含む。

有利な一実施形態によると、外側層において、低温ホットメルト材料から構成される繊維８重量％〜１０重量％を含む化学繊維のセグメントを提供することができる。それで利点は、強化品の可撓性を損なわない、低温ホットメルト材料から構成される繊維の少ない割合のみにより得られた、相互の強化層の凝集性の実質的な増加である。

別の利点は、強化品の熱成形能力の増加である。

別の態様によれば、本発明は、複合材料または複合部品の製造に使用可能な織物強化品の製造方法を提案する。当該方法は、以下の連続ステップ
を含む。
ａ）それらの層の形成の前に、それらにパーマネントクリンプを与える処理を受けた第１の合成材料から構成されるモノフィラメント捲縮繊維のセグメントと、第１の合成材料の融点よりも低い融点を有するホットメルト材料から構成される少なくとも１つの表面層を含む低温結合エレメントとを、混合物として含有する中心層を提供するステップと、
ｂ）中心層のいずれの側において、強化繊維のセグメントと、化学繊維の第１のセグメントとを含む外側層を位置決めするステップであって、８０重量％より多くは、パーマネントクリンプと、中心層の低温結合エレメントの融点よりも高い融点とを有する、ステップと、
ｃ）それらの長さの貫通部分に沿って、中心層内に、化学繊維の第１のセグメントを貫通させるため、ニードルパンチを行うステップと、
を含むことを特徴とする。

第１の実施形態によると、摩擦により織物強化品の中心層及び外側層の十分な凝集性を確保するため、化学繊維の第１のセグメントの貫通部分に十分であるようにニードルパンチは、選択される。

あるいは、またはそれに加えて、場合によって減少したニードルパンチと共に、後続のステップが提供され得る。：
ｄ）少なくとも表面的に軟化させ、且つ、中心層の前記低温結合エレメントを接着性にし、且つ、化学繊維の第１のセグメントの貫通部分にそれらを接着させるため、織物強化品を加熱するステップ。

このような製造方法は、繊維業界で公知、且つ、慣用であるテクニック（マシン、道具細工、等）で実施することが容易である。従って、この方法は安価である。

熱結合の使用はまた、ニードルパンチ単独による結合に使用の際の生産速度よりも高い生産速度を可能にする。

好ましくは、ステップｄ）の間に、加熱は、織物強化品を介して熱気の循環により実施することができる。このような加熱モードの１つは、織物強化品のコアである限り、繊維を相互に熱結合することを可能し、且つ、その上に化学繊維の第１のセグメントを含む外側層が配置される、織物強化品の下面及び上面の集中加熱を回避する。これは従って、外側層の化学繊維のセグメントの溶融、及び冷却後の材料の連続層の形成を回避する。前記連続層は、圧縮成形、射出成形及び真空成形テクニックにおけるその使用の際、樹脂による織物強化品の良好な含浸に有害であり得る。

本発明の他の目的、特徴および利点は、ここで、添付図面を参照して与えられた、特定の実施形態の以下の説明から明らかになる。

その製造中に本発明の第１実施形態に係る織物強化品の縦断面概略図である。 予備的ニードルパンチ動作時に、図１からの織物強化品の概略縦断面図である。 加熱動作時に、図２からの織物強化品の概略縦断面図である。 １つの２成分構造による、化学繊維のセクションを遠近法で図示する。 本発明の第２実施形態に係る織物強化品の縦断面概略図である。 本発明の一実施形態に係る織物インサート概略的方法であり、本発明の一実施形態に係る織物強化品の製造のためのプロセス及びデバイスを図示する。

図１に示す第１の実施形態において、本発明による織物強化品１は、３つの連続織物層２１、３及び２２を含む。中心層３は、第１の合成材料と低温結合エレメントとから構成される捲縮繊維３ａのセグメント、例えば低い融点を有するホットメルト材料から構成される少なくとも１つの表面層を含む低温化学繊維３ｂのセグメント、の混合物に基づく。

捲縮繊維３ａのセグメントは、それらが層に形成される前に、それらにパーマネントクリンプを与える処理を受けた。

捲縮繊維３ａの弾性特性のより良い耐久性を確保するために、これらは、有利には、モノフィラメント繊維のセグメントであり得る。

捲縮繊維３ａのセグメントは、同一の単位線密度を有することができる。それにもかかわらず、中心層３のより大きな規則性の場合、少なくとも２つの異なる単位線密度を有する捲縮繊維３ａのセグメントを提供することができる。中心層３は従って、１１０ｄＴｅｘの捲縮繊維３ａのセグメントと、例えば６０ｄＴｅｘの捲縮繊維３ａのセグメントと、を含むことができる。

中心層３の重量／ｍ^２は、織物強化品１の最終坪量の関数として変化し得る。実際に、この重量／ｍ^２は、１１０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２の範囲で変化し得るが、しかしながらこれらの制限は厳格ではない。

中心層３の両側に配置されるのは、外側織物層２１及び２２である。子の実施形態において外側織物層２１及び２２は、強化繊維４のセグメントと、化学繊維７の第１のセグメントとに基づく。

化学繊維７の第１のセグメントは、それらにパーマネントを与える処理を先に受けた。

外側織物層２１及び２２は、化学繊維７の第１のセグメントと、強化繊維４のセグメント、例えばガラス繊維又は植物繊維など、との均一な混合物から得ることができる。このような均一な混合物は、適当なカッター手段により得ることができ、且つ、その後、中心層３の両面(both faces)上に重力により堆積される。

混合物の均一性はまた、混合物に「つかみ(grab)」を与える化学繊維７の第１のセグメントのパーマネントクリンプにより、得られ、且つ、強化繊維４のセグメント及び化学繊維７の第１のセグメントの異なる相対密度又はセクションに起因する「定着(settling)」現象を防止する。

良好な結果が、ガラス繊維４のセグメント９０重量％と、化学繊維７の第１のセグメント１０重量％の含有量を含む均一な混合物から製造された外側層２１、２２により得られた。

中心層３の低温結合エレメントは、少なくともそれらの外側層３ｃ（図４）において、中心層３の捲縮繊維３ａのセグメントの融点より低く、且つ、外側層２１及び２２の化学繊維７の第１のセグメントの融点よりも低い融点を有するホットメルト材料を含む繊維のセグメントであり得る。

図１に示す状態において、織物強化品１は、その輸送を可能にする保証された凝集性又は結合を有しない。

その３つの織物層２１、３及び２２が一度備えられると、織物強化品１は、図２に示したニードルパンチ処理を受ける。このニードルパンチ動作の間、ニードル８は、織物層２１及び２２相互の化学繊維７の第１のセグメントの少なくとも一部の貫通セグメント部分７０を、中心層３内に貫通させる。織物強化品１の運動の方向は、矢印１２により示され、且つ、ニードル８の運動の方向は、この方向１２と、織物強化品１の表面とに対して垂直である。

使用したニードル８は、化学繊維７の第１のセグメントを優先的に巻き込む
(entraining)のと同時に、外側織物層２１及び２２の強化繊維４のセグメントを巻き込むのを回避する、のに好適な寸法を持つバーブ（barbs,戻り）8aを有する。実際に、化学繊維７の第１のセグメントは、強化繊維４のセグメントよりも小さい直径を有する。例えば、約１〜１５ｄＴｅｘの化学繊維７の第１のセグメントの、及び最低約４０ｄＴｅｘの強化繊維４のセグメントの使用がなされる。

図１〜３における繊維のセグメント３ａ、３ｂ、４及び７を表すライン厚さ及び寸法は、繊維のセグメント３ａ、３ｂ、４及び７の実際の厚さ及び寸法の表示ではないのと理解される。図１〜３において使用された厚さ及び寸法の唯一の目的は、読者に織物層２１、３及び２２の様々な繊維３ａ、３ｂ、４及び７間の相違を理解させるのを容易にするためである。

第１の可能性によると、ニードルパンチは、織物強化品１の最終的な凝集性を提供するのに十分であるように選択され、それによりこの織物強化品は、強化プロダクトとして使用のため、ニードルパンチマシンの出口において輸送可能である。

第２の可能性によると、図２に図示されるニードルパンチ動作後、織物強化品１は、好適な加熱に供される（図３）。この加熱ステップの間、中心層３の低温結合エレメント３ｂのホットメルト表面層３ｃは、軟化し、且つ、低温結合エレメント３ｂを接着性にする。ニードルパンチニードル８により巻き込まれた、化学繊維７の第１のセグメントの貫通セグメント部分７０は、その後、冷却後、中心層３の低温結合エレメント３ｂに付着する。冷却後、織物強化品１の種々の織物層２１、３及び２２は、化学繊維７の第１のセグメントの接着性貫通セグメント部分７０により、従ってまとまって結合する。織物強化品１は、その後、ニードルパンチが軽い場合であっても輸送可能である。中心層３の少なくとも部分的にホットメルト低温結合エレメント３ｂへの、化学繊維７の第１のセグメントの接着性は、それを輸送可能にするため、織物強化品１の凝集性を確保するため、ニードルパンチのみの無能力を補償することを可能にする。

本発明の有利な実施形態によれば、中心層３の捲縮繊維３ａのセクションは、ポリプロピレンで構成することができる。これは、ポリプロピレンは、容易に紡糸可能であるためと、弾性パーマネントクリンプを有する繊維のセグメントの製造のため成形容易であるためである。それはまた、ポリエステル又はポリアミドの繊維のセグメント３ａを使用可能にする。

本発明の一実施形態において、中心層３の低温結合エレメント３ｂは、ポリエチレンから構成される。コポリエステル又はコポリアミドから構成されるホットメルト低温化学繊維３ｂの第１のセグメントから構成されるものであって、外側層２１及び２２の化学繊維７の第１のセグメントの融点よりも低く、且つ、中心層３の捲縮繊維３ａのセグメントの融点よりも低い、融点を有するものの使用が、より有利になされる。

そのような材料の使用は、その低い融点のために有利である。

ホットメルト低温結合エレメント３ｂのみを軟化し、且つ、それらを接着性にするため、但しそれらを溶融することなく、加熱は制御、且つ、調整されている。従ってこれは、織物強化品１の中心層３における樹脂不透過性ゾーンの形成を回避する。これは、このような不透過性ゾーンは、後続の圧縮成形、射出成形及び真空成形ステップの間、樹脂により織物強化品１の良好な含浸に有害であり得るためである。

捲縮繊維３ａのセグメントの、及び化学繊維７の第１のセグメントの融点よりも低い温度におけるこのような制御された加熱の終わりにおいて、中心層３のポリプロピレン、ポリエステルまたはポリアミドから構成される捲縮繊維３ａのセグメント、及び外側層２１及び２２の化学繊維７の第１のセグメントは、後続の加熱又は成形動作によりわずかにのみ劣化、又は全く劣化しない。その後、それらの部地理的及び技術的特性をすべて保持し、且つ、強化品１の変形納涼又は透過性容量を保証するためのそれらの独立性を維持する。他方、中心層３の低温結合エレメント３ｂは、加熱により軟化する。

本発明の別の有利な実施形態による、樹脂にあまり透過性ではないゾーンの形成のいずれのリスクを回避するため、中心コア３ｄ及び外側シース３ｃを有する、中心層３の低温結合エレメント３ｂとして、図４に図示されるような２成分ホットメルト繊維の使用がなされてよい。中心コア３ｄの融点は、外側シース３ｃの融点より高い。

２成分低温化学繊維３ｂのセグメントは、ポリアミド、ポリエステル又はポリプロピレンから構成される中心コア３ｄと、コポリエステル、ポリエチレン又はいずれの他の材料から構成される外側シースと、を含み、中心層３の捲縮繊維３ａのセグメントの融点よりも低く、且つ、外側層２１及び２２の化学繊維７の第１のセグメントの融点よりも低い融点を有する。特に、ポリエステルから構成される中心コア３ｄとコポリエステルから構成される外側シース３ｃとを使用すると、又はポリアミドから構成される中心コア３ｄとコポリアミドから構成される外側シース３ｃとを使用すると、良好な結果が得られた。材料の他のペア：
ポリプロピレンとコポリプロピレン；
ポリプロピレンと酢酸エチルビニル；
は、コアキシャルな２成分繊維の形態で使用することができる。

中心コア３は、外側シース３ｃよりも高い融点を有するというの事実に起因して、織物強化品１の製造の間、中心層３のホットメルト低温化学繊維３ｂの第１のセグメントの完全な溶融の偶発的リスクが回避される。

加熱ステップの間、織物強化品１の中心層３におけるそれらの構成材料の展開により、過剰にもしくは不十分に制御された加熱、樹脂不透過性ゾーンの形成により、ホットメルト低温化学繊維３ｂのセグメントが完全に溶融するというリスクはまた、効果的に制限される。２成分繊維のコア３ｄは、損なわれない（又は、非常にわずかに損なわれる）。外側織物層２１及び２２は、いずれも分解されない。

その上さらに、外側シース３ｃと中心コア３ｄを持つ２成分ホットメルト低温化学繊維３ｂの使用は、織物強化品１のポリオレフィン含有量を減少させることを可能にする。樹脂は、ポリオレフィンとあまり相溶性ではないので、これは有利である。具体的には、樹脂は、ポリオレフィン繊維に不十分に接着する。

図５に図示される第２の実施形態において、本発明の織物強化品１はまた、３つの連続した織物層２１、３及び２２を含む。中心層３は、上記の図１の実施形態の中心層３と同様の構造を有する。

図５の第２の実施形態において、違いは、外側層２１及び２２の構造にある。この場合、外側層２１及び２２は、積層であり、各々は、外側層、それぞれ２１ｃ又は２２ｃ、内側層、それぞれ２１ａ又は２２ａ、及び中間層、それぞれ２１ｂ又は２２ｂ、を含む。

外側の層２１及び２２ｃ及びまた内側層２１a及び２２aは、本質的に化学繊維の第１のセグメント、例えば図１の実施形態からの化学繊維７、からなる。

中間層２１ｂ及び２２ｂは、本質的に強化繊維、例えば図１の実施形態からの強化繊維４、からなる。

外側層２１及び２２の層状構造は、化学繊維と強化繊維との均一な混合物の調製を必要としないという意味において、それらの製造を容易化する。

第２の実施形態の変形例によると、内側層２１ａ、２２ａの存在を省略することができる。

上述の実施形態において、低温結合エレメント３ｂは、中心層３中にのみ存在し、外側層２１及び２２は、このような低温結合エレメントを含まず、従ってそれらの可撓性をすべて維持する。

しかしながら、織物強化品の凝集性は、低温結合エレメントの制限された量を外側層に添加することによりその可撓性を著しく損なうことなく、有利には改善し得る。それは、中心層３の低温結合エレメント３ｂの存在に起因して、この量を制限されたままにすることを可能にする。従って、図１に図示されるように、外側層２１及び２２における低温化学繊維７１のセグメントの存在を提供することができる。

層状構造の外側層２１及び２２の好ましい場合において、低温化学繊維７１のセグメントは、外側層２１ｃ及び２２ｃのみにおいて、及び、外側層２１ｃ及び２２ｃからなる化学繊維７のセグメントの８重量％〜１０重量％の割合で存在することができる。

図６は、内側層２１ａ及び２２ａを含まない図５の第２の実施形態の変形例による強化品の製造を図示する。２ステージトップカード機(carding machine、梳綿機)３０は、外側層２１ｃ及び２２ｃを構成することを意図した２つの平行なウェブを製造する。第１のガラスカッター３１は、下側ウェブから、第１の中間層２１ｂを構成することを意図した強化繊維を堆積する。中心カード機３２は、中心層３を製造し、且つ、それを第１の中間層２１ｂ上に堆積する。第２のガラスカッター３３は、中心層３上に、第２の中間層２２ｂを構成することを意図した強化繊維を堆積する。上側ウェブはその後、ニードルパンチマシン３４内に進入する前に第２の中間層２２ｂ上に配置される。

図２におけるニードルパンチの間、外側層２１及び２２の化学繊維７の第１のセグメントの貫通セグメント部分７０は、ニードルにより巻き込まれ(entrained)、且つ、それらが中心層３を貫通するまで、層を通過する。中心層３において、それらは少なくとも摩擦により保持される。任意の後続の加熱は、化学繊維７の第１のセグメントの貫通セグメント部分７０を、中心層３の低温化学繊維３ｂに接着結合し、且つ、層（layers）と層(strata)との結合を強化する。

本発明の第２の実施形態のこの変形例による織物強化品１は、従って、以下の連続ステップ：
ａ）それらの層の形成の前に、それらにパーマネントクリンプを与える処理を受けた第１の合成材料から構成されるモノフィラメント捲縮繊維３ａのセグメントと、第１の合成材料の融点よりも低い融点を有するホットメルト材料から構成される少なくとも１つの表面層３ｃを含む低温化学繊維３ｂのセグメントとを、混合物として含有する中心層３を提供するステップと、
ｂ）中心層３のいずれの側において、強化繊維４のセグメントと、化学繊維７の第１のセグメントとを含む外側層２１、２２それぞれを位置決めするステップであって、パーマネントクリンプを有し、且つ、中心層３の低温化学繊維３ｂのセグメントの融点よりも高い融点を有する、ステップと、
ｃ）中心層３内に、化学繊維７の第１のセグメントの貫通セグメント部分７０を貫通させるため、ニードルパンチを行うステップ（図２）と、
を含むプロセスにより、低コストで容易に製造することができる。

強烈なニードルパンチは、繊維間の摩擦により、織物強化品１の層の凝集性を確保するのに十分であり得る。

あるいは、軽いニードルパンチの存在するとき、後続のステップ：
ｄ）少なくとも表面的に軟化させ、且つ、中心層３の低温化学繊維３ｂの前記セグメントを接着性にし、且つ、化学繊維７の第１のセグメントの貫通部分７０にそれらを接着させるため、織物強化品１を加熱するステップ、
を提供することが可能である。

織物強化品１を加熱するステップｄ）の後、有利には、それに一定且つ均一な厚さを与えるため、織物強化品１を冷間圧延するステップｅ）を行うことができる。圧延(rolling)はまた、一緒に集めること、及び繊維を相互に接着結合ことに好都合である。

外側層２１及び２２の化学繊維７の第１のセグメントは、強化繊維４のセグメントの直径よりも小さい直径を有利には有することができる。ニードル８（図２）を使用して、ステップｃ）のニードルパンチがその後行われる。ニードル８は、化学繊維７の第１のセグメントを優先的に巻き込む
(entraining)することが可能であるが、より大きい直径の強化繊維４のセグメントを優位に巻き込むことが不可能であるバーブ（barbs,戻り）８ａを含む。

加熱するステップｄ）の間、織物強化品１は、熱風トンネルオーブン９（図３及び６）を通過する。熱風トンネルオーブン９は、矢印３５により定義された方向にオーブン９を介して織物強化品１を移動させるコンベヤベルト１１を含む。コンベヤベルト１１は穿孔されている(perforated)。熱風ジェット１４は従って、中心層３の少なくとも部分的にホットメルト低温化学繊維３ｂのセグメントに、外側層２１及び２２の化学繊維７の第１のセグメントを接着させるため、その厚さ全体にわたってそれを加熱するため、織物強化品１に送られる。

ステップｂ）の間、図１〜３の第１の実施形態による織物強化品１を製造するため、第１の化学繊維７のセグメントと強化繊維４のセグメントとの均一な混合物がカッターを使用して得られ、且つ、中心層３の両面に(both faces)重力により堆積される。

図５の実施形態による織物強化品１を製造するため、第１の化学繊維７から構成される層(strata)２１ａ、２２ａ、２１ｃ及び２２ｃはそれぞれ、カード（carding,梳綿）することによって製造される。任意の内側層２１ａ及び２２ａは、中心層３の両側(either side)に配置され、その後、カッターでカットされた強化繊維４から構成される中間層２１ｂ及び２２ｂが重力により堆積され、その後、外側層２１ｃ及び２２ｃは、このように形成されたアセンブリの両側(either side)に位置決めされる。

実施例１
Ｉ）従来のカード機において、９０ｄＴｅｘの単位線密度を持つポリプロピレンから構成されるモノフィラメント捲縮繊維３ａのセグメント９０重量％と、結合エレメントを形成する１５ｄＴｅｘの単位線密度を持つ低温繊維３ｂのセグメント１０重量％とを含有する、混合物として含有する中心層３が製造される。

モノフィラメント捲縮繊維３ａのセグメントは、約９０ｍｍのカット長さ、センチメートル当たり約２つのカール(undulations)のクリンプ、及び約１７０℃〜１８０℃の融点を有する。低温繊維３ｂのセグメントは、ＬＯＷ ＭＥＬＴ ＦＩＢＥＲ １５ ＤＥ Ｘ ５１として、韓国企業ＨＵＶＩＳによって販売された２成分繊維のセグメントである。これらは、１５ｄＴｅｘの単位線密度を有し、ポリエステルから構成される中心コア３ｄを有し、且つ、コポリエステルから構成される外側シース３ｃを有する繊維であり、その融点は１１０℃である。

ＩＩ）中心層３の各面上に堆積されるのは、１．４ｄＴｅｘの単位線密度を持ち、且つ、約２５ｇ／ｍ^２の密度を有する、ポリエステルから構成される化学繊維７のセグメントからなるそれぞれ内側層２１ａ及び２２ａである。

ＩＩＩ）各内側層２１ａ及び２２ａ上に堆積されるのは、強化繊維４のセグメントからなるそれぞれ中間層２１ｂ及び２２ｂである。

強化繊維４のセグメントは、約５０Ｔｅｘｎｏ単位線密度と約５０ｍｍのカット長さとを有する、ガラス繊維４のセグメントである。

ガラス繊維４のセグメントの基本繊維の直径は、約１４ミクロンである。

中間層２１ｂ及び２２ｂは、約４５０ｇ／ｍ^２の密度を有する。

ＩＶ）各中間層２１ｂ及び２２ｂ上に堆積されるのは、内側層２１ａ及び２２ａの組成と同一の組成を有する、それぞれ外側層２１ｃ及び２２ｃである。

Ｖ）織物強化品１は、コンベヤベルト１１によって、ローラニードルパンチマシン３４内に導入される。ローラ間のギャップは２０ｍｍであり、ニードルの貫通深さは８ｍｍである。コンベヤベルト１１の移動速度は、毎分１８ｍである。ニードルパンチは、平方センチメートル当たり４０〜４５個の穴を製造する。

このようにして製造した強化品は、熱成形後、プリフォームを形成するのに好適である。

実施例２
ステップＩ〜ＩＶは実施例１と同様である。

ステップＶの間、平方センチメートル当たり３５ホールの密度を持ち、且つ、７．５ｍｍの貫通(penetration)を持つ、ニードルパンチをわずかに減らす。

ＶＩ）ニードルパンチ動作の後、織物強化品１を、長さ１８ｍの加熱セクションと、毎分１８ｍの移動速度とを有する熱風トンネルオーブン９内に導入する。熱風トンネルオーブン９の温度は１１０℃〜１２０℃であり、約１分間過熱を行う。

ＶＩＩ）熱風トンネルオーブン９を離れる際、織物強化品１に、約４〜５ｍｍに近いその最終厚さを与える冷間圧延が行われる。

実施例３
実施例３は、実施例２とほぼ同じである。

違いは、中心層３の組成：
９０ｄＴｅｘの単位線密度を有する、ポリエステルモノフィラメント捲縮繊維３ａのセグメント４８重量％、
６０ｄＴｅｘの単位線密度を有する、ポリエステルモノフィラメント捲縮繊維３ａのセグメント４８重量％、及び
１５ｄＴｅｘの単位線密度を有する、低温繊維３ｂのセグメント４重量％、
にある。

ステップＩＩ〜ＶＩＩは実施例２と同様である。

実施例４
実施例４は実施例２とほぼ同一である。

違いは、中心層３の組成：
９０ｄＴｅｘの単位線密度を有する、ポリエステルモノフィラメント捲縮繊維３ａのセグメント４５重量％、
６０ｄＴｅｘの単位線密度を有する、ポリエステルモノフィラメント捲縮繊維３ａのセグメント４５重量％、及び
１５ｄＴｅｘの単位線密度を有する、低温繊維３ｂのセグメント１０重量％、
にある。

実施例５
実施例５は実施例１とほぼ同一である。

違いは、中間層２１ｃ及び２２ｃの組成にある。： この実施例５において、これらの層(strata)は、中心層３の低温繊維３ｂと同一の低温ホットメルト材料から構成されるＬＯＷ ＭＥＬＴ ＦＩＢＥＲ １５ ＤＥ Ｘ ５１繊維８重量％を含有する

実施例６
実施例６は実施例２とほぼ同一である。

違いは、中間層２１ｂ及び２２ｂの組成、及び外側層２１ｃ及び２２ｃの組成にある。： この実施例６において、これらの層(strata)は、中心層３の低温繊維３ｂと同一の低温ホットメルト材料から構成されるＬＯＷ ＭＥＬＴ ＦＩＢＥＲ １５ ＤＥ Ｘ ５１繊維８重量％を含有する。

本発明は、明示的に記載されている実施形態に限定されるものではなく、その特許請求の範囲の範囲内で様々な変形例および一般化を含む。

Claims (17)

1. 複合材料または部品の製造に使用可能な織物強化品（１）であって、
   −パーマネントクリンプを有する、第１の合成材料から構成される捲縮繊維（３ａ）のセグメントに基づく中心層（３）と、
   −中心層（３）の両側に配置された外側層（２１、２２）と、
   を含み、ここで：
   −前記外側層（２１、２２）は、パーマネントクリンプを有する化学繊維（７）の第１のセグメントと、強化繊維（４）のセグメントとを有し、
   −前記外側層（２１、２２）の表面全体にわたって分布した、前記外側層（２１、２２）の化学繊維（７）の第１のセグメントの少なくとも一部は、前記中心層（３）内を貫通する貫通セグメント部分（７０）を含み、
   −前記外側層（２１、２２）において、化学繊維（７）の第１のセグメントの８０重量％より多くは、パーマネントクリンプを有し、且つ、第２の合成材料からなり、
   −前記中心層（３）はまた、強化繊維（４）のセグメントの融点よりも低く、化学繊維の第１のセグメントの第２の合成材料の融点よりも低く、且つ、捲縮繊維（３ａ）のセグメントの第１の合成材料の融点よりも低い融点を有するホットメルト材料から構成される少なくとも１つの表面層（３ｃ）を含む低温結合エレメント（３ｂ）を含み、
   −第２の合成材料から構成される化学繊維（７）の第１のセグメントは、前記外側層（２１、２２）において互いに付着せず、
   −中心層（３）内を貫通する化学繊維（７）の第１のセグメントの貫通セグメント部分（７０）は、前記中心層（３）内に保持され、及び従って、織物強化品（２）の層（３、２１、２２）の間の凝集性を提供する、
   ことを特徴とする、織物強化品。
2. 前記中心層（３）における第１の合成材料から構成される捲縮繊維（３ａ）のセグメントは、ポリプロピレン、ポリエステル及びポリアミドからなるファミリーからの第１の合成材料から構成されるモノフィラメント捲縮繊維のセグメントである、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の織物強化品（１）。
3. 前記中心層（３）における第１の合成材料から構成される捲縮繊維（３ａ）のセグメントは、少なくとも２つの異なる単位線密度を有する、
   ことを特徴とする、請求項１及び２のいずれか一項に記載の織物強化品（１）。
4. 前記外側層（２１，２２）の化学繊維（７）の第１のセグメントは、強化繊維（４）のセグメントの断面よりも小さい直径を持つ断面を有する、
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の織物強化品（１）。
5. 前記中心層（３）の低温結合エレメント（３ｂ）は、外側層（２１，２２）の化学繊維（７）の第１のセグメントの第２の合成材料の融点よりも低く、且つ、捲縮繊維（３ａ）のセグメントの第１の合成材料の融点よりも低い融点を有するホットメルト材料から構成される繊維のセグメントである、
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の織物強化品（１）。
6. −前記中心層（３）の低温結合エレメント（３ｂ）は、２成分繊維のセグメントであり第１の成分から構成される中心コア（３ｄ）と、第２の成分から構成される外側シース（３ｃ）とを有し、
   −前記中心コア（３ｄ）の第１の成分の融点は、前記外側シース（３ｃ）の第２の成分の融点よりも高く、
   −前記外側シース（３ｃ）の第２の成分の融点は、前記外側層（２１、２２）の化学繊維（７）の第２のセグメントの融点よりも低く、且つ、捲縮繊維（３ａ）のセグメントの第１の合成材料の融点よりも低い、
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の織物強化品（１）。
7. 前記中心コア（３ｄ）は、ポリアミド又はポリエステル又はポリプロピレンから構成される、
   ことを特徴とする、請求項６に記載の織物強化品（１）。
8. 前記中心層（３）において、低温結合エレメントは、捲縮繊維（３ａ）のセグメントと混合した低温パウダーの形態にある、
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の織物強化品（１）。
9. 前記中心層（３）において、低温結合エレメントは、捲縮繊維（３ａ）に過去生まれた、低温繊維から構成されるウェブ、グリッド又はネットの形態にある、
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の織物強化品（１）。
10. 前記外側層（２１、２２）は積層しており、化学繊維（７）の第１のセグメントから本質的に構成される外側層（２１ｃ、２２ｃ）を含み、化学繊維（７）の第１のセグメントから本質的に構成される内側層（２１ａ、２２ａ）を持ち又は持たず、及び強化繊維（４）から本質的に構成される中間層（２１ｂ、２２ｂ）を持つ、
    ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の織物強化品（１）。
11. 前記外側層（２１、２２）において、前記化学繊維（７）のセグメントは、第２の合成材料から構成されるパーマネントクリンプを有する繊維を１００重量％含む、
    ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の織物強化品（１）。
12. 前記外側層（２１、２２）において、前記化学繊維（７）のセグメントは、低温ホットメルト材料（７１）から構成される繊維を８重量％〜１０重量％含む、
    ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の織物強化品（１）。
13. 複合材料または部品の製造に使用可能な織物強化品（１）を製造する方法であって、当該方法は、以下の連続ステップ：
    ａ）それらの層の形成の前に、それらにパーマネントクリンプを与える処理を受けた第１の合成材料から構成されるモノフィラメント捲縮繊維（３ａ）のセグメントと、第１の合成材料の融点よりも低い融点を有するホットメルト材料から構成される少なくとも１つの表面層（３ｃ）を含む低温結合エレメント（３ｂ）とを、混合物として含有する中心層（３）を提供するステップと、
    ｂ）中心層（３）のいずれの側において、強化繊維（４）のセグメントと、化学繊維（７）の第１のセグメントとを含む外側層（２１、２２）を位置決めするステップであって、８０重量％より多くは、パーマネントクリンプと、中心層（３）の低温結合エレメント（３ｂ）の融点よりも高い融点とを有する、ステップと、
    ｃ）それらの長さの貫通部分（７０）に沿って、中心層（３）内に、化学繊維（７）の第１のセグメントを貫通させるため、ニードルパンチを行うステップと、
    を含むことを特徴とする、方法。
14. 摩擦により織物強化品（１）の中心層（３）及び外側層（２１、２２）の十分な凝集性を確保するため、化学繊維（７）の第１のセグメントの貫通部分（７０）に十分であるように、前記ニードルパンチは選択される、
    ことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 後続のステップ：
    ｄ）少なくとも表面的に軟化させ、且つ、中心層（３）の前記低温結合エレメント（３ｂ）を接着性にし、且つ、化学繊維（７）の第１のセグメントの貫通部分（７０）にそれらを接着させるため、織物強化品（１）を加熱するステップ、
    を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
16. 当該方法は、ステップｄ）の後、ステップｅ）をさらに含み、ステップｅ）の間、前記織物強化品（１）を冷間圧延される、
    ことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. −外側層（２１、２２）の化学繊維（７）の第１のセグメントは、強化繊維（４）のセグメントの直径よりも小さい直径を有し、
    −前記ステップｃ）のニードルパンチは、化学繊維（７）の第１のセグメントを優先的に巻き込み可能であるが、より大きな直径の強化繊維（４）のセグメントを優位に巻き込み不可能である、バーブ（８ａ）を含むニードル（８）を使用して行われる、
    請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
    
    

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