JPH06500964A - 複合材 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 複合材 ファイバ状成分を有する前記高分子マトリックスを含む柔軟または弾力のある複 合材に関する。前記複合材は、高い耐破壊性および他の有用な特性によって特徴 付けられる。

発明の背景 近年において、非常に盛んな研究努力は必要とされる特性を供する樹脂およびフ ァイバ状物質の複合材の発展に向けて費やされていた。そのような複合材は、典 型的にいくつかまたはより多くの従来の樹脂またはエポキシ、ポリエステル樹脂 のような他のマトリックス物質を含み、例えばガラスまたは金属のファイバ等を 含む多種のファイバで強化されている。

複合材に関する有用な議論は、サイエンティフックアメリカ、１０月、１９８６ ．２５５巻、Ｎ００４，１９３〜２０２頁で現されている“複合材”と題するチ ニーらによる技術に明らかにされている。前記技術は、多様なマトリックス物質 に分散されたファイバ状物質を含む多様の異種の複合材が述べられている。前記 技術は、セラミックマトリックス物質のように脆い場合、前記マトリックスの割 れは前記マトリックスとファイバの間の結合が全く弱くないのと同様に強化ファ イバを役に立たなくさせるかもしれないことを注目する。

しかしながら、工程は通常、前記マトリックスとファイバ状成分の間の最大結合 を供するために取られる。これは、マトリックスおよびファイバの適切な選択お よび／または前記マトリックスへの物理的又は化学的結合を供するための前記フ ァイバの前処理によって達成されるかもしれない。

注目されことは、織布、不織布、編んだ織物又はステーブルファイバ又はフィラ メント束の形態で例えば金属、ガラス、ポリエステルその他の多様な形の多様な ファイバ状成分は複合材の使用のために提案されている。最近、アラミドおよび 高分子ポリエステルファイバ（例えば１スペクトラ”ファイバ）のような物質は 複合材の使用のために提案されている。

しかしながら、確認できる限りではそのように既に開示された使用の全ては有用 な柔軟または弾力のある複合材を提供するために前記ファイバ状成分と前記マト リックス間の接着を必要としている。

発明の概要 本発明は、非常に有用な弾力のあるまたは柔軟な複合材は弾力のある樹脂がファ イバ状成分を実質的に前記成分間の接着又は結合なしで包むか囲むことのように 前記樹脂成分と前記ファイバ状成分の組み合わせによって得られることができこ とを見出したことに基づく。これは、前記樹脂とファイバ状成分間の結合するこ とが実質的でないならば望ましいと考えられていた従来の複合材と本質的に異な る。本発明の場合ににおいて、前記樹脂と前記ファイバ状成分はいかなる意義の ある量の結合も生じないように選ばれる。重要なこととして、それ自身弾力のあ る前記樹脂はマトリック機能をなしながらその弾力性を維持することができる。

同時に、ファイバ状成分は前記複合材に対し強度および他の望ましい特性、特に 耐破壊性を加える。

特に効果的な結果物は、ステーブルファイバ又は連続フィラメント、不織布、織 布または編んだ織物の形態であるかもしれないファイバ状成分の回りにその場で 前記樹脂マトリックスを形成することによって得られる。

好ましい例において、本発明はファイバ状成分として超高分子量、高引張り強度 、高モジユラス高分子ポリウレタンファイバの使用と、柔軟なポリウレタンはウ レタン形成成分を前記ファイバの回りに配置し、かつ望ましいウレタン形成反応 を生じさせることを許容することによってその場で形成されることを企図する。

そのようなファイバおよび樹脂マトリックスは互いに結合されず、非結合効果は ポリエチレンファイバの高い潤滑性によって促進される。前記マトリックスとフ ァイバ状成分間のいかなる意味のある化学的結合が回避される限りでは、ポリエ ステルファイバもまた前記柔軟なポリウレタンマトリックス等に有用に供されて るかもしれない。

本発明によれば、前記複合材は前記マトリックス中の前記ファイバが押さえ付け られる、つまり前記マトリックスが個々のファイバの周囲に接触し、前記マトリ ックスとファイバ間のずれで折れる動作に影響を及ぼす位置まで曲げられるまで 、前記複合材は実質的に前記ポリウレタン自身と同様に弾力がある。この位置ま で、前記複合材は前記樹脂マトリックス内である捏度まで流動する侵入されたフ ァイバに対して引張りを生じることなく曲げられるかもしれない。しかしながら 、前記複合材の折り曲げがファイバ押さえ付けまたは折れが生じるようであると 、前記ファイバは前記複合材にかけられる負荷を広げるようにその付近のファイ バの共動によってそれらの強化効果が増大する。それから、屈曲力が解除される と、押さえ付けられたファイバに蓄えられたエネルギーは以前の寸法に前記複合 材の復帰を促進する。したがって、前記複合材は実質的に前記樹脂の好ましい柔 軟性又は弾力性を維持しながら他の点で利益を得るファイバによって強化されて いる。

本複合材が屈曲および解除に対して機能する挙動は、前記ファイバおよびマトリ ックスが互いに物理的又は化学的に結合されているならばできないことを注目す べきである。従って、前記ファイバと前記マトリックス間の意義のあるまたは故 意の接着は柔軟性を制限し、かつそれによって充填されたファイバは他の隣接し たファイバで曲げ負荷を分散する前に紀マトリックスに関連する変形前、途中ま たは後に位置を変えない。前記複合材は前記ファイバが曲げられたマトリックス によってそれらの位置で短くされるかまたは圧搾される位置に折り曲げられ、か つ屈曲力が解除された時にそれによって押し付けられたファイバに蓄えられたエ ネルギーが前記複合材をその初期形状に戻す弾性を助けるまで、前記ファイバは 、その代りに前記マトリックス内で接着しないで流動する。

発明の詳細 広く多様の弾性のある高分子物質は、本複合材に対するマトリックスを供するた めに使用されるがもじれない。けれど、好ましくは前述したように前記マトリッ クスは前記ファイバ状成分の回りへのポリウレタン形成反応物の塗布、次の反応 および硬化によってその場で形成される柔軟または弾力のあるポリウレタンを含 む。典型的には、前記ポリウレタン形成反応物は、（Ａ）脂肪族インシアネート 、例えばイソホロンジイソシアネート又はジフェニルメタンジイソシアネートの ようなインシアネートプレポリマーおよび（Ｂ）ポリエステルポリオールまたは ポリプロピレングリコールとそれの混合物のような脂肪族ヒドロキシ成分を含む 。いくつかの従来のポリウレタン形成成分は、ポリウレタン反応が前記ファイバ 状成分の融点以下の温度で生じるのに供されるこの目的のために用いられるかも しれない。好ましくは、前記ポリウレタンは前記反応物（Ａ）および（Ｂ）を例 えば３０〜６０℃の温度まで別々に前加熱され、そしてそれら反応物を前記ファ イバ状成分の回りに塗布し、後者は周囲温度（１８〜３２℃）に保持されたモー ルド又は別に置かれることによって形成される。その場で結果的に生じる反応は 、含まれるファイバの融点以下の温度に維持するために必要に応じて制御される べき発熱の１つである。通常、ポリエチレンファイバにとって前記温度は約７０ ℃以下に保持されるべきであり、ところが一方より高い温度、例えば約１２０℃ までは低架橋ポリエステルファイバで観察されるかもしれない。

けれど、ポリウレタンマトリックス物質はそれらが良好な耐摩耗性を有する傾向 があり、脂肪族ウレタンの場合、良好な耐ＵＶ性、ポリエーテルの場合、良好な 加水分解安定性を有する理由で好ましい。

ポリウレタンは好ましいマトリックスを含む一方で、弾力のある他の樹脂が使用 されても良いことを認められる。これは、例えばビニル樹脂、エチレンプロピレ ンポリマー、エポキシ等を含む。多様のファイバ状成分またはそれらの混合物は 、本目的のために使用されても良い。しかしながら、前述のようにこの成分はポ リエステルファイバか、または超高分子量、高引張り強度ポリオレフィンファイ バを含むことが好ましい。特に好ましくは、高分子ポリエチレンファイバ、例え ば顕著な効果を持つことが見出だされたスペクトラム９００およびスペクトラム １０００として使われているファイバである。そのようなポリエチレンファイバ は、例外的に高引張り強度を有し、この理由でこのファイバから作ることができ る織物は与えられた引張りレベルでより小さい強度のファイバから作られた織物 に比べてより多くの開口がある。例えば、３２Ｘ３２構造（これはインチ当たり ３２ラツプ、３２フイリングヤーンである）の１．２００デニールポリエステル ヤーンの織物織布は実質的に“ウィンド°を持たない、つまり織布窓スクリーン 織物であるように、そこに実質的に開口がない。このような閉ざされたポリエス テル織物は、１０×１０構造（これはインチ当たり１０ラツプ、ｌＯフィリング ヤーンである）のスペクトラ９００または１０００フアイバの１．２００デニー ルヤーンの開口織物織布に比べて強さが劣る。後者の織物は、開口であるので各 々のラップおよびフィリングヤーン間に実質的に“ウィンド°を有する。“ウィ ンド１で強い織物を作るための能力は、ポリエチレンファイバの潤滑または滑り 性と協力して本目的に特に有用なこのファイバを作る。

１スペクトラム”ファイバは、次の最も高性能ファイバ、アラミドに比べて負荷 を早く、約２倍の早さで伝えることがわかる。したがって、織物形成の１スペク トラム”ファイバはファイバがその相手のファイバを迅速に整列する力が加えら れると、１２，３００／秒でそれらのあてがわれた強化仕事をわける。しばしば 、走者、例えば本発明によって造られた靴底での爪先歩行は自動的にかつ極めて 迅速に無数の超強度ファイバで保護挙動をもたらす。

“スペクトラム１フアイバは、より軽く、つまりそれはポリエステル（１，３８ ）　、アラミド（１，４４）　、ガラス（２，６）または鋼（７，０）に比べて 低い比重（０，９７）を有し、かつ他のファイバより性能が優れている。これは 、必然的に最大強度、重量特性を示す本複合材をできる。

“スペクトラム１フアイバは、２５０１Ｆである水の沸点で縮む傾向があり、前 記ファイバは徐々に弱くなり始めるが著しくはない。したがりて、これらファイ バの使用に選択される樹脂は水の沸点以下の温度、好ましくは例えば実質的に手 洗い温度（約７０℃以下）で形成されるべきである。

１スペクトラム”ファイバまたは高分子オレフィンファイバは、殆ど樹脂と結合 されない。そのような接着は実質的であると考えられている理由から複合材を形 成ために、いくつかの工程は例えばコロナ、プラズマ処理によるか、または接着 剤によってこれらファイバの接着特性を改良するために過去において採用されて いた。しかしながら、本目的から前記ファイバは弾力のある複合材を得るために 前記樹脂マトリックスに接着しないことが重要である。これに関しては、付随的 に起こる物理的接着は例えば前記ファイバ表面で不規則になるように前記ファイ バとマトリックス間に生じてもよい。

しかしながら、そのような付随的に起こる接着は本発明が避けられる傾向の覆類 ではない。重要な事は、前記マトリックスとファイバ状成分の化学的接着を回避 することである。

本複合材は、多様な手法によりＮｉ製されてるかもしれない。

例えば、樹脂または樹脂形成成分は前記ファイバの回りに鋳造もしくは挟まれて も、またはそれらはファイバ状成分間に噴射されてもよく、そして樹脂がその場 で形成される容器内に配置され樹脂形成成分は反応および硬化されることを許容 する。有益には、マトリックス樹脂の２つの液体反応部は前加熱され、無空気ス プレーガンの頭部で高圧力下で正確に混合されるかもしれない。それによって噴 霧化された樹脂混合物はそれから既に配置されたファイバ上および間に堆積され 、これらは適切な治具または型等に置かれる。択一的に、反応物は前記樹脂成分 がそこに分散された前記ファイバとマトリックスを形成するために反応される適 切な基板または型表面に前記ファイバおよび他の任意の成分と共噴霧されるかも しれない。前記基板は織物、紙、フィルム、シート、箔、金属等であればよいこ とが認められるであろう。どんな方法を用いても、前記樹脂は強化するファイバ またはファイバ状束をそれらと結合せずに包むべきでり、ファイバの束が使用さ れる場合、前記樹脂は前記束に入れられるが、一方そこの個々のファイバは全て 入れられないことがわかる。

ファイバ状成分は、例えば個々のファイバ、フィラメント、ファイバ束、不織布 、織布または編まれた織物のような任意の従来の形態であればよい。用語“ファ イバは、ここで便宜的に使用されるが、前記用語は所望長さに切断された連続繊 維と同様なステーブルファイバとその束またはそれを基礎とされた織物の両方を 包含することを意味する。

前記ファイバ状成分は、無秩序または例えば複合材に望まれる特性に依存する方 位に合わされた形態で使用されれるかもしれない。無秩序の形態の場合、ステー ブルファイバが使用されてもよい。そのようなファイバは前記樹脂マトリックス 内に分散された時、様々な度合でカールまたは屈曲される傾向がある。択一的に 、連続フィラメントは無秩序又ははい回る形態で使用されるかもしれない。

前記ファイバは、好ましくは織物または束の形で使用され、非常に有用な結果物 は前記ファイバが屈曲またはじくざくでなく与えられた平面で直線および平行で ある時に得られる。

与えられた平面で各々多軸もまた、環境が保証される時に使用されてもよい。フ ァイバ束が使用される場合、前記束は通常の平面において平行に配列された束で １０〜１０００フイラメントを含むことが好ましい。フィラメントの平行層は、 隣接した層内のフィラメントに対して異なる角度で方位が合わせられたそれぞれ の層内のフィラメントで用いてもよい。

好ましくは直線又は屈曲のないファイバは、屈曲されたファイバが与えられた力 によって最初に真っ直ぐにされることを必要とするのに対し、そのようなファイ バに加えられる任意の力が伸び又は圧縮で前記ファイバを直ぐに負荷を加えると いう理由で用いられる。

ファイバ層の合わせ方位は、所望の方向で真っ直ぐに立てるために最初に用いら れる。有益には、各々の層内のファイバは平行、もしくは実質的に平行であり、 それによって与えられた体積中に多くのファイバを充填することをなす。前記フ ァイバは、それらの最も大きい寸法（長さ）が抵抗を意味する力に向けて平行で あるように配置されることが好ましい。

前記マトリックスは、伸びおよび圧縮で複合材に負荷を加える繰り返しおよび前 記ファイバの全てが前記樹脂によって完全に包まれていなくても、個々および束 の形の両方である一列配置で方位に合わされたファイバを保つために供せられる 。

寒望月 本発明は、次の例によって説明されるが、これに限定されない。

珂１ 樹脂−ファイバ複合材は、樹脂マトリックスとしてその場で形成される柔軟性の ２反応物ポリウレタンおよび高分子ポリエチレンファイバ１スペクトラム″　１ ０００で構成された織物を用いて次のように調製された。

前記樹脂は、２反応物理合物を前記平織物の回りに体積で３０　：　７０のファ イバ：樹脂の比にして噴霧することによって塗布された。前記織物は、針明けさ れ、無秩序に方位合わせされた２インチ１スペクトラム’　１０００フアイバの 不織布（ヤード当たり７．７オンス）であった。

前記ポリウレタンは、次のような２つの反応成分からなってこの例で使用される 。

物質　重量部 （Ａ）ポリウレタングリコール　５０ ポリエステルポリオール　−５０ フエニルマーキユリツク カルボキシレート　０．５ （Ｂ）インホロンジイソシアネート （脂肪族イソシアネートプレポリマ ー３１６’Ｆより大きいＢ、　Ｐ） 体積で５０部の（Ａ）および５０部の（Ｂ）はポリウレタンマトリックスを形成 するために使用された。これらの反応物は、結合し、前記織物に塗布する前に各 々別々に５０℃まで前加熱された。前記織物は、周囲温度であるが、理論反応の 理由で温度が約６０℃まで上げられることを意味する。結果として得られたポリ ウレタンは、約２０〜２５秒でゲルを始め、したがって形成する複合材は１ｍｍ 以下の厚さに減少させるために圧縮に委ねられた。平坦な圧縮は、この目的のた めに使用されるが、真空装置もまた同様に使用されることができる。ゲル時間も また前記複合材の回りの環境温度を増加することによって減少される。

反応が完結された後に得られた前記ポリウレタンは、約８０のシヨアＤ硬度を有 し、かつ前記複合材はその弾力性および耐破壊性によって特徴付けされた。

前記ポリウレタンは、例えば約６０のシヨアＤ硬度を有するより硬いポリウレタ ンによって置き換えることができ、同様に本発明に係わる非常に有用な複合材を 提供する。

例２ 複合材は、織物を十分に囲むように２成分ポリウレタン形成混合物を織物中に体 積で約５０　：　５０のファイバ：樹脂の比にして噴霧することによって調製さ れ、強化されない樹脂で表面を被覆することによって後に続かれた。

使用された前記織物は、６５０デニールの三輪ニット、６０フイラメント、横糸 方向にインチ当たり１２ヤーン、縦糸（縦方向に無強度ヤーン）に対して−４５ および＋４５度、インチ当たり１２ヤーンを持つ無ツイストスペクトラム９００ 、およびウェブの取扱いを助長するためのスペクトラム強度ヤーンで覆われた（ ａ過しない）７０デニールポリエステルニツトであった。

前記樹脂は、例１のようにその場で形成することを許容する。生産物は、高い耐 破壊性を証明する強く、弾性のある複合材であった。

この例における樹脂形成成分は、体積で５０部のシフ、二ニルメタンおよび５０ 部のポリオール、−次ポリプロピレングリコールを含む。

約２インチ長さ、平方ヤード当たり約５オンスの無秩序に方位合わせされたスペ クトラム１０００の不織布ウェブは、実質的に例１で使用されているように脂肪 族ポリウレタンキャスティング化合物に満たされた。顕著な空気泡の侵入を避け るために注意が払われる。キャスティング化合物は、霧化された噴射または任意 の他の知られた方法によって前記ファイバ周囲に導入されることができた。

得られた複合材は、平方ヤード当たり１１オンスの重量であり、優れた耐透過性 、色安定性および高い柔軟性を示した。

前記複合材は、靴底等のように柔軟性および高い強度を要求する用途に適してい る。

例４ 平方ヤード当たり約８オンスの重さである６５０デニールスペクトラム９００の 三輪ニット織物（＋４５度、０度、−４５度）は、複合材のための強化ファイバ として使用された。

前記織物は、ファイバの曲りを避けるように編まれ、前記ファイバの曲りは結果 として得られた複合材に負荷伝達を増大する。実質的に例２のような芳香族ポリ ウレタン化合物は、前記ヤーンの束に浸透するように前記織物中に噴射された。

平方ヤード当たり１４オンスの重量である得られた複合材は、柔軟であり、かつ 前記マトリックス樹脂または強化繊物単独に比べてより優れた透過性、磨耗性、 耐切断性および引張り強度を示した。そのように形成された前記複合材は、軟ら かい旅行鞄の用途に適していた。

スペクトラム９００およびスペクトラム１０００フアイバは前記例で使用された ことに注目すべきである。スペクトラム９００を使用することは、そのようなフ ァイバが多少大きな径（スペクトラム１０００としての２７μｍに比べて３８μ ｍ）および複合材の曲げおよび応力を加えることに対して樹脂マトリックスの切 断されない形跡を有するので好ましい。

スペクトラム１０００は、前記スペクトラム９００に比べて実際に強いが、９０ ０織物の空の断片を通る導管は同じ強度の１０００繊物の空の断片を通るそれに 比べてそれら軸に対する円形断面において大きくなる。９００繊物のより大きな 導管はその場で樹脂を形成するための樹脂成分の配置を促進し、したがって前記 ファイバに侵入することが明らかである。

前記例で証明された前記複合材は、高強度高分子ポリエチレンファイバの層の回 りにその場で形成される弾力があり、柔軟かつ弾性のポリウレタンマトリックス を広く実証的に含む。前記マトリックスおよびファイバは互いに結合されず、そ してこれおよび前記ファイバによって証明された高い平滑度の理由で、前記複合 材は前記複合材がマトリックスに対して十分に曲げられ、前記ファイバ上および 周囲で折れることを始める位置まで同じ度合の前記樹脂自身の弾力性または弾性 を実質的に有する。その位置で、前記複合材の任意のさらなる折り曲げは隣接す るファイバまたはファイバ要素に沿って負荷を広げる。それから、折り曲げスト レスが解除されるとファイバおよびそれらのマトリックスに蓄えられたエネルギ ーもまた放出され、そして前記複合材はその初期形状まで再たび蓄えられる。ス ペクトラムファイバの弾力性はこの関連において助ける。

前記複合材の柔軟性は、前記ファイバおよびマトリックス間の僅かまたは結合せ ず、かつ両物質の柔軟性および弾力性であるという事実から多大な程度をもたら す。前記材料は、屈曲されるので、前記ファイバは微視的寸法において自由に曲 げられ、かつ前記ファイバが前記マトリックスによって押し潰されるか短くなる ような屈曲度合まで前記マトリックスを強化するために機能しない。この位置ま で、それらは実質的に前記マトリックスに依存しかつこの段階での柔軟性は前記 樹脂マトリックス自身の特性によって圧倒的に決められるので、前記ファイバは 自由に屈曲できる。しかしながら、一層の折り曲げで、前記ファイバは曲げられ たマトリックスによって押し潰されるので、前記ファイバはそれら自身折れ動作 を生じ始め、したがって曲げられた複合材を強化するために尽くされ、かつ前記 ストレスが解除された時にその初期形状に戻すための手助けをする。

注目されることは、前記ファイバは耐透過性に関連して前記複合材に供する。こ れに関しては、前記マトリックスは任意の前記複合材に加えられる負尚、つまり 爪またはアイスビックのような突き刺す目的の用途からもたらされる負荷が群と しての多数のファイバによって分けられるようなマトリックスの範囲内で前記フ ァイバを抱持するために機能する。これは、前記複合材に高い耐破壊度合を与え る。

本発明の前記複合材は、広い産業財および消費財の衣料に適し、特に耐破壊性お よび柔軟で強度を要求するそれらに適している。これは、旅行鞄、足衣料、体保 護、ボート、可搬建築物、温室、ハイウェイ写出器、ブイ等のような多様な生産 物を含む。前記複合材は、高い強度：重量比を除いて、実質的に耐摩損性および 耐破壊性にできる。前述した生産物は弾力がある、つまり変形または屈曲後それ らの初期形状に回復する意義のある柔軟性であると同時に、それらはそのような 構造が望まれるならば硬い形状に造られてもよい。

本複合材の特に有用な用途は、旅行鞄の角または他の部分の強化である。旅行鞄 は、しばしば搬送中に突き刺される。

重大な耐破壊性を持つ本複合材の使用は、この問題を効果的に処理できる。

前記複合材の改良された耐破壊性に大きく依存する別の特別に意味のある領域の 使用は、尖ったものが出つくわずかもじれない場所での法施工のための保護衣料 の準備である。同様な有益さは、爪等に対する耐破壊性が重要である靴底の場合 に企図される。

本発明は、ポリウレタンマトリックスおよび高分子ポリエチレンファイバを用い ることを上に述べる一方、多様な変更は本発明の範囲から離れずに造ってもよい 。例えば、他の種類の高強度ファイバは前記ポリエチレンファイバの一部または 全部を置き換えて用いてもよく、提供されたこれら他のファイバはそれらが前記 マトリックスに良好に結合されない。

そのようなファイバは、前記マトリックスに無接着になるように前処理されるか もしれないポリエステル、金属またはセラミックファイバのような例えば紡績フ ァイバを含んでもよい。有益には、ポリエステルファイバはもし比較的厚い複合 材が！ｌｉ！！される（例えば１０ｍｍ厚さのもの）ならば用いられる。ポリウ レタンマトリックスがその場で形成される場合、発熱を制御することが困難であ るそのような厚い複合材はポリエチレンファイバの融点以下に保持することが見 出された。

さらに、“スペクトラム”ファイバが例証されると同時に他の等しい高強度ポリ エチレンファイバ、例えば“ダイネマ”として使われているそれらが使用されて もよいことを考慮すべきである。

充填材料は、前記複合材中にまた含まれてもよい。これは、望まれた全ての特性 を供するために選ばれた例えば無秩序か方位に合わせられるかまたは両方の別の ファイバ；色を供するための色素；密度を減少または増大するためのガラス小片 または金属粉末；樹脂可塑剤または改質剤；チクソロトロピック剤；研磨材、そ の他であってもよい。したがって、例示としてその場で強化された合成フオーム はポリウレタンマトリックス、高分子ポリエチレンファイバおよび高分子または ガラス小片を含んで造られてもよい。

なされるかもしれない変更に関係なく、本発明の複合材はいくつかの実質的な特 性を有することが認められるはずである。第１に、少なくともファイバ状成分の 強化部と前記マトリックスの間に実質的に接着をなくすことである。これは、結 合することが実質的であると考えられた従来の複合材に対して重要な差別である 。この場合において、前記強化ファイバ状成分と前記マトリックスの間のいかな る本質的な結合量からの免除は、前記樹脂と前記ファイバ状成分の間の界面移動 または滑りを実質的に許容することである。この滑りは、二方向であり、従って 屈曲する後に前記複合材の回復をなす。

別の実質的な形態は、前記樹脂マトリックスが前記強化ファイバを殆ど、全てで はないかもしれない、包むことである。

この包囲は、個々のファイバの回りであってもよく、典型的には無秩序のステー ブルファイバが使用される状態である。

この場合において、各々のステーブルファイバの側面は包んだ樹脂との界面で後 方および前方に滑る。しかしながら、前記マトリックスは前記マトリックス内で 異なる場所に向けて移動できないように前記ステーブルの端もまた包む。

連続フィラメント形態のファイバ束は、前記フィラメントが別のヤーン、例えば 織物形態による位置で抱持される方位合わせされた形態で典型的に使用される場 合、前記マトリックスは各々の束を包むが前記束の各々のファイバは必ずしも包 まない。例えば高分子ポリエチレンファイバの潤滑性の有益さを得るために前記 複合材表面に動き易い強化ファイバを有することを望むならば、完全な包囲の例 外は生じてもよい。

本複合材における高強度および柔軟性の望ましい組み合わせは、前記ファイバが 前記ファイバと前記マトリックス間の結果として生じる摩擦効果を持って前記マ トリックスに結合しないことの事実から明らかにもたらされる。望ましくは、前 記マトリックスは前記ファイバに比べて非常に小さいヤング率を有する。この関 係において、強度および柔軟性の望ましい組み合せは前記ファイバの半径に対す るその長さの此の２／３、つまりＸ−（Ｙ）（２／３）　、ここでＹは前記１／ ｒ マトリックスのヤング率であり、ｌおよびｒは前記ファイバの長さおよび半径を 示す、で前記マトリックスのヤング率に掛けることによって表すことができる。

Ｘが、前記ファイバのヤング率（スペクトラム９００として１７Ｘ１０６ｐｓｉ 、スペクトラム９００として２５Ｘ　１０６ｐｓｉ　）に近いかそれ以下である と、前記マトリックスの強度は体積パーセント負荷で前記ファイバのそれの倍に 近付く。得られた材料は柔軟性を残存すると同時に随意の強度を維持する。

本発明の範囲は、次の請求の範囲に規定される。

国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．柔軟または弾力のある高分子マトリックス内に分散された高引張り強度ファ イバ状成分を含み、前記マトリックスおよびファイバ状成分は互いに実質的に結 合されず、それによって複合材が実質的に前記高分子マトリックスの柔軟性を保 持する柔軟な複合材。
2. ２．前記樹脂は、前記ファイバ状成分の回りにその場で形成される特許請求の範 囲第１項記載の複合材。
3. ３．前記樹脂は、柔軟または弾力性のポリウレタン樹脂である特許請求の範囲第 ２項記載の複合材。
4. ４．前記ファイバ状成分は、高分子高引張り強度ポリエチレンファイバを含む特 許請求の範囲第３項記載の複合材。
5. ５．前記ファイバ状成分は、織布、編まれたまたは不織布織物を含む特許請求の 範囲第４項記載の複合材。
6. ６．前記ファイバ状成分は、不織布織物を含む特許請求の範囲第５項記載の複合 材。
7. ７．前記ファイバ状成分は、ステーブルファイバまたは連続フィラメントを含む 特許請求の範囲第４項記載の複合材。
8. ８．前記ファイバ状成分を前記高分子マトリックス内に分散させる工程を備える 特許請求の範囲第１項記載の複合材を製造する方法。
9. ９．前記高分子マトリックスを前記ファイバ状成分の回りにその場で形成する工 程を備える特許請求の範囲第８項記載の方法。
10. １０．前記マトリックスは、前記マトリックスを形成する反応成分を前記ファイ バ状成分の回りに塗布し、そしてこれら成分を反応させることによって形成され る特許請求の範囲第９項記載の方法。
11. １１．前記ファイバ状成分は、高分子ポリエチレンファイバを含み、かつ前記高 分子マトリックスはポリウレタン樹脂である特許請求の範囲第１０項記載の方法 。