JP2009504455A - 高弾性ポリオレフィンファイバーを含む複合材料と、それを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
複合材料は、各構成要素の望ましくない特徴を最小にしながら、望ましい特徴を維持した製品を得るために、多くの分野において発展してきた。例えばグラスファイバーは、優れた引っ張り強さの特徴を示すが、誘電率が約6である。そのため、高い使用率での電気的な用途にはたいてい適さない。しかしながら、グラスファイバーは、例えば、望ましい電気的特性を示すある種のフルオロカーボン樹脂などの樹脂と組み合わせて、物理的特性のみならず良好な電気的特性を有する複合材料を形成することができる。
本発明は、多層(multi-layer)の複合構造体、その構造体を製造する方法、及びその構造体を使用する方法を対象にしている。ある実施形態では、開示された構造体は、約8GPaより大きく他の実施形態ではさらに高い係数(modulus)と、約100μm未満の最大断面寸法とを有する半結晶性(semi-crystalline)ポリオレフィンファイバーを含んだ第1層を含むことができる。また、ある実施形態では、ポリオレフィンファイバーは、例えば約400MPaを越えるような高い引っ張り強さを示し、例えば約1.3g/cm3未満の低い密度を有している。また、複合構造体は、第1層と同じ又は異なる第2層と、それらの層を互いに固定するためのポリマー性接着剤とを含むこともできる。ある実施形態では、ポリオレフィンはポリプロピレンである。ある特定の実施形態では、ポリオレフィンファイバーは溶融押出プロセス、例えば少なくとも約6の延伸比での引き延ばしを含む溶融押出プロセスで、形成することができる。
GLA グラスファイバー布地であり、Fiberglast Company社の製品番号245-Cで入手可能である。
CAR カーボンファイバー布地であり、Defender Industries社の製品番号751434で入手可能である。
PP 低弾性ポリプロピレン織布であり、Defender Industries社の製品番号751422で入手可能である。
PET ポリエチレンテレフタレートファイバー織布であり、Defender Industries社の製品番号751425で入手可能である。
KEV ケブラー(登録商標)布地であり、Defender Industries社の製品番号751429で入手可能である。
HMPP 上述の高弾性ポリプロピレンヤーンの織布である。
Claims (60)
- 約8GPaより大きい係数と約100ミクロン未満の最大断面寸法とを有する複数の溶融押出し半結晶性ポリオレフィンファイバーと、
前記ポリオレフィンファイバーを含む第1層であって、ポリマー性接着剤と結合可能な表面の官能基又は表面構造を有する布地である前記第1層と、
第2層と、
前記第1層と前記第2層とを固定するポリマー性接着剤と、を含む多層複合構造体。 - 前記布地が、ポリオレフィンファイバーを含む複数の複合ヤーンを含むことを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 前記第1層が、織り合わされたパターンの中に、複数の第2のファイバーと共に、ポリオレフィンファイバーを含む織布であることを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 前記第2層が、ポリマーマトリクス中に複数の第3のファイバーを含むことを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 前記第2層が金属を含むことを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 前記接着剤が、前記ポリオレフィンファイバーより低融点の熱可塑性材料であることを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 前記接着剤が、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- ポリオレフィンが、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 前記ポリオレフィンファイバーが、溶融押出しポリオレフィンフィルムに付着している半分分離されたマクロファイバー又はミクロファイバーを含むことを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 前記複合構造体が、約1.5g/cm3未満の密度と約80MPaより大きい曲げ強度を有することを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 前記複合構造体が、約1.2g/cm3未満の密度と約3MPaより大きい曲げ弾性率を有することを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 前記複合構造体が、約3.5未満の誘電率を有することを特徴とする請求項1に記載の多層複合構造体。
- 約10GPaより大きい係数と約100ミクロン未満の最大断面寸法とを有する複数の溶融押出しマルチフィラメント半結晶性ポリプロピレンファイバーを含む布地の第1層と、
第2層と、
前記第1層と前記第2層とを固定する熱硬化性樹脂のポリマー性接着剤と、を含む多層複合構造体。 - 前記布地が、前記ポリプロピレンファイバーと複数の第2のファイバーとを含むことを特徴とする請求項13に記載の多層複合構造体。
- 前記第2層が、前記第1層の全体にわたって不連続であることを特徴とする請求項13に記載の多層複合構造体。
- 前記第2層が、ポリマーマトリクス中に複数の第3のファイバーを含む不織布であることを特徴とする請求項13に記載の多層複合構造体。
- 前記複合構造体が、約1.5g/cm3未満の平均密度、約100MPaより大きい曲げ強度、及び約10GPaより大きい曲げ弾性率を有することを特徴とする請求項13に記載の多層複合構造体。
- 前記複合構造体が、約3.0未満の誘電率を有することを特徴とする請求項13に記載の多層複合構造体。
- ラミネート構造体であって、
約20GPaより大きい係数と約100ミクロン未満の最大断面寸法とを有するファイバーを含む第1及び第2の外側層と、
複数の内側層であって、少なくとも1つ以上の内側層が、少なくとも8GPaの係数、約400MPaより大きい引っ張り強さ、及び約1.3g/cm3未満の密度を有する複数の溶融押出しファイバーを含む織布である前記複数の内側層と、
前記ラミネート構造体の少なくとも2つの層を互いに接着する接着剤と、を含み、
前記ラミネート構造体は約1.5g/cm3未満の平均密度を有することを特徴とするラミネート構造体。 - 前記外側層が、ファイバーガラスの布地であることを特徴とする請求項19に記載のラミネート構造体。
- 前記ラミネート構造体が、回路基板、レドーム又は車両部品であることを特徴とする請求項19に記載のラミネート構造体。
- 約100kHz〜約100GHzの間の周波数の電磁波を提供する工程と、
ラミネート構造体を電磁波の通過路に配置する工程であって、前記ラミネート構造体は約8GPaより大きい係数を有する複数の半結晶性ポリオレフィンファイバーを含む布地層を含み、前記ラミネート構造体は本質的に電磁エネルギーを透過し、約3.5未満の誘電率を示す、前記ラミネート構造体を配置する工程と、
前記電磁波が前記ラミネート構造体を通過する工程と、を含む方法。 - 前記電磁波がパラボラアンテナから送信されることを特徴とする請求項22の方法。
- 前記ラミネート構造体が、電磁波送信機、電磁波受信機、又は両方を収容する保護用収容体であることを特徴とする請求項22の方法。
- 前記ポリオレフィンファイバーを含む前記布地層が、前記ラミネート構造体の内側層であり、
前記ラミネート構造体が、グラスファイバー、ポリアミドファイバー、及び超高分子量ポリエチレンファイバーから成る群から選択されるファイバーを含む外側層をさらに含むことを特徴とする請求項22の方法。 - 前記外側層がファイバーグラスの布地であることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記電磁波を物体で反射する工程と、
それに続いて、前記電磁波が前記ラミネート構造体を2度目に通過する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項22の方法。 - 前記物体が雲であることを特徴とする請求項27の方法。
- 前記物体が乗り物であることを特徴とする請求項27の方法。
- 前記物体が飛行機であることを特徴とする請求項29の方法。
- 前記布地層が、織り合わせたパターンの中に、複数の第2のファイバーと共に、ポリオレフィンファイバーを含む織布であることを特徴とする請求項22の方法。
- 前記ラミネート構造体は、低損失の熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項22の方法。
- 前記ポリオレフィンが、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項22の方法。
- 電磁波を提供する工程と、
高周波回路を通して電磁波を伝搬する工程と、を含み、
前記回路が回路基板に含まれており、
前記回路基板がラミネート構造体の回路基板用基材であり、
前記ラミネート構造体の少なくとも1層が、約8GPaより大きい係数を有する複数の半結晶性ポリオレフィンファイバーを含むことを特徴とする方法。 - 前記回路基板用基材が、約3.0未満の誘電率を有することを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 前記回路基板が、1つ以上の回路を含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 前記回路が、約1MHzより大きい周波数で動作することを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 前記回路基板用基材が、グラスファイバーを含む少なくとも1層を含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 前記ポリオレフィンが、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項34の方法。
- 前記ポリオレフィンファイバーを含む前記少なくとも1層が、織布であることを特徴とする請求項34の方法。
- 約8GPaより大きい係数と約100ミクロン未満の最大断面寸法とを有する複数の溶融押出し半結晶性ポリオレフィンファイバーを提供する工程と、
前記ポリオレフィンファイバーを含む布地である第1層を形成する工程と、
前記第1層を、第2層と共に、オーバーレイ配置に位置付ける工程と、
ポリマー接着剤で前記第1層を前記第2層に固定する工程と、を含む複合構造体の形成方法。 - 前記ポリマー性接着剤が熱可塑性材料であり、
前記第1層を前記第2層に固定する工程は、前記オーバーレイ配置を加熱すること、圧力をかけること、又は加熱と圧力の両方をかけることを含むことを特徴とする請求項41に記載の形成方法。 - 前記熱可塑性の接着剤を前記ポリオレフィンファイバーに塗布する工程をさらに含むことを特徴とする請求項42に記載の形成方法。
- 前記第1層と前記第2層との間に、熱可塑性フィルムを置く工程をさらに含み、
前記熱可塑性フィルムの熱可塑性材料が、ポリオレフィンの融点より低い融点を有し、
前記熱可塑性フィルムの前記熱可塑性材料がポリマー性接着剤であることを特徴とする請求項41に記載の形成方法。 - 前記ポリマー性接着剤が熱硬化性接着剤であり、
前記形成方法が、前記第1層を、第2層と共にオーバーレイ配置に位置付ける工程より前に、前記熱硬化性接着剤を少なくとも1つ以上の前記第1層及び前記第2層に塗布する工程をさらに含むことを特徴とする請求項41に記載の形成方法。 - 前記第1層が織布であることを特徴とする請求項41に記載の形成方法。
- 前記第2層が、第2のファイバーと前記接着剤とを含む不織布であることを特徴とする請求項41に記載の形成方法。
- 前記ポリオレフィンファイバーを溶融押出しする工程が、押出しした生成物を約6より大きい延伸比で引き延ばすことを含むことを特徴とする請求項41に記載の形成方法。
- 前記ポリオレフィンファイバーを第2のファイバーと結合して複合ヤーンを形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項41に記載の形成方法。
- 前記第1層を織る又は編む工程をさらに含むことを特徴とする請求項41に記載の形成方法。
- 前記ポリオレフィンファイバーを酸化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項41に記載の形成方法。
- ポリオレフィンが、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項41に記載の形成方法。
- 前記接着剤で前記第1層を前記第2層に固定する工程より前に、前記オーバーレイ配置を形作る工程をさらに含むことを特徴とする請求項41に記載の形成方法。
- 複数の前記ポリオレフィンファイバーが、ポリオレフィンフィルムに付着している半分分離されたマクロファイバー又はミクロファイバーとして提供されることを特徴とする請求項41に記載の形成方法。
- 約8GPaより大きい係数と約100ミクロン未満の最大断面寸法とを有する複数の溶融押出し半結晶性ポリオレフィンファイバーを提供する工程と、
前記ポリオレフィンファイバーを含む織布である第1層を形成する工程と、
前記第1層を前処理して、前記第1層の表面に官能基又はフィブリルを形成する工程と、
前記第1層を、不織布である第2層と共に、オーバーレイ配置に位置付ける工程と、
前記第1層と前記第2層との間に熱硬化ポリマー性接着剤を提供する工程と、
前記熱硬化ポリマー性接着剤を硬化する工程と、を含む複合構造体の形成方法。 - 前記熱硬化ポリマー性接着剤を硬化する工程より前に、前記オーバーレイ配置をモールドで形作る工程をさらに含むことを特徴とする請求項55に記載の形成方法。
- 前記第1層を織る工程をさらに含むことを特徴とする請求項55に記載の形成方法。
- 前記前処理が、前記第1層を酸化することを含むことを特徴とする請求項55に記載の形成方法。
- 前記前処理が、前記第1層を酸素プラズマに接触させることを含むことを特徴とする請求項58に記載の形成方法。
- 前記第2層が、ファイバーガラスの布地であることを特徴とする請求項55に記載の形成方法。
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