JP2023546436A - 熱放出制御された構造体 - Google Patents

熱放出制御された構造体 Download PDF

Info

Publication number
JP2023546436A
JP2023546436A JP2023523225A JP2023523225A JP2023546436A JP 2023546436 A JP2023546436 A JP 2023546436A JP 2023523225 A JP2023523225 A JP 2023523225A JP 2023523225 A JP2023523225 A JP 2023523225A JP 2023546436 A JP2023546436 A JP 2023546436A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
layer
graphene flakes
fibers
polymer resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023523225A
Other languages
English (en)
Inventor
アントニー ドドワース
Original Assignee
ブライト ライト ストラクチャーズ エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ブライト ライト ストラクチャーズ エルエルシー filed Critical ブライト ライト ストラクチャーズ エルエルシー
Publication of JP2023546436A publication Critical patent/JP2023546436A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228—Forming foamed products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/194—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/003—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/02—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C41/08—Coating a former, core or other substrate by spraying or fluidisation, e.g. spraying powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/34—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C41/38—Moulds, cores or other substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/34—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C41/52—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/04—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles consisting of at least two parts of chemically or physically different materials, e.g. having different densities
    • B29C44/0461—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles consisting of at least two parts of chemically or physically different materials, e.g. having different densities by having different chemical compositions in different places, e.g. having different concentrations of foaming agent, feeding one composition after the other
    • B29C44/0476—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles consisting of at least two parts of chemically or physically different materials, e.g. having different densities by having different chemical compositions in different places, e.g. having different concentrations of foaming agent, feeding one composition after the other by pouring more than one composition into an open mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/04—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles consisting of at least two parts of chemically or physically different materials, e.g. having different densities
    • B29C44/06—Making multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/245—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it being a foam layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022—Mechanical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/36—After-treatment
    • C08J9/365—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3415—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/02—Coating on the layer surface on fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/10—Coating on the layer surface on synthetic resin layer or on natural or synthetic rubber layer
    • B32B2255/102—Coating on the layer surface on synthetic resin layer or on natural or synthetic rubber layer synthetic resin or rubber layer being a foamed layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2266/00—Composition of foam
    • B32B2266/02—Organic
    • B32B2266/0214—Materials belonging to B32B27/00
    • B32B2266/0278—Polyurethane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/72—Density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/10—Trains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/12—Ships
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/18—Aircraft
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/04—Specific amount of layers or specific thickness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/20—Graphene characterized by its properties
    • C01B2204/32—Size or surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Molding Of Porous Articles (AREA)

Abstract

本発明の実施形態は、グラフェンフレークを少なくとも１つの外面上に有するが中間部分には有しない複合構造体及びフォーム、フォームの製造方法、フォームを有する複合積層構造体、フォームを有する複合積層構造体の製造方法、その少なくとも１つの外面にグラフェンフレークを有する積層構造体、及びその少なくとも１つの外面上にグラフェンフレークを有する積層構造体の製造方法に関する。外面にグラフェンフレークを有する複合構造体及びフォームは、その外面にグラフェンフレークを有しないものと比較して、比較的低い熱放出特性を提供する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年１０月１６日に出願された米国仮特許出願第６３／０９２，８９９号に対する優先権を主張するものであり、その開示は、この参照によってその全体が本明細書に援用される。
ポリマフォームは、様々な用途、例えば構造用フォーム、断熱材フォーム、家具用フォームなどに使用される。このようなフォームは、発火、有毒な化学物質及び煙の排出、又は熱放出をしやすい可能性がある。したがって、今日の家庭で使用されるほとんどすべてのフォームは難燃性でなければならない。構造用フォームなどの多くのフォームは、厳密に規制された環境、例えば航空宇宙、自動車、船舶、鉄道、又はその他の産業用途において使用が許可されていない場合がある。例えば、厳格な火災、煙、及び毒性の基準では、特定のフォームを列車の座席、商業航空宇宙の座席、自動車パネルなどに使用される複合積層構造体に用いるのを差し止める場合がある。同様に、フォームの熱放出は、多くのフォームが、構成要素の熱放出を厳密に規制する用途において用いられるのを妨げる。
通常、難燃材をフォーム全体に利用して、熱放出、発火、又は煙や毒素の排出を防ぐ。例えば、フォームは、そのポリマ全体に分散された難燃性構成要素を用いて製造されてもよい。又は、難燃性ポリマが利用されてもよい。しかしながら、難燃性ポリマは、望ましい機械的特性を、火災、煙、及び毒性（「ＦＳＴ」）基準又は熱放出基準を満たさないポリマフォームほど備えていない可能性がある。例えば、難燃剤又は他の添加剤（複数可）をフォームに添加することにより、フォームの機械的性能が低下する可能性がある。
国際公開第２０１５／１８７８６７号
本発明の実施形態は、グラフェンフレークを少なくとも１つの外面上に有するフォーム、フォームを製造する方法、フォームを有する複合積層構造体、フォームを有する複合積層構造体を製造する方法、グラフェンフレークを少なくとも１つの外面上に有する積層構造体、及びグラフェンフレークを少なくとも１つの外面上に有する積層構造体を製造する方法に関する。
一実施形態では、熱放出フォームが開示される。熱放出フォームは、中間部分の周りに配置された１つ以上の外面を画定するポリマフォーム本体を含む。熱放出フォームは、１つ以上の外面のうちの少なくとも１つに位置するグラフェンフレークを含んだ層を含み、ここで、中間部分はグラフェンフレークを実質的に含まない。
一実施形態では、放熱出フォームの製造方法が開示される。方法は、複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面に散布することを含む。方法は、未硬化のポリウレタンフォームを金型内に堆積させることを含む。方法は、ポリウレタンフォームを金型内で硬化させることを含む。
一実施形態では、複合構造体が開示される。複合構造体は、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂を有する第１の繊維層を含む。複合構造体は、第１の繊維層の上に配置されたコアを含み、コアは、ポリマフォーム本体とグラフェンフレークを含んだ層とを含み、ポリマフォーム本体は、中間部分の周りに配置された１つ以上の外面を画定し、ここで、グラフェンフレークを含んだ層は、１つ以上の外面のうちの少なくとも１つに位置し、ここで、中間部分はグラフェンフレークを実質的に含まない。
一実施形態では、熱放出制御された複合構造体を製造する方法が開示される。この方法は、コア上に配置された第１の繊維層を含むレイアップ成形体を形成することを含み、第１の繊維層は、第１の複数の繊維とその上に第１のポリマ樹脂を有し、コアはポリマフォーム本体とグラフェンフレークを含んだ層とを含み、ポリマフォーム本体は中間部分の周りに配置された１つ以上の外面を画定し、ここで、グラフェンフレークを含んだ層は、１つ以上の外面のうちの少なくとも１つに位置し、中間部分はグラフェンフレークを実質的に含まない。この方法は、レイアップ成形体を金型内でプレスすることを含む。この方法は、ポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化させて複合部品を形成することを含む。
一実施形態では、複合積層構造体が開示される。複合積層構造体は、第１の複数の繊維とその上の第１のポリマ樹脂とを含む第１の繊維層を含む。複合積層構造体は、第２の複数の繊維とその上の第２のポリマ樹脂とを含む第２の繊維層を含む。複合積層構造体は、第１の繊維層上に配置された外側ポリマ層を含み、外側ポリマ層は、複数のグラフェンフレークがその中に配置された外側ポリマ樹脂を含む。
一実施形態では、熱放出制御された複合構造体を製造する方法が開示される。この方法は、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂をその上に有する第１の繊維層、第１の繊維層の下に配置された第２の繊維層であって、第２の複数の繊維及び第２のポリマ樹脂をその上に有する第２の繊維層、ならびに第１の繊維層に配置された外側ポリマ層であって、複数のグラフェンフレークをその中に含む外側ポリマ樹脂を有する外側ポリマ層、を含むレイアップ成形体を形成することを含む。方法は、レイアップ成形体を金型内でプレスすることを含む。方法は、レイアップ成形体を少なくとも部分的に硬化させて複合部品を形成することを含む。
一実施形態では、熱放出制御された構造体が開示される。熱放出制御された構造体は、グラフェンフレークを外面に有し、かつ外面より内側の部分にグラフェンフレークを実質的に含まない少なくとも１つの材料を含む。
開示された実施形態のいずれかからの特徴は、限定することなく、互いに組み合わせて使用され得る。加えて、本開示の別の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び添付の図面を考慮することにより、当業者には明らかになるであろう。
図面は、本発明のいくつかの実施形態を図示し、同一の参照番号は、図面に示される異なる図又は実施形態において、同一又は類似の要素又は特徴を指す。
一実施形態による、熱放出フォームの等角図である。 一実施形態による、複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面上に散布するブロックを示す。 一実施形態による、図２の金型に未硬化のポリウレタンフォームを堆積させるブロックを示す。 一実施形態による、図２の金型内でポリウレタンフォームを硬化するブロックを示す。 一実施形態による、複合積層構造体の等角図である。 一実施形態による、熱放出制御された複合構造体を製造するための方法の流れ図である。 一実施形態による、金型内に配置されるレイアップ成形体の等角図である。 一実施形態による、図７の金型内のレイアップ成形体から形成された背もたれを示す。 一実施形態による複合積層体の断面図である。 一実施形態による、熱放出制御された複合構造体を製造するための方法の流れ図である。 実施例Ａの熱放出フォーム部品の写真である。
本発明の実施形態は、グラフェンフレークをその少なくとも１つの外面上に有する複合構造体及びフォーム、複合フォームを製造する方法、フォームを有する複合積層構造体、フォームを有する複合積層構造体を製造する方法、グラフェンフレークをその少なくとも１つの外面上に有する積層構造体、ならびにグラフェンフレークをその少なくとも１つの外面上に有する積層構造体を製造する方法に関する。ポリウレタンフォームなどのフォームは、自動車、航空機、船舶、鉄道、及びその他の用途の部品の構造構成要素として利用され得る。例えば、複合積層部品は、コアとしてグラフェンフレークを含む外層（複数可）又は他の層（複数可）を有するフォームを利用して、比較的低い熱放出値を達成し得る。
グラフェンフレークをフォームの外層に利用することで、フォームが炎に曝されたときに熱放出が下げられ遅延される。本明細書に開示されるグラフェンフレークは、各グラフェンフレークのｓｐ２炭素構造体全体にわたって面内で熱を伝達し、それによって吸収された熱を保持する。グラフェンフレークをフォームの１つ以上の表面のみに位置することにより、フォーム又はフォームを有する複合積層体に対して選択された熱放出値を達成する一方で、フォーム全体にグラフェンを使用することによる高コストを回避し得る。更に、グラフェンは、ポリマフォーム中に均一に分散させるのが困難である。したがって、グラフェンをフォームに分散させるための費用と時間のかかる作業は、結果として生じる、グラフェンフレークを含む外層を有するフォームの熱放出値を犠牲にすることなく回避され得る。
図１は、一実施形態による、熱放出フォーム１００の等角図である。熱放出フォーム１００は、ポリマフォーム本体１１０を含み、ポリマフォーム本体１１０は中間部分１１６の周りに配置された１つ以上の外面１１８及び１１９を画定する。例えば、ポリマフォーム本体１１０は、実質的に平面であり得て、第１の外面１１８が第２の外面１１９の実質的に反対側にあり、中間部分１１６がそれらの間に配置される。熱放出フォーム１００は、１つ以上の外面１１８及び１１９のうちの少なくとも１つに位置するグラフェンフレークを含んだ少なくとも１つの層を含む。例えば、グラフェンフレークを含んだ少なくとも１つの層は、グラフェンフレークを含む第１の層１１２で第１の外面１１８上に配置され得る。必要に応じて、熱放出フォーム１００は、グラフェンフレークを含む第２の層１１４を第２の外面１１９上に含み得る。中間部分１１６はグラフェンフレークを実質的に含まない。
ポリマフォーム本体１１０は、１つ以上のポリマのフォームを含み得て、例えば、ポリウレタン、ポリイソシアヌレート（「ＰＩＲ」）、ポリスチレン（例えば、発泡ポリスチレンフォーム）、ポリカーボネート、ポリ（ブチレンテレフタレート）（「ＰＢＴ」）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ビニルエステルなどの１つ以上を含み得る。フォーム本体のポリマフォームは、発泡フォームであってもよい。ポリマフォーム本体１１０は、連続気泡フォーム又は独立気泡フォームであり得る。ポリマフォームの密度は、異なり得る。適切な密度は、約０．２５ｋｇ／ｍ３～約２００ｋｇ／ｍ３の範囲であり得る。例えば、ポリマフォーム本体１１０は、約０．２５ｋｇ／ｍ３～約２０ｋｇ／ｍ３、約１５ｋｇ／ｍ３～約３０ｋｇ／ｍ３、約３０ｋｇ／ｍ３～約６０ｋｇ／ｍ３、約６０ｋｇ／ｍ３～約１００ｋｇ／ｍ３、約１００ｋｇ／ｍ３～約１５０ｋｇ／ｍ３、約１５０ｋｇ／ｍ３～約２００ｋｇ／ｍ３、約２００ｋｇ／ｍ３未満、約１００ｋｇ／ｍ３未満、約７５ｋｇ／ｍ３未満、約５０ｋｇ／ｍ３未満、又は約０．２５ｋｇ／ｍ３を超える密度を有し得る。
ポリマフォーム本体１１０は、実質的に平面シートとして製造又は提供され得る。いくつかの例では、ポリマフォーム本体１１０は、任意の所望の形状で提供され得る。そのような例では、ポリマフォーム本体１１０は金型内で形成されてもよく、フォームが金型に挿入されて、（例えば、型の充満又は膨張によって）金型を充満する。
ポリマフォーム本体１１０は、外面１１８又は１１９のうちの１つ以上の上に配置されたグラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）を含む。グラフェンフレークを含む第１の層１１２は、第１の外面１１８上に配置され得て、グラフェンフレークを含む第２の層１１４は、第２の外面１１９上に配置され得る。グラフェンフレークを含んだ層（複数可）は、外面（複数可）でポリマフォーム上にあるか、又はポリマフォームに結合され得る。フォーム本体の１つ以上の外面に位置する「層」として説明されているが、グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）中のグラフェンフレーク１２０は、それぞれの外面（複数可）１１８及び１１９から比較的最小の距離でポリマフォームに浸透する。したがって、グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）は、ポリマフォーム本体１１０の一部であるが、グラフェンフレーク１２０の存在により、ポリマフォーム本体１１０の他の部分とは組成が異なる。グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）の厚さ、つまりグラフェンフレークが浸透するポリマフォーム本体１１０の深さは、約１ｃｍ未満、約５ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約２ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約１μｍ～約５００μｍ、約１ｎｍ～約１ｍｍ、約１μｍ～約２ｍｍ、又は約１０μｍを超えてもよい。このようなグラフェンフレーク１２０は、本開示の目的のために、ポリマフォーム本体１１０の外面上又は外面上の層と呼ばれる。したがって、特に明記しない限り、本明細書に開示されるグラフェンフレークの層又はグラフェンフレークを含んだ層は、ポリマフォーム本体に最小限の距離で浸透したグラフェンフレーク１２０、ポリマフォーム本体に浸透していないグラフェンフレーク１２０（例えば、外面でポリマ本体に結合されている）、又は両方を含み得る。グラフェンフレークを含んだ層（複数可）の厚さは、グラフェンフレークを含むそれぞれの層（複数可）の１つ以上の部分での、グラフェンフレークの厚さ及び濃度の変動による層（複数可）の平均厚さであり得る。
グラフェンフレーク１２０の中間部分１１６への浸透を制限することによって、グラフェンフレーク１２０の熱放出特性は、ポリマフォーム本体１１０の外面（複数可）に集中される。中間部分１１６は、グラフェンフレーク１２０を実質的に含まず、例えば、グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２又は１１４）中のグラフェンフレークの量（例えば、濃度）の最大５パーセント未満、例えば、グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層中のグラフェンフレークの量の３パーセント未満、１パーセント未満、又は微量のグラフェンフレークのみを有する。
グラフェンフレーク１２０は、グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）に位置されるが、グラフェンフレークは、それを通して均一に分布されなくてもよい。例えば、ポリウレタン（又は他のポリマ）樹脂を、グラフェンフレーク１２０をその上に有する金型の中に流入するのに応じて、グラフェンフレーク１２０は、フォーム本体１１０の一部の領域に、他の領域、例えば、フォーム本体の角部、又は熱放出フォーム１００を形成するために使用される金型の注入点から離れた領域よりも集中され得る。そのような領域では、グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）の厚さ（複数可）は、フォーム本体１１０の他の領域よりも大きくなり得る。例えば、フォーム本体１１０のより薄い部分では、グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）の厚さは、他のより容積の大きい領域よりも厚くなる場合があり、それはポリマ樹脂の注入中に金型内のより薄い領域に乱流が生じるためである。したがって、熱放出フォーム１００の少なくとも一部分は、少なくとも１つ以上の部分を含み得て、その部分では、グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）がグラフェンフレーク１２０を実質的に含まないフォーム本体１１０の一部分の上に配置される。熱放出フォーム１００はまた、１つ以上の部分であって、グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）が、実質的にグラフェンフレークを含まないフォーム本体１１０の部分の上に配置されない、１つ以上の部分を含んでもよい。グラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（１１２、１１４）におけるグラフェンフレークの不均一な分布は、熱放出フォーム１００の熱放出特性に実質的に影響を及ぼさない（例えば、フォームを有する複合積層体が、米国連邦航空規則（「ＦＡＲ」）２５．８５３試験条件の下で少なくとも２分間、約５０、４０、又は３０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満の熱放出値を生成する）と、現在考えられている。例えば、部品の１つの構成要素（例えば背もたれ）はモノリシックであってもよく、部品の別の構成要素は、内部に熱放出フォームを有する複合積層体（例えばサンドイッチ構造体）であってもよい。そのような例では、部品は、全体として、本明細書に開示されるように、少なくとも２分間、５０、４０、又は３０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満の熱放出を示し得る。
本明細書におけるグラフェンフレーク１２０は、グラフェンシート、グラフェン粉末、カーボンナノチューブ、フラーレンなどとは異なる。グラフェンフレーク１２０は、多層グラフェン構造体であり、実質的に平面形状を有し、多数の折り目、不連続性、層の数の違い、又は隆起によって画定される表面と、不規則な側面形状を備え、その結果、朝食用シリアルのフレークに似たグラフェンフレークが小さいスケールで生成される。したがって、グラフェンフレーク１２０は、グラフェン粉末、カーボンナノチューブ、又はフラーレンであることが多い、グラフェン（グラフェンシート）の複数の層を有する。グラフェンフレークは、接着面などの表面にグラフェンの複数の層を堆積（例えば、成長）させることによって形成され、その後、表面から複数の層を切り離して、１つ以上のグラフェンフレークを生成する。次いで、グラフェンフレークを篩いにかけ、平均寸法又は平均最多（例えば、最大）寸法を有するフレーク群を生成し得る。フレークの厚さは、接着面に堆積されたグラフェン層の数を制御することによって制御され得る。例えば、選択された厚さを有するグラファイトが、第１の接着テープ上に堆積されてもよい。グラファイト中のグラフェンの層の数は、接着テープの後続の層を、第１の接着剤とは反対面でグラファイトに接着させて、テープの後続の層に接着したグラフェン層を除去することにより、グラフェン層を一般的に一度に１つずつ除去することによって、減らすことができる。グラフェンフレークは、グラフェンフレーク（複数可）をテープから取り除くのに十分な力で第１の接着テープを叩くことによって、例えば、指又はその自動化された同等物で素早くスライドさせる（フリックする）ことによって、第１の接着テープから除去され得る。
グラフェンフレークの平均フレーク厚さ（第１の主面からそれの反対側の第２の主面まで測定される）は、少なくとも約１μｍで、例えば、１μｍ～約２５０μｍ、約１μｍ～約１００μｍ、約２０μｍ～約１００μｍ、約４０μｍ～約８０μｍ、約６０μｍ～約１００μｍ、約２００μｍ未満、約１００μｍ未満、約８０μｍ未満、約６０μｍ未満、約４０μｍ未満、約２０μｍ未満、約１０μｍ超、約２０μｍ超、約３０μｍ超、又は約４０μｍ超であり得る。上述のように、グラフェンフレークは実質的に平面で、その主面の厚さ、折り目、頂部、及び谷部に変化を有し得る。グラフェンフレークの横方向の寸法は、不規則であってもよい。グラフェンフレークの平均最大主横方向寸法は、少なくとも約２０μｍで、例えば約２０μｍ～約５００μｍ、約５０μｍ～約３００μｍ、約８０μｍ～約２２０μｍ、約１００μｍ～約２００μｍ、少なくとも約１００μｍ、少なくとも約１５０μｍ、少なくとも約２００μｍ、約２５０μｍ未満、又は約２００μｍ未満であり得る。
グラフェンフレークの谷部と頂部は、グラフェンフレークの特定の領域にまたがる複数の層の不連続性から少なくとも部分的に形成されるため、グラフェンフレークは、表面液体ポリマ樹脂に留まるか、浮いていることが分かっている。このような浮遊により、グラフェンフレークが外面（複数可）にのみ位置するポリマフォーム本体が得られる。
本発明者は現在、グラフェンフレークは、グラフェンフレークの実質的に平面構造体及びその層間の面内においてグラフェンフレークのグラフェン格子構造体全体に熱を伝達すると考えている。したがって、グラフェンフレークは熱を保持し、ポリマフォーム本体からの熱放出を遅らせて、火炎がポリマフォーム本体１１０のポリマに点火するのを、グラフェンフレークのないポリマフォーム本体よりも長い時間、防止する。例えば、本明細書に開示される熱放出フォーム１００（又は熱放出フォーム１００を含む複合積層構造体）は、米国連邦航空規則（「ＦＡＲ」）２５．８５３試験条件の下で少なくとも２分間、約５０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満、少なくとも２分間、約４０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満、少なくとも２分間、約３０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満、少なくとも３分間、約５０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満、少なくとも３分間、約４０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満、少なくとも３分間、約３０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満、少なくとも４分間、約５０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満、少なくとも４分間、約４０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満、又は少なくとも４分間、約３０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満（上記はすべてＦＡＲ２５．８５３試験条件下）の放熱を示す。このような熱放出値は、本明細書に開示されるポリマフォームのいずれか、例えばポリウレタンフォームを利用して達成され得る。
グラフェンフレークを含むそれぞれの層（１１２、１１４）内の複数のグラフェンフレークの大部分は、それぞれの層内のポリマフォーム本体の外面と実質的に同一平面上にあり得る。グラフェンフレークを含むそれぞれの層内の複数のグラフェンフレークは、層内でランダムに配向され得る。
図２～図４は、一実施形態による、熱放出フォームを製造する方法２００を示す。図２は、複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面上に散布する、方法２００のブロック２０１を示す。図３は、未硬化のポリウレタンフォームを金型内に堆積させる、方法２００のブロック２０２を示す。図４は、金型内でポリウレタンフォームを硬化させる、方法２００のブロック２０３を示す。方法２００は、ブロック２０１～２０３より多い、又は少ないブロックを含んでもよい。例えば、ブロック２０１～２０３のうちの１つ以上は他のブロック２０１～２０３のいずれかと組み合わせるか、又は更なるブロックに分けられ得る。
図２を参照すると、複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面に散布するブロック２０１は、グラフェンフレーク１２０を金型２０５に散布することを含む。金型２０５は、少なくとも第１の金型部分２０６（例えば、金型半体）及び少なくとも第２の金型部分２０７（例えば、第２の金型半体）を含み得る。第１の金型部分２０６は、第１の成形面２０８を画定し、第２の金型部分２０７は、第２の成形面２０９を画定する。グラフェンフレーク１２０は、第２の成形面２０９の第１の成形面２０８のうちの１つ以上に散布され得る。金型２０５は、１つ以上の入力ポート２１１を含み得る。例えば、第１の金型部分２０６は、１つ以上の入力ポート２１１を含み得て、第２の金型部分２０７は、１つ以上の入力ポート２１１を含み得る。いくつかの例では、入力ポート（複数可）２１１は、ポリウレタンフォーム樹脂を注入するための入力ノズルを収容するようなサイズと形状に合わせられ得る。いくつかの例（図示せず）では、１つ以上の入力ポート２１１は、金型の２つ以上の部分に形成されてもよく、例えば、第１の金型部分にスプルの半分を有し、第２の金型部分にスプルの残りの半分を有してもよく、この場合、金型が閉じられると、入口ポート２１１が金型部分の間の接合部に形成される。図２～図４では金型半体として示されるが、いくつかの例では、金型は２つより多くの部品を含んでもよい。実質的に角柱として示されるが、第１及び第２の成形面２０８及び２０９は、輪郭、チャネルなどの任意の形状を含んでもよい。例えば、金型２０５は、フォーム本体の任意の形状及びサイズを生成するように、サイズ及び形状が決められてもよい。金型２０５は、成形プロセスの圧力及び熱に耐え、グラフェンフレークが少なくとも一時的に金型に付着できるように構成された材料から構築され得る。例えば、金型２０５は、（例えば、鋼、真鍮、アルミニウムなど）、高温ポリマ（例えば、ＰＥＩなど）、セラミック、又はそれらの組み合わせから構築され得る。
複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの表面上に散布するブロック２０１は、グラフェンフレークを金型２０５の少なくとも１つの成形面上に噴霧することを含み得る。例えば、噴霧器２３０は、グラフェンフレークの供給源及び流体源に動作可能に結合されて、グラフェンフレークを成形面（複数可）上に推進させ得る。本明細書に開示されたグラフェンフレークのいずれかを金型に散布し得る。いくつかの例では、流体源からの流体は、圧縮ガス、溶媒、高圧ガス(propellant)、又は液体のうちの１つ以上を含み得る。例えば、流体源からの適切な流体は、噴霧器２３０からグラフェンフレーク１２０を推進するための圧縮空気、圧縮窒素、又は溶媒を含み得る。溶媒には、水、アルコール、アセトンなどが含まれる。複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面上に散布することは、複数のグラフェンフレークを溶媒スプレで少なくとも１つの成形面上に噴霧することを含み得る。複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面上に散布することは、金型２０５のすべての成形面（２０８、２０９）上にグラフェンフレークを噴霧することを含み得る。
いくつかの例では、グラフェンフレーク１２０は、静電相互作用、その上の溶媒の表面張力、又は接着剤を介して成形面（複数可）に一時的に付着され得る。溶媒は、グラフェンフレークを成形面（複数可）２０８及び／又は２０９に一時的に付着させるように構成された１つ以上の成分を含み得る。
図３を参照すると、未硬化のポリウレタンフォームを金型に堆積させるブロック２０２は、金型にポリウレタン樹脂を堆積させることを含み得る。例えば、少なくとも１つのイソシアネートと少なくとも１つのポリオールとを含む混合物は、金型２０５に、入力ポート（複数可）２１１などを通して投入され得る。未硬化のポリウレタンフォームを金型に堆積させることは、混合物を金型２０５に注入することを含み得る。混合すると、混合物中の少なくとも１つのイソシアネート（例えば、ポリイソシアネート）と少なくとも１つのポリオールは、未硬化のポリウレタンフォームを形成し得る。適切なイソシアネートは、トルエンジイソシアネート（「ＴＤＩ」）、メチレンジフェニルジイソシアネート（「ＭＤＩ」）、ヘキサメチレンジイソシアネート（「ＨＤＩ」）、メチルイソシアネート（「ＭＩＣ」）、ナフタレンジイソシアネート（「ＮＤＩ」）、イソホロンジイソシアネート（「ＩＰＤＩ」）などのうちの１つ以上を含み得る。更なるイソシアネートは、限定なしに利用され得る。適切なポリオールには、１つ以上のポリエーテルポリオール、１つ以上のポリエステルポリオールなどのうちの少なくとも１つが含まれ得る。例えば、適切なポリオールは、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール（「ＰＥＧ」）、ポリプロピレングリコール（「ＰＰＧ」）、又はそれらの混合物を含み得る。更なるポリオールは、限定なしに利用され得る。例えば、ポリエステルポリオールを使用して、ポリウレタンフォームの代わりにＰＩＲフォームを形成し得る。イソシアネート成分（複数可）は、未硬化のフォーム混合物の約３５重量％～約６５重量％であり得て、ポリオール成分（複数可）は、未硬化のフォーム混合物の約３５重量％～約６５重量％であり得る。
１つ以上の発泡剤（例えば、アセトン、水、二酸化炭素、シクロペンタン、イソペンタン、ギ酸、ハイドロフルオロカーボン（複数可）、フッ素化アルケン、ギ酸メチルなど）、触媒、着色剤、難燃剤、安定剤（例えば、ヒドロキシベンゾトリアゾール）、界面活性剤（例えば、シリコーン含有界面活性剤）、又は他の添加剤は、未硬化のポリウレタンの成分とともに投入され得る。例えば、アミン触媒（例えば、トリエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、第三級アミン含有触媒、第四級アミン塩など）又は金属触媒は、ポリオール成分などとともに添加され得る。１つ以上の発泡剤、触媒、着色剤、難燃剤、安定剤、界面活性剤、又は他の添加剤は、個別に、又は集合的に、未硬化のポリウレタンフォームの１０重量％未満、例えば未硬化のポリウレタンフォーム（混合物）の０重量％超～３重量％、３重量％～６重量％、６重量％～１０重量％、５重量％未満、３重量％未満、又は１重量％未満であってもよい。
示されるように、金型２０５は、１つ以上の注入ライン２４４に流体接続された１つ以上の注入ノズル２４０を利用して、未硬化のポリウレタンフォームで充満され得る。例えば、注入ノズル２４０は、入力ポート２１１と係合して、金型２０５（複数のグラフェンフレークをその成形面（複数可）上に有する）のキャビティを充満し得る。
ブロック２０２は、別の未硬化のポリマ、例えば本明細書に開示されたポリマのいずれかを金型内に堆積させることを含み得る。ブロック２０２は、１つ以上の追加の未硬化のポリマを金型内に堆積させることを含み得て、例えば本明細書に開示される未硬化のポリマのいずれか１つ以上を含む混合物である。そのようなポリマ又はその混合物は、混合されて金型２０５に投入されると、フォームを形成し得る。混合は、１つ以上の注入ノズル２４０、１つ以上の注入ライン２４４、又は１つ以上の注入ライン２４４の上流、例えば注入ライン（複数可）２４４に流体接続された流体貯蔵容器内で起こり得る。例えば、フォームの成分を組み合わせて、注入ライン２４４又は注入ノズル２４０内で、それに流体接続された別個の供給ラインを介してポリウレタンフォーム混合物を形成し得る。混合は、１つの金型２０５で生じる場合もあり、例えば個々の成分を金型２０５の中に、異なる注入ノズル２４０を通して別々に注入することによる。
図４を参照すると、金型内でポリウレタンフォームを硬化させるブロック２０３は、ポリウレタンフォームを、少なくとも部分的に金型２０５内で、例えば、金型２０５が閉じている間に硬化させるのを可能にすることを含み得る。ポリウレタンフォームを金型内で硬化させることは、ポリウレタンフォームを少なくとも部分的に、金型２０５を閉じている間に硬化させるのを可能にし、また金型を開いて、金型が開口している間にフォームを少なくとも部分的に硬化させることを可能にすることを含み得る。ポリウレタンフォームを金型内で硬化させることは、ポリウレタンフォームを膨張させて金型を充満するのを可能にすることを含み得る。ポリウレタンフォームを金型内で硬化させることは、金型の温度を硬化温度、例えば、１５０°Ｆ（６５．５５５６℃）未満、１００°Ｆ（３７．７７７８℃）未満、８０°Ｆ（２６．６６６７℃）未満、５０℃６超、約５０℃～約１５０℃、又は約５０℃～約１００℃に制御することを含み得る。
方法２００は、少なくとも部分的に硬化したポリウレタンフォームを金型２０５から取り出すことを更に含み得る。図４に示すように、得られる熱放出フォーム１００は、第１の外面１１８にグラフェンフレークを含んだ層１１２を含む。成形面２０８上に堆積された複数のグラフェンフレークは、ポリウレタンフォームの表面１１８に付着されて、グラフェンフレークを含む第１の層１１２を形成し得る。中間部分１１６はグラフェンフレークを実質的に含まない。いくつかの例では、ポリウレタンフォームは、少なくとも部分的に金型の外側で硬化させることができ、例えば加熱、冷却、又はフォームを金型の外側に一定時間静置することのうちの１つ以上による。いくつかの例では、スプルが第１の外面１１８に存在し得て、そこに入力ポート２１１が位置する。スプルは、金型２０５を開いた後に除去され得る。
得られる熱放出フォーム１００は、構造用フォーム（例えば、硬質フォーム）、室内装飾用フォーム（例えば、比較的柔軟で弾性のあるフォーム）、又は任意の他のフォームを含み得る。熱放出フォーム１００は、モノリシック部品として、又はモノリシック部品内に形成されてもよい。例えば、熱放出フォーム１００は、金型（例えば、フォームの形成中に使用されるのと同じ金型、又は別個の金型）内で圧縮されて、モノリシック構造体を形成し得る。熱放出フォーム１００は、複合積層（例えば、サンドイッチ）構造体に含まれてもよい。
図５は、一実施形態による複合積層構造体５００の等角図である。複合積層構造体５００は、コア５１０、第１の繊維層５３２、及び任意選択で第２の繊維層５３４を含む。第１の繊維層５３２は、コア５１０の第１の外面上に配置されてもよく、第２の繊維層５３４は、コア５１０の第２の外面上に配置されてもよく、第１の繊維層５３２とは実質的に反対側である。コア５１０は、熱放出フォーム１００（図１）を含み得る。例えば、コア５１０は、ポリマフォーム本体１１０、グラフェンフレークを含む第１の層１１２、中間部分１１６、及び任意選択で、グラフェンフレークを含む第２の層１１４を含み得る。
ポリマフォーム本体１１０は、中間部分１１６の周りに配置された１つ以上の外面（図１の１１８、１１９）を画定し、ここで、グラフェンフレークを含む１つ以上の層（１１２及び１１４）は、ポリマフォーム本体１１０の１つ以上の外面のうちの少なくとも１つに配置され、中間部分１１６は、グラフェンフレーク（図１の１２０）を実質的に含まない。グラフェンフレークを含んだ層が１つのみの実施形態では、グラフェンフレークを含んだ層は、外向きに面することを意図した複合積層構造体のコア５１０の表面上に配置され得る。コア５１０は実質的に平面であってもよい。コア５１０は、その中に１つ以上の形状、輪郭、折り目、又は他の構造体を有してもよい。例えば、コア５１０は、その中に１つ以上の輪郭、形状、折り目などを備えて予め成形され得る。そのような例は、鮮明な細部で金型を充満して成形された複合積層体を、金型内に空気を閉じ込めたり、それによる欠陥を生じさせたりすることなく作成するのに役立ち得る。コア５１０の外面は、少なくとも上面及び下面を含み得る。上面又は下面の１つ以上は、グラフェンフレークを含んだ層（複数可）を含み得る。ポリマフォーム本体１１０は、ポリウレタンフーム又は本明細書に開示される別のポリマフォームのいずれかを含み得る。
第１の繊維層５３２は、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂を含む。第１の複数の繊維は、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリマ繊維（例えば、熱硬化性繊維又は熱可塑性繊維）、炭素繊維などを含み得る。第１の複数の繊維は、繊維のマット、シート、又は織布を含み得て、繊維は例えばランダム配向繊維、織物繊維、二軸配向繊維などである。熱硬化性又は熱可塑性繊維は、以下に開示される熱可塑性又は熱硬化性繊維のいずれかを含み得る。第１の複数の繊維は、その中に少なくとも部分的に分布された第１のポリマ樹脂を含む。
第１のポリマ樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又はそれらの混合物を含み得る。熱硬化性樹脂は、１つ以上の熱硬化性ポリマ、例えば、１つ以上のエポキシ、１つ以上のポリウレタン、フェノール樹脂、ベンゾオキサジンなどを含み得る。熱可塑性樹脂は、１つ以上の熱可塑性ポリマ、例えば、ポリエーテルイミド（「ＰＥＩ」）、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）又は別のポリアリールエーテルケトン、アクリルなどを含み得る。熱可塑性ポリマ及び／又は熱硬化性ポリマを含む適切なポリマ樹脂は、２０１５年６月３日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０３４０５１号に開示されており、その開示は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
第１の繊維層５３２は、第１のポリマ樹脂、又はその間に配置された１つ以上の中間層によってコア５１０に結合され得る。例えば、第１のポリマ樹脂は、少なくとも部分的にポリマフォームコアの中に浸透し、それによって第１の繊維層５３２をコア５１０に結合し得る。第１のポリマ樹脂は、散布、加熱、又は混合されると、マイクロフォームを形成し得る。例えば、第１のポリマ樹脂の成分（例えば、エポキシ）は、１つ以上の追加の成分（例えば、水又はポリウレタン）と混合されると、マイクロフォーム発泡体を形成し得る。マイクロフォームは、コア５１０への結合を支援し得る。例えば、マイクロフォームはコア５１０の中に浸透し、コアを硬化時に第１の繊維層に結合し得る。第１の繊維層５３２は、複合積層構造体の外面であってもよく、（コア５１０の）グラフェンフレークを含んだ層は、第１の繊維層５３２に対して配置される。
第２の繊維層５３４は、第２の複数の繊維と、その中に少なくとも部分的に分散された第２のポリマ樹脂とを含む。第２の繊維層５３４の第２の複数の繊維は、第１の繊維層５３２について本明細書で開示される第１の複数の繊維と類似又は同一であってもよく、繊維の種類及び層の種類（例えば、織布又はランダムに配向されたマット）のうちの１つ以上が挙げられる。第２のポリマ樹脂は、第１のポリマ樹脂について本明細書に開示されるポリマ樹脂のいずれかと類似又は同一であり得る。
いくつかの例では、第２の複数の繊維は、１つ以上の態様において第１の複数の繊維と同じであってもよい。いくつかの例では、第２の複数の繊維は、１つ以上の態様において第１の複数の繊維と異なっていてもよい。例えば、第２の複数の繊維はガラス繊維を含み得て、第１の複数の繊維は炭素繊維を含み得る。第２のポリマ樹脂は、第１のポリマ樹脂と同一であってもよい。いくつかの例では、第２のポリマ樹脂は、１つ以上の態様において第１のポリマ樹脂と異なっていてもよい。例えば、第１のポリマ樹脂は、第１の熱硬化性樹脂（例えば、エポキシポリウレタン混合物）を含み得て、第２のポリマ樹脂は、第２の熱硬化性樹脂（例えば、ポリウレタン）又は熱可塑性樹脂（例えば、ＰＥＩ）を含み得る。いくつかの例では、第１のポリマ樹脂はＰＥＩ樹脂を含み得て、第２のポリマ樹脂はエポキシポリウレタン樹脂を含み得る。本明細書に開示されるポリマ樹脂は、充満剤、触媒、発泡剤、硬化剤、又は発泡制御剤のうちの１つ以上を含み得る。
グラフェンフレークを含んだ層を有する複合積層構造体５００の部分を外向きに位置することにより、複合積層構造体は、グラフェンフレークを含んだ層（複数可）がない同一の複合積層体と比較して、比較的低い熱放出を有し得る（例えば、ＦＡＲ２５．８５３試験条件下で少なくとも２分間、５０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満の熱放出を示す）。グラフェンフレークをコアの両方の主面に利用することにより、結果として得られる複合積層構造体は、熱放出が、いずれかの側からも発火源に曝されたときに少なくなる可能性がある。更に、コアの中間部分を実質的にグラフェンフレークのない状態に保つことにより、グラフェンフレークをコア５１０のフォーム本体１１０全体にわたって利用する際の非常に高いコストを回避し得る。更に、本明細書に開示されるポリマ樹脂及び繊維を利用することにより、本明細書に開示される複合積層構造体に関して、比較的低い火災、煙、及び毒性値もまた達成され得る。
追加の層が、複合積層構造体５００で利用されてもよく、例えば追加の繊維層、ポリマ層、追加のコアなどである。例えば、複合積層体５００は、第１の繊維層５３２又は第２の繊維層５３４のうちの１つ以上の上に配置された少なくとも１つの追加の繊維層を含んでもよい。追加の繊維層は、本明細書に開示される繊維層のいずれかと類似又は同一であり得る。いくつかの例では、追加の層は、第１の繊維層５３２とコア５１０、又は第２の繊維層５３４とコア５１０の一方又は両方の間に配置され得る。例えば、少なくとも１つの追加の繊維層は、第１の繊維層５３２とコア５１０又は第２の繊維層５３４とコア５１０のうちの１つ以上の間に配置されてもよい。少なくとも１つの追加の層は、熱硬化性層又は熱可塑性層などの純粋なポリマ層であってもよい。純粋なポリマ層（複数可）は、フェノール樹脂、ＰＥＩなどの難燃性又は耐炎性樹脂を含み得る。
追加の層を含む複合積層構造体５００の層のいずれも、その上、例えばその外向き面又は内向き面上に堆積されたグラフェンフレークを含み得る。例えば、第１の繊維層５３２又は第２の繊維層５３４のうちの１つ以上は、その外向き面上にグラフェン粒子を含み得る。そのような例では、得られる複合積層構造体の熱放出は、グラフェンフレークを含んだ層を有するフォームコアにグラフェンフレークのみを有する複合積層構造体よりも更に低いと予想される。
繊維層（複数可）のポリマ樹脂を硬化させて、実質的に剛性の複合積層構造体を提供し得る。例えば、第１層及び第２層のポリマ樹脂を硬化させて、熱放出制御されたコアを間に有する剛性複合積層構造体を形成してもよい。
複合積層構造体５００は、製品の構成要素、例えば自動車（例えば、ボンネット、ドア、フェンダ、屋根など）、航空宇宙（例えば、飛行機のシートバック、頭上の荷物入れ、隔壁など）、船舶（例えば、モールド、ドアなど）、鉄道（例えば、ドア、座席、手荷物入れ、隔壁など）などを形成するように成形され得る。
複合積層部品は、成形によって製造され得る。図６は、一実施形態による、熱放出制御された複合構造体を製造するための方法６００の流れ図である。方法６００は、コア上に配置された第１の繊維層を含むレイアップ成形体を形成するブロック６１０を含み、第１の繊維層は、第１の複数の繊維及びその上にポリマ樹脂を有し、コアはポリマフォーム本体及びグラフェンフレークを含んだ層を含み、ポリマフォーム本体は、中間部分の周りに配置された１つ以上の外面を画定し、ここで、グラフェンフレークを含んだ層は、１つ以上の外面のうちの少なくとも１つに位置し、中間部分はグラフェンフレークを実質的に含まず、また方法６００は金型内でレイアップ成形体をプレスするブロック６２０と、ポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化させて複合部品を形成するブロック６３０を含む。いくつかの例では、方法６００は、ブロック６１０～６３０より多い、又は少ないブロックを含み得る。例えば、ブロック６２０と６３０は、単一のブロックに結合されてもよい。
コア上に配置された第１の繊維層を含むレイアップ成形体を形成するブロック６１０は、金型の外側又は金型の内側でレイアップ成形体を形成することを含み、第１の繊維層が第１の複数の繊維及びその上にポリマ樹脂を有し、コアがポリマフォーム本体及びグラフェンフレークを含んだ層を含み、ポリマフォーム本体は、中間部分の周りに配置された１つ以上の外面を画定し、ここでグラフェンフレークを含んだ層は、１つ以上の外面のうちの少なくとも１つに位置し、中間部分はグラフェンフレークを実質的に含まない。レイアップ成形体を形成することは、複合積層構造体の構成要素の少なくともいくつかを互いの上に配置することを含み得る。簡単な例では、レイアップ成形体を形成することは、コアを第２の繊維層上に配置し、次いで第１の繊維層をコアの上に配置することを含み得る。レイアップ成形体のコアは、本明細書に開示されるコア又はポリマフォーム本体のいずれかを含み得る。例えば、コアは、フォーム本体の少なくとも１つの外面上に配置されたグラフェンフレークを含む少なくとも１つの層を有するポリマフォーム本体を含み、ポリマフォーム本体は、外面（又はグラフェンフレークを含む少なくとも１つの層（複数可））の間にグラフェンフレークを実質的に含まない中間部分を含む。
レイアップ成形体の繊維層（複数可）は、本明細書に開示された繊維層のいずれかを含み得る。例えば、第１の繊維層は、第１の複数の繊維と、その上にある第１のポリマ樹脂とを含み得る。第１の複数の繊維は、本明細書に開示される複数の繊維のいずれかを含み得る。第１のポリマ樹脂は、本明細書に開示されるポリマ樹脂のいずれかを含み得る。 第１の繊維層は、ポリマ樹脂で予め含浸された繊維層（「プリプレグ」）として提供されてもよい。いくつかの例では、第１の繊維層は乾燥繊維シートとして提供され得て、ポリマ樹脂がその上に、例えばポリマ樹脂を繊維シートに噴霧又は刷毛塗りすることによって散布され得る。少なくとも第２の繊維層は、プリプレグ、又は後にポリマ樹脂が散布される乾燥繊維シートとして提供されてもよい。
図７は、一実施形態による、金型７０５内に配置されるレイアップ成形体７００の等角図である。レイアップ成形体は、コア５１０、第１の繊維層７３２、及び任意選択で第２の繊維層７３４を含む。第１の繊維層７３２は、第１の繊維層５３２（図５）などの１つ以上の態様において、本明細書に開示される繊維層のいずれかと類似又は同一であり得る。例えば、第１の繊維層７３２は、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂を含み得る。第２の繊維層７３４は、第２の繊維層５３４（図５）などの１つ以上の態様において、本明細書で開示される繊維層のいずれかと類似又は同一であり得る。例えば、第２の繊維層７３４は、第２の複数の繊維及び第２のポリマ樹脂を含み得る。第１の複数の繊維及び／又は第２の複数の繊維は、本明細書に開示される繊維、例えば炭素、アラミド、ガラス、熱硬化性、又は熱可塑性繊維のいずれかを含み得る。第１のポリマ樹脂及び第２のポリマ樹脂は、本明細書に開示されるポリマ樹脂のいずれかを含み得る。
繊維層（複数可）７３２及び／又は７３４のポリマ樹脂（複数可）は、レイアップ成形体７００において未硬化であってもよい。例えば、第１のポリマ樹脂は、第１の複数の繊維に、噴霧器、刷毛、又はローラを介して散布することができ、第２のポリマ樹脂（存在する場合）は第２の複数の繊維（存在する場合）に同様に散布し得る。いくつかの例では、繊維のそれぞれの層のポリマ樹脂は、繊維の層が金型７０５内に配置された後に繊維の層に噴霧されてもよい。コア５１０は、繊維層上又は繊維層間に配置され得る。金型７０５を閉じて圧縮し、複合積層部品を形成し得る。
示すように、レイアップ成形体７００を形成することは、第１の繊維層７３２を金型７０５に、例えば第１の金型半体７０６内の第１の成形面７０８上に配置することを含み得る。第１のポリマ樹脂は、第１の繊維層７３２上に配置され、その後、又はその前に第１の繊維層７３２は金型７０５内に配置され得る。コア５１０は、第１の繊維層７３２上に配置され得る。いくつかの例では、レイアップ成形体を形成することは、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂をコア上に配置することを含み得る。
いくつかの例では、レイアップ成形体７００は、第２の繊維層７３４を含む。例えば、レイアップ成形体７００は、コア５１０の第１の繊維層７３２とは反対側に配置された少なくとも第２の繊維層７３４を含み得る。そのような例では、レイアップ成形体を形成することは、第２の複数の繊維をコア上に配置することと、第２のポリマ樹脂を第２の複数の繊維上に配置することを含み得る。第２の繊維層７３４は、第１の繊維層７３２とは反対側のコア５１０上に配置されてもよく、又は第２の金型半体７０７の金型に、例えば第２の成形面７０９上に配置されてもよい。第２のポリマ樹脂は、第２の繊維層７３４上に配置され、その後、又はその前に第２の繊維層７３４は金型７０５内に配置され得る。もちろん、いくつかの例では、金型は２つより多い部分を含み得る。
コア上に配置された第１の繊維層を含むレイアップ成形体を形成することは、金型内でレイアップ成形体を形成することを含み得る。例えば、第１の繊維層７３２は、金型７０５内の第１の成形面７０８又はコア５１０に適用され得る。同様に、金型内でレイアップ成形体を形成することは、第２の繊維層７３４を第１の繊維層７３２とは反対側のコア５１０に適用することを含んでもよく、又は第２の繊維層７３４を第２の成形面７０９に適用することを含んでもよい。
レイアップ成形体を形成することは、レイアップ成形体７００の構成要素のうちの１つ以上を互いに接触させて配置することを含み得る。このような形成は、１つ以上の構成要素を互いに直接積み重ねることによって達成され得る。レイアップ成形体を形成することは、レイアップ成形体７００の構成要素を金型内の所定の位置に配置することを含むことができ、その結果、金型が閉じられたときに構成要素が選択された順序で積み重ねられる。
レイアップ成形体を形成することは、グラフェンフレークをレイアップ成形体の１つ以上の構成要素上に、又は金型の１つ以上の成形面上に堆積させることを含み得る。例えば、レイアップ成形体を形成することは、第１の繊維層７３２、第２の繊維層７３４、又は少なくとも１つの成形面のうちの１つ以上の上に、熱放出フォームの形成のために本明細書に開示されるような溶媒などにおいてグラフェンフレークを噴霧することを含み得る。グラフェンフレークを成形面（複数可）に噴霧し、次にポリマ樹脂を含む繊維層（複数可）をグラフェンフレークでコーティングされた表面（複数可）に配置することにより、結果として得られる複合積層体内の繊維層は、更にグラフェンフレークを少なくともその外面に含む。追加的又は代替的に、レイアップ成形体を形成することは、グラフェンフレークを繊維層（複数可）の内向き面に、例えばグラフェンフレークを繊維層（複数可）の内向き面（複数可）に噴霧することよって、堆積させることを含み得る。得られた複合積層体は、グラフェンフレークのない繊維層を有する複合積層構造体よりも低い熱放出値を示し得る。
図６に戻ると、金型内でレイアップ成形体をプレスするブロック６２０は、金型内でレイアップ成形体を閉じることを含み得る。金型内でレイアップ成形体をプレスすることは、それに圧縮力を印加することを含み得て、例えば少なくとも約１ｋＰａ、約１ｋＰａ～１ＭＰａ、１ＭＰａ～１ＧＰａ、１ＧＰａ未満、又は１００ＭＰａ未満の圧縮力である。金型内でレイアップ成形体をプレスすることは、選択された持続時間、金型に圧力を保持することを含み、例えば少なくとも１秒、約１秒～約１時間、約３秒～約１分、約１分～約５分、約５分～約１０分、１時間未満、１０分未満、又は３０秒超の持続時間である。
第１のポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化するブロック６３０は、レイアップにおいて少なくとも第１のポリマ樹脂を（例えば、任意の他のポリマ樹脂を用いて）少なくとも部分的に硬化することを含み得る。例えば、第１のポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化させることは、少なくとも第２のポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化させることを含み得る。ポリマ樹脂（複数可）が硬化するにつれて、レイアップ成形体は、少なくとも半剛性の複合積層構造体を提供する形状に硬化する。第１のポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化して複合部品を形成することは、第１のポリマ樹脂を金型の内側、金型の外側、又はその両方で少なくとも部分的に硬化することを含み得る。例えば、第１のポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化させることは、金型内で少なくとも第１のポリマ樹脂を部分的に硬化させ、部分的に硬化した複合積層体を金型から取り出し、金型の外側、例えば冷却面上で、少なくとも第１のポリマ樹脂の硬化を終了することを含み得る。
第１のポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化させて複合部品を形成することは、金型を選択された温度で選択された持続時間、例えば金型内でレイアップ成形体をプレスしている間に加熱することを含み得る。選択された持続時間は、少なくとも約５秒、例えば約５秒～約１時間、約１０秒～約５分、約５分～約１０分、約１０分～約１時間、約１時間未満、約３０分未満、約１分超、約５分超、約３０分超、又は約１時間超であってもよい。選択された温度は、少なくとも約５０°Ｆ（１０℃）、例えば約５０°Ｆ（１０℃）～約３００°Ｆ（１４８．８８９℃）、約５０°Ｆ（１０℃）～約１００°Ｆ（３７．７７７８℃）、約１００°Ｆ（３７．７７７８℃）～約１５０°Ｆ（６５．５５５６℃）、約１５０°Ｆ（６５．５５５６℃）～約２００°Ｆ（９３．３３３３℃）、約２００°Ｆ（９３．３３３３℃）～約３００°Ｆ（１４８．８８９℃）、約３００°Ｆ（１４８．８８９℃）未満、約２００°Ｆ（９３．３３３３℃）未満、又は約１００°Ｆ（３７．７７７８℃）未満であり得る。
方法６００は、本明細書に開示される熱放出フォームを形成する方法のいずれかを介してフォームコアを形成することを含み得る。方法６００は、成形された複合部品（例えば、複合積層構造体）を金型から取り出すことを含み得る。そのような取り出しは、ポリマ樹脂（複数可）の硬化中又は硬化後に行い得る。
本明細書に開示され、及び／又は方法６００によって形成される複合積層部品又は構造体は、自動車（例えば、ボンネット、ドア、屋根、フェンダなど）、航空機（例えば、飛行機の座席、手荷物入れ、隔壁など）、ボート（例えば、隔壁、座席、モールド、収納庫など）、又は列車の車両（例えば、隔壁、座席、モールド、収納庫など）の１つ以上の構成要素、例えば本明細書に開示されるそれらの種類の任意の部品を含み得る。図８は、図７の金型でレイアップ成形体から形成された背もたれ８００を示す。図示のように、背もたれ８００は、図７の金型７０５から取り出され得る。背もたれ８００の形状は、成形面７０８及び７０９に一致する。グラフェンフレークを含んだ層は、背もたれ８００において外向きに面し得る。したがって、座席の後ろに座る乗客に面する表面は、比較的低い熱放出（例えば、本明細書に開示される熱放出値のいずれか）を示し得る。加えて、背もたれは比較的低いＦＳＴスコア（米国又は国際航空管理規制の下で安全であると認定される）を示し得る。グラフェンフレークを有するコアでは、背もたれを、グラフェン粒子が分散しているコアと比較して比較的安価にし得る。
いくつかの例では、グラフェンフレークは、フォームのないモノリシック又は積層構成要素で、又はフォームとは別の層で利用され得る。図９は、一実施形態による、複合積層体９００の断面図である。複合積層体９００は、複数の繊維層を含み、第１の繊維層９３２、第２の繊維層９３４、及び任意に、第１の繊維層９３２と第２の繊維層９３４との間に配置された少なくとも１つの追加の繊維層９３３を含んでいる。任意の数の追加の繊維層は、第１の繊維層９３２と第２の繊維層９３４との間に配置され得る。複合積層体９００は、第１の繊維層９３２上に配置された外側ポリマ層９３６を含む。４つの層を有するように示されるが、いくつかの例ではより多くの、又はより少ない層が含まれていてもよい。
第１の繊維層９３２は、１つ以上の態様において、第１の繊維層５３２（図５）などの本明細書に開示される繊維層のいずれかと類似又は同一であり得る。例えば、第１の繊維層９３２は、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂を含み得る。第２の繊維層９３４は、１つ以上の態様において、第２の繊維層５３４（図５）などの本明細書で開示される繊維層のいずれかと類似又は同一であり得る。例えば、第２の繊維層９３４は、第２の複数の繊維及び第２のポリマ樹脂を含み得る。任意の少なくとも１つの追加の層９３３は、例えば追加のポリマ樹脂内に配置された追加の複数の繊維を含むような、本明細書に開示される繊維層のいずれかと類似又は同一であり得る。第１の複数の繊維、第２の複数の繊維、及び／又は少なくとも１つの追加の複数の繊維は、本明細書に開示される繊維、例えば炭素、アラミド、ガラス、熱硬化性、又は熱可塑性繊維のいずれかを含み得る。繊維の種類、厚さ、密度、又は形態のうちの１つ以上は、複合積層体９００のそれぞれの繊維層の間で異なっていてもよい。それぞれの繊維層における複数の繊維の密度は、本明細書に開示される密度のいずれか（例えば、５０ｇｓｍ～３００ｇｓｍ）を含み得る。
第１のポリマ樹脂、第２のポリマ樹脂、及び少なくとも１つの追加のポリマ樹脂は、本明細書に開示されるポリマ樹脂のいずれかを含み得て、例えば、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ、ポリウレタン、エポキシポリウレタン混合物など）、熱可塑性樹脂（例えば、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなど）、又はそれらの混合物である。それぞれの繊維層の密度は、本明細書に開示される密度のいずれか（例えば、５０ｇｓｍ～３００ｇｓｍ）を含み得る。それぞれの繊維層中のポリマ樹脂の量は、繊維層の間で異なっていてもよく、又は繊維層の間で実質的に均一であってもよい。例えば、個々の繊維層は、少なくとも１重量％のポリマ樹脂（例えば、少なくとも１０グラム）、例えば、１重量％～８０重量％、１重量％～１０重量％、１０重量％～３０重量％、３０重量％～６０重量％、又は５０重量％～８０重量％のポリマ樹脂を含み得る。各個々の繊維層の残りは、その中に複数の繊維を含み得る。繊維層の（プレス及び硬化後の）厚さは、様々であり得て、例えば、各層が少なくとも１ｍｍの厚さ、１ｍｍ～１０ｍｍ、１ｍｍ～３ｍｍ、３ｍｍ～６ｍｍ、６ｍｍ～１０ｍｍ、１０ｍｍ未満、３ｍｍ未満、又は１ｍｍ未満の厚さである。
外側ポリマ層９３６は、第１の繊維層９３２上に配置され得る。外側ポリマ層９３６は、外側ポリマ樹脂及びグラフェンフレークを含み得る。外側ポリマ層９３６内の外側ポリマ樹脂は、本明細書に開示されるポリマ樹脂のいずれかを含み得る。外側ポリマ樹脂は、グラフェンフレーク、例えば本明細書に開示されるグラフェンフレークのいずれかをその中に含んでもよい。グラフェンフレークは、外側ポリマ層９３６の少なくとも２重量％、例えば、外側ポリマ層９３６の２重量％～５０重量％、２重量％～１０重量％、５重量％～１５重量％、１０重量％～２０重量％、２０重量％未満、又は１０重量％未満であり得る。グラフェンフレークは、外側ポリマ層９３６の外面上に配置され得る。例えば、グラフェンフレークは、製造中に外側ポリマ層９３６の外側ポリマ樹脂の表面に浮遊してもよい。グラフェンフレークは、成形面に散布された後に、外側ポリマ樹脂をそこに散布し、外側ポリマ層９３６を形成し得る。したがって、外側ポリマ層９３６は、その外面又は外側領域（例えば、層の最も外側の５０％、３０％、２０％、又は１０％の体積）にグラフェンフレークを含み、外側ポリマ層９３６の残り（例えば、最も内側の体積）にはグラフェンフレークを実質的に含まなくてもよい。いくつかの例では、外側ポリマ層９３６の厚さは十分に小さく（例えば、１ｍｍ～３ｍｍ）、グラフェンフレークがそれを通して分散されることを可能にし得る。いずれの場合でも、外側ポリマ層は、その下の繊維層の上に配置されたグラフェンフレークの外側層を提供する。
図９に示すように、複合積層体９００の最も外側層（例えば外向き面）は、その中にグラフェンフレークを含む。グラフェンフレークを外側のポリマ層９３６に位置することにより、得られた複合積層体９００は、優れた熱放出特性（例えば、ＦＡＲ２５．８５３試験条件下で少なくとも２分間、５０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満の熱放出）を提供する。
複合積層体９００の一例では、外側ポリマ層９３６は、９４重量％のポリマ樹脂及び６重量％のグラフェンフレークを含み、第１の繊維層９３２は、３２グラムのポリマ樹脂を含む８０ｇｓｍのＮＣＦガラス繊維シートを含み、第２の繊維層９３４は、３２グラムのポリマ樹脂を含む８０ｇｓｍのＮＣＦガラス繊維シートを含み、少なくとも１つの追加の繊維層９３３は、３２グラムの樹脂を含む８０ｇｓｍのＮＣＦガラス繊維シートを含む。積層体であると記載されるが、フォームコアは複合積層体９００の任意の層の間に配置されて、外側ポリマ層及びフォームコアにグラフェンフレークを有する複合サンドイッチ構造体を形成し得る。
複合積層体９００は、未硬化の構成要素を中に有するレイアップ成形体から形成され得る。レイアップ成形体は、方法６００に関して本明細書に開示されているような金型内などで複合積層体９００を形成するために圧縮及び硬化されてもよい。
図１０は、一実施形態による、熱放出制御された複合構造体を製造するための方法１０００の流れ図である。方法１０００は、レイアップ成形体を形成するブロック１０１０であって、レイアップ成形体が、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂をその上に有する第１の繊維層、第１の繊維層の下に配置されて、第２の複数の繊維及び第２のポリマ樹脂をその上に有する第２の繊維層、ならびに第１の繊維層上に配置されて、複数のグラフェンフレークをその中に含む外側ポリマ樹脂を有する外側ポリマ層を含んでいるブロック１０１０と、レイアップ成形体を金型内でプレスするブロック１０２０と、レイアップ成形体を少なくとも部分的に硬化させて複合部品を形成するブロック１０３０と、を含む。いくつかの例では、方法１０００は、ブロック１０１０～１０３０より多い、又は少ないブロックを含み得る。例えば、ブロック１０２０及び１０３０は、単一のブロックに結合され得る。
レイアップ成形体を形成するブロック１０１０であって、レイアップ成形体が、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂をその上に有する第１の繊維層、第１の繊維層の下に配置されて、第２の複数の繊維及び第２のポリマ樹脂をその上に有する第２の繊維層、ならびに第１の繊維層上に配置されて、複数のグラフェンフレークをその中に含む外側ポリマ樹脂を有する外側ポリマ層を含んでいる、ブロック１０１０は、レイアップ成形体を金型の外側、金型の内側、又は両方の部分で形成することを含み得る。レイアップ成形体を形成することは、複合積層体の未硬化の構成要素の少なくともいくつかを互いの上に配置することを含み得る。簡単な例では、レイアップ成形体を形成することは、第１の繊維層の構成要素（例えば、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂）を第２の繊維層の構成要素上に配置し、次いで複数のグラフェンフレークを有する外側ポリマ層の構成要素（例えば、外側ポリマ樹脂）を第１の繊維層上に配置することを含み得る。
レイアップ成形体の繊維層（複数可）は、本明細書に開示された繊維層のいずれかを含み得る。例えば、第１の繊維層は、第１の複数の繊維と、その上にある第１のポリマ樹脂とを含み得る。第１の複数の繊維は、本明細書に開示される複数の繊維のいずれかを含み得る。第１のポリマ樹脂は、本明細書に開示されるポリマ樹脂のいずれかを含み得る。第１の繊維層はプリプレグとして提供されてもよい。いくつかの例では、第１の繊維層が乾燥繊維シートとして提供され、ポリマ樹脂がそこに、例えば第１のポリマ樹脂を第１の繊維シート上に噴霧又は刷毛塗りによって散布されてもよい。第２の繊維層は、第２の複数の繊維及びその上の第２のポリマ樹脂を含み得る。第２の複数の繊維は、本明細書に開示される複数の繊維のいずれかを含み得る。第２のポリマ樹脂は、本明細書に開示されるポリマ樹脂のいずれかを含み得る。例えば、第２の繊維層は、プリプレグ、又は後にポリマ樹脂が散布される乾燥繊維シートとして提供されてもよい。
レイアップ成形体を形成することは、少なくとも１つの追加の繊維層（の構成要素）を、第１の繊維層（の構成要素）と第２の繊維層（の構成要素）との間に配置することを含み、例えば、１つの追加の繊維層、２つの追加の繊維層、３つの追加の繊維層、４つの追加の繊維層、又は５つの追加の繊維層であり得る。各追加の繊維層は、追加の複数の繊維とその上に追加のポリマ樹脂を含み得る。追加の複数の繊維は、本明細書で開示される複数の繊維のいずれかを含み得る。追加のポリマ樹脂は、本明細書に開示されるポリマ樹脂のいずれかを含み得る。
ポリマ樹脂（複数可）は、金型内にそれぞれの繊維層（複数可）を配置する前又は後に、それぞれの繊維層上に配置され得る。それぞれの繊維層（複数可）のポリマ樹脂（複数可）は、レイアップ成形体内で未硬化であってもよい。例えば、第１のポリマ樹脂は、噴霧器、刷毛、又はローラによって第１の複数の繊維に散布され得て、第２のポリマ樹脂は、第２の複数の繊維に同様に散布され得て、追加のポリマ樹脂（存在する場合）は、追加の複数の繊維（存在する場合）に同様に散布され得る。例えば、それぞれの繊維層のポリマ樹脂は、繊維層が金型内に配置された後、繊維層上に噴霧されてもよい。
レイアップ成形体を形成することは、第２の複数の繊維を成形面上に配置することと、第２のポリマ樹脂を第２の複数の繊維上に配置することを含み得る。第１の繊維層は、第２の繊維層上に配置され得る。例えば、レイアップ成形体を形成することは、第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂を第２の繊維層上に配置することを含み得る。レイアップ成形体を形成することは、金型内でレイアップ成形体を形成することが、第１の繊維層を第２の繊維層（又は存在する場合は少なくとも１つの追加の繊維層）上に適用することを含み得る、ことを含んでもよい。
レイアップ成形体を形成することは、外側ポリマ層（の構成要素）を第１の繊維層上に金型内又は金型の外で配置することを含み得る。例えば、外側ポリマ層を第１の繊維層上に配置することは、外側ポリマ樹脂を形成することを含み得る。そのような例では、外側ポリマ層は、グラフェンフレークをその中に有するポリマ樹脂を含む。グラフェンフレークは、金型内で第１の繊維層の反対側の成形面に、流体流の噴霧などによって堆積され得る。流体流は、ガス又は溶媒を含んでもよい。溶媒は、表面張力を介して成形面に対してグラフェンフレークを一時的に保持するのに役立ち得る。いくつかの例では、静電相互作用を利用して、グラフェンフレークを成形面に保持することができ、例えば、成形面を帯電させた後にグラフェンフレークを成形面に散布することによる。外側ポリマ樹脂は、成形面へグラフェンフレークの上に散布され、未硬化の外側ポリマ層（例えば、グラフェンフレークを含む外側ポリマ樹脂）を形成し得る。代替的又は追加的に、外側ポリマ樹脂を第１の繊維層に散布する前に、金型を閉じて、グラフェンフレークを外側ポリマ樹脂（反対側の金型半体に配置されたレイアップ成形体上）と接触させて、未硬化の外側ポリマ層を形成し得る。外側ポリマ樹脂は、本明細書に開示されるポリマ樹脂のいずれかを含み得る。
いくつかの例では、グラフェンフレークは、外側ポリマ層の未硬化のポリマ樹脂の外面上に直接散布され得る。そのような例では、外側ポリマ層の樹脂は、第１の繊維層に、噴霧、塗装、流し込み、刷毛塗りなどによって散布され、グラフェンフレークはその上に噴霧され得る。グラフェンフレークは、外側ポリマ層（第１の繊維層の上に配置される）の未硬化の樹脂上に、選択された速度で（例えば、ガス流において）噴霧され、外側ポリマ層のグラフェンフレークの量を制御し得る。そのような例では、グラフェンフレークは、外側ポリマ層の外面、又はその最も外側の部分（例えば、体積）、例えば、外側ポリマ層の外側半分、外側３分の１、又は外側４分の１に限定され得る。
いくつかの例では、グラフェンフレークは、外側ポリマ層の外側ポリマ樹脂と混合された後に、レイアップ成形体に適用し得る。例えば、グラフェンフレークを含むポリマ樹脂を第１の繊維層上に適用して外側ポリマ層を形成し得る。
レイアップ成形体を形成することは、レイアップ成形体の構成要素のうちの１つ以上を互いに接触させて配置することを含み得る。このような形成は、構成要素の１つ以上を互いに直接積み重ねることによって達成され得る。レイアップ成形体を形成することは、レイアップ成形体の構成要素を金型内の所定の位置に配置することを含み得て、その結果、金型が閉じられたときに構成要素が選択された順序で積み重ねられる。例えば、レイアップ成形体を形成することは、グラフェンフレークを、レイアップ成形体の１つ以上の構成要素上、又は金型の１つ以上の成形面上に配置することを含み得る。
図１０に戻ると、金型内でレイアップ成形体をプレスするブロック１０２０は、金型内でレイアップ成形体を閉じることを含み得る。金型内でレイアップ成形体をプレスすることは、圧縮力を、例えば、少なくとも約１ｋＰａ、約１ｋＰａ～１ＭＰａ、１ＭＰａ～１ＧＰａ、１ＧＰａ未満、又は１００ＭＰａ未満で印加することを含み得る。金型内でレイアップ成形体をプレスすることは、金型に圧力を選択された期間、例えば、少なくとも１秒、約１秒～約１時間、約３秒～約１分、約１分～約５分、約５分～約１０分、１時間未満、１０分未満、又は３０秒を超えて保持することを含み得る。
レイアップ成形体を少なくとも部分的に硬化するブロック１０３０は、レイアップ成形体において少なくとも第１のポリマ樹脂、第２のポリマ樹脂、及び外側ポリマ樹脂を（例えば、任意の他のポリマ樹脂を用いて）少なくとも部分的に硬化することを含み得る。ポリマ樹脂（複数可）が硬化するにつれて、レイアップ成形体はある形状に硬化し、少なくとも半剛性の複合積層構造体を提供する。レイアップ成形体を少なくとも部分的に硬化して複合部品を形成することは、ポリマ樹脂（複数可）を金型の内側、金型の外側、又はその両方で少なくとも部分的に硬化することを含み得る。例えば、レイアップ成形体においてポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化させることは、金型内で少なくともポリマ樹脂を部分的に硬化させ、部分的に硬化した複合積層体を金型から取り出し、金型の外側、例えば冷却面上で、少なくともポリマ樹脂の硬化を終了することを含み得る。
レイアップ成形体を少なくとも部分的に硬化させて複合部品を形成することは、金型を選択された温度で選択された持続時間、例えば金型内でレイアップ成形体をプレスしている間に加熱することを含み得る。選択された持続時間は、少なくとも約５秒、例えば約５秒～約１時間、約１０秒～約５分、約５分～約１０分、約１０分～約１時間、約１時間未満、約３０分未満、約１分超、約５分超、約３０分超、又は約１時間超であってもよい。選択された温度は、少なくとも約５０°Ｆ（１０℃）、例えば約５０°Ｆ（１０℃）～約３００°Ｆ（１４８．８８９℃）、約５０°Ｆ（１０℃）～約１００°Ｆ（３７．７７７８℃）、約１００°Ｆ（３７．７７７８℃）～約１５０°Ｆ（６５．５５５６℃）、約１５０°Ｆ（６５．５５５６℃）～約２００°Ｆ（９３．３３３３℃）、約２００°Ｆ（９３．３３３３℃）～約３００°Ｆ（１４８．８８９℃）、約３００°Ｆ（１４８．８８９℃）未満、約２００°Ｆ（９３．３３３３℃）未満、又は約１００°Ｆ（３７．７７７８℃）未満であり得る。
方法１０００は、形成された複合部品（例えば、複合積層構造体）を金型から取り出すことを含み得る。そのような取り出しは、ポリマ樹脂（複数可）の硬化中又は硬化後に行い得る。
本明細書に開示され、及び／又は方法１０００によって形成される複合積層部品又は構造体は、自動車（例えば、ボンネット、ドア、屋根、フェンダなど）、航空機（例えば、飛行機の座席、手荷物入れ、隔壁など）、ボート（例えば、隔壁、座席、モールド、収納庫など）、又は列車の車両（例えば、隔壁、座席、モールド、収納庫など）の１つ以上の構成要素、例えば本明細書に開示されるそれらの種類の任意の部品を含み得る。
実施例Ａの熱放出フォーム部品は、ＭＤＩベースのポリウレタンフォームとして形成した。水中のグラフェンフレークは、金型の成形面に噴霧した。グラフェンフレークは、表面張力によって成形面に付着させた。金型を閉じ、ポリウレタンフォーム成形成分を、ポートを介して金型に注入した。ポリウレタンフォーム成形成分を反応させ、膨張させてポリウレタンフォームを形成した。グラフェンフレークを、成形面でフォームに付着させた。金型を開き、ポリウレタンフォームを冷却させて実施例Ａを形成した。実施例Ａは、断面を切開し、ポリマフォーム本体の内部を露出させた。
図１１は、実施例Ａの熱放出フォーム部品１１００の写真である。実施例Ａの熱放出フォーム部品１１００は、ポリウレタンフォーム本体１１１０を含み、ポリウレタンフォーム本体１１１０は中間部分１１１６と、中間部分１１１６を取り囲むグラフェンフレークを含んだ層１１１２とを有する。グラフェンフレークを含んだ層１１１２は、フォーム本体１１１０の中にその外面から最小距離で浸透したグラフェンフレークを含む。図示のように、グラフェンフレークを含んだ層１１１２は、完全に均一な厚さではないが、外面から実質的に一貫した平均厚さを有する。更に示すように、中間部分１１１６は、グラフェンフレークを含んだ層１１１２よりも明らかに軽く、それは中間部分１１１６がグラフェンフレークを実質的に含まないためである。
本明細書で使用される場合、「約」又は「実質的に」という用語は、「約」によって修飾された用語の±１０％又は±５％の許容変動を指す。更に、用語「未満」、「又は小さい」、「より大きい」、「を超える」、又は「又は以上」は、用語「未満」、「又は小さい」、「より大きい」、「を超える」、又は「又は以上」によって修飾される値をエンドポイントとして含む。
様々な態様及び実施形態が本明細書で開示される一方で、別の態様及び実施形態が企図される。本明細書に開示される様々な態様及び実施形態は、例示を目的としており、限定を意図するものではない。更に、「含んでいる(including)」、「有している(having)」、及びその変形（例えば、「含む(includes)」及び「有する(has)」）という用語は、特許請求の範囲を含め、本明細書で使用される場合、非限定的であり、「含んで(comprising)」という単語及びその変形（「含む(comprise)」と「含む(comprises)」など）と同じ意味であると見なされる。

Claims (60)

  1. 熱放出フォームであって、
    中間部分の周りに配置された１つ以上の外面を画定するポリマフォーム本体と、
    前記１つ以上の外面のうちの少なくとも１つに位置するグラフェンフレークを含んだ層であって、前記中間部分がグラフェンフレークを実質的に含まない層と、
    を備える、熱放出フォーム。
  2. 前記ポリマフォーム本体は、ポリウレタンフォームを含む、請求項１に記載の熱放出フォーム。
  3. 前記熱放出フォームは、ＦＡＲ２５．８５３試験条件下で少なくとも２分間、５０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満の熱放出を示す、請求項１～２のいずれか一項に記載の熱放出フォーム。
  4. 前記グラフェンフレークを含んだ層は約１μｍ～約１００μｍの平均フレーク厚さを有するグラフェンフレークを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱放出フォーム。
  5. 前記グラフェンフレークを含んだ層は約４０μｍ～約８０μｍの平均フレーク厚さを有するグラフェンフレークを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の熱放出フォーム。
  6. 前記グラフェンフレークを含んだ層は約５０μｍ～約３００μｍの平均最大寸法を有するグラフェンフレークを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の熱放出フォーム。
  7. 前記グラフェンフレークを含んだ層は約８０μｍ～約２２０μｍの平均最大寸法を有するグラフェンフレークを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の熱放出フォーム。
  8. 前記グラフェンフレークを含んだ層は、実質的に平面形状であるグラフェンフレークを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の熱放出フォーム。
  9. 前記グラフェンフレークを含んだ層は、複数のランダムに配向されたグラフェンフレークを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の熱放出フォーム。
  10. 前記グラフェンフレークを含んだ層は、５ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の熱放出フォーム。
  11. 熱放出フォームを製造する方法であって、
    複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面に散布することと、
    未硬化のポリウレタンフォームを前記金型内に堆積させることと、
    前記ポリウレタンフォームを前記金型内で硬化させることと、
    を含む、方法。
  12. 複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの表面に散布することは、グラフェンフレークを前記金型の少なくとも１つの成形面に噴霧することを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面に散布することは、前記複数のグラフェンフレークを溶媒スプレで前記少なくとも１つの成形面に噴霧することを含む、請求項１１～１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面に散布することは、グラフェンフレークを前記金型のすべての成形面に噴霧することを含む、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 複数のグラフェンフレークを金型の少なくとも１つの成形面に散布することは、約１μｍ～約１００μｍの平均フレーク厚さ、又は約５０μｍ～約３００μｍの平均最大寸法の１つ以上を有するグラフェンフレークを利用することを含む、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 未硬化のポリウレタンフォームを前記金型内に堆積させることは、少なくとも１つのイソシアネートと少なくとも１つのポリオールとの混合物を前記金型の中に堆積させることを含む、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 未硬化のポリウレタンフォームを前記金型内に堆積させることは、前記混合物を前記金型の中に投入することを含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記ポリウレタンフォームを前記金型内で硬化させることは、前記ポリウレタンフォームを膨張させて前記金型を充満するのを可能にすることを含む、請求項１１～１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記ポリウレタンフォームを前記金型内で硬化させることは、前記金型の温度を硬化温度に制御することを含む、請求項１１～１８のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記複数のグラフェンフレークを有する硬化したポリウレタンフォームを前記金型から取り出すことを更に含む、請求項１１～１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. 複合構造体であって、
    第１の複数の繊維及び第１のポリマ樹脂を有する第１の繊維層と、
    前記第１の繊維層の上に配置されたコアであって、ポリマフォーム本体とグラフェンフレークを含んだ層とを含み、前記ポリマフォーム本体は、中間部分の周りに配置された１つ以上の外面を画定し、ここで前記グラフェンフレークを含んだ層は、前記１つ以上の外面のうちの少なくとも１つに位置し、ここで前記中間部分はグラフェンフレークを実質的に含まない、コアと、
    を含む、複合構造体。
  22. 第２の複数の繊維と第２のポリマ樹脂とを有する第２の繊維層を更に含み、ここで前記コアが前記第１の繊維層と前記第２の繊維層との間に配置される、請求項２１に記載の複合構造体。
  23. 前記第１の複数の繊維又は前記第２の複数の繊維の１つ以上は、ガラス繊維又は炭素繊維の少なくとも１つを含む、請求項２１～２２のいずれか一項に記載の複合構造体。
  24. 前記第１のポリマ樹脂又は前記第２のポリマ樹脂の１つ以上は、ポリウレタン、エポキシ、又はポリエーテルイミドの少なくとも１つを含む、請求項２１～２３のいずれか一項に記載の複合構造体。
  25. 前記第１の繊維層は前記複合構造体の外面であり、前記グラフェンフレークを含んだ層は前記第１の繊維層に対して配置される、請求項２１～２４のいずれか一項に記載の複合構造体。
  26. 前記ポリマフォーム本体は、ポリウレタンフォームを含む、請求項２１～２５のいずれか一項に記載の複合構造体。
  27. 前記複合構造体は、ＦＡＲ２５．８５３試験条件下で少なくとも２分間、５０ｋｗＭｉｎ／ｍ２未満の熱放出を示す、請求項２１～２６のいずれか一項に記載の複合構造体。
  28. 前記グラフェンフレークを含んだ層は約１μｍ～約１００μｍの平均フレーク厚さを有するグラフェンフレークを含む、請求項２１～２７のいずれか一項に記載の複合構造体。
  29. 前記グラフェンフレークを含んだ層は約５０μｍ～約３００μｍの平均最大寸法を有するグラフェンフレークを含む、請求項２１～２８のいずれか一項に記載の複合構造体。
  30. 前記コアは実質的に平面であり、前記１つ以上の外面は上面及び下面を含み、
    前記グラフェンフレークを含んだ層は少なくとも前記上面に配置される、
    請求項２１～２９のいずれか一項に記載の複合構造体。
  31. 前記下面に位置するグラフェンフレークを含んだ追加の層を更に備える、請求項３０に記載の複合構造体。
  32. 熱放出制御された複合構造体を製造する方法であって、
    コア上に配置された第１の繊維層を含むレイアップ成形体を形成することであって、前記第１の繊維層は、第１の複数の繊維とその上に第１のポリマ樹脂を有し、前記コアはポリマフォーム本体とグラフェンフレークを含んだ層とを含み、前記ポリマフォーム本体は中間部分の周りに配置された１つ以上の外面を画定し、ここで、前記グラフェンフレークを含んだ層は、前記１つ以上の外面のうちの少なくとも１つに位置し、前記中間部分はグラフェンフレークを実質的に含まない、ことと、
    前記レイアップ成形体を金型内でプレスすることと、
    前記ポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化させて複合部品を形成することと、
    を含む、方法。
  33. 前記第１の複数の繊維は、ガラス繊維又は炭素繊維の１つ以上を含み、
    レイアップ成形体を形成することは、前記第１の複数の繊維と前記第１のポリマ樹脂を前記コアの上に配置することを含む、
    請求項３２に記載の方法。
  34. 前記レイアップ成形体は、前記コアの前記第１の繊維層とは反対側に配置された少なくとも第２の繊維層であって、第２の複数の繊維及び第２のポリマ樹脂を含む第２の繊維層を含み、
    前記レイアップ成形体を形成することは、前記第２の複数の繊維及び前記第２のポリマ樹脂を前記コア上に配置することを含む、
    請求項３２～３３のいずれか一項に記載の方法。
  35. コア上に配置された第１の繊維層を含むレイアップ成形体を形成することは、前記レイアップ成形体を前記金型内に形成することを含む、請求項３２～３４のいずれか一項に記載の方法。
  36. 前記レイアップ成形体を金型内でプレスすることは、前記金型内で前記レイアップ成形体を閉じ、そこに圧縮力を印加することを含む、請求項３２～３５のいずれか一項に記載の方法。
  37. 前記第１のポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化させて複合部品を形成することは、前記第１のポリマ樹脂を前記金型内で少なくとも部分的に硬化させることを含む、請求項３２～３６のいずれか一項に記載の方法。
  38. 前記第１のポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化して複合部品を形成することは、前記金型を選択された温度で選択された持続時間、加熱することを含む、請求項３２～３７のいずれか一項に記載の方法。
  39. 前記第１のポリマ樹脂を少なくとも部分的に硬化して複合部品を形成することは、前記第１のポリマ樹脂を前記金型の外側で少なくとも部分的に硬化させることを含む、請求項３２～３９のいずれか一項に記載の方法。
  40. 前記複合部品を前記金型から取り出すことを更に含む、請求項３２～３９のいずれか一項に記載の方法。
  41. 前記複合部品は、航空機、自動車、ボート、又は列車の構成要素の少なくとも一部分を含む、請求項３２～４０のいずれか一項に記載の方法。
  42. 複合積層構造体であって、
    第１の複数の繊維とその上の第１のポリマ樹脂とを含む第１の繊維層と、
    第２の複数の繊維とその上の第２のポリマ樹脂とを含む第２の繊維層と、
    前記第１の繊維層上に配置された外側ポリマ層であって、複数のグラフェンフレークがその中に配置された外側ポリマ樹脂を含む外側ポリマ層と、
    を備える、複合積層構造体。
  43. 前記第１の複数の繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、熱可塑性繊維、又は熱硬化性繊維の１つ以上を含み、
    前記第２の複数の繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、熱可塑性繊維、又は熱硬化性繊維の１つ以上を含む、
    請求項４２に記載の複合積層構造体。
  44. 第１のポリマ樹脂は、エポキシ、ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、又はそれらの混合物のうちの１つ以上を含み、
    第２のポリマ樹脂は、エポキシ、ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、又はそれらの混合物のうちの１つ以上を含み、
    前記外側樹脂は、エポキシ、ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、又はそれらの混合物のうちの１つ以上を含む、
    請求項４２～４３のいずれか一項に記載の複合積層構造体。
  45. 前記第１の繊維層と前記第２の繊維層との間に配置された少なくとも１つの追加の繊維層を更に含み、前記少なくとも１つの追加の繊維層のそれぞれが追加の複数の繊維と、前記追加の複数の繊維上に配置された追加のポリマ樹脂を含む、請求項４２～４４のいずれか一項に記載の複合積層構造体。
  46. 前記第１の繊維層は少なくとも８０ｇ／ｍ２の密度を有し、
    前記第２の繊維層は少なくとも８０ｇ／ｍ２の密度を有し、
    前記少なくとも１つの追加の繊維層は少なくとも８０ｇ／ｍ２の密度を有する、
    請求項４２～４５のいずれか一項に記載の複合積層構造体。
  47. 熱放出制御された複合構造体を製造する方法であって、
    レイアップ成形体であって、第１の複数の繊維及びその上に第１のポリマ樹脂を有する第１の繊維層、前記第１の繊維層の下に配置された第２の繊維層であって、第２の複数の繊維及びその上に第２のポリマ樹脂を有する第２の繊維層、ならびに前記第１の繊維層に配置された外側ポリマ層であって、複数のグラフェンフレークをその中に含む外側ポリマ樹脂を有する外側ポリマ層、を含むレイアップ成形体を形成することと、
    前記レイアップ成形体を金型内でプレスすることと、
    前記レイアップ成形体を少なくとも部分的に硬化させて複合部品を形成することと、
    を含む、方法。
  48. 前記複合部品を前記金型から取り出すことを更に含む、請求項４７に記載の方法。
  49. 前記第１の複数の繊維は、ガラス繊維又は炭素繊維の１つ以上を含み、
    前記第２の複数の繊維は、ガラス繊維又は炭素繊維の１つ以上を含み、
    レイアップ成形体を形成することは、前記第１の複数の繊維と前記第１のポリマ樹脂を前記第２の繊維層の上に配置することを含む、
    請求項４７～４８のいずれか一項に記載の方法。
  50. 前記レイアップ成形体は、前記第１の繊維層と前記第２の繊維層との間に配置された少なくとも１つの追加の繊維層であって、少なくとも１つの追加の複数の繊維及び少なくとも１つの追加のポリマ樹脂を含んだ少なくとも１つの追加の繊維層を含み、
    前記レイアップ成形体を形成することは、前記少なくとも１つの追加の繊維層を前記第１の繊維層と前記第２の繊維層との間に配置することを含む、
    請求項４７～４９のいずれか一項に記載の方法。
  51. 前記レイアップ成形体を金型内でプレスすることは、前記レイアップ成形体を前記金型内で閉じることと、圧縮力をそこに加圧することを含む、請求項４７～５０のいずれか一項に記載の方法。
  52. 前記レイアップ成形体を少なくとも部分的に硬化して複合部品を形成することは、前記第１のポリマ樹脂、前記第２のポリマ樹脂、又は前記外側ポリマ樹脂の１つ以上を前記金型内で少なくとも部分的に硬化させることを含む、請求項４７～５１のいずれか一項に記載の方法。
  53. 前記レイアップ成形体を少なくとも部分的に硬化して複合部品を形成することは、前記金型を選択された温度で選択された持続時間、加熱することを含む、請求項４７～５２のいずれか一項に記載の方法。
  54. 前記レイアップ成形体を少なくとも部分的に硬化して複合部品を形成することは、前記第１のポリマ樹脂、前記第２のポリマ樹脂、又は前記外側ポリマ樹脂の１つ以上を前記金型の外側で少なくとも部分的に硬化させることを含む、請求項４７～５３のいずれか一項に記載の方法。
  55. 前記複合部品を前記金型から取り出すことを更に含む、請求項４７～５４のいずれか一項に記載の方法。
  56. 前記複合部品は、航空機、自動車、ボート、又は列車の構成要素の少なくとも一部分を含む、請求項４７～５５のいずれか一項に記載の方法。
  57. グラフェンフレークを外面に有し、前記外面より内側の部分にグラフェンフレークを実質的に含まない、少なくとも１つの材料を含む熱放出制御された構造体。
  58. 前記熱放出制御された構造体は、外面にグラフェンフレークを有する熱放出制御されたフォームと、グラフェンフレークを実質的に含まない内部部分とを含む、請求項５７に記載の熱放出制御された構造体。
  59. 前記熱放出制御された構造体は、外面にグラフェンフレークを有する外側ポリマ層と、グラフェンフレークを実質的に含まない内部部分とを含む、請求項５７に記載の熱放出制御された構造体。
  60. 前記熱放出制御された構造体は、複数の繊維及び前記複数の繊維上に配置されたポリマ樹脂を有する１つ以上の繊維層を含む、請求項５７～５９のいずれか一項に記載の熱放出制御された構造体。
JP2023523225A 2020-10-16 2021-10-12 熱放出制御された構造体 Pending JP2023546436A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063092899P 2020-10-16 2020-10-16
US63/092,899 2020-10-16
PCT/US2021/054535 WO2022081550A1 (en) 2020-10-16 2021-10-12 Heat release controlled structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023546436A true JP2023546436A (ja) 2023-11-02

Family

ID=81208611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023523225A Pending JP2023546436A (ja) 2020-10-16 2021-10-12 熱放出制御された構造体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230391974A1 (ja)
EP (1) EP4228886A1 (ja)
JP (1) JP2023546436A (ja)
CN (1) CN116568499A (ja)
WO (1) WO2022081550A1 (ja)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140141233A1 (en) * 2012-07-03 2014-05-22 Peterson Chemical Technology, Inc. Surface Infusion of Flexible Cellular Foams With Novel Liquid Gel Mixture
WO2016178117A1 (en) * 2015-05-06 2016-11-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Secondary battery and electronic device
US10010859B2 (en) * 2015-12-28 2018-07-03 Nanotek Instruments, Inc. Integral 3D graphene-carbon hybrid foam and devices containing same
US20220009198A1 (en) * 2018-11-19 2022-01-13 Bright Lite Structures Llc High-strength low-heat release components including a resin layer having sp2 carbon-containing material therein
WO2020106678A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-28 Bright Lite Structures Llc High-strength low-heat release composites cross-reference to related applications

Also Published As

Publication number Publication date
US20230391974A1 (en) 2023-12-07
EP4228886A1 (en) 2023-08-23
CN116568499A (zh) 2023-08-08
WO2022081550A1 (en) 2022-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12053963B2 (en) High-strength low-heat release composites
CA2698531C (en) Process for the production of a foamed article
US20220009198A1 (en) High-strength low-heat release components including a resin layer having sp2 carbon-containing material therein
US20110315310A1 (en) Single press mold process for forming a finished light weight structural component
KR101137527B1 (ko) 압축 성형을 이용한 자동차용 내장재의 제조방법
US20190168426A1 (en) Fibre reinforcement of reactive foam material obtained by a double strip foam method or a block foam method
ES2804105T3 (es) Refuerzo con fibras de espumas de segmentos unidos entre sí
EP0286058A2 (en) Composite load-bearing structural element and relative manufacturing process
CA2533692C (en) Foam laminate product and process for production thereof
CN109153808B (zh) 纤维增强的泡沫材料
JP2023546436A (ja) 熱放出制御された構造体
JP2023011514A (ja) 膨張性発泡材料を用いた補強サンドイッチパネル、及びその製造方法
EP4116078A1 (en) Foam sheet core for composite sandwich structures and method of making the same
JP2553206B2 (ja) 軽量複合成形物の製造方法
ES2389858T3 (es) Procedimiento para la fabricación de una pieza compuesta
WO2022102410A1 (ja) フェンダーライナー及びその製造方法、並びに車両
WO2022158266A1 (ja) フェンダーライナー及びその製造方法
JPH1142725A (ja) 制振・遮音性発泡複合成形体

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230612

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240326

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240402

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240626