JP7053131B2 - ポリマーナノ粒子ポリマーを用いて製造された不織中間層 - Google Patents

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Description

本明細書に記載の実施例は、概して、複合構造、とりわけ複合構造における使用のためのポリマーナノ粒子強化中間層に関する。
繊維強化樹脂材料、すなわち一般に知られている「複合」材料は、高い重量比強度、耐食性、及びその他の好ましい特性のために、航空宇宙、自動車、船舶の用途にしばしば使用される。従来の複合材料には、典型的には、織構成及び／又は不織構成のガラス、炭素又はポリアラミド繊維の「プライ」が含まれる。繊維プライは、未硬化のマトリックス材料（例えば、エポキシ樹脂）と共にラミネートすることによって複合部品を製造することができる。次いで、ラミネートは、熱及び／又は圧力を加えて硬化し、完成部品を成形することができる。
複合部品は、「プリプレグ」材料から、又は、「プリフォーム」に組み合わせられた乾燥した繊維プライから製造することができる。プリプレグは、マトリックス材料（例えば、エポキシ樹脂）を予備含浸して、使用まで未硬化又は半硬化の状態で保管された布、マット、ロービング、テープ、又は他の形態の成形用材料である。プリプレグシートは、金型表面で完成部品の形状にレイアップされる。次いで、圧力を加えてプリプレグシートを圧縮し、さらに熱を加えて硬化サイクルを完了することができる。プリフォームは、金型表面での樹脂注入のために調製された乾燥した布及び／又は繊維の組立品であるという点で、プリプレグ組立品とは異なる。プリフォームプライは、通常、一緒に留め、かつ／又は縫合し、あるいはその他の方法で安定させて、最終的な加工の前及び最中の形状を維持する。プリフォームが安定したら、リキッドモールディング成形を利用して、層に樹脂を注入することができる。次いで、圧力及び／又は熱を加えて、部品を硬化することができる。
複合部品内の繊維材料により、繊維方向に比較的高い強度がもたらされる。しかし、耐衝撃性は一般に、硬化したマトリックスの特性によって決まる。耐衝撃性を高める方法の１つは、粒子、例えば、熱可塑性材料の粒子をマトリックスに加えることである。熱可塑性材料によって、例えば、肉眼では通常見えない異物の破片によって生じる部品内の亀裂の拡大を抑制することができる。
複合部品の耐衝撃性及び破壊靭性を向上させる別の方法は、複合材料の交互の層の間のボンドラインの構造特性（すなわち、中間層特性）を向上させることである。これまでに、業界において、ラミネート複合材内に中間層又は「強靱化ベール（ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ ｖｅｉｌ）」を使用して、ボンドラインの構造特性を向上させたものがあった。具体的には、強靱化ベールは、構成要素に靭性を付加するためのものであり、エネルギーを吸収して、破壊せずに変形する能力を意味する。既存の強靱化ベールは、しばしば、剛性、強度、並びに高温で、特に水分に曝された後に、圧縮及び剪断強さを維持する能力に欠ける。
したがって、改善された剛性、強度、並びに高温で圧縮及び剪断強さを維持する能力を備えた強靱化ベールが必要とされている。
本明細書に記載の実施例は、概して、複合構造、とりわけ複合構造における使用のためのポリマーナノ粒子強化中間層に関する。本明細書に記載の１つの実施例によれば、複合構造を製造する方法が提供される。方法は、第１の繊維層に隣接するポリマーナノ粒子強化中間層を配置するステップを含む。ポリマーナノ粒子強化中間層は、少なくとも１つのポリマー、及び少なくとも１つのポリマーの分子主鎖内に含まれる誘導体化ナノ粒子を含む。ナノ粒子は、誘導体化されて１つ又は複数の官能基を含む。さらに、方法は、第１の繊維層に付着したポリマーナノ粒子強化中間層に隣接する第２の繊維層を配置するステップを含む。第１の繊維層及び第２の繊維層は、樹脂が注入される。樹脂は硬化されて複合構造を固化する。第１の繊維層及び第２の繊維層は、不織繊維層であってもよく、ポリマーナノ粒子強化中間層は、不織ポリマーシートである。
本明細書に記載の別の実施例において、ラミネート複合構造が提供される。ラミネート複合構造は、第１の繊維層、第２の繊維層、及び第１の繊維層と第２の繊維層の間に配置されたポリマーナノ粒子強化中間層を含む。ポリマーナノ粒子強化中間層は、少なくとも１つのポリマー、及び少なくとも１つのポリマーの分子主鎖内に含まれる誘導体化ナノ粒子を含む。ナノ粒子は、誘導体化されて１つ又は複数の官能基を含む。ラミネート複合構造は、第１の繊維層及び第２の繊維層内に注入されたマトリックス材料をさらに含む。
本明細書に記載のさらに別の実施例において、ラミネート複合構造が提供される。ラミネート複合材は、１つ又は複数の織又は不織プライ及び少なくとも１つの不織強靱化ベールを含む。少なくとも１つの不織強靱化ベールは、複数のナノ粒子を官能化し、かつ複数のナノ粒子を少なくとも１つのモノマーと組み合わせることによって生成される紡糸繊維を含む。
本明細書に記載のさらに別の実施例において、ラミネート複合材を製造する方法が提供される。方法は、複数のナノ粒子を官能化するステップを含む。複数のナノ粒子は、少なくとも１つのモノマーと組み合わせられて、組み合わせ材料を形成する。組み合わせ材料が紡糸されて不織強靱化ベールが作り出される。不織強靱化ベールは、複数の織繊維プライに加えられてラミネート複合材を形成する。
ポリマーナノ粒子強化中間層は、とりわけ、プリプレグ及びプリフォームの両方における使用に適している。
述べた特徴、機能及び利点は、様々な実施例において無関係に実現することができて、又はさらに別の実施例において組み合わせてもよく、さらにその詳細は、以下の説明及び図面を参照することによって分かる。
本開示の上述の特徴が詳細に理解されるように、上に簡潔にまとめた本開示のさらに詳細な説明は、一部を添付図に例示した実施例を参照するとよい。しかし、添付図は、本開示の典型的な実施例のみを示しており、本開示は、等しく効果的な他の実施例が認められるため、その範囲を限定するものと見なされるべきではないことに留意されたい。
例示的な航空機の生産及びサービス方法のフローチャートである。 例示的な航空機のブロック図である。 本明細書に記載の実施例による、繊維層に付着したポリマーナノ粒子強化中間層組立品の断面側面図である。 図３Ａのポリマーナノ粒子強化中間層組立品の断面側面の拡大図である。 本明細書に記載の別の実施例による、繊維層に付着したポリマーナノ粒子強化中間層組立品の断面側面図である。 図３Ａのポリマーナノ粒子強化中間層組立品の等角部分切取図である。 本明細書に記載の実施例により構成されたポリマーナノ粒子強化中間層組立品を有する第１の複合ラミネートの等角図である。 本明細書に記載の別の実施例により構成されたポリマーナノ粒子強化中間層組立品を有する第２の複合ラミネートの等角図である。 図６Ａ及び図６Ｂの複合ラミネートの一部を拡大した等角断面図である。 本開示の実施例による複合部品を製造するための方法を示すフローチャートである。 本開示の別の実施例による複合構造を製造する方法を示すフローチャートである。
理解しやすくするために、可能な場合は、同一の参照番号を用いて図に共通している同一の要素を表している。さらに、１つの実施例の要素は、本明細書に記載の他の実施例において利用するために有利に適合させてもよい。
以下の開示により、複合構造のためのポリマーナノ粒子強化中間層、ポリマーナノ粒子強化中間層を生産するための方法、並びにポリマーナノ粒子強化中間層を用いて航空機及び他の構造のための複合部品を製造するための方法を説明する。本開示の様々な実施例を十分に理解できるように、ある特定の詳細を以下の説明及び図１Ａから図９に記載している。複合部品及び複合部品製造にしばしば関連する周知の構造及びシステムを説明する他の詳細は、様々な実施例の説明が不必要に分かりにくくなるのを避けるため、以下の開示に記載していない。
図に示す詳細、寸法、角度、及び他の特徴の多くは、特定の実施例の単なる例示である。したがって、他の実施例は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他の詳細、寸法、角度及び特徴を有することができる。加えて、以下で説明する詳細のいくつかを伴わずに、本開示の別の実施例を行うことができる。
本明細書に記載の実施例は、概して、複合構造、とりわけ複合構造における使用のためのポリマーナノ粒子強化中間層に関する。不織ベールにより強靱化された複合材における圧縮強度保持率は、所望の値よりも低かったが、主にベール内の温度の上昇に伴って剛性が大きく低下するためであった。温度の上昇に伴って剛性が向上、及び／又は剛性保持率が改善されたベールポリマーは、衝撃に対して靭性が向上したままで、特性保持が改善すると考えられる。堅い鎖セグメントのないポリマーは、温度の上昇に伴って大幅に軟化する傾向がある。温度に伴う特性保持を改善するために堅い主鎖を用いて製造されたポリマーは、非常に高い温度以外では加工するのが一般に非常に難しく、それどころか、ほとんどの場合、加工性は非常に低い可能性がある。不織強靱化ベールを生産するために用いられるポリマー鎖内に、官能化された堅いナノスケールの粒子を直接取り込むと、改善された剛性と加工性のバランスがとれ、複合材の他の特性への悪影響は最小限に抑えて、靭性が改善された所望の特性がもたらされるはずである。剛性は、ナノ粒子とのファンデルワールス相互作用を介してではなく、直接付与されることから、このような粒子を直接ポリマー主鎖内に取り込むと、複合則から予想されるよりも剛性を向上させるはずであるため、ポリマーを堅くするためには、極めて少ない量の官能化されたナノ粒子が必要であると考えられる。
本明細書に記載のある特定の実施例は、不織強靱化ベールの作製において使用するためのポリマーを提供する。ポリマーは、官能化されたナノ粒子を伴う１つ又は複数のモノマーの混合物から生成され、ナノ粒子を取り込んでいないポリマーに比べて、剛性及び強度が向上する。この向上した剛性により、ポリマーベースの不織布を用いて強靱化された複合材は、複合材料の特性保持、特に高温での圧縮及び剪断強さが改善する。この改善によって、従来の強靱化の方法を用いると発生する他の特性の低下を最小限に抑えながら、靭性の改善が可能になる。
とりわけ図面を参照して、本開示の実施例は、図１に示す航空機の製造及び保守点検方法１００並びに図２に示す航空機２０２の文脈において説明されてもよい。先行生産の間、方法１００は、航空機２０２の仕様及び設計１０４並びに材料調達１０６を含んでもよい。生産の間、航空機２０２の構成要素及び部分組立品の製造１０８並びにシステム統合１１０が行われる。その後、航空機２０２は、就航中１１４を開始するために、認証及び搬送１１２を経てもよい。顧客による就航中、航空機２０２は、定期的な整備及び保守点検１１６（変更、再構成、改修などを含んでもよい。）が予定される。
方法１００の工程のそれぞれは、システムインテグレーター、第三者及び／又はオペレーター（例えば、顧客）によって実施又は実行されてもよい。本説明において、システムインテグレーターは、限定することなしに、任意の数の航空機メーカー及び主要システム下請業者を含んでもよく、第三者は、限定することなしに、任意の数の販売業者、下請業者及び供給業者を含んでもよく、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事実体、サービス組織などでもよい。
図２に示す通り、例示的な方法１００によって生産される航空機２０２は、複数のシステム２２０及び内部２２２を備えた機体２１８を含んでもよい。高レベルのシステム２２０の例には、１つ又は複数の推進システム２２４、電気システム２２６、油圧システム２２８及び環境システム２３０が含まれる。
本明細書において具体化される装置及び方法は、生産及び保守点検方法１００の１つ又は複数の任意の段階の間に用いられてもよい。例えば、製造工程１０８に対応する構成要素又は部分組立品は、航空機２０２が就航中に生産される構成要素又は部分組立品と同様の方法で製作又は製造されてもよい。また、１つ又は複数の装置の実施例、方法の実施例、又はその組み合わせは、例えば、航空機２０２の組立を大幅に早めたり、航空機２０２のコストを低減したりすることによって、製造段階１０８及び１１０の間に利用されてもよい。同様に、１つ又は複数の装置の実施例、方法の実施例、又はその組み合わせは、航空機２０２が就航中、例えば、限定することなしに、整備及び保守点検１１６に利用されてもよい。
図３Ａは、ポリマーナノ粒子強化中間層組立品３００の断面側面図を示す。例示した実施例において、ポリマーナノ粒子強化中間層組立品３００は、繊維層３０２に付着したポリマーナノ粒子強化中間層３１０を含む。繊維層３０２は、一方向、織、不織、編組及び／又は経編みの繊維（例えば、炭素、ガラス、ポリアラミド）を含む、当技術分野において周知の様々なタイプの繊維材料を複数の配向で含むことができる。例えば、１つの実施例において、繊維層３０２は、二方向織に炭素繊維を含むことができる。別の実施例において、繊維層３０２は、一方向の炭素繊維を含むことができる。
いくつかの実施において、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、機械的な手段を用いて繊維層３０２に付着されてもよい。例示的な機械的な手段には、図５について以下で説明する縫合が含まれる。ポリマーナノ粒子強化中間層３１０を繊維層３０２に縫合するための様々な方法は、米国特許第８，２４６，８８２号明細書に詳細に記載されている。
いくつかの実施において、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０を繊維層３０２に直接接合することによって、繊維層３０２に直接付着されてもよい。例示的な接合方法には、メルト接合が含まれる。メルト接合は、ポリマー材料の少なくとも一部が溶融し、それによって繊維層３０２に接合するように、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０の温度を高くすることによって実現されてもよい。中間層の繊維層へのメルト接合は、米国特許出願公開第２００４／０２１９８５５号明細書に詳細に記載されている。
図３Ｂは、図３Ａのポリマーナノ粒子強化中間層３１０の断面側面の拡大図を示す。ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、誘導体化されて１つ又は複数の官能基を含む誘導体化ナノ粒子３０６を伴う少なくとも１つのポリマー３０４を含む。誘導体化ナノ粒子は、少なくとも１つのポリマーの分子主鎖内に含まれる。少なくとも１つのポリマー３０４は、スパンボンド、スパンレース又はメッシュの布の熱可塑性繊維の形態であってもよい。図３Ｂに示す通り、誘導体化ナノ粒子は、ポリマー内、又は少なくとも１つのポリマー３０４の熱可塑性繊維３０８内に埋め込まれている。
ポリマー又は熱可塑性繊維３０８は、２つ以上の材料から製造されてもよい。いくつかの実施において、２つ以上の材料を用いて２成分繊維、３成分繊維、又はそれ以上の成分の繊維を生成し、中間層布を作製してもよい。
いくつかの実施において、中間層を構成する繊維の直径は、約１から約１００ミクロン（例えば、約１０から約７５ミクロン；約１０から約３０ミクロン；約１から約１５ミクロン）である。
いくつかの実施において、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、基板の上に形成されてもよい（図示せず）。基板には、限定することなしに、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維（例えば、アルミナ繊維）、及び／又は、しばしば加工に必要となる比較的高い温度に耐えることができる他の可撓性材料を含むことができる。基板にはまた、限定することなしに、ポリアミド、ポリイミド、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、ポリフェニルスルホン、ポリエステル－ポリアリレート（例えば、ベクトラン（登録商標））、ポリアラミド（例えば、ケブラー（登録商標））、ポリベンズオキサゾール（例えば、ザイロン（登録商標））、ビスコース（例えば、レーヨン（登録商標））なども含むことができる。基板はさらに、必要であれば、バインダー（例えば、熱可塑性樹脂。図示せず。）を含むことができる。
ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、当技術分野において周知の任意の適した方法を用いて形成されてもよい。このような方法には、押出方法、例えば、溶融紡糸、湿式紡糸、乾式紡糸、ゲル紡糸及びエレクトロスピニングを含むことができる。ポリマー中間層を製造する方法には、典型的には、官能化されたナノ粒子を伴う１つ又は複数のモノマーを混合するステップが含まれる。いくつかの実施において、ナノ粒子は、モノマーと混合する前に官能化されてもよい。いくつかの実施において、ナノ粒子は、１つ又は複数のモノマーをナノ粒子と混合する間に官能化されてもよい。
少なくとも１つのポリマーは、複合材の他の特性への悪影響は最小限に抑えて、改善された剛性と加工性のバランスがとれる任意のポリマーを含んでもよい。溶融紡糸可能な他のポリマーが用いられてもよい。少なくとも１つのポリマー３０４が含んでもよい例示的なポリマー又はホモポリマーとして、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ナイロン－６，６、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ＰＥＶＡ／ＰＬＡ、ポリメチルアクリレート（ＰＭＭＡ）／テトラヒドロパーフルオロオクチルアクリレート（ＴＡＮ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミド１１（例えば、ナイロン－１１）、ポリアミド１２（例えば、ナイロン－１２）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）ポリカプロラクタム（例えば、ナイロン６）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン、ポリフェニルエーテル（ＰＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ－ＨＦＰ）、ポリビニル－ピリジン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブタジエン、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエステル（ＰＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエステル－ポリアリレート（例えば、ベクトラン（登録商標））、ポリアラミド（例えば、ケブラー（登録商標））、ポリベンズオキサゾール（例えば、ザイロン（登録商標））、ビスコース（例えば、レーヨン（登録商標））、ポリアミド－イミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールアミド（ＰＡＲＡ）、ポリケトン、ポリフタルアミド、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、スチレン－アクリロニトリル（ＳＡＮ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、スチレンマレイン酸無水物（ＳＭＡ）及び同種のもの、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
いくつかの実施において、ポリマー又は熱可塑性繊維は、繊維強化複合材料の形成に用いられる熱硬化性樹脂と適合する任意のタイプの繊維の中から選択されてもよい。例えば、中間層の熱可塑性繊維は、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、ポリフェニルスルホン、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及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択されてもよい。
誘導体化ナノ粒子が形成されるナノ粒子は、概して、少なくとも１つの寸法の平均粒径が１マイクロメートル（μｍ）未満の粒子である。本明細書において用いられる「平均粒径」は、粒子の最も大きな長さ寸法（「直径」と呼ばれることもある。）に基づいた数平均粒径を指す。平均、最大及び最小の粒径を含む粒径は、粒子の大きさを測る適切な方法、例えば、レーザー光源を用いた静的又は動的光散乱法（ＳＬＳ又はＤＬＳ）によって測定されてもよい。ナノ粒子は、２５０ｎｍ以下の平均粒径を有する粒子及び２５０ｎｍを超え、１μｍ未満の平均粒径を有する粒子の両方（当技術分野において、「サブミクロンサイズ」粒子と呼ばれることもある。）を含んでもよい。１つの実施例において、ナノ粒子は、約０．０１から約５００ナノメートル（ｎｍ）、具体的には０．０５から２５０ｎｍ、さらに具体的には約０．１から約１５０ｎｍ、さらに具体的には約０．５から約１２５ｎｍ、よりいっそう具体的には約１から約７５ｎｍの平均粒径を有してもよい。ナノ粒子は、全粒子がほとんど変化のない同じサイズの単分散であっても、又は粒子がサイズの範囲を有し、平均化される多分散であってもよい。平均粒径が異なるナノ粒子を用いてもよく、この方法では、ナノ粒子の粒径分布は、（単一の分布を示す）単峰形でも、２つの分布を示す双峰形でも、又は、１つを超える粒径分布を示す多峰形でもよい。
本明細書に開示されている実施例と共に用いてもよいナノ粒子には、例えば、シングル又はマルチウォールナノチューブ、ナノグラファイト、ナノグラフェン、グラフェン繊維、シリカナノ粒子、カーボンブラック、炭素繊維及び同種のもの、並びにこれらの組み合わせが含まれる。
本明細書において用いられるナノ粒子は、誘導体化されて、例えば、カルボキシ基（例えば、カルボン酸基）、エポキシ基、エーテル基、ケトン基、アミン基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、ラクトン基、官能化されたポリマー基又はオリゴマー基及び同種のもの、並びにこれらの組み合わせなど、１つ又は複数の官能基を含む。ナノ粒子は、誘導体化されて化学的な機能をナノ粒子に導入する。例えば、カーボンナノチューブについては、カーボンナノチューブの表面及び／又は端部が誘導体化されて、ポリマー中間層の剛性が向上してもよい。
１つの実施例において、ナノ粒子は、例えば、アミノ化によって誘導体化されてアミン基を含んでおり、ここでアミノ化は、ニトロ化と、それに続く還元によって、あるいは、アミン、置換アミン又は保護アミンによる脱離基の求核置換と、必要に応じてそれに続く脱保護によって行われてもよい。別の実施例において、ナノ粒子は、過酸化物を用いてエポキシ基、ヒドロキシ基又はグリコール基を生成する酸化的方法によって、又は、例えば、過マンガン酸塩による酸化など、金属媒介の酸化による二重結合の切断によって誘導体化されて、ケトン、アルデヒド又はカルボン酸の官能基を生成することができる。
別の実施例において、ナノ粒子は、ある特定のポリマー鎖を官能基にグラフト化することによって、さらに誘導体化することができる。例えば、カルボン酸官能基、ヒドロキシ官能基及び／又はアミン官能基を有するアクリル鎖などのポリマー鎖；ポリエチレンアミン又はポリエチレンイミンなどのポリアミン；並びにポリ（エチレングリコール）及びポリ（プロピレングリコール）などのポリ（アルキレングリコール）を、官能基との反応によって含んでもよい。
誘導体化ナノ粒子の官能基は、誘導体化ナノ粒子が中間層を含むポリマー内に取り込まれ、それによって、ポリマー鎖内にナノ粒子を含み、より高い剛性などの改善された特性を与えるポリマー鎖を生成するように選択されてもよい。
ナノ粒子は、カーボンブラック、マイカ、粘土（例えば、モンモリロナイト粘土など。）、ケイ酸塩、ガラス繊維、炭素繊維及び同種のもの、並びにこれらの組み合わせなど、より一般的な他の充填材粒子と共にブレンドすることもできる。
１つの実施例において、ナノ粒子は、ポリマーナノ粒子強化中間層の全重量に基づいて、約０．００１から約１０重量％の量で存在する。別の実施例において、ナノ粒子は、ポリマーナノ粒子強化中間層の全重量に基づいて、約０．０１から約５重量％の量で存在する。さらに別の実施例において、ナノ粒子は、ポリマーナノ粒子強化中間層の全重量に基づいて、約０．０１から約１重量％の量で存在する。
以下の例示的な手順では、重縮合反応を経由して例示的なポリマーナノ粒子強化中間層を形成するための、ポリマー主鎖、例えば、ポリアミドの主鎖内への誘導体化ナノ粒子Ｒ”の取り込みを示す。ナノ粒子の官能基化を適切に変更し、一般的な同じスキームを用いて非ポリアミドポリマーを用いてもよい。
Figure 0007053131000001
いくつかの実施において、Ｒ及びＲ’は、二価のアルキル、二価のアリール及びこれらの置換基から無関係に選択されてもよい。例えば、ナイロン－６，６において、ＲはＣ４Ｈ８、Ｒ’はＣ６Ｈ１２である。
Ｒ”は、官能化されたナノ粒子である。Ｒ”は、本明細書に先に記載した官能化されたナノ粒子のいずれかでもよい。いくつかの実施において、Ｒ”は、アミン基又はカルボキシル基のいずれかで官能化されている。いくつかの実施において、Ｒ”は、カルボキシル基で官能化されたカーボンブラック、カルボキシル基で官能化されたグラフェン、及びカルボキシル基で官能化されたカーボンナノチューブの群から選択される。Ｒ”は、本明細書に先に記載した量で存在してもよい。例えば、アミン基及び／又はカルボン酸基で官能化されたナノ粒子を低いパーセントで添加すると、上述の反応に関与してポリマー主鎖の一部になると考えられる。
いくつかの実施において、ｘは、ポリマーナノ粒子強化中間層の全重量に基づいて、約０．００１から約１０重量％（例えば、約０．０１から約５重量％；約０．０１から１重量％）である。ｎは、フィルム形成ポリマーを提供するのに十分に高い任意のパーセントであってよい。
図４は、本明細書に記載の別の実施例によるポリマーナノ粒子強化中間層組立品４００の断面側面図を示す。ポリマーナノ粒子強化中間層組立品４００は、任意選択の接合層４０２を介して繊維層３０２に付着したポリマーナノ粒子強化中間層３１０を含む。接合層４０２には、例えば、限定することなしに、熱硬化性又は熱可塑性樹脂（例えば、ナイロンベース又はポリエステルベースの樹脂）、あるいは当技術分野において周知の適した他の接着剤など、メルト接合可能な接着剤を含むことができる。
図４の例示した実施例において、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、接合層４０２を繊維層３０２に（例えば、メルト接合によって）接合することによって、繊維層３０２に付着している。メルト接合は、材料（例えば、熱可塑性樹脂）が溶融し、それによって繊維層３０２に接合するように、接合層４０２の温度を高くすることによって実現されてもよい。
図５は、図３Ａのポリマーナノ粒子強化中間層組立品３００の等角部分切取図を示す。例示した実施例において、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、糸５２０を用いて繊維層３０２に縫合（例えば、ニットステッチ又は縫製）されている。糸５２０は、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０及び繊維層３０２を通じて延びている。縫合は、繊維層３０２、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０、糸５２０の特性に応じて、様々なパターン、密度及び／又は編目長にすることができる。例えば、例示した実施例において、糸５２０はトリコット編を形成する。しかし、他の実施例において、例えば、限定することなしに、本縫い、鎖縫いなどを含む他の縫合パターンを用いることができる。糸５２０は、例えば、限定することなしに、ポリエステル、フェノキシ、ポリアミド及びコポリアミドを含む様々な厚さを持つ種々の適した材料から選択することができる。
編み又は縫製ステップは、プリフォーム内でのポリマーナノ粒子強化中間層組立品３００の使用前に、又はプリフォーム内での繊維層３０２の最初のレイアップ後に手作業又は自動で実施することができる。ポリマーナノ粒子強化中間層３１０を繊維層３０２に縫合するための様々な方法が、米国特許第８，２４６，８８２号明細書に詳細に記載されている。図５において、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、糸５２０を用いて繊維層３０２に縫合されているが、他の実施例において、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、他のタイプのファスナーを用いて繊維層３０２に付着することができる。例えば、別の実施例において、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、限定することなしに、プラスチックのリベット、インサート、ステープルなどの機械的なファスナーを用いて繊維層３０２に付着することができる。
図６Ａは、本明細書に記載の１つの実施例により構成されたポリマーナノ粒子強化中間層組立品４００を有する第１の複合ラミネート６３０ａの等角図である。図６Ｂは、別の実施例により構成されたポリマーナノ粒子強化中間層組立品３００を有する第２の複合ラミネート６３０ｂの等角図である。図６Ａに関して、第１の複合ラミネート６３０ａは、金型表面６４０で組み合わせられる（第１の中間層組立品６００ａ及び第２の中間層組立品６００ｂとして個々に区別される）複数の中間層組立品６００を含む。例示した実施例において、中間層組立品６００は、構造及び機能において、図４を参照して上述した中間層組立品４００と少なくとも概して類似している。さらに具体的には、それぞれの中間層組立品６００は、（第１の繊維層３０２ａ及び第２の繊維層３０２ｂとして個々に区別される）対応する繊維層３０２にメルト接合された、あるいはその他の方法で付着した（第１の中間層３１０ａ及び第２の中間層３１０ｂとして個々に区別される）ポリマーナノ粒子強化中間層３１０を含む。中間層組立品６００は、繊維層／中間層／繊維層の交互の配置を形成するように積み重ねられる。第３の繊維層６０２ａは、第２の中間層組立品６００ｂの上に配置することができる。
例示する目的で、３つの繊維層及び２つの中間層が図６Ａに示されているが、任意の数の中間層及び繊維層を様々な配向（例えば、＋４５／０／－４５／９０の配向）で本開示にしたがって用いることができる。例えば、様々な実施例には、各繊維層の間及び／又はレイアップの外側に、対応するポリマーナノ粒子強化中間層を備えた３つ以上の繊維層を含むことができる。さらに、様々な中間層及び繊維層は、様々な厚さ、様々な材料組成などを有することができる。
所望の数の中間層組立品６００及び繊維層６０２ａが、所望の配向で金型表面６４０に組み合わせられると、当技術分野において周知の様々なリキッドモールディング工程を用いて、第１の複合ラミネート６３０ａを複合材完成部品に成形することができる。このような方法には、例えば、真空樹脂含浸成形（ＶＡＲＴＭ）が含まれる。ＶＡＲＴＭでは、真空バッグがプリフォーム上に配置され、真空で発生させた圧力差を利用して樹脂がプリフォーム内に注入される。次いで、ラミネートをオートクレーブ、オーブンなどの中に配置して加熱し、樹脂を硬化することができる。他のリキッドモールディング工程には、樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）及びレジンフィルムインフュージョン（ＲＦＩ）が含まれる。ＲＴＭでは、樹脂は圧力下、密閉型内のプリフォーム内に注入される。ＲＦＩでは、半固体の樹脂がプリフォームの下又は上に配置され、ツールがラミネートの上に配置される。次いで、ラミネート組立品は真空バッグ掛けされ、オートクレーブ内に配置されて半固体の樹脂を溶融し、この樹脂をプリフォーム内に注入するようにする。
別の実施例において、中間層組立品６００及び／又は第３の繊維層６０２は、金型表面６４０に配置する前に樹脂を含浸させることができる（すなわち、「プリプレグ」）。次いで、真空バッグの下にラミネートを配置し、高温及び／又は高圧でマトリックス材料を硬化することによって、部品を硬化することができる。前述の例が示すように、実施例は、特定のリキッドモールディング工程に、又は、同じようにリキッドモールディングに限定されない。
次に図６Ｂを参照すると、第２の複合ラミネート６３０ｂは、（第１の中間層組立品６５０ａ及び第２の中間層組立品６５０ｂとして個々に区別される）複数の中間層組立品６５０を、金型表面６４０に積み重ねられた配置で含む。例示した実施例において、中間層組立品６５０は、構造及び機能において、図３Ａ及び図３Ｂを参照して上述したポリマーナノ粒子強化中間層組立品３００と少なくとも概して類似している。例えば、それぞれの中間層組立品６５０は、（第１の繊維層３０２ａ及び第２の繊維層３０２ｂとして個々に区別される）対応する繊維層３０２に糸５２０を用いて縫合された、あるいはその他の方法で固定された（第１の中間層３１０ａ及び第２の中間層３１０ｂとして個々に区別される）ポリマーナノ粒子強化中間層３１０を含む。中間層組立品６５０は、繊維層／中間層／繊維層の交互の配置を形成するように積み重ねられる。第３の繊維層６０２ｂは、第２の中間層組立品６５０ｂの上に配置することができる。例示する目的で、３つの繊維層及び２つの中間層が図６Ｂに示されているが、任意の数の中間層及び繊維層を様々な配向（例えば、０／９０／０の配向）で本開示にしたがって用いることができる。さらに、様々な中間層及び繊維層は、様々な厚さ、様々な材料組成などを有することができる。
所望の数の中間層組立品６５０及び繊維層６０２ｂが、金型表面６４０に組み合わせられると、当技術分野において周知の様々なリキッドモールディング工程を用いて、第２の複合ラミネート６３０ｂを完成部品に成形することができる。図６Ｂを参照して上述した通り、このような方法には、例えば、真空樹脂トランスファ成形（ＶＡＲＴＭ）、樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）及びレジンフィルムインフュージョン（ＲＦＩ）を含むことができる。別の実施例において、中間層組立品６５０及び／又は第３の繊維層６０２ｂは、金型表面６４０に配置する前にプリプレグ状に樹脂を注入することができる。リキッドモールディング又はプリプレグのいずれの方法が用いられても、第２の複合ラミネート６３０ｂは、真空圧を用いて圧縮（減量（ｄｅｂｕｌｋ））し、次いで、温度を高くしてマトリックス材料を硬化することによって固化することができる。
図７は、図６Ａ及び図６Ｂの複合ラミネートの一部を拡大した等角断面図を示す。図７に示す通り、ポリマーナノ粒子強化中間層３１０は、２つの繊維層３０２の間に配置されている。この構成により、２つの繊維層３０２の間の界面の強度を高め、それによって複合材完成部品の破壊靭性及び耐衝撃性を向上させることができる。
図８は、本開示の実施例にしたがって、ポリマーナノ粒子強化中間層を用いて複合部品を製造するための方法８００を示すフローチャートである。ブロック８０２において、本明細書に記載の実施例にしたがってポリマーナノ粒子強化中間層が生産される。ブロック８０６において、ポリマーナノ粒子強化中間層が（例えば、メルト接合により）繊維層に接合され、中間層組立品を形成する。ブロック８０６の後、方法は判断ブロック８０８に進む。
ブロック８０２に戻り、他の方法を用いてポリマーナノ粒子強化中間層を繊維層に付着してもよい。いくつかの実施において、方法は、ポリマーナノ粒子強化中間層が（例えば、糸又は適した他の材料を用いた縫合によって）機械的に繊維層に固定されて中間層組立品を形成するブロック８０８に進んでもよい。ブロック８０８の後、方法は、判断ブロック８１０に進む。
判断ブロック８１０において、中間層組立品をマトリックス（例えば、エポキシ樹脂）を用いて予備含浸し、後で使用するためにプリプレグ組立品を保管するか、又は乾燥した中間層組立品をプリフォーム内で使用するか判断される。中間層組立品を予備含浸すると判断された場合、方法は、ブロック８１８に進み、中間層組立品にマトリックス材料（例えば、エポキシ樹脂）を注入する。ここで、プリプレグ繊維層を調製するための当技術分野において周知の任意の適した方法を用いて、中間層組立品に未硬化のマトリックス材料を注入することができる。ブロック８２０において、希望するならば、プリプレグ中間層組立品を使用するまで長期間保管することができる。プリプレグ中間層組立品が使用できる状態であるとき、方法は、ブロック８２２に進み、プリプレグ中間層組立品を、１つ又は複数のプリプレグ繊維層及び／又は１つ又は複数の別のプリプレグ中間層組立品と金型表面で所望の配向で組み合わせる。ブロック８２４において、方法は、プリプレグ組立品を真空バッグ掛けしてレイアップを圧縮し、また、熱及び／又は圧力を加えて組立品を硬化し、複合部品を固化する。
判断ブロック８１０に戻り、乾燥した中間層組立品をプリフォーム内に組み合わせると判断された場合、方法は、ブロック８１２に進み、中間層組立品を、１つ又は複数の繊維層及び／又は１つ又は複数の別の中間層組立品と金型表面で組み合わせる。ブロック８１４において、方法は、当技術分野において周知の任意の適したリキッドモールディング工程を用いて、プリフォームにマトリックス材料を注入する。ブロック８１６において、方法は、樹脂注入した組立品を排気して気泡を除去し、次いで、熱及び／又は圧力を加えて組立品を硬化し、複合材完成部品を成形する。
図９は、本開示の別の実施例による複合構造を製造するための方法９００を示すフローチャートである。ブロック９１０において、方法は、ポリマーナノ粒子強化中間層を生産するステップを含む。ブロック９２０において、方法は、ポリマーナノ粒子強化中間層を第１の繊維層に付着するステップを含む。ブロック９３０において、ポリマーナノ粒子強化中間層が第１の繊維層及び第２の繊維層の間に配置されるように、第２の繊維層は、第１の繊維層に隣接して配置される。ブロック９４０において、第１及び第２の繊維層に樹脂が注入され、樹脂はブロック９５０において硬化される。
上述の方法は、航空機の構造を含む多種多様な異なる構造用の複合部品を製造するために用いることができる。例えば、これらの方法は、航空機の外板、フレーム、補剛材及び／又はこれらの様々な部分を形成するために用いることができる。複合部品は、接着剤、ファスナー及び／又は当技術分野において周知の適した他の付着方法を用いて一緒に組み合わせ、航空機の構造（例えば、胴体、翼、尾部表面など）を形成することができる。
本明細書に記載の実施例によって、改善された剛性、強度、及び高温での圧縮及び剪断強さを保持する能力を備えたポリマーナノ粒子強化中間層又は「強靱化ベール」、並びにその製造方法が提供される。ポリマーナノ粒子強化中間層は、官能化されたナノ粒子を伴う１つ又は複数のモノマーの混合物から作製されてもよい。ポリマーナノ粒子強化中間層内のナノ粒子は、通常、弱いファンデルワールス力による結合ではなく、ポリマーに直接付着する。別の重要な利益は、官能化されたナノ粒子を伴う１つ又は複数のモノマーの混合物の粘度が、通常、利用可能な方法を用いて紡糸できるほど十分低いことである。
さらに、本開示は、以下の項に記載の実施形態を含む。
１．複合構造を製造する方法であって、
ポリマーナノ粒子強化中間層が、少なくとも１つのポリマー、及びナノ粒子が誘導体化されて１つ又は複数の官能基を含む、少なくとも１つのポリマー分子主鎖に含まれる誘導体化ナノ粒子を含む、第１の繊維層に隣接するポリマーナノ粒子強化中間層を配置するステップと、
ポリマーナノ粒子強化中間層に隣接する第２の繊維層を配置するステップとを含む方法。
２．第１の繊維層及び第２の繊維層に樹脂を注入するステップと、
複合構造を固化するために樹脂を硬化するステップとをさらに含む、項１に記載の方法。
３．少なくとも１つのポリマーが、熱可塑性繊維の形態である、項２に記載の方法。
４．１つ又は複数の官能基が、樹脂との接合を形成する、項３に記載の方法。
５．ナノ粒子が、シングル又はマルチウォールナノチューブ、ナノグラファイト、ナノグラフェン、グラフェン繊維、シリカナノ粒子、カーボンブラック、炭素繊維及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、項１に記載の方法。
６．１つ又は複数の官能基が、アミン基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、エーテル基、ケトン基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、ラクトン基、官能化されたポリマー基又はオリゴマー基、あるいはこれらの組み合わせからなる官能基の群から選択される、項１に記載の方法。
７．誘導体化ナノ粒子が、アミン又はカルボキシ官能基を備えたシングル又はマルチウォールナノチューブである、項１に記載の方法。
８．第１の繊維層に隣接するポリマーナノ粒子強化中間層を配置するステップが、ポリマーナノ粒子強化中間層を第１の繊維層にメルト接合するためにポリマーナノ粒子強化中間層及び第１の繊維層を加熱するステップを含む、項１に記載の方法。
９．第１の繊維層に隣接するポリマーナノ粒子強化中間層を配置するステップが、ポリマーナノ粒子強化中間層を第１の繊維層に縫合するステップを含む、項１に記載の方法。
１０．第１及び第２の繊維層並びにポリマーナノ粒子強化中間層に樹脂を注入するステップが、ポリマーナノ粒子強化中間層及び第１の繊維層に樹脂の第１の部分を予備含浸するステップ、及びポリマーナノ粒子強化中間層に隣接する第２の繊維層を配置するステップの前に、第２の繊維層に樹脂の第２の部分を予備含浸するステップを含む、ポリマーナノ粒子強化中間層に樹脂を注入するステップをさらに含む、項２に記載の方法。
１１．複合構造が複合航空機構造であり、及び方法が、複合構造を航空機の一部に組み合わせるステップをさらに含む、項１に記載の方法。
１２．ポリマーナノ粒子強化中間層が、少なくとも１つのモノマーを誘導体化ナノ粒子と混合するステップ、及び
ポリマーナノ粒子強化中間層を形成するためにポリマー及び誘導体化ナノ粒子を溶融紡糸するステップによって生産される、項１に記載の方法。
１３．ラミネート複合構造であって、
第１の繊維層と、
第２の繊維層と、
少なくとも１つのポリマー、及びナノ粒子が誘導体化されて１つ又は複数の官能基を含む、少なくとも１つのポリマーの分子主鎖内に含まれる誘導体化ナノ粒子を含む、第１の繊維層及び第２の繊維層の間に配置されたポリマーナノ粒子強化中間層と、
第１及び第２の繊維層内に注入された樹脂とを含むラミネート複合構造。
１４．少なくとも１つのポリマーが、熱可塑性繊維の形態である、項１３に記載の複合構造。
１５．１つ又は複数の官能基が、樹脂との接合を形成する、項１４に記載の複合構造。
１６．ナノ粒子が、シングル又はマルチウォールナノチューブ、ナノグラファイト、ナノグラフェン、グラフェン繊維、シリカナノ粒子、カーボンブラック、カーボンナノファイバー及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、項１３に記載の複合構造。
１７．１つ又は複数の官能基が、アミン基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、エーテル基、ケトン基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、ラクトン基、官能化されたポリマー基又はオリゴマー基、あるいはこれらの組み合わせからなる官能基の群から選択される、項１３に記載の複合構造。
１８．第１の繊維層及び第２の繊維層が、不織繊維層であり、及びポリマーナノ粒子強化中間層が、不織合成ポリマー布である、項１３に記載の複合構造。
１９．ポリマーナノ粒子強化中間層が、第１の繊維層にメルト接合されている、項１３に記載の複合構造。
２０．ポリマーナノ粒子強化中間層が、第１の繊維層に機械的に固定されている、項１３に記載の複合構造。
前述の内容は、本開示の実施例を対象とするが、その基本的な範囲から逸脱することなく、本開示のその他及び別の実施例が工夫されてもよく、その範囲は、以下の請求項によって定められる。
１００ 航空機の製造及び保守点検方法
１０４ 仕様及び設計
１０６ 材料調達
１０８ 構成要素及び部分組立品の製造
１１０ システム統合
１１２ 認証及び搬送
１１４ 就航中
１１６ 整備及び保守点検
２０２ 航空機
２１８ 機体
２２０ システム
２２２ 内部
２２４ 推進システム
２２６ 電気システム
２２８ 油圧システム
２３０ 環境システム
３００ ポリマーナノ粒子強化中間層組立品
３０２ 繊維層
３０２ａ 繊維層
３０２ｂ 繊維層
３０４ ポリマー
３０６ 誘導体化ナノ粒子
３０８ 熱可塑性繊維
３１０ ポリマーナノ粒子強化中間層
４００ ポリマーナノ粒子強化中間層組立品
４０２ 接合層
５２０ 糸
６００ 中間層組立品
６００ａ 中間層組立品
６００ｂ 中間層組立品
６０２ 繊維層
６０２ａ 繊維層
６０２ｂ 繊維層
６３０ 複合ラミネート
６３０ａ 複合ラミネート
６３０ｂ 複合ラミネート
６４０ 金型表面
６５０ 中間層組立品
６５０ａ 中間層組立品
６５０ｂ 中間層組立品
８００ ポリマーナノ粒子強化中間層を用いて複合部品を製造するための方法
８０２ ブロック
８０６ ブロック
８０８ ブロック
８１０ 判断ブロック
８１２ ブロック
８１４ ブロック
８１６ ブロック
８１８ ブロック
８２０ ブロック
８２２ ブロック
８２４ ブロック
９００ 複合構造を製造するための方法
９１０ ブロック
９２０ ブロック
９３０ ブロック
９４０ ブロック
９５０ ブロック

Claims (5)

  1. 第１の繊維層（３０２ａ）と、
    第２の繊維層（３０２ｂ）と、
    前記第１の繊維層及び第２の繊維層の間に配置された不織合成ポリマー布であるポリマーナノ粒子強化中間層（３１０）と、
    前記第１の繊維層内、第２の繊維層内、及びポリマーナノ粒子強化中間層内に注入された樹脂とを含み、
    ポリマーナノ粒子強化中間層が、
    少なくとも１つのポリマー（３０４）、及び
    前記少なくとも１つのポリマーの分子主鎖に含まれる誘導体化ナノ粒子（３０６）を含み、
    前記ナノ粒子は誘導体化されて１つ又は複数の官能基を含んでおり、
    前記少なくとも１つのポリマーが、前記不織合成ポリマー布の熱可塑性繊維の形態であり、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、ポリフェニルスルホン、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及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択され、
    前記ナノ粒子が、ナノグラファイト、シリカナノ粒子、カーボンブラック、カーボンナノファイバー及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、
    ラミネート複合構造。
  2. 前記少なくとも１つのポリマーが、熱可塑性繊維の形態であり、及び前記１つ又は複数の官能基が、前記樹脂との接合を形成する、請求項１に記載の複合構造。
  3. 前記１つ又は複数の官能基が、アミン基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、エーテル基、ケトン基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、ラクトン基、官能化されたポリマー基又はオリゴマー基、あるいはこれらの組み合わせからなる官能基の群から選択される、請求項１または２に記載の複合構造。
  4. 前記第１の繊維層（３０２ａ）及び前記第２の繊維層（３０２ｂ）が、不織繊維層である、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合構造。
  5. 前記ポリマーナノ粒子強化中間層（３１０）が、前記第１の繊維層（３０２ａ）にメルト接合されているもの、又は前記第１の繊維層に機械的に固定されているもののうちの少なくとも１つである、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合構造。
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