JPH0396329A - 繊維強化熱可塑性構造複合材料 - Google Patents

繊維強化熱可塑性構造複合材料

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JPH0396329A
JPH0396329A JP2148831A JP14883190A JPH0396329A JP H0396329 A JPH0396329 A JP H0396329A JP 2148831 A JP2148831 A JP 2148831A JP 14883190 A JP14883190 A JP 14883190A JP H0396329 A JPH0396329 A JP H0396329A
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JP
Japan
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polymer
layer
composite material
structural
melting point
Prior art date
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Pending
Application number
JP2148831A
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English (en)
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Peter J Meakin
ピーター　ジェームズ　メアキン
Philip Anthony Staniland
フィリップ　アンソニー　スタニィランド
Frederic N Cogswell
フレデリク　ネイル　コグスウェル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、繊維強化熱可ヴ性構造複合材料及びより詳し
くは、一緒に結合され得る形でのそのような材料又は他
の構造材料、特に熱可塑性樹脂基材の材料に関する。
繊維材料、たとえばガラス、炭素、硼素及びアルミナ繊
維の卓越した物性により、構造体中の材料としての繊維
強化熱可塑性複合材料の使用に急速な興味が存在する。
製造技法は、特に連続ロービングの形での場合、これら
の繊維を熱可塑性樹脂により含浸し、その結果、ロービ
ングの多数の個々のフィラメントが熱可塑性樹脂により
完全に湿潤され、複合材料中の繊維の存在の効果を最大
にする複合材料をもたらすために開発されて来た。
個々のフィラメントの効果的な湿潤性を確保することに
よって、繊維の性質の寄与及び熱可塑性材料が最大にさ
れている種々の熱可塑性材料から複合材料が調製されて
来た。典型的な熱可塑性複合材料の製造方法は、叶−８
−５６７０３及びＢＰ−Ｂ−１０２１５９に記載されて
いる。ポリアリールエーテル（非晶質及び結晶質の両者
）、特にポリテーテルケトン及びポリエーテルスルホン
の強化複合材料が特に興味の対象である。炭素繊維強化
ポリエーテルエーテルケトン複合材料の開発は、航空宇
宙産業の大めの構造材料の厳格な必要条件を満たす約束
を示している。
種々の理由、たとえば費用を減じ、そして軽い構造体を
二次加工する必要性のために、一緒に又は構造体の他の
材料と便利に結合され得る材料を供給することが所望さ
れるようになって来た。熱可ヴ性材料の性質によって、
それらは、十分な加熱及び圧力の適用により共に結合さ
れ得るけれども、これは多くの適用のための問題に対す
る適切な技法又は経済的な解決策ではない。
発生する主な問題は、複合材料にそれらの所望する性質
を付与するこれらの性質に起因する。従って、その問題
は、例外的に硬質であり、そして強化された繊維、通常
連続する平行したフイラメントの高い体積含有率を有す
る結合材料の１つである。繊維の高い体積含有率は、結
合されるべき加工物の表面で利用できる比較的少ないポ
リマーをもたらす。
熱軟化された加工物に圧力を適用する従来の方法が、そ
の表面に溶融ポリマーを絞り出すために使用される場合
、特に実質的な厚さのブロックが一緒に結合される必要
がある場合、ひじょうに高い力が必要とされるだけでな
く、また熱’４ｆｆｉ性マトリックスが圧縮下で加工物
の縁から流れ出る傾向があり、従って複合材料のブロッ
ク内のフィラメントの配置を崩壊することが見出された
。また、両加工物は、それらのそれぞれの溶融温度に加
熱されるので、複雑な結合ジグが、加熱及び冷却の間、
個々の加工物の正確な形状を維持するために必要とされ
る。
再び加熱及び圧力下で効果的であるように予定される、
加工物の表面上に接着層を適用するもう１つの方法は、
同様に複雑であり、そして無効果である。ホットメルト
接着剤の薄層が、複合材料中のポリマーが溶融されない
温度で適用される場合、良好な結合を得るためにその表
面を十分に良好な接触にゆだねることは、いづれか適切
な圧力を用いては不可能であることが見出された。この
困難性は、複合材料の表面の平面性及び剛性の比較的不
完全な性質のために発生する。
改良された態様の結合を可能にする大きな構造物におけ
る成分材料として有用である構造複合材料が開発されて
来た。構造複合材料はＥＰ−＾−３２０１５５に記載さ
れており、そしてこの開示は引用により本明細書に組込
まれている。便利には、その構造複合材料の簡単な説明
が、この後、示される。
前記ＢＰ−Ａ−３２０１５５に記載される構造複合材料
は、３叩以上の長さを有する強化フィラメント少なくと
も５０重量％を含む繊維強化された熱成形可能ポリマー
複合材料の第一層及び第二熱成形可能ポリマーの付着層
のラミネートを含んで成り、ここで前記付着層は、第一
層の熱成形可能ポリマーの融点以上の温度で第一層に適
用されている。第二熱成形可能ポリマーは、第一層のポ
リマーの融点よりも少なくとも１０℃低い融点を有する
結晶性ポリマーを含んで戊り；又は第一層のポリマーの
融点よりも少なくとも１０℃低いガラス転移温度を有す
る非晶質ポリマーであり；又は続くアニーリング工程で
結晶化することができる非品質ポリマーである。
そのような構造複合材料のラミネートの調製の主な利点
は、加工物、すなわち第一層のポリマーの溶融温度より
も低いが、しかし付着層の融点又はガラス転移よりも高
い温度で結合されるべき加工物上で付着層の対応する領
域を一緒にすることによって、そのような要素を一緒に
結合することが可能であることである。この方法におい
ては、構造複合材料層における強化フィラメントの配向
を妨げない主な利点を有する溶接をもたらすことが可能
である。構造物中の好ましい材料に関しては、その接合
部は、単純な接着界面よりもむしろ溶着の性質を有する
。なぜならば、その方法は、結合される表面の界面を通
しての分子移動をもたらすからである。
複合材料ラミネートはまた、構造物を形戒するためにも
使用され得、ここでそれは保護表面材として使用され、
又は付着層は保護層であり；そしてそれは空間充填シス
テム、たとえばハネカム構造体又は発泡構造体である他
の材料に結合され得る。いくつかの熱可塑性材料は、金
属と例外的に良好な結合を形成し、そして適切な場合、
本発明のラミネートは、金属及び他の非類似材料、たと
えば熱硬化性又は熱可塑性材料又は他の材料に結合され
得る。
両ポリマーが非晶質である場合、材料の使用温度は付着
層のＴｇにより制限され、必要なら、第一層のポリマー
のＴｇよりも低い。耐溶媒性が所望する特性である材料
の適用のためには、少なくとも第一層のポリマーは結晶
質である。付着層のポリマーがまた結晶質である場合、
その相当する特性が増強される。
さらに、改良は、そのような適用のための構造複合材料
になされて来た′。
本発明によれば、熱可塑性構造複合材料は、３ｍｍ以上
の長さを有する強化フィラメント少なくとも５０重量％
を含む繊維強化された熱成形可能ポリマー複合材料の第
一層及び該第一層の熱成形可能ポリマーの融点以上の温
度で第一層に適用されている第二熱成形可能ポリマーの
付着層のラミネートを含んで成り、ここで、前記第二ポ
リマーは、前記第一層のポリマーの融点よりも少なくと
も１０℃低いガラス転移温度を有する非晶質ポリマーを
含んで成り、そして続くアニーリング工程で結晶化する
ことができ、並びに前記第二ポリマーは、少なくとも約
ｌ分のピーク結晶化時間を有する。
“熱成形可能ポリマー″とは、ポリマーは、そのポリマ
ーが熱により分解する温度以下の高温でのポリマーの形
状化を可能にするために十分な溶融流れを有するに違い
ないことを意味する。一般的に、そのポリマーは真の熱
可塑性材料であるが、しかしその用語は、架橋反応がポ
リマーをもはや溶融加工性又は溶融可融性にしなくなる
前、熱硬化性質のポリマーが溶融体として存在し、そし
て高温で形状化されるように十分な溶融流れを維持する
ことができるこれらのポリマーを包含する。
融点及びガラス転移温度は、一定の添加剤、たとえば可
塑剤及び溶媒の含有により低められ得ることを注目すべ
きである。そのような材料が存在する場合、その融点又
はガラス転移温度は、その混合物の融点又はガラス転移
温度として取られるべきであり、そして単にポリマー成
分のそれではない。
ポリマーは約１分、たとえば１分以下１０％までのｔｃ
を有するが、好ましくは、第二ポリマーは、少なくとも
２．５分及びより好ましくは少なくとも４分のピーク結
晶化時間を有する。
ピーク結晶化時間、ｔｃは、Ｄ　Ｋ　Ｂｌｕｎｄｅｌｌ
及びＢ　Ｎ　Ｏｓｂｏｒｎ，　Ｐｏｌｙｍｅｒ．　１９
８３，第２４巻、８月による論文に記載されているよう
にして差動走査熱量法（ＤＳＣ）　　により決定される
。
良好な耐溶媒性を有する構造複合製品を得るために又は
その作用温度を高めるために、出願者は、第二ポリマー
のための比較的高いピーク結晶化時間を有するポリマー
を選択することによって、第二ポリマーが付着層の有意
な流れ及び良好な結合の形成を妨げるであろう〉１０％
のレベルの結晶性を達或する前、そのような付着層の有
意な流れが、良好な結合をもたらす結合操作の間に生じ
ることができることを見出した。
第二ポリマーは、ｔｃが本来、比較的高いポリマーであ
り：又は他方、それは、ｔｃが適切な添加剤の使用によ
り有用なレベルに高められているポリマーであり得る。
付着層のポリマーは、それを急冷することによって非晶
質にされ得る。構造複合材料の全体は、付着層のポリマ
ーを非晶質にするために急冷され；又は他方、付着層自
体のみが急冷される必要がある。急冷は、典型的には少
なくともｌＯ℃／分の速度で、より通常には少なくとも
２０℃／分又はそれ以上（たとえば１０００℃／分）の
速度で第二ポリマーを急速に冷却することによってもた
らされ得る。
多くの適用においては、構造複合材料の全体が急冷され
、そして従って、実質的に非晶質の形でそのポリマー含
有物を有するであろうから、第一層のポリマーが結晶質
である場合、それは比較的低いピーク結晶化時間を有し
、それによって、その材料が結合摸作の間、加熱される
につれて、第一層のポリマーは、たとえば〉１０％の結
晶性レベルに急速に達し、この点で、それは寸法的に安
定する。従って、第一層のポリマーは、１分以下、好ま
しくは３０秒以下及びより特定には１０秒以下の１ｃを
有することが好ましい。
結合操作の間、少なくとも１０℃／分の速度で、より好
ましくは少なくとも２０℃／分の速度で構造複合材料を
加熱することが好ましい。
本発明のラミネート構造体は、熱可塑性材料の既知の利
点、たとえば耐損傷性及び耐環境性及び特に有用な耐溶
媒性を有する製品を製造することが所望される場合に特
に有用である。
さらに、本発明の構造複合ラミネートは、繊維強化され
た熱成形可能ポリマーから製造される構造製品を修理す
るためにも使用され得る。この場合、損傷の部位を被覆
するのに少なくとも十分な程度の付着層が製品に適用さ
れ、そして次に、構造複合材料がそれ自体の対応する付
着層によりその層に結合される。
本発明の構造複合製品は好ましくは、Ａ　Ｓ　Ｔ　’．
ｆ０１００２によって決定されるように少なくとも５！
，ＩＰａの重ね剪断強さを有することによって特徴づけ
られる。
強化された複合材料の第一層は連続した整列フィラメン
トにより強化されることが好ましい。適切なプレブレグ
の製造が、ＢＰ−８−５６７０３及びＥＰ−８−１０２
１５９に記載されている。記載されているように、非方
向性強化複合プレプレグが薄シートの形で製造される場
合、そのシートの平面にいづれか必要な方向にフィラメ
ントをレイアップすることが好ましく、その結果、加熱
及び圧力下での結合の後、強化されたシートが得られる
。この複合材料は、本発明のラミネートを形成するのに
使用するために適切である。
第一層の複合体は、非方向性の連続した整列繊維により
強化されたプレブレグのレイアップから形成され得、又
は連続した整列繊維が存在し、そして織物においてｌつ
以上の方向に整列されている含浸織物（ポリマーは熱可
塑性マトリックスを形成するように織物を含浸する）か
ら成ることができる。
第一層の強化が、連続した整列フィラメントから構或さ
れない場合、第一層の強化材料のための前駆体は、複合
材料中の縦の曲げ弾性率が、理論的に達或されるその弾
性率の少なくとも７０％及び好ましくは少なくとも９０
％である程度に連続フィラメントを含浸することによっ
て得られた材料であることが好ましく、それによって、
熱可型性ポリマーによる個々のフィラメントの高度の湿
潤性を指摘する。上記のように連続した整列繊維の形で
使用されない場合、そのような材料は、短い長さ、たと
えば３ｍｍ〜１００ｍｍの長さに切断され、そして多く
の技法により強化複合材料シートに二次加工され得る。
そのような方法の利点は、これらの十分に湿潤された生
戒物が、ペレットを溶融均質化することを包含する方法
で、元のべレフトのフィラメントの長さの驚くべき保持
性を伴って二次加工され得る。適切な方法は、射出或形
又は押出しを包含する。切断された生或物を利用し、そ
して繊維の長さを保持するための好ましい方法は、開放
チャンバー中への約１０ｍｍ〜５０ｍｍの長さの強化生
成物の長さの押出しである。この操作は、グイからの出
現に基づいて緩和する比較的長い繊維の結果として広範
な気孔を含む強化構造体を生或せしめる。この気泡の圧
縮は、元のペレットの長さにほとんど減じられない長さ
のランダムに分散された個々のフィラメントを含む製品
を生せしめる。
この方法によれば、少なくとも３　ｍの長さ及び一般的
には少なくとも１０ｍｍの長さであるフィラメントを少
なくとも５０重量％含む製品を得ることが比較的容易で
ある。
ラミネート中の第一層のための適切なポリマーは、プロ
ピレン、ポリエステル、たとえば異方性溶融体を形戊す
ることができるポリエステル、ボリアミド及び結晶性ポ
リアリールエーテル、特にポリエーテルケトン、ポリエ
ーテルケトンケトン及びポリエーテルエーテルケトン及
び他のものに由来する結晶性ポリマ一並びに非品質ポリ
マー：たとえば“ポリエーテルスルホン及び他のものを
包含する。
前記で言及されたような第二ポリマーは、第一ボリマ一
層の融点よりも少なくとも１０℃低いＴｇを有し、そし
て好ましくは、それは、その融点よりも少なくとも３０
℃及び最とも好ましくは少なくとも１００℃低い。さら
に、第一層中のポリマーが結晶性である場合、第二ポリ
マーのＴｇは好ましくは、第一層のポリマーのＴｇより
も高い。
付着層中のポリマーは、強化されなくても良く、又はラ
ミネートのための予測される用途に依存して、第一層の
強化に類似する強化性を有することもできる。それが強
化繊維を含もうと、含まなくても、それは、特定の目的
、たとえば熱安定性を改良するための添加物、剛性及び
収縮性を調整するための粒状添加物及び難燃剤を含むこ
とができる。
ボリアリールエーテル及びそのコポリマーは、融点にお
ける必要な差異を付与するために、及び必要なｔｅを有
するように選択され得る。適切な高性能ポリマー材料の
特別に有用な組合せは、第一層のポリマーのためにはＢ
Ｐ−８−１８７９に記載されるポリエーテルエーテルケ
トンであり、そして付着層のポリマーのためにはＥＰ−
Ａ−３２３０７６に記載されるボリアリールエーテルで
ある。前者の材料は、下記反復単位： 一〇−Ｐｈ−○−Ｐｈ　−Ｃｏ−Ｐｈ　−を有し、そし
て一般的に、下記構造の単位：ＩＢ　　　−Ａｒ一と共
に、 下記構造の反復単位： ＩＡ　　　−Ｐｈ　−Ｃｏ−Ｐｈ’−Ｃ〇一Ｐｈ　−を
含むＢＰ−Ａ−３２３０７６の典型的なポリマーよりも
高い融点を有するが、しかしそれよりも低いガラス転移
温度を有し、ここで ＩＡ及びＩＢはエーテル結合を通して結合されており； Ｐｈは１．４−フェニレンであり； Ｐｈ’は１．３−フェニレンであり；そしてＡｒはＰｈ
２又はＰｈ，、好ましくはＰｈ，である。
反復単位ＩＡ及びｆＢを含むポリマーは比較的高いｔｃ
を有するが、しかしいづれか一定のポリマーのｔｃは核
剤の存在に対して敏感であり、そして適当に純粋なモノ
マーがそれらの製造において使用されるべきである。
適切なポリアリールエーテルスルホンは、ＢＰ−Ａ−２
３５８８５に記載される。
可能なら、第一層ポリマー及び付着層ポリマーの特別な
組合せは、最大の相溶性を伴って選択されるべきである
。第一層及び付着層のポリマーが相溶性であるか、否か
は、２種のポリマーのブレンドが、ＤＳＣにより試験さ
れる場合、単一ピークの特徴的なガラス転移温度を示す
かどうかにより決定される。
付着層は、ポリマーブレンドを含むことができる。
付着層は、多くの手段で繊維強化された複合材料に適用
され得る。たとえば、適切な付着ポリマーの予備或形フ
ィルムが、複合材料の表面上に適用され得る。そのよう
なフィルムは、典型的には、５０〜２００ミクロンの厚
さの程度のものであり、そして圧力により複合材料上に
結合され、ここで前記複合材料は、付着層と接触して存
在する複合材料の表面で少なくとも、その複合材料のマ
トリックスポリマーの融点以上の温度で存在する。驚く
べきことには、この工程の間、付着層に移動する繊維の
傾向が存在することが見出された。これは、良好な結合
強さを確立することにおいて、有意な要因であると思わ
れる。
付着層はまた、ポリマーが便利な溶媒に溶解できる溶液
から、その溶媒が揮発する前に適用され、そして適用さ
れたフィルムと接触する領域における複合材料の温度は
、その複合材料中のポリマーの融点以上に上昇せしめら
れる。
強化された複合材料が、半等方性強化を付与するために
配置された連続層の繊維配向を伴って、非方向性強化ブ
レブレグ層のレイアップから形戊された材料体である場
合、付着層は、加熱及び加圧下での結合により複合材料
体に結合される、強化されたプレプレグ層、好ましくは
非方向性強化プレプレグ層自体であり、ここで前記条件
は、付着性ブレプレグ複合材料層と接触する複合材料体
の表面層を少なくとも溶融するのに十分である。
付着性ブレプレグ複合材料層は、嵩高複合材料体におけ
るブレブレグの製造方法と同じタイプの含浸方法により
、たとえばＥＰ−８−５６７０３及びεＰ−８〜１０２
１５９に記載される方法を用いて製造され得る。
溶融結合された付着層を有する本発明の構造複合材料は
、お互い、又は他の構造材料に、複合材料体のポリマー
の溶融を引き起こす温度よりも低い温度で結合され得る
。結合工程は、典型的には、プレス又はオートクレープ
で行なわれ、又はホットブロック又は自動溶着装置（誘
導又は対流加熱源）により局部的に溶着することによっ
て行なわれる。結合された製品は、付着層が、実用的な
目的のために、固体である結晶性レベルを達或した後、
取扱いできる。必要なら、結合された製品は、付着層の
ポリマー及び必要なら第一層のポリマーの結晶度を十分
に進行せしめるために、結合方法の一部として又はその
結合方法に続く方法の一部として、追加のアニーリング
工程にゆだねられ得る。
結合を行なう段階で、分解促進物質、たとえば空気中の
酸素、触媒金属、等から付着層を保護し、そして結合温
度での過剰の保圧を回避することが所望される。複合材
料中の全ポリマーの溶融を必要としない温度での結合を
もたらすこの能力は、特に複合材料体が寸法的に大きな
場合、結合温度での長い保持時間の必要性を回避するこ
とに実質的な利点がある。
驚くべきには、本発明の方法は、連結されるべき強化複
合材料体中のポリマーの再溶融を必要としないけれども
、例外的に良好な結合強さが得られる。結合される嵩高
複合材料の剪断強さの少なくとも７０％及び普通には少
なくとも８０％である結合強さを達或することが可能で
ある。結合強さが嵩高複合材料の剪断強さよりも強い、
すなわちその破線が結合された本体間の界面にそってよ
りもむしろ複合材料を通過することを、結合強さ試験で
見出すことは異常でない。
本発明のもう１つの特別に有用な観点は、結合線の厚さ
が、結合される成分間に付着層に使用されるポリマーの
追加のフィルムを挿入することによって揉作され得るこ
とである。そのような摸作は、特に大きな構造物を二次
加工する場合、成分間のギャップを正しく満たすことを
確保するために特に有用であり、このための戒分は結合
される表面上で寸法的に比較的大きな変動を有するかも
知れない。この場合、その結合は、成分間から絞り出さ
れる過剰のポリマーの“すみ肉（ｆｉｌｌｅｔ）”を制
御することによって調節され得る。“すみ肉”が戊長を
停止する場合、成分上の“高いスポット”がお互い接触
する。
本発明の特に有用な観点は、複合材料の特性を保持する
ために、調節された冷却は必要でないので、全体の領域
が繕合されるまで、結合されるべき全体の領域に対して
小さな領域の結合を連続的に行なうことによって、結合
が行なわれ得る結合方法が存在することである。これは
、適切なプレス又は自動溶着装置が利用できない大きな
領域の加工物への結合を可能にする。加工物の幾何学に
より、向い合ったプレート間を単純に圧縮することによ
って行なわれ得ない結合もまた、この態様でもたらされ
得る。典型的には、連続的結合は、結合を必要とする全
領域上に連続的に割送られる圧力により誘導加熱器を用
いてもたらされ得る。
本発明のラミネートは、付着層が構造用フォームであり
、又はラミネートが他の部材に付着される場合、付着工
程の一部として発泡を引き起こされる方法に使用される
場合に効果的である。この方法は、ラミネートが結合さ
れる部材がハネカム材料である場合、特に有用である。
本発明は、次の例及び添付図面（対数尺度上でのｔＣ対
温度（１）のグラフである〉によりさらに詳しく例示さ
れる。
例１ “Ｖｉｃｔｒｅｘ”　ＡＰＣ　２としてＩｍｐｅｒｉａ
ｌ　ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　ＰＬＣか
ら得られ、そしてポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）ポリマー（Ｔｇ　＝　１４３℃：Ｔｍ　＝　３４３
℃：ｔＣ＝約０．　１分一図面上の曲線１を参照のこと
〉のマトリックス中、車軸的に配列された炭素繊維６８
重量％から成る強化された熱可塑性ブレブレグの１６の
層（それぞれ５０　ｍｍ　Ｘ　１５０　ｍｍ　）を、非
方向性形態でレイアップした。前記単位ＩＡ及びＩＢ（
ＡｒはＰｈ２である）の５０　：　５０　Ｊポリマー（
Ｔｇ　＝　１６０゜　：　Ｔｍ　＝　３０５℃＋１ｃ＝
約５分一図面上の曲線２を参照のこと）の１００μフィ
ルムの追加層を、レイアップされたブレプレグ材料の上
部に積層した。その材料を、対応する額ぶちに配置し、
そして金型離形剤により被覆された透明板ガラスプレー
ト間にはさんだ。次に、これを、３８５℃の温度での水
圧機に配置した。０，１４ＭＰａ　（２０ｐｓ　ｉ）の
圧力でのｌＯ分の加熱時間及び０．　６９ＭＰａ（１０
０　ｐｓｉ）での１０分の結合時間を用いた。次に、そ
の金型を、１０℃温度での第二ブレスに移し、ここでそ
の金型を１００℃／分以上の速度で室温に冷却した。
その材料の２つのストリップ（１００　ｍｍ　Ｘ　２５
　ｍｍ　）を、このパネルから切り出し、そしてコポリ
マー表面が１２．５＋＋＋ｍのオーバーラップでお互い
面するように金型に配置した。この金型を，、３．　４
５ＭＰａ（５００ｐｓｉ）の圧力下で１５分間、３１５
℃でのプレスに配置した。
そのプレスを、１０℃／分の速度で周囲温度に冷却した
。
得られた試験片を、１ｍｍ／分のクロスヘッド速度を用
いて、標準の引張重ね剪断試験（ＡＳＴＭ　０１００２
）にゆだねた。６０ＭＰａ　（平均５）の程度の強さを
、達成した。
結合領域の試験は、繊維がその領域中に移動したことを
示した。
男ユ 例１の方法をくり返した。但し、２７５℃の結合温度を
用いた。１０〜１５ＭＰａの重ね剪断強さが得られた。
再び、繊維は、結合領域中に移動したことが見出された
。
例３ 例２の方法をくり返した。試験片を、２４時間、室温で
ジクロロメタン中に含浸した。ｌＯ〜１５ＭＰａの重ね
剪断強さが得られ、それは、溶媒が結合に対して実質的
に影響を及ぼさなかったことを示した。
例４ ＡＰＣ　２プレプレグの１６の層（それぞれ５０ｍｍＸ
１５０ｍｍ）を、半等方性形態でレイアップし、そこで
個々の層における繊維の配向は次の通りに配列された： ０．　４５．　９０．　−４５．　０．　４５，　９０
．　−４５，　−４５．　９０，　４５．　０．　−４
５．　９０，４５．０ 例ｌに使用された追加の層に類似する、前記単位ＩＡ及
びＩＢ（ＡｒはＰｈ，である）の５０：５０コポリマー
の１００１！Ｉｍフィルムの追加の層を、プレブレグ材
料上にレイアップした。その材料を、対応する額ぶちに
配置し、そして金型離形剤により被覆された透明板ガラ
スプレート間にはさんだ。次に、これを、３９０℃の温
度での水圧機に配置した。
金型表面にちょうど接触しての熱盤による１０分間の加
熱時間、続いて０．　６９ＭＰａ　（Ｌｏｏｐｓ　ｉ　
）で５分間の結合が行なわれた。次に、金型を第二ブレ
スに移し、ここで金型を、２０℃／分以上の速度で室温
に冷却した。
試験検体を用意し、そして例１に記載しているようにし
て、３１０℃の結合温度を用いて試験した。
２７．　ＯＭＰａ　（１．　９６ＭＰａ＞の平均重ね剪
断応力ｔ４ＭＬ、かっこ内の数字は、標準偏差である。
再び、結合された材料の試験は、繊維が結合領域中に移
動したことを示した。
例５〜１６ 例４の方法を、種々の結合温度でくり返し、そして試験
の前、試験片のいくつかを溶媒に含浸した。さらに、例
７〜１６のために使用されるポリマーのｔ０は、約１分
であった。結果は、下記第１表に要約されている（また
、例４の結果も含む〉。
第１表 例 結合温度 （１） 重ね剪断強さ ＭＰａ ２７．０　　（１．９６） １２．２７　（１．５） ２４．１　　（６．３） ２４．２　　（２．９＞ ２３．９　　（６．１） ８．７　　（１．２） ９．０　　（０．８） ９．７ ９．０ ９．０ ９Ｊ　　（２．６） ９．８　　（０．７） ５、０ これらのすべての例において、試験は、繊維が結合領域
中に移動したことを示した。
例１７（比較） 例４の方法を《り返した。但し、付着層は、ＥＰ−Ａ−
２７８７２０　に定義されているタイプのポリマー（Ｔ
ｇ　＝　１５１ｔ　：　Ｔｒｎ　＝　３１２℃：ｔｃ＝
約２０秒）から製造された。３１０℃で試験検体を結合
する試みが行なわれたが、しかし結合は進行しなかった
。
本発明の複合材料は、単独で又は組合して次の好ましい
特徴を有する： ｌ．　好ましくは、第二ポリマーは、少なくとも２．５
分、及びより好ましくは少なくとも４分のピーク結晶化
時間を有し； ２．第一層のポリマーは、１分以下、好ましくは３０秒
以下、及びより特定には１０秒以下のピーク結晶化時間
を有する結晶質ポリマーであり；３．　　Ｉ維強化熱成
形可能複合材料の第一層は、連続した整列フィラメント
により強化され：４．　前記ポリマーはボリアリールエ
ーテルであり； ５，第一層のポリマーは、下記式： 一〇−Ｐｈ−〇一Ｐｈ　−Ｃ○−Ｐｈ　−で表わされる
単位を含むポリエーテルエーテルケトンであり、 そして第二層のポリマーは、下記式ＩＡ及びＩＢ： ＩＡ　　　−Ｐｈ　−Ｃ○−Ｐｈ’−Ｃ〇一Ｐｈ　−Ｉ
Ｂ　　　−Ａｒ　− で表わされる単位を含むポリアリールエーテルであり、
式中、ＩＡ及びＩＢはエーテル結合を通して結合され； Ｐｈは１．４−フエニレンであり； Ｐｈ’は１．３−フ二二レンであり；そしてＡｒはＰｈ
２又はＰｈ３、好ましくはＰｈ２である。
６，付着層は、連続した整列フィラメントにより強化さ
れる。
本発明の構造複合製品において、第二構造材料は、第一
構造材料と同じ材料であり、又はそれは異なった構造材
料であり得、そして好ましくは、ＡＳＴ！Ｊ　０１００
２によって測定される場合、少なくとも５　ＭＰａの重
ね剪断強さを有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、２種のポリマーに関しての温度対ｔｃを示す
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、３ｍｍ以上の長さを有する強化フィラメント少なく
    とも５０重量％を含む繊維強化された熱成形可能ポリマ
    ー複合材料の第一層及び該第一層の熱成形可能ポリマー
    の融点以上の温度で第一層に適用されている第二熱成形
    可能ポリマーの付着層のラミネートを含んで成る熱可塑
    性構造複合材料であって、前記第二ポリマーが、前記第
    一層のポリマーの融点よりも少なくとも１０℃低いガラ
    ス転移温度を有する非晶質ポリマーを含んで成り、そし
    て続くアニーリング工程で結晶化することができ、並び
    に前記第二ポリマーは、少なくとも約１分のピーク結晶
    化時間を有することを特徴とする複合材料。 ２、第二構造材料にその付着層により結合される請求項
    １記載の少なくとも１種の構造複合材料を含んで成るこ
    とを特徴とする構造複合材料製品。 ３、より大きな構造物を形成するために成分として適切
    な構造複合材料を形成するための方法であって、３ｍｍ
    以上の長さを有する強化フィラメント少なくとも５０重
    量％を含む繊維強化された熱成形可能ポリマー複合材料
    の第一層を供給し、第二熱成形可能ポリマーの付着層を
    適用し、前記付着層及び前記第一層のポリマーの少なく
    とも隣接する部分を前記第一層のポリマーの融点以上に
    加熱し、そして少なくとも前記付着層を急冷し、ここで
    前記第二ポリマーは、前記第一層のポリマーの融点より
    も少なくとも１０℃低いガラス転移温度を有する非晶質
    ポリマーを含んで成り、続くアニーリング工程で結晶化
    することができ、そして少なくとも約１分のピーク結晶
    化時間を有することを特徴とする方法。 ４、請求項１記載の構造複合材料を含んで成る少なくと
    も１つの成分を含む構造複合材料製品を形成するための
    方法であって、構造材料を含んで成る第二成分に前記少
    なくとも１つの成分を連結し、ここで前記付着層は前記
    第一層の熱成形可能ポリマーの融点以下の温度で溶融さ
    れており、そして前記第二ポリマーの結晶化を可能にす
    ることを特徴とする方法。 ５、繊維強化熱成形可能ポリマーを含んで成る熱可塑性
    構造製品を修理するための方法であって、製品上の損傷
    の部位にその部位を被覆するのに少なくとも十分な面積
    範囲を有する付着層を適用し、ここで前記層は、第一層
    のポリマーの融点よりも少なくとも１０℃低いガラス転
    移温度を有する非晶質ポリマーを含んで成り、続くアニ
    ーリング工程で結晶化することができ、そして少なくと
    も約１分のピーク結晶化時間を有する第二熱成形可能ポ
    リマーであり、前記付着層及び前記製品の隣接領域を、
    その製品のポリマーの融点以上の温度に加熱し、少なく
    とも前記付着層をその非晶質形で保持するのに十分な速
    度でそれを冷却し、請求項１記載の構造複合材料の対応
    する付着層を前記付着層に連結し、ここで前記連結は、
    前記付着層が前記製品及び前記構造複合材料のポリマー
    の融点以下の温度で溶融されている間にもたらされ、そ
    して前記第二ポリマーの結晶化を可能にすることを特徴
    とする方法。
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