JPS6364304B2 - - Google Patents

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JPS6364304B2
JPS6364304B2 JP50208779A JP50208779A JPS6364304B2 JP S6364304 B2 JPS6364304 B2 JP S6364304B2 JP 50208779 A JP50208779 A JP 50208779A JP 50208779 A JP50208779 A JP 50208779A JP S6364304 B2 JPS6364304 B2 JP S6364304B2
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Description

請求の範囲 １ 樹脂の第一層と、前記第一層に隣接し、未硬
化で実質的にそれ自体では硬化しない少なくとも
一つの第二の充填材含有樹脂層とからなり、然も
前記第一層は前記第二層に比較して比較的圧縮さ
れにくく、前記第二層は圧縮力の下で容易に流動
可能で、力の領域外へ容易にしぼり出されるのに
適合しており、該流動可能な第二層は網状積層構
造体の製造に使用される迄、長い時間前記流動可
能性を維持するのに適合している網状積層構造体
の製造に適した樹脂材料テープ。
２ 前記第一層が熱硬化性樹脂である前記請求の
範囲第１項に記載の樹脂材料テープ。
３ 前記第一層が熱可塑性樹脂である前記請求の
範囲第１項に記載の樹脂材料テープ。
４ 前記第一層がその中に繊維をあらかじめ含浸
して有している請求の範囲第１項に記載の材料。
５ 前記第一層及び第二層がそれら層間に界面の
スクリムを有している前記請求の範囲第１項に記
載の樹脂材料テープ。
６ 前記第二層が熱硬化性樹脂である前記請求の
範囲第１項に記載の樹脂材料テープ。
７ 前記第二層が充填材としてマイクロバルーン
を含有する前記請求の範囲第１項に記載の樹脂材
料テープ。
８ 前記第一層及び第二層が連続テープを形成し
ている前記請求の範囲第１項に記載の樹脂材料テ
ープ。
技術分野 本発明は積層構造体の製造加工に適した樹脂材
料の分野、特に実質的に均一な厚さの網状積層構
造体の製造加工に適した樹脂材料に関する。
従来技術の背景 ジエオデシツク（geodesic）構造体のような網
状構造体の製造において、係る構造体における個
別的な荷重路の軸に対して平行に配向された一方
向性フイラメントを有する熱硬化性樹脂のような
進歩した複合材料の独特の特性を利用することが
できることが望ましい。上記配置に成形された繊
維と樹脂とから形成される多数の積層バーは、繊
維が連続し、荷重がそれら繊維の交差点における
剪断作用により１つのバーからもう１つのバーに
伝達される多数の構造をもたらすだろう。細工可
能なジエオデシツク構造体の設計と製造加工にお
ける主要件の１つは節交差部間の該バーの個々の
プライ、すなわち層の安定化である。この構造体
が２つの交差しているバーから構成され、各バー
が１又はそれ以上の交互に配置されたプライから
成つているときは、節交差部間のバーのプライ間
に１つのプライ厚さに等しい厚さのギヤツプがで
きる。同様に、この構造体が３本の交差している
バーから構成されているときは、該バーのプライ
間に２つのプライの厚さに等しい厚さのギヤツプ
ができる。得られる構造体はかくして不安定であ
り、又厚さが全く不均一である。安定で、且つ厚
さが実質的に均一である網状構造体を製造するた
めには、前記バーから成るプライ間のギヤツプを
充てんするのに用いられる樹脂材料は該ギヤツプ
を完全に充てんしなければならないが、節交差部
には存在していてはいけない。これに加えて、係
る樹脂材料の耐荷力及び伝達能は必然的に低いか
ら、節交差部における係る樹脂材料の存在は網状
構造体を実質的に弱くする。節交差部間における
前記バーのプライ間ギヤツプを充てんするのに用
いられた１つの方法は湿潤樹脂の適用であつた。
しかしながら、ジエオデシツク構造体の製造工程
中に樹脂が過度に流れること、及びその硬化サイ
クル中にできてくる最終積層体に極めて多数のボ
イドが発生することが見い出された。前記ギヤツ
プの充てんに用いられた第二の方法は節交差部間
における前記バーのプライとプライとの間に樹脂
材料のストリツプを挿入するか、又は交差部にお
いて該樹脂材料を切り離すことである。この樹脂
材料の組入れ又は切離しは、しかしながら、製造
加工工程に高コストのハンドーレイ（hand−
laying）段階を加え、又硬化サイクルに適合性の
問題を導く。又、樹脂材料を使用して網状構造体
を製造加工するための上記方法は連続巻取操作又
はテープ巻操作には容易には役立たないことも極
めて明白である。
従つて、本発明の一般的目的は積層構造体の製
造加工に適した樹脂材料を提供することである。
本発明のもう１つの目的は実質的に均一な厚さ
を持つ網状構造体の製造加工に適した樹脂材料を
提供することである。
本発明の更にもう１つの目的は実質的に均一な
節と節間厚さを有する網状構造体の製造加工のた
めの巻取又はテープ巻き方法において用いること
ができる樹脂材料を提供することである。
発明の要約 網状積層構造体の製造加工に適した樹脂材料テ
ープが提供される。この樹脂材料は樹脂の第一層
とこの第一層に隣接する少なくとも１つの充填材
含有樹脂の第二層から成る。前記第二層は圧縮力
の下で流動可能である。実質的に均一な厚さの積
層網状構造体の製造加工においては、前記第二層
の厚さは網状積層構造体における交差節において
互いに重ね合わされている第一層の枚数に従つて
変わり、その場合第二層は製造加工工程において
実質的に均一な厚さを達成すべく用いられる圧縮
力の下で流動可能である。前記第一層は強度を更
に付加するためにその中に繊維を予備含浸して有
することができる。界面のスクリムは圧力が印加
されるとき充填材含有樹脂が第一層を通して滲出
するのを防ぐように第一層と第二層との間に設け
られる。
本発明の構成と操作方法、そしてそれらと共に
更に他の目的及び利点の両方に関して、本発明の
特徴と考えられる新規な特色は添付図面に関連す
る次の記述から更によく理解されるであろう。添
付図面においては、現に好ましい本発明の実施態
様が例として説明されている。しかしながら、図
面は単に例証と説明のためのものであつて、本発
明の範囲を限定しようとするものではないことを
はつきり理解すべきである。
第１図は本発明の第一の実施態様の斜視図であ
る。
第２図は本発明の第二の実施態様の斜視図であ
る。
第３図は本発明の第三の実施態様の斜視図であ
る。
第４図は本発明を使用して成る２本バー交差部
を持つ平面状の網状構造体の斜視図である。
第５図は第４図の構造体の節交差部の、一部を
断面で示す拡大破断斜視図である。
第５Ａ図は第５図の５Ａ−５Ａ線に沿つて取つ
た断面図である。
第６図は本発明を用いて成る３要素交差部を持
つ平面状の網状構造体の平面図である。
第７図は第６図の構造体の節交差部の拡大破断
斜視図である。
第７Ａ〜７Ｃ図は第７図に示される節交差部に
おいて行われている組合わせ工程を説明するもの
であつて、第７Ｃ図は第７図の７Ｃ−７Ｃ線に沿
つて取られている。
第８図は本発明を用いて成る２本、３本及び４
本バー交差部を持つ平面状の網状構造体の斜視図
である。
第９図は本発明を用いて成る円筒状ジエオデシ
ツク構造体の破断斜視図である。
第１０図は第９図の構造体を製造加工するのに
用いられる成形用具を説明するものである。
第１１図は第１０図の成形用具の円で囲まれた
部分１１−１１の拡大破断図である。
第１２図は第１０図の１２−１２線に沿つて取
つた第１０図の成形用具の断面図である。
好ましい実施態様の記述 第１図を参照して説明すると、この第１図は本
発明の樹脂材料の第１の実施態様の斜視図を説明
するものである。図示の熱可塑性又は、熱硬化性
樹脂１０の層又はシートは、しばしば合成樹脂の
層と称される充填材含有樹脂１２の層又はシート
で被覆されている。充填材含有樹脂層１２はその
中に例えば約60μの直径を有するガラスのマイク
ロバルーン；ビーズ；雲母；又は短かいステープ
ルフアイバーであることができる多数の粒子１４
即ち充填材が埋め込まれており、そしてこの層１
２は圧縮力の下で流動可能な樹脂から成つてい
る。流動性は圧縮力の適用中に充填材含有樹脂層
１２に例えば49℃（120〓）のような熱を加える
ことによつて向上させることができる。樹脂１０
の層は一般に厚さが0.0178〜0.0254cm（0.007〜
0.010インチ）のオーダーにあり、そして最終的
に硬化したとき0.0127cm（0.005インチ）の厚さ
を取る。充填材含有樹脂１２の層は一般に0.0127
cm（0.005インチ）のｎ倍の厚さを持つ。こゝで、
ｎは、後記において説明されるように、本発明の
樹脂材料をテープの形に切断して平面状の網状構
造体又はジエオデシツク構造体を造るとき１つの
節で交差する樹脂層１０の数である。前記樹脂材
料は一般に幅約３インチの連続長で調製され、次
いで前記のような構造体用のテープとして使用す
べく0.254〜1.27cm（0.1〜0.5インチ）の幅に薄切
りされる。このテープは、しかしながら、更に広
い、又は狭い幅にすることもできる。第１図に示
されるように、樹脂層１０は又その樹脂層１０に
高い構造強度を与えるべく配向された、黒鉛繊維
のような繊維１６をその中に含んでいることがで
きる。樹脂層１０のために用いることができる典
型的な熱可塑性又は熱硬化性樹脂はポリカーボネ
ート及びエポキシ樹脂であり、又充填材含有層１
２のために用いることができる典型的樹脂はエポ
キシ樹脂である。この充填材含有層１２は30重量
％のマイクロバルーンで充てんされていることが
できる。
第２図においては、樹脂層１０と充填材含有樹
脂層１２とが界面の密織スクリム２０によつて分
離されている。スクリム２０は、後述されるよう
に網状構造体を造るために圧力が加えられるとき
充填材含有樹脂が樹脂層１０を通して滲出するの
を防ぐために用いられる。界面のスクリム２０は
0.0051〜0.0076cm（0.002〜0.003インチ）の厚さ
を持ち、そして層１０及び１２を形成している樹
脂系に適合するガラス繊維のような材料から構造
される。樹脂層１０はその中に繊維１６を全く含
まない場合は、耐荷力が必要でない、膜として使
用されるときのような用途に有用であることに気
付かれるべきである。層１０に用いられる繊維の
タイプは前記材料が用いられる用途、特に荷重が
圧縮荷重であるか、捩り荷重であるか、引張荷重
であるか、あるいは剪断荷重であるかに依存する
だろう。第２図における層１２の厚さは層１０の
厚さの２倍になるように示されており、これは交
差節が３本バー交差部である場合の用途に適して
いる。第３図においては、層１０がそのいずれか
の側にもスクリム２０及び２２を有し、且つその
スクリム２０及び２２に隣接して充填材含有層１
２及び２４を有している本発明の第三の実施態様
が説明されている。充填材含有層１２及び２４は
その中にマイクロバルーン１４を有し、この場合
充填材含有層１２は層１０と同じ厚さであり、一
方充てん層２４は層１０の厚さの２倍である。こ
の特定の構造体は４本バー交差部を有する網状構
造体において用いるのに適している。層１０は又
その中に多数の黒鉛又は他のタイプの繊維１６を
有するように図示されている。
第１図、第２図及び第３図に説明される実施態
様は色々な方法によつて製造することができる。
１つの方法において、充填材含有樹脂１２と充填
材１４は２−ノズル系によつて適正な割合で樹脂
層１０の上に噴霧することができ、その場合樹脂
１２と充填材含有材１４はそれらがノズルを出る
とき空気中で混合される。そのフイルムと充填剤
含有被覆とは次に１組のローラに通され、適正厚
さにされる。もう１つの方法において、充填材含
有樹脂層１２は既知量の充填材１４を測定量の熱
硬化性樹脂と混合することによつて調製すること
ができる。樹脂層１０が次に１組のローラの接合
部の上面に置かれている充填材含有樹脂材料塊と
共に前記ローラから引き出される。ローラには層
１０が該ローラの開口から引き出されるとき適正
量の充填材含有樹脂材料が樹脂層１０の上に付着
され、層１２を形成するような距離の間隔が設け
られている。一方、充填材含有樹脂材料は樹脂層
１０の上に堆積され、ドクターナイフ下で層１２
に引き出すこともできる。層１２はドクターナイ
フ下で開口を通して引き出されるので、正しい量
の充填材含有樹脂材料が樹脂層１０の上に残り、
層１２を形成する。スクリム２０を使用すること
が望まれる場合、スクリム２０は充填材含有樹脂
材料の適用に先立つて単に樹脂層１０の上に置か
れるだけである。
第４図においては、本発明を利用して成る多数
の２本バー交差部を持つ平面状の網状構造体が説
明されている。この構造体２６は複数のテープ様
ストリツプに切断され、そして所望の構造強度と
一体性を与えるべく重ね合わされた、第１図に示
されるような多数のシート材料から構成されてい
る。構造体２６は一般に前記テープの第一のスト
リツプを第一の方向に、第二のストリツプを第二
の方向に、第三のストリツプを再び第一の方向
等々に配置することによつて形成される。この構
造体２６は２本バー交差部を持つから、テープの
交差ストリツプの各対に対する交差部２８におけ
る構造体２６の厚さは均一な厚さの構造体２６に
ついて樹脂層１０の二枚分の厚さだけであること
ができる。合成樹脂層１２は圧縮下で流動し得る
から、各節交差部２８には十分な力が加えられ、
合成樹脂層１２を交差部２８において２層構造だ
けを残すようにそのような圧縮力下で流出させ
る。交差部２８の間の、１つのストリツプだけを
含んでいる領域においては、樹脂層１０と充填材
含有樹脂層１２の組合わせが節交差部２８におけ
る２層の層１０の厚さに等しい厚さを形成してい
ることは明らかである。網状構造体２６の節交差
部２８の任意の１つにおいてテープの一対の交差
ストリツプについて得られる構造は第５図及び第
５Ａ図に説明されている。第５図に説明される節
交差部２８は第一の充填材含有層１２を上に持つ
第一層１０と第二の充填材含有層１２′を上に持
つ第二層１０′から構成されている。明白なよう
に、層１０′は節交差部２８において下に置かれ
た層１０の上で交差している。圧力（及びもし必
要ならば熱）の適用により、両充填材含有層１２
及び１２′は交差部２８からその約92％の程度ま
でが押し出され、２枚のストリツプの交差点に隣
接する領域２９に流入した。交差部２８の外側で
は、充填材含有層１２及び１２′の両者は不変の
まゝの形で残り続け、そのため交差部２８とそれ
より出ているストリツプは均一な厚さである。
第６図には、本発明を利用して成る複数の３本
バー交差部を持つ平面状網状構造体３０の平面図
が説明されている。構造体３０はまずテープの完
全な１組のストリツプを第一の方向に、完全な１
組のストリツプを第二の方向に、完全な１組のス
トリツプを第三の方向に、第二の完全な１組のス
トリツプを再び第一の方向等々に配置することに
よつて造られる。構造体３０は３本バー交差部か
ら成る、充填材含有樹脂層１２の各各は層１０の
２倍程度の厚さである。この構造体３０は第２図
に示されるような材料の多数のストリツプから構
成されていることができる。
３層の交差プライの構造体３０の典型的な節交
差部３２を第７図に示す。網状構造体３０を均一
な厚さのものとするために、テープが配置される
ときそれらテープの各々に、例えばテープ配置ガ
イドの次に続く、節交差部３２に1.75Kg／cm2
（25psi）の圧力を加えるように設計されたローラ
によつて圧力が加えられる。この場合ローラの高
さは３層のテープ厚さの配置に合うように設定さ
れている。層１０，１２の第一の組の適用中は、
第７Ａ図に示されるように、この第一の層の組の
厚さは前記のようなローラの使用によつても変わ
らず、そのまゝである。層１０′，１２′の第二の
組の適用中は、層１０，１２の第一の組と層１
０′，１２′の第二の組の合計厚さは６層相当分の
厚さになる。この場合、２層分の厚さは各層１
０，１０′から成り、又４層相当分の厚さは各層
１２，１２′から成る。ローラは各交差部を横断
するので、層１２，１２′の４層相当分の厚さは、
交差部３２において得られる厚さが層１０，１
０′の２層分の厚さと層１２′の１層相当分の厚さ
とから成る３層相当分の厚さになるように、単一
厚さまで圧縮される。２層が配置された後に得ら
れる構造体を第７Ｂ図に断面図で示す。層１０″，
１２″の第三の組の適用は再び交差部３２におい
て層１０，１０′及び１０″の３層分の厚さと、層
１２の残つている単一厚さと、層１２″の２層相
当分の厚さとから本質的に成る６層相当分の厚さ
の配置をもたらす。交差部３２にローラを適用す
ると、充てん層１２′及び１２″は全部、第７Ｃ図
に示されるように、押し出され、層１０，１０′
及び１０″だけを残す。かくして、３層の交差プ
ライについての交差部３２のそれぞれは層１０，
１０′及び１０″から成る３層分の厚さの配置を有
し、そして節交差部３２間の接続セグメントのそ
れぞれも又層１０，１０′又は１０″の単一厚さと
それらの上層１２，１２′又は１２″の２層相当分
の厚さから成る３層相当分の厚さの配置を持つ。
第８図には２本、３本及び４本バー交差部を有
する平面状網状積層構造体３４が説明されてい
る。４本バー交差部を使用しているから、単一厚
さの層１０とその上の３倍厚さの、層１２及び２
４から成る充填材含有樹脂を有する、第３図に示
されるようなテープが用いられることになる。交
差部のそれぞれから押し出される充填材含有樹脂
の量はもちろん各交差部において交差するバーの
本数に依存する。例えば、２本のバーが交差して
いる交差部３６においては、交差プライの各組に
ついて最終節構造は２層の厚さの樹脂層と２層分
の厚さの充填材含有樹脂層とから成つている。３
本のバーが交差している交差部３８においては、
最終節構造は交差プライの各組について３層の厚
さの樹脂層と１層分の厚さの充填材含有樹脂層と
から成つている。最終に、４本のバーが交差して
いる３交差部４０においては、最終節配置は交差
プライの各組について４層の厚さの樹脂層から成
り、充填材含有樹脂層による厚さはない。すなわ
ち、充填材含有樹脂層１２の材料は全部節交差部
４０を囲む領域に押し出されている。
第９図には、本発明を用いて成る円筒状ジエオ
デシツク構造体の破断斜視図が説明されている。
このジエオデシツク構造体４２は第６図の構造体
３０に示されるもののような３本バー交差部から
成り、ほゞ同じ方法で組み立てられている。第１
０図、第１１図及び第１２図は第９図の円筒状ジ
エオデシツク構造体４２を製造加工するのに用い
られる成形工具と方法を説明している。こゝで第
１０図、第１１図及び第１２図を参照して説明す
ると、円筒形の木質マンドレル４４は前記ジエオ
デシツク構造体４２を規定する特定図形に配列さ
れている一連の溝４８を含むゴム表面４６で被覆
されている。樹脂層１０及び充填材含有樹脂層１
２のストリツプは前記溝４８の中に配置され、そ
して前記マンドレル４４及びゴム表面４６の囲り
に連続的に巻かれる。そして前記要素３０の組立
てにおいて述べた仕方でその合成樹脂は前記スト
リツプが互いに重ね合わされるときその節交差部
から押し出される。第１０図に示されるように、
合成樹脂の流出のための領域４９は各節交差部に
おいて与えられている。鋼又はアルミニウムから
構成され、且つゴム５２でライニングされている
１組の雌型円筒工具５０をマンドレル４４及びゴ
ム表面４６の囲りに取付ける。次に、雌型工具５
０を包んでいる減圧バツク５４をゴム表面４６に
密着させ、そして減圧にする。この減圧はゴム表
面４６を引き上げ、雌型工具５０に密接させ、一
方もちろんバツグ５４自体は雌型工具５０に対し
て引き下げられる。マンドレル４４を次に取り外
し、そして組立体全体をオートクレーブに入れ、
例えば121℃（250〓）、7.03Kg／cm2（100psi）及
び十分な減圧において１時間その樹脂を重度硬化
させ、積層交差部を圧縮させ、過剰の樹脂を除去
し、そしてガス成分を取り除く。
かくして、以上本発明を記述したが、当業者に
よれば多数の改良及び発展をなし得、かくして本
発明は添附請求の範囲の精神及び範囲によつての
み限定されると解されるべきであることは明白で
ある。
工業用途 本発明の樹脂のシート材料は均一な厚さの網状
積層構造体の製造に有用である。
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