特許 7096834 熱可塑性ポリマー複合材部品を製造するための方法、及び前記方法により得られる物体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-28

(45)【発行日】2022-07-06

(54)【発明の名称】熱可塑性ポリマー複合材部品を製造するための方法、及び前記方法により得られる物体

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/02 20060101AFI20220629BHJP

   C08J 5/04 20060101ALI20220629BHJP

   C08F 265/06 20060101ALI20220629BHJP

【ＦＩ】

B29C65/02

C08J5/04 CER

C08J5/04 CEZ

C08F265/06

【請求項の数】 29

(21)【出願番号】P 2019549444

(86)(22)【出願日】2018-03-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-04-09

(86)【国際出願番号】 FR2018050591

(87)【国際公開番号】W WO2018172657

(87)【国際公開日】2018-09-27

【審査請求日】2021-03-12

(31)【優先権主張番号】1752046

(32)【優先日】2017-03-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】505005522

【氏名又は名称】アルケマ フランス

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ボザック， ヴァージニア

(72)【発明者】

【氏名】クレダ， ギヨーム

(72)【発明者】

【氏名】ジェラール， ピエール

(72)【発明者】

【氏名】グロタン， ミシェル

【審査官】▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／０９４００８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第０３１１２１３０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特表２０１５－５２２６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－７６５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０９９９７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－４３３２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６５／００－６５／８２

Ｂ２９Ｃ ７０／００－７０／８８

Ｂ２９Ｂ １１／１６，１５／０８－１５／１４

Ｃ０８Ｊ ５／０４－ ５／２４

Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品から熱可塑性ポリマー複合材でできた物体を製造するための方法であって、前記熱可塑性ポリマー複合材が、繊維強化材及び熱可塑性ポリマーマトリックスを含み、前記方法が、
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品を、アセンブリ界面ゾーンに隣接して又は重ねて配置する工程、及び
－ 溶接された界面を含む熱可塑性ポリマー複合材でできた物体を形成するために、前記アセンブリ界面ゾーンで熱可塑性ポリマーマトリックスを溶融するよう加熱する工程
を含み、
熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品の少なくとも一つが、溶接されることが意図される表面上に少なくとも０．５ｍｍの厚さの（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層を含むことを特徴とする、方法。

【請求項2】

熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品が、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材でできた部品であることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

繊維強化材及び（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスを含む、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品を製造する予備工程を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の製造方法。

【請求項4】

繊維強化材が、単独で又は混合物中で、炭素繊維又はガラス繊維又はバサルト繊維又はポリマー系繊維又は植物繊維から選択される繊維を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項5】

繊維強化材が、少なくとも１０００のアスペクト比を有する繊維に基づくことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項6】

加熱工程後に、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品を一緒に溶接するために、界面で加圧する工程も含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項7】

（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーが、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）又はメチルメタクリレート（ＭＭＡ）のコポリマー又はそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項２から６のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項8】

（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーが、５０℃から１６０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有することを特徴とする、請求項２から７のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項9】

（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスが一又は複数の添加剤又は充填剤も含むことを特徴とする、請求項２から８のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項10】

（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品を製造する工程が以下のサブステップ：
－ 液体（メタ）アクリル組成物での繊維強化材の含浸、
－ 液体（メタ）アクリル組成物の重合
を含むことを特徴とする、請求項３から９のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項11】

液体（メタ）アクリル組成物が、（メタ）アクリルモノマー、前駆体（メタ）アクリルポリマー及びラジカル開始剤を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の製造方法。

【請求項12】

液体（メタ）アクリル組成物が、（メタ）アクリルモノマー又は（メタ）アクリルモノマーの混合物、前駆体（メタ）アクリルポリマーを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の製造方法。

【請求項13】

液体（メタ）アクリル組成物又は液体（メタ）アクリルシロップ中の（メタ）アクリルモノマー又は（メタ）アクリルモノマーの混合物が、少なくとも４０重量％の量で液体（メタ）アクリル組成物中に存在することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の製造方法。

【請求項14】

液体（メタ）アクリル組成物又は液体（メタ）アクリルシロップ中の前駆体（メタ）アクリルポリマーが、少なくとも１０重量％の量で液体（メタ）アクリル組成物中に存在することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の製造方法。

【請求項15】

液体（メタ）アクリル組成物又は液体（メタ）アクリルシロップ中の前駆体（メタ）アクリルポリマーが、最大６０重量％の量で液体（メタ）アクリル組成物中に存在することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の製造方法。

【請求項16】

液体（メタ）アクリル組成物中に、化合物が以下の重量百分率：
・液体組成物又は（メタ）アクリルシロップ中の（メタ）アクリルモノマーは、（メタ）アクリルモノマー及び（メタ）アクリルポリマーからなる組成物の４０重量％から９０重量％の割合で存在する
・液体組成物又は（メタ）アクリルシロップ中の（メタ）アクリルポリマーは、（メタ）アクリルモノマー及び（メタ）アクリルポリマーからなる組成物の１０重量％から６０重量％の量で存在する
で包含されることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の製造方法。

【請求項17】

熱可塑性ポリマー複合材でできた部品が、１５０℃未満の温度で製造されていることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項18】

熱可塑性ポリマー複合材でできた部品が、低圧射出成形、インフュージョン成形により、又は（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材で予備含浸されたストリップを成形することにより製造されていることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項19】

熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品の少なくとも一つが、溶接されることが意図される表面上に少なくとも１ｍｍの厚さの（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層を含むことを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項20】

加熱工程中、溶接界面の温度が１６０℃から３００℃であることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項21】

熱可塑性ポリマーマトリックスが、超音波溶接、誘導溶接、抵抗線溶接、摩擦撹拌溶接、レーザー溶接、赤外線若しくは紫外線放射による加熱から選択された技術により溶融されていることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項22】

熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品の少なくとも一つが、アセンブリ界面に位置した少なくとも一つの抵抗フィラメントを含むことを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項23】

熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品から製造された熱可塑性ポリマー複合材でできた物体であって、前記熱可塑性ポリマー複合材が繊維強化材及び熱可塑性ポリマーマトリックスを含むことと、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品が溶接界面により結合されていることと、熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品の少なくとも一つが、溶接されることが意図される表面上に少なくとも０．５ｍｍの厚さの（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層を含むこととを特徴とする、物体。

【請求項24】

重量で５０％超の熱硬化性ポリマーを含まないことを特徴とする、請求項２３に記載のポリマー複合材でできた物体。

【請求項25】

重量で１５％超の熱硬化性ポリマーを含まないことを特徴とする、請求項２３に記載のポリマー複合材でできた物体。

【請求項26】

重量で１０％超の接着剤を含まないことを特徴とする、請求項２３、２４又は２５のいずれか一項に記載のポリマー複合材でできた物体。

【請求項27】

重量で６％超の熱硬化性接着剤を含まないことを特徴とする、請求項２３、２４又は２５のいずれか一項に記載のポリマー複合材でできた物体。

【請求項28】

（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーが、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）又はメチルメタクリレート（ＭＭＡ）のコポリマー又はそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項２３から２７のいずれか一項に記載のポリマー複合材でできた物体。

【請求項29】

複数のパネルからなるコーティング、手すり、ウインドウプロファイル、航空機の胴体、建築用補強材、クロスメンバー、自動車のホワイトボディ、ナセル、尾翼、フィン、スポイラー、フラップ、船舶用タービンブレード、船体、ブリッジ、ボート用隔壁、及び自動車用トリム（ボンネット）から選択されることを特徴とする、請求項２３から２８のいずれか一項に記載のポリマー複合材でできた物体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱可塑性ポリマー複合材でできた物体の分野に属する。より具体的には、本発明は、熱可塑性ポリマーマトリックスを含むポリマー複合材でできた部品を製造するための方法に関する。本発明は、特にそのような方法により生じる熱可塑性ポリマー複合材でできた物体にも関する。

【背景技術】

【0002】

硬質ポリマーマトリックスに保持される繊維強化材を含む、ポリマー複合材に基づく物体は、全ての分野、特に建築、自動車、航空及び航空宇宙の分野においてますます使用されている。これは、これらの繊維強化ポリマー複合材が、高い強度／重量比と、外板、補剛材、クロスメンバー、ホワイトボディ、プロファイル要素、ナセル、ドア、尾翼、フィン、スポイラー又はフラップなどの物体の製造についてそれをますます一般的にする所望の機械的特性を有するためである。

【0003】

これらの物体の製造に使用されるポリマーは、熱可塑性ポリマーであることが多く、これらの物体を製造するための技術は、一般的に、低圧射出、含浸、注入成形、真空補助樹脂注入（ＶＡＲＩ）、引抜成形、真空注入成形、加圧注入成形、樹脂トランスファー成形及びそれらの変化形、又はプリプレグの成形の方法により組み立てられるいくつかの部品の製造を含む。

【0004】

ポリマー複合材でできたこれらの部品を組み立てるために様々な技術が使用される。これらの取付け技術は、主に、機械的固定及び接着剤による接着結合（接着剤）を含む。リベットアセンブリは比較的高価（例えば労働力に関して）で実装が複雑であり、使用されるリベットは全体の重量を増加させる。接着結合（例えば、エポキシ又はポリエステル又はポリウレタン接着剤）も、接着結合される表面の特別な準備と、一般的に特定の硬化及び／又は装置の実装を必要とするため、高価で複雑である。さらに、最適ではない取り付け手段に加えて、これらの熱可塑性ポリマー複合材は、リサイクルが不可能である。

【0005】

これらの問題に対応するために、溶接技術により組み立てることができる熱可塑性材料でできた部品の製造が提案されてきた。溶接では、組み立てられる部品の温度はポリマーマトリックスの融点又は軟化点を超えて上昇し、部品は、樹脂が冷却されて組み立てられるエリアの機械的結合が得られるまで、組立位置に置かれる。

【0006】

したがって、熱可塑性ポリマーでできた物体が開発されてきた。それらは、一般的にリサイクル可能であり、溶接技術により取り付けることができる。しかし、熱可塑性ポリマーでできたこれらの物体は、熱可塑性ポリマー複合材でできた物体のために開発された機械には適合しない方法により形成される。加えて、このようなシステムは、組み立てられる部品の作成のために高温（一般的には１００℃超）を用いることを必要とする。この制約は、大きなサイズの部品の製造を特に制限している。

【0007】

そのため、実装が容易であり、且つ熱可塑性ポリマー複合材でできた物体を構成する部品の製造のために高温を必要としない、既存の方法により生じた問題に対応することが可能な熱可塑性ポリマー複合材でできた物体を製造するための方法の必要性が存在する。

【0008】

技術的問題
本発明は、よって、先行技術の欠点を克服することを目的とする。特に、本発明の目的は、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品を既存の方法よりも迅速に製造するための方法を提供し、迅速且つ容易な組立、修理又は調整も可能にすることである。

【0009】

本発明の別の目的は、主にリサイクル可能であり、物体がその使用中に供され得る機械的及び化学的応力に耐性がある、熱硬化性ポリマー複合材でできた従来の物体よりも迅速に製造することができる、熱可塑性ポリマー複合材でできた物体を提供することである。

【発明の概要】

【0010】

この目的のため、本発明は、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品から熱可塑性ポリマー複合材でできた物体を製造するための方法であって、前記熱可塑性ポリマー複合材が、繊維強化材及び熱可塑性ポリマーマトリックスを含み、前記方法が、
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品を、アセンブリ界面ゾーンに隣接して又は重ねて配置する工程、及び
－ 溶接された界面を含む熱可塑性ポリマー複合材でできた物体を形成するために、前記アセンブリ界面ゾーンで熱可塑性ポリマーマトリックスを溶融するよう加熱する工程
を含む、方法に関する。

【0011】

実際、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーを含む熱可塑性ポリマー複合材の使用は、特に従来使用される熱硬化性ポリマーと比較して、サイクル時間を減少させることを可能にする。よって、熱硬化性ポリマーを使用する従来の方法と比較して、製造時間を節約することが可能になる。

【0012】

さらに、本発明による製造方法から得られる熱可塑性ポリマー複合材でできた物体は、これらの分野で通常使用される熱硬化性ポリマーでできた物体とは異なり、容易にリサイクルすることができる。そして、溶接された界面の存在は、界面の温度上昇を介して、アセンブリを製造し、部品の位置調整を行い、又は特定の設備を必要とすることなく修理する可能性を示す。

【0013】

該方法の他の任意の特性によれば、
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品は、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材でできた部品である。さらに、該方法は、好ましくは、繊維強化材及び（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスを含む、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品を製造する予備工程を含む。実際には、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材の使用に関連して、本発明による製造方法は、現在最も一般的に使用される産業機器（例えば、低圧射出成形、注入成形）を使用して実装することができ、したがって、ポリアミドなどの熱可塑性ポリマー複合材でできた部品とは異なり、本発明の様々な利用分野で現在使用される産業機器を改質することを必要としない。よって、この実施態様では、本発明による製造方法は、従来の熱可塑性ポリマー（例えばポリアミド）を使用する方法とは異なり、部品全体にわたって高温（例えば＞２００℃）への上昇を含まず、したがって、大きな寸法を有する部品の容易な組立を可能にする。
－ 繊維強化材は、単独で又は混合物中で、炭素繊維又はガラス繊維又はバサルト繊維又はポリマー系繊維又は植物繊維から選択される繊維を含む。
－ 繊維強化材は、少なくとも１０００のアスペクト比を有する繊維に基づく。そのようなアスペクト比は、改善された機械的特性を有する熱可塑性ポリマー複合材でできた物体を得ることを可能にする。
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品を製造する工程は、以下のサブステップを含む：
・液体（メタ）アクリル組成物での繊維強化材の含浸、
・液体（メタ）アクリル組成物の重合。
－ 製造方法は、アセンブリ界面で加圧する工程をさらに含む。これは、強化された溶接界面と共に、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品を溶接することを可能にする。
－（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーは、一般的に「シロップ」又は熱可塑性ポリマー樹脂と称される液体（メタ）アクリル組成物から得られる（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーから選択される。この液体（メタ）アクリル組成物は、繊維強化材に含浸させるために使用され、その後、重合される。重合語、液体（メタ）アクリル組成物は、ポリマー複合材のマトリックスを構成する。生産性を高めるために、重合は、良好な変換と共に迅速に（例えば３０秒から３時間）行われる。（メタ）アクリルモノマー及び前駆体（メタ）アクリルポリマーを含む液体組成物又はシロップは、国際公開第２０１３／０５６８４５号及び同第２０１４／０１３０２８号に記載される。例えば、前駆体（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーは、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）又はメチルメタクリレート（ＭＭＡ）のコポリマー、又はそれらの混合物から選択される。好ましくは、前駆体（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーは、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）のホモポリマー、又は、重量で、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８０％、有利には少なくとも９０％、より有利には少なくとも９５％のメチルメタクリレートを含むコポリマーから選択され得る。得られる（メタ）アクリルポリマー、例えば、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）又はメチルメタクリレート（ＭＭＡ）のコポリマー、又はそれらの混合物は、ポリマー複合材でできた物体を製造するための既存の産業プロセスに特に適しており、ポリマー複合材でできた物体に満足した機械的及び化学的特性を与える。
－（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーは、５０℃から１６０℃、好ましくは７０℃から１４０℃、さらにより好ましくは９０℃から１２０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。加えて、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー又は（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの一部は、ＩＳＯ １１３３（２３０℃／３．８ｋｇ）に従って２０ｇ／１０分未満のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有する。好ましくは、メルトフローインデックスは、１８ｇ／１０分未満、より好ましくは１６ｇ／１０分未満、有利には１３ｇ／１０分未満である。これは、ポリマー複合材でできた物体の製造を促進することを可能にし、容易な組立、調整又は修理への道筋をつける。
－（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスは、一又は複数の添加剤又は充填剤も含む。全ての任意選択的な添加剤及び充填剤は、含浸及び／又は重合の前に液体（メタ）アクリルシロップに添加される。添加剤としては、耐衝撃性改良剤又はブロックコポリマー等の有機添加剤、熱安定剤、ＵＶ安定剤、潤滑剤及びそれらの混合物を含み得る。耐衝撃性改良剤は、エラストマーコア及び少なくとも一つの熱可塑性シェルを含む微粒子の形態であり、粒子の大きさは、一般的に１μｍよりも小さく、有利には５０から３００ｎｍである。耐衝撃性改良剤は、好ましくはエマルション重合により調製される。熱可塑性ポリマーマトリックス中の耐衝撃性改良剤の割合は、０から５０重量％、好ましくは０から２５重量％、有利には０から２０重量％である。充填剤としては、カーボンナノチューブ又は鉱物ナノフィラー（ＴｉＯ_２、シリカ）を含む鉱物充填剤が挙げられる。
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた部品は、１５０℃未満、好ましくは１２０℃未満、さらにより好ましくは１００℃未満の温度で製造される。実際には、ポリマー複合材でできた部品の製造中に使用される液体（メタ）アクリル組成物は、従来の熱可塑性物質の融点よりもはるかに低い温度で液体である。よって、これは、非常に大きな寸法の熱可塑性ポリマー複合材でできた部品の製造を、前記部品が高温に加熱される方法を実装することなく可能にする。
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた部品は、低圧射出成形、注入成形により、又は（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材で予備含浸されたストリップを成形することにより製造される。
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品の少なくとも一つは、溶接が意図される表面上に少なくとも０．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍ、より好ましくは少なくとも２ｍｍの厚さの（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層を含む。これは、特に、溶接された界面に低濃度の樹脂を有するゾーンが出現するのを回避することを可能にし、これは、熱可塑性ポリマー複合材でできた物体の脆化をもたらすことがある。
－ 加熱工程中、アセンブリ界面の温度は、１６０から３００℃、好ましくは２００から２５０℃である。
－ 熱可塑性ポリマーマトリックス、好ましくは（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスは、超音波溶接、誘導溶接、抵抗線溶接、摩擦撹拌溶接、レーザー溶接、赤外線若しくは紫外線放射による加熱、好ましくは抵抗線による加熱から選択された技術により溶融される。
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品の少なくとも一つは、アセンブリ界面に位置する少なくとも一つの抵抗フィラメントを含む。

【0014】

本発明は、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品から製造された熱可塑性ポリマー複合材でできた物体であって、前記熱可塑性ポリマー複合材が繊維強化材及び熱可塑性ポリマーマトリックス、好ましくは（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスを含むことと、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品が溶接界面により結合されていることとを特徴とする、物体にさらに関する。

【0015】

該物体の他の任意の特性によれば、
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた物体は、重量で、５０％超、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下、さらにより好ましくは２０％以下、より有利には、１５％以下、さらにより有利には１０％の、エポキシ樹脂などの熱硬化性ポリマーを含まない。よって、本発明による熱可塑性ポリマー複合材でできた物体は、製造時間及びリサイクルされる容量の増加に関して非常に著しい進歩を有する。同様に、熱可塑性ポリマー複合材でできた物体は、１０重量％超、好ましくは８重量％超、有利には７重量％超、より有利には６重量％超、さらにより有利には５重量％超の添加剤、好ましくは熱硬化性添加剤を含まない。
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた物体は、複数のパネルからなるコーティング、手すり、ウインドウプロファイル、航空機の胴体、建築用補強材、クロスメンバー（特に車両用）、自動車のホワイトボディ、ナセル、尾翼、フィン、スポイラー、フラップ、船舶用タービンブレード、船体、ブリッジ、ボート用隔壁、及び自動車用トリム（ボンネット）から選択される。

【0016】

本発明の他の利点及び特徴は、添付の図面を参照して例示的かつ非限定的な例として示される以下の説明を読解することで明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明による製造方法の好ましい実施態様のフローチャートである。破線の工程は任意である。

【図2A-E】熱可塑性ポリマー複合材でできた部品のアセンブリの概略断面図である。

【図3A-B】本発明による方法に従って組み立てられたウインドウプロファイルの二つの部品の縦断面の上面図の簡潔化した二図である。

【図4A-B】本発明による車両クロスメンバーの概略斜視図である。

【図5】本発明による航空機の胴体部分の概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下の記載において、「溶接界面」は、部品又は部品の一部の間の溶接接合部に相当する。それは、溶融ゾーン、つまり、溶接作業中に液体状態になった熱可塑性ポリマーのゾーンを指す。本発明による溶接は、熱可塑性充填剤材料、特に（メタ）アクリル熱可塑性充填剤材料を提供して、又はそれを提供することなく、行われ得る。

【0019】

本発明の目的では、用語「抵抗フィラメント」とは、２０℃で１×１０^－２Ωｍｍ²／ｍ超、例えば２０℃で０．１Ωｍｍ²／ｍ超の抵抗率を有する材料を含むフィラメントを意味する。抵抗フィラメントは、例えば、金属又は金属合金又はカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェンに基づく導電性ポリマーフィルム若しくはワイヤなどの、炭素に基づく任意の他の有機導電素子を含み得る。好ましくは、抵抗フィラメントは、本発明による（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの軟化点又は流動点（例えばガラス転移温度）よりも高い融点を有する。抵抗性フィラメントの融点は、好ましくは３００℃超、より好ましくは５００℃超、例えば７５０℃超である。導電性ポリマーフィルム又はワイヤの場合、それは、熱可塑性ポリマー、好ましくは（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーと少なくとも等しい流動点を有する必要がある。

【0020】

本発明の目的では、「ポリマー複合材」という表現は、少なくとも一つの成分がポリマーであり、他方の成分が例えば繊維強化材であり得る、少なくとも二つの非混和性成分を含む多成分材料を意味する。

【0021】

本発明の目的では、「繊維強化材」又は「繊維基材」とは、複数の繊維、一方向ロービング若しくは連続フィラメントマット、布、フェルト又は不織布を意味し、これらはストリップ、ウェブ、編組、ストランド又は部品の形態であってもよい。

【0022】

「マトリックス」とは、繊維強化材へ力を移すことが可能である結合剤として機能する材料を意味する。「ポリマーマトリックス」は、ポリマーを含むが、他の化合物又は材料を含んでもよい。よって、「（メタ）アクリルポリマーマトリックス」は、アクリル及びメタクリルの両方のあらゆる種類の化合物、ポリマー、オリゴマー、コポリマー又はブロックコポリマーを指す。しかしながら、もし（メタ）アクリルポリマーマトリックスが、最大１０重量％、好ましくは５重量％未満の、例えばブタジエン、イソプレン、スチレン、α－メチルスチレン又はｔｅｒｔ－ブチルスチレンのような置換スチレン、シクロシロキサン、ビニルナフタレン及びビニルピリジンの群から選択される他の非アクリルモノマーを含む場合、これは本発明の範囲外ではない。

【0023】

「ポリマー」とは、コポリマー又はホモポリマーのいずれかを意味する。「コポリマー」は、複数の異なるモノマー単位を一緒にグループ化するポリマーを意味し、「ホモポリマー」は、同一のモノマー単位を一緒にグループ化するポリマーを意味する。「ブロックコポリマー」は、別個のポリマー物質のそれぞれの一又は複数の連続配列を含むポリマーを意味し、ポリマー配列は、化学的に互いに異なり、共有結合により互いに結合する。これらのポリマー配列は、ポリマーブロックとしても知られている。

【0024】

本発明の目的では、用語「ラジカル開始剤」とは、モノマー（複数可）の重合を出発／開始することができる化合物を意味する。

【0025】

本発明の目的では、用語「重合」は、モノマー又はモノマーの混合物をポリマーに転換する過程を意味する。

【0026】

本発明の目的では、用語「モノマー」とは、重合を受ける場合がある分子を意味する。

【0027】

本発明の目的では、「熱可塑性ポリマー」とは、結晶性、半結晶性又は非晶質であり得、温度上昇中、特にガラス転移温度（Ｔｇ）を通過した後に軟化し、高温で流れ、融点（Ｔｍ）（半結晶性の場合）を通過すると明らかな融解を呈する場合があり、融点未満且つガラス転移温度未満の温度へ低下中に再び固体になる一般的に室温で固体である材料を意味する。これは、好ましくは１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは２％未満の重量百分率で、（メタ）アクリレート「シロップ」の配合物中の多官能性モノマー又はオリゴマーの存在、例えば、軟化点を超えて加熱される場合に熱形成され得る１％未満又は０．５％未満の重量百分率の架橋剤によりわずかに架橋された熱可塑性ポリマーにも当てはまる。

【0028】

本発明の目的では、「熱硬化性ポリマー」とは、重合により不溶性ポリマーネットワークに不可逆的に変換されるプラスチック材料を意味する。

【0029】

「（メタ）アクリルモノマー」とは、任意の種類のアクリル及びメタクリルモノマーを意味する。

【0030】

「（メタ）アクリルポリマー」とは、（メタ）アクリルポリマーの少なくとも５０重量％以上を占める（メタ）アクリルモノマーを本質的に含むポリマーを意味する。

【0031】

本発明の目的では、用語「ＰＭＭＡ」とは、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）のホモポリマー及びコポリマーを意味し、ＰＭＭＡにおけるＭＭＡの重量比は、ＭＭＡコポリマーに対して少なくとも７０重量％である。

【0032】

本明細書のこれ以降において、同じ参照が同じ要素を示すために使用される。

【0033】

第１の態様によれば、本発明は、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品から熱可塑性ポリマー複合材でできた物体１を製造するための方法であって、前記熱可塑性ポリマー複合材が、図１に図示されるように、繊維強化材及び熱可塑性ポリマーマトリックスを含む、方法１００に関する。好ましくは、本方法は、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品から出発して行われ、前記（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材は、繊維強化材及び（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスを含む。

【0034】

この方法は、主に、
－ 熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品１０を、アセンブリ界面ゾーン１１に隣接して又は重ねて配置する工程１２０、及び
－ 溶接された界面１２を含む熱可塑性ポリマー複合材でできた物体１を形成するために、前記アセンブリ界面ゾーン１１で熱可塑性ポリマーマトリックスを溶融するよう加熱する工程１３０
を含む。

【0035】

繊維強化材を伴うマトリックスの一部を形成する（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーは、ポリアクリレートなどのアクリル系のポリマー及びコポリマーから選択され得る。より具体的には、それらは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）若しくはその誘導体又はメチルメタクリレート（ＭＭＡ）のコポリマー又はそれらの混合物から選択される。

【0036】

好ましくは、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスを形成する（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーは、５０℃から１６０℃、好ましくは７０℃から１４０℃、さらにより好ましくは９０℃から１２０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、これはポリアミンなどの他の熱可塑性ポリマーと比較して有利である。実際には、ポリアミンは、一般的には非常に高い融点、すなわち２００℃以上を有し、本発明の方法による場合のように現場での組立てを促進しない。ガラス転移温度又は融点は、当業者によく知られた方法により測定され得る。好ましくは、これらの温度は、ＴｇについてはＩＳＯ規格１１３５７－２／２０１３及びＴｍについてはＩＳＯ規格１１３５７－３／２０１１に明記される条件に従って示差走査熱量測定により測定される。加えて、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー又は（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの一部は、ＩＳＯ １１３３（２３０℃／３．８ｋｇ）に従って２０ｇ／１０分未満のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有する。好ましくは、メルトフローインデックスは、１８ｇ／１０分、より好ましくは１６ｇ／１０分、有利には０．１ｇから１３ｇ／１０分である。

【0037】

以下に詳述されるように、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスは、（メタ）アクリルモノマー又は（メタ）アクリルモノマーの混合物、（メタ）アクリルポリマー及び少なくとも一つのラジカル開始剤を含む液体（メタ）アクリル組成物の重合から得ることができる。

【0038】

（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスは、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーから形成されるが、一又は複数の添加剤及び／又は一又は複数の充填剤をさらに含んでもよい。

【0039】

炭素質充填材は、特に、活性化炭素、天然無煙炭、合成無煙炭、カーボンブラック、天然グラファイト、合成グラファイト、炭素質ナノフィラー又はそれらの混合物であり得る。それらは、好ましくは、炭素質ナノフィラー、特にグラフェン及び／又はカーボンナノチューブ及び／又はカーボンナノフィブリル又はそれらの混合物から選択される。これらの充填剤は、電気及び熱を伝導することを可能にし、結果として、ポリマーマトリックスが加熱されるときにその潤滑を改善することを可能にする。その後、それらは、サイクル時間の減少を増加させ、又は取り付け部位で組立、調整又は修理を促進し得る。

【0040】

鉱物充填剤は、特に、金属水酸化物を含み、これは、より具体的には、アルミナ三水和物（Ａｌ（ＯＨ）_３）又は水酸化マグネシウム（ＯＨ））の形態、及び炭酸カルシウム、二酸化チタン又はシリカなどの鉱物ナノフィラーである。

【0041】

添加剤としては、耐衝撃性改良剤又はブロックコポリマー等の有機添加剤、熱安定剤、ＵＶ安定剤、潤滑剤、粘度改良剤、ｐＨ改良剤（水酸化ナトリウム）、粒子サイズ改良剤（硫酸ナトリウム）、バイオサイド、及びそれらの混合物が挙げられる。これらの添加剤は、特に、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスのレオロジー特性、化学的特性及び接着特性を改善することを可能にする。

【0042】

（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスの総重量に対するすべての添加剤及び充填剤の重量百分率は、好ましくは３０％未満、好ましくは１０％未満である。

【0043】

繊維強化材とは、一般的に、複数の繊維、一方向ロービング若しくは連続フィラメントマット、布、フェルト又は不織布を意味し、これらはストリップ、ウェブ、編組、ストランド又は部品の形態であってもよい。より具体的には、繊維強化材は、一又は複数の繊維、一般的にはいくつかの繊維のアセンブリを含み、前記アセンブリは、異なる形態及び寸法；一次元、二次元又は三次元を有することができる。一次元の形態は、線形の長繊維に相当する。繊維は、不連続又は連続であり得る。繊維は、連続フィラメントの形態で、無作為に又は互いに平行に配置され得る。二次元の形態は、編組され得る、不織の補強材若しくは繊維マット、又は織られたロービング又は繊維束に相当する。二次元の形態が特定の厚さを有しており、結果的に、原則として三次元であるとしても、それは本発明によって二次元であると考えられる。三次元の形態は、例えば、積み重ねられたか若しくは折り畳まれた不織の繊維強化材又は繊維マット、又は積み重ねられたか若しくは折り畳まれた繊維束、又はそれらの混合物；三次元中の二次元形態のアセンブリに相当する。

【0044】

繊維は、不連続又は連続でありうる。繊維が連続的である場合、それらのアセンブリは織物を形成する。好ましくは、繊維強化材は、連続繊維に基づく。繊維は、繊維の長さと直径の比である、そのアスペクト比により定義される。本発明で使用される繊維は、連続繊維から得られる長繊維、又は連続繊維である。繊維は、少なくとも１０００、好ましくは少なくとも１５００、より好ましくは少なくとも２０００、有利なことには少なくとも３０００、より有利なことには少なくとも５０００、さらにより有利なことには少なくとも６０００、さらにより有利なことには少なくとも７５００、最も有利なことには少なくとも１００００のアスペクト比を有する。連続繊維は、少なくとも１０００のアスペクト比を有する。繊維の寸法は、当業者によく知られた方法により測定され得る。好ましくは、これらの寸法は、ＩＳＯ規格１３７に従って顕微鏡法により測定される。

【0045】

繊維強化材を構成する繊維の起源は、天然又は合成であり得る。天然の材料として、植物繊維、木質繊維、動物繊維、又は鉱物繊維を挙げることができる。植物繊維は、例えば、サイザル、ジュート、ヘンプ、リネン、木綿、ココナッツ、及びバナナ繊維である。動物繊維は例えば羊毛又は毛皮である。鉱物繊維は、また、特にタイプＥ、Ｒ、又はＳ２であるガラス繊維、バサルト繊維、炭素繊維、ホウ素繊維又はケイ素繊維から選択され得る。

【0046】

合成材料として、熱硬化性ポリマー繊維、熱可塑性ポリマー繊維又はそれらの混合物から選択されるポリマー繊維が挙げられる。ポリマー繊維は、ポリアミド（脂肪族又は芳香族）、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、及びビニルエステルからなり得る。

【0047】

好ましくは、本発明の繊維強化材は、単独で又は混合物中で、植物繊維、木質繊維、動物繊維、鉱物繊維、合成ポリマー繊維、ガラス繊維、バサルト繊維及び炭素繊維を含む。より好ましくは、本発明の繊維強化材は、炭素繊維及び／又はガラス繊維を含む。より好ましくは、本発明の繊維強化材は、天然繊維（植物若しくは木質繊維）、炭素繊維又はガラス繊維から本質的になる。

【0048】

繊維強化材の繊維は、例えば０．００５μｍから１００μｍの間、好ましくは１μｍから５０μｍの間、より好ましくは５μｍから３０μｍの間、かつ有利なことには１０μｍから２５μｍの間の直径を有する。

【0049】

好ましくは、本発明の繊維強化材の繊維は、一次元の形態については連続繊維から、又は繊維強化材の二次元若しくは三次元の形態については長繊維又は連続繊維から選択される。

【0050】

図１に示されるように、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品１０を製造する工程１１０の第１の任意の工程は、以下のサブステップを含み得る：
－ 液体（メタ）アクリル組成物での繊維強化材の含浸１１１、
－ 前記繊維強化材の含浸による、液体（メタ）アクリル組成物の重合１１２。

【0051】

本発明の利点の一つは、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０が、１５０℃未満、好ましくは１４０℃未満、さらにより好ましくは１２５℃未満、有利には１２０℃未満、より有利には１１０℃未満、さらにより有利には１００℃の温度で製造され得ることである。例えば、繊維強化材に液体（メタ）アクリル組成物を含浸させる工程は、１５０℃未満、好ましくは１２０℃未満、さらにより好ましくは１００℃未満又は８０℃未満の温度で行われる。実際には、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０の製造のために使用される液体（メタ）アクリル組成物は、従来の熱可塑性物質の融点よりもはるかに低い温度で液体である。よって、これは、非常に大きな寸法の熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０の製造を、前記部品が高温に加熱される方法を実装することなく可能にする。よって、これらの部品を製造するために使用され得る方法は、従来の熱可塑性物質の場合がそうであったようには、高温で加熱する工程を必要としないことを理解されたい。

【0052】

熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０を製造する工程１１０は、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層１３を堆積させるサブステップ１１３も含み得る。この堆積は、好ましくは、将来の溶接界面を形成することが意図されるアセンブリ界面ゾーンで生じる。あるいは、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０全体にわたって堆積がなされる。

【0053】

熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０を製造する工程１１０に関して、これらの部品を製造するために異なる方法が使用され得る。真空補助樹脂注入（ＶＡＲＩ）、引抜成形、真空注入成形、加圧注入成形、オートクレーブ成形、樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）および（ＨＰ－ＲＴＭ、Ｃ－ＲＴＭ、Ｉ－ＲＴＭなど）のようなそれらの変化形、反応射出成形（ＲＩＭ）、強化反応射出成形（Ｒ－ＲＩＭ）及びそれらの変化形、プレス成形、圧縮成形、液体圧縮成形（ＬＣＭ）又はシート成形（ＳＭＣ）又はバルク成形（ＢＭＣ）が挙げられる。

【0054】

熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０を製造するための第１の好ましい製造方法は、液体（メタ）アクリル組成物が、金型への繊維強化材の含浸により繊維強化材上へ移される方法である。金型を必要とする方法は上に列挙され、成形という用語を含む。

【0055】

熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０を製造するための第２の好ましい製造方法は、液体組成物が引抜成形プロセスに使用される方法である。繊維は、本発明による組成物を含む樹脂のバッチを介して誘導される。例えば、繊維強化材の形態の繊維は、一方向ロービング又は連続フィラメントマットの形態である。樹脂バッチへの含浸後、湿潤繊維は、加熱されたダイを通して引っ張られ、そこで重合が生じる。

【0056】

第３の好ましい製造方法は、真空補助樹脂注入（ＶＡＲＩ）である。

【0057】

熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０だけでなく機械的若しくは構造化部品又は製品を製造するための方法は、後形成の工程をさらに含み得る。後形成は、複合材部品の曲げ及び形状の変更を含む。熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０を製造するための方法は、回転の工程をさらに含み得る。

【0058】

本発明による方法により得られる熱可塑性部品は、本発明の液体組成物の重合後に後形成され得る。形成は、複合材部品の曲げ及び形状の変更を含む。

【0059】

液体（メタ）アクリル組成物に関して、国際公開第２０１３／０５６８４５号及び同第２０１４／０１３０２８号に記載されるように、（メタ）アクリルモノマー、前駆体（メタ）アクリルポリマー及びラジカル開始剤が含まれ得る。

【0060】

加えて、含浸中、ポリマー複合材を調製する際、繊維強化材の各繊維を正確に含浸させるために、（メタ）アクリル組成物又は含浸シロップの粘度は、流体でありすぎず又は粘度が高くなりすぎないように調整及び適合される必要がある。シロップが流体でありすぎるか若しくは粘度が高すぎるために、湿潤が部分的であるとき、「裸の」ゾーン、つまり非含浸ゾーン、及びそれぞれ気泡形成の原因となるポリマーの液滴が繊維上に形成されるゾーンが現れる。これらの「裸の」ゾーン及びこれらの気泡は、ポリマー複合材でできた部品又はポリマー複合材でできた最終物体に欠陥の出現を引き起こし、これはとりわけ、ポリマー複合材でできた部品又はポリマー複合材でできた最終物体の機械的強度の損失の原因である。さらに、含浸なしで使用する場合、生産性を高めるために、良好な変換率で急速に重合する液体組成物を有することが望ましい。

【0061】

よって、前記液体（メタ）アクリル組成物は、好ましくは、２５℃で１０ｍＰａ＊ｓから１００００ｍＰａ＊ｓの動的粘度を有する。液体組成物又は（メタ）アクリルシロップの動的粘度は、１０ｍＰａ＊ｓから１００００ｍＰａ＊ｓ、好ましくは２０ｍＰａ＊ｓから７０００ｍＰａ＊ｓ、有利には２０ｍＰａ＊ｓから５０００ｍＰａ＊ｓの範囲である。液体（メタ）アクリル組成物又は液体（メタ）アクリルシロップの粘度は、レオメータ又は粘度計を用いて容易に測定することができる。動的粘度は２５℃で測定される。液体（メタ）アクリルシロップが、ニュートン挙動を示す（剪断減粘性がないことを意味する）とき、動的粘度は、レオメータ中の剪断又は粘度計中のスピンドルの速度から独立する。液体組成物が、非ニュートン挙動を示す（すなわち剪断減粘性がある）とき、動的粘度は、２５℃で１ｓ^－１の剪断速度で測定される。

【0062】

液体（メタ）アクリル組成物は、少なくとも一つの（メタ）アクリルモノマー又は（メタ）アクリルモノマーの混合物、前駆体（メタ）アクリルポリマーを含む。

【0063】

液体（メタ）アクリル組成物又は液体（メタ）アクリルシロップ中の（メタ）アクリルモノマー又は（メタ）アクリルモノマーの混合物は、少なくとも４０重量％、好ましくは少なくとも４５重量％、より好ましくは少なくとも５０重量％、有利には少なくとも６０重量％、より有利には少なくとも６５重量％の量で液体（メタ）アクリル組成物中に存在する。

【0064】

液体（メタ）アクリル組成物又は液体（メタ）アクリルシロップ中の前駆体（メタ）アクリルポリマーは、少なくとも１０重量％、好ましくは少なくとも１５重量％、有利には少なくとも１８重量％、より有利には少なくとも２０重量％の量で液体（メタ）アクリル組成物中に存在する。

【0065】

液体（メタ）アクリル組成物又は液体（メタ）アクリルシロップ中の前駆体（メタ）アクリルポリマーは、最大６０重量％、好ましくは最大５０重量％、有利には最大４０重量％、より有利には最大３５重量％の量で液体（メタ）アクリル組成物中に存在する。

【0066】

液体（メタ）アクリル組成物又はシロップ、シロップ化合物は、以下の重量％で包含される：
・液体組成物又は（メタ）アクリルシロップ中の（メタ）アクリルモノマーは、（メタ）アクリルモノマー及び（メタ）アクリルポリマーからなる組成物の４０重量％から９０重量％、好ましくは４５重量％から８５重量％の割合で存在する。
・液体組成物又は（メタ）アクリルシロップ中の（メタ）アクリルポリマーは、（メタ）アクリルモノマー及び（メタ）アクリルポリマーからなる組成物の１０重量％から６０重量％、有利には１５％から５５重量％の量で存在し；好ましくは、液体組成物中の（メタ）アクリルポリマーは、（メタ）アクリルモノマー及び（メタ）アクリルポリマーからなる組成物の１８％から３０％、より好ましくは２０重量％から２５重量％の量で存在する。

【0067】

（メタ）アクリルモノマー、モノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、アルキルアクリルモノマー、アルキルメタクリル系モノマー、ヒドロキシアルキルアクリルモノマー及びヒドロキシアルキルメタクリル系モノマー、及びそれらの混合物から選択される。

【0068】

好ましくは、（メタ）アクリルモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、ヒドロキシアルキルアクリルモノマー、ヒドロキシアルキルメタクリル系モノマー、アルキルアクリルモノマー、アルキルメタクリル系モノマー、及びこれらの混合物から選択され、アルキル基は、１から２２の直鎖状、分岐状又は環状炭素を含有し；好ましくは、アルキル基は、１から１２の直鎖状、分岐状又は環状炭素を含有する。

【0069】

有利には、（メタ）アクリルモノマーは、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メタクリル酸、アクリル酸、ｎ－ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｎ－ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート及びヒドロキシエチルメタクリレート、及びこれらの混合物から選択される。

【0070】

好ましい実施形態によれば、少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも６０重量％の（メタ）アクリルモノマーはメチルメタクリレートである。

【0071】

第１のより好ましい実施態様によれば、少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも６０重量％、より好ましくは少なくとも７０重量％、有利なことには少なくとも８０重量％、かつさらにより有利なことには９０重量％のモノマーは、メチルメタクリレートと任意選択的に少なくとも一つの他のモノマーの混合物である。

【0072】

前駆体（メタ）アクリルポリマーに関しては、ポリアルキルメタクリレート又はポリアルキルアクリレートが挙げられる。好ましい実施態様によれば、（メタ）アクリルポリマーは、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）である。

【0073】

一実施態様によれば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）のホモポリマー又はコポリマーは、重量で、少なくとも７０％、好ましくは少なくとも８０％、有利なことには少なくとも９０％、より有利なことには少なくとも９５％のメチルメタクリレートを含む。

【0074】

別の実施態様によれば、ＰＭＭＡは、ＭＭＡの少なくとも一つのホモポリマーと少なくとも一つのコポリマーの混合物、又は異なる平均分子量を有するＭＭＡの少なくとも二つのホモポリマー若しくは二つのコポリマーの混合物、又は異なるモノマー組成を有するＭＭＡの少なくとも二つのコポリマーの混合物である。

【0075】

メチルメタクリレート（ＭＭＡ）のコポリマーは、７０％から９９．７重量％のメチルメタクリレートと、０．３％から３０重量％の、メチルメタクリレートと共重合できる少なくとも一つのエチレン性不飽和を含有する少なくとも一つのモノマーを含む。

【0076】

これらのモノマーはよく知られており、特に、アクリル酸、メタクリル酸、及びアルキル基が１から１２個の炭素原子を有するアルキル（メタ）アクリレートが挙げられる。例として、メチルアクリレート及びエチル、ブチル若しくは２－エチルヘキシル（メタ）アクリレートが挙げられ得る。好ましくは、コモノマーは、アルキル基が１から４の炭素原子を有するアルキルアクリレートである。

【0077】

第１の好ましい実施態様によれば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）のコポリマーは、重量で、８０％から９９．７％、有利なことには９０％から９９．７％、かつより有利なことには９０％から９９．５％のメチルメタクリレートと、重量で、０．３％から２０％、有利なことには０．３％から１０％、かつより有利なことには０．５％から１０％の、メチルメタクリレートと共重合できる少なくとも一つのエチレン性不飽和を含有する少なくとも一つのモノマーとを含む。好ましくは、コモノマーは、メチルアクリレート、エチルアクリレート及びそれらの混合物から選択される。

【0078】

前駆体（メタ）アクリルポリマーの重量平均分子量（Ｍ_ｗ）は高くあるべきであり、それは、５００００ｇ／ｍｏｌよりも大きく、好ましくは１０００００ｇ／ｍｏｌよりも大きいことを意味する。重量平均分子量は、サイズ排除クロマトグラフィーにより測定され得る。

【0079】

前駆体（メタ）アクリルポリマーは、（メタ）アクリルモノマー又は（メタ）アクリルモノマーの混合物に完全に溶ける。それにより、（メタ）アクリルモノマー又は（メタ）アクリルモノマーの混合物の粘度が増加される。液体組成物又は得られる溶液は、一般的に「シロップ」又は「プレポリマー」と称される。液体（メタ）アクリルシロップの動的粘度の値は、１０ｍＰａ．ｓから１００００ｍＰａ．ｓである。シロップ剤の粘度は、レオメータ又は粘度計で容易に測定され得る。動的粘度は２５℃で測定される。有利には、液体（メタ）アクリルシロップは、意図的に追加された追加の溶媒を含有しない。

【0080】

ラジカル開始剤に関しては、好ましくは、水溶性ラジカル重合開始剤又は脂溶性若しくは部分的に脂溶性のラジカル重合開始剤が挙げられる。

【0081】

水溶性ラジカル重合開始剤は、特に、単独で、又はチオ硫酸ナトリウム、ホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム、２－ヒドロキシ－２－スルフィノ酢酸の二ナトリウム塩の混合物、亜硫酸ナトリウム及び２－ヒドロキシ－２－スルホ酢酸の二ナトリウム塩、又はヒドロキシスルフィノ酢酸の二ナトリウム塩とヒドロキシスルホ酢酸の二ナトリウム塩の混合物などの還元剤の存在下で使用される過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム又は過硫酸アンモニウムである。

【0082】

脂溶性又は部分的に脂溶性のラジカル重合開始剤は、特に、アゾビスイソブチロニトリルの過酸化物又はヒドロペルオキシド又は誘導体である。過酸化物又はヒドロペルオキシドは、それらの活性化温度を下げるために、上記の還元剤と組み合わせて使用される。

【0083】

モノマー混合物の総重量に対する開始剤の重量百分率は、好ましくは、０．０５重量％から３重量％、好ましくは０．１重量％から２重量％である。

【0084】

熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品１０を、アセンブリ界面ゾーン１１に隣接して又は重ねて配置する工程１２０は、図２に示される。よって、図２Ａは、アセンブリ界面ゾーン１１に隣接して又は離れて位置する熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品１０を示す。熱可塑性ポリマー複合材でできた部品の端部は、アセンブリ界面ゾーン１１を形成するために、隣接して位置する。図２Ｂに示されるように、端部は、横断溶接界面１２を形成するために、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０の断面により形成され得る。

【0085】

図２Ｃから２Ｅに示されるように、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０はまた、重なり合うように配置され、したがって、これらの図に示されるように、将来の溶接界面１２に相当するカバレージゾーンを作成し得る。

【0086】

加えて、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０は、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層１３を含み得る。先述のように、この層１３は、好ましくは、将来の溶接界面１２を形成することが意図されるアセンブリ界面ゾーンに位置する（図２Ｄ）。あるいは、層１３の堆積は、図２Ｅに示されるように、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０全体にわたってなされる。前記堆積は、特に、溶接されることが意図される上面上少なくとも０．５ｍの厚さの（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層１３を得ることを可能にする。

【0087】

特に、溶接された又は溶接している界面１２は、１ｍｍ以上、好ましくは２ｍｍ以上の厚さを有する。溶接された界面１２の厚さは、従来の方法により、例えば前記溶接された界面１２の縦断面から測定され得る。

【0088】

図２Ａから２Ｅは、単に、溶接界面１２の断面図を図示しているが、後者は、好ましくは、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０の長さにわたって延びる。よって、溶接界面１２は、１メートル超、好ましくは５メートル超、さらにより好ましくは１０メートル超の長さを有し得る。加えて、本発明による方法は、熱可塑性ポリマー複合材でできた大きな部品１０に特によく適している。よって、好ましくは、熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品１０の少なくとも一つは、１メートル超、好ましくは２メートル超の寸法を含む。

【0089】

加熱工程１３０は、溶接界面１２を含む熱可塑性ポリマー複合材でできた物体１を形成するために、前記アセンブリ界面ゾーン１１で（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスを溶融することを可能にする。（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスは、超音波溶接、誘導溶接、抵抗線溶接、摩擦撹拌溶接、レーザー溶接、赤外線若しくは紫外線放射による加熱から選択された技術により溶融され得る。好ましくは、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスは、抵抗線溶接により溶融される。

【0090】

本発明による溶接は、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー充填剤材料を提供して、又はそれを提供することなく、行われ得る。実際には、加熱中、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマー材料は、例えば、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーでできたロッドの形態で供給され得る。これは、熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品を配置する工程１２０中に、中空又は空間が形成される場合に有利である。（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーでできたロッドを介した熱可塑性充填材材料の供給は、任意の中空又は空間を充填することを可能にする。

【0091】

好ましくは、加熱工程２３０中、アセンブリ界面１１の温度は１６０℃から３００℃である。この温度は、従来、赤外線温度計により測定することができる。

【0092】

図３Ａ及び３Ｂは、本発明による方法に従って組み立てられたウインドウプロファイルの二つの部品２０の縦断面の上面図の簡潔化した二図を示す。図３Ａでは、熱可塑性ポリマー複合材でできたウインドウプロファイルの二つの部品２０がホットプレート２４により分離される。融点に達したとき、ホットプレート２４は除去され、熱可塑性ポリマー複合材でできたウインドウプロファイルの二つの部品２０は、溶接界面２２を含む熱可塑性ポリマー複合材でできたウインドウプロファイル２を形成するために、互いに接触する（図３Ｂ参考）。

【0093】

加圧する任意の工程１４０は、アセンブリ界面１１での圧力の生成を含む。加熱工程１３０の後に生成されるこの圧力は、溶接界面１２を含む熱可塑性ポリマー複合材でできた物体を形成するために、ポリマー複合材でできた少なくとも二つに部品１０間の溶接界面を強化することを可能にする。熱可塑性ポリマー複合材でできた二つの部品１０はまた、所望の位置又は形態で固く結合されてもよく、且つ熱可塑性ポリマーマトリックスが冷却されるまで保持されてもよく、それにより、強固な溶接界面１２が形成される。例えば、圧力は、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品１０のアセンブリ１１のゾーンに部分的真空を適用することにより、生成され得る。圧力は、アセンブリ界面ゾーン１１に実質的に垂直な力を加えることにより、例えば、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品上へ鋳型を堆積させることにより、生成され得る。

【0094】

任意の冷却工程１５０は、溶接界面１２の機械的特性を改善することを可能にする。この冷却工程１５０は、室温（例えば１５℃から２５℃）で、又は（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーのＴｇ未満の温度で行われ得る。

【0095】

第２の態様によれば、本発明は、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品１０から製造された熱可塑性ポリマー複合材でできた物体に関する。上記のように、熱可塑性ポリマー複合材は、繊維強化材及び（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスを含み、熱可塑性ポリマー複合材でできた少なくとも二つの部品１０は、溶接界面１２により結合されている。本発明による熱可塑性ポリマー複合材でできた物体は、多くの分野で、好ましくは、建築、航空、航海、自動車、レジャー分野で使用され得る。よって、本発明による熱可塑性ポリマー複合材でできた物体は、好ましくは、複数のパネルからなるコーティング、手すり、ウインドウプロファイル、航空機の胴体、建築用補強材、クロスメンバー（特に車両用）、自動車のホワイトボディ、ナセル、尾翼、フィン、スポイラー、フラップ、船舶用タービンブレード、船体、ブリッジ、ボート用隔壁、及び自動車用トリム（ボンネット）から選択され得る。

【0096】

本明細書のこれ以降では、他の三つの物体の例が挙げられる。

【0097】

図４Ａ及び４Ｂは、本発明による熱可塑性ポリマー複合材でできた物体３、４を示す。図４Ａは、溶接界面３２を含む本発明による熱可塑性ポリマー複合材でできた、自動車のためのバンパー補強タイプのクロスメンバー３を示す。熱可塑性ポリマー複合材でできたこれらの部品３０は、車両用の構造要素を形成し、複数の溶接界面３２によって結合される。本発明は、これらの特定の部品３０に限定されず、例えば、図４Ｂに示すように、側面、床、翼、ドア、後部列車を接続するクロスメンバー４０などの車体を構成する他の部品の製造においても実装され得る。

【0098】

図５は、熱可塑性ポリマー複合材でできたいくつかの胴体部分５０（そのいくつかは（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層５３を含む）を含む航空機の胴体部分５を図示する。

【0099】

加えて、好ましくは、本発明による熱可塑性ポリマー複合材でできた物体１，２，３，４，５は、５０重量％超、より好ましくは４０重量％以下、より好ましくは３０重量％以下、有利には２０重量％以下、より有利には１５重量％、さらにより有利には１０重量％の熱硬化性ポリマー、例えばエポキシ又はポリエステル又はポリウレタン樹脂を含まない。しかし、これまで、熱硬化性ポリマーは、一般的に、ポリマー複合材でできた物体１の製造に使用されていた。同様に、好ましくは、本発明による熱可塑性ポリマー複合材でできた物体１は、１０重量％超、より好ましくは９重量％以下、さらにより好ましくは８重量％以下、有利には７重量％以下、より有利には６重量％、さらにより有利には５重量％の接着剤、好ましくは熱硬化性接着剤を含まない。実際には、ポリマー複合材でできた異なる物体の部品の接着接合は、一般的に、エポキシ樹脂タイプの熱硬化性構造用接着剤を用いて行われる。

【0100】

好ましくは、本発明による部品１０、２０、３０、４０、５０の熱可塑性ポリマー複合材は、例えば溶接されることが意図される表面上を少なくとも０．５ｍｍ、好ましくは少なくとも１ｍｍ、より好ましくは少なくとも２ｍｍの厚さの（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層で少なくとも部分的にカバーされる。ポリマー複合材は、より具体的には、将来の溶接界面１２を形成することが意図されるアセンブリ界面ゾーンで、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーのこの層でカバーされる。これは、特に、低濃度の熱可塑性ポリマーを有するゾーンの出現を回避することを可能にする。あるいは、熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０、２０、３０、４０、５０は、（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーの層でカバーされた少なくとも一つの面を有し得る。

【0101】

特に有利には、本発明によるポリマー複合材でできた物体１、２、３、４、５は、１メートル超、好ましくは５メートル超の長さを有する溶接界面１２、２２、３２、４２を含む。

【0102】

本発明に関連して、繊維強化材及び（メタ）アクリル熱可塑性ポリマーマトリックスを含む熱可塑性ポリマー複合材でできた部品１０の使用は、ポリマー複合材でできた物体１、２、３、４、５に使用される熱硬化性ポリマーの量を有意に減少させ、熱可塑性ポリマー複合材でできた物体１、２、３、４、５の大部分をリサイクルするなど、熱硬化性物質では想像できない可能性を開き、且つ組立及び修理を容易にすることを可能にする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】