JP7069216B2 - 複合材料のための転写システム - Google Patents
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Description
本発明は、カバーホイル、不織布からなるキャリア材料、および強化繊維、特にマルチフィラメントの織物層を含む、複合材料のための転写システムに関する。複合材料は、サーフボード、スキー等のような硬い複合材料、並びに、帆布ラミネートおよび膜のような柔軟な複合材料において使用するために特に適切である。
不織布は、面積測定（area-measured）／シート材料の特性を改良するためにしばしば用いられる。これらは例えば、破壊および引裂抵抗を改良し、亀裂の伝搬を防止し、衝撃強さを増加し、かつ外観を向上させる。不織布の開放多孔性は、複合材料に含まれる結合剤の浸透にプラス効果を有する。
梱包材料および工業用製品に強化繊維が用いられ、引張強さ、衝撃強さ、剛性および加工適合性が増加される。不織布と組み合わせて、両方の材料の特性の組合せによって改良が達成される。ポリエステルフィルムおよび強化繊維の複合材料は、スポーツセーリングに適合することが示されている。
いわゆるスクリム（scrims）もまた、表面の粗さおよびグリップを増強するために用いられる。例えば、スクリムは、グリップ／横滑り（skid）抵抗を改良する目的でサーフボードの表面に適用される。
概して、それぞれの繊維を接着ベッド（bed）に機械的に挿入することにより、製造中に直接、繊維強化材が面積測定／シート材料に適用される。接着ベッド中への繊維強化材の組込みは、例えば帆に生じる張力を吸収するための用途を果たさないという誤りと通常関連する。この場合、正確な配置でかつタイトな形態で繊維強化材を面積測定／シート材料中に導入することが所望であろう。
複数の接着結合された繊維層から作製される格子が、特許文献１から知られており、この格子は、表面の変更のために利用できる。製品はより洗練され、異なる繊維層の互いの接着は制限される。
したがって、強化繊維の格子を、適用につながる形態で簡単に製造し表面に転写することができるシステムが必要とされる。そのようなシステムは、特に、強化繊維の適用を正確に、すなわち、歪みなくタイトな形態で行うことができることを確実にし、この繊維の永久的な固着を生じる。このシステムは、複数の異なる種類の表面に適用および適合できる。
本発明の目的は、上記で最初に述べた種類の複合材料のための転写システムを用いて達成され、この複合材料は、モノフィラメントまたはマルチフィラメントまたはテープからなる強化繊維を有し、不織材料は、強化繊維の層に接着結合されるキャリアとして機能する。取扱いを容易にするために、剥ぎ取ることができるカバーホイルを複合材料に提供してもよい。
好ましくは、織物層は、互いに交差する強化繊維を含む。
転写システムはまた、好ましくは流れ方向で、平行に伸長する強化繊維の層、並びに、平行に進みかつ互いに交差する強化繊維の組合せを含む。この場合、例えば、繊維は流れ方向に対して０°、＋４５°および－４５°の角度で伸長する。０°～９０°から外れる角度は、オフ・アングルと称される。
本発明により提案されるように、カバーホイルは、不織材料および織物強化繊維の複合材料の保護に役立ち、かつ、適用の前、最中または後に複合材料から容易に除去できるホイルである。したがって、カバーホイルは、複合材料の不可分の一部を形成しない。本発明の転写システムは、１つまたは２つのカバーホイルを備えてもよく、後者の場合、それぞれの側に１つである。複合材料が十分な寸法安定性を有する場合、カバーホイルはなくてもよい。
本発明により提案される複合材料の場合、キャリア材料（不織布）および強化繊維の適用された織物層は、互いに接着結合される。不織布が、加熱されると十分な接着特性を生じる、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の熱可塑性プラスチック材料からなる場合、この接着特性は、固定目的で用いることができる。別の場合では、例えば炭素繊維または鉱物繊維（ガラスファイバ、ストーンファイバ）が用いられる場合、キャリア材料に、適用の前または最中に適切な結合剤を与えなければならない。結合剤を含まない強化繊維からなる織物層の適用は、高温で行われる。キャリア材料は、冷却後に必須特性を回復し、強化繊維は、接着結合工程中に悪影響を与えられない。このようにして、魅力的かつ滑らかな表面が、適用後にキャリア材料側に作製される。
本発明により請求されるように、強化繊維は、マルチフィラメント、すなわち、実質的に平行に伸長する複数の個々の繊維からなる。繊維は、ねじれた構成でもよいが、そうである必要はない。複数の個々の繊維から作製されるマルチフィラメントは、交差の点が平らに保たれ複合材料の厚さが低くなるという利点を提供する。モノフィラメントおよびテープ状材料の使用もまた可能である。
基本的に、解放特性を有し複合材料から容易に除去できるという条件で、任意の所望の材料をカバーホイルに用いることができる。例えば、ポリオレフィン、特にポリエチレンおよびポリプロピレンを、この目的のために使用できる。そのようなカバーホイルは、例えば、０．１～０．４ｍｍの範囲の厚さを有する。カバーホイルは、不織布および織物層からなる複合材料の片側のみまたは両側に配置されてもよく、巻き取ることができるウェブの形態で複合材料を製造することを可能とする。強化繊維の層の両側に不織材料を提供することも可能である。この場合、カバーホイルは、片側または両側に配置されてもよい。
例えば、カバーホイルは、不織材料および強化繊維を含む複合材料がその上で作製される製造工程における土台として用いられてもよい。しかしながら、別の可能性は、製造工程中にカバーホイルおよび複合材料を一緒にすることである。
好ましくは、キャリア材料（不織布）は、０．０２０～０．０７０ｍｍ、特に０．０３０～０．０６０ｍｍの厚さを有する。これは、８０～１８０℃の範囲の温度で、特に約１００℃で接着特性を発揮する。キャリア材料は、好ましくは、加熱されると接着結合を形成する熱可塑性繊維材料、特にポリアミドを含む。
互いに交差する織物層の強化繊維は、好ましくは、平行に伸長するフィラメントの群を含む個々の層に配置される。フィラメント間の距離は、０．３～１１．５ｃｍ、特に約２ｃｍである。格子構造を得るために、好ましくはオフ・アングルで（直角ではない）群が互いに交差する態様で異なる層が配置される。好ましくは、交差角度は４０～１４０°であり、８５°～９５°の範囲は除く。上記の間隔および交差角度は、満たされるべき強度要求並びに糸厚さに依存する、すなわち、高い番手の糸が用いられる場合、個々のストランド間の間隔は高くなり得、逆もまた同様である。例えば、ストランドデニール密度は、１８０００ｄｐｉ（デニール・パー・インチ）でもよく、これは、例えば、それぞれ１０００デニールのインチ幅ごとに１８ストランドに分割されうる。概して、各糸層において５００～７５００ｄｐｉの範囲のストランドデニール密度、特に１０００～６０００ｄｐｉの密度が十分である。
強化繊維には、通常の材料、特に、アラミド、炭素、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドのような、スポーツセーリングにおける複合材料の製造のため、または梱包目的で用いられるものが使用される。ＵＨＭＷＰＥ（例えばＤｙｎｅｅｍａ（登録商標））およびアラミド（例えばＴｅｃｈｎｏｒａ Ｂｌａｃｋ（登録商標）、Ｔｗａｒｏｎ（登録商標））から作製されるマルチフィラメント糸は、特に有用であることが示された。ＵＨＭＷＰＥ（例えばＥｎｄｕＭＡｘ（登録商標））に基づくテープ状材料の使用も可能である。フィラメント群の数に依存して、織物層は、対応する数の個々の層からなる。
本発明により提案される転写システムにおいて、織物層における強化繊維は、格子構造を形成する。本明細書において、格子構造とは、フィラメントの少なくとも２つの群が互いに交差することを意味する。しかしながら、他の群が存在してもよく、例えば、流れ方向に伸長する１つの群および２つの他の群が６０°および１２０°の角度で交差する。
製造される本発明の転写システムは、小さい厚さでもよく、例えば０．３ｍｍ未満の厚さを有する。この場合の不織布および強化繊維の複合材料の厚さは、０．２ｍｍ未満でもよい。しかしながら、それぞれの厚さは、関連する用途のために満たされるべき要求に依存する。
通常、本発明に従った転写システムの複合材料の厚さは、１つまたは２つのカバーホイルとの交差の点で測定して、０．２～０．４ｍｍの範囲である。複合材料自体について、同様に交差の点において、０．１５～０．２５ｍｍの範囲の厚さである。
帆の製造のために、引張強さと共に、単位面積あたり非常に低い質量を達成する必要がある。例えば、本発明に従って製造された複合材料－カバーホイルなし－は、２１ｇ／ｍ２の単位面積当たりの質量を有しうる。強化繊維について単位面積当たりのそのように低い質量は、接着ベッドに存在する強化繊維で達成するのは困難である。概して、複合材料の単位面積あたりの質量は、１０～３０ｇ／ｍ２である。
本発明に従った転写材料は、容易に大量に製造でき、例えば、最大２．０ｍｍの幅および最大１０００ｍの長さを有するロール材料として製造されてもよい。ロール材料は、必要に応じて切断でき、複合材料が非常に柔軟であるという事実により曲面に適用され得る。特に、帆布および帆の製造のために、および、例えばサーフボードの表面の粗さを増加するために、使用されてもよい。
適用の別の分野は、引裂抵抗および粘着力の点で高い要求を満たす必要がある、梱包材料の製造である。強化テープの製造および適切な大きさへの切断も可能である。
適用中、本発明の複合材料は、接着側に配置される場合には予め除去されるカバーホイルと共に、および、存在する場合には接着ベッドへの適用後に除去される第２のカバーホイルと共に、既知の方法で接着ベッド中に配置される。
本発明により提案される転写システムの不織布は、複合材料中でも、その多孔性、したがって、空気、接着剤または樹脂に対する浸透性を保持する。これによって、真空によるラミネートの製造中に空気を複合材料から吸い出すことができ、これは従来用いられていた工程でありより均質なラミネートが得られる。同時に、接着剤または樹脂を、ラミネート中に吸引（注入）してもよい。
繊維複合材用構造の製造において、注入工程は重要な役割を果たす。本発明の転写システムは、樹脂注入を用いた繊維複合材料構造の製造によく適合することが示された。
本発明に従った転写システムは、剥ぎ取り（strip-off）ホイルとして作用する１つおよび２つのポリプロピレンカバーホイル、並びに、キャリア材料としてのポリアミドに基づく不織布および強化繊維を用いて製造される。強化の目的で、７５０デニールを有するＴｅｃｈｎｏｒａ Ｂｌａｃｋ繊維を、流れ方向に＋２２°および－２２°の角度で１．９ｃｍの間隔で配置して用いた。交差の点で、繊維層と共に、およびキャリア材料のみで測定された厚さ、並びに、カバーホイル有りおよび無しの単位面積当たりの質量が、以下の表に示される。サンプルは、２１ｇ／ｍ２の複合材料の単位面積当たりの質量を有した。示される数値は、３つの測定値からの平均値である。
他の実施形態
１． （ａ）キャリア材料としての不織布、および
（ｂ）強化繊維の織物層
を含む複合材料のための転写システムであって、
前記強化繊維が、モノフィラメントまたはマルチフィラメントまたはテープからなり、前記キャリア材料が、前記強化繊維の層に接着結合されていることを特徴とする、転写システム。
２． 前記織物層が、互いに交差する強化繊維を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の転写システム。
３． 前記不織布が、０．０２０～０．０７０ｍｍ、好ましくは０．０３０～０．０６０ｍｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態１または２に記載の転写システム。
４． 前記不織布および前記強化繊維の織物層の複合材料が、１８０℃未満の温度で熱的に製造されることを特徴とする、実施形態１から３のいずれかに記載の転写システム。
５． 前記キャリア材料および前記強化繊維が、結合剤を用いて互いに結合されることを特徴とする、実施形態１から３のいずれかに記載の転写システム。
６． 前記キャリア材料が、熱可塑性材料、好ましくはポリアミドの繊維を含むことを特徴とする、実施形態１から５のいずれかに記載の転写システム。
７． 前記強化繊維の織物層が、２つ以上の個々の層に配置される、互いに平行に伸長する強化繊維の交差する群の格子を構成することを特徴とする、実施形態１から６のいずれかに記載の転写システム。
８． ある群の前記強化繊維が、互いに０．３～１１．５ｃｍの間隔で伸長することを特徴とする、実施形態７に記載の転写システム。
９． 前記強化繊維が、オフ・アングルで互いに交差することを特徴とする、実施形態７または８に記載の転写システム。
１０． 前記強化繊維が、アラミド、炭素、ポリオレフィン、ポリアミドおよび／またはポリエステル繊維の束またはテープからなることを特徴とする、実施形態１から９のいずれかに記載の転写システム。
１１． 前記強化繊維のマルチフィラメントが、ねじれていることを特徴とする、実施形態１から１０のいずれかに記載の転写システム。
１２． 前記１つまたは２つのカバーホイルが、解放特性を有することを特徴とする、実施形態１から１１のいずれかに記載の転写システム。
１３． ロール材料の形態であることを特徴とする、実施形態１から１２のいずれかに記載の転写システム。
１４． 不織布および強化繊維の織物層の複合材料を表面に適用するための、実施形態１から１３のいずれかに記載の転写システムの使用。
１５． 帆布および帆を製造するための、実施形態１４に記載の使用。
１６． 表面の粗さおよび／または横滑り抵抗／グリップを増加するための、実施形態１４または１５に記載の使用。
１７． 梱包フィルム／ホイルおよび保護カバーを製造するための、実施形態１４に記載の使用。
他の実施形態
１． （ａ）キャリア材料としての不織布、および
（ｂ）強化繊維の織物層
を含む複合材料のための転写システムであって、
前記強化繊維が、モノフィラメントまたはマルチフィラメントまたはテープからなり、前記キャリア材料が、前記強化繊維の層に接着結合されていることを特徴とする、転写システム。
２． 前記織物層が、互いに交差する強化繊維を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の転写システム。
３． 前記不織布が、０．０２０～０．０７０ｍｍ、好ましくは０．０３０～０．０６０ｍｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態１または２に記載の転写システム。
４． 前記不織布および前記強化繊維の織物層の複合材料が、１８０℃未満の温度で熱的に製造されることを特徴とする、実施形態１から３のいずれかに記載の転写システム。
５． 前記キャリア材料および前記強化繊維が、結合剤を用いて互いに結合されることを特徴とする、実施形態１から３のいずれかに記載の転写システム。
６． 前記キャリア材料が、熱可塑性材料、好ましくはポリアミドの繊維を含むことを特徴とする、実施形態１から５のいずれかに記載の転写システム。
７． 前記強化繊維の織物層が、２つ以上の個々の層に配置される、互いに平行に伸長する強化繊維の交差する群の格子を構成することを特徴とする、実施形態１から６のいずれかに記載の転写システム。
８． ある群の前記強化繊維が、互いに０．３～１１．５ｃｍの間隔で伸長することを特徴とする、実施形態７に記載の転写システム。
９． 前記強化繊維が、オフ・アングルで互いに交差することを特徴とする、実施形態７または８に記載の転写システム。
１０． 前記強化繊維が、アラミド、炭素、ポリオレフィン、ポリアミドおよび／またはポリエステル繊維の束またはテープからなることを特徴とする、実施形態１から９のいずれかに記載の転写システム。
１１． 前記強化繊維のマルチフィラメントが、ねじれていることを特徴とする、実施形態１から１０のいずれかに記載の転写システム。
１２． 前記１つまたは２つのカバーホイルが、解放特性を有することを特徴とする、実施形態１から１１のいずれかに記載の転写システム。
１３． ロール材料の形態であることを特徴とする、実施形態１から１２のいずれかに記載の転写システム。
１４． 不織布および強化繊維の織物層の複合材料を表面に適用するための、実施形態１から１３のいずれかに記載の転写システムの使用。
１５． 帆布および帆を製造するための、実施形態１４に記載の使用。
１６． 表面の粗さおよび／または横滑り抵抗／グリップを増加するための、実施形態１４または１５に記載の使用。
１７． 梱包フィルム／ホイルおよび保護カバーを製造するための、実施形態１４に記載の使用。
Claims (15)
- （ａ）キャリア材料としての不織布、および
（ｂ）強化繊維の織物層
を含む複合材料のための転写システムであって、
前記強化繊維が、モノフィラメントまたはマルチフィラメントまたはテープからなり、前記キャリア材料が、前記強化繊維の層に接着結合され、
前記転写システムが、解放特性を有する１つまたは２つのカバーホイルを備えている、
ことを特徴とする、転写システム。 - 前記織物層が、互いに交差する強化繊維を含むことを特徴とする、請求項１に記載の転写システム。
- 前記不織布が、０．０２０～０．０７０ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の転写システム。
- 前記キャリア材料および前記強化繊維が、結合剤を用いて互いに結合されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の転写システム。
- 前記キャリア材料が、熱可塑性材料の繊維を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の転写システム。
- 前記強化繊維の織物層が、２つ以上の個々の層に配置される、互いに平行に伸長する強化繊維の交差する群の格子を構成することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の転写システム。
- ある群の前記強化繊維が、互いに０．３～１１．５ｃｍの間隔で伸長することを特徴とする、請求項６に記載の転写システム。
- 前記強化繊維が、オフ・アングルで互いに交差することを特徴とする、請求項６または７に記載の転写システム。
- 前記強化繊維が、アラミド、炭素、ポリオレフィン、ポリアミドおよび／またはポリエステル繊維の束またはテープからなることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の転写システム。
- 前記強化繊維のマルチフィラメントが、ねじれていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の転写システム。
- ロール材料の形態であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の転写システム。
- 不織布および強化繊維の織物層の複合材料を表面に適用するための、請求項１から１１のいずれか１項に記載の転写システムの使用。
- 帆布および帆を製造するための、請求項１２に記載の使用。
- 表面の粗さおよび／または横滑り抵抗／グリップを増加するための、請求項１２または１３に記載の使用。
- 梱包フィルム／ホイルおよび保護カバーを製造するための、請求項１２に記載の使用。
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