JP2022533540A

JP2022533540A - 不連続な中間層を有する多軸ノンクリンプファブリック

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Publication number: JP2022533540A
Application number: JP2021565805A
Authority: JP
Inventors: レーバインヨハネス; リヒターヴェラ; ヴォカッツロニー
Original assignee: Teijin Carbon Europe GmbH
Current assignee: Teijin Carbon Europe GmbH
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2022-07-25
Also published as: WO2020225019A1; KR20220007068A; CA3141477A1; US20220227099A1; ES2957566T3; BR112021022065A2; AU2020268559A1; CN113795620A; EP3966378B1; EP3966378A1

Abstract

本発明は、少なくとも２つの糸層及び少なくとも１つの不織布層を有する多軸ノンクリンプファブリックに関する。各糸層は、該糸層内で互いに平行に、かつ互いに並んで互いに隣接して配列されているマルチフィラメント強化ヤーンから形成され、ここで、少なくとも１つの糸層が、該不織布層により少なくとも部分的に直接触れ、かつ切抜き部が、該不織布層内に設けられており、前記切抜き部が少なくとも４ｍｍ２のサイズを有する。本発明はさらに、多軸ノンクリンプファブリックを有する繊維強化複合材料に関する。

Description

本発明は、少なくとも２つの糸層を有する多軸ノンクリンプファブリックに関するものであり、ここで、該糸層は、互いに平行に配列され、かつ互いに隣接しているマルチフィラメント強化ヤーンにより形成される。該糸層のうち少なくとも１つは、不織布層と物理的に接触している。

強化繊維ヤーンの層と接触している不織布層は、一般に公知である。例えば、米国特許第８２４６８８２号明細書（US 8246882）の文献には、強化繊維層間に置かれていてよい連続繊維の中間層が記載されている。

欧州特許出願公開第２６３６７８３号明細書（EP 2 636 783）の文献には、異なる少なくとも２つの層の複合材料が開示されている。第１の層は、炭素繊維の層であってよく、ここで、該炭素繊維は、２０～１００ｍｍの長さを有していてよく、かつ、例えば、リサイクルプロセスに由来している。第２の層は、例えば熱可塑性繊維製の、ランダム繊維層である。双方の層は一緒にニードルパンチされる。

独国実用新案第２０２００４００７６０１号明細書（DE 20 2004 007 601）の文献には、少なくとも１つの糸システムを有する多軸ノンクリンプファブリックが記載されている。繊維不織布は、該多軸ノンクリンプファブリックの一部であってよく、かつ炭素繊維は、その強化ヤーン用の繊維として挙げられる。

国際公開第２０１１／１１３７５２号（WO 2011／113752）の文献において、いわゆるハイブリッド不織布層が使用される。

前記の公知の中間層の欠点は、該中間層が通常、それらが導入されている構造のスティフネスを増大させることである。これは、例えば、成形工具内での強化繊維層と中間層との集成体をドレープすることをより困難にする。さらに、該多軸ノンクリンプファブリックからの部材製造中に、伝導性はしばしば、該中間層により該部材の厚さ方向（Ｚ－方向）において妨げられることは不利である。

本発明の課題は、これまで従来技術から公知の欠点を解消することにある。

前記課題は、上記のような中間層として不織布層を有する多軸ノンクリンプファブリックによって解決され、ここで、該不織布は切抜き部を有し、該切抜き部は少なくとも４ｍｍ^２の面積を有し、かつ該不織布層は、該切抜き部により不連続層である。

請求項１に記載のような、多軸ノンクリンプファブリックにおける切抜き部を有する不織布層の使用は、多様な利点を有する。例えば、該糸層が伝導性繊維から形成される場合に、該不織布層における該切抜き部は、次に続く糸層との直接接触を提供することができ、該糸層は、該不織布層の他の実施態様において、該不織布層により分離されるだろう。その結果として、その後の部材（該多軸ノンクリンプファブリックから製造される）にとっても重要でありうる、Ｚ－方向（その厚さ範囲に平行）における伝導性が生じる。この伝導性は、例えば、航空機製造において雷により引き起こされる損傷に対する保護に関連している。さらに、切抜き部を有する該不織布層は、後のマトリックスインフュージョンを容易にすることができる、それというのも、該マトリックス材料は、該切抜き部を特に良好に流れることができ、かつ分配することができる。そのうえ、切抜き部の数の選択又は該不織布層内の該切抜き部の位置決めを通じて、該マトリックス材料の流量並びに該マトリックス材料の分布を調整することができる。

例えば、多数の（また、より大きい）切抜き部を有する不織布材料は、通常の方法におけるマトリックスインフュージョン中に不十分に含浸される部材における箇所で提供することができる。該インフュージョン法を変更することなく、有利に、難しい部材配置に適合させることが可能である。

該繊維層のうち少なくとも１つは、該不織布層と直接接触しており、ここで、該繊維層が少なくとも部分的に、該不織布層と直接触れる。該直接接触は、該不織布層のバインダーによって生じていてもよく、該バインダーは少なくとも部分的に、前記の少なくとも１つの繊維層に及び／又は前記の少なくとも１つの繊維層上に接着させるか又は掛ける。

一実施態様において、前記の少なくとも１つの不織布層は、７０％を超える不連続繊維を有する。すなわち、該不織布層の全ての繊維の３０％未満が連続繊維である。一実施態様において、前記の少なくとも１つの不織布層の繊維のほぼ全てが不連続繊維である。別の実施態様において、前記の少なくとも１つの不織布層は、７０％を超える連続繊維を有する。すなわち、該不織布層の全ての繊維の３０％未満が不連続繊維である。特別な実施態様において、前記の少なくとも１つの不織布層の繊維のほぼ全てが連続繊維である。用語「ほぼ」はいずれの場合にも、該繊維の９５％を超えることを意味する。繊維は、その長さが５００ｍｍを超える場合に、連続的とみなされるものとする。好ましくは、該不連続繊維は、８～５００ｍｍ、より好ましくは３００ｍｍまでの範囲内の平均繊維長を有する。平均繊維長は、ここでは、該不連続繊維が、示された範囲から１５％未満逸脱する示された範囲内の長さを有することを意味する。該不連続繊維は、不連続繊維として置かれ、こうして該不織布層を形成することができるか、又は連続繊維として置かれ、及び該不織布層内の該切抜き部によってはじめて、対応する長さを有する不連続繊維となることができる。

本発明による不連続な表面は、該不織布層がほぼ閉じた表面として形成されていない場合に、該不織布層により形成される。不連続な不織布層は、その結果として、閉じていない層であり、ここで、本発明によれば、前記の閉じていないことは、少なくとも前記の少なくとも４ｍｍ^２の面積を有する切抜き部により、達成される。該不織布層は、他の理由により不連続な表面を形成してもよく、かつなお付加的に、該切抜き部により不連続であってよい。

不連続な不織布層は、スリットを有する該不織布層により形成することもできる。スリットは、切断器具を用いて該不織布層が切り込まれるか又は該不織布層が分割される、該不織布における切れ目と理解すべきである。そのように該不織布層を切り込む際に、材料は、該不織布層から除去されないか又は自由面が４ｍｍ^２を超える面積を有する該不織布層内に生じるように、押しのけられる。したがって、スリットを有する不織布層は、切抜き部を有する不織布層と混同されるべきではない。切抜き部を有する不織布層の場合に、該不織布層の材料は、該不織布層から除去されるか又は押しのけられ、それにより自由面（切抜き部、穴）が、本発明によれば少なくとも４ｍｍ^２の面積を有するべきである該不織布層内に形成される。この場合に、スリットとは異なる切抜き部が形成される。スリット入りの不織布層は、本発明の一部ではなく、かつその結果として特許の保護が請求されない。

一実施態様において、不織布層内の該切抜き部は、同じか又は異なる形状及び／又はサイズを有する。例えば、該切抜き部は、丸形の、卵形の、角形の又はランダムな輪郭を有していてよい。該切抜き部のサイズ及び面積は、該不織布層内でランダムに又は選択的に変えることができる。

該切抜き部についての４ｍｍ^２の最小サイズは、該切抜き部の連続した面積から生じる。

好ましくは、該不織布層は、約７０μｍ、より好ましくは約４０μｍ、さらに好ましくは約５０μｍ及び最も好ましくは約２５μｍの該不織布層の長手方向範囲に垂直に厚さを有する。該不織布層の少ない厚さにより、該多軸ノンクリンプファブリック、ひいてはその後の部材における繊維体積含有率は、高いレベルに調整することができる。これにより、該多軸ノンクリンプファブリックから後で製造される部材の機械的性質、例えば破壊強さは、改善することができる。そのうえ、切抜き部を有する薄い不織布層はさらに、後の部材の伝導性を改善する、それというのも、該繊維層は、より容易に互いに接触するようになりうるからである。

前記の不連続な不織布層により、すでに記載されたように、該多軸ノンクリンプファブリックの糸層が、少なくとも部分的に互いに直接接触しており、不織布層がその間に配列される場合ですら互いに触れることを有利に達成することができる。このように、該多軸ノンクリンプファブリックの伝導性を、例えば厚さ方向で、達成又は改善することができるが、ただし、該多軸ノンクリンプファブリックの糸層が伝導性である。該多軸ノンクリンプファブリックの厚さ方向における伝導性の改善は、該不織布層が、不連続であり、かつ極めて薄い（４０μｍ未満の厚さ範囲）場合に、特に有利な効果を有する。

好ましくは、該不織布層は、３～５０μｍ、より好ましくは３５μｍまでのフィラメント直径を有する繊維により形成される。十分に薄い中間層（不織布層）により、高い繊維体積含有率が、該多軸製品において有利に達成することができる。

好ましくは、該不織布層の幅は、該糸層の幅に相当する。したがって、好ましくは、該不織布層の幅は、該多軸ノンクリンプファブリックの幅に等しい。好ましくは、該不織布層の幅は、１．３ｍ、より好ましくは３．３ｍ及び最も好ましくは５ｍ及びさらに最も好ましくは１０ｍである。

好ましくは、該マルチフィラメント強化ヤーンは、炭素繊維、ガラス繊維、又はアラミドヤーン、又は高延伸ＵＨＭＷポリエチレンヤーンである。前記繊維の混合物は、マルチフィラメント強化ヤーンとして使用することもできる。

特に好ましくは、該マルチフィラメント強化ヤーンは、JIS-R-7608に従って測定される少なくとも５０００ＭＰａの強さ、及びJIS-R-7608に従って測定される少なくとも２６０ＧＰａの引張弾性率を有する炭素繊維ヤーン、及び／又はJIS-R-7608に従って測定される少なくとも４５００ＭＰａの強さ、及びJIS-R-7608に従って測定される少なくとも２４０ＧＰａの引張弾性率を有する炭素繊維ヤーンである。

一実施態様において、該不織布層は付加的に、前記炭素繊維ヤーンを有する。好ましくは、該不織布層は、完全に又は部分的に前記炭素繊維（例えば、炭素繊維紙の形の）からなる。

好ましくは、該不織布層における該切抜き部は、規則的に分布されている。規則的な分布とは、該不織布層内の単位面積当たりの切抜き部の数がほぼ一定であることであると理解すべきである。ほぼ一定は、約５％の範囲内の偏差を含む。特に好ましくは、該不織布層内の該切抜き部は、列になって配列されている（切抜き部の列）。該列は、好ましくは、該不織布層を形成するべきである繊維の置く方向に垂直に、特に好ましくはほぼ横方向に走っていてよい。好ましい実施態様において、該不織布層は、切抜き部を有する多数の列を有し、ここで、該切抜き部の列が、該繊維の置く方向に垂直に走っており、かつ該切抜き部自体は、該繊維の置く方向に垂直に長手方向範囲を有する。さらに、隣接した全ての切抜き部の列が、互いに同じ間隔を有する場合が好ましい。直接隣接した切抜き部の列の該切抜き部が、互いにオフセットを有する場合がさらにより好ましい。そのようなオフセットの場合に、直接連続する切抜き部の列の切抜き部は、該切抜き部の列の長手方向範囲に垂直に同じ高さではないが、高さの差（オフセット）を有する。好ましくは、該オフセットにより、自由区間が前記の隣接した切抜き部の列の切抜き部間に生じる。該自由区間内に、該不織布層における切抜き部による中断はない。好ましくは、該オフセットは、該切抜き部の列内で交互になっており、このことは、例えば、第１及び第３の切抜き部の列の該切抜き部は、もはや互いにオフセットを有していないが、前記の第２の切抜き部の列の該切抜き部は、前記の第１及び第３の切抜き部の列の切抜き部からの同じオフセットを有することを意味する。前記の交互は、挙げた例におけるように、それぞれの第２の切抜き部の列の該切抜き部の同じ切抜き位置をもたらすことができる。しかしながら、その他の交互、例えば、それぞれの第３又は第４の切抜き部の列について該切抜き部の同じ切抜き位置も可能である。

該不織布層内の切抜き部の規則的な配列は有利である、それというのも、このことは、該不織布層（ひいては該多軸ノンクリンプファブリック）の特性を特に良好に予測できかつその後の部材に適合できるようにするからである。例えば、該不織布層のドレープ性は、該不織布層のすべての個所でほぼ同じである。さらに、該不織布層の透過性は、該不織布層内のどこでもほぼ同じでもある。

さらに好ましい実施態様において、該切抜き部は、該不織布層内に不規則に分布されている。これに関連して、不規則は、単位面積当たりの切抜き部の数が変わることを意味する。これに関連して、不規則は、例えば、該切抜き部が、前記のそれぞれの領域内に均一に分布されているが、しかし少なくとも２つの領域における分布が、互いに比べて異なる方法で生じることによって、少なくとも２つの領域が該不織布層内に存在することも意味する。例えば、異なる切抜き部の列（より多い切抜き部、より大きい／より長い切抜き部面、前記の切抜き部の列内の互いの変化する切抜き部の間隔、該切抜き部のオフセット、切抜き部形状及び／又は該切抜き部の列間の間隔）は、第２の領域中よりも第１の領域中に存在していてよい。不規則な切抜き部を有する不織布層は、その後の部材に特に良好に適合することができる。例えば、該不織布層は、より大きい数の同じ切抜き部を、わずかな輪郭を有するその後の部材の領域中よりもその後の部材の強い輪郭を有する領域中に有することができる。このように、該多軸ノンクリンプファブリックのドレープ性は、過度に不安定な不織布層により該多軸ノンクリンプファブリックの取扱い性を損なうことなく、有利な影響を受けることができる。

規則的に配列された切抜き部及び不規則に配列された切抜き部は、長手方向の切抜き部（該不織布層の糸の置く方向を基準として）、横方向の切抜き部（該不織布層の糸の置く方向を基準として）、星形の切抜き部及び／又は十字形の切抜き部であってよい。

一実施態様において、該不織布層における該切抜き部は、不織布材料を打ち抜く及び／又は切り抜くことにより製造される。別の実施態様において、該不織布層内の該切抜き部は、該不織布層内の該不織布層の繊維を押しのけることにより製造されるので、切抜き部が生じる。したがって、後者の場合に、材料が該不織布層から除去されないが、しかし、該不織布層の材料が、該不織布層内に移動される。そのような場合に、増大した割合の繊維材料を有する領域も、該不織布層内に生じる。いずれにせよ、しかしながら、切抜き部（自由面、穴）は、少なくとも４ｍｍ^２の面積を有する不織布層内に生じなければならない。そうでなかったら、本発明による切抜き部ではない。該切抜き部について可能な面積は、４～３００ｍｍ^２、例えば１０～１００ｍｍ^２、８０～１５０ｍｍ^２、及び／又は１２０～２５０ｍｍ^２の範囲である。

該切抜き部は、例えば、円形又は楕円形であってよい（図３Ｂ）。好ましくは、これらの切抜き部の面積は、２００ｍｍ^２まで、より好ましくは１００ｍｍ^２まで及び特に好ましくは１０ｍｍ^２までである。該切抜き部間の間隔は、好ましくは約１００ｍｍ、より好ましくは５０ｍｍまで及びよりいっそう好ましくは１５ｍｍまでである。

一実施態様において、該不織布層は、伝導性材料を有する。該伝導性材料は、該不織布層上の追加層として位置決めすることができるか又は粉末、粒子、繊維又は小滴を用いて該不織布層中へ組み込むか又は該不織布層に塗布することできる。好ましくは、該不織布層は、該不織布層内にほぼ均質に分布されている炭素繊維を有する。さらなる実施態様において、該不織布層は、コーティングされた伝導性繊維を有し、該繊維は、該不織布層上に（例えば追加層として）及び／又は該不織布層内に見出される。コーティング材料として適しているのは、例えば、銅、銀、ニッケル又は他の金属、並びに前記コーティング材料の混合物である。一実施態様において、該切抜き部は、追加層中に存在してもよい。例えば、該不織布層上の追加層の位置決め後に、該切抜き部は、該不織布層中へ及び該追加層中に（同時に又は時間的にずらして）導入することができるので、切抜き部は、該不織布層内及び追加層内の同じ位置で形成される。

一実施態様において、該不織布層は、バインダー材料を有する。該バインダー材料を用いて、該不織布層の繊維は、該不織布層内で安定化され、かつ一緒に保持される。例えば、スチレンアクリル樹脂及び／又はビスフェノールＡ及び／又は同様のものは、該バインダー材料として使用することができる。使用されうるバインダーに好ましい粒度は、５０～１６０μｍ、特に好ましくは８０～１４０μｍの範囲内である。

さらなる実施態様において、該不織布層は、ポリエステルを有する。好ましくは、該不織布層を形成する繊維は、ポリエステルからなる。特に好ましくは、該不織布層は、ポリエステルの短繊維からなる。

好ましくは、該不織布層は、ウェットレイド法により製造される。これは、該切抜き部の導入前に閉じたかつ均一な表面品質を達成する。付加的なバインダー塗布は、該不織布製造中にすでに該バインダーの直接添加によるか又は該表面へのコーティングプロセスによる別個の後からの塗布によるかのいずれかで、行われる。他の実施態様において、該不織布層は、スパンレースド、スパンレイド及び／又はニードルパンチ法により製造することもできる。ちょうど挙げた製造方法により、改善されたドレープ特性及び透過性特性を有するむしろ開放構造を製造することができる。

該不織布層の挙げた製造方法の全てにおいて、バインダーは、好ましくは添加することができ、ここで、該バインダーは、該不織布層の繊維の含浸浴により、完成した不織布層の含浸浴により、及び／又は形成された不織布層に５０～１６０μｍの範囲内の好ましい粒度を有するバインダー粉末をふりかけ、引き続き、該不織布層の繊維との結合のために該バインダー粉末を溶かし始めることにより、該製造方法中へ導入される。

該製造方法にかかわらず、該切抜き部は、該不織布が製造された後に該不織布中へ導入することができるか、又は該不織布層の製造中に該不織布層内に製造することができる。例えば、切抜き部のない不織布層は、該不織布層が圧密化される前に、トゲ付き格子全体に引くことができるので、少なくとも４ｍｍ^２の連続した面積を有する切抜き部が、該不織布層内の繊維材料を押しのけることにより形成される。該不織布層の材料の押しのけによる切抜き部形成の場合に、該面積は、少なくとも４ｍｍ^２の連続したサイズを有していなければならない。別の実施態様において、例えば、該ウェットレイド法において、そのシーブの穴サイズは置く際に変わりうるので、該不織布における切抜き部が生じる。

本発明の一実施態様において、該不織布層は、熱可塑性ポリマー材料を有し、ここで、該熱可塑性ポリマー材料は、第１のポリマー成分及び第２のポリマー成分を含み、それらの溶融温度は、該マルチフィラメント強化ヤーンの溶融温度又は分解温度を下回り、ここで、前記の第１のポリマー成分が、前記の第２のポリマー成分よりも低い溶融温度を有し、かつ前記の第１のポリマー成分が、エポキシマトリックス樹脂、シアネートエステルマトリックス樹脂、又はベンゾオキサジンマトリックス樹脂、又はこれらのマトリックス樹脂の混合物に可溶であり、かつ前記の第２のポリマー成分が、エポキシマトリックス樹脂、シアネートエステルマトリックス樹脂、又はベンゾオキサジンマトリックス樹脂、又はこれらのマトリックス樹脂の混合物に可溶ではない。

好ましくは、前記の第１のポリマー成分は、８０～１３５℃の範囲内の溶融温度を有し、かつ前記の第２のポリマー成分は、１４０～２５０℃の範囲内の溶融温度を有する。

その特異的な構造のために、該多軸ノンクリンプファブリックは、プリフォームにおける該糸層の良好なドレープ性及び固定性により、マトリックス樹脂での溶浸中の良好な透過性により、及び高い機械的強さ及び高い衝撃強さを有する部材が、それらを用いて製造されることができることにより、特徴付けられる。部材製造中に、挙げたポリマー組合せの前記の少なくとも１つの不織布層を有する該多軸ノンクリンプファブリックが、所望の形状にされ、かつ前記の第１のポリマー成分の溶融温度を上回り加熱される。該プリフォームの冷却中に、前記の第１のポリマー成分はついで、溶融接着剤として作用し、かつ該糸層をその位置に固定する。

該多軸ノンクリンプファブリックの、マトリックス樹脂での続く溶浸中に、その際に、好ましくは多数の多軸ノンクリンプファブリックがノンクリンプ構造（層構造体）を形成し、これは通常、前記の第１の成分の溶融温度を上回るが、しかし前記の第２の成分の溶融温度を下回る温度で、該不織布層のより高融点の第２のポリマー成分は、該マトリックス樹脂について良好な透過性も保証する。他方では、前記の第１のポリマー成分は、該マトリックス樹脂中に溶解し、ひいては該マトリックス樹脂に対して独立した相としてのその同一性を失う。したがって、前記の第１のポリマー成分の割合は、こうして該マトリックス材料に帰することができ、かつ溶浸されうるマトリックス樹脂の割合は、前記の第１のポリマー成分の割合だけ低下されうる。結果として、該マルチフィラメント強化ヤーンの高い繊維体積含有率は、生じる部材において調整することができ、ひいてはその機械的強さ特性値のレベルは高いレベルで維持することができる。

該多軸ノンクリンプファブリックにおいて使用される不織布層は、異なる溶融温度を有する単一成分繊維の混合物からなっていてよく、すなわちハイブリッド不織布であってよい。しかしながら、該不織布層は、二成分繊維、例えば芯－鞘繊維からなっていてもよく、ここで、該繊維の芯が、より高融点のポリマーから構成され、かつ該鞘が、より低融点のポリマーから構成される。好ましくは、該不織布層は、ハイブリッド不織布である。該不織布層が、前記の第１のポリマー成分を２０～４０質量％の割合で及び前記の第２のポリマー成分を６０～８０質量％の割合で含む場合に有利であることが見出された。

該マトリックス樹脂、すなわち前記のエポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、又はベンゾオキサジン樹脂の硬化温度で、好ましい実施態様において、前記の第１のポリマー成分は、前記の硬化性マトリックス樹脂と架橋反応を通じて化学的に反応し、ひいては均質なマトリックスの一体化部分になる。したがって、前記の第１のポリマー成分は、好ましくは、エポキシマトリックス樹脂、シアネートエステルマトリックス樹脂、又はベンゾオキサジンマトリックス樹脂と、化学的な架橋反応を通じて反応するポリマーである。特に好ましくは、前記の第１のポリマー成分は、ポリヒドロキシエーテルである。そのようなポリヒドロキシエーテルは、例えば、欧州特許出願公開第１７０５２６９号明細書（EP 1 705 269）に記載されており、その開示はこれに関して明示的に参照される。

好ましくは、前記の第２のポリマー成分は、前記の第１のポリマー成分よりも高い溶融温度を有する。好ましくは、前記の第２のポリマー成分は、使用されるマトリックス樹脂の硬化温度で又は前記の第１のポリマー成分の溶融温度と該マトリックス樹脂の硬化温度との間の範囲内の温度で、溶融する。このように、前記の第２のポリマー成分は、該マトリックス材料中へも組み込まれるが、しかし前記の第１のポリマー成分とは異なり、硬化されたマトリックス樹脂中にその固有の相を形成する。前記の第２のポリマー成分により形成されるこの相は、硬化中に及びその後の部材において、亀裂の伝播を制限するのを助け、ひいては例えば、その衝撃強さを増大させるのに、決定的に寄与する。

該不織布層の第２のポリマー成分として、これらが請求の範囲に記載の条件を満たす限り、熱可塑性フィラメントへと加工できる通常のポリマー、例えばポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールアミド、ポリケトン、ポリフタルアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート又はポリエチレンテレフタレート又はこれらのポリマーのコポリマー又は混合物を、使用することができる。

上記のマトリックス樹脂に関して、前記の第２のポリマー成分が、ポリアミドホモポリマー又はポリアミドコポリマー又はポリアミドホモポリマー及び／又はポリアミドコポリマーの混合物である場合が好ましい。特に好ましくは、該ポリアミドホモポリマー又はポリアミドコポリマーは、ポリアミド６、ポリアミド６．６、ポリアミド６．１２、ポリアミド４．６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、又はポリアミド６／１２である。

該多軸ノンクリンプファブリックの厚さ全体の該材料特性の均一性を生み出すことに関して、不織布層が、該多軸ノンクリンプファブリックにおけるマルチフィラメント強化ヤーンの各糸層間に配列されている場合が有利である。該多軸ノンクリンプファブリックを用いて製造された部材の特性に関して及びできるだけ高い特性値レベルの該機械的性質に関して、該不織布層が、３から２５ｇ／ｍ^２の範囲内の単位面積質量を有する場合も好ましい。特に好ましくは、該単位面積質量は、４から１０ｇ／ｍ^２の範囲内である。

本発明のさらなる対象は、前記で記載されたように、少なくとも１つの多軸ノンクリンプファブリックを有する繊維強化複合材料を製造するための層構造体である。前記の少なくとも１つの多軸層を有する層構造体は、付加的なマトリックス材料が該層構造体中へ導入されている場合に、プリフォーム又は繊維強化部材であってよい。

本発明は、図面に基づいてより詳細に説明される。

本発明によらない、スリットを有する不織布層の実施態様を模式的に示す。本発明によらない多様なスリット形を模式的に示す。切抜き部を有する不織布層の実施態様を模式的に示す。切抜き部を有する不織布層の実施態様を模式的に示す。切抜き部の列を有する不織布層を模式的に示す。材料押しのけにより生じた切抜き部を有する不織布層を模式的に示す。

図１は、該不織布層１におけるスリットを有する本発明によらない実施態様を示す。図１は、不織布層１のスリットパターンの部分を模式的に示す。該不織布層１は、該繊維の置く方向Ａにほぼ垂直にスリット３を有するスリット列２を有する。該図において、該スリット３は、長手方向のスリットとして形成されており、ここで、それらの長手方向範囲は、該スリット列２の長手方向範囲に平行に延在している。スリット列２内で、該スリット３は、互いに間隔ＡＳを有する。該スリット列２は、互いに間隔ＡＳＲを有する。隣接したスリット列２″、２′は、互いにオフセットＶを有するスリット３′、３″を有していてよい。図１において、該オフセットＶは、それぞれの第２のスリット列２について交互に設けられているので、スリット列２及び次の次のスリット列２″′の該スリット３の位置は、該スリット列２の長手方向範囲に垂直に同じ高さである。図１において、該スリット３は長さＬを有する。該スリット３、３′及び３″のオフセットＶにより、自由区間ＶＦが生じる。該不連続繊維が、該不織布層１における該スリット３によりはじめて形成される場合に、該不織布層１の繊維は、それらがスリット３により分離される前に、区間ＶＦ全体に多くとも走っていてよい。該不織布層１の不連続繊維の長さが、ＶＦよりも長くてよいことが理解される、それというのも、該不織布層内の繊維が、波形で／曲がって存在していてよいからである。

図２も、本発明によらない実施態様を示す。図２は、異なる形状の該スリット３を模式的に示す。図２Ａにおいて、該スリット３は、横方向のスリットであり、その長手方向範囲は、該スリット列２の長手方向範囲に実質的に垂直である。図２Ｂにおいて、該スリット２は、２つの切れ目５、５′を有する十字形４を有し、ここで、１個の切れ目５′が、該スリット列２の長手方向範囲に平行に走っている。図２Ｃにおいて、該スリット３は、星形６で形成されており、該星形６は、少なくとも２つの切れ目５、５′を有する。星形６の２つの切れ目５、５′の場合に、切れ目５、５′のいずれも、該スリット列２の長手方向範囲に平行に又は垂直に配列されていない。一般に、該星形６はその結果として、該十字形４とは、これが該スリット列２の長手方向範囲に角度をなして配列される少なくとも１つの切れ目５を有する点で相違する。

スリット３の異なる形状が、不織布層１内に存在していてよい。前記の異なるスリット形状が、スリット列２内に存在していてもよい。

図３Ａにおいて、星形のスリットとの組合せでの切抜き部７を有する不織布層が模式的に示されている。該切抜き部７は、例えば、材料が該不織布層１から打ち抜かれることによって、生じている。

図３Ｂにおいて、該不織布層１について切抜き部７の２つの可能なタイプが示されている。該切抜き部７は、卵形７．１又は丸形７．２であってよく、ここで、単一のタイプの切抜き部７又は異なるタイプの切抜き部７の混合物が、該不織布層１内に存在していてよい。しかしながら、このタイプの全ての切抜き部７は、材料が該不織布層１から除去されたことが共通している。

図４は、切抜き部７を有する切抜き部の列８を模式的に示す。切抜き部の列８内で、該切抜き部７は、互いに間隔ＡＳを有する。前記の切抜き部の列８は、互いに間隔ＡＳＲを有する。隣接した切抜き部の列８′、８″は、互いにオフセットＶを有する切抜き部７′、７を有していてよい。図４における実施例において、該オフセットＶは、それぞれの第２の切抜き部の列２について交互に設けられているので、切抜き部の列８及び次の次の切抜き部の列８′″の該切抜き部７の位置は、前記の切抜き部の列８の長手方向範囲に垂直に同じ高さである。図４において、該切抜き部７は長さＬを有する。切抜き部７′、７″及び７′″のオフセットＶにより、自由区間ＶＦが生じる。該不連続繊維が、該不織布層１における該切抜き部７によりはじめて形成される場合に、該不織布層１の繊維は、それらが切抜き部７により分離される前に、多くとも該区間ＶＦ全体に走っていてよい。該不織布層１の不連続繊維の長さが、ＶＦよりも長くてよいことが理解される、それというのも、該不織布層内の繊維が波形で／曲がって存在していてよいからである。

図５は、切抜き部７を有する不織布層１の詳細な部分を模式的に示し、該切抜き部７が、該不織布層１内の繊維材料の押しのけにより形成される。該実施例において、該不織布層１内の繊維９は、開口部又は穴が該不織布層１内に生じるように偏向（移動）されるので、切抜き部７が形成される。該切抜き部７は、少なくとも４ｍｍ^２のサイズを有するべきであり、これは、該穴又は開口部が、少なくとも４ｍｍ^２の連続した面積を有するべきであることを意味する。連続した面積は、該切抜き部７が、不織布材料、例えば多数の繊維により、中断されない場合に与えられている。

１不織布層、２、２′、２″ スリット列、３、３′、３″ スリット、４十字形、５、５′ 切れ目、６星形、７、７′、７″、７′″ 切抜き部、７．１卵形、７．２丸形、８、８′、８″、８′″ 切抜き部の列、９繊維

Claims

少なくとも２つの糸層と、少なくとも１つの不織布層（１）とを有し、各糸層が、前記糸層内で互いに平行に、かつ互いに並んで互いに隣接して配列されているマルチフィラメント強化ヤーンにより形成され、少なくとも１つの糸層が、前記不織布層（１）と少なくとも部分的に直接触れる、多軸ノンクリンプファブリックであって、
切抜き部（７）が、前記不織布層（１）内に設けられており、前記切抜き部が、少なくとも４ｍｍ^２の面積を有し、かつ前記不織布層（１）が、少なくとも前記切抜き部（７）により不連続層であることを特徴とする、前記多軸ノンクリンプファブリック。
前記切抜き部（７）が、前記不織布層（１）において規則的に又はランダムに不規則に配列されている、請求項１に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記切抜き部（７）が、同じか又は異なる形状及び／又はサイズを有する、請求項１又は２に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記不織布層（１）が伝導性材料を有し、ここで、前記伝導性材料が、粉末及び／又は粒子を用いて前記不織布層（１）に適用され、かつ前記不織布層（１）中へ導入される、及び／又は前記不織布層（１）が伝導性繊維を有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記不織布層（１）が、５０～１６０μｍの好ましい粒度を有するバインダーを有する、及び／又は前記不織布層（１）が、４０μｍ未満である厚さを有する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記不織布層（１）が、２０ｍを超える繊維長を有する連続繊維７０％を有する、及び／又は前記不織布層（１）が、８～１５ｍｍの範囲内の繊維長を有する短繊維７０％を有する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記マルチフィラメント強化ヤーンが、JIS-R-7608に従って測定される少なくとも５０００ＭＰａの強さ、及びJIS-R-7608に従って測定される少なくとも２６０ＧＰａの引張弾性率を有する炭素ヤーン、及び／又はJIS-R-7608に従って測定される少なくとも４５００ＭＰａの強さ、及びJIS-R-7608に従って測定される少なくとも２４０ＧＰａの引張弾性率を有する炭素繊維ヤーンである、請求項１から６までのいずれか１項に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記不織布層（１）がポリエステルを有する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記不織布層（１）が、熱可塑性ポリマー材料を有し、前記熱可塑性ポリマー材料が、第１のポリマー成分及び第２のポリマー成分を含み、それらの溶融温度は前記マルチフィラメント強化ヤーンの溶融温度又は分解温度を下回り、ここで、前記の第１のポリマー成分が、前記の第２のポリマー成分よりも低い溶融温度を有し、かつ前記の第１のポリマー成分が、エポキシマトリックス樹脂、シアネートエステルマトリックス樹脂、又はベンゾオキサジンマトリックス樹脂、又はこれらのマトリックス樹脂の混合物に可溶であり、かつ前記の第２のポリマー成分が、エポキシマトリックス樹脂、シアネートエステルマトリックス樹脂、又はベンゾオキサジンマトリックス樹脂、又はこれらのマトリックス樹脂の混合物に可溶ではない、請求項１から７までのいずれか１項に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記の第１のポリマー成分が、８０～１３５℃の範囲内の溶融温度を有し、かつ前記の第２のポリマー成分が、１４０～２５０℃の範囲内の溶融温度を有する、請求項９に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記の第２のポリマー成分が、ポリアミドホモポリマー又はポリアミドコポリマー又はポリアミドホモポリマー及び／又はポリアミドコポリマーの混合物である、請求項９に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記ポリアミドホモポリマー又はポリアミドコポリマーが、ポリアミド６、ポリアミド６．６、ポリアミド６．１２、ポリアミド４．６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、又はポリアミド６／１２である、請求項１１に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記の第１のポリマー成分が、エポキシマトリックス樹脂、シアネートエステルマトリックス樹脂、又はベンゾオキサジンマトリックス樹脂と、これらのマトリックス樹脂の架橋の際に、化学的に反応するポリマーである、請求項９に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記の第１のポリマー成分がポリヒドロキシエーテルである、請求項９に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
前記不織布層（１）が、前記の第１のポリマー成分を２０～４０質量％の割合で及び前記の第２のポリマー成分を６０～８０質量％の割合で含有する、請求項９に記載の多軸ノンクリンプファブリック。
層構造体であって、前記層構造体が、請求項１に記載の少なくとも１つの多軸ノンクリンプファブリックを有する、層構造体。
繊維強化複合材料であって、前記複合材料が、請求項１６に記載の少なくとも１つの層構造体及びさらなるマトリックス材料から形成される、前記繊維強化複合材料。