JP3786953B2 - マトリックス中の相互に平行な繊維からなる複合ウェブ - Google Patents

Description

本発明は、複合ウェブに関する。本発明において、複合ウェブは、マトリックス中の相互に平行な繊維からなる１つの細長い複合層からなる長さ不確定の細長い平坦な物体を意味すると理解される。
WO-A-91/12136には、細長い二層複合構造体が開示されている。この構造体において、第１の層は構造体の長手方向に延びるマトリックス中の繊維からなり、第２の層は該長手方向に対して直角をなして延びるマトリックス中の繊維からなる。このように様々な層中の繊維が異なる方向に延びている二層構造体を、以下では交差積層ウェブと呼ぶ。繊維がウェブの長手方向に対して平行に延びる複合ウェブを、以下では平行ウェブと記載する。WO-A-91/12136では、平行ウェブから長さが平行ウェブの幅と実質的に同一である矩形の断片を切り出し、該断片を別の平行ウェブ上に繊維が該ウェブの長手方向に対して直角をなして延びるように順々に積層することによって、第２の層が製造される。この後、これらの複合層は圧力および熱の影響下で互いにしっかり連結される。
上記の切り出した断片を、連続した断片が重なり、その結果、厚くなった部分が生じないように、また、連続した断片の間に空間（間隙）が残存しないように、連続法で、所望の角度で正確に接合させることは、技術的に非常に困難である。さらに、繊維が平行な複合層の非連結状態の断片は、それらが繊維の方向に容易に裂けるので、取り扱いが困難である。このことは、特に、複合層が非常に薄く、高い繊維含量を有する場合（例えば、防弾用複合材料への使用に望ましい）には、事実である。
それゆえ、既存の平行ウェブに加えて、複合層中の繊維がウェブの長手方向に対して０°ではない角度をなして延びており、例えば、交差積層ウェブなどの多層複合構造体の製造における上記の問題点および欠点をほとんどまたは全く有しない複合ウェブが必要とされている。
この要望は、本発明に従い、長手方向には接合・連結されたウェブ部品（７）から構成される複合ウェブ（３）によって満足される。かかる複合ウェブにおいて、該ウェブ部品は、分離層（８）と、その上に、マトリックス（６）中の相互に平行な繊維（５）からなる複合層（４）とを含み、各ウェブ部品の複合層は、互いに反対側に位置し、繊維に対して平行に延びる２つの横側面（１）および（２）が境界をなし、
該ウェブ部品は、各ウェブ部品の複合層の横側面（１）が接合ウェブ部品の複合層の横側面（２）に対向し、それに対して平行になるように、また、ウェブ部品中の繊維が複合ウェブの長手方向に対して角度α（０°ではない）をなすように接合されており、
接合ウェブ部品の分離層（８）は互いに連結されている。
本発明による複合ウェブは、以下では横ウェブと呼ぶが、簡単な技術による多層複合材料の連続生産に使用することができる。
横ウェブの別の利点は、支持体としての分離層の存在によって、複合層が裂ける危険性がなく、複合層の取り扱いが容易なことである。このことは、複合層を非常に薄くすることができ、また、複合層中の繊維を結合させるのに、より少量のマトリックス材料で充分であり、その結果、複合層の繊維含量をより高くすることができることを意味する。これは、特に、多層防弾用複合材料において高い防護レベルを達成するのに有利である。以下、「横ウェブの分離層」とは、横ウェブのウェブ部品の相互に連結したすべての分離層を意味するものとする。
横ウェブの別の重要な特徴は、横ウェブの分離層を除去した後、連結ウェブ部品の複合層は重なりを有さず、それゆえ、ウェブ部品が連結される箇所で局所的に厚くなった部分が存在しないことである。これの利点は、多層複合材料の製造において、ほとんど問題が発生しないことである。これを多層防弾用複合材料に使用する場合の別の利点は、防護レベルが多層複合材料の表面全体にわたって大きく変化せず、その結果、該多層複合材料が表面の最低防護レベルと単位表面あたりの重量とのより高い比率を有することである。
図面に示す多数の具体例を参照しながら、本発明を説明する。
図１ａは、分離層が複合層のすべての側面を越えて突出し、ある横側面における分離層の縁部が該横側面に対して平行に延びるウェブ部品の具体例を示す。
図１ｂは、分離層の縁部が複合層の側面と一致するウェブ部品の具体例を示す。
図１ｃは、複合層が平行四辺形（複合層の側面が最小角度αをなす）の形状であり、分離層がある横側面を越えて突出するウェブ部品の具体例を示す。
図１ｄは、図１ｃのウェブ部品の線I-Iに沿った断面を示す。
図２ａは、分離層が設けられた平行ウェブを示すが、該ウェブからウェブ部品は４５°の角度で切り出される。
図２ｂは、横ウェブの具体例を示すが、繊維は該ウェブの長手方向に対して４５°の角度をなして延びる。
図２ｃは、横ウェブの具体例を示すが、繊維は該ウェブの長手方向に対して直角をなして延びる。
図２ｄは、図２ｃの複合ウェブの線I-Iに沿った断面を示す。
図３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄは、ウェブ部品を接合・連結する多数の適当な具体例を示す。
図３ａは、分離層の縁部が複合層の間に小さい間隙を設けて接合された複合層の横側面と一致するウェブ部品を示す。該ウェブ部品は、横ウェブの幅全体にわたって接着テープで連結される。
図３ｂは、分離層が複合層の間に小さい間隙を設けて接合された複合層のある横側面を越えて突出するウェブ部品を示す。該ウェブ部品は、一方のウェブ部品の分離層の突出部分と他方のウェブ部品の分離層との間を接着剤で連結される。
図３ｃは、分離層が複合層のある横側面を越えて突出し、他方の横側面とは一致するウェブ部品を示す。該ウェブ部品は、一方のウェブ部品の複合層が他方のウェブ部品の複合層と重なるように接合される。該ウェブ部品は、横ウェブの幅全体にわたって接着テープで連結される。
図３ｄは、一方のウェブ部品の複合層が他方のウェブ部品の複合層と重なるように接合された複合層のある横側面を越えて分離層が突出するウェブ部品を示す。該ウェブ部品は、一方のウェブ部品の分離層の突出部分と他方のウェブ部品の分離層との間を接着剤で連結される。
図３ｅは、図３ｄの横ウェブを示すが、ウェブ部品を連結する第２の層はその上に配置される。
図３ｆは、図３ｅの構造体の分離層を除去した後の結果を示す。
図４は、ウェブ部品を接合する方法の具体例を図式的に示す。
ウェブ部品７は、分離層８と、その上に、マトリックス６中の相互に平行な繊維５からなる複合層４とを含む。各ウェブ部品の複合層は、互いに反対側に位置し、繊維に対して平行に延びる２つの横側面１および２が境界をなす（図１ａ〜図１ｄを参照）。
複合層中の繊維は、多量の繊維が複合層から抜けることなく複合層を繊維の方向に対して平行に引き裂くことができるように、互いに平行に延びている。繊維は、好ましくは実質的にまっすぐ延びている。
複合層の側面１０および１１は、以下では縦側面と呼ぶが、任意の方向に延びることができる（図１ａ）。実際には、これらの縦側面は、まっすぐ相互に平行に延びることが好ましい。各ウェブ部品の複合層は、かくして、横側面と縦側面とが最小角度αをなす（図１ｂ：α＝９０°、図１ｃ：α＝４５°）平行四辺形の形状であることが好ましい。これの利点は、たとえ角度αが９０°ではなくても、ウェブ部品の縦側面１０および１１によって形成される横ウェブの縁部１２および１３がまっすぐ平行に延びることである（図２ｂ）。
分離層８は、複合層を支持し、横ウェブに充分な引張強度を与えるのに役立つ。分離層は、複合層に対して、横ウェブの処理の間にそれを保持するように、充分に接着しなければならないが、ウェブ部品を連結する第２の層が横ウェブの複合層に貼付された後、該複合層から除去することが容易なように少しだけ接着しなければならない。分離層に適する材料は、例えば、ナイロン、ポリエステルまたはポリ塩化ビニルなどのプラスチックである。ロウ紙またはクラフト紙が好ましく使用され、複合層に対向する分離層の面には、非接着層（例えば、シリコーン層）が設けられる。
ウェブ部品において、分離層は複合層のすべての側面を越えて突出することができる。しかし、分離層の縁部は、ウェブ部品を互いに充分に隣接させることを可能にするために、横側面１に対して平行に延びることが好ましい（図１ａ）。縦側面１０および１１について、実際には、ウェブ部品が好ましくは平行ウェブ１４から切り出されるので、分離層の縁部は複合層の縁部と概ね一致する（図２ａ）。図１ｂ、１ｃおよび１ｄに示すように、各ウェブ部品の分離層９の縁部は複合層の横側面１と一致することが最も好ましい。以下で説明するように、これの利点は、重なりや間隙を有しない複合層を製造することができることである。横側面２について、分離層の縁部は、好ましくは該横側面２に対して平行に延びる。分離層の縁部は、ウェブ部品の複合層の横側面２と一致するか（図１ｂ）、または、それを越えて突出する（図１ｃ）。分離層が横側面１および２を越えて突出すべきか否かの選択は、以下でさらに詳しく説明するように、ウェブ部品を接合・連結して横ウェブを形成しようする方法に依存する。
横ウェブ３は、図２ｂ、２ｃおよび２ｄに示すように、長手方向には、接合・連結ウェブ部品７から構成されている。横ウェブは、少なくとも２つのウェブ部品からなる。ウェブ部品の数の上限、およびそれゆえ、横ウェブの長さは、例えば、取り扱いの容易さおよび重量などの、実際上の必要条件によって決定される。連続法で使用する場合、横ウェブの長さは非常に長いことが好ましい。実際には、このような長いウェブは巻き取られる。
ウェブ部品は、各ウェブ部品の複合層の横側面１が隣接するウェブ部品の複合層の横側面２と対向し、それに対して実質的に平行になるように接合される。このことは、すべてのウェブ部品の繊維が互いに平行に延びることを意味する。
ウェブ部品は、ウェブ部品中の繊維が横ウェブの長手方向に対して角度α（０°ではない）をなすように接合される。接合ウェブ部品は、相互に連結され、一体的な横ウェブを形成するが、これは接合ウェブ部品の分離層が横ウェブ中で連結されているという事実による。これには、任意の適当な連結手段を使用することができる。適当な連結手段は、例えば、糊、片面もしくは両面の接着テープまたはステープルである。図２ｂおよび２ｃは、横ウェブの２つの具体例を示す。接合・連結の方法の詳細は、図３ａ〜図３ｄに示す。
各ウェブ部品の複合層の横側面１は、重ねたり（図３ｃおよび図３ｄ）、隣接させたり、または、接合ウェブ部品の複合層の横側面２に対して間隙を設けたり（図３ａおよび図３ｂ）することができる。上記のように、また、以下で説明するように、本発明の重要な特徴は、横ウェブ中のウェブ部品の複合層が部分的に重なっている場合であっても、ウェブ部品を連結する第２の層を貼付した後に、また、横ウェブの分離層を除去した後に、間隙を有しない複合層が得られることである。これは、図３ｅおよび図３ｆに示されている。複合層の重なり部分１５は、重なりウェブ部分の分離層と、それに連結された重なりウェブ部分の分離層との間に制限される。第２のしっかり連結された層１７が図３ｄの横ウェブの複合層に貼付された後（図３ｅ）、第２の層は分離層の支持機能を引き継ぐことができ、分離層は横ウェブから除去することができる（図３ｆ）。「しっかり連結された」なる用語は、複合層と第２の層１７との間の接着が複合層と分離層との間の接着より強いので、複合層を第２の層から分離させることなく、分離層を除去することができることを意味する。接合ウェブ部品の分離層の間に制限された重なり部分１５は、横ウェブの分離層と共に除去することができる（図３ｆ）。かくして得られた複合層は重なりを有しない。これは、分離層が横側面１から突出する場合にも事実である。しかし、このことから、得られた複合層には、分離層のこの突出部分の表面全体にわたって間隙が存在することになる。もちろん、複合層の間には、重なりも間隙も存在しないことが好ましい。これを多層防弾用複合材料に使用する場合の利点は、多層複合材料の表面全体にわたって防護レベルが実質的に同一であることである。横ウェブの最も好ましい具体例では、各ウェブ部品における分離層の縁部９は、それゆえ横側面１と一致し（図１ｂおよび図１ｃ）、また、各ウェブ部品の複合層の横側面１は、接合ウェブ部品の複合層の横側面２に重なるか（図３ｃおよび図３ｄ）、または、少なくともそれに隣接する。この横ウェブを使用すれば、重なりや間隙を有しない複合層を得ることが可能である（図３ｆ）。実際には、複合層を正確に接合することは事実上不可能であるので、これらのウェブ部品は、最も好ましくは複合層が部分的に重なるように接合される。重なりの程度は、材料損失を制限するために、可能な限り小さい方が好ましい。
ウェブ部品７は、横ウェブの幅全体にわたって、複合層から離れて対向する接合ウェブ部品の分離層側（底面側）に貼付される接着テープ１９によって連結することができる（図３ａおよび図３ｃ）。ウェブ部品は、分離層の底面側に貼付される２つまたはそれ以上の細長い接着テープ（それらの長手方向は横ウェブの長手方向に対して平行）によって連結することもできる。ウェブ部品は、図１ｃのように、分離層の縁部が横側面２を越えて突出する場合には、分離層の該突出部分１８と重なりウェブ部分の分離層との間に塗布される接着剤１６で連結することもできる（図３ｂおよび図３ｄ）。ウェブ部品の複合層が（図３ｄのように）重なっている場合、この接着剤は複合層の限定された重なり部分１５に塗布することもでき、その結果、この重なり部分は連結された分離層と共に除去することが容易となる。ウェブ部品は、図３ａおよび図３ｃのように、接着テープ１９によって連結されることが最も好ましい。これの利点は、接着テープがより簡便かつ迅速に貼付でき、しかもより強い連結が可能なことである。
横ウェブのすべてのウェブ部品について、複合層の厚さは同一であることが好ましい。複合層の厚さの上限は、複合層を繊維の方向に平行に引き裂くことが比較的容易でなければならないという必要条件によって決定される。実際には、長い横ウェブは概ね巻き取られるので、複合層の厚さは、この層が充分に変形可能でなければならないという必要条件によっても制限される。この上限は、特に、選択されるマトリックス材料および繊維含量に依存する。上記の理由から、複合層の厚さは、好ましくは２ｍｍ未満、より好ましくは１ｍｍ未満、最も好ましくは０．５ｍｍ未満である。複合層の繊維含量は、１０〜９５重量％の間で変更することができる。複合層の厚さおよび繊維含量は、横ウェブの最終用途において予想される性質を考慮して選択される。例えば、多層防弾用複合材料では、高い防護レベルを達成するために、繊維含量の高い多数の非常に薄い複合層を使用することが好ましい。この場合の複合層の厚さは、好ましくは５００μｍ未満、より好ましくは１００μｍ未満、最も好ましくは５０μｍ未満である。この場合の繊維含量は、好ましくは４０〜９５重量％、最も好ましくは７０〜９５重量％である。
「繊維」なる用語は、その縦方向の寸法が幅および厚さという横方向の寸法より大きい細長い要素を意味する。「繊維」なる用語は、特に、モノフィラメント、マルイチフィラメントヤーン、バンド、ウェブ、糸、ステープルファイバーヤーン、および、規則的な断面または不規則な断面を有する他の細長い物体を包含する。
原理的には、すべての天然繊維および合成繊維を繊維として使用することができる。例えば、金属繊維、半金属繊維、無機繊維、有機繊維またはそれらの混合物を使用することができる。繊維の材質および性質は、最終用途における所望の性質を考慮して選択される。特に、それらを防弾用品に使用する場合には、繊維の引張強度、引張弾性率およびエネルギー吸収性が高いことが重要である。繊維は、少なくとも１．２ＧＰａの引張強度および少なくとも４０ＧＰａの引張弾性率を有することが好ましい。
引張強度の大きい適当な無機繊維は、例えば、ガラス繊維、炭素繊維およびセラミック繊維である。引張強度の大きい適当な有機繊維は、例えば、アラミド繊維、液晶ポリマー繊維、ならびに、例えば、ゲル紡糸法によって得られるような、配向度の高い、例えば、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよびポリアクリロニトリルからなる繊維である。
横ウェブに使用することができる繊維の広範囲な一覧表および説明は、WO-A-91/12136（第６頁第２３行〜第１２頁第８行）に与えられている。
高配向ポリオレフィン繊維を使用することが好ましい。これらの繊維の利点は、引張強度が高く、比重が低いことであり、その結果、それらは、特に防弾用品への使用に非常に適する。
適当なポリオレフィンは、特にポリエチレンおよびポリプロピレンのホモポリマーおよびコポリマーである。使用するポリオレフィンは、少量の１種またはそれ以上の他のポリマー、特に他のアルケン-１-ポリマーを含有することもできる。
線状のポリエチレン（ＰＥ）がポリオレフィンとして選択される場合には、良好な結果が得られる。
かかる線状ポリエチレンは、炭素原子１００個あたり１個より少ない側鎖、好ましくは炭素原子３００個あたり１個より少ない側鎖を有し、１種またはそれ以上の共重合可能な他のアルケン（例えば、プロペン、ブテン、ペンテン、４-メチルペンテン、オクテン）を５ｍｏｌ％まで含有することもできるポリエチレンを意味するものと理解される。
例えば、GB-A-2042414およびGB-A-2051667に記載されているようなゲル紡糸法によって調整されるポリオレフィンフィラメントからなるポリオレフィン繊維を使用することが好ましい。この方法は、実質的に、固有粘度の高いポリオレフィンの溶液を調製し、この溶液を溶解温度より高い温度でフィラメントに紡糸し、これらフィラメントをゲル化温度より低い温度に冷却してゲル化を起こさせ、溶媒を除去する前に、除去する間に、または、除去した後に、これらフィラメントを延伸することからなる。
フィラメントの断面の形状は、紡糸口の形状を選択することによって選択することができる。
「マトリックス」なる用語は、繊維を完全にまたは部分的に包囲し、繊維を複合層中の所定位置に保持する材料を意味する。ポリマー材料を用いることが好ましい。マトリックスのポリマー材料は、熱硬化性材料もしくは熱可塑性材料、または両方の混合物とすることができる。マトリックスの伸びは、繊維の伸びより大きいことが好ましい。マトリックスは、好ましくは３〜５００％の伸びを示す。適当な熱硬化性および熱可塑性マトリックス材料は、例えば、WO-A-91/12136（第１５頁第２６行〜第２１頁第２３行）に列挙されている。熱硬化性ポリマーのグループでは、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、エポキシドまたはフェノール樹脂をマトリックス材料として選択することが好ましい。熱可塑性ポリマーのグループでは、ポリウレタン、ポリビニル、ポリアクリル、ポリオレフィン、または、ポリイソプレン-ポリエチレン-ブチレン-ポリスチレンもしくはポリスチレン-ポリイソプレン-ポリスチレンブロックコポリマーなどの熱可塑性エラストマーブロックコポリマーをマトリックス材料として選択することが好ましい。
変形可能であり、例えば、ウェブを巻き取ったり、成形部品に成形したりするために、横ウェブまたはそれから製造される多層ウェブを変形させることを可能にするマトリックス材料を用いることが好ましい。複合材料の予想される最終用途においてマトリックスが高い剛性を有していなければならず、それゆえ、もはや変形可能であってはならない場合には、使用される好ましいマトリックス材料は、プレプレグ材料である。プレプレグ材料は、後処理によって所望のマトリックス材料に変換することができる含浸材である。熱硬化性材料をこれに使用することが好ましい。
本発明はまた、横ウェブの製造方法に関する。この方法は、２つまたはそれ以上のウェブ部品７を接合することからなる。これらのウェブ部品は、分離層８と、その上に、マトリックス６中の相互に平行な繊維５からなる複合層４とを有する。この複合層は、互いに反対側にあり、繊維に対して平行に延びる２つの横側面１および２を有する。これらのウェブ部品は、繊維方向がウェブの長手方向に対して角度α（０°ではない）をなし、各ウェブ部品の複合層の横側面１が接合ウェブ部品の複合層の横側面２に対して平行に延びるように接合される。次いで、接合ウェブ部品の分離層８が連結される。
（図１ｂおよび図１ｃのように）分離層９の縁部が複合層の横側面１に一致するウェブ部品を使用するのが好ましく、これらのウェブ部品は接合ウェブ部品の複合層の横側面２に重なるように、または、少なくともそれに隣接するように配置する。実際には、間隙が生じる危険性なく複合層を正確に隣接させて配置するのが非常に困難であるので、この場合には、（図３ｃおよび図３ｄのように）横側面１を重ねて配置することが最も好ましい。上記のように、横ウェブにおける複合層の重なり部分１５は、いずれの場合にも、ウェブ部品を連結する第２の層が貼付され、分離層が横ウェブから除去された後に、除去される。
ウェブ部品７は、好ましくは、（図２ａに示すように）分離層８を有する平行ウェブ１４から平行四辺形の形状をした断片を、平行ウェブ中の繊維の方向に対して角度αで切り出すことによって製造される。平行ウェブにおいて、分離層８が複合層の横側面１を越えて突出する場合、該突出部分は、好ましくは、図１ｂおよび図１ｃのように、ウェブ部品を得るために平行ウェブをウェブ部品に切断する前に除去される。切断した側面は、各ウェブ部品の複合層の縦側面１０および１１を形成する（図２ｂ）。繊維の方向における切断長、すなわち横側面１および２の長さは、角度αの正弦によって分割される横ウェブの予想される幅に等しい。このような切断長は、好ましくは、横ウェブの幅が平行ウェブの幅に等しくなるように選択される。これの利点は、交差積層ウェブを形成するために、同じ平行ウェブを本発明による横ウェブと組み合わせることができるということである。
繊維の方向が長手方向に対して角度αをなすようにウェブ部品を接合することは、好ましくは、横ウェブの自動的な連続生産に適当な方法で実施される。
本発明による方法の好ましい具体例では、ウェブ部品は、繊維の方向がコンベアベルトの長手方向に対して平行になるように、第１のコンベアベルト上に供給され、該ウェブ部品は第１のコンベアベルトの端で回転する。その後、それは先のウェブ部品に接合・連結され、第１のコンベアベルトと直列に配設された第２のコンベアベルトに沿って排出される。回転の角度は、コンベアベルトの配置および連結すべきウェブ部品の回転箇所に依存して、αまたは１８０°±αである。
図４は、最も好ましい別の具体例を図式的に示したものである。この方法の具体例では、ウェブ部品７は、繊維の方向がコンベアベルトの長手方向に対して平行になるように、第１のコンベアベルト２０上に供給され、各ウェブ部品は第１のコンベアベルトの端２１で接合され、先のウェブ部品に連結され、第１のコンベアベルトに対して角度αをなして配設された第２のコンベアベルト２２上に排出される。この方法の利点は、この方法を実施する装置が設計の点でより簡単であり、また、連結すべきウェブ部品がすでに接合用の第１のコンベアベルト上の正確な位置にあり、その結果、より正確な連結を達成することができるということである。角度αは好ましくは９０°である。これの利点は、接合装置が設計の点でより簡単であるということである。横ウェブは、好ましくは、第２のコンベアベルトの端で巻き取られる。
「コンベアベルト」なる用語は、ウェブ部品を連続的に供給するか、または、横ウェブを排出するのに適当なすべてのコンベアを包含する。
ウェブ部品は、例えば、接着層または接着テープなどの連結手段によって連結される。これらは、第１のコンベアベルトの端２１（図４）に、または、予めウェブ部品を第１のコンベアベルト２０上に供給する間に、貼付することができる。接着剤は、好ましくは、予め各ウェブ部品の複合層の横側面２における分離層に塗布される。次いで、接合すべきウェブ部品は、先のウェブ部品の接着剤を付与した部分上に配置し、圧着する。
横ウェブは、特に、簡単な方法によって、また、容易に入手可能な専門家を必要としない装置を用いて、重なりや間隙を有しない交差積層ウェブなどの多層複合材料を製造することを可能にする。
本発明はまた、複合層が重なりや間隙を有する領域を持たない交差積層ウェブに関する。「重なりや間隙を有する領域を持たない」とは、「層中のあらゆる箇所で繊維含量が実質的に同一である」ことを意味する。重なりや間隙が存在しないことから、かかる交差積層ウェブおよびそれから製造される多層複合材料は、全表面にわたって防弾防護レベルが実質的に同一であり、その結果として、表面の最低防護レベルと単位面積あたりの重量との比率がより高い。最低防護レベルは、保証することできる最低限の防護レベルを決定するので重要である。別の利点は、局所的に厚くなった部分が存在しないことから、このような交差積層ウェブから多層複合材料を製造するのがより容易であるということである。例えば、交差積層ウェブの断片を積層する場合、重なりによって生じる厚くなった部分が各場合の積層物中の同一箇所に生じることを防止するための設備を必要としない。厚くなった部分が存在しないことは、交差積層複合材料の積層された断片を多層複合材料に圧縮する間に、複合材料の表面上のあらゆる箇所に同一の圧力が印加されることを意味する。
交差積層ウェブ中の繊維は、好ましくは、第１の層中を、第２の層中の繊維に対して９０°の角度をなして延びる。このような交差積層複合材料は、より良好な防弾性を有する。交差積層ウェブの２つの複合層は、所望により、中間層によって分離してもよい。該中間層は、好ましくは、ポリマー材料から構成される。この層は、例えば、付加的なマトリックス材料として、または、接着層として、役立つことができる。
第１および第２の複合層中の繊維および／またはマトリックス材料は、異なっていてもよい。そのある具体例は、一方の層のマトリックス材料が他方の複合層のマトリックス材料より高い弾性率を有するか、または、後処理によって、高い弾性率を得ることができる交差積層ウェブである。この場合のマトリックス材料は、好ましくは、これらの層の一方においては熱可塑性であり、他方の層においては熱硬化性である。このような交差積層ウェブからなる１つまたはそれ以上の層を含む防弾用品は、良好な構造上の剛性および良好な防弾性を有する。
交差積層ウェブは、例えば、（図２ａのように）横ウェブ３上に別の横ウェブまたは平行ウェブ１４を、複合層が互いに対向するように配置し、次いで、これらの複合層をしっかり連結することによって、連続的に製造することができる。２つの複合層をしっかり連結することは、公知の方法、例えば、加熱オートクレーブ中で、または、例えば、カレンダー技術または他の公知の積層技術によるなど、圧力および／または熱の作用によって、実施することができる。これらの複合層はまた、２つの複合層の間の接着層によって、しっかり連結することもできる。
以下の工程からなる方法に従って交差積層ウェブを製造することが最も好ましい。
−平行な繊維およびある量のマトリックス材料からなる層を、繊維の方向がその長手方向に対して平行になるように横ウェブの複合層上に設けること、
−繊維およびマトリックス材料を複合層に形成すること（形成された複合層は複合ウェブの複合層にしっかり連結される）、
−横ウェブの分離層を除去すること。
この方法の利点は、第２の複合層を設けるのに分離層が必要でないことである。このことは、製造コストの減少を意味する。これは、特に、多数の非常に薄い層を使用するのが好ましい防弾用複合材料の場合には有利である。別の利点は、第２の複合層を形成すること、および、それを横ウェブの複合層にしっかりと連結することが、１つの製法工程で合わせて実施されることである。
平行な繊維からなる層は、繊維リールから多数の繊維をコーム上に導き（その結果、それらはある面図で平行になる）、次いで、それらを横ウェブ上に配置することによって設けることができる。この場合、ある量のマトリックス材料で予め被覆した繊維を使用することができる。被覆していない繊維を使用し、後でマトリックス材料を添加することが好ましい。これは、例えば、マトリックス材料からなる１つまたはそれ以上のフィルムを繊維の面の上および／または下に配置することによって、最も好ましくは繊維をある面内で平行にしてそれらをマトリックス材料を含有するある量の液体物質で被覆した後、実行することができる。これの利点は、より一層迅速で、より一層良好な接着が複合層の間に得られることである。液体物質は、例えば、マトリックス材料の溶液、分散液もしくは溶融液、または、プレプレグ材料とすることができる。マトリックス材料の溶液または分散液を用いる場合、複合層の形成には、溶媒または分散媒体を蒸発させることも包含される。最も好ましくは、マトリックス材料の水性分散液が用いられる。水性分散液は粘度が低い。これの利点は、繊維が充分に含浸されることである。別の利点は、分散媒体（すなわち、水）が非毒性であり、それゆえ、開放大気中に蒸発させることができることである。次いで、設けられた層が公知の方法で複合層に形成され、２つの複合層がしっかり連結される。これは、好ましくは、高温で実施される。その場合、マトリックス材料は、繊維の間を流動することができ、横ウェブの複合層に接着することができる。温度は、好ましくは、マトリックス材料の軟化温度または融解温度より高く、繊維の融解温度より低い。次いで、設けられた層は、横ウェブの複合層上に圧着される。複合層をしっかり連結した後、横ウェブから分離層を除去することができる。
上記の方法では、付加的な層を第２の複合層上に同時に配置し、同一の製法工程でそれにしっかり連結することができる。例えば、付加的な層としての横ウェブおよび交差積層ウェブから出発して、４層交差積層複合材料を単一工程で製造することができる。
本発明による横ウェブおよび交差積層ウェブは、多層複合材料に用いることができる。多層複合材料は、２つまたはそれ以上の横ウェブ、平行ウェブまたは交差積層ウェブから出発し、必要に応じてそれらを分離する接着層を用い、好ましくはロールから、それらを順々に積層し、公知の方法、例えば、圧力および／または熱の作用により、それらをしっかり連結することによって、連続的に製造することができる。このような多層複合材料は、それらが重なりや間隙を有する領域を持たず、その結果、それらが特に防弾用品への使用に適しているという利点を有する。

Claims (13)

1. 長手方向には、接合・連結されたウェブ部品（７）から構成される複合ウェブ（３）であって、該ウェブ部品は、分離層（８）と、その上に、マトリックス（６）中の相互に平行で連続的な繊維（５）からなる複合層（４）とを含み、各ウェブ部品の複合層は、互いに反対側に位置し、かつ繊維に対して平行に延びる２つの横側面（１）および（２）が境界をなし、該ウェブ部品は、各ウェブ部品の複合層の横側面（１）が接合ウェブ部品の複合層の横側面（２）に対向し、かつそれに対して平行になるように、また、ウェブ部品中の繊維が複合ウェブの長手方向に対して角度α（０°ではない）をなすように接合されており、接合ウェブ部品の分離層（８）が互いに連結されている、複合ウェブ（３）。
2. 各ウェブ部品において、分離層の縁部（９）が横側面（１）と一致すること、および、各ウェブ部品の複合層の横側面（１）が連結ウェブ部品の複合層の横側面（２）に重なっているか、または、少なくともそれに隣接していることを特徴とする請求項１記載の複合ウェブ。
3. 各ウェブ部品の複合層が該ウェブの横側面（１）と長手方向との間に角度αをなす平行四辺形の形状であることを特徴とする請求項１または２記載の複合ウェブ。
4. 角度αが９０°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の複合ウェブ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の複合ウェブの製造方法であって、
   分離層（８）と、その上に、マトリックス（６）中の相互に平行で連続的な繊維（５）からなる複合層（４）とを有する２つまたはそれ以上のウェブ部品（７）を接合すること（ただし、該複合層は、互いに反対側に位置し、かつ繊維に対して平行に延びる２つの横側面（１）および（２）を有し、また、該ウェブ部品は、繊維方向がウェブの長手方向に対して角度α（０°ではない）をなし、各ウェブ部品（７）の複合層（８）の横側面（１）が接合ウェブ部品の複合層の横側面（２）に対して平行に延びるように接合される）、ならびに、引き続いて、
   接合ウェブ部品の分離層を結合させること、
   からなる製造方法。
6. ウェブ部品（７）が、第１のコンベアベルト（２０）上に、繊維の方向が該コンベアベルトの長手方向に対して平行になるように供給され、第１のコンベアベルトの端（２１）では、各ウェブ部品が先のウェブ部品に接合・連結され、第１のコンベアベルトに対して角度αをなして配設された第２のコンベアベルト（２２）上に排出されることを特徴とする、連続長の複合ウェブ（３）を連続生産するための請求項５記載の製造方法。
7. マトリックス中の相互に＿平行な繊維からなる第１およびその上の第２の複合層（１７）からなり、第１の複合層中の繊維が第２の複合層中の繊維に対してある角度（０°ではない）をなしている連続長の交差積層ウェブを連続生産するための製造方法であって、請求項１〜４のいずれか１項記載の連続長の複合ウェブ（３）の複合層（４）が請求項１〜４のいずれか１項記載の別の複合ウェブの複合層または連続長の平行ウェブと積層され、分離層（８）が＿除去されることを特徴とする製造方法。
8. マトリックス中の相互に平行な繊維からなる第１（４）およびその上の第２（１７）の複合層からなり、第１の複合層中の繊維が第２の複合層中の繊維に対してある角度（０°ではない）をなしている連続長の交差積層ウェブを連続生産するための製造方法であって、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の連続長の複合ウェブ（３）の（第１の）複合層（４）上に、平行な連続繊維からなる層を、連続繊維の方向が複合ウェブの長手方向に対して平行になるように設けること、および、別の工程で、該繊維に、ある量のマトリックス材料を塗布すること、
   設けた繊維およびマトリックス材料をマトリックス材料の軟化温度または融解温度より高く、繊維の融解温度より低い温度で第２の複合層（１７）に、その場で成形すること（ただし、形成された複合層（１７）は複合ウェブの複合層（４）にしっかり連結されている）、
   分離層（８）を除去すること、
   からなる製造方法。
9. マトリックス材料を含有する液体物質を繊維に供給することを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 液体物質がマトリックス材料の水性分散液であることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 請求項７〜１０のいずれか１項記載の方法によって得られた交差積層ウェブから製造された多層複合材料からなる防弾用品。
12. 複合層が重なりや間隙を有する領域を持たない、請求項７〜１０のいずれか１項記載の方法によって得ることができる連続長の交差積層ウェブ。
13. 請求項１２記載の交差積層ウェブから製造された多層複合材料。

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