特表 2024-510967 複合部品を形成するのに適した、Ｓ－及びＺ－撚糸に基づく新しい強化材料、方法及び使用

(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】2024-03-12

(54)【発明の名称】複合部品を形成するのに適した、Ｓ－及びＺ－撚糸に基づく新しい強化材料、方法及び使用

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/10 20060101AFI20240305BHJP

   C08J 5/04 20060101ALI20240305BHJP

   D04H 3/04 20120101ALI20240305BHJP

   D04H 3/002 20120101ALI20240305BHJP

   B32B 5/02 20060101ALI20240305BHJP

   B32B 5/18 20060101ALI20240305BHJP

   B32B 5/28 20060101ALI20240305BHJP

   B32B 27/04 20060101ALI20240305BHJP

   B29C 70/48 20060101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

B29C70/10

C08J5/04 CFD

C08J5/04 CFG

D04H3/04

D04H3/002

B32B5/02 B

B32B5/18

B32B5/28 101

B32B27/04 Z

B29C70/48

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023555186

(86)(22)【出願日】2022-03-07

(85)【翻訳文提出日】2023-11-02

(86)【国際出願番号】 FR2022050404

(87)【国際公開番号】W WO2022189744

(87)【国際公開日】2022-09-15

(31)【優先権主張番号】2102409

(32)【優先日】2021-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515306965

【氏名又は名称】ヘクセル ランフォルセマン

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヴィアール、アンドレア

(72)【発明者】

【氏名】ベロー、ジャン － マルク

(72)【発明者】

【氏名】ティール、ジャン － ベノワ

(72)【発明者】

【氏名】フォレステロ、フランソワ

【テーマコード（参考）】

4F072

4F100

4F205

4L047

【Ｆターム（参考）】

4F072AA04

4F072AA07

4F072AA08

4F072AB10

4F072AD23

4F072AD37

4F072AD44

4F072AG04

4F072AH06

4F072AH42

4F072AH49

4F072AK05

4F072AK14

4F072AL02

4F100AD11B

4F100AK46A

4F100AK53B

4F100BA02

4F100BA10A

4F100CB03A

4F100DG04B

4F100DG12A

4F100DG15A

4F100DH01B

4F100DH02B

4F100DJ00A

4F100GB31

4F100JB13A

4F100JB16A

4F100JG01

4F100JL12A

4F100YY00B

4F205AA36

4F205AC05

4F205AD16

4F205HA12

4F205HA27

4F205HA33

4F205HA34

4F205HA44

4F205HB01

4F205HB11

4F205HC03

4F205HF05

4F205HK04

4F205HK05

4L047AA03

4L047AB03

4L047BD02

4L047CA04

4L047CA05

4L047CA06

4L047CB01

4L047CC13

(57)【要約】

強化材料は、その面の少なくとも１つ、好ましくはその各面に多孔質ポリマー層（４、５）と会合した１つ又は複数本の炭素糸（３）から形成される一方向強化ウェブ（２）を含み、強化材料のポリマー部分は、その総重量の０．５％～１０％、好ましくはその総重量の２％～６％を占め、前記炭素糸（３）は、３ターン／ｍ～１５ターン／ｍ、好ましくは６ターン／ｍ～１２ターン／ｍの撚りで個別に撚られ、請求項１に記載の選択からの少なくとも１本のＳ撚糸及び少なくとも１本のＺ撚糸を含むことを特徴とする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

その面の少なくとも１つ、好ましくはその各面に多孔質ポリマー層（４、５）と会合した少なくとも３本の一連の撚られた炭素強化糸（３）から形成された一方向強化ウェブ（２）を含む強化材料であって、前記強化材料の前記ポリマー部分は、その総重量の０．５％～１０％、好ましくはその総重量の２％～６％を占め、前記炭素強化糸（３）が、３ターン／ｍ～１５ターン／ｍ、好ましくは６ターン／ｍ～１２ターン／ｍの撚りで個別に撚られ、Ｓ撚りを有する少なくとも１本の炭素強化糸（３）、及びＺ撚りを有する少なくとも１本の炭素強化糸（３）を含むことを特徴とすると共に、
－前記一方向強化ウェブ（２）を形成する撚られた炭素強化糸（３）の総数が偶数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）の数及び前記平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）の数は、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内の整数であり、前記範囲の各端点は、それを定義する前記式が整数にならない場合、最も近い整数に丸められ、他の撚られた炭素強化糸（３）はＺ撚糸である；
－前記一方向強化ウェブ（２）を形成する撚られた炭素強化糸（３）の総数が奇数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）の数及び前記平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）の数は、２つの整数又は２つの整数プラス０．５のいずれかであり、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内にあり、前記範囲の各端点は、それを定義する前記の式が整数又は整数プラス０．５にならない場合、最も近い整数又は整数プラス０．５に丸められ、他の撚られた炭素強化糸（３）はＺ撚糸である；
前記平面Δは、前記一方向ウェブ（２）の一般的な延在方向に平行な平面であり、前記一方向ウェブ（２）をその表面に対して垂直な２つの等しい部分に分割する、
強化材料。

【請求項2】

前記一方向強化ウェブ（２）が、構成（ＳＺ）ｉ、Ｓ（ＺＳ）ｊ、又はＺ（ＳＺ）ｊのうちの１つを有する、一連の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）及び撚られた炭素強化Ｚ撚糸（３）から形成され、ｉ及びｊは、特に２～２０の範囲、好ましくは２～１０の範囲内の整数であるか、又は前記平面Δの両側に同じ数のＳ撚糸が等しく存在するか、又は前記一方向ウェブが前記平面Δに関して対称であることを特徴とする、請求項１に記載の強化材料（１）。

【請求項3】

７ｍｍを超える、好ましくは１２ｍｍを超える、好ましくは１２ｍｍ～５１ｍｍの範囲内の幅、及び好ましくは２ｍ～５０００ｍ、好ましくは１００ｍ～２０００ｍの長さを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の強化材料（１）。

【請求項4】

存在する前記１つ又は複数の多孔質ポリマー層が、多孔質フィルム、スクリム、パウダーコーティング、液体ポリマーコーティング、織物、又は好ましくは不織材料若しくはベールであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の強化材料。

【請求項5】

前記一方向強化ウェブ（２）が、１２６ｇ／ｍ^２～１０００ｇ／ｍ^２、好ましくは１２６ｇ／ｍ^２～２８０ｇ／ｍ^２、より好ましくは１２６ｇ／ｍ^２～２１０ｇ／ｍ^２の範囲内の目付を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の強化材料。

【請求項6】

前記一方向強化ウェブ（２）が、３Ｋ～２４Ｋ、好ましくは６Ｋ～１２Ｋのタイターを有する撚られた炭素強化糸（３）から形成されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の強化材料（１）。

【請求項7】

存在する前記１つ又は複数の多孔質ポリマー層（４、５）が、熱可塑性を有し、特に、熱可塑性ポリマー、部分的に架橋された熱可塑性ポリマー、そのようなポリマーの混合物、又は熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーの混合物からなることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の強化材料。

【請求項8】

存在する前記１つ又は複数の多孔質ポリマー層（４、５）が、ホットメルトの性質を有し、それと前記一方向強化ウェブとの会合が、このホットメルトの性質によって達成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の強化材料。

【請求項9】

存在する前記１つ又は複数の多孔質ポリマー層（４、５）が不織材料であり、２つの多孔質ポリマー層が存在する場合、好ましくはそれらが同一の不織材料であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の強化材料。

【請求項10】

前記不織材料が、０．２ｇ／ｍ^２～２０ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量及び／又は０．５ミクロン～５０ミクロン、好ましくは３ミクロン～３５ミクロンの厚みを有することを特徴とする、請求項９に記載の強化材料。

【請求項11】

穿孔されておらず、縫い付けられておらず、編まれておらず、織られていないことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の強化材料。

【請求項12】

以下の連続するステップ：
ａ１）３ターン／ｍ～１５ターン／ｍ、好ましくは６ターン／ｍ～１２ターン／ｍの撚りを有する、少なくとも３本の一連の個別に撚られた炭素強化糸（３）から形成され、少なくとも１本の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）及び少なくとも１本の撚られた炭素強化Ｚ撚糸（３）を含む、一方向強化ウェブ（２）を提供することと共に、
－前記一方向強化ウェブ（２）を形成する撚られた炭素強化糸（３）の総数が偶数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化糸（３）の数及び前記平面Δの他方側の撚られた炭素強化糸（３）の数は、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内の整数であり、前記範囲の各端点は、それを定義する前記式が整数にならない場合、最も近い整数に丸められ、他の撚られた炭素強化糸（３）はＺ撚糸である；
－前記一方向強化ウェブ（２）を形成する撚られた炭素強化糸（３）の総数が奇数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）の数及び前記平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）の数は、２つの整数又は２つ整数＋０.５のいずれかであり、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内にあり、前記範囲の各端点は、それを定義する前記式が整数又は整数＋０.５にならない場合、最も近い整数又は整数＋０.５に丸められ、他の撚られた炭素強化糸（３）はＺ撚糸である；
前記平面Δは、前記一方向ウェブ（２）の全般的な延在方向に平行な平面であり、前記一方向ウェブ（２）をその表面に対して垂直な２つの等しい部分に分割する；
ａ２）１つ又は２つの多孔質ポリマー層（４、５）を提供すること；
ａ３）前記多孔質ポリマー層（４また５）を前記一方向強化ウェブ（２）の面の１つと会合させ、２つの多孔質ポリマー層（４、５）の場合、それらの各々を前記一方向強化ウェブ（２）の各面と会合させること
を含むことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の強化材料の調製方法。

【請求項13】

ステップａ１）の上流に、Ｓ撚りを有する１本又は一連の炭素強化糸（３）に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りが各炭素強化糸に個別に加えられる、撚りを加えること、及びＺ撚りを有する１本又は一連の炭素強化糸（３）に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りが各炭素強化糸に個別に加えられる、撚りを加えることを含む前記一方向強化ウェブ（２）の生産のためのステップを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

ステップａ１）の上流に、
ｉ）Ｓ撚りを有する１本の炭素強化糸又は一連の炭素強化糸（３）に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りは各炭素強化糸に個別に加えられる、撚りを加えること、及びＺ撚りを有する１本の炭素強化糸又は一連の炭素強化糸（３）に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りは各炭素強化糸に個別に加えられる、撚りを加えること；
ｉｉ）それによって得られた前記撚られた強化糸を整列させ、少なくとも１本の炭素強化Ｓ撚糸（３）及び少なくとも１本の炭素強化Ｚ撚糸（３）を含む一方向強化ウェブを形成するように前記糸を隣接して配置することと共に：
－前記一方向強化ウェブ（２）を形成する撚られた炭素強化糸（３）の総数が偶数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）の数及び前記平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）の数は、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内の整数であり、前記範囲の各端点は、それを定義する前記式が整数にならない場合、最も近い整数に丸められ、他の撚られた炭素強化糸（３）はＺ撚糸である；
－前記一方向強化ウェブ（２）を形成する撚られた炭素強化糸（３）の総数が奇数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）の数及び前記平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸（３）数は、２つの整数又は２つの整数＋０.５のいずれかであり、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内にあり、前記範囲の各端点は、それを定義する前記式が整数又は整数＋０.５にならない場合、最も近い整数又は整数＋０.５に丸められ、他の撚られた炭素強化糸（３）はＺ撚糸である；
前記平面Δは、前記一方向ウェブ（２）の前記強化糸（３）の全般的な延在方向に平行な平面であり、前記一方向ウェブ（２）をその表面に対して垂直な２つの等しい部分に分割する
を含むことを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の方法。

【請求項15】

前記１つ又は複数の多孔質ポリマー層（４、５）がホットメルトの性質を有し、ステップａ３）の前記会合が、前記一方向強化ウェブ（２）の面の１つ又は各々に前記多孔質ポリマー層の１つ又は複数をそれぞれ適用することによって得られ、前記レイアップが、前記ポリマー繊維の加熱を伴うか又はそれが続き、前記ポリマー繊維を軟化又は溶融させ、次いでそれに続いて冷却されることを特徴とする、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の１つ又は複数の強化材料から少なくとも部分的になるプリフォーム。

【請求項17】

熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物が、前記強化材料、複数の請求項１から１１のいずれか一項に記載の強化材料のスタック、又は請求項１６に記載のプリフォーム内に射出又は注入されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの強化材料から複合部品を製造するための方法。

【請求項18】

前記樹脂の前記注入又は射出の前に、複数の請求項１から１１のいずれか一項に記載の強化材料（１）を含むプライ又はスタックを形成するステップを含み、その間に前記強化材料（１）が、所望の前記プライ又はスタックをもたらすそのレイアップ中に、その位置決めを確実にするために、ガイド部材内で、連続的に搬送され循環することを特徴とする、請求項１７に記載の複合部品の製造方法。

【請求項19】

前記樹脂の注入又は射出の前に、好ましくは前記強化材料（単数または複数）中に存在する前記多孔質ポリマー層のホットメルトの性質を利用するレイアップ又は成形を含むことを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の複合部品の製造方法。

【請求項20】

熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物と会合して、プリフォーム又は複合部品を作製するための、請求項１から１１のいずれか一項に記載の１つ又は複数の強化材料の使用。

【請求項21】

熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂が射出又は注入されることを特徴とする、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の製造方法、又は請求項２０に記載の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合部品を形成するのに適した強化材料の技術分野に関する。より具体的には、本発明は、射出又は注入された樹脂と会合する（組み合わせた）、複合部品の生産に適した強化材料に関し、該強化材料は、複合部品の生産中に射出又は注入される樹脂の拡散を確実にするのに適した撚りを有する、一連の個別に撚られた炭素糸から少なくとも一部が作られた一方向ウェブを含む。

【背景技術】

【0002】

複合部品又は物品、すなわち、第１に、１つ又は複数の繊維強化物、特に一方向繊維ウェブ型のもの、及び第２に、マトリックス（これは、通常、主に熱硬化型のものであり、１つ又は複数の熱可塑性物質を含み得る）を含むものの製造は、例えば、いわゆる直接又は液体複合成形（ＬＣＭ）プロセスによって生産され得る。直接プロセスは、１つ又は複数の繊維強化物が「ドライ」状態（すなわち、最終マトリックスなし）で使用され、例えば、繊維強化物を含むモールドへの射出（樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）プロセス）によって、繊維強化物の厚みを通した注入（液体樹脂注入（ＬＲＩ）プロセス、又は樹脂フィルム注入（ＲＦＩ）プロセス）によって、又はそうでなければ連続的にフォームに適用された繊維強化物の個別の層のそれぞれにローラ又はブラシによる手動コーティング／含浸によって、樹脂又はマトリックスが別途に使用されるという事実により定義される。複合部品を製造する範囲内、特に航空分野では、大量生産の速度が速くなり得る。例えば、単通路型航空機の製造のために、航空産業の顧客は、月に数十機の航空機を生産できることを望んでいる。注入又は射出などの直接プロセスは、この要件を満たすことができる特に重要なプロセスである。

【0003】

ＲＴＭ、ＬＲＩ、又はＲＦＩプロセスでは、一般に、最初に所望の完成品の形状の繊維プリフォーム又はスタックを生産し、次いでそのプリフォーム又はスタックに樹脂を含浸させてマトリックスを形成することが必要である。樹脂は、温度圧力差によって射出又は注入され、次いで、必要な量の樹脂がすべてプリフォームに含まれた後、アセンブリをより高い温度にして重合／架橋サイクルを実行し、それによって硬化をもたらす。

【0004】

特に自動車産業、航空産業、又は造船産業で使用される複合部品は、特に機械的特性に関して非常に厳しい要件を受ける。燃料を節約し、部品のメンテナンスを容易にするために、航空産業は、多くの金属材料をより軽量な複合材料に置き換えてきた。

【0005】

特に射出又は注入によって、部品の生産中に繊維強化物とその後会合される樹脂は、例えばエポキシ型の熱硬化性樹脂であり得る。樹脂が繊維強化物の様々な層のスタックからなるプリフォームを通って適切に流れることを可能にするために、この樹脂は、通常、非常に流動性であり、例えば注入／射出温度で５０ｍＰａｓ～２００ｍＰａｓ程度、又はそれより低い粘度を有する。この種の樹脂の主な欠点は、重合／架橋後の脆性であり、これは、生産された複合部品の耐衝撃性を低くする。

【0006】

この問題を解決するために、先行技術の文献では、繊維強化層、特に炭素糸の一方向ウェブを、多孔質熱可塑性ポリマー層、特に熱可塑性繊維の織物又は不織材料（ベールとも称される）と会合させることが提案されている。そのような解決策は、特に特許出願又は特許ＥＰ１１２５７２８、ＵＳ６，８２８，０１６、ＷＯ００／５８０８３、ＷＯ２００７／０１５７０６、ＷＯ２００６／１２１９６１、ＵＳ６，５０３，８５６、ＵＳ２００８／７４３５６９３、ＷＯ２０１０／０４６６０９、ＷＯ２０１０／０６１１１４及びＥＰ２，５４７，８１６、ＵＳ２００８／０２８９７４３、ＵＳ２００７／８３６１２６２、ＵＳ２０１１／９３７１６０４、ＷＯ２０１１／０４８３４０に記載されている。特に不織型のこの多孔質熱可塑性層の添加は、構造体の耐衝撃性を特徴付けるために一般的に使用される試験である衝撃後圧縮（ＣＡＩ）試験において、得られた複合部品の機械的特性を改善することを可能にする。不織材料の使用は、特に、航空分野に適した機械的性能を達成することを可能にする。

【0007】

複合部品の満足のいく生産速度を達成するために、ドライ強化材料のレイアップ及び得られたドライ強化材料のスタック又はプリフォームへの樹脂の含浸又は注入の時間は、可能な限り短くすべきである。

【0008】

さらに、航空分野では、飛行中及び地上での航空機の電気的環境に関連するストレス、特に雷の事象が、この分野において高い基準を満たす材料を提供することを不可欠にする。

【0009】

この目的のために、以下の解決策が先行技術において提案されている：
－射出又は注入される液体樹脂に対するドライ強化材料の浸透性を高める；
－満足できる横方向電気伝導率を提供する。

【0010】

本出願人は、材料の横方向浸透性を改善し（ＷＯ２０１０／０４６６０９）、その横方向凝集性を改善し、したがって自動化レイアップによるその加工を容易にし（ＷＯ２０１４／０７６４３３）、生産された複合部品の横方向電気伝導率を改善する（ＷＯ２０１３／１６０６０４）、前述の材料のための微細穿孔方法を提案している。

【0011】

それにもかかわらず、工業的規模では、この技術は、微細穿孔を行うために特別な工具を必要とし、特に高目付を有する微細穿孔された材料に対して、複雑なレイアップ作業をもたらす。

【0012】

さらに、微細穿孔技術は、高目付炭素糸の一方向ウェブから作成されたドライ強化材料の製造に適合させることは困難である。実際、織物又は不織材料中に存在するポリマーバインダーの量は、一般に、ｉ．満足のいくレイアップに必要なドライ強化材料の適切な凝集性を得るためには不十分であり、ｉｉ．高い浸透性をもたらす微細穿孔を有するには不十分である。しかしながら、一方向高目付炭素糸ウェブから作成されたドライ強化材料の製造は望ましく、そのような材料は、単位時間あたりにレイアップされるドライ強化材料の重量を増加させることを可能にする。

【0013】

強化材料中に存在する一方向ウェブの内部凝集性を高めるために、ＷＯ２０１２／１６４０１４において、本出願人は、ポリマー粉末を使用することによって、それを一方向ウェブの内部に貫入させることを提案し、これにより、ドライウェブの均質化を可能にし、高い坪量を有する一方向ウェブの製造を容易にすることができる。

【0014】

出願ＥＰ２７９４２２１は、一方向ウェブを、ウェブに貫入する液体ポリマーバインダー組成物で処理することを提案しており、前記バインダー組成物は、得られる強化材料の最終重量の１５％以下を占める。それにもかかわらず、この方法の使用は、強化フィラメントの極端な圧縮のため、低い浸透性（特に横方向浸透性）をもたらし、そのため浸透性の低下をもたらす。

【0015】

さらに、強化繊維が炭素繊維であるこのような材料を用いて得られた部品の横方向電気伝導率は、微細穿孔を使用する技術を用いて得られたものよりも実質的に低い。

【0016】

さらに、本出願人名義の出願ＷＯ２００８／１５５５０４は、少なくとも１本の撚糸が敷設面に、かつ敷設面上の少なくとも１つの湾曲ゾーンを有する軌跡に沿って適用され、強化糸がポリマーバインダーによって敷設面にボンディングされる、複合材料の製造方法を記載している。この方法は、湾曲ゾーン上での糸のレイアップが必要な場合に、複雑な形状の部品又はプリフォームを生産するために使用され、レイアップの上流の糸に、敷設面に平行に測定された幅の両側での糸の最も端の経路で示される長さの差を少なくとも補償するように選択された撚りを加えることを提案している。

【0017】

ＷＯ２０１３／１３３４３７は、ＲＴＭプロセスに適した８００ｇ／ｍ^２より大きく、かつ６，０００ｇ／ｍ^２と同じかそれより小さい坪量を有する炭素シートを提供するために、５ターン／ｍ～５０ターン／ｍの撚りで撚られ、重なり合わないように同じ方向に配置された５０，０００～６０，０００フィラメントを含む炭素糸からなる非常に特殊な材料を記載している。提案された材料は、風力タービンブレード、車両、又はボートで使用されることを意図しているが、航空分野には適していない。

【0018】

したがって、本発明の目的は、複合部品の生産のための、射出又は注入された樹脂と会合し、複数の炭素糸の少なくとも１つの一方向強化ウェブを含み、航空分野に適した新しい強化材料を提供することである。これらの強化材料は、高い横方向浸透性を保持しながら、改善されたレイアップ性能、レイアップ後のオーバーランの減少、及び改善された横方向電気伝導率を示す。それらはまた、それらのレイアップ性能を変えることなく高目付で生産され得、それは満足のいくままであり、レイアップ後のオーバーランの減少をもたらす。

【0019】

さらに、本発明は、高い横方向浸透性を有し、その後の複合部品の生産の間に、その中に後で射出又は注入される樹脂の十分な拡散を可能にする強化材料を提供することを提案している。

【0020】

本発明の別の目的は、複合部品の生産のための、射出又は注入された樹脂と会合し、特に航空分野における用途向けに、満足できる横方向電気伝導率を有する新しい強化材料を提供することである。

【0021】

本発明の別の目的は、満足のいく制御された品質を有する強化材料を生産しながら、製造方法が容易に自動化される新しい材料を提供することである。したがって、本発明による材料は、長い長さで高速で生産され得る。

【発明の概要】

【0022】

この文脈において、本発明は、少なくとも３本の一連の撚られた炭素強化糸から形成された一方向強化ウェブを含む強化材料であって、その片面又は各面に多孔質ポリマー繊維層が会合しており、強化材料のポリマー部分は、その総重量の０．５％～１０％、好ましくはその総重量の２％～６％を占める、強化材料に関する。

【0023】

３ターン／ｍ～１５ターン／ｍ、好ましくは６ターン／ｍ～１２ターン／ｍの撚りを有する前記炭素強化糸は、個別に撚られ、少なくとも１本の撚られた炭素強化Ｓ撚糸及び少なくとも１本の撚られた炭素強化Ｚ撚糸を含むと共に、
－一方向強化ウェブを形成する撚られた炭素強化糸の総数（糸の総数と称される）が偶数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数及び平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数は、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内の整数であり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数になる場合、最も近い整数に丸められ、他の撚られた炭素強化糸はＺ撚糸である（定義Ｐ１）；
－一方向強化糸を形成する撚られた炭素強化糸の総数（糸の総数と称される）が奇数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数及び平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数は、２つの整数又は２つの整数プラス０.５のいずれかであり、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内にあり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数又は整数プラス０.５になる場合、最も近い整数又は整数プラス０.５に丸められ、他の撚られた炭素強化糸はＺ撚糸である（定義Ｉ１）；
平面Δは、前記一方向ウェブの全般的な（全体的な／一般的な）延在方向に平行な平面であり、前記一方向ウェブをその表面に対して垂直な２つの等しい部分に分割する。換言すれば、一方向強化ウェブを形成する撚られた炭素強化糸の数（本発明の範囲内で、簡素化のために、範囲の定義において、「糸の総数」と称される）は、一方向強化ウェブの中間の繊維のレベルに位置する平面Δの両側で等しい。したがって、一方向強化ウェブがｎ本（ｎは３より大きい整数）の撚られた炭素強化糸からなる場合、平面Δの各側にｎ／２本の撚られた炭素強化糸がある。

【0024】

さらに、整数ｍの撚られた炭素強化Ｓ撚糸を含む一方向強化ウェブであって、平面Δの一方側に敷設する撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数ｍ１と、平面Δの他方側に敷設する撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数ｍ２との和が整数である、一方向強化ウェブが開示される。同様に、整数ｐの撚られた炭素強化Ｚ撚糸を含む一方向強化ウェブであって、平面Δの一方側に敷設する撚られた炭素強化Ｚ撚糸の数ｐ１と、平面Δの他方側に敷設する撚られた炭素強化Ｚ撚糸Ｚの数ｐ２との和が整数である、一方向強化ウェブが開示される。したがって、例えば、定義Ｉ１を満たす一連の撚られた炭素強化ＳＺＳＺＳＺＳ糸（隣接して敷設された糸の撚り）から形成された一方向強化ウェブの場合、平面Δの各側の糸の数ｎ／２は３．５であり、ｍ１＝ｍ２＝２であり、ｐ１＝ｐ２＝１．５である。

【0025】

１つの有利な特徴によれば、前記一方向強化ウェブは、構成（ＳＺ）ｉ、Ｓ（ＺＳ）ｊ、又はＺ（ＳＺ）ｊのうちの１つを有する一連のＳ撚りで撚られた炭素強化糸及び一連のＺ撚りで撚られた炭素強化糸から形成され、ｉ及びｊは、特に２～２０の範囲内、好ましくは２～１０の範囲内の整数である。

【0026】

ある特定の実施形態によれば、一方向強化ウェブは、１２６ｇ／ｍ^２～１０００ｇ／ｍ^２、特に１２６ｇ／ｍ^２～４２０ｇ／ｍ^２、好ましくは１２６ｇ／ｍ^２～２８０ｇ／ｍ^２、最も好ましくは１２６ｇ／ｍ^２～２１０ｇ／ｍ^２、又は２１０ｇ／ｍ^２～２８０ｇ／ｍ^２の範囲内の目付を有する。

【0027】

特に、一方向強化ウェブは、３Ｋ～２４Ｋ、好ましくは６Ｋ～１２Ｋのタイター（ｔｉｔｅｒ）を有する撚られた炭素強化糸から形成される。

【0028】

一実施形態によれば、存在する１つ又は複数の多孔質ポリマー層は、多孔質フィルム、スクリム、パウダーコーティング、液体ポリマーコーティング、織物、又は好ましくは不織材料若しくはベールである。

【0029】

本発明の範囲内で、１つ又は複数の多孔質ポリマー層は、有利には熱可塑性を有し、特に、熱可塑性ポリマー、部分的に架橋された熱可塑性ポリマー、そのようなポリマーの混合物、又は熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーの混合物からなる。

【0030】

存在する１つ又は複数のポリマー繊維層は、ホットメルトの性質を有し、一方向強化ウェブとのその（それらの）会合は、このホットメルトの性質によって達成される。

【0031】

有利には、１つ又は複数の多孔質ポリマー層は不織材料であり、一方向強化ウェブの各面が多孔質ポリマー層と会合している場合、これらの多孔質ポリマー層は好ましくは同一の不織材料である。

【0032】

典型的には、前記不織材料（複数可）は、０．２ｇ／ｍ^２～２０ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量及び／又は０．５ミクロン～５０ミクロン、好ましくは３ミクロン～３５ミクロンの厚みを有する。

【0033】

本発明による強化材料は、有利には、穿孔されていない、縫い付けられていない、編まれていない、又は織られていないという特徴を有する。

【0034】

本発明の範囲内で、本発明による強化材料内に３ｔ／ｍ～１５ｔ／ｍの撚りを有する一連の炭素糸を有するように、予め撚り操作を受けた炭素強化糸の使用により、以下が可能になる：
－一方向ウェブの上面と下面との間のボンド（結合）を得て、横方向凝集性を増加させることによって、得られる強化材料の十分な性能を保持し、その取り扱い及びそのレイアップに適合しながら、高目付ウェブを一体化することを可能にすること；
－一方向ウェブの２つの面の間に、撚られた強化糸によって、複合部品の生産中に射出又は注入される樹脂の拡散の連続性を作出すること。一方向ウェブの２つの面を接合する撚られた強化糸のフィラメントの連続性は、横方向浸透性に寄与する。さらに、撚られた炭素糸は、一方向ウェブの２つの面を接合する撚られた炭素糸のフィラメントに沿って延びるチャネルを形成することができる。したがって、一方向ウェブの一方の面から他方の面まで延在するフィラメントに沿って、撚られた炭素糸のレベルで延在する多重の浸透性によって横方向浸透性が得られる；
－電気導電体である炭素糸によって、一方向ウェブの２つの面を接合する撚糸のフィラメントに沿って電気伝導率の連続性を作出すること。

【0035】

定義Ｐ１及びＩ１に従って、撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数及び撚られた炭素強化Ｚ撚糸の数が釣り合った、３本を超える撚られた炭素強化糸から形成される一方向ウェブを用いることにより、工業的規模で自動化されたプロセスを使用して作製された強化材料であっても、欠陥の少ない強化材料を得ることができる。本発明による強化材料のレイアップはまた、それらの軌跡が一方向ウェブの全般的な延在方向と平行により容易に維持され得るので、より良好に制御される。

【0036】

本発明は、７ｍｍを超える、好ましくは１２ｍｍを超える、好ましくは１２ｍｍ～５１ｍｍの範囲内の幅を有し、好ましくは２ｍ～５０００ｍ、好ましくは１００ｍ～２０００ｍの長さを有する強化材料になおさらに関連する。

【0037】

本発明は、直接プロセスによる複合部品の生産のための強化材料に関する。すなわち、複合部品を生産するために、本発明による強化材料は、前記強化材料又はそのような強化材料のスタック内に射出又は注入されるポリマー樹脂と会合する必要がある。また、従来、本発明による強化材料のポリマー部分の重量は、本発明による強化材料の総重量の１０％以下を占める。典型的には、強化材料のポリマー部分は、強化材料の総重量の０．５％～１０％、好ましくはその総重量の２％～６％を占める。このポリマー部分は、本発明による強化材料内に存在するポリマー（複数可）の全部分に相当する：したがって、それは、本発明による強化材料内に存在する１つ又は複数の多孔質ポリマー層を含むか、又は本発明による強化材料内に存在する１つ又は複数の多孔質ポリマー層からなる。本発明の利点は、一方向ウェブの片側、有利には一方向ウェブの両側、すなわちその各面に存在する１つ又は複数の多孔質ポリマー層中の材料のポリマー部分、すなわち存在するポリマー材料の量を増加させる必要なく得られる。

【0038】

一方向ウェブ及びさらに高目付の一方向ウェブを作製するための本発明の提案による撚られた炭素糸の使用を除いて、本発明による材料のポリマー多孔質層は、微細穿孔ステップの前の、先行技術、特に出願ＷＯ２０１０／０４６６０９に記載されているものに対応する。

【0039】

一方向強化ウェブは、炭素強化糸のアセンブリからなり、そのすべてが撚られ、隣接して配置されている。一方向ウェブが形成された後、それは、その面の１つ、好ましくはその各面に、多孔質ポリマー層と、特に積層によって会合され得る。

【0040】

別の特徴によれば、本発明は、強化材料を調製するための方法に関し、該方法は、以下の連続するステップを含む：

【0041】

ａ１）３～１５ターン／ｍ、好ましくは６ターン／ｍ～１２ターン／ｍの撚りを有し、少なくとも１本の撚られた炭素強化Ｓ撚糸及び少なくとも１本の撚られた炭素強化Ｚ撚糸を含む、少なくとも３本の一連の個別に撚られた炭素糸から形成された一方向強化ウェブを提供することと共に：
－一方向強化ウェブを形成する撚られた炭素強化糸の総数が偶数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数及び平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数は、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内の整数であり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数にならない場合、最も近い整数に丸められ、他の撚られた炭素強化糸はＺ撚糸である；
－一方向強化ウェブを形成する撚られた炭素強化糸の総数が奇数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数及び平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数は、２つの整数又は２つの整数プラス０.５のいずれかであり、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内にあり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数又は整数プラス０.５にならない場合、最も近い整数又は整数プラス０.５に丸められ、他の撚られた炭素強化糸はＺ撚糸である］；
平面Δは、前記一方向ウェブの全般的な方向に平行な平面であり、前記一方向ウェブをその表面に対して垂直な２つの等しい部分に分割する。

【0042】

ａ２）１つ又は２つの多孔質ポリマー層を提供すること；

【0043】

ａ３）前記多孔質ポリマー層を一方向強化ウェブの面の１つと会合させること、２つの多孔質ポリマー層の場合、それらの各々を一方向強化ウェブの各面と会合させること。

【0044】

例えば、調製方法は、ステップａ１）の上流に、Ｓ撚りを有する１本又は一連の炭素強化糸に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りは各炭素強化糸に個別に加えられる、撚りを加えること、及びＺ撚りを有する１本又は一連の炭素強化糸に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りは各炭素強化糸に個別に加えられる、撚りを加えることを含む、一方向強化ウェブの生産のためのステップを含む。

【0045】

一実施形態によれば、調製方法は、ステップａ１）の上流に、以下を含む：

【0046】

ｉ）Ｓ撚りを有する１本又は一連の炭素強化糸に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りは各炭素強化糸に個別に加えられる、撚りを加えること、及びＺ撚りを有する１本又は一連の炭素強化糸に３～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りは各炭素強化糸に個別に加えられる、撚りを加えること、

【0047】

ｉｉ）このようにして得られた撚られた強化糸を整列させ、前記糸を隣接して配置して、少なくとも１本のＳ撚糸及び少なくとも１本のＺ撚糸を含む一方向強化ウェブを形成させることと共に：
－一方向強化ウェブを形成する撚られた炭素強化糸の総数が偶数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数及び平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数は、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内の整数であり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数にならない場合、最も近い整数に丸められ、他の撚られた炭素強化糸はＺ撚糸である；
－一方向強化ウェブを形成する撚られた炭素強化糸の総数が奇数の場合、平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数及び平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸の数は、２つの整数又は２つの整数プラス０.５のいずれかであり、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内にあり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数又は整数プラス０.５にならない場合、最も近い整数又は整数プラス０.５に丸められ、他の撚られた炭素強化糸はＺ撚糸である；

【0048】

平面Δは、前記一方向ウェブの全般的な方向に平行な平面であり、前記一方向ウェブをその表面に対して垂直な２つの等しい部分に分割する。

【0049】

そのような方法では、１つ又は複数の多孔質ポリマー層はホットメルトの性質を有し、ステップａ３）の会合は、有利には、一方向強化ウェブの面の１つ又は各面にそれぞれ１つ又は複数の多孔質ポリマー層を適用することによって得られ、前記レイアップは、ポリマー繊維を伴うか又はそれに続いて加熱し、ポリマー繊維を軟化又は溶融させ、次いでそれに続いて冷却される。

【0050】

本発明の別の目的は、本発明による１つ又は複数の強化材料から少なくとも部分的になるプリフォームである。

【0051】

本発明の別の目的は、本発明による少なくとも１つの強化材料から複合部品を製造するための方法に関する。この製造方法によれば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物が、前記強化材料、本発明による複数の強化材料のスタック、又は本発明によるプリフォーム内に射出又は注入される。

【0052】

特に、そのような方法は、樹脂の注入又は射出の前に、本発明による複数の強化材料を含むプライ又はスタックを形成するステップを含み、その間、前記強化材料は、所望のプライ又はスタックに至るそのレイアップ中にその位置決めを確実にするために、ガイド部材内で連続的に搬送され、循環する。慣例的に、本発明による材料は、生産されるプライ又はスタックを形成するために、所望のサイズ、特に所望の長さに切断される。

【0053】

有利には、複合部品の製造のためのこの方法は、樹脂の注入又は射出の前に、好ましくは強化材料（複数可）中に存在する多孔質ポリマー層のホットメルトの性質を利用するレイアップ又は成形を含む。

【0054】

本発明の別の目的は、プリフォーム又は複合部品の生産のための、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物と会合する、本発明による１つ又は複数の強化材料の使用に関する。

【0055】

有利には、熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂が射出又は注入される。

【0056】

本発明は、添付の図を参照して、以下の詳細な説明からよりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0057】

【図1A】一方向ウェブ２の全般的な延在方向に平行な断面における、本発明による強化材料の部分概略図である。

【0058】

【図1B】一方向ウェブ２’が、同じ撚りを有する一連の撚糸から形成された、本発明に適合しない強化材料を示す、部分的に切り取られた概略斜視図である。

【0059】

【図1C】一方向ウェブが、図を右から左に読むとＳＺＳＺＳＺ構成で、一連の撚られた強化糸３から形成され、すなわち、Ｚ撚糸の隣にＳ撚糸が敷設され、次いでＳ撚糸の隣にＺ撚糸が敷設されるなど、本発明による強化材料を示す部分的に切り取られた概略斜視図である。

【0060】

【図2】本発明による撚られた炭素糸の撚りを示す概略図である。

【0061】

【図3】炭素糸に撚りを加えるための撚り機の原理を示す概略図である。

【0062】

【図4】炭素糸、特に撚られた炭素糸の幅を測定するのに適した測定ステーションの概略図である。

【0063】

【図5】様々な炭素糸について、撚り（ｔｐｍ）の関数として炭素糸の平均幅（ｍｍ）を示すグラフである。

【0064】

【図6】様々な炭素糸について、撚りの関数として炭素糸の平均幅（ｍｍ）の標準偏差を示すグラフである。

【0065】

【図7】１４０ｇ／ｍ^２の目付の場合、様々な炭素糸について、撚りの関数として、炭素糸の幅の目標値を上回る値のパーセンテージを示すグラフである。

【0066】

【図8】２１０ｇ／ｍ^２の目付の場合、様々な炭素糸について、撚りの関数として、炭素糸の幅の目標値を上回る値のパーセンテージを示すグラフである。

【0067】

【図9】２８０ｇ／ｍ^２の目付の場合、様々な炭素糸について、撚りの関数として、炭素糸の幅の目標値を上回る値のパーセンテージを示すグラフである。

【0068】

【図10】２５２ｇ／ｍ^２の目付の場合、様々な炭素糸について、撚りの関数として、炭素糸の幅の目標値を上回る値のパーセンテージを示すグラフである。

【0069】

【図11】３５０ｇ／ｍ^２の目付の場合、様々な強化糸について、撚りの関数として、強化糸の幅の目標値を上回る値のパーセンテージを示すグラフである。

【0070】

【図12】プリフォームの測定点の位置を示す概略図である。

【0071】

【図13】炭素糸プリフォームの厚みの測定原理を示す概略図である。

【0072】

【図14】Ｓ撚りを有する１０ターン／ｍで撚られた４本の糸から作成された２８０ｇ／ｍ^２坪量の一方向炭素糸ウェブからなる材料２、及び微細穿孔された比較材料１について、適用されたプライの数の関数としてオーバーランの変化を示すグラフである。

【0073】

【図15】微細穿孔された比較材料、又はＳ撚りですべて撚られた一方向炭素糸ウェブからなる材料の、繊維体積比（ＦＶＲ）の関数としての横方向浸透性（ｍ^２）のグラフである。

【0074】

【図16】３つの異なる構成：ＳＳＳＳ、ＳＺＺＳ、及びＳＺＳＺを有し、１０ターン／ｍで撚られた４本の糸から作成された、２８０ｇ／ｍ^２坪量を有する一方向炭素糸ウェブからなる幅６．３５ｍｍの強化材料から作成されたプライを形成する際に観察された違いを示す。一方向層の上部の部分概略図は、それぞれの場合で使用された強化材料内を右側に示しており、前記糸の断面に沿った、各一方向層の強化糸のＳ又はＺ撚り方向の各部分概略図の上に描写する。

【0075】

【図17】ＳＳＳＳＳＳＳＺＺＺＺＺＺＳＳＳＳＳＳ構成（７本のＳ型撚糸、次いで５本のＺ型撚糸、次いで６本のＳ型撚糸）で生産された、２１０ｇ／ｍ^２の坪量及び３８．１ｍｍの幅を有する一方向炭素糸ウェブの生産中に、Ｓ型撚りを有する７本の強化糸及びＺ型撚りを有する５本の強化糸との間の接合部で得られるギャップを示す。実際、一方向ウェブの生産中、Ｓ撚糸の群は左に駆動される一方、Ｚ撚糸の群は右に駆動され、７本のＳ撚糸／５本のＺ撚糸の接合部にギャップを作出する。

【0076】

【図18】例で使用される生産ラインの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0077】

本発明の１つの目的は、図１Ａに示すように、その面の少なくとも１つ、有利にはその各面に多孔質ポリマー層４、５が会合した３本を超える炭素強化糸３から形成される一方向強化ウェブ２を含む強化材料１に関する。本発明によれば、その実施形態が図１Ｃに示されており、本発明による強化材料１は、３本を超える炭素強化糸３から形成された一方向強化ウェブ２からなり、その面の１つ、有利にはその各面に多孔質ポリマー層４、５が会合している。

【0078】

より正確には、以下の説明で詳細に説明するように、一方向強化ウェブ２を形成する炭素強化糸３はすべて個別に撚られている。

【0079】

図１Ｃは、複数の個別に撚られた炭素強化糸３から作成された一方向ウェブ２を示し、その各面にベール４、５が会合している。各撚られた強化糸３は、一方向ウェブの延伸面内で直線的である全般的な延在方向Ｄ_Ｇ（糸の中心軸に対応する）を有する。各撚られた強化糸３は、図１Ｂでは平面であるベール４、５の延伸面Ｓ_４、Ｓ_５に平行で直線的に延びる全般的な延在方向Ｄ_Ｇを有する。図１Ｂに示すウェブ２’では、すべての糸がＳ撚りで撚られており、これは本発明による糸の連結（構成とも称される）に相当しない。

【0080】

「一方向強化ウェブ」とは、互いに平行に配置された炭素糸のみ、又はほぼ排他的にそれで構成されたウェブを意味する。「平行に配置される」とは、強化糸の全般的な延在方向Ｄ_Ｇがすべて互いに平行であるか、又は互いに実質的に平行であることを意味する。３°以下、好ましくは２°以下、より好ましくは１°以下の２本の強化糸のある特定の全般的な延在方向Ｄ_Ｇ間の偏向は、ウェブの一方向性を変更しないことが当業者によって一般的に受け入れられている。一方向ウェブの全般的な延在方向は、これらがすべて互いに平行である場合、強化糸の全般的な延在方向Ｄ_Ｇに相当し、あるいは、一方向ウェブ２を形成する強化糸３の延在方向Ｄ_Ｇのすべての間で厳密な平行性が存在しないまれな場合については、これらの全般的な延在方向の平均に相当する。

【0081】

一方向ウェブでは、強化糸は、表面の最適なカバレッジを確実にするために隣接して配置される。特に、１０ｃｍを超える長さにわたって、一方向ウェブの延在方向に対して垂直な１ｍｍを超える局所的なギャップを回避すること（すなわち、一方向ウェブの延在方向に平行）が望ましい。

【0082】

特に、ポリアミド、コポリアミド、ポリエステル、コポリエステル、コポリアミド－ブロックエステル／エーテル、ポリアセタール、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、又はフェノキシの熱可塑性型バインダーの糸を使用して、１つ又は複数の多孔質ポリマー層との会合前に、必要に応じて、一方向強化ウェブ２の取り扱いを容易にすることができる。このバインダーの糸は、通常、炭素糸に対して横方向に延びる。「一方向ウェブ」という用語はまた、離間した横糸が、互いに平行に延び、一方向ファブリックの縦糸である炭素糸と織り合わされる、一方向織物を含む。このようなバインディング、ステッチ、又は横糸が存在するこれらの様々な場合でも、互いに平行な炭素糸は、ウェブの少なくとも９５％の重量を占め、したがって「一方向性」と記載される。それにもかかわらず、本発明の特定の実施形態によれば、一方向ウェブは、いかなるひだも回避するように、炭素糸を織り合わせるいかなる横糸も含まない。特に、本発明による強化材料は、いかなる穿孔、製織、縫製、及び編みを含まない。一方向ウェブでは、炭素糸は、好ましくはポリマーバインダーと会合せず、したがってドライと記載され、すなわち、それらは、多孔質ポリマー層４、５と会合する前に含浸もコーティングもされず、いかなるポリマーバインダーとも会合していない。しかしながら、炭素糸は、通常、その重量の最大２％の標準的なサイジング坪量を特徴とする。

【0083】

炭素強化糸（本発明の範囲内で、より簡潔に強化糸又は炭素糸と称され得る）は、一般に、繊維又はフィラメントのアセンブリから作成され、一般に１，０００～３２０，０００フィラメント、有利には１２，０００～２４，０００フィラメントを含む。特に好ましい実施形態では、本発明の範囲内で、１Ｋ～２４Ｋの炭素糸が使用される。構成繊維は連続していることが好ましい。使用される炭素糸は、一般に、実質的に円形の断面（ラウンド糸として分類される）、又は好ましくは、実質的に平行六面体又は楕円形の断面（フラット糸として分類される）を有する。これらの糸は、一定の幅及び厚みを有する。いかなる物理的要素とも接触しない弛み糸の例としては、一般的に、３Ｋ及び２００ｔｅｘのタイターのフラット炭素糸は幅１ｍｍ～３ｍｍを有し、１２Ｋ及び４４６ｔｅｘのタイターのフラット炭素糸は幅２ｍｍ～５ｍｍを有し、タイター８００ｔｅｘの１２Ｋ炭素フラット糸は幅３ｍｍ～７ｍｍ、タイター１６００ｔｅｘの２４Ｋ炭素フラット糸は幅５ｍｍ～１２ｍｍ、及びタイター１０４０ｔｅｘの２４Ｋ炭素フラット糸は幅５ｍｍ～１０ｍｍを有する。したがって、３，０００から２４，０００フィラメントのフラット炭素糸は、通常、１ｍｍ～１２ｍｍの幅を有する。炭素糸の中には、引張弾性率が２２０ＧＰａ～２４１ＧＰａ及び引張強度が３４５０ＭＰａ～４８３０ＭＰａの高抵抗（ＨＲ）糸、引張弾性率が２９０ＧＰａ～２９７ＧＰａ及び引張強度が３４５０ＭＰａ～６２００ＭＰａの中間弾性率（ＩＭ）糸、引張弾性率が３４５ＧＰａ～４４８ＧＰａ及び引張強度が３４５０Ｐａ～５５２０Ｐａの高弾性率（ＨＭ）糸がある（「ＡＳＭ Ｈａｎｄｂｏｏｋ」、ＩＳＢＮ ０－８７１７０－７０３－９、ＡＳＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ２００１に従う）。特に、本発明の範囲内で、一方向強化ウェブ２は、３Ｋ～２４Ｋ、好ましくは６Ｋ～１２Ｋのタイターを有する１つ又は複数の炭素強化糸３から形成され得る。

【0084】

本発明の範囲内で、一方向強化ウェブ２の強化糸は、３ターン／ｍ～１５ターン／ｍ、好ましくは６ターン／ｍ～１２ターン／ｍの撚りを有する一連の個別に撚られた炭素糸３から作成され、前記一連の糸は、このように個別に撚られた少なくとも３本の糸を含む。本発明によれば、撚られた炭素糸３は、撚りが加えられた炭素糸であり、すなわち、その中間の繊維（糸の中心軸に対応する）を中心とした糸の外縁の相対的な回転であるため、これらは螺旋の軌跡を描き、すなわち、各点での接線は所与の方向に対して実質的に一定の角度をなす。図２に示すように、撚られた炭素糸３は、そのコアに、炭素糸３の長手方向Ｘ（全般的な延在方向Ｄ_Ｇとも称される）に対応する全般的な方向を有する中間の繊維を有し、一方でフィラメントは、この全般的な方向の周りに螺旋経路をたどる。図２は、長手方向Ｘ（全般的な延在方向Ｄ_Ｇとも称される）に沿った直線距離ｄにわたって１ターンの撚りを有する撚られた炭素糸３の母線ｈの螺旋形状を概略的に示す。

【0085】

各炭素糸３は、個別に撚られている。このような撚りは、例えば、Ｋａｍｉｔｓｕ Ｓｅｉｓａｋｕｓｈｏ Ｌｔｄが販売するモデルＵＴ－１０００の機械などの撚り機を使用して得ることができる。図３は、本発明による撚られた炭素糸３を得ることを可能にする、撚り機によって行われる撚りプロセスを示す図である。撚られた炭素糸が巻き付けられているスプール７は、その軸Ａを中心に回転し得、糸ガイド８によって、撚られた炭素糸３を巻き取るためのスプール９に炭素糸が巻き出されることを可能にするように取り付けられる。撚られた炭素糸を備えたスプール７は、スプール７の軸に対して垂直な軸Ｂに沿ってモータ１２によって回転駆動される支持部１１に取り付けられている。炭素糸３の撚りは、炭素糸の巻き出しの線速、及びスプール７の支持部１１の回転速度に依存する。

【0086】

本発明の目的の別の実施形態によれば、一方向強化ウェブ２は、少なくとも１本の撚られた炭素Ｓ型撚糸３及び少なくとも１本の撚られた炭素Ｚ型撚糸から形成される。図１６に示すように、Ｓ型及びＺ型の撚られた炭素強化糸３は、撚りの方向が異なる。Ｓ撚り又はＺ型撚りが意味するものの定義については、Ｓａｂｉｔ Ａｄａｎｕｒ、Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ａｕｂｕｒｎ、ＵＳＡによる書籍「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｗｅａｖｉｎｇ」、ｐ１６－１７、ＩＳＢＮ １－５８７１６－０１３－７を参照されたい。

【0087】

図示のように、一方向強化ウェブ２は、複数の炭素糸３から形成され、そのうちには少なくとも４本が存在し、それぞれが３ターン／ｍ～１５ターン／ｍ、好ましくは６ターン／ｍ～１２ターン／ｍの撚りを有する。各糸は、糸の中心軸に対応する延在方向Ｄ_Ｇを有する。一方向強化ウェブ２を形成する撚られた強化糸３は隣接して配置され、撚られた強化糸３の延在方向は互いに平行であるため、一方向ウェブを形成する。一方向強化ウェブ２を形成するすべての炭素糸３は、３ターン／ｍ～１５ターン／ｍ、好ましくは６ターン／ｍ～１２ターン／ｍの撚りで個別に撚られていることを理解されたい。

【0088】

本発明によれば、１本又は複数の撚られた強化Ｓ撚糸３及び１本又は複数の撚られた強化Ｚ撚糸３の両方が、同じウェブ内で使用され得る。すなわち、一方向ウェブ２は、異なる撚り方向を有する撚られた強化糸３を含み、したがって、それは、強化Ｚ撚糸３又は強化Ｓ撚糸３のみから形成されるのではなく、１本若しくは複数の強化Ｓ撚糸３に隣接して延びる少なくとも１本の強化Ｚ撚糸３を含むか、又は１本若しくは複数の強化Ｚ撚糸３に隣接して延びる少なくとも１本の強化Ｓ撚糸３を含む。対照的に、各糸は、同じＳ撚り又は同じＺ撚りを有し、したがってその全長にわたって同じ撚り方向、並びに同じ撚り数を有する。このような一方向強化ウェブ２は、本明細書では簡潔にするために「混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブ２」と称される。Ｓ撚りで撚られた強化糸３又はＺ撚りで撚られた強化糸３を得ることは、図３に示すような撚り機において、スプール７に対してＢ軸を中心に加えられる回転方向の影響を受ける。本発明の範囲内で定義されるように、同じ一方向強化ウェブ２内の様々な種類の撚られた強化糸３、すなわち、Ｓ撚りを有する少なくとも１本及びＺ撚りを有する少なくとも１本を使用することによって、得られる一方向強化ウェブ２内に現れる欠陥の可能性、特に、隣接して敷設された糸の間のギャップ又は重なりのリスク、並びにひだのリスクを制限することが可能である。本発明の範囲内で提案される２種類の撚り（Ｓ撚り及びＺ撚り）を同じ一方向ウェブ内で使用すると、異なる方向を有するＺ撚り及びＳ撚りによって誘発された局所的なひだが均一になる傾向がある。これらの２種類の糸を同じ一方向ウェブで組み合わせることにより、混合されたＳ撚り及びＺ撚りの糸の製造及び使用が単純化され、以下の例に示すように、生産されるウェブで観察されるギャップ及び重なりに関して、より許容可能な品質が得られる傾向がある。

【0089】

図１Ｃに示すように、複数の炭素強化糸３から形成される一方向ウェブ２は、前記一方向ウェブ２の表面に対して垂直に延在し（したがって、ウェブが２つのベールと会合している場合、２つのベール４、５の表面Ｓ４、Ｓ５に対して垂直に延在し）、かつ一方向ウェブ２の延在方向に平行に延在する平面Δの各側にそれぞれ延在する２つの等しい部分に分割することができる。

【0090】

本発明による強化材料では、（混合Ｓ／Ｚ型の）一方向ウェブ２は、３ターン／ｍ～１５ターン／ｍ、好ましくは６ターン／ｍ～１２ターン／ｍの撚りで個別に撚られた３本を超える炭素強化糸３を含むと共に、
－一方向ウェブ２を形成する撚られた炭素強化糸３の総数が偶数の場合：
＊平面Δの一方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸３の数及び平面Δの他方側の撚られた炭素強化Ｓ撚糸３の数は、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内の整数であり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数にならない場合、最も近い整数に丸められ、他の撚られた強化糸３はＺ撚糸である（定義Ｐ１）；
＊これは、平面Δの一方側の撚られた強化Ｚ撚糸３の数及び平面Δの他方側の撚られた強化Ｚ撚糸３の数が、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内の整数であり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数にならない場合、最も近い整数に丸められ、他の撚られた強化糸３はＳ撚糸である（定義Ｐ２）ことと同等である；
－一方向ウェブ２を形成する撚られた炭素強化糸３の総数が奇数の場合：
＊平面Δの一方側の撚られた強化Ｓ撚糸３の数及び平面Δの他方側の撚られた強化Ｓ撚糸３の数は、２つの整数又は２つの整数プラス０.５のいずれかであり、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内にあり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数又は整数プラス０.５にならない場合、最も近い整数又は整数プラス０.５に丸められ、他の撚られた強化糸３はＺ撚糸である（定義Ｉ１）；
＊これは、平面Δの一方側の撚られた強化Ｚ撚糸３の数及び平面Δの他方側の撚られた強化Ｚ撚糸３の数が、２つの整数又は２つの整数プラス０．５のいずれかであり、それぞれ独立して、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝内にあり、範囲の各端点は、それを定義する式が整数又は整数プラス０.５にならない場合、最も近い整数又は整数プラス０.５に丸められ、他の撚られた強化糸３はＳ撚糸である（定義Ｉ２）ことと同等である。

【0091】

平面Δは、前記一方向ウェブをその表面に対して垂直な２つの等しい部分に分割する、前記一方向ウェブ２の全般的な延在方向に平行な平面である。図１Ｃは、平面Δが示されている一連の撚られた強化ＳＺＳＺＳＺ糸３から形成された一方向ウェブ２を含む本発明による材料を示す。

【0092】

定義Ｐ１、Ｐ２、Ｉ１及びＩ２における「それぞれ独立して、範囲内である」とは、関係する２つの数が範囲内にあるが、同一でも異なっていてもよいことを意味する。

【0093】

一方向ウェブ２を形成する撚られた強化糸３の総数が奇数である場合の可能な構成の一例として、この撚られた強化糸３の総数が１７である（したがって、平面Δの両側に８．５本の糸がある）場合には：
－定義Ｉ１によれば、範囲｛［（糸の総数）／４］－３５％；［（糸の総数）／４］＋３５％｝は、｛［（１７／４）－３５％］；［（１７）／４］＋３５％｝＝｛４．２５－３５％（４．２５）；４．２５＋３５％（４．２５）｝に等しく、これは、端点を丸めた（概数にした）後、｛３；５．５｝をもたらす。したがって、平面Δの各側に３本～５．５本のＳ撚糸、すなわち合計６～１１本のＳ撚糸が存在し得、他の糸はＺ撚糸、すなわち合計６～１１本のＺ撚糸であり、平面Δの各側に３本～５．５本のＺ撚糸が存在し得る；
－定義Ｉ２によれば、平面Δの各側に同じ数の可能なＳ撚り及びＺ撚りの糸に達する。

【0094】

混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブ２を形成するために隣接して敷設された撚られた強化糸３の順序の他の例は、特に好適なものとして、以下の順序を含む：ＳＺＺＳ、ＳＺＳＺ、ＳＺＳＺＳ、ＳＳＺＺＳＳ、ＳＺＳＳＺＳ、ＳＺＳＺＳＺ、ＳＳＺＺＳＳＺＺ。

【0095】

このような構成では、一方向強化ウェブ２内の撚られた強化Ｓ撚糸の数及び撚られた強化Ｚ撚糸３の数がよりバランスよく、結果として一方向ウェブ２がより製造しやすく、より高品質になる。実際、そのような場合、撚られた強化糸３間のアライメントが容易になり、例で説明したように、一方向強化ウェブ２の形成中に、平行に隣接して敷設された撚られた強化糸３間のギャップ、ひだ及び／又は重なりが減少する。さらに、出願ＷＯ２０１０／０６１１１４に記載されているように、複数の強化材料１を並行して自動生産する間に、この場合に並行して生産された２つの強化材料１間の接合部で不織材料を切断すると、より鋭い縁部及びより均質な材料が得られる。

【0096】

さらに、このような混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブから生産された強化材料１は、結果として、より良好な品質を有し、よって生産される複合部品も同様であろう。さらに、ＥＰ２３７６２７６に記載されているような自動化レイアップデバイスによるレイアップは、そのような強化材料を用いてより正確にすることができる。例で説明するように、このような強化材料１は、自動化レイアップデバイスのヘッド又はレイアップフィンガーのレベルに存在するガイド又はガイド部材（溝型の、特にコーム型の）の中心に良好に置かれたままであるのに対して、強化Ｓ撚糸３のみ又は強化Ｚ撚糸３のみを含む、又はより一般的には定義Ｐ１、Ｐ２、Ｉ１及びＩ２を満たさない強化物の一方向ウェブ２から作成された強化材料１は、中心から外れて、それらが進むガイド又はガイド部材の縁部に接する傾向がある。

【0097】

特に、一連の完全に交互なＳ撚り及びＺ撚りの強化糸３を含む一方向強化ウェブ２、特には、構成（すなわち、隣接して敷設された撚られた強化糸３の順序）（ＳＺ）ｉ、Ｓ（ＺＳ）ｊ、Ｚ（ＳＺ）ｊに相当するものが好ましく、ｉ及びｊは、特に１～２０の範囲内の整数、好ましくは１～１０の範囲内の整数である。特に、ｉ及びｊは、２～２０の範囲内、好ましくは２～１０の範囲内である。

【0098】

特に満足できる他の混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブ構成は、平面Δの両側に同じ数のＳ撚糸、したがって同じ数のＺ撚糸をもまた有するものである。以下の構成はいくつかの例である：ＳＺＺＳ、ＳＺＳＺ、ＳＺＳＺＳ、ＳＺＳＳＺＳ。

【0099】

特に満足できる他の混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブ構成は、平面Δに関して対称であるものである。これらの構成のいくつかの例は、ＳＺＺＳ、ＳＺＳＺＳ、ＳＺＳＳＺＳ、ＳＺＳＳＺＳＳＺＳである。

【0100】

したがって、混合Ｓ／Ｚ一方向強化ウェブ２、特に本発明の範囲内でより正確に説明されるものの使用は、得られる強化材料１の製造中及びレイアップ中の両方において、二重の技術的問題を解決する。これらの材料は、特に、工業的方法を使用して生産及び敷設される可能性を提供する。

【0101】

混合Ｓ／Ｚ一方向強化ウェブ２、特に本発明の範囲内でより正確に説明されるものの使用は、一方向ウェブ２、したがって５ｍｍ～６０ｍｍの幅を有する強化材料１の生産に特に適している。幅は、一方向ウェブ２の全般的な延在方向に対して垂直に測定される。特に、６．３５ｍｍ；１２．７ｍｍ；３８．１ｍｍ、及び５０．８ｍｍの幅を有する材料を適用するための自動化レイアップデバイスが存在し、本発明の範囲内で使用され得る。

【0102】

有利には、一方向強化ウェブ２の形成に関与する各撚られた炭素糸３は、その全長にわたって実質的に同一の撚り数を有する。なお、一方向強化ウェブ２を形成するすべての撚られた炭素糸３は、同一又は異なる撚り数を有し得る。好ましくは、一方向強化ウェブ２を形成するすべての撚られた炭素糸３は、それらの撚り方向（Ｓ又はＺ）が異なっていても、同一の撚り数を有する。

【0103】

撚ることは、撚られた炭素糸の幅の変更をもたらすことを理解されたい。

【0104】

以下の説明では、撚りプロセスが撚られた炭素糸の幅に及ぼす影響について説明する。

【0105】

図４は、上記で説明した撚り機の操作の実践前後の炭素糸の幅を測定する方法を示す。幅が測定される炭素糸は、巻き取りスプール１７によって巻き取られる前に、第１の固定円筒形バー１４の上、第２の固定円筒形バー１５の下、及び第３の固定円筒形バー１６の上を連続して通過することを確実にするように、スプール１３から巻き出される。典型的には、スプール１３から出る炭素糸の張力は１５０ｇ～３００ｇである。円筒形バー１４～１６は、再現可能かつ所定の張力条件下で炭素糸の幅を測定することを可能にするように取り付けられる。第１の固定円筒形バー１４及び第２の固定円筒形バー１５を通過するときに張力がかけられた後、炭素糸は第３の円筒形バー１６で伸び、その上方にマトリックスカメラ１８が配置される。例えば、第１、第２及び第３の円筒形バー１４～１６は、それぞれ４０ｍｍ、２０ｍｍ、及び３０ｍｍの直径を有する一方、第一に、第１及び第２の円筒形バーの間、及び第二に、第２及び第３の円筒形バーの間の中心間距離は、水平方向にそれぞれ５０ｍｍ及び２０ｍｍ、垂直方向にそれぞれ１５ｍｍ及び１０ｍｍである。炭素糸の幅の測定は、およそ５ｍｍごとに、１００直線メートルの長さにわたって、炭素糸を通している間にカメラ１８によって行われる。

【0106】

測定は、以下の表１に示すように、様々な線密度、様々なフィラメント数、及び様々な撚りを有するＨＥＸＣＥＬ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｔａｍｆｏｒｄ、ＣＴ、ＵＳＡ）製の炭素繊維で行った。

【0107】

【表1】

【0108】

表１の炭素糸に対して行われた測定を図５に示し、図５は、様々な炭素糸について、撚りの関数として炭素糸の平均幅を示す。図５は、撚ることは、撚られた炭素糸のフィラメントを締め付けるので、予想されるように、炭素糸の平均幅が撚りの増加につれて減少することを明確に示している。

【0109】

表１の様々な炭素糸について、撚りの関数としての平均幅の標準偏差を示す図６を調べると、撚りが増加するにつれて幅の標準偏差が減少することが明らかになる。換言すれば、撚りが増加するほど、撚られた炭素糸がより均等に締まる傾向がある。そのため、撚りが増加すると、平行六面体の断面を有する炭素糸は、標準偏差が小さい丸い強化糸に近づく傾向がある。撚りのない強化糸は、撚られた強化糸と比較して標準偏差が小さく、このような小さい幅変動性を達成できると期待するためには、メートルあたり１４ターン（ｔ／ｍ、ターン／ｍ、又はｔｐｍ）を超える撚りが達成されるべきであることに留意されたい。

【0110】

炭素糸の幅の分布が、所与の坪量でのウェブの製造に炭素糸を使用する能力に影響を及ぼすことを理解することが重要である。

【0111】

例えば、２１０グラム／平方メートルのウェブは、ウェブが理論的に完全に覆われるように、２．１２ｍｍごとに１２Ｋ ＩＭＡ糸の並置を必要とするであろう。計算は以下の通りである：

【0112】

所与の坪量に必要な幅［ｍｍ］＝使用される糸のタイター［Ｔｅｘ］／坪量［ｇ／ｍ^２］。糸の測定単位はＴｅｘであり、これは糸１０００ｍのグラムでの重量である。

【0113】

実際のところ、炭素糸が実際に統計的にこのいわゆる「目標」幅値の少なくとも７５％の平均幅を有する場合、満足のいく品質のウェブを生産することが可能である。当業者は、通常、試行錯誤によってこの目標幅値を求めることができる。

【0114】

以下の表２は、坪量（目付）及び使用される炭素糸による目標幅値を示す：

【0115】

【表2】

【0116】

図７～図１１は、様々な目付について、様々な炭素糸の撚りの関数としての目標幅値を上回る値のパーセンテージを示すグラフである。

【0117】

図７は、１４０ｇ／ｍ^２のウェブについて、以下を示す：
－ＩＭＡ－１２Ｋ繊維の場合、ウェブは、撚りのない炭素糸のみから作成され得る；
－ＩＭ７－６Ｋ繊維の場合、ウェブは、１メートルあたり８ターン又はそれより少ない撚りを有する炭素糸のみから作成され得る。

【0118】

図８は、２１０ｇ／ｍ^２のウェブについて、以下を示す：
－ＩＭＡ－１２Ｋ繊維の場合、ウェブは、１メートルあたり８ターン又はそれより少ない撚りを有する炭素糸から作成され得る；
－ＩＭ７－６Ｋ繊維の場合、ウェブは、１メートルあたり最大１４ターンの撚りを有する炭素糸から作成され得る。

【0119】

図９は、２８０ｇ／ｍ^２のウェブの場合、範囲内のすべての撚り数を有する炭素糸を使用するには、十分に高い目付になることを示す。

【0120】

図１０は、ＡＳ７－１２Ｋ繊維から作成される２５２ｇ／ｍ^２のウェブの場合、ウェブは、１メートルあたり６ターン又はそれより少ない撚りを有する炭素糸から作成され得ることを示す。

【0121】

図１１は、３５０ｇ／ｍ^２のウェブの場合、範囲内のすべての撚り数を有する炭素糸を使用するには、十分に高い目付になることを示す。

【0122】

したがって、所与の坪量に対して、各タイプの炭素糸の使用可能な撚り限界を定義することが可能であるようであり、これにより、特に一方向ウェブの所望の目付に応じて、使用される糸だけでなく、加えられる撚りも選択することが可能になる。

【0123】

本発明の範囲内で、一方向強化ウェブ２は、１２６ｇ／ｍ^２～１０００ｇ／ｍ^２、特に１２６ｇ／ｍ^２～５００ｇ／ｍ^２、１２６ｇ／ｍ^２～４２０ｇ／ｍ^２、又は１２６ｇ／ｍ^２～２８０ｇ／ｍ^２、２８０ｇ／ｍ^２～５００ｇ／ｍ^２、又は４２０ｇ／ｍ^２から、又は２１０ｇ／ｍ^２～２８０ｇ／ｍ^２の範囲内の目付を有する。

【0124】

強化材料内の一方向ウェブの目付は、１つ又は複数の多孔質ポリマー層、典型的には１つ又は複数のベールと会合する前の一方向ウェブのそれに対応するが、一方向ウェブの目付を、ベール４、５と会合する前に測定することは、炭素糸がそれらの間で凝集性を有さないため不可能である。炭素繊維強化ウェブの目付は、強化材料１（典型的には、一方向ウェブ２及び２つのベール４、５）の目付から求めることができる。存在する１つまた複数の多孔質ポリマー層（典型的には、ベール）の坪量が既知である場合、一方向ウェブの坪量を推定することが可能である。有利には、坪量は、典型的にはベール（複数可）の多孔質ポリマー層（複数可）の化学的アタック（又は場合によっては熱分解も）によって強化材料から求められる。この種類の方法は、織物又は複合材構造の炭素繊維含有量を求めるために、当業者によって従来使用されている。

【0125】

強化材料１の目付の測定方法を以下に説明する。強化材料の目付は、１００ｃｍ^２（すなわち、直径１１３ｍｍ）のカット試料を秤量することによって測定する。柔軟である強化材料の試料の切断を容易にするために、強化材料は、アセンブリの一定の剛性を確保するために、４４７ｇ／ｍ^２及び０．４５０ｍｍの厚みのＣａｒｔｏｎｎａｇｅ Ｒｏｓｅｔ（Ｓａｉｎｔ Ｊｕｌｉｅｎ ｅｎ Ｇｅｎｅｖｏｉｓ、Ｆｒａｎｃｅ）製の２枚の光沢のある厚紙の間に配置される。Ｎｏｖｉ Ｐｒｏｆｉｂｒｅ（Ｅｙｂｅｎｓ、Ｆｒａｎｃｅ）製の空気式円形パンチを使用してアセンブリを切断した；製造された強化物製品の種類ごとに１０個の試料を採用する。

【0126】

一般に、本発明による強化材料１を調製する方法は、以下の連続するステップを含む：

【0127】

ａ１）混合一方向ウェブＳ／Ｚと称される、本発明の範囲内で定義される一方向強化ウェブ２を提供するステップ、

【0128】

ａ２）少なくとも１つ又は２つの多孔質ポリマー層４、５を提供するステップ；

【0129】

ａ３）多孔質ポリマー層の１つ又は各々を一方向強化ウェブの面の各々と会合させるステップ。

【0130】

一般に、ステップａ１）の一方向強化ウェブ２は、最終強化材料１において所望されるものに等しい目付及び最終強化材料１の所望される幅に等しい幅を有する。

【0131】

有利には、調製方法は、ステップａ１）の上流に、第一に、３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りをＳ撚りを有する１本又は一連の炭素糸３に加えることであって、前記撚りは各炭素糸３に個別に加えられる、加えること、及び第二に、Ｚ撚りを有する１本又は一連の炭素糸３に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りは各炭素糸３に個別に加えられる、撚りを加えることを含む、前記一方向強化ウェブ２の生産のためのステップを含む。

【0132】

特に、本方法は、ステップａ１）の上流に、以下を含む：

【0133】

ｉ）第一に、Ｓ撚りを有する１本の糸又は一連の炭素糸３に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りは各炭素３糸に個別に加えられる、撚りを加えること、及び第二に、Ｚ撚りを有する１本の糸又は一連の炭素糸３に３ターン／ｍ～１５ターン／ｍの撚りを加えることであって、前記撚りは各炭素糸３に個別に加えられる、撚りを加えること。

【0134】

ｉｉ）このようにして得られた撚糸を整列させ、前記糸を隣接して配置させて、本明細書に記載の構成のいずれかを有する混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブと称される、本発明の範囲内で定義される一方向強化ウェブを形成すること。

【0135】

本発明の範囲内で、先に定義されたように、すべてが同じＳ撚り又はＺ撚り型を有しない糸の使用は、ステップｉｉ）中の糸の整列及び配置を容易にする。したがって、ステップｉｉ）において、整列される糸の選択は、本明細書に記載の混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブのうちの１つを得るように行われる。

【0136】

さらに、本発明の範囲内で、一方向強化ウェブの面の１つに１つ又は複数の多孔質ポリマー層の会合を連続する様式で実践することにより、生産中に強化材料を電動搬送システ ム又はデバイスを通過させることによって、強化材料を生産することが可能である。

【0137】

有利な特徴によれば、特に不織材料であり得る、使用される１つ又は複数の多孔質ポリマー層４、５は、ホットメルトの性質を有し、ステップａ３）の会合は、一方向強化ウェブの面の１つ又は各々の上に存在する１つ又は各々の多孔質ポリマー層をレイアップすることによって得られ、前記レイアップは、ポリマー繊維の加熱を伴うか又はそれが続き、それらの軟化又は溶融を引き起こし、次いで冷却が後に続く。

【0138】

有利には、一方向ウェブ２は、その各面で多孔質ポリマー層４、５と会合して強化材料１を生産し、その例を図１Ａ及び図１Ｃに示す。対称的な強化材料の使用は、複合部品の形成のための手動又は自動レイアップ中のいかなるスタッキング誤差をも回避することを可能にし、したがって欠陥、特にベールのないインタープライの生成を制限することを可能にする。これは、有利には、一方向ウェブ２が、その各面で多孔質ポリマー層、特にポリマー繊維ベール４、５と会合し、２つの多孔質ポリマー層（典型的にはベール）４、５が同一であることが理由である。

【0139】

「多孔質ポリマー層」は、複合部品の形成中に樹脂などの液体が材料又はそれを含むスタックを通過することを可能にする浸透層を意味する。特に、出願ＷＯ２０１１／０８６２６６に記載されている方法に従って求められるそのような層の開放係数は、１％～７０％の範囲内、好ましくは３０％～６０％の範囲内である。多孔質層の例には、多孔質フィルム、糸の織り合わせによって作製されたスクリム、パウダーコーティングによって得られた層、液体ポリマー適用によって得られた層、織物及び不織材料が含まれる。多孔質層は、ポリマー又はポリマーの混合物から構成されるので、ポリマー性と称される。特に、多孔質ポリマー層は、１つ又は複数の熱可塑性ポリマー、１つ又は複数の熱硬化性ポリマー、１つ又は複数の部分的に架橋された熱可塑性ポリマー、そのようなポリマーの混合物、又は熱硬化性若しくは熱可塑性ポリマーの混合物から作成され得る。ドライスタックで従来使用される（したがって、存在する多孔質層（複数可）を形成するための）熱可塑性ポリマーの例は、ポリアミド（ＰＡ：ＰＡ６、ＰＡ１２、ＰＡ１１、ＰＡ６，６、ＰＡ６，１０、ＰＡ６，１２、．．．）、コポリアミド（ＣｏＰＡ）、ポリアミド－ブロックエーテル又はエステル（ＰＥＢＡＸ、ＰＥＢＡ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタラート－ＰＥＴ－、ポリブチレンテレフタラート－ＰＢＴ－．．．）、コポリエステル（ＣｏＰＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリアセタール（ＰＯＭ．．．）、ポリオレフィン（ＰＰ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ．．．．ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ．．．）、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ．．．）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリ（フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フェノキシ、スチレン－ブタジエン－メチルメタクリラート（ＳＢＭ）コポリマー、メチルメタクリラート－ブチルメチルメタクリラート（ＭＡＭ）コポリマーなどのブロックコポリマー及びそれらの混合物から選択される。ＷＯ２０１９／１０２１３６に記載されているように、多孔質ポリマー層が部分的に架橋された熱可塑性ポリマーから構成されるか又はそれを含むことも可能である。ドライスタックのポリマー部分の構成ポリマー（複数可）の選択は、複合部品がその後生産されるときに射出又は注入される樹脂の選択に依存し、当業者によって調整され得る。本発明の範囲内で、不織材料若しくはベール、又はより一般的には使用される多孔質ポリマー層は、有利には熱可塑性の性質を有し、特に、熱可塑性ポリマー、部分的に架橋された熱可塑性ポリマー、このようなポリマーの混合物、又は熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーとの混合物からなる。不織材料又はベールは、好ましくは、上述の熱可塑性材料から作成される。

【0140】

本発明の範囲内で、ドライとして分類された強化材料は、存在する多孔質ポリマー層４又は５（本発明による強化材料１が１つのみを含む場合）によって占められる総重量、又は存在するすべての多孔質ポリマー層４、５（本発明による強化材料１が複数を含む場合）の重量は、本発明による強化材料１の総重量の１０％以下、典型的には強化材料１の総重量の０．５％～１０％、好ましくはその総重量の２％～６％を占める。

【0141】

多孔質ポリマー層の特に有利な実施形態は、好ましくは同一の不織材料である。

【0142】

「不織」又は「ベール」は、従来、ランダムに配置され得る連続繊維又は短繊維のアセンブリを意味する。これらの不織材料又はベールは、例えば、ドライレイド、ウェットレイド、又はスパンレイドプロセスによって、例えば押出（「スパンボンド」）、メルトブローン押出（「メルトブローン」“Ｍｅｌｔｂｌｏｗｎ”）、繊維化スプレーアプリケータ、又は溶媒スピニング（「エレクトロスピニング」、「フラッシュスピニング」、「フォーススピニング」）によって生産され得、これらはすべて当業者に周知である。特に、不織材料の構成繊維は、０．５μｍ～７０μｍ、好ましくは０．５μｍ～２０μｍの範囲内の平均直径を有し得る。不織材料は、短繊維、又は好ましくは連続繊維から作成され得る。短繊維から作成される不織材料の場合、繊維は、例えば、１ｍｍ～１００ｍｍの長さを有し得る。好ましくは、使用される不織材料は、ランダムかつ好ましくは等方性のカバレッジを提供する。

【0143】

一方向ウェブとの会合の前のベールの厚みは、それらが一方向ウェブと会合する方法によって選択され得る。通常、それらの厚みは、強化材料の所望の厚みに非常に近いであろう。所望の厚みを達成するように、会合段階中の温度下で積層される、より厚いベールを使用することを選択することも可能である。好ましくは、一方向ウェブは、完全に対称な強化材料を得るように、その大きな面のそれぞれに、２つの実質的に同一のベールと会合する。一方向炭素ウェブと会合する前のベールの厚みは、特に、０．５μｍ～２００μｍ、好ましくは１０μｍ～１７０μｍである。本発明による強化材料１において、一方向ウェブとの会合後の各ベール４、５の厚みは、０．５ミクロン～５０ミクロンの範囲内、好ましくは３ミクロン～３５ミクロンの範囲内である。会合前の様々なベールの厚みは、ＥＮ ＩＳＯ９０７３－２によって、２８２７ｍｍ^２（直径６０ｍｍのディスク）の試験面積及び０．５ｋＰａの印加圧力で方法Ａを使用して求められる。

【0144】

さらに、ベール４、５の坪量は、有利には、０．２ｇ／ｍ^２～２０ｇ／ｍ^２の範囲内である。

【0145】

一方向ウェブ２及び１つ又は複数の多孔質ポリマー層（典型的には不織材料（複数可））４、５の間の会合は、不連続な様式で、例えば特定の点又は特定のゾーンでのみ達成され得るが、好ましくは、連続的として分類されるウェブの表面全体に延びるコネクションによって達成される。

【0146】

一方向ウェブ２と２つのベール４、５との会合は、有利には、特許出願ＷＯ２０１０／０４６６０９に記載されている方法又は出願ＷＯ２０１０／０６１１１４に記載されている方法のうちの１つによって行われる。これらの文献又は本発明の例に記載されているような連続的生産機械及びラインを使用することができる。特に、本発明の範囲内で、一方向強化ウェブの面の１つに多孔質ポリマー層の１つ又は各々の会合を連続的に行うことによって、及び前記会合から生じる強化材料を、電動搬送システム又はデバイスによって通り抜けさせることによって、強化材料を生産することが可能である。そのようなデバイスは、例えば、生産される材料に応じて、一方向ウェブが多孔質ポリマー層上、又は２つの多孔質ポリマー層間に敷設された後に、強化材料がその間を循環する１つ又は複数の駆動ローラによって駆動されるコンベアベルトであり、一方向ウェブ上への多孔質ポリマー層（単数又は複数）の適用を確実にする。

【0147】

さらに、一方向ウェブと２つのベールとの会合は、例えばエポキシ接着剤、ポリウレタン接着剤、熱硬化性グルー、重合性モノマー系接着剤、構造アクリル又は変性アクリル接着剤、及びホットメルト接着剤から選択される接着層によって達成され得る。しかしながら、ほとんどの場合、会合は、それらが高温であるとき、例えば一方向ウェブ及びベールの間のボンド（結合）を確実にすることを可能にする熱圧縮ステップ中に、ベール（又はより一般的には多孔質ポリマー層）のホットメルトの性質によって達成され得る。このステップは、ベールの熱可塑性繊維の軟化をもたらし、冷却後に一方向ウェブをベールにボンドさせることを可能にする。加熱及び圧力条件は、ベールの材料及びそれらの厚みに適合される。通常、熱圧縮ステップは、Ｔｆベール－１５℃～Ｔｆベール＋６０℃（Ｔｆベールはベールの溶融温度を示す）の範囲の温度及び０．１ＭＰａ～０．６ＭＰａの圧力下で一方向ウェブの表面全体にわたって行われる。したがって、１～１０の範囲である、会合の前後のベールの圧縮比を達成することができる。一方向炭素ウェブ２上にベールを積層するステップはまた、強化材料１の最終的な厚みを適切に制御するために不可欠である。実際に、温度及び圧力条件に応じて、特に積層中に、強化材料の両側に存在するベールの厚みを修正、したがって調整することが可能である。

【0148】

本発明による強化材料は、１つ又は複数の多孔質ポリマー層、特に一方向ウェブの各面に積層された熱可塑性ベールが存在するため、取り扱いが容易である。この構造はまた、特にほつれることなく、一方向ウェブの繊維に対して非平行方向、特に横方向又は斜め方向に沿って切断することを容易にする。

【0149】

本発明による強化材料１は、柔軟性であり、巻き取り可能である。それらは、炭素糸の利用可能な長さに対応する長い長さで生産され得る。通常、製造後、後続のプリフォーム及び部品の製造に使用される前に、それらはスプールの周りにロールの形態で巻かれる。

【0150】

本発明は、７ｍｍを超える、好ましくは１２ｍｍを超える、より好ましくは１２ｍｍ～５１ｍｍの範囲内の幅を有する強化材料になおさらに特に関連する。さらに、本発明はまた、２ｍを超える長さ、特に２ｍ～５０００ｍ、好ましくは１００ｍ～２０００ｍの長さを有する強化材料に特に適している。したがって、本発明の範囲内の好ましい実施形態によれば、本発明による強化材料は、７ｍｍを超える幅及び２ｍを超える長さを有し、有利には、１２ｍｍ～５１ｍｍの範囲内の幅及び２ｍ～５０００ｍ、好ましくは１００ｍ～２０００ｍの範囲内の長さを有する。材料の幅は、平面Δに対して垂直に取られた、すなわち一方向ウェブの全般的な延在方向に対して垂直に取られたその平均幅である：幅は、任意の適切な手段、特にカメラを使用して、材料の全長にわたって１０ｃｍごとに測定を行い、得られた測定値の算術平均をとることによって測定され得る。材料の長さは、好ましくは、平面Δのレベルで測定される。特に、強化材料１の幅は、２００ｃＮ～４００ｃＮの一定の張力で、毎分１．２ｍの一定の速度で走らせ、２６５ｍｍの距離で、この点では支持体なしで、カメラ、例えばＢａｕｍｅｒ Ｏｐｔｒｏｎｉｃ Ｔｙｐｅ ＦＷＸ ２０、焦点距離２０ｍｍ、１６２４×１２３６ピクセル（Ｂａｕｍｅｒ Ｏｐｔｒｏｎｉｃ Ｇｍｂｈ、Ｇｅｒｍａｎｙ－カメラの較正は以下の通りである：１ピクセルは０．０５ｍｍと同等）のタイプ、又は強化材料のより広い幅に適した別のカメラの前を通過させることによって測定され得る。

【0151】

複合部品の生産のために、強化材料（プライとも称される）のスタック又はレイアップが本発明によって作製される。従来、本発明による材料は、作製される部品、プライ、スタック、又はプリフォームの生産のために所望のサイズに切断される。スタックでは、強化材料の複数のプライが互いの上に積み重ねられる。

【0152】

強化材料が所望の部品の生産に十分な幅を有し、部品が例外的に複雑でない場合、プライは、本発明による単一の強化材料から作成され得る。しかし、通常、大型又は複雑な部品の場合、プライは、所望の部品を生産するのに必要な表面全体を覆うように隣接して配置された、本発明による強化材料１のアセンブリからなる。この場合、強化材料の正確な配置が達成されなければならない。自動化されたプロセスにおいて、強化材料を搬送し適用するためのデバイスは、強化材料が搬送され、移送される１つ又は複数のガイド部材又はガイドを備える。そのようなガイド部材又はガイドを備えたレイアップヘッドを含むデバイスは、特に、文献ＷＯ２００６／０９２５１４及びＥＰ２３７６２７６に記載されている。Ｃｏｒｉｏｌｉｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ＳＡＳＵ（ｒｕｅ Ｃｏｎｄｏｒｃｅｔ ５６５３０ Ｑｕｅｖｅｎ、Ｆｒａｎｃｅ）、ＭＴｏｒｒｅｓ Ｄｉｓｅｎｏｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｓ ＳＡＵ（Ｔｏｒｒｅｚ ｄｅ Ｅｌｏｒｚ、Ｎａｖａｒｒａ、Ｓｐａｉｎ）、ＥｌｅｃｔｒｏＩｍｐａｃｔ Ｉｎｃ（Ｍｕｋｉｌｔｅｏ ＷＡ ９８２７５、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）、Ｍｉｋｒｏｓａｍ ＤＯＯ（７５００ Ｐｒｉｌｅｐ Ｍａｃｅｄｏｎｉａ）社もそのようなデバイスを提供している。本発明の範囲内で、混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブ、特に本発明の範囲内でより正確に説明されるもののうちの１つを含む本発明による強化材料１をセンタリングすることにより、より正確な配置がもたらされ、したがって、レイアップ中のギャップ、重なり、しわ又はひだなどの欠陥の可能性が低減されることが見出された。したがって、混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブ、特に本発明の範囲内でより正確に説明されるものの１つを含む、本発明による強化材料１から作成される部品は、特に満足のいくものである。

【0153】

さらに、複合部品を生産するために、複数のプライが一方が他方の上に積層され、プライのスタックをもたらされる。したがって、強化材料１の不完全さはプライごとに再現され、したがってスタックで強調される。このため、より均一で再現性のある特徴を有する混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブを含む本発明による強化材料１は、さらに特に有利である。結果として得られるスタックでは、プライは一般に、プライの少なくとも２つの一方向ウェブが異なる方向に配向されるように配置される。１つのプライから別のプライに対して、すべての一方向ウェブ又はそれらの一部のみが異なる方向を有し得るが、他のものは同一の方向を有し得る。好ましい配向は、通常、生産される部品の主軸と０°、＋４５°又は－４５°（＋１３５°にも相当する）、及び＋９０°の角度をなす方向である。部品の主軸は一般に部品の最大軸であり、０°はこの軸とマージされる。例えば、プライの配向を選択することによって、準等方性、対称性、又は配向スタックを作製することが可能である。準等方性スタッキングの例には、角度４５°／０°／１３５°／９０°、又は９０°／１３５°／０°／４５°による積層が含まれる。対称的スタッキングの例には、０°／９０°／０°、又は４５°／１３５°／４５°が含まれる。部品を生産するのに必要な樹脂を添加する前に、特にプライの各添加後のいくつかの点で温度及び真空下での予備形成又はウェルド（溶接）の中間ステップによって、スタック内でプライを互いに接合してプリフォームを生産することが可能である。特に、２～３００プライ、特に１６～１００プライのアセンブリが考えられ得る。

【0154】

有利には、スタックは、縫製又は編みによってではなく、代わりにポリマー、特にスタック内に存在する多孔質ポリマー層の熱可塑性によってなされるウェルド（溶接）によって付けられる。この目的のために、加熱／冷却操作は、スタックの表面全体にわたって、又はスタック表面の少なくともいくつかの領域において実行される。加熱は、ポリマー多孔質層を溶融させるか、又は少なくとも軟化させる。ポリマー多孔質層の熱可塑性の性質を使用するこのようなボンディングは、特にひだ、微小亀裂の問題、及びその後に得られる複合部品の機械的特性の低下など、縫製糸又は編み糸の存在が呈するすべての欠点を回避することを可能にするので有利である。

【0155】

スタッキングは、各プライを一度に１つずつ追加し、各プライの追加後にボンディングを確実にすることによって達成され得る。特に、一例は、特許出願ＷＯ２０１４／０７６４３３及びＷＯ２０１４／１９１６６７に記載されているような自動化プライレイアップである。また、例えば、平らに敷設されたプライから成形されたプリフォームを得るために、（プライを１つずつ事前に加熱又は加熱せず）適用されたすべてのプライは、再び全体的に加熱され得る。次いで、当業者は、温度及び圧力（例えば、真空又はプレスシステム）の適用により、従来の加熱形成手段を使用することができる。特に、本発明による強化材料のレイアップは、例えば、前述の文献ＷＯ２０１４／０７６４３３Ａ１及びＷＯ２０１４／１９１６６７に記載されているように、ＡＦＰ（自動繊維配置、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）又はＡＴＬ（自動テープレイアップ、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｔａｐｅ Ｌａｙ－ｕｐ）という略語によって公知な方法によって、敷設面に対して垂直な圧力を加えてそれを適用することによって連続的に行うことができる。

【0156】

複合部品を生産するために、次いで、熱硬化性若しくは熱可塑性型の樹脂若しくはマトリックス、又は熱硬化性樹脂と熱硬化性樹脂の混合物が、例えば、プライを含むモールドへの射出（樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）プロセスによって）、又は注入（プライの厚みを介して：液体樹脂注入（ＬＲＩ）プロセス又は樹脂フィルム注入（ＲＦＩ）プロセス）によって添加される。好ましくない実施形態によれば、スタッキング前に、使用されるモールドの形態に連続的に適用されたプライのそれぞれに、ローラ又はブラシによる手動コーティング／含浸を行うことも可能である。

【0157】

使用されるマトリックスは、熱硬化性若しくは熱可塑性型のもの、又は熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の混合物である。射出される樹脂は、例えば、以下の熱硬化性ポリマー：エポキシド、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール類、ポリイミド、及びビスマレイミドから選択される。

【0158】

次いで、複合部品が熱処理ステップ後に得られる。特に、複合部品は、一般に、これらのポリマーの供給業者によって推奨され、当業者に公知なように、熱処理を行うことによって、検討されるポリマーの従来の硬化サイクルによって得られる。所望の部品の圧密化のこの硬化ステップは、温度及び加圧下で所定のサイクルに従って重合／架橋し、続いて冷却することによって行われる。処理サイクル中に加えられる圧力は、真空注入の場合には低く、ＲＴＭモールドへの射出の場合にはより高い。

【0159】

上述のスタックをボンディングするための方法はまた、複合部品を生産するための熱硬化性樹脂と会合するように意図された任意の種類の強化材料で実践することができ、複合部品は、その各面において、熱可塑性繊維ベールと、特に本特許出願の特許請求の範囲で定義されるもの以外の強化材料と会合した一方向炭素繊維ウェブから作成される。実際、使用される一方向ウェブ及びベールに関係なく、そのようなスタックは、ドレープ性及び浸透性の点で価値がある。もちろん、好ましくは、強化材料は、真空注入によって高い繊維体積比（ＦＶＲ）を達成することが可能になることを考えると、厚み及び目付に関して、本発明の範囲内に記載されたものに従う。

【0160】

以下の例は、本発明を例示するが、限定することを意図するものではない。

【0161】

パートＡ

【0162】

第１の一連の試験を行い、以下の表３に示すデータを得た。この一連の試験では、いわゆる撚り材料は、撚られたＳ撚糸のみであった。

【0163】

【表3-1】

【表3-2】

【0164】

上記の表３では、試験された強化材料は、両側にベールと会合した一方向強化ウェブを含む。

【0165】

一方向強化ウェブでは、ＨＥＸＣＥＬ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓｔａｍｆｏｒｄ、ＣＴ、ＵＳＡが販売する１２Ｋ中間弾性率（ＩＭ）炭素糸を使用した。比較材料１は、一方向ウェブをベールと会合させた後、撚られていないが、微細穿孔されたこのような炭素糸を使用する。材料２～６は、一方向ウェブが、本発明による撚り数を有する上記のような個別に撚られた炭素糸（撚糸）からなり、すべてがＳ撚りを有し、本発明に相当しない強化材料である。比較材料７～１０は、本発明によって想定されるよりも多い撚りを有する撚糸から作成された強化材料であり、生産段階又は取り扱い若しくはレイアップ段階のいずれかで材料が分離して使用できなくなるため、作製され得ない。

【0166】

不織材料から選択される多孔質ポリマー層には、Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃが販売する４ｇ／ｍ２コポリアミド不織材料１Ｒ８ Ｄ０４を使用した。特許出願ＷＯ２０１０／０４６６０９によって、ベールを一方向炭素糸ウェブと会合させた。より正確には、本発明による強化材料１を、出願ＷＯ２０１０／０６１１１４に記載され、図１８を参照して以下に記載されるような機械及びパラメータを使用して、生産ラインで作製した。

【0167】

所望の撚りを有する炭素糸３を、クリール４０に取り付けられた対応する炭素糸のスプール３０から巻き出し、コーム５０を通過させ、ガイドローラー６０、コーム７０、及びガイドバー８０ａによって機械の軸に供給した。

【0168】

炭素糸３を、加熱バー９０によって予め加熱し、次いで、スプレッドバー８０ｂ及び加熱バー１００によって所望の炭素坪量の一方向ウェブ２まで広げた。ベール４、５のロール１３ａ及び１３ｂは、張力なしで巻き出され、自由に回転する非電動ロール１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ及び加熱されたバー１２ａ、１２ｂの間に固定された連続ベルト１５ａ、１５ｂによって移送される。

【0169】

ベール４及び５は、炭素糸３と接触する前にゾーン１１ａ及び１１ｂで予熱され、エアギャップが制御される２つの加熱されたバー１２ａ及び１２ｂの各側で積層された。冷却され得るカレンダ１６は、次いで、両側にベールを有する一方向ウェブに圧力を加えて、テープの形態の強化材料１を生産する。偏向ローラ１８は、強化材料１を、モータ駆動巻き取りトリオ１９を備える牽引システムに向け直し、次いで巻き取り装置２０に向け直して、このように形成された強化材料１のロールを形成することを可能にする。

【0170】

この生産ラインでは、ベルトは電動式ではなく、代わりに強化糸３自体によって引っ張られることに留意されたい。

【0171】

さらに、ＷＯ２０１０／０６１１１４に説明され、その図８に提示されているように、テープの形態を有する本発明による複数の強化材料を同時に製造した。形成される一方向ウェブを形成する各撚られた炭素糸は、予め製造された選択された撚糸のロールから引き出された。所望の幅の一方向ウェブを、並行して、選択された数の糸で作製し、各一方向ウェブ間に十分な空間を残すように離間させた。したがって、様々な一方向ウェブ２及びギャップを覆う単一の不織物（ベール４及び５に相当する）を、それらの各面ですべての一方向ウェブ２と会合させた。不織材料は、ウェブに積層された後、次いで、加熱された切断要素によって、形成された各一方向ウェブの間で切断され、それにより、隣接して生産された本発明による様々な強化材料を得た。各一方向ウェブの間のギャップは０．５ｍｍ～２ｍｍの範囲内であり、その結果、各一方向ウェブの間の縁部に沿った切断を行うことができ、連続的かつ並行して生産された様々な強化材料を得た。

【0172】

１）真空下での厚み：

【0173】

複雑な形状又は厚いプリフォームの自動化レイアップ中には、できる限りオーバーランしない材料であること、したがって複合部品の最終的な厚みに近い適用された材料の厚みを有することが重要である。実際、材料が大幅なオーバーランを示し、したがって積層体の製造後の最終的な厚みよりもはるかに大きい厚みを有する場合、部品に顕著な欠陥が存在し得る。欠陥は主に長すぎることに起因し得、しわを生成し得る。これは、当業者には受け入れられない。この特性を特徴付けるために、プリフォームの厚みは、自動化レイアップ後、真空下に配置する前後に測定される。

【0174】

図１２に示すように、準等方性対称スタックを有する、より正確にはレイアップ［＋４５／０／－４５／９０］３ｓを有する、２００×２００ｍｍプリフォームＰを形成した。プリフォームＰをプレート上に置いた。ＦＡＮＵＣロボット及びＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ／ＳＴ３０７７ＬＶＤＴプローブを使用して厚みを測定した。プローブの先端は、直径５０ｍｍの円形キーである。プローブは、５点Ｐ１～Ｐ５でプリフォームの厚みを測定し、これによりプリフォームの平均の厚みの値を得ることができる。ｘ軸に沿って５０ｍｍ、ｙ軸に沿って５０ｍｍごとに測定した。

【0175】

次いで、真空バッグ及びポンプを使用して、プリフォームを真空下（１５ｍｂａｒ未満の残留圧力）に置いた。次いで、アセンブリの厚みを測定し、消耗品の厚みを差し引いて真空下のプリフォームの厚みを得た。

【0176】

次いで、真空下の厚みに対する真空なしの厚みの比率を計算した。比率が高いほど、真空下の厚みと比較した真空なしの厚みが大きくなり、最終部品での欠陥の可能性が高くなる。目標は、この比率を最小化することである。

【0177】

以下の表４は、材料１～６の理論的な厚み（真空下の厚み）で割った厚み（真空なしの厚み）の比率を要約している。

【0178】

【表4】

【0179】

先行技術の材料１と比較して、撚糸を使用する材料２～６は、真空下の厚みに対する真空なしの厚みの比率を最小限に抑えることを可能にする。これにより、オーバーランを減少させることができる。

【0180】

２）撚りが自動化レイアップの品質に及ぼす影響。

【0181】

プリフォームの自動化レイアップステップは、その中に欠陥を生じさせないことが不可欠である。炭素糸の構造は、レイアップの品質に影響を及ぼし得る。したがって、炭素糸の撚りがレイアップ後のプリフォームの品質に影響を及ぼすかどうかを判定する必要がある。

【0182】

より正確には、炭素糸の撚りは、いわゆる「剪断」現象に対して影響を及ぼし得る。強化材料（一方向ウェブ２及びベール４、５）の重ね合わせレイアップ中に、次のプライの真下に位置するプライの炭素糸は、レイアップ中のロボットヘッドの圧力及び移動に起因して剪断される。この剪断は、レイアップが開始される領域で最も一般的である。いくつかのプライがレイアップされると、このプライ内剪断は増大する可能性があり、その結果、プリフォームの厚みが局所的に増加し、欠陥（しわ、ほつれ、プライの分離など）が現れ、プリフォームの品質が低下する。

【0183】

工業用タイプの自動化されたプライのレイアップ試験を、撚られた炭素糸を用いて行った。Ｃｏｒｉｏｌｉｓ １６ １／４”ＡＦＰヘッド及び１２ｋｗレーザー型加熱装置を備えたＣｏｒｉｏｌｉｓ Ｃ１ロボットを使用してレイアップを行った。この特定の場合では、１６ウェブのうちの８つのみが同時に隣接して敷設された。従う熱法則を以下の表５に記載する。

【0184】

【表5】

【0185】

撚られた炭素糸のプライを真空テーブル上に０°で連続的にレイアップして、５００ｍｍ（０°方向）対１５０ｍｍのプリフォームを形成した。矢印Ｆによって表される敷設方向に従って行われる炭素糸敷設の開始は、常にプリフォームの同じ場所（図１３の矩形領域Ｚ１）に位置する。したがって、研究された厚みは、このゾーンＺ１に位置していた。

【0186】

各プライのレイアップ後、プリフォームのレイアップ開始ゾーン（ゾーンＺ１内の点Ｐ’１、Ｐ’２、Ｐ’３）での厚み測定を、マーキングゲージ、アルミニウムバーからなる支持体、及び厚み測定時にプリフォームに加えられた０．０２バールの圧力に相当する１ｋｇの重りによって行った。測定中、厚み測定デバイスは常に同じ場所に配置した。各プライのレイアップ後、ロボットが通過し、次いでレイアップ後に再配置されることを可能にするために、それを除去した。プリフォームの品質が不十分であると判断された場合、レイアップを停止する。

【0187】

材料２（表３）を比較材料１と比較する。

【0188】

図１４は、比較材料１及び材料２について、レイアップされたプライの数の関数としてオーバーランの変化を示す。

【0189】

なお、オーバーランは、レイアップされたＸプライを有するプリフォームの総厚みの、レイアップされたプライの数Ｘに対する比率として定義され、つまり：

【0190】

オーバーラン（ｍｍ）＝プリフォームの総厚（ｍｍ）／レイアップされたプライの数

【0191】

これは、プライの平均厚みの指標を与え、したがってオーバーラン現象を定量化することを可能にする。オーバーラン現象を最大にするために、強化材料のスタックは、０°で延びる一方向層からなる。

【0192】

図１４に示すように、レイアップされたプライの数の関数としてのプライごとの厚みの変化は、撚られた炭素糸（材料２）の方が微細穿孔プロセスあり（比較材料１）よりも小さい。結果によれば、撚られた炭素糸を用いると、撚られていない炭素糸で作製され、先行技術によって微細穿孔された同等の材料と比較して、オーバーランが減少し、レイアップ後のプリフォームの品質が向上する。

【0193】

３）強化材料の横方向浸透性に対する撚りの影響：

【0194】

本発明が、先行技術による微細穿孔された強化材料を用いて得られるものと同じレベルの強化材料の横方向浸透性を維持することを検証することが重要である。これは、流体が繊維材料を通過する能力として定義することができる。これはｍ２で測定される。以下の表６に示す値は、２００９年１０月１６日にＥｃｏｌｅ Ｎａｔｉｏｎａｌｅ Ｓｕｐｅｒｉｅｕｒｅ ｄｅｓ Ｍｉｎｅｓ ｄｅ Ｓａｉｎｔ Ｅｔｉｅｎｎｅで審査されたＲｏｍａｉｎ Ｎｕｎｅｚによる「Ｐｒｏｂｌｅｍａｔｉｑｕｅ ｄｅ ｌａ ｍｅｓｕｒｅ ｄｅ ｌａ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｅ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｅ ｐｒｅｆｏｒｍｅｓ ｆｉｂｒｅｕｓｅｓ ｐｏｕｒ ｌａ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ」（「Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｆｉｂｒｏｕｓ ｐｒｅｆｏｒｍｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」）と題する学位論文に記載された装置及び測定技術を用いて測定され、これはさらなる詳細について参照され得る。

【0195】

特に、測定は、２つの同一円筒形チャンバを使用して試験中に試料の厚みをモニターすることによって行われ、これは、「レーストラッキング」（浸透性の測定において、材料の隣又は「側面」の流体の通過）の影響を低減することを可能にする。使用される流体は水であり、圧力は１バール＋／－０．０１バールである。対称的な準等方性スタッキング、［＋４５／０／１３５／９０］Ｓ、８プライを有する直径２７０ｍｍのプリフォームを作製した。

【0196】

以下の表６は、比較材料１、並びに撚糸を使用した材料２～６に対して、５０％、５５％、及び６０％の繊維体積比（ＦＶＲ）について測定された横方向浸透性の値を示す（表３を参照）。各材料に対して、異なる繊維体積比を有する３つの試料について、表６の横方向浸透性の値を図１５に要約する。

【0197】

【表6】

【0198】

２８０ｇ／ｍ^２の炭素繊維目付については、炭素糸を１メートルあたり１０ターンで撚ることにより、先行技術による微細穿孔された材料よりも良好な平均横方向浸透性が得られると見受けられる。

【0199】

３５０ｇ／ｍ^２の炭素繊維目付については、炭素糸を１メートルあたり１４ターンで撚ることにより、先行技術による微細穿孔された材料のものと同等な平均横方向浸透性が得られると見受けられる。

【0200】

１メートルあたりのターン数が減少すると（材料２と比較した材料３）、材料の横方向浸透性が減少する。

【0201】

４）複合材の機械的特性に対する炭素糸の撚りの影響：

【0202】

炭素重量に適したスタッキング順序からなる４３０ｍｍ×４３０ｍｍのプリフォームを射出モールド内に加圧下で配置した。プリフォームを囲む既知の厚みのフレームを使用して、所望のＦＶＲ（繊維体積比）を達成した。参照ＨｅｘＦｌｏｗ ＲＴＭ６としてＨＥＸＣＥＬ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓｔａｍｆｏｒｄ、ＣＴ、ＵＳＡが販売するエポキシ樹脂を、プレス内で１２０℃に維持されたプリフォームを通して２バール下、８０℃で射出した。プレスによって加えられた圧力は５．５バールであった。プリフォームが充填され、樹脂がモールドから出たら、出口パイプを閉じ、硬化サイクルを開始した（３℃／分で１８０℃、続いて１８０℃で２時間の後硬化、５℃／分で冷却）。

【0203】

次いで、試料を適切なサイズに切断して、以下の表７に要約されている有孔圧縮試験（ＯＨＣ）及びソリッドプレート圧縮試験（ＵＮＣ）を行った。

【0204】

【表7】

【0205】

試験は、強化材料２～５及び比較材料１を用いて行った（表３）。有孔圧縮試験（ＯＨＣ）の結果を以下の表８に示す。

【0206】

【表8】

【0207】

先行技術では、炭素重量が機械的特性に影響を及ぼし得ることが公知である。一般に、炭素重量が高いほど、機械的圧縮特性は低くなる。この場合、結果は炭素の等目付と比較される。

【0208】

目付が２１０ｇ／ｍ^２の場合、比較材料及びいわゆる撚られた材料の有孔圧縮試験（ＯＨＣ）の結果の間に差はない。２８０ｇ／ｍ^２の目付についても同じ結論を導き出すことができる。３５０ｇ／ｍ^２の目付に関しては、この選択肢は不可能であるため、微細穿孔材料と比較することは不可能である。

【0209】

ソリッドプレート圧縮試験（ＵＮＣ）の結果を以下の表９に示す。

【0210】

【表9】

【0211】

表９の結果により、有孔試験に関してと同じ結論を導き出すことができる。

【0212】

５）炭素糸の撚りが横方向電気伝導率に及ぼす影響：

【0213】

３３５ｍｍ×３３５ｍｍのプリフォームは、強化プライから作成され、その数は炭素糸の目付に依存する。スタッキング順序は［０／９０］ｎｓであり、ｎｓは、３ｍｍの最終的な厚み及び６０％の繊維体積を有するパネルを得るために、炭素糸の目付に依存する整数である。次いで、プリフォームを加圧下で射出モールドに配置した。機械的圧縮試験（上記のパラグラフ４を参照）と同じ方法で、強化材料／ＲＴＭ６の複合材パネルは、射出プロセス（圧縮プレートと同じパラメータ）によって作製される。

【0214】

ウォータージェットカッターを使用して、パネル全体に均一に分布した２４個の４０ｍｍ×４０ｍｍの試料に予め切断した。次いで、予め切断したパネルの両面をサンドブラストして炭素繊維を露出させた。次に、電気アークプロセスによって導電性金属、典型的にはスズ及び亜鉛の層を適用する前に、パネルの前面及び背面を処理した。金属コーティングは、サンドブラスト又はサンディングによって試料フィールドから除去されるべきである。この導電性金属の適用は、試料及び測定機器の間での低い接触抵抗を可能にする。次いで、個々の試料をパネルから切り出した。

【0215】

電流及び電圧を変えることができる電力源（ＴＴｉ ＥＬ３０２Ｐプログラマブル３０Ｖ／２Ａ電源、Ｔｈｕｒｌｂｙ Ｔｈａｎｄａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ ＵＫ）を使用して抵抗を求めた。試料を電源の２つの電極と接触させた；これらの電極は、クランプによって接触するように配置されている。電極が互いに又は他のいかなる金属要素とも接触しないことが確保されるように注意しなければならない。１Ａの電流を印加し、電圧計／オーム計に接続された他の２つの電極によって抵抗を測定した。試験は、測定対象の各試料に対して行った。次いで、伝導率の値を、試料の寸法及び以下の式を使用して、抵抗値から計算した：

【0216】

抵抗率（オーム．ｍ）＝抵抗（オーム）×表面（ｍ^２）／厚み（ｍ）

【0217】

伝導率（Ｓ／ｍ）＝１／抵抗率

【0218】

パートＢ

【0219】

第２の一連の試験の結果を以下の表１０に示す。材料１２、１３、１５、及び１７を本発明に従って生産した。得られた材料はいずれも、比較材料１９を除いて、微細穿孔しなかった。

【0220】

【表10】

【0221】

本発明による強化材料の製造

【0222】

この第２の一連の試験は、より高い生産速度を有する工業規模の生産の要件を満たす新しい生産ラインで行われ、生産ラインの停止及びその構成部品の摩耗を低減し、並びに安全レベルを高めることを目的とした。このような速度の増加は、ラインの全体的な慣性を増加させ、ラインの様々なポイント／ローラ上の材料に対して、したがって特にベルトを駆動するのに必要な力に対してより多くの摩擦事象を発生させる。その結果、図１８に関連して前述した生産ラインは、連続ベルト１５ａ及び１５ｂの電動化を導入することによって変更された。ベルト１５ａ及び１５ｂは、ローラ１４ａ及び１４ｃによって互いに独立して電動化され、ローラ１４ｂ及び１４ｄは自由に回転したままであった。

【0223】

この生産速度の増加は、すべて同じ種類のＳ撚り又はＺ撚りを有する撚られた強化糸を使用して、糸間のギャップ、重なり又はひだなどの欠陥の存在を最小限に抑えた一方向ウェブの生産において遭遇する難しさを強調している。実際、コーム又はガイドローラーの使用にもかかわらず、強化糸の軌跡は完全には制御されておらず、これは、欠陥の出現をもたらす。本発明の範囲内で提案されるように、混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブを使用することによって、これらのリスクを最小限に抑え、さらには回避することができる。

【0224】

この工業規模の生産ラインでは、いくつかの材料１１が並行して製造されたので、より高い生産速度を有していた。

【0225】

第１の一連の試験と同様に、テープの形態の本発明による複数の強化材料を同時に製造した。

【0226】

同様に、本発明による複数の材料１２及び複数の材料１３を並行して製造した。得られた材料１２及び１３は、材料１１と比較して、特に縁部においてより規則的であることが観察された。実際、糸の整列の品質は、材料１２及び１３の場合、一方向ウェブの形成中により良好であった。その結果、隣接して製造された２つの一方向ウェブ間の距離がより規則的になり、それによって、形成された２つの一方向ウェブ間で、その両面の２つの積層ベールを切断することが容易になった。

【0227】

材料１４及び１５、並びに１６及び１７についても同様の観察がなされた。Ｓ撚糸のみを含む材料１４の場合、ＳＺＳＺＳＺの順序の糸を使用する材料１５よりも多くの欠陥、例えば、しわ、ギャップ、又は糸間の重なり、及び縁部での不規則性が観察された。同様に、Ｚ撚糸のみを含む材料１６の場合、ＳＳＺＺＳＳの順序の糸を使用する材料１７よりも多くの欠陥、例えば、しわ、ギャップ、又は糸間の重なり、及び縁部での不規則性が観察された。

【0228】

さらに、７本のＳ撚糸、５本のＺ撚糸、次いで６本のＳ撚糸の順序を有する１８本の糸を含む材料１８の場合、前述のプロセスによって一方向ウェブを形成すると、図１７に示すような一方向ウェブが得られる。この図に見られ得るように、７本のＳ撚糸／５本のＺ撚糸の接合部に顕著なギャップがあり、これはウェブの全長に沿って１ｍｍを超える幅の連続的なギャップが作出されることで品質不良の性質である。Ｚ撚糸の群は右方に引かれる一方、Ｓ撚糸の群は左方に引かれている。これは、不満足な連続的ギャップをもたらす。この順序は、Ｓ撚り及びＺ撚り糸の数に関してよりバランスがとれ、糸間ギャップのリスクの低減に起因してより大きなカバレッジを有する一方向ウェブをもたらす、本発明の範囲内で与えられる混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブについての定義Ｐ１、Ｐ２、Ｉ１及びＩ２に合致しない。

【0229】

したがって、本発明の範囲内では、ガイドデバイス又はコームの使用にもかかわらず、同じ撚りを有するか、又は本発明の範囲内で与えられる、混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブの定義Ｐ１、Ｐ２、Ｉ１、及びＩ２に合致しない構成を有する撚られた強化糸の一方向ウェブの形成中に、強化糸の軌跡について偏向現象が観察された。これらの現象は、３本以下の糸しか含まない一方向ウェブでは起こらない。本発明の範囲内で提案される混合Ｓ／Ｚ一方向ウェブの使用は、３本を超える糸からなる一方向ウェブの問題を解決する。

【0230】

さらに、偏向現象は、生産される強化材料の幅の増加と共に悪化する。この問題は、７ｍｍ又は１２ｍｍを超える幅の生産ではさらに顕著である。本発明の範囲内で提案される混合一方向Ｓ／Ｚウェブによって解決された強化糸の偏向の問題は、使用されるポリマー多孔質層に関係なく、使用される製造方法、すなわち複数の強化材料が並行して製造されるか否かに関係なく生じる。実際、偏向現象が発生すると、その現象は本発明による材料の適用中に困難も引き起こし、その結果、満足できない位置決めを生じる。

【0231】

本発明による強化材料の自動化レイアップ

【0232】

材料１１から１７は、敷設面に適用される前に、材料が循環するガイド溝から作成されたガイドを備える自動化レイアップデバイスによってレイアップした。このガイドは、ウェブがデバイスのレイアップヘッドの出口で適切に位置決めされることを確実にすることを可能にし、それにより、レイアップヘッドが強化材料の軌跡及び敷設面上のその位置決めを適切に制御することを可能にする。図１６に示すように、材料の評価のために、一連の平行な材料ストリップ１１（ＳＳＳＳ）の接合レイアップを得るために、一方を他方の隣に適用することによって、平面上でレイアップを行った。材料１２（ＳＺＺＳ）及び材料１３（ＳＺＳＺ）についても同じ手順に従った。これらの２つの材料を用いると、レイアップがより良好に制御され、図１６の左側に示す写真に見られるように、敷設面上のギャップ及びひだが低減される。ガイド溝内の材料の挙動を観察することにより、材料１１（ＳＳＳＳ）の不適切なセンタリングが発生し、それによって溝の縁部の一方に当接するが、材料１２及び１３は溝内で非常に良好にセンタリングされ、それらの２つの縁部（ＳＳＳＳ）上に支持されたことに留意されたい。

【0233】

第一に材料１４及び１５、第二に材料１６及び１７について同じ知見が得られた。Ｓ撚糸のみを含む材料１４の場合、ＳＺＳＺＳＺの順序の糸を使用する材料１５の使用と比較して、レイアップは満足のいくものではない。同様に、Ｚ撚糸のみを含む材料１６の場合、一連のＳＳＺＺＳＳ糸を使用する材料１７の場合よりも多くのギャップが観察された。表１１は、材料１６及び１７のレイアップの場合に、定規で測定した、２つのストリップ間で得られた平均ギャップ幅を示す。

【0234】

【表11】

【0235】

Ｓ撚りの撚糸及びＺ撚りの撚糸の両方からなるＳＳＺＺＳＳウェブの使用が、結果として得られる一方向ウェブにおいて、強化糸のない領域の著しい減少をもたらすことは明らかである。

【0236】

本発明による材料の性能

【0237】

本発明による材料の性能を、パートＡに記載の方法に従って評価した。

【0238】

撚られたＳ撚糸又はＺ撚糸のみからなる一方向ウェブ、又はＳ撚り及びＺ撚りの撚糸の両方からなる一方向ウェブに関係なく、本発明で提案された撚糸を使用する利点は、非真空の厚みに対する真空の厚みの比率の低下、オーバーランの減少、材料の横方向浸透性の改善、及び材料の横方向電気伝導率の改善という点で依然として残る。

【0239】

一方で、本発明の範囲内で提案されるように、Ｓ撚り及びＺ撚りの撚糸の両方からなる一方向ウェブを有する材料の機械的性能は、生産される強化材料内の欠陥の減少のために非常に満足できる。

【0240】

得られた結果を以下の表１２に示す：

【0241】

【表12】

【0242】

Ｓ撚り撚糸及びＺ撚り撚糸の両方からなる一方向ウェブのオーバーラン性能は、比較の微細穿孔材料１９と比較して改善されている。したがって、材料が同じ方向に撚られた一連の糸からなる一方向ウェブを有するか、又はＳ撚り及びＺ撚りの糸の混合物からなる一方向ウェブを有するかにかかわらず、オーバーラン性能が改善される。得られた結果を以下の表１３に示す：

【0243】

【表13】

【0244】

また、本発明による材料１５について横方向浸透性の性能を測定し、比較材料１９のそれと比較し、以下の表１４に示す。得られた横方向浸透性は、２つの材料に対して同等である。

【0245】

【表14】

【0246】

本発明による材料１５に対しても横方向電気伝導率の性能を測定し、以下の表１５に示す。

【0247】

【表15】

【0248】

本発明による材料１５は、特に比較材料１を用いて得られたものと比較して、良好な電気的特性を提供する。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【国際調査報告】