特表 2022-508722 圧縮強度が改善されたシート状複合材部品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-19

(54)【発明の名称】圧縮強度が改善されたシート状複合材部品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B32B 5/08 20060101AFI20220112BHJP

   B32B 38/18 20060101ALI20220112BHJP

   B29C 70/10 20060101ALI20220112BHJP

   B29C 70/30 20060101ALI20220112BHJP

【ＦＩ】

B32B5/08

B32B38/18 B

B29C70/10

B29C70/30

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021545316

(86)(22)【出願日】2019-10-10

(85)【翻訳文提出日】2021-04-30

(86)【国際出願番号】 EP2019077546

(87)【国際公開番号】W WO2020074677

(87)【国際公開日】2020-04-16

(31)【優先権主張番号】18199755.2

(32)【優先日】2018-10-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521151739

【氏名又は名称】ミツビシ ケミカル アドバンスド マテリアルズ ナームローゼ フェンノートシャップ

【氏名又は名称原語表記】ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＮＶ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】バセル、ブラク

【テーマコード（参考）】

4F100

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F100AA37A

4F100AA37C

4F100AC00A

4F100AC00C

4F100AD11A

4F100AD11C

4F100AG00A

4F100AG00C

4F100AJ01A

4F100AJ01C

4F100AK01A

4F100AK01C

4F100AK07A

4F100AK07B

4F100AK07C

4F100AK45A

4F100AK45B

4F100AK45C

4F100AK46A

4F100AK46B

4F100AK46C

4F100AK47A

4F100AK47C

4F100AK54A

4F100AK54B

4F100AK54C

4F100AK55A

4F100AK55B

4F100AK55C

4F100AK56A

4F100AK56B

4F100AK56C

4F100BA03

4F100BA04

4F100BA06

4F100DD11B

4F100DG01A

4F100DG01C

4F100DG06A

4F100DG06C

4F100DG11B

4F100DG12A

4F100DG12C

4F100DH02A

4F100DH02C

4F100JA04A

4F100JA04C

4F100JB16A

4F100JB16C

4F205AC03

4F205AD05

4F205AD08

4F205AD16

4F205AG03

4F205HA08

4F205HA14

4F205HA25

4F205HA34

4F205HA37

4F205HA45

4F205HB01

4F205HB11

4F205HC06

4F205HF05

4F205HL15

4F205HM13

4F205HT13

4F205HT16

4F205HT26

(57)【要約】

シート状複合材部品を製造する方法は、以下のプロセスステップ：ａ）一対のスキン層（Ａ，Ａ’）の間に挟まれたコア層（Ｂ）を含む実質的に平面の配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を提供することであって、コア層の第１の面は、スキン層の第１の層（Ａ）に隣接し、かつ実質的に平行であり、コア層の第２の面は、スキン層の他方の層（Ａ’）に隣接し、かつ実質的に平行であり、各スキン層（Ａ，Ａ’）はスキン熱可塑性プラスチック及び任意の強化繊維を含み、コア層（Ｂ）はフリース熱可塑性プラスチック繊維及び強化繊維からなるフリース材料を含む提供することと；ｂ）サンドイッチ配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を加熱及び加圧した後に冷却して複合材部品を得ることと、を含む。複合材部品の圧縮強度を向上させるために、コア層（Ｂ）は、第１及び第２の面に垂直な配向方向（Ｚ）に主として配向された強化繊維を有するＺ配向コア層である。Ｚ配向コア層を提供するための方法は、複数の折り畳み、長手方向の圧縮及び異なる搬送速度でのニードリングを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下のプロセスステップを含むシート状複合材部品を製造する方法において、前記方法は：
ａ）一対のスキン層（Ａ，Ａ’）の間に挟まれたコア層（Ｂ）を含む実質的に平面的な配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を提供することであって、前記コア層の第１の面は、前記スキン層の第１の層（Ａ）に隣接し、かつ前記第１の層（Ａ）と実質的に平行であり、前記コア層の第２の面は、前記スキン層の他方の層（Ａ’）に隣接し、かつ前記他方の層（Ａ’）と実質的に平行であり、前記スキン層（Ａ，Ａ’）はそれぞれ、スキン熱可塑性プラスチックおよび任意選択的に強化繊維を含み、前記コア層（Ｂ）は、フリース熱可塑性プラスチック繊維および強化繊維からなるフリース材料を含む、提供することと、
ｂ）サンドイッチ配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を加熱および加圧した後に、冷却して複合材部品を得ることと、
を含み、
前記コア層（Ｂ）は、前記第１の面および前記第２の面に垂直な配向方向（Ｚ）に優先的に配向される強化繊維を有するＺ配向コア層であることを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記Ｚ配向コア層（Ｂ）は、前記フリース材料のシートを多重に折り畳んで連続的に折り畳まれた配置とすることによって提供され、前記連続的に折り畳まれた配置は、同連続的に折り畳まれた配置の第１の面または第２の面に沿ってそれぞれ配置された第１の折り畳みエッジまたは第２の折り畳みエッジによって対をなして連結された互いに平行かつ隣接するシート部からなり、それにより、後続のプロセスステップｂ）のために、表面層（Ａ）および（Ａ’）に適用して前記サンドイッチ配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を形成するための、露出した第１および第２の面を有する前記Ｚ配向コア層を生成する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記多重の折り畳みは、前記フリース材料のシートが処理方向（Ｘ）に沿って第１の速度（ｖ１）で供給され、その後、前記第１の速度（ｖ１）よりも遅い第２の速度（ｖ２）に減速されることにより、前記多重の折り畳みを引き起こす連続プロセスとして実施される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記コア層（Ｃ）は、積み重ねられた複数個の、前記フリース材料の連続的に折り畳まれた配置を含む、請求項２または請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記コア層（Ｃ）が、前記フリース材料の少なくとも１つの折り畳まれていない層をさらに含む、請求項２～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記Ｚ配向コア層（Ｂ）は、前記フリース材料を、固定された上部壁、下部壁、横壁および端部壁を有する圧縮ユニットに充填し、前記端部壁間の距離の低減により長手方向の機械的圧縮ステップを付与し、続いて前記上部壁および前記下部壁を除去することによって、提供され、それにより、後続の処理ステップｂ）のために、表面層（Ａ）および（Ａ’）に適用して前記サンドイッチ配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を形成するための、露出した第１および第２の面を有する前記Ｚ配向コア層を形成する横方向に閉じ込められ、かつ長手方向に圧縮されたフリース材料を生成する、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記Ｚ配向コア層（Ｂ）は、処理方向（Ｘ）に沿って順次、圧縮ステーション、膨張ステーションおよびニードリングステーションを含む処理ユニットに前記フリース材料を通過させることによって連続的に提供され、前記圧縮ステーションは、第１の距離（ｄ１）だけ離間し、第１の速度（ｖ１）で動作する第１のローラ対を備え、前記膨張ステーションは、第２の距離（ｄ２）だけ離間し、第２の速度（ｖ２）で動作する第２のローラ対を備え、ｄ２＞ｄ１およびｖ２＜ｖ１であり、前記ニードリングステーションは、処理方向（Ｘ）に対して垂直に往復運動する複数の針要素を備え、それにより、後続の処理ステップｂ）のために、表面層（Ａ）および（Ａ’）に適用して前記サンドイッチ配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を形成するための、露出した第１および第２の面を有する前記Ｚ配向コア層の連続シートを生成する、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記強化繊維が、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維、天然繊維、および高融点熱可塑性プラスチック繊維から選択される、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記フリース熱可塑性プラスチックおよび前記スキン熱可塑性プラスチックが、ＰＰ、ＰＥＩ、ＰＥＳ、ＰＳＵ、ＰＰＳＵ、ＰＰＡ、ＰＰＯ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡ、ＰＥＡＫ、ＰＥＫＫおよびＰＣから独立して選択される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

少なくとも１つのスキン層（Ａ，Ａ’）は、織布、非圧着布、または一方向繊維配置からなる補強シートを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

処理ステップｂ）の前に提供される前記コア層（Ｂ）は、５０～１００００ｇ／ｍ^２の面積重量を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮強度が改善されたシート状複合材部品を製造する新規な方法に関する。

【背景技術】

【0002】

繊維強化熱可塑性プラスチックから形成された複合材部品は多くの技術分野で広く使用されている。
例えば、特許文献１には、第１および第２のスキン層を有する発泡体コアを含む複合材部品が開示されており、第１および第２のスキン層はそれぞれ、発泡体コアの第１の面および第２の面上で同発泡体コアに結合されている。同様に、特許文献２には、ガラス含有量が２０～６０重量％で空隙含有量が５体積％未満のガラス繊維強化ポリプロピレン製の厚さ０．５～５ｍｍの１つまたは２つのスキン層と、ガラス含有量が３５～８０重量％で空隙含有量が２０～８０体積％のガラス繊維強化ポリプロピレン製の厚さ２～４０ｍｍのコア層とを含む、曲げ剛性の複合材シートが開示されている。このような多孔性コアシートは、特許文献３に詳細に記載されているように、ポリプロピレン繊維およびガラス繊維の乾式混合、混合された不織布のニードリング、および熱プレスによって形成することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１５／１１７７９９Ａ１号

【特許文献2】国際公開第２００６／１３３５８６号

【特許文献3】国際公開第２００６／１０５６８２Ａ１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

永久的な課題は、重量を可能な限り小さく保ちながら機械的特性を最適化することである。多くの場合、比較的厚いコア層を有する製造プロセスを実施することが望ましいであろう。コア層の厚さの単純なスケールアップは、スキン層が熱プレス工程にて適用されている瞬間に十分な圧縮強度を提供しない最初は柔らかなコア層であるといった欠点をもたらす。従って、改善された圧縮強度を有するコア層を含む改良された製造プロセスを提供することが望ましいであろう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明によれば、以下のプロセスステップを含むシート状複合材部品（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐａｒｔ）の製造方法が提供される：
ａ）一対のスキン層（Ａ，Ａ’）の間に挟まれたコア層（Ｂ）を含む実質的に平面的な配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を提供することであって、前記コア層の第１の面は、前記スキン層の第１の層（Ａ）に隣接し、かつ同第１の層（Ａ）と実質的に平行であり、前記コア層の第２の面は、前記スキン層の他方の層（Ａ’）に隣接し、かつ同他方の層（Ａ’）と実質的に平行であり、前記スキン層（Ａ，Ａ’）はそれぞれ、スキン熱可塑性プラスチックおよび任意選択的に強化繊維を含み、前記コア層（Ｂ）は、フリース熱可塑性プラスチック繊維および強化繊維からなるフリース材料を含む、提供すること、
および
ｂ）サンドイッチ配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を加熱および加圧した後に、冷却して複合材部品を得ること。

【0006】

「スキン層（ｓｋｉｎ ｌａｙｅｒ）」という用語は、最も広い用語では、内部構造またはコア構造に取り付けられた表面層を指すものと理解されるものとする。上側スキン層および下側スキン層は、厚さが同じであっても、同じでなくてもよい。スキン層の各々は、分かりやすくするために、本明細書においては「スキン熱可塑性プラスチック（ｓｋｉｎ ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ）」と称される熱可塑性プラスチック材料を含む。さらに、各スキン層は、任意に強化繊維を含む。

【0007】

コア層は、熱可塑性プラスチック繊維（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｆｉｂｅｒｓ）および強化繊維からなるフリース材料から形成される。わかりやすくするために、本明細書においては熱可塑性プラスチック繊維を構成する材料を「フリース熱可塑性プラスチック（ｆｌｅｅｃｅ ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ）」と称することにする。

【0008】

コア層を構成するものとしての繊維強化熱可塑性プラスチックフリース材料は、多くの技術分野において、特に有利な構造特性を有する軽量発泡体部品を製造するために広く使用されている。それらは通常、十分に確立されたカーディング（ｃａｒｄｉｎｇ）技術またはエアレイイング（ａｉｒ－ｌａｙｉｎｇ）技術を用いて製造され、基本的にシートとして形成される。製造プロセスの結果として、このようなフリース材料の繊維は、主にシート面内、すなわち「Ｘ－Ｙ平面」として定義され得る面内に配向される。フリース材料をシート面に垂直な方向にニードリングすること（ｎｅｅｄｌｉｎｇ）は、Ｚ方向に配向される強化繊維の量をわずかに増加させることが知られているが、再配向の効果は比較的小さく、したがって、Ｘ－Ｙ配向が支配的なままである。

【0009】

しかしながら、本発明に従って、コア層Ｂは、第１の面および第２の面に垂直な配向方向Ｚに優先的に配向した強化繊維を有するＺ配向コア層である。このようにして、実質的に改善された圧縮強度が達成される。

【0010】

上述の特徴「優勢なＺ配向（ｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔ Ｚ－ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）」、すなわち前記第１の面および第２の面によって定義されるＸ－Ｙ基準平面に垂直な優勢なＺ配向は、優先的な配向の第２の方向、すなわちＹなどの１つの特定の面内方向（ｉｎ－ｐｌａｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を排除するものではないことが強調されるべきである。しかしながら、確かに、等方性の状況と比較してＺ方向が優勢であることを意味する。

【0011】

有利な実施形態（請求項２）に従って、前記Ｚ配向コア層（Ｂ）は、フリース材料のシートを多重に折り畳んで連続的に折り畳まれた配置とすることによって提供され、連続的に折り畳まれた配置は、同連続的に折り畳まれた配置の第１の面または第２の面に沿ってそれぞれ配置された第１の折り畳みエッジまたは第２の折り畳みエッジによって対をなして連結された互いに平行かつ隣接するシート部（ｓｈｅｅｔ ｐｏｒｔｉｏｎｓ）からなり、それにより、後続のプロセスステップｂ）のために、スキン層（Ａ）および（Ａ’）に適用して前記サンドイッチ配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を形成するための、露出した第１および第２の面を有する前記Ｚ配向コア層を得ることができる。

【0012】

一実施形態によれば、前記多重の折り畳み（ｍｕｌｔｉｐｌｙ ｆｏｌｄｉｎｇ）は、例えば、グリッパ、ホルダ、停止面などとして構成された適切な機械式折り畳み装置を用いて行われる。

【0013】

別の実施形態（請求項３）によれば、前記多重の折り畳みは、前記フリース材料のシートが処理方向（Ｘ）に沿って第１の速度（ｖ１）で供給され、その後、前記第１の速度（ｖ１）よりも遅い第２の速度（ｖ２）に減速されることにより、前記多重の折り畳みを引き起こす連続プロセスとして実施される。

【0014】

特定の実施形態において、コア層は、単一の連続的に折り畳まれた配置を提供することによって構成される。他の実施形態（請求項４）において、コア層（Ｂ）は、前記フリース材料からなる積み重ねられた複数個の連続的に折り畳まれた配置を含む。例えば、コア層は、互いに積み重ねられた、２つ以上の同一の連続的に折り畳まれた配置を含むことができ、すなわち、二重または複数の層を形成し得る。これは、２つの積み重ねられた連続的に折り畳まれた配置が実質的に「同相（ｉｎ ｐｈａｓｅ）」である、すなわち、各連続的に折り畳まれた配置の折り畳みエッジが同一の長手方向位置にある配置を含む。あるいは、２つの積み重ねられた連続的に折り畳まれた配置は、「位相がずれて（ｏｕｔ ｏｆ ｐｈａｓｅ）」いてもよく、それにより、シフトし、したがって、折り畳みエッジの突出の影響を最小限に抑える。少なくとも１つの連続的に折り畳まれた配置に加えて、フリース材料の少なくとも１つの折りたたまれていない層を配置することも可能である（請求項５）。これにより、圧縮ステップで形成された溶接線を閉じるなど、複合材部品の表面品質を向上させることができる。

【0015】

別の実施形態（請求項６）によれば、前記Ｚ配向コア層（Ｂ）は、フリース材料を、固定された上部壁、下部壁、横壁および末端壁を有する圧縮ユニットに充填し、末端壁間の距離の低減により長手方向の機械的圧縮ステップを付与し、続いて上部壁および下部壁を除去することによって、提供され、それにより、後続のプロセスステップｂ）のために、スキン層（Ａ）および（Ａ’）に適用して前記サンドイッチ配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を形成するための、露出した第１および第２の面を有する前記Ｚ配向コア層を形成する横方向に閉じ込められ（ｃｏｎｆｉｎｅｄ）かつ長手方向に圧縮されたフリース材料を得る。

【0016】

さらに別の実施形態（請求項７）によれば、Ｚ配向コア層（Ｂ）は、処理方向（Ｘ）に沿って順次、圧縮ステーション、膨張（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）ステーション、およびニードリングステーションを含む処理ユニットに前記フリース材料を通過させることによって連続的に提供され、前記圧縮ステーションは、第１の距離（ｄ１）だけ離間し、第１の速度（ｖ１）で動作する第１のローラ対を含み、前記膨張ステーションは、第２の距離（ｄ２）だけ離間し、第２の速度（ｖ２）で動作する第２のローラ対を備え、ｄ２＞ｄ１およびｖ２＜ｖ１であり、ニードリングステーションは、処理方向（Ｘ）に対して垂直に往復運動する複数の針要素を備え、それにより、後続のプロセスステップｂ）のために、スキン層（Ａ）および（Ａ’）に適用して前記サンドイッチ配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を形成するための、露出した第１および第２の面を有する前記Ｚ配向コア層の連続シートを得る。第２の距離ｄ２は、第１の距離ｄ１よりも実質的に大きく、典型的には少なくとも５倍、好ましくは少なくとも１０倍である。第２の速度ｖ２は、第１の速度ｖ１よりも実質的に小さく、典型的には、前述の距離の倍数に相当する倍数である。

【0017】

繊維強化熱可塑性プラスチックの分野で知られているように（請求項８）、強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維および天然繊維を含むがこれらに限定されない多種多様なものから選択することができる。あるいは、強化繊維は、高融点熱可塑性プラスチック、すなわち、熱プレスステップの処理温度で溶融しない材料から作製され得る。有利な実施形態によれば、強化繊維はガラス繊維である。

【0018】

フリース熱可塑性プラスチックおよびスキン熱可塑性プラスチックは、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＯ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）およびポリカーボネート（ＰＣ）などの種々の公知のポリマーから独立して選択することができる（請求項９）。有利には、フリース熱可塑性プラスチックおよびスキン熱可塑性プラスチックは、同一または相互に互換性のある熱可塑性ポリマーである。

【0019】

多くの有利な実施形態において、強化繊維は炭素繊維であり、フリース熱可塑性プラスチックおよびスキン熱可塑性プラスチックはＰＰ、好ましくはメルトフローインデックスＭＦＩ（２３０℃、２．１６ｋｇ）が５～５００ｇ／１０分、好ましくは１０～２００ｇ／１０分のポリプロピレンである。

【0020】

特定の実施形態（請求項１０）において、少なくとも１つのスキン層（Ａ，Ａ’）は、織布、非圧着布、または一方向繊維配置からなる補強シートを含む。
用途に応じて、プロセスステップｂ）の前に提供されるコア層（Ｂ）は、５０～１００００ｇ／ｍ^２の面積重量を有する（請求項１１）。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】従来技術に従って処理される配置を斜視図として示す。

【図2】図１の配置のコア層を同じく斜視図として示す。

【図3】折り畳みを伴う第１の実施形態に従って処理された配置を、シート面に垂直な垂直断面図として示す。

【図4】折り畳みを伴う第２の実施形態に従って処理された配置を、シート面に垂直な垂直断面図として示す。

【図5】折り畳みを伴う第３の実施形態に従って処理された配置を、シート面に垂直な垂直断面図として示す。

【図6】折り畳みを伴う第４の実施形態に従って処理された配置を、シート面に垂直な垂直断面図として示す。

【図7】長手方向圧縮を伴う第５の実施形態による様々な処理ステップを、シート面に垂直な垂直断面図として示す。

【図8】長手方向圧縮を伴う第５の実施形態による様々な処理ステップを、シート面に垂直な垂直断面図として示す。

【図9】長手方向圧縮を伴う第５の実施形態による様々な処理ステップを、シート面に垂直な垂直断面図として示す。

【図10】長手方向圧縮を伴う第５の実施形態による様々な処理ステップを、シート面に垂直な垂直断面図として示す。

【図11】ニードリングを用いる第６の実施形態に従って処理された配置を、シート面に垂直な垂直断面図として示す。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の上記および他の特徴および目的、ならびにそれらを達成する方法は、より明らかになり、本発明自体は、添付の図面に関連した本発明の様々な実施形態の以下の説明を参照することによってよりよく理解されるであろう。

【0023】

図は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではないことが理解されよう。場合によっては、視覚化を容易にするために相対寸法が実質的に歪むことがある。様々な図面における同一または対応する特徴は、一般に、同じ参照番号で示される。

【0024】

従来技術に従うシート状複合材部品の製造方法を図１～３に示す。図１に一般的に示されるように、この方法は、一対のスキン層、すなわち上部スキン層Ａと下部スキン層Ａ’との間に挟まれたコア層Ｂを含む実質的に平面の配置（Ａ，Ｂ，Ａ’）を提供することから始まる。図示されている例において、コア層Ｂは、互いに積み重ねられた２つの別個の層Ｂ１およびＢ２で構成されている。

【0025】

コア層Ｂの第１の面は、上部スキン層Ａに隣接しかつ実質的に平行であるのに対し、コア層の第２の面は、下部スキン層Ａ’に隣接し、かつ実質的に平行である。
２つのスキン層ＡおよびＡ’はそれぞれ、スキン熱可塑性プラスチックおよび任意の強化繊維を含む。コア層Ｂ、すなわち別個の層Ｂ１およびＢ２のそれぞれは、フリース熱可塑性プラスチック繊維からかるフリース材料Ｆを含み、さらに強化繊維Ｒ１、Ｒ２などを含む。

【0026】

図２に示すように、各コア層における強化繊維Ｒ１、Ｒ２などの配向は、主に層平面、すなわち方向ベクトルＸおよびＹがまたがる平面にある。より正確には、強化繊維は、それらの長手方向の繊維方向が面外方向Ｚに実質的な成分を有することのないように配向される。このことは、湾曲した繊維にも適用されることに留意されたい。この場合、繊維に沿った任意の点において局所的な繊維方向を考慮しなければならない。

【0027】

本発明の基本概念を図３に示す。図１および２に示した状況とは対照的で、コア層の面に垂直な方向成分、すなわち面外方向Ｚに沿った方向成分を有する実質的な量の強化繊維Ｒ１、Ｒ２などが存在する。

【0028】

図３に示す例において、これは、フリース材料のシート２を、多重に折り畳んで連続的に折り畳まれた配置とすることによって構成されたコア層（Ｂ）を有することによって達成され、連続的に折り畳まれた配置は、同連続的に折り畳まれた配置の第１の面８または第２の面１０に沿ってそれぞれ配置された第１の折り畳みエッジ４または第２の折り畳みエッジ６によって対になって連結された（ｐａｉｒｗｉｓｅ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）相互に平行かつ隣接するシート部分２ａ、２ｂ、２ｃなどからなる。より具体的には、図３の例において、シート部分２ａおよび２ｂは、第１の折り畳みエッジ４によって連結され、一方、シート部分２ｂおよび２ｃは、第２の折り畳みエッジ６によって連結されている。これにより、第１の面および第２の面８、１０が露出したＺ配向コア層が得られ、その上にスキン層ＡおよびＡ’が適用されてサンドイッチ配置Ａ、Ｂ、Ａ’が形成される。

【0029】

このようにして得られたサンドイッチ配置Ａ、Ｂ、Ａ’は、次に、加熱および加圧ステップに付され、続いて冷却され、それにより、優れた圧縮強度特性を有するシート状の複合材部品が得られる。

【0030】

折り畳まれたフリースシート材料を使用する同じ原理に基づくさらなる実施形態が、図４～６に示されている。
図４の例において、コア層Ｂは、１つの連続的に折り畳まれた配置１２ａと、同じフリース材料の１対の折り畳まれていない層１２ｂおよび１２ｃとを含む。この特定の例では、折り畳まれた層１２ａは、折り畳まれていない層１２ｂと１２ｃとの間に配置されている。

【0031】

図５の例において、コア層Ｂは、互いの上に積み重ねられ、上部スキン層Ａと下部スキン層Ａ’との間に位置する二重層を形成する２つの連続的に折り畳まれた配置１２ｄおよび１２ｅを含む。ここに示される配置では、２つの積み重ねられた連続的に折り畳まれた層１２ｄおよび１２ｅは実質的に「位相がずれて」おり、それによりシフトし、したがって折り畳みエッジの突出効果を最小限に抑える。

【0032】

図６の例において、コア層Ｂは、２つの連続的に折り畳まれた配置１２ｄおよび１２ｅと、それらの間に配置された折り畳まれていない層１２ｆとを含むトリプルスタック（ｔｒｉｐｌｅ ｓｔａｃｋ）を含む。

【0033】

特定の実施形態において、多重折り畳み層は、前記フリース材料のシートが処理方向（Ｘ）に沿って第１の速度（ｖ１）で供給され、続いて第１の速度（ｖ１）よりも遅い第２の速度（ｖ２）に減速され、それにより、多重折り畳みを引き起こす連続プロセスとして実施される。

【0034】

Ｚ配向コア層を提供するための異なるアプローチが、図７～１０に示される第５の実施形態にて使用されている。ここで、必要とされるＺ配向コア層Ｂは、フリース熱可塑性プラスチック繊維および強化繊維を含むフリース材料１０２を、固定された上部壁１０６、下部壁１０８、側壁（図示せず）、および末端壁（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｗａｌｌｓ）１１０および１１２を備えた圧縮ユニット１０４に充填することによって形成される。最初に、図７に示す状況において、強化繊維の配向は実質的に等方性である。この場合、末端壁間の距離を減少させることによって達成される長手方向の機械的圧縮ステップを適用することにより、図８に示すように、横方向に閉じ込められ、かつ長手方向に圧縮されたフリース材料１０２ａが得られる。この状況において、強化繊維は圧縮の方向Ｘに対して垂直に優先的に配向される。上部壁および下部壁を除去すると、第１（上部）の面１１４および第２（下部）の面１１６が露出したＺ配向コア層が提供される。これに続いて、その上に上面層Ａおよび下面Ａ’を適用して、図９に示すように、サンドイッチ配置Ａ、Ｂ、Ａ’を形成する。最後に、図１０に示すように、サンドイッチ配置Ａ、Ｂ、Ａ’を適切な工具１１８で加熱および加圧するステップを行い、続いて冷却することにより、優れた圧縮強度特性を有するシート状の複合材部品が得られる。

【0035】

Ｚ配向コア層を提供するためのさらなるアプローチが、図１１に示される第６の実施形態で使用される。この場合、必要とされるＺ配向コア層Ｂは、フリース熱可塑性プラスチック繊維および強化繊維Ｒを含むフリース材料２０２を処理ユニット２０４に通すことによって連続的に生成される。処理ユニット２０４は、処理方向Ｘに沿って順次、圧縮ステーション２０６、膨張ステーション２０８、およびニードリングステーション２１０を含む。より具体的には、圧縮ステーション２０６は、第１の距離ｄ１だけ離れて配置され、第１の速度ｖ１で動作する第１のローラ対２１２を備える。続く膨張ステーション２０８は、第１の距離１よりも実質的に大きい第２の距離ｄ２だけ離れて配置された第２のローラ対２１４を備える。第２のローラ対は、第１の速度ｖ１よりも実質的に小さい第２の速度ｖ２で動作する。図１１に示されるように、フリース材料は、処理ユニットの広がっている（ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ）断面プロファイルに従い、効果的に膨張をもたらす。膨張の現象は、フリース材料に含まれる強化繊維Ｒが処理方向Ｘに垂直に優先的に配向するように再配向することにつながる。得られたＺ配向を維持するために、材料は、処理方向Ｘに垂直に往復運動する複数の針要素２１６を含むニードリングステーション２１０を通過する。このようにして得られたＺ配向コア層は、露出した第１（上部）の面２１８および第２（下部）の面２２０を有する。

【0036】

コア層は実質的に無端状の材料として製造されるので、サンドイッチ配置Ａ、Ｂ、Ａ’を形成するための上面層Ａおよび下面Ａ’の適用は、その後の加熱および加圧とそれに続く冷却について、連続的なプロセスで行うことができる。あるいは、Ｚ配向コア材料をセクションに切断し、表面層の材料の対応するセクションを適用することによって処理することもできる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】