JPH0677945B2 - 強化された複合材料から造形品を製造する方法 - Google Patents

強化された複合材料から造形品を製造する方法

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JPH0677945B2
JPH0677945B2 JP61061000A JP6100086A JPH0677945B2 JP H0677945 B2 JPH0677945 B2 JP H0677945B2 JP 61061000 A JP61061000 A JP 61061000A JP 6100086 A JP6100086 A JP 6100086A JP H0677945 B2 JPH0677945 B2 JP H0677945B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、強化された複合材料、とくにファイバーが連
続の平行なファイバーである複合材料、からファイバー
の強化材を含有する造形品を製造する方法に関する。
強化用ファイバー、例えば、ガラスファイバーまたは炭
素繊維の非常に高い物理的性質を連続ファイバーの複合
材料において完全に利用可能とする、連続ファイバーを
熱可塑性材料で含浸する方法が最近案出された。含浸さ
れた製品を適当に輪郭化(profiling)することによっ
て、連続の平行な(collimated)ファイバーを含有するこ
のような複合製品を連続な形材(profiles)として製造す
ることができるが、このような形材は一般に平らなテー
プまたはシートとして製造され、これらは引続いて、多
方向の強化を有する平らな構造体にレイアップしかつ団
結して構造体の平面において準等方性の強化を与える。
このような団結された構造体は、例外的な強さおよび剛
性を有するが、連続ファイバーの強化の性質により、構
造体を延伸法にかけることを必要とする方法において造
形品に二次加工することが困難である。欧州特許公開第
0,155.820号はこのような複合体を形成する非常に有効
な方法を提供し、この方法において塑性的に変形可能な
金属のダイヤフラムに流体圧を加えて複合材料の物体を
要求される形状にする。好ましくは、この金属は超塑性
的に変形可能な金属である。マトリックスポリマーが30
0℃を越える熱成形可能な温度を有する複合体を造形す
るために適する合金は商業的に入手可能であるが、前記
マトリックスが300℃より低い熱成形可能な温度を有す
る複合体を形成するための金属は容易には入手可能でな
い。さらに、金属のダイヤフラムは通常作業後スクラッ
プとして廃棄され、こうして造形のコストが増加する。
（発明が解決しようとする問題点） 金属のダイヤフラムの使用を必要としないで、熱成形可
能な複合体、とくに連続の平行なファイバーを含有する
複合体を造形する方法が今回案出された。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、ファイバーで強化された物体の熱成形
可能な材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度を
有するポリマーから造形用ポリマー材料を選択し、強化
された熱成形可能な材料を１対の前記選択された造形用
ポリマーのシートの間に位置決めし、前記強化された材
料および造形用ポリマーのシートのアセンブリーを、前
記強化された材料を成形することができかつ前記造形用
ポリマーを伸張することができる温度に加熱し、そして
前記造形用ポリマーのシートおよび熱成形可能な物体の
アセンブリーの両側の間に差圧を加えて、前記強化され
た熱成形可能な物体の所望の造形を誘導しかつ連続フィ
ラメントを互いに関して再配置することを特徴とする連
続フィラメントを含有する熱成形可能な材料の物体を造
形する方法が提供される。
（具体的な説明） 好ましい方法において、造形用ポリマーのTgは少なくと
も100℃であり、そして、望ましくは、熱硬化性造形用
材料の場合において、200℃を越えるべきである。造形
用材料は造形作業において用いられる温度条件下に十分
な伸張性を有して、破壊せずに材料の伸張を可能とすべ
きである。使用する材料は好ましくは用いる温度におい
て少なくとも50％、望ましくは少なくとも100％、さら
に望ましくは少なくとも200％の破断点伸び率を有すべ
きである。
強化された熱成形可能な物体は通常強化された熱可塑性
ポリマーの物体から構成され、ここでこの物体の熱可塑
性材料はそれに押しつけられて造形品を形成する熱可塑
性物体（以後「ポリマー造形用物体」と呼ぶ）より高く
ない成形温度を有するであろうが、本発明は、また、流
動性の状態にある間に造形し、引続いて硬化することが
できる強化された熱硬化性材料の使用を包含する。
造形用ポリマーが熱可塑性ポリマーであるとき、それは
通常強化された熱成形可能な物体のそれより高い最低成
形温度を有し、こうして造形用物体および強化された物
体のアセンブリーを造形する方法における所定の温度の
変形に対する抵抗性が熱可塑性ポリマーの造形用物体に
より支配されるようにするが、この要件は、また、２種
類のポリマーが同一の最低成形温度を有するとき達成可
能である。例えば、熱可塑性ポリマーの造形用物体が熱
成形可能な強化された物体のそれと同一の種類のポリマ
ーから構成されているが、強化された熱成形可能なポリ
マーの物体よりも分子量が高いかあるいは粘稠性である
とき、分子量が高いかあるいは粘稠性である造形用物体
を使用してこの方法を支配しかつ造形をコントロールす
ることができる。
熱可塑性ポリマーの最低成形温度は、それを少なくとも
20％均一に延伸することのできる温度である。一般に、
このような温度はそのポリマーのガラス転移温度より少
なくとも20℃高くかつ分解温度よりも低いであろう。
熱成形可能なポリマーおよび造形用ポリマーのポリマー
材料が非晶質ポリマーであるとき、造形用ポリマーのガ
ラス転移温度は熱成形可能なポリマーのそれよりも高く
かつ造形作業は造形用ポリマーのTgより高い温度におい
て実施すべきである。両者の材料が結晶質であるとき、
造形作業は好ましくは造形用ポリマーの融点よりも高い
温度において実施しかつ熱成形可能なポリマーは造形用
ポリマーのそれよりも低い融点をもつべきである。造形
用ポリマーは、また、造形すべき熱成形可能なポリマー
のTgよりも高いTgを有する架橋した熱硬化性ポリマーで
あることができる。この場合において、造形法は造形用
ポリマーのTgより低い温度において実施することがで
き、ただし熱成形可能なポリマーが熱可塑性ポリマーで
あるとき、それはその最低成形温度より高い温度にあ
る。100℃より高いTgの架橋した熱硬化性ポリマーを、
また、強化された熱硬化性材料の複合体を形成するため
に有利に使用することもできる。これらは高温を用いな
いで流動し、そして架橋した熱硬化性ポリマーのTgより
低い温度において成形することができる。
油圧成形のような方法に比較した本発明の主要な利点
は、非常に低い圧力、例えば、10気圧より低い、望まし
くは１気圧より低い差圧を用いることができるというこ
とである。これにより使用する成形装置をいっそう安価
とすることができるばかりでなく、かつまたかなり大き
い規模で操業して従来より大きい面積の成形品を製造す
ることができる。
連続ファイバーは、好ましくは造形すべき物体の幅およ
び長さをわたって伸びる、連続の平行なファイバーとし
て強化された熱成形可能な物体中に存在することが好ま
しいが、本発明は不規則なファイバーで強化され、不規
則に配置されたファイバーを有する強化された物体の使
用を包含するが、ただしそれらのファイバーは少なくと
も20mmの長さである。驚くべきことには、本発明は、こ
のような製品の伸張性が本来制限されているという事実
にかかわらず、物体の寸法にわたって伸びる連続の平行
な繊維を用いて最良の結果を与える。本発明は、また、
連続フィラメントが前もって決定された位置で裁断され
ているような熱可塑性マトリクス中に、並列な平行な連
続フィラメントの多数の重った層が存在し、かつ前記層
を造形品に形成することのできる程度を増加するよう
な、方法で造形品を成形するとき有用である。造形のと
き、フィラメントの層の滑りが生じ、隣接する連続ファ
イバーで強化されている造形品の区域でフィラメントに
おける不連続性が起こり、かつ隣接する不連続区域のオ
ーバーラップが存在しないように、連続フィラメント中
の切断の位置は前もって決定される。前もって決定した
裁断線を有するプレプレグから造形品を形成する方法
は、英国特許出願第8512243号に記載されている。
マッチドモールド成形法またはスタンピング法のような
従来の技術は、加工物が形状を変化させて成形造形品に
なるとき、ファイバーを便利に再分布させかつ収容する
ことは不可能であるために、ファイバーの縮み(bucklin
g)を広範に発生させて、連続ファイバーの複合体を形成
するためには不適当である。
対のシートの少なくとも一方は、成形作業の結果として
あるいはその間に、強化された物体に結合しかつそれと
一体化するようになることができる。
熱成形可能な物体を取扱って所望の形状にするために使
用する熱可塑性ポリマー材料は最終造形品において強化
された物体と一体化するようになる場合、これは適当な
接着剤、例えば、溶融接着剤を使用することにより達成
することができるが、造形用物体および熱成形可能な物
体の両者が熱可塑性であるとき、このような造形品の一
体的表面が要求される場合、熱可塑性造形用物体の性質
は熱成形可能な物体のポリマーと相溶又は適合するよう
に選択し、こうして２つの物体がこの方法の条件下に一
緒にされるとき、それらの間に緊密な結合が生ずるよう
にすべきである。造形用物体のポリマーおよび強化され
た物体のポリマーのいくつかの典型的に適当な組み合わ
せは、それぞれポリ（メチルメタクリレート）およびポ
リ（塩化ビニル）、ポリエーテルスルホンおよびポリエ
ーテルケトン、並びにポリマーが化学的に類似するが、
分子量が異る組み合わせであり、強化された物体のポリ
マーは分子量が低い。前述のように、この寸法の多少の
コントロールは、また、強化された物体よりも粘稠な造
形用物体を使用することにより達成することができる。
本発明における使用に好ましい強化された熱可塑性物体
は、強化材を構成する個々のフィラメントが熱可塑性ポ
リマーによって実質的に完全に浸潤されるように注意を
払われたものである。個々の強化用フィラメントは通常
約５〜25ミクロンのフィラメント直径を有するであろう
という事実にかんがみて、溶融した熱可塑性材料を使用
するとき、このような材料の溶融粘度は高いので、20容
量％より多いこのようなフィラメントを含有する物体中
ですべてのこのようなフィラメントを浸潤させる仕事は
困難である。適当な製品が最近開発され、そしてこれ
は、例えば、欧州特許公開56703号および102,159号に記
載されている方法によって調製することができる。これ
らの刊行物は強化用ファイバーのロービングを含浸する
方法を開示しており、そしてレイアップして多方向の強
化材のレイアップを形成することができるか、あるいは
予備団結して団結されたシートの平面において多方向の
準備方性の強化材にすることのできる、連続長さの単一
方向の強化された材料を提供する。ゆるいレイアップま
たは団結されたシートを本発明において使用することが
できる。
種々の造形操作を用いることができる。これらの操作
は、製造される形状を決定するために型の表面を使用す
るか、あるいは使用しないことができる。連続の平行な
ファイバーが強化された物体中に存在するとき、強化さ
れた物体をシートの間にして１対のシートからサンドイ
ッチを形成することが好ましく、サンドイッチのシート
は形成すべき強化された物体より大きく、こうしてシー
トは成形操作においてそれらの周辺の付近を一緒にはさ
むことにより拘束することができ、これに対して強化さ
れた物体はシートの間で拘束されておらず、そして複合
体のへりはシートに対して並列の方向に自由に動くよう
にされている。驚くべきことには、造形用のシートはサ
ンドイッチのコア内の連続の多方向の強化を再構成する
ことを可能とし、同時にフィラメントの有意の縮れを発
生させないでコアを拘束しかつそれを要求する形状にす
る。
強化物体が２枚の造形用シートの間に含有されるとき、
型の表面を使用しないで、それぞれ大気圧より高い圧力
および低い圧力を使用してドームを自由にブロー成形ま
たは圧伸成形することにより有用な造形品を得ることが
可能である。型を使用するとき、それは熱軟化されたア
センブリーを内部に押込む雌型であるか、あるいは前記
アセンブリーをその上に推進させる雄型であることがで
き、ここで好ましくは造形用シートに流体圧力を作用さ
せる。
本発明の１つの面においては、高いが、異る圧力をアセ
ンブリーに加え、全体の高い圧力は団結を改良するため
に使用し、そしてアセンブリーを横切る圧力造形品は要
求する造形の程度をコントロールするために作用する。
この方法において使用する典型的な高い圧力は少なくと
も約３バールであり、好ましくは少なくとも約６バール
であり、差圧は少なくとも0.1バールである。差圧をサ
ンドイッチの他方ではなく一方の側に加えるとき、圧力
を加えるところから遠いシートはサンドイッチの中に捕
捉された気体が確実に開放されるように有孔であること
ができる。
あるいは、２枚のシートの間の空間を排気して気体を除
去することができる。さらに、サンドイッチが変形され
る間、２枚のシートの間の減圧が持続される場合、これ
は熱可塑性造形用シートの延伸から生ずる団結力に加え
て、プラスチック／ファイバーの複合材料への団結力を
維持するであろう。変形後、サンドイッチを冷却させ、
こうして変形された複合物体の形状を「固定」する。
流体圧は、必要に応じて弾力性ダイヤフラムを通して伝
えられ、均一な圧力がこれにより造形物体の表面へ伝え
られるので、アセンブリーを所望な形状にするために好
ましいが、他の造形方法を用いることができる。こうし
て、流体圧力はプラグアシスト成形により補助すること
ができ、あるいは造形は２つの対応する型の形状のマッ
チドモールド成形により完全に実施することができる。
強化された熱成形可能な物体がその寸法にわたって伸び
る連続の平行なファイバーを含有するとき、加工物のへ
りが拘束される場合、強化用ファイバーが非伸張性であ
るため、実質的な造形を実施することは困難である。上
に示したように、へりで拘束される場合でさえ、本発明
に従い造形することのできる熱成形可能な物体中の連続
ファイバーのプレプレグのストリップのレイアップを案
出することが可能である。これは、所望な造形が起こっ
た後、造形品の機械的性質が不連続性により損なわれな
いように連続のプレプレグのストリップの端(ends)のコ
ントロールされたオーバーラップが確実に存在するよう
に設計された、不連続長さのプレプレグのストリップを
含有する熱成形可能な物体のレイアップの注意した設計
を包含する。
所定層中のファイバーの不連続の性質は不規則な性質で
はないであろうが、造形品中の不連続の区域が上に重な
った層中の不連続の区域と重ならないことを保証するよ
うに前もって決定されるであろう。不連続の区域はシー
トの所望の造形を実施するために必要な最小のものであ
ろう。
本発明の方法をこのような不連続な長さを含有する物体
をレイアップするために用いるとき、造形は一般にある
数のプレプレグのプライについて実施され、それらのフ
ァイバーは前もって決定した位置で裁断されており、プ
レプレグは造形のときファイバーの配置が知られるよう
に互いに関してアセンブリングされ、そして不連続性は
造形品の設計した性能に悪影響を及ぼさないようなもの
である。
加工物中のプライのレイアップは、所定の層において、
連続ファイバーの１つの端のみが拘束され、こうして所
定の層がファイバーの整列の方向に自由に伸張するよう
なものであるべきである。明らかなように、プライはレ
イアップ中に存在することができ、このレイアップにお
いて、連続ファイバーのいずれの端も拘束されていない
が、これらは制限された程度にのみ存在することがで
き、そしてレイアップ中で他のプライにより支持されな
くてはならない。
裁断されたプライ端が造形品の隣接するプライの中にオ
ーバーラップすべき程度は、最終造形品の要求される性
質により決定される。好ましくは、オーバーラップは、
その剪断強さが同一厚さの単一のプライのシートの引張
り強さに少なくとも等しく、こうしてファイバーの方向
において軸方向強さがオーバーラップの存在により影響
を受けないようにするために十分であるべきである。
造形用材料が造形すべき熱成形可能なポリマーのガラス
転移温度Tgより高いガラス転移温度Tgを有する架橋した
ポリマーであるとき、熱成形可能なポリマーの成形温度
において熱成形可能なポリマーの要求する程度への延長
を可能とするために十分な破断点伸び値を有すべきであ
る。破断点伸び値は、要求する温度において、少なくと
も50％、好ましくは少なくとも100％、望ましくは少な
くとも200％であるべきである。とくに有用なポリマー
の部類は、ウベ・インダストリーズ・リミテッド(Ube I
ndustries Limited)により商品名「ウピレックス(Upile
x)」で供給されるポリイミドフィルムである。ウピレッ
クス(Upilex)Ｒと表示される等級は、25ミクロンの厚さ
のフィルムが200℃で150％および300℃で250％の伸び率
を示すことにおいて、とくに有用である。
ウピレックス(Upilex)は、3,3′,4,4′ビフェニルテト
ラカルボン酸またはその無水物、エステルまたは塩と、
式H2N-R-NH2の芳香族ジアミンとをポリ縮合反応させて
反復単位 をもつポリマーを生成することによって製造される。
これらの材料は250℃を越えるガラス転移温度を有す
る。
これらのポリイミドの調製は英国特許2,032,926号Ｂに
記載されている。使用する好ましい芳香族ジアミンは、
式 （式中、R3およびR4は、それぞれ、互いに独立に、水素
原子、低級アルキル基、好ましくは１〜３個の炭素原子
を有するアルキル基、アルコキシ基、好ましくは１〜３
個の炭素原子を有するアルコキシ基から選択される構成
員を表わし、ｎは１〜４の整数であり、そしてＡは‐O
-、‐S-、‐CO-、‐SO2‐、‐SO-、‐CH2‐および‐C(C
H3)2‐から選択される二価の基を表わす、） を有する。
式（Ｉ）の芳香族ジアミンは、ジアミノ‐ジフェニルエ
ーテル化合物、例えば、4,4′‐ジアミノジフェニルエ
ーテル、3,3′‐ジメチル‐4,4′‐ジアミノジフェニル
エーテル、3,3′‐ジアミノジフェニルエーテルおよび
3,3′‐ジメトキシ‐4,4′‐ジアミノジフェニルエーテ
ル；ジアミノジフェニルチオエーテル化合物、ジアミノ
ベンゾフェノン化合物、ジアミノジフェニルメタン化合
物およびジアミノジフェニルプロパン化合物を包含する
ことができる。
これらの生成物のとくに有用な特徴は、それらを400℃
程度の温度において制限された期間使用可能とし、こう
してマトリックスのポリマーが約400℃の加工温度を有
する複合体をこの方法に従い造形可能とさせる、それら
の高い熱安定性である。
塑性的に変形可能な金属をと比較して薄い造形用フィル
ムを使用するという有用な特徴は、いっそう薄いフィル
ムを使用できるということである。これは、とくにポリ
イミドフィルムの場合において、造形品の表面の光沢
が、造形用フィルムを除去した後、増大されるという利
点を与えるように思われる。このフィルムは適切な強さ
を提供するために十分な厚さを有し、そして望ましくは
少なくとも５ミクロンである。
好ましくは、フィルムは少なくとも20ミクロンの厚さを
有するが、250ミクロンより簿い厚さを有する。本発明
は高温における硬化を必要とする強化された熱硬化性材
料である熱成形可能な材料を造形するために用いられ
る。例えば、高性能の熱硬化性ポリイミド、例えば、デ
ュポン社から「アバミド(Avamid)」の商品名で供給され
るものを、本発明に従い、高温性能の熱可塑性フィル
ム、とくにポリエーテルケトン、例えば、ポリエーテル
ケトンのフィルム、例えば、インペリアル・ケミカル・
インダストリーズ・(Imperial Chemical Industries)PL
Cから供給される商標「ビクトレックス(Victrex)」PEEK
のフィルムまたは前述の高いTgの架橋したポリイミドの
フィルムを使用して有利に造形することができる。
熱硬化性材料を熱成形可能な材料として使用するとき、
硬化の間に揮発性物質を逃がすことのできる設備を設け
るべきである。これは次のようにして達成することがで
きる。すなわち、成形の間１対の熱可塑性造形用シート
を使用し、それらの一方は有孔であって熱成形の間およ
び引続く造形装置における成形の間揮発性物質を逃すこ
とができる。あるいは、複合物体の造形が十分な安定性
を構成する場合、造形作業の完結後、造形品の硬化は型
の外部で実施して揮発性物質を逃すことができる。
薄いフィルムまたはシートの形で造形用物体を使用する
ことから生じる他の利点は、造形物かフィルムの除去の
容易性、曲げの明確さ(bend definition)の改良および
改良された構成成分の厚さのコントロールである。
次の実施例を参照しながら、本発明を説明する。
実施例１ この実施例において、高分子量のポリメチルメタクリレ
ート(PMMA)の外側表面およびガラス強化されたポリ塩化
ビニルのコアを有する造形品を製造した。欧州特許公開
第102,159号の一般的手順に従って製造した幅2cmおよび
厚さ0.1mmのガラス強化されたPVCのタビー織の模様の織
製テープから構成された直径14cmのディスクを取囲む、
直径18cmを有する厚さ1.5mmのPMMAの流延シートの２枚
のディスクからアセンブリーを構成した。アダプターリ
ングを２枚のPMMAディスクの間にディスクの周囲と一致
させるように挿入して、ディスクの間の強化された織製
マットをアダプターリングと接触しない状態にした。
このアセンブリーを、アダプターリングおよび締結用設
備と一致する直径を有する２つのオーブンの半型の間に
配置した。２つのオーブンの半型を一緒にし、ここでオ
ーブンの半型はすでに165℃の固定温度にされていた。
アダプターリングはそれを通る半径方向に向いたチャン
ネルを有し、それを通して減圧を加えて２つの外側のデ
ィスクの間の空間を排気することができた。オーブンの
半型の間を位置決めしかつオーブンの半型を閉じた後、
74cmHgの減圧を加えた。５分間を経過させて平衡にさせ
た後、オーブンの半型の端板中の入口を通して圧縮空気
の圧力を加えることにより、ラミネートを横切って0.2
バールの差圧を加えた。さらに７分経過後、オーブンの
スイッチを切り、そしてファンで冷却し、その間アセン
ブリーがオーブン内にある間その圧力を維持した。54分
後に圧力を開放し、そして物品をオーブンから取り出し
た。外側のシートが熱軟化するようになったとき、アセ
ンブリーに加えた圧力はアセンブリーを平らなラミネー
トに収縮させており、そして差圧の作用は直径95mmの拘
束されないディスクに関して25mmの吸引の深さをもつ自
由にブロー成形されたドームを形成させた。伸張された
ラミネートの区域において、連続繊維はコア内の相対的
運動によりそれら自体を再構成して、繊維を破断せずに
変形を起こさせた。造形されたラミネートは極めて優れ
た表面区域を有し、そして視的検査により、繊維が完全
に浸潤されて完全に団結されているように見えた。
実施例２ 欧州特許公開第102,159号の実施例９に従って作ったポ
リ（メチルメタクリレート）で含浸された炭素繊維のコ
アを使用して、実施例１の手順を反復した。この実施例
において、ラミネートを横切って差圧を加えなかった。
74cmHgの減圧を３分間加え、その後オーブンのスイッチ
を切り、そして外部のファンの助けにより冷却した。28
分後、ラミネートをオーブンから取り出した。強化され
たコアがPMMAのスキンと一体化した平らなラミネートが
製造された。
実施例３ この実施例において、欧州特許公開第102,159号の一般
的手順に従い、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)で含
浸されたプレプレグの炭素繊維から構成された複合体か
ら造形品を形成した。プレプレグは68重量％の炭素繊維
を含有した。この製品は約380℃の成形温度を有した。
68重量％の繊維含量を有するPEEK/炭素繊維プレプレグ
（インペリアル・ケミカル・インダストリーズ PLCか
らAPC2として商業的に入手可能である）の８プライか
ら、レイアップ構造体を形成した。８プライは準等方性
のレイアップでレイアップし、ここで層中の単一方向の
繊維はレイアップの連続する層において45℃で変位され
て立体的配置（０°、＋45、90°、‐45°）ｓを与え、
ここで規定する角度は第１プライ（０°）に関して単一
方向の繊維のレイアップの方向を与え、そしてｓはパタ
ーンが後続する４プライにおいて対称的に反復されるこ
とを意味する。各プライは直径15cmの円形のディスクの
形であった。使用する成形装置は実施例１に記載する対
のオーブンの半型であり、これは一緒に締結すると、内
径がほぼ16cmの円形の締結手段を提供した。
円周16cmおよび深さ4cmの皿の形状の雌金型、この金型
はオーブンの半型の間で締結できるリップを有した。こ
の金型にピンホールを孔開けしてベント式成形型を形成
した。オーブンの半型を380℃に予熱した。
APC2のレイアップを、ウベ・インダストリーズからウピ
リックス(Upilex)Ｒの商品名で入手したポリイミドフィ
ルムの２枚の厚さ200ミクロンのフィルムの間に配置
し、このフィルムは18cmの直径を有した。これらのフィ
ルムを離型剤のフレコート(Frekote)FRPで処理した。減
圧を加える設備をもつ内径16cmおよび厚さ6mmのアダプ
ターリングを２枚のフィルムの間に配置し、レイアップ
を取囲んだ。このアセンブリーを雌金型を含有する下の
オーブンの半型の上に配置し、そして全体のアセンブリ
ーを3000kgの締結荷重で一緒に締結した。約75cmHgの減
圧をアダプターリングを通して加えて、組み合わせたプ
ライから空気を除去した。４分予熱時間後、空気圧を上
のオーブン空間内において５分かけてゆっくり増加させ
て、1.7バールの圧力にした。次いで、製造された造形
品を型内で冷却し、オーブンの温度を50分かけて200℃
に冷却した。造形品を型から取り出し、そしてポリイミ
ドのダイヤフラムを型から剥した。視的検査すると、AP
C造形品は高い品質の光沢のある表面を有し、そして造
形品は成形型の形状に精確に一致し、そして連続繊維
は、縮みまたは繊維またはトウの分離の徴候をもたず、
コントロールされた方法でそれら自体が再構成されてい
たことが示された。ポリイミドフィルムは成形型の形状
に永久的に固定されており、そしてフィルムおよび、推
論により、複合体の永久的伸び率が約30％であることを
示した。
実施例４ 実施例３の手順を反復したが、ただし使用した強化され
た物質は米国のファイバーライト・ウィノナ(Fiberite
Winona)から入手した熱硬化性プレプレグシートの８プ
ライの準等方性レイアップであった。熱硬化性プレプレ
グは1084PCL084のコードを有し、そしてマトリックスと
して表示984樹脂(Resin)の熱硬化性樹脂を使用してトー
レイ(Toray)T300 12K炭素繊維から形成されていた。こ
のプレプレグは33重量％の樹脂含量および147g/m2の炭
素繊維の面重量を有した。
オーブンを180℃に予熱した。締結後、レイアップの減
圧を実施例３におけるように加え、そして上部のオーブ
ン内の圧力を45秒以内に1.7バールに増加した。造形品
をオーブン内に178〜180℃で２時間保持して複合体を完
全に硬化させて、造形品を取り出し、次いでポリイミド
フィルムを剥した。造形品の品質は、視的検査による
と、実施例のそれに類似し、非常に高い光沢、すぐれた
ウォシューフリー(Wash-free)繊維運動、繊維の縮れの
不存在および成形型とのすぐれた合致を有した。
ポリイミドフィルムは、ポリマーのTgより低い温度（ほ
ぼ285℃）で成形されており、実施例３におけるよう
に、型の形状を保持しなかった。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】物体の長さ及び幅方向に延びる多方向補強
    を提供するようにレイアップされた連続平行フィラメン
    トにより補強された熱成形可能な材料の物体の造形方法
    であって、前記物体の熱成形可能な材料のガラス転移温
    度より高いガラス転移温度を有するポリマーから造形用
    ポリマー材料を選択し、前記物体を前記選択された造形
    用ポリマー材料の１対のシートの間に位置せしめ、ここ
    で該シートは前記物体より大きな寸法を有し、該物体は
    該シート間に拘束されず該物体が該シートに対して平行
    方向に自由に動くようにしながら該シートを拘束するた
    めに該１対のシートをそれらの周辺付近で一緒にはさ
    み、該シートと物体とのアセンブリーを、該物体の熱成
    形性材料が熱成形可能となりそして前記造形用ポリマー
    材料を伸張することができる温度に加熱し、そして前記
    アセンブリーの相対する側間に差圧を加えてシートを伸
    ばしてそして物体の所望の造成を誘導しこれによってフ
    ィラメントの相互位置が変化し、そして所望により、前
    記１対のシートの内の少なくとも一方を除去する、こと
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記造形用ポリマー材料が選択されるポリ
    マーのガラス転移温度が少なくとも100℃である特許請
    求の範囲第１項記載の物体を造形する方法。
  3. 【請求項３】前記造形用ポリマー材料が選択されるポリ
    マーが、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリエーテル
    ケトン、ポリエーテルスルホン及びポリイミドから成る
    群から選択される、特許請求の範囲第１項又は第２項に
    記載の方法。
  4. 【請求項４】前記造形用ポリマー材料が選択されるポリ
    マーがポリイミドである、特許請求の範囲第１項〜第３
    項のいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記造形用ポリマー材料が次の式： （式中、Ｒは次の式： で示されるユニットから選択され、ここでR3及びR4はそ
    れぞれ、相互に独立に、水素原子、好ましくは１〜３個
    の炭素原子を有する低級アルキル基、好ましくは１〜３
    個の炭素原子を有するアルコキシ基であり、ｎは１〜４
    の整数であり、そしてＡは−Ｏ−，−Ｓ−，−CO−，−
    SO2−，−SO−，−CH2−及び−C(CH3)2−から選択され
    た２価基、又は直接結合である） により表わされる反復ユニットを含んで成るポリイミド
    である、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項
    に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記造形用ポリマー材料のガラス転移温度
    が少なくとも200℃であるように造形用ポリマー材料が
    選択される、特許請求の範囲第１〜５のいずれか１項に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】前記造形用ポリマー材料のシートの厚さが
    250μｍ以下である、特許請求の範囲第１項〜第６項の
    いずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記物体の熱成形可能な材料が熱可塑性ポ
    リマーである、特許請求の範囲第１〜７のいずれか１項
    に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記物体が、プレプレグの長さ方向に延び
    る連続平行フィラメントにより補強された熱成形可能な
    材料のプレプレグを含んで成り、該プレプレグが場合に
    よっては造形に先立って一緒に一体化される、特許請求
    の範囲第１項〜第８項のいずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】造形されるべき前記アセンブリに加えら
    れる前記差圧が10気圧未満の流体圧である、特許請求の
    範囲第１項〜第９項のいずれか１項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】造形を誘導した後、前記１対のシートを
    除去する、特許請求の範囲第１項〜第10項のいずれか１
    項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記１対シートの内少なくとも一方のシ
    ートが前記物体に接着する、特許請求の範囲第１項〜第
    10項のいずれか１項に記載の方法。
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