(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電送ケーブルのコアであって、該コアが長手方向に延びることを特徴とし、
複数の熱可塑性含浸ロービングからなる連続ファイバーコンポーネントを包含する少なくとも１つのロッドであって、前記ロービングが長手方向に配置された連続ファイバーと、該ファイバーを埋め込む熱可塑性マトリックスとを包含し、前記熱可塑性マトリックスが、硫化ポリアリーレン（polyarylene sulfide）を包含し、前記ファイバーが１０００メガパスカル／ｇ／ｍより大きな単位長さあたりの質量に対する極限引張強度の比を備え、前記連続ファイバーが、ロッドの２５重量％乃至８０重量％を構成し、熱可塑性マトリックスがロッドの２０重量％乃至７５重量％を構成することを特徴とする、少なくとも１つのロッドと、
連続ファイバーコンポーネントを取り囲むキャッピング層と、
を有し、
前記キャッピング層が連続ファイバーから自由であり、
ロッドは、役１０ギガパスカルの最小曲げ弾性率を有する
ことを特徴とする電送ケーブルのコア。
【請求項２】
前記連続ファイバーが、５５００乃至２００００メガパスカル／ｇ／ｍの単位長さあたりの質量に対する極限引張強度の比を有することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項３】
前記連続ファイバーが、カーボンファイバであることを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項４】
前記硫化ポリアリーレン（polyarylene sulfide）が硫化ポリフェニレンであることを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項５】
前記連続ファイバーが、ロッドの３０重量％乃至７５重量％を構成することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項６】
前記ロッドが、３％以下の空隙率を有することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項７】
前記ロッドが、１５乃至２００ギガパスカルの曲げ弾性率を有することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項８】
前記ロッドが、３００メガパスカル以上の極限引張強度を有することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項９】
前記ロッドが、５０ギガパスカル以上の引張弾性率を有することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項１０】
前記ロッドが、４乃至２０ロービングから形成されることを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項１１】
前記連続ファイバーが、ロッドの長手方向の中心の周りにほぼ均一に配分されていることを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項１２】
各ロービングが、１０００乃至１０００００の独立した連続ファイバーを包含することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項１３】
前記ロッドが、０．１乃至５０ミリメートルの直径を有することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項１４】
前記ロッドが、円形の断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項１５】
前記キャッピング層が少なくとも２ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有する熱可塑性重合体を包含することを特徴とする請求項１に記載のコア。
【請求項１６】
電送ケーブルのコアを形成するための方法であって、該コアは、長手方向に延び、
熱可塑性マトリックスで複数のロービングを含浸させ、リボンを形成するために前記ロービングを強化させるステップであって、前記ロービングが、長手方向に配置された連続ファイバーからなり、前記ファイバーが１０００メガパスカル／ｇ／ｍよりも大きな単位あたりの長さ毎の質量に対する極限引張強度の比を有し、前記連続ファイバーがリボンの２５重量％乃至８０重量％を構成し、熱可塑性マトリックスがリボンの２０重量％乃至７５重量％を構成することを特徴とする、ステップと、
前記リボンを加熱するステップと、
前記リボンをロッドに圧縮成形するために少なくとも１つの成形ダイを介して加熱されたリボンを牽引するステップと、
前記ロッドにキャッピング層を適用するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記ロッドが円形又は楕円形の断面形状を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記キャッピング層が、クロスヘッドダイを介して前記ロッドを通ることによって形成されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記連続ファイバーが、カーボンファイバであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記熱可塑性マトリックスが、硫化ポリアリーレン（polyarylene sulfide）を包含することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記連続ファイバーが、前記リボンの３０重量％乃至７５重量％を構成することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記リボンが、２％以下の空隙率を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
１乃至２０の独立したリボンがプリフォームを形成するのに採用されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記リボンが赤外線オーブンで加熱されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記ロービングが、前記リボンにおいて互いに等距離に間隔を隔てられることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
前記ロービングが、押出装置内で含浸されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記ロービングが、蛇行した経路のデバイスを介して横断することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
マニホールドアセンブリが、熱可塑性マトリックスを押出装置に供給し、前記マニホールドアセンブリが、前記熱可塑性マトリックスを流す分岐ランナーを有することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記熱可塑性マトリックスで含浸させたとき、前記ロービングが、張力下にあることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項３０】
加熱されたリボンが、該リボンを圧縮するために連結ダイおよびそれに続く較正ダイを介して牽引されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項３１】
前記ロッドが、連結ダイを出た後、較正ダイに入る前に冷却されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項３２】
前記キャッピング層が、前記連続ファイバーから自由であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項３３】
前記リボンが、３％以下の空隙率を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本出願は、「ELECTRICAL TRANSMISSION CABLES WITH COMPOSITE CORES」と題した2011年4月12日に出願の米国仮特許出願番号第61/474,423号に関し、「COMPOSITE CORE FOR ELECTRICAL TRANSMISSION CABLES」と題した2011年4月12日に出願の米国仮特許出願番号第61/474,458号に関し、いずれもリファレンスとしてここに組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  複合ワイヤ構造は、電気をユーザに発信するための伝送線またはケーブルとして一般的に使用される。複合伝送線構造の例としては、例えば、アルミニウム導体複合コア（ACCC）強化ケーブル、および、アルミニウム導体鋼（ACSR）強化ケーブルを含む。ACSRケーブルは、概して鋼内コアを囲んでいるアルミニウム外側伝導層を含む。伝送線は、伝送線がタワーの上に張られかつ長距離にわたって延伸している場合は特に、効率的に電力を伝送するように設計されているだけでなく、強く、耐熱性でなければならない。実際には、鋼ベースの伝送ラインを使用することの主な欠点の一つは、ケーブルは、より高い温度で動作するときに、許容できないサグを生成する傾向があることである。
【０００３】
[0003]   伝送線路の特性を改善する試みは、高強度ポリマーとケーブルのコアを構築するためになされている。たとえば、Hiel等による米国特許第7,179,522号には、ガラスファイバー補強されたエポキシ外側コアによって囲まれる炭素ファイバー強化されたエポキシ内側コアから形成される複合コアが記載されている。Hiel等によれば、少なくとも二つの異なる種類のファイバー（炭素ファイバーおよびガラスファイバー）の使用は、強度、剛性及び柔軟性の組合せを達成するのに好ましい。問題点は、複数のファイバータイプを含んでいる複合コアによって、それにもかかわらず遭遇する。たとえば、ガラスおよび炭素ファイバーが熱膨張の異なる係数を有するので、成形中、ファイバーに加えられる熱はガラスファイバーに炭素ファイバーより異なる率で膨張させることがありえる。冷えると、即座に、縮んでいるガラスは、カーボンに圧縮状態を圧入して、コアの残留応力に結果としてなる。2、3の試みが、単一のファイバータイプからコアを作るために実行された。たとえば、ブライアント等によるアメリカ特許公開番号第2005/0186410号は、単一のファイバー複合コアを形成するために熱可塑性樹脂に炭素ファイバーを埋めるために実行された試みを記載する。残念なことに、これらのコアはファイバーの不十分な濡れることのために欠陥および乾燥した点を呈した。そして、それは低い耐久性および強さに結果としてなった。更に、カーボンはアルミニウムを有する電気反応に影響されやすかった。そして、それは腐食およびケーブルの故障に至った。この種のコアに関する他の課題は、熱可塑性樹脂が高温で作動することができなかったということである。これらの理由により、ブライアント等は、熱硬化性樹脂エポキシ・マトリックスによって埋められるS-2ガラスファイバーを含んだ単一のファイバーコアを開発した。この種のコアが2-ファイバー系の課題を除去すると共に、それらはそれにもかかわらず所望のレベルが強さだけ足りなかった。更に、熱硬化性樹脂の使用は多くの製造プロセスにおいて問題を含み、この種の樹脂も層を他の材料により形成するための良い接着している特徴を欠いている。
【０００４】
[0004]  このように、現在、熱可塑性材料から形成される単ファイバー型複合コアに必要性が存在し、またさらに、特定の用途によって要求される所望の強度、耐久性、および温度性能を達成することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]  本発明のある実施形態に従って、長手方向に延びる電送ケーブルのコアを開示する。コアは、複数の連結された熱可塑性含浸ロービングから成る連続ファイバーコンポーネントからなる少なくとも一つのロッドから成る。ロービングは、長手方向に配置された連続ファイバー、および、ファイバーを埋める熱可塑性マトリックスを含む。ファイバーは、約1,000メガパスカル／ｇ／ｍ以上の単位長さ毎の質量に対する極限引張強度の比を有する。連続ファイバーは、ロッドの約25重量％乃至約80重量％を構成し、熱可塑性マトリックスは、ロッドの約20重量％乃至約75重量％を構成する。キャッピング層は、連続ファイバーから自由である連続ファイバーコンポーネントを囲む。ロッドは、約10ギガパスカルの最小の曲げ率を有する。
【０００６】
[0006]  本発明の他の実施形態に従って、電送ケーブルコアを形成する方法を開示する。方法は、複数のロービングに熱可塑性マトリックスを含浸させ、リボンを形成するためにロービングを強化するステップを有し、ロービングは、長手方向に配置された連続ファイバーから成ることように構成されている。ファイバーは、約1,000メガパスカル／ｇ／ｍ以上の単位長さあたりの質量に対する極限引張強度の比を有する。連続ファイバーは、リボンの約25重量％乃至約80重量％を構成し、熱可塑性マトリックスは、リボンの約20重量％乃至約75重量％を構成する。リボンは、熱可塑性マトリックスの融点以上の温度まで加熱され、リボンをロッドに圧縮成形するために少なくとも一つの成形ダイを介して牽引される。キャッピング層は、ロッドに適用される。
【０００７】
[0007]  本発明のさらにもう一つの実施形態によって、電送ケーブルを作る方法を開示する。この方法は、少なくとも一つの複合コアから成るケーブルコアを提供し、複数の伝導エレメントを有するケーブルコアを取り囲むステップを含む。複合コアは、複数の強化された熱可塑性含浸ロービングから成る少なくとも一つのロッドから成ることができる。ロービングは、長手方向に配置された連続ファイバー、および、ファイバーを埋める熱可塑性マトリックスから成ることができる。ファイバーは、約1,000MPa/g/m以上の単位あたりの長さ毎の質量に対する極限引張強度の比を有する。典型的には、ロッドは、約25重量％乃至約80重量％のファイバー、約20重量％乃至約75重量％の熱可塑性マトリックスから成ることができる。キャッピング層は、少なくとも一つのロッドを囲むことができ、全体的に、このキャッピング層は連続ファイバーと自由である。これらおよび他の実施形態では、複合コアは、約10GPa以上の弾性曲げ率を有することができる。
【０００８】
[0008]  本発明の他の特徴および態様は、後で更に詳細に記載される。
【０００９】
[0009]  当業者にとってのベストモードを含み、本発明の完全かつ可能な開示を添付の図面を参照し明細書の残りの部分でより具体的に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0010]  図１は、本発明に用いられる強化されたリボンの一実施形態の斜視図である。
【図２】[0011]  図２は、本発明に用いられる強化されたリボンの他の実施形態の断面図である。
【図３】[0012]  図３は、本発明に用いられる含浸システムの一実施形態の概略図である。
【図４】[0013]  図４は、図3に示される含浸ダイの断面図である。
【図５】[0014]  図５は、マニホールドアセンブリの一実施形態および本発明において使用されることができる含浸ダイのためのゲート通路の分解図である。
【図６】[0015]  図６は、本発明において使用されることができる含浸処理領域を少なくとも部分的に定めているプレートの一実施形態の斜視図である。
【図７】[0016]  図７は、本発明において使用されることができるプルトルージョンシステムの一実施形態の概略図である。
【図８】[0017]  図８は、本発明のロッドの一実施形態の斜視図である。
【図９】[0018]  図９は、本発明によって作られる電送ケーブルの一実施形態の斜視図である。
【図１０】[0019]  図10は、本発明によって作られる電送ケーブルの他の実施形態の斜視図である。
【図１１】[0020]  図１１は、本発明によって使用されることができるさまざまな較正ダイの一実施形態の上部断面図である。
【図１２】[0021]  図12は、本発明によって使用されることができる較正ダイの一実施形態の側面の断面図である。
【図１３】[0022]  図13は、本発明によって使用されることができる較正ダイの一部の一実施形態の正面図である。
【図１４】[0023]  図14は、本発明によって使用されることができるローラーを形成する一実施形態の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0024]  本明細書および図面の参照符号の繰り返しの使用は、本発明の同じであるか類似した特徴またはエレメントを表すことを目的とする。
代表的な実施形態の詳細な説明
[0025]  この議論が典型的な実施形態だけの説明であって、より広い本発明の態様を限定することを意図しないことは、当業者によって理解されるところである。
【００１２】
[0026]  一般的には、本発明は電気ケーブル（例えば高圧伝達ケーブル）に関し、複合コアを目的とする。複合コアは、キャッピング層によって囲まれる連続ファイバーコンポーネントを含む少なくとも一つのロッドを含む。連続ファイバーコンポーネントは、熱可塑性重合体マトリックス内に埋められる複数の一方向に整列配置されたファイバーロービングから形成される。本発明の発明者は、ロービングが熱可塑性重合体マトリックスを注入される程度が含浸プロセスの選択的な制御によって、更に、最終的なロッド幾何学の較正と同様に、形成の間のロービングおよびロッドの創造に与えられる圧縮の程度の制御によって大幅に改善されることがありえるということを発見した。このようによく含浸させたロッドは、優れた強度特性につながる非常に小さな空隙率を持っている。特に、所望の強さ特性は、ロッドの異なるファイバータイプを必要とすることなく達成されることができる。
【００１３】
[0027]  ここで使用しているように、用語「ロービング」は、全体的に、個々のファイバーの束またはトウ（tow）を指す。ロービング内に含まれるファイバーは、ねじられることができ、またはまっすぐでありえる。異なるファイバーが個々であるか異なるロービングにおいて使われることができるにもかかわらず、各々のロービングが異なる熱膨張係数を有する材料を使用するいかなる逆影響も最小化するために単一のファイバータイプを含むことは一般に要求される。ロービングに用いられる連続ファイバーは、それらの質量に対して引張強度の高い程度を有する。例えば、約2,000のMPaから約10,000のMPaまで、そして、実施形態によっては約3,000MPaから約6,000のMPaまで、いくつかの実施形態では、ファイバーの最後の抗張力は、概して約1,000から約15,000メガパスカル（「MPa）ある。このような引っ張り強度は、ファイバーが、例えばメートル当たり約0.1乃至約2グラム、いくつかの実施形態では、メートル当たり約0.4から約1.5グラムの質量の比較的軽量であるにもかかわらず、達成され得る。従って、単位長さ当たりの質量に対する引張強度の比は、メートル当たりのグラム当たり約1,000メガパスカル（「メガパスカル/グラム/m」）以上、いくつかの実施形態では約4,000メガパスカル/グラム/m以上、及び、いくつかの実施形態では約5,500〜約20,000 MPa/ｇ/mであってもよい。この種の高い強度ファイバは、たとえば、金属ファイバー、ガラスファイバー（例えばＥガラス、A-ガラス、C-ガラス、D-ガラス、AR-ガラス、R-ガラス、S1-ガラス、S2-ガラスなど）、炭素ファイバー（例えば、アモルファス・カーボン、グラファイトカーボンまたは金属皮膜カーボン、など）、ホウ素ファイバー、セラミックファイバー（例えば、アルミナまたは二酸化ケイ素）、アラミドファイバー（E. I. duPont de Nemours, Wilmington, Del.によって市場に出されたケブラー（登録商標））、合成有機ファイバー（例えば、ポリアミド、ポリエチレン、paraphenylene、terephthalamide、ポリエチレン・テレフタル酸塩および硫化ポリフェニレン）、および、熱可塑性組成物を補強することに知られているさまざまな他の天然であるか合成無機又は有機ファイバーの材料であってもよい。炭素ファイバーは、典型的には約5,000乃至約7,000メガパスカル/グラム/mの範囲における質量比の引張強度を有する連続ファイバーとして使用するのに特に適している。連続ファイバーは、しばしば約4乃至35マイクロメートル、ある実施形態では、約5乃至約35マイクロメートルのノミナル直径を有する。各々のロービングに含まれるファイバーの数は、一定であることができるかまたはロービングからロービングまで変化することができる。典型的には、ロービングは、個々に、約1,000ファイバー乃至約100,000ファイバー、幾つかの実施形態では、約5,000〜約50,000のファイバーを含有する。
【００１４】
[0028]  様々な熱可塑性重合体は、連続ファイバーが埋められる熱可塑性マトリックスを形成するために使用されることができる。たとえば、本発明に用いられる適切な熱可塑性重合体は、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、プロピレン-エチレン共重合体など）、ポリエステル（例えば、ポリブチレンterephalate（「PBT」））、ポリカーボネート、ポリアミド（例えば、Nylon（登録商標））、ポリエーテル・ケトン（例えば、polyetheretherケトン（「PEEK」））、polyetherimides、ポリアリーレン（polyarylene）ケトン（例えば、ポリフェニレン・ジケトン（「PPDK」））、液晶ポリマー、polyarylene硫化物（例えば、硫化ポリフェニレン（「PPS」）、poly（biphenylene硫化物ケトン）、poly（phenylene硫化物ジケトン）、poly（硫化biphenyleneなど））、フッ素重合体（例えばポリテトラフルオロエチレンperfluoromethylvinylether重合体、perfluoro-alkoxyalkane重合体、petrafluoroethylene重合体、エチレン・テトラフルオロエチレン重合体など）、polyacetals、ポリウレタン、ポリカーボネート、スチレン重合体（例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（「ABS」））などを含むことができる
[0029]  熱可塑性マトリックスの特性は、一般に使用中、進行可能の所望の組合せおよびロッドの性能を成し遂げるのに選ばれる。例えば、重合体が適切にファイバーを含浸することができ、ロッド構成に成形されることができるように、熱可塑性マトリックスの溶融粘性は十分に一般に低い。この点に関しては、溶融粘性は、典型的には約25から約2,000パスカル-秒（「Pa-s」）、ある実施形態では50乃至約500Pa-s、いくつかの実施形態では、約60から約200Pa-sまで変動し、熱可塑性重合体のために使用される作動状態（例えば約360℃）で決定される。同様に、ロッドが高温（例えば高圧伝達ケーブル）での使用を目的とするので、比較的高い溶融する温度を有する熱可塑性重合体が使用される。例えば、この種の高温重合体の溶融する温度は、約200℃乃至約500℃、いくつかの実施形態では、約225℃乃至約400℃、実施形態によっては約250℃乃至約350℃で変動することができる。
【００１５】
[0030]  硫化ポリアリーレン（Polyarylene sulfide)は、特に所望の溶融粘性を有する高温マトリックスとして、本発明ために、適切である。例えば、硫化ポリフェニレンは一般に以下の一般の式によって表される反復する単量体ユニットを含む半結晶質の樹脂である：
【００１６】
【数１】
0006055461.tif 000002
【００１７】
[0031]  重合体で、繰り返されているユニットの中で、これらの単量体のユニットは、概して少なくとも80mole%および実施形態によっては少なくとも90mole%を構成する。それはしかし、硫化ポリフェニレンは、後藤等の米国特許第5075381に記載のような追加の繰り返しユニットを含んでもよく、あらゆる目的のために引用によりその全体が本明細書に組み込まれることを理解すべきである。使用されるとき、この種の追加的な繰り返されているユニットは概して重合体の約20mole%だけを構成する。市販の高溶融粘度硫化ポリフェニレンは商標名フォートロン（登録商標）の下でTicona、LLC（フィレンツェ、ケンタッキー州）から入手可能なものを含むことができる。この種の重合体は、（ISO 11357-1,2,3で決定された）約285℃の溶融温度、および、310℃で約260乃至約320 Pascal-secondsの溶融粘性を有することができる。
【００１８】
[0032]  本発明では、押出装置は、ロービングに熱可塑性マトリックスを注入するために全体的に使用される。とりわけ、押出装置は、ファイバーの全ての表面に適用される熱可塑性重合体の能力を促進する。含浸されたロービングも低い空隙率を有し、それはその強さを強化するのを助ける。例えば、空隙率は、約6％以下とすることができ、ある実施形態では、約4％以下、いくつかの実施形態では、約3％以下、いくつかの実施形態では、約2％以下、いくつかの実施形態では、約1％以下、いくつかの実施形態では、約0.5％以下である。空隙率は、当業者にとって周知な技術を用いて測定されることができる。例えば、空隙率は、樹脂を燃焼するために（例えば、3時間600℃）サンプルをオーブン中に置いて「樹脂焼失（resin burn off）」試験を用いて測定することができる。残りのファイバーの塊は、次いで重さと体積分率を計算するために測定することができる。このような「焼失（burn off、バーンオフ）」試験は、以下の式に基づいて、「空隙率」を計算するために使用することができるファイバーと熱可塑性マトリックスの重みを決定するためにASTM D2584-08に従って実行され得る：
Vf  = 100 * (ρt - ρc)/ρt
ここで、Vfはパーセンテージとしての空隙率であり、
ρcは、液体または気体比重瓶（例えば、ヘリウムピクノメーター）のような公知の技術を用いて測定される複合物の密度であり、
ρtは、以下の式で求められるような、複合物の理論上の密度である：
ρt = 1/ [Wf /ρf + Wm /ρm]
ここで、
ρmは、熱可塑性マトリックス（例えば、適当な結晶度で）の密度であり;
ρfは、ファイバーの密度であり;
Wfは、ファイバーの重量分率であり；
Wmは、熱可塑性マトリックスの重量分率である。
【００１９】
[0033]  あるいは、空隙率はASTM D 3171-09に従って樹脂を化学的に溶かすことで測定することができる。「焼失（burn off）」および「溶解」方法は、特にガラスファイバーに適しており、それは一般に溶解することおよび化学解散に抵抗する。しかし、他の場合には、空隙率はASTM D 2734-09（方法A）に従って、熱可塑性重合体、ファイバーおよびリボン（またはテープ）の密度に基づいて、間接的に算出されることができ、ここで、密度は決定されたASTM D792-08 Method Aであってもよい。もちろん、空隙率はまた、従来の顕微鏡検査装置を使用して推定されることができ、または、コンピュータ断層撮影（CT）スキャン装置（例えばMetrotom 1500（2k x 2k）高解像度探知器）の使用によって走査することができる。
【００２０】
[0034]  図3を参照すると、この種の押出装置の一実施形態が示される。より詳しくは、装置はバレル122に載置されるネジ軸124を含んでいる押出機120を含む。ヒーター130（例えば電気抵抗ヒータ）は、バレル122の外側に載置される。使用中は、熱可塑性重合体供給原料127は、ホッパー126による押出機120に供給される。熱可塑性供給原料127は、ネジ軸124によるバレル122内部で伝達され、バレル122内部で、そして、ヒーター130によって摩擦の力によって加熱される。加熱されると即座に、供給原料127はバレル・フランジ128によるバレル122を出て、含浸ダイ150のダイ・フランジ132に入る。
【００２１】
[0035]  連続ファイバーロービング142または複数の連続ファイバーロービング142は、リールまたはリール144からダイ150まで供給される。ロービング142は、一般に、例えば少なくとも約4ミリメートル、いくつかの実施形態において少なくとも約5ミリメートルのように、含浸の前に一定の離隔距離を維持する。供給原料127は、ダイ150の周囲またはダイ150に取り付けられたヒーター133により、ダイの内部でさらに加熱することができる。ダイは、一般に、熱可塑性ポリマーの溶融含浸を引き起こすのに十分な温度で操作される。典型的には、ダイの動作温度は、約200℃〜約450℃の温度でのように、熱可塑性ポリマーの溶融温度よりも高い。このように処理されるときに、連続ファイバーロービング142は重合体マトリックスに埋められ、それは供給原料127から処理される樹脂214（図4）であってもよい。混合は、それから押出し物152を作成するために含浸ダイ150から押し出される。
【００２２】
[0036]  圧力センサ137（図3）は、制御がネジ軸124の回転速度を制御することによって押出の率以上動作することができる含浸ダイ150またはフィーダで連邦のものの近くで圧力を検知する。すなわち、押出機120がファイバーロービング142を有する相互作用のための樹脂214の正しい量を分配するために作動されることができるように、圧力センサ137は含浸ダイ150の近くに配置される。含浸ダイ150を出た後、押出物152、又は含浸ファイバーロービング142は、二つの隣接するローラ190との間に形成されたニップに入る前に、オプションの事前成形、又は案内部（図示せず）に入ることができる。オプションが、ローラ190は、リボン（またはテープ）の形に押出物152を統合だけでなく、ファイバー含浸を向上させ、余分な空隙を絞り出すのに役立つ。ローラー190に加えて、ダイ・システムのような、他の形づくっている装置はまた、使用されることができる。結果として生じる強化されたリボン156は、ローラーに載置するトラック162および164によって引かれる。トラック162および164にも150に含浸ダイからローラ190を経て押出物152を引く。所望ならば、強化されたリボン156は、断面171でネジを巻かれることができる。一般的に言えば、リボンは、比較的薄く、典型的には約0.05乃至約1ミリメートル、幾つかの実施形態では、約0.1〜約0.8ミリメートル、いくつかの実施形態では、約0.2から約0.4ミリメートルの厚さを有する。
【００２３】
[0037]  含浸ダイの範囲内で、ロービング142がロービングに重合体樹脂214を含浸するために含浸処理領域250で横断されることは、一般に要求される。含浸領域250は、ポリマー樹脂は、剪断著しく含浸率を高める含浸ゾーン250内に生成される圧力によってロービングを介して横方向に一般的に強制されてもよい。例えば、約35％以上の重量分率（「Wf」）であり、いくつかの実施形態では、約40％以上のような高ファイバー含量のリボンから複合材料を形成する場合に特に有用である。典型的には、ダイ150は、ロービング142上の浸透および圧力の十分な程度を作成するために、例えば少なくとも2、少なくとも3、４乃至７、２乃至２０、２乃至３０、２乃至４０、２乃至５０のような複数の接触面252、または、より多くの接触面252を包含する。それらの特定のフォームが変化することができるにもかかわらず、接触面252は概して曲線の表面（例えばカーブされた葉、ロッド、その他）を所有する。接触面252はまた、概して金属材料でできている。
【００２４】
[0038]  図4は、含浸ダイ150の断面図を示す。示すように、含浸ダイ150は、マニホールドアセンブリ220、ゲート通路270および含浸処理領域250を含む。マニホールドアセンブリ220は、それによって重合体樹脂214を流して提供される。例えば、マニホールドアセンブリ220はチャネル222または複数のチャネル222を含むことができる。含浸ダイ150に提供される樹脂214は、チャネル222の中を流れることができる。
【００２５】
[0039]  図５に示すように、チャネル222のいくつかの部分は曲線でもよく、典型的な実施形態では、チャネル222に中央軸線224に沿って対称形の方位がある。更に、実施形態によっては、チャネルは複数の分岐ランナー222であってもよく、それは第１の分岐ランナー・グループ232、第２のグループ234、第3のグループ236および要求される場合には、より多くの分岐ランナー・グループを含むことができる。各々のグループは、前のグループのまたは最初のチャネル222からのランナー222から、分岐している2、3、4以上ランナー222を含むことができる。
【００２６】
[0040]  分岐ランナー222およびそれの対称形の方位は一般に均一に樹脂214を計量分配し、マニホールドアセンブリ220を出て、ロービング142を被覆している樹脂214の流れはロービング142上にかなり一様に配布される。この望ましくはロービング142のほぼ均一な含浸を可能する。
【００２７】
[0041]  また、マニホールドアセンブリ220は、いくつかの実施形態において、一般的に樹脂214が出るチャネル又はランナー222の少なくとも下流部分を包含する出口領域242を画定し得る。実施形態によっては少なくとも、一部のチャネルまたは放出口領域242に配置されているランナー222は、樹脂214の流れ方向244の増加している領域を有する。増加面積が拡散し、樹脂214の樹脂214の更なる分布をさらにロービング142上に樹脂214の実質的に均一に分布させることができるマニホールドアセンブリ220を通る流れが可能になる。
【００２８】
[0042]  更に、図4および5において例示されるように、マニホールドアセンブリ220の中を流れた後に、樹脂214はゲート通路270の中を流れることができる。樹脂214がロービング142を被覆するように、ゲート通路270はマニホールドアセンブリ220および含浸処理領域250の間に位置し、マニホールドアセンブリ220から樹脂214を流して提供される。このように、放出口領域242のようなマニホールドアセンブリ220を出る樹脂214は、示すように、ゲート通路270に入ることができ、それを介して流れることができる。
【００２９】
[0043]  図4に示すようにマニホールドアセンブリ220およびダイ150のゲート通過270を出ると即座に、樹脂214はダイ150で横断されているロービング142を接触させる。上記のように、マニホールドアセンブリ220およびゲート通路270の樹脂214の配布のために、樹脂214はかなり一様にロービング142を被覆することができる。更に、実施形態によっては、樹脂214は各々のロービング142の上側表面にまたは各々のロービング142のまたは各々のロービング142の上下の両方の表面上の下面に影響を与えることができる。ロービング142上の最初の衝突は、樹脂214を有するロービング142の更なる含浸を提供する。
【００３０】
[0044]  図4に示すように、おおわれているロービング142は含浸処理領域250で動く方向282において横断され、それはロービング142に樹脂214を含浸するように構成される。例えば、図4および6に示すように、ロービング142は含浸処理領域の接触面252を通じて横断される。接触面252上のロービング142の衝突は、剪断および圧力をロービング142にロービング142を被覆している樹脂214を含浸するのに十分に作る。
【００３１】
[0045]  実施形態によっては図4に示すように、含浸処理領域250は2枚の間隔を置かれた別々の対向するプレート256および258の間で定められる。第1のプレート256は第1の内面257を定め、その一方で、第２のプレート258は第２の内面259を定める。接触面252は、定義されることができ、または第１および第２の内面257および259または第１および第２の内面257および259のうちの1つだけから伸びることができる。図6は、第2の板258と、これらの実施形態に係る含浸ゾーン250の少なくとも一部は、そのフォームその上に様々な接触面を示す図である。ロービングが交替に第１および第２の表面257および259上の接触面252に影響を与えるように、典型的な実施形態においては、図4に示すように、接触面252は第１および第２の表面257および259に、交互に定められることができる。このように、ロービング142は波形、蛇行または正弦波タイプ経路の接触面252を通り過ぎることができる、それは剪断を強化する。
【００３２】
[0046]  ロービング142が接触面252を横断する角度254は、一般に剪断を強化するのに十分高くてもよいが、ファイバーを壊す過剰な力を引き起こすためにそれほど高くなくてもよい。このように、例えば、ほぼ5°とほぼ25°との間のいくつかの実施形態で、角度254はほぼ1°およびほぼ30°間の範囲においてあることができる。
【００３３】
[0047]  別の実施形態では、含浸処理領域250は複数のピン（図示せず）（接触面252を有する各々のピン）を含むことができる。ピンは、変化しないか、自由に回転にまたは交互に動かされることができる。更なる別の実施形態において、要求されるかまたは必要であれば、接触面252および含浸処理領域250はロービング142に樹脂214を含浸するためのいかなる適切な形状もおよび／または構造から成ることができる。
【００３４】
[0048]  更にロービング142の含浸を容易にするために、含浸ダイ内にある間、それらはまた、張力下に保たれることができる。張力は、例えば、ロービング142またはファイバーのトウあたり約5から約300ニュートンまで、実施形態によっては約50から約250ニュートンまで、実施形態によっては約100乃至約200ニュートンまで変動することができる。
【００３５】
[0049]  図4に示すように、実施形態によっては、ランドゾーン280は、含浸処理領域250の下流にロービング142の動く方向282に置かれることができる。ロービング142は、ダイ150を出る前にランドゾーン280によって横断することができる。図4において、更に示すように、実施形態によっては、フェースプレート290は含浸処理領域250に隣接することができる。フェースプレート290は、ロービング142から一般にメーター過剰樹脂214へ形成される。このように、ロービング142が横切るフェースプレート290の開口は、そのようなロービング142がそこを通って横断されるときに、開口部の大きさが過剰な樹脂214は、ロービング142から除去させることができる大きさにする。
【００３６】
[0050]  上で図と共に記載される含浸ダイは、本発明において使用されることができるさまざまな可能な構成のうちのわずか１つである。別の実施形態では、例えば、ロービングは重合体溶融の流れの方向と関連して、ある角度に配置されるクロスヘッドダイに導入されることができる。ロービングがクロスヘッドダイで移動し、重合体が押出機バレルから出る位置に着くにつれて、重合体はロービングと接触して強制される。このようなクロスヘッドダイ押出機の例は、例えばモイヤーの米国特許第3993726号、Chung等の米国特許第4588538号、オーガスティン等の米国特許第5277566号、および、Amaike等の米国特許第5658513号に記載され、それらは全ての目的に関してリファレンスとしてその全体がここに組み入れられる。ツイン・ネジ押出機のような、他のいかなる押出機デザインもまた、使用されることができることはまた、理解されなければならない。なお更なる他のコンポーネントはまた、ファイバーの含浸を援助するために任意に使用されることができる。例えば、「ガスジェット」アセンブリは、一様に個々のファイバーのロービングを広げるのを助けるために特定の実施形態において使用されることができ、合併されたトウの全ての幅全体に、24,000ファイバーまで、各々含むことができる。これは、強さ特性の均一の分布を成し遂げるのを助ける。この種のアセンブリは、圧縮空気の供給または出射ポートを横切る可動ロービング上に全体的に垂直な方法で影響を与える他のガスを含むことができる。次いで、広げられたロービングは、例えば上で記載されている含浸のためのダイに導入されることができる。
【００３７】
[0051]  使用される技術に関係なく、連続ファイバーは、抗張力を強化するために長手方向（図3のシステムの縦方向「A」）において正しい位置に置かれる。ファイバー方位の他に、プルトルージョンプロセスの他の態様はまた、所望の強さを成し遂げるために制御される。例えば、連続ファイバーの比較的高いパーセンテージが強化された強さ特性を提供するために強化されたリボンにおいて使用される。たとえば、連続ファイバーは、リボンの約25重量％から約80重量％まで、いくつかの実施形態では、約30重量％から約75重量％まで、いくつかの実施形態では約35重量％から約60重量％まで構成するのが典型である。同様に熱可塑性ポリマーが、リボンの約20重量％から約75重量％まで、いくつかの実施形態では、約25重量％から約70重量％まで、いくつかの実施形態では約40重量％から約65重量％まで構成するのが典型である。ファイバーのパーセンテージおよび最終的なロッドの熱可塑性マトリックスがまた、上記の範囲の中であってもよい。
【００３８】
[0052]  上記したように、ロービングは所望のロッド構成の形に作られる前に一つ以上のリボンの形状に強化されることができる。この種のリボンがその後圧縮されるとき、ロービングはロッドの長手方向中央のまわりに一般に同一の方法で計量分配されることができる。同一のこの種の配布は、ロッドの全ての長さ以上の強さ特性（例えば曲げ率、最大抗張力など）の整合性を強化する。使用されるとき、リボンの性質としてよい様に、ロッドを形成するために用いる強化されたリボンの数は所望の厚みおよび／または断面積およびロッドの強さに基づいて変化する。ほとんどの場合、しかし、リボンの数は、1から20まで、そして、実施形態によっては2から10まである。各々のリボンにおいて使用されるロービングの数は、同様に変化することができる。一般的に、しかし、リボンは2から10のロービングまで、そして、実施形態によっては3から5までロービングを含む。最終的なロッドのロービングの対称形の配布を成し遂げるのを助けるために、それらがリボン内で互いに同じ距離を離れてほぼ間隔を置いて配置されることは、一般に要求される。図1を参照すると、例えば、連結リボン4の一実施形態は、すなわち、x方向に互いに等距離離間3つのロービング5が含まれて示されている。しかし、他の実施形態では、ロービングが結合することは要求されることができ、そうすると、ロービングのファイバーはリボン4の全体にわたって一般に均一に計量分配される。これらの実施形態において、ロービングは各々から一般に見分けがつかなくてもよい。図2を参照すると、例えば、連結リボン4の一実施形態では、ファイバーは、一般的に均等に分散されるように組み合わされるロービングを含むように示されている。
【００３９】
[0053]  ロービングが成形される特定の方法は、また、慎重にそのロッドが圧縮および強さ特性の十分な程度が形成されていることがありえることを確実にするために制御される。図7を参照すると、例えば、ロッドを形成するためのシステムおよび方法の特定の一実施形態が示されている。この実施形態では、2つのリボン12は、まず最初にクリール20上の回されたパッケージで提供される。クリール20は、水平スピンドル22を備えたフレームを包含する繰り出しクリールであってよく、各々パッケージをサポートする。繰出クリールはまた、一段階構成で原料ファイバーを使用するときなどのファイバーの中にねじれを誘発するために所望の場合は特に、使用することができる。リボンがまた、ロッドの形成を有する形成されたインラインであってもよいことは、また、理解されなければならない。ある実施形態において、例えば、図3から含浸ダイ150を出ている押出し物152は、直接ロッドを形成するために用いるシステムに供給されることができる。張力-調整デバイス40はまた、リボン12の張力の程度を制御するのを助けるために使用されることができる。装置40は、クリール20および/または引き込みリボンに垂直な回転スピンドル22に平行な垂直面内にある、入口プレート30を含むことができる。リボン12の上を通過し、これらのバーの下には、波パターンを画定するように、張力調節装置40は、千鳥状に配置された円筒形の棒41を含むことができる。棒の高さは、波パターンおよび制御張力の振幅を修正するように調整されることができる。
【００４０】
[0054]  リボン12は、連結ダイに入る前にオーブン45において加熱されることができる。加熱は、赤外線オーブン、対流オーブン、その他のオーブンのいかなる周知のタイプも使用して実行されることができる。加熱の間、リボンのファイバーは、熱への露出を最適化して、全てのリボン全体の熱さえ維持するために一方向に正しい位置に置かれる。リボン12が加熱される温度は、リボンが一緒に接着することができるというほどに、熱可塑性重合体を軟化するのに十分一般に高い。しかし、温度は材料の完全性を破壊するほど高くない。温度は、例えば、約100℃乃至約500℃、いくつかの実施形態で約200℃乃至約400℃、実施形態によっては約250℃乃至約350℃のレンジであってよい。ある具体例では、例えば、硫化ポリフェニレン（「PPS」）が重合体として使われ、リボンはPPSの融点にまたはより上に加熱され、それは約285℃である。
【００４１】
[0055]  加熱されると即座に、一緒にそれらをプリフォーム14（整列配置して、形をなすのと、同程度よくロッドの最初の形状）に圧縮する連結ダイ50に、リボン12は提供される。図7に概略的に示すように、例えば、リボン12は、入口53から出口55へ方向「A」におけるダイ50の流路51を通って案内される。通路51は、ロッド構成を達成するために様々な形状および／またはサイズのいずれかがあることができる。例えば、チャネルおよびロッド構成は、円でも、楕円でもよく、放物線状などでもよい。ダイ50の範囲内で、リボンは十分な連結を確実にするためにリボンにおいて使用される熱可塑性マトリックスの融点でまたはより上に、一般に温度に維持される。
【００４２】
[0056]  所望の加熱、圧縮およびリボン12の形成は、１または多数の断面を有するダイ50の使用によって達成されることができる。たとえば、本願明細書において詳細に図示はしていないが、連結ダイ50は、一緒に所望の構成の形に圧縮して、リボン12を作るように機能する多数の断面を所有することができる。たとえば、通路51の第1の区画は、それがダイ50に流れるにつれて、まず最初に材料を成形するテーパー状ゾーンであってもよい。テーパ状ゾーンは、一般に、その出口よりも入口で大きな断面積を有する。例えば、テーパー状ゾーンの入口の通路51の断面積は、約2%以上、実施形態によっては5%以上、実施形態によっては約10%乃至約20%以上、テーパー状ゾーンの放出口の断面積より大きくてもよい。ダイを通して複合材料のバランスのとれた流れを維持することができるにもかかわらず、流路の断面は、典型的には、徐々に滑らかにテーパー状ゾーン内で変化する。形成ゾーンはまた、材料を圧縮して、それによって一般に均一な流れを提供するテーパー状ゾーンに続くことができる。成形ゾーンは、ロッドの場合と同様である中間の形状に材料を形状に予めよいが、加熱してダイ50内でバックアップのリスクを最小限に抑えるために、典型的には、一方大きな断面積の熱可塑性ポリマーの膨張を可能にする。形成ゾーンはまた、方向変化をプリフォームに与える一つ以上の表面特徴部を含むことができる。方向変化は、材料に最終的な形状のファイバー/樹脂のより公平な分配に結果としてなって再分配されることを強いる。これは、樹脂の燃焼を引き起こす可能性がダイの中のデッドスポットのリスクを低減する。例えば、成形ゾーンにおける通路51の断面積が、約2％以上、いくつかの実施形態では、約5％以上、いくつかの実施形態では、約10％から約20％プリフォーム14の幅より大きくすることができる。ダイランドはまた、通路51のための放出口として役立つために形成ゾーンに続くことができる。形成ゾーン、テーパー状ゾーンおよび／またはダイランドは、ガラス転移温度または熱可塑性マトリックスの融点でまたはより上に温度まで加熱されることができる。
【００４３】
[0057]  所望ならば、プリフォーム14をロッドの最終的な形状に圧縮する第２のダイ60（例えば較正ダイ）をまた、使用することができる。採用するとき、プリフォーム14が連結ダイ50を出た後、そして、任意の第２のダイ60に入る前に短く冷えることが時々要求される。これによって、強化されたプリフォーム14が更にシステムを進む前にその最初の形状を保持することができる。典型的には、冷却は最小限にし、実質的にロッドの外面にメルトフラクチャーの発生を防止する熱可塑性マトリックスの融点温度未満ロッドの外面の温度を低下させる。しかし、ロッドが較正外型に入るとき、ロッドの内部断面は圧縮を確実にするために熱したままであることができる。この種の冷却は、周知のように単にプリフォーム14を周囲空気（例えば室温）にさらすことによってまたは実行中の冷却技術（例えば水浴または空冷）の活用法で達成されることができる。ある実施形態では、例えば、空気はプリフォーム14（例えば、空気リングを有する）上へ吹きつけられる。しかし、これらのステージ中の冷却は、プリフォーム14が更に形づくられるのに十分さらに柔らかいことを確実にするために短い期間にわたって一般に起こる。例えば、連結ダイ50を出た後、プリフォーム14は、第二のダイ60に入る前に、約1乃至約20秒、いくつかの実施形態では約2乃至約10秒だけ周囲環境に露出する。全体的には、ダイ60内で、ロッドの形状が維持されることができるために、プリフォームはリボンにおいて使用される熱可塑性マトリックスの融点の下の温度に保たれる。単一のダイとして上記で言及しているが、ダイ50及び60は、実際には複数の個々のダイ（例えば、フェースプレートダイ）から形成されてもよいことは理解されよう。
【００４４】
[0058]  このように、実施形態によっては多数の個々のダイ60は、段階的に材料を所望の構成に成形するために利用されることができる。ダイ60は、直列に配置されて、材料の寸法の段階的な減少を提供する。このような段階的な減少中に、様々なステップの間で収縮を可能にする。
【００４５】
[0059]  例えば、図11乃至13に示すように、第1のダイ60は、一つ以上の入口62および対応する放出口64を含むことができる。入口62及び対応する出口64の任意の数は、示すように４つを示しているが、1つ、2つ、3つ、5つ、6つ、またはそれ以上がダイ60に含まれてもよい。いくつかの実施形態の入口62は、一般に卵形または円形であってよい。他の実施形態において、入口62は、湾曲角部または直長い側壁を有する矩形状の矩形状、すなわち、湾曲した矩形形状を有し、短い側壁を湾曲してもよい。さらに、出口64は、ほぼ楕円形または円形形状であってもよいし、湾曲した矩形形状を有することができる。楕円形の入口が利用されるいくつかの実施形態において、入口62は、約3:1と約5:1の間の範囲で短軸68の長さ比は、長軸の長さ66を有することができる。楕円形または円形の入口が利用されるいくつかの実施形態では、出口64は、約1:1と約3:1の間の範囲の短軸の長さ68の比の長軸長66を有していてもよい。湾曲した長方形の形状が利用される実施形態では、出口64の比率は、入口62の比率を下回って、入口および出口は、約2:1乃至約7：1の間の短軸長66に対する長軸長66の比（アスペクト比）を有することができる。
【００４６】
[0060]  更なる実施形態では、入口62の断面積および第1のダイ60の対応する放出口64の断面積は、約1.5：１乃至6：１の間のレンジの比率を有することができる。
【００４７】
[0061]  第1のダイ60はこのように、結果として生じるロッドの最終的な形状と、比較的類似している形状に、重合体の一般に滑らかな転換がファイバー材を含浸したと定める。そして、典型的な実施形態のそれは円形であるか卵形の形づくられた横断面を有する。次の型（例えば図11で示す第２のダイ60および第3のダイ60）は更なる段階的な減少および／または材料の寸法の変化を提供することができる。そうすると、材料の形状はロッドの最終的な断面形状に変わる。これらの次のダイ60は、両方とも材料を成形することができて、冷却することができる。例えば、実施形態によっては、各々の次のダイ60は、前の型より低い温度に維持されることができる。典型的な実施形態では、全てのダイ60は、材料のための軟化している位置温度より高い温度に維持される。
【００４８】
[0062]  更なる典型的な実施形態では、適当な冷却および凝結に対する欲求のために、比較的長いランド長69を有するダイ60は例えば要求されることができる。そして、それは所望のロッド形状およびサイズを成し遂げる際に重大である。比較的長いランド長69は、応力を減らして、滑らかな変換を所望の形状およびサイズで提供し、最小の空隙率および弓型特徴で提供される。例えば、ダイ60の放出口64の長軸長66に対する放出口64のランド長69の比率がほぼ0とほぼ20との間の範囲に、実施形態によっては例えばほぼ2とほぼ6と間の範囲にある。
【００４９】
[0063]  議論されるように、本開示による較正ダイ60の使用は、材料横断面の段階的な変化を提供する。これらの段階的な変化は、典型的な実施形態において、製品（例えばロッドまたは他の適切な製品）が比較的最小の空所を有する一般に同一のファイバー配布を有する結果になることは細分することを確実にすることができる。
【００５０】
[0064]  任意の適当な数のダイ60が、所望であるか必須としてさまざまなアプリケーションによって、段階的に材料でいかなる適切な断面形状も有する側面を作るために利用されることができると理解されなければならない。
【００５１】
[0065]  一つ以上のダイの使用に加えて、他の機構は、また、プリフォーム14をロッドの形状に圧縮するのを助けるために使用されることができる。例えば、さまざまな較正ダイ60との間に、ローラー90を形成することは、図14に示すように、連結ダイ50および較正ダイ60の間で使用されることができ、および／または、更に圧縮する較正ダイ60の後、それの前のプリフォーム14はその最終的な形状に変わる。ローラーは、いかなる構成（例えばピンチローラ、重なり合うローラーなど）も有することができ、示すように垂直でもよいか水平ローラーでもよい。ローラー90の構成に従い、ローラー90の表面は、プリフォーム14に対する最終的な製品（例えばロッド、側面または他の適切な製品）の寸法を伝えるために機械加工されることができる。典型的な実施形態において、ローラー90の圧力は、最終的な製品の品質を最適化するために調節可能でなければならない。
【００５２】
[0066]  典型的な実施形態（例えば少なくとも材料を接触させている部分）のローラー90は、一般になめらかな表面を有することができる。例えば、比較的固い、磨かれた表面は、多くの実施形態において要求される。例えば、ローラーの表面は、比較的滑らかなクロムまたは他の適切な材料から形成されることができる。これによって、ローラー90がプリフォーム14を損害を与えるかまたは望ましくなく変えることのないプリフォーム14を操ることができる。例えば、この種の表面は材料がローラーを支持するのを防止することができる、そして、ローラーは材料上へなめらかな表面を伝えることができる。
【００５３】
[0067]  実施形態によっては、ローラー90の温度は、制御される。これはローラー90の加熱によって達成されることができ、または、ローラー90を配置することによって、温度環境を制御する。
【００５４】
[0068] 更に、実施形態によっては、表面特徴部92はローラー90に提供されることができる。それがローラーに通されるにつれて、表面特徴部92は一つ以上の方向のプリフォーム14を導くことができておよび／または制御することができる。例えば、表面特徴部92はそのままにそれ自体に終わった折りたたみからプリフォーム14がローラー90に通すのを妨げるために提供されることができる。このように、表面特徴部92は縦方向Aと関連して導くことができ、垂直方向において同じく縦方向Aと関連してクロス縦方向のプリフォーム14の変形を制御することができる。それが縦方向Aのローラー90に通されるにつれて、それ自体に折り重なられるよりはむしろ、プリフォーム14はこのようにクロス縦方向において一緒に押されることができる。
【００５５】
[0069]  実施形態によっては、張力規制装置は、ローラーと連通して提供されることができる。これらの装置は、更にプリフォームを導いておよび／または制御するために張力を縦方向、クロス縦方向および／または垂直方向のプリフォーム14に適用するためにローラーで利用されることができる。
【００５６】
[0070]  上述したように、得られたロッドはまた、環境条件から保護するため、または耐摩耗性を向上させるためにキャッピング層が適用される。例えば、再び図７を参照すると、おおっているこの種の層は、熱可塑性樹脂をキャッピングダイ72にもたらすためにいかなる所望の角度でも正しい位置に置かれる押出機を経て適用されることができる。ガルバニック反応を防ぐために、それは、典型的には、キャッピング材料は、ASTMのD149-09に従って決定されたように、１mm（ミリメートル）当たり少なくとも約１キロボルト（kV/mm）、いくつかの実施形態では少なくとも約2kV/mm、いくつかの実施形態では、約3乃至約50kV/mm、いくつかの実施形態では、約4kV乃至約30kV/mmの絶縁耐力を有することが望ましい。たとえば、この目的のために適切な熱可塑性重合体は、ポリオレフィン（例えばポリプロピレン、プロピレン-エチレン共重合体など）、ポリエステル（例えばポリブチレンterephalate（「PBT」））、ポリカーボネート、ポリアミド（例えば、Nylon（登録商標））、ポリエーテル・ケトン（例えばpolyetheretherケトン（「PEEK」））、polyetherimides、polyaryleneケトン（例えばポリフェニレン・ジケトン（「PPDK」））、液晶重合体、polyarylene硫化物（例えば、ポリフェニレンスルフィド（「PPS」）、poly(biphenylene硫化物ケトン）、poly(phenylene硫化物ジケトン）、硫化poly(biphenylene）など）、フッ素重合体（例えば、ポリテトラフルオロエチレンperfluoromethylvinylether重合体、perfluoro-alkoxyalkane重合体、petrafluoroethylene重合体、エチレン・テトラフルオロエチレン重合体など）、polyacetals、ポリウレタン、ポリカーボネート、styrenic重合体（例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（「ABS」））、アクリルの重合体、ポリ塩化ビニル（PVC）などを含むことができる層材をおおっている特に適切な高い絶縁耐力は、polyketone（例えばpolyetheretherケトン（「PEEK」））、多硫化物（例えばpolyarylene硫化物）またはそれらの混合を含むことができる。
【００５７】
[0071]  キャッピング層は、一般に連続ファイバーから自由である。すなわち、キャッピング層は、連続ファイバーの約10重量％以下を、いくつかの実施形態では連続ファイバーの約5重量％以下、
いくつかの実施形態では、連続ファイバーの約1重量％以下（例えば、０重量％）を含有する。それにもかかわらず、キャッピング層は、ロッドの最終的な特性を改善するための他の添加物を含むことができる。現段階で使用される添加物材は、連続ファイバー材に組み込むことに適していないものを含むことができる。例えば、それは、仕上げ労力を減らすための顔料を加えることが望ましいことがあり、またはそれは、ロッドの特徴難燃性を向上させるために難燃剤を添加することが望ましい場合がある。多くの付加的な材料が感度が高い熱であるので、過剰な熱量はそれらに分解して、揮発性のガスを生産させることができる。したがって、熱感光性添加物材が高い加熱状況の下で含浸樹脂によって押出加工される場合、結果は付加的な材料の完全な分解であってもよい。添加剤材料は、例えば、そのミネラル強化剤、潤滑剤、難燃剤、発泡剤、発泡剤、紫外線耐性剤、熱安定剤、顔料、およびこれらの組み合わせを含むことができる。たとえば、薬品を補強している適切な鉱物は、炭酸カルシウム、二酸化ケイ素、雲母、粘土、タルク、ケイ酸カルシウム、黒鉛、ケイ酸カルシウム、trihydrateアルミナ、バリウム・フェライトおよびそれの組合せを含むことができる。
【００５８】
[0072] 図示されてはいないが詳細に本願明細書において、ダイ72をキャッピングは、キャッピング層の所望のアプリケーションを成し遂げるのを助けるために公知技術のさまざまな特徴を含むことができる。例えば、キャッピングダイ72は、入ってくる棒を整列入口ガイドを含む。キャッピングダイはまた、十分な結合を確実にするのを助けるために層をおおうアプリケーションの前に、ロッドを予熱する加熱機構（例えば被加熱プレート）を含むことができる。キャッピング後の、成形されたパート15は、それから周知のように冷却装置80を使用して、最後に冷やされる。冷却装置80は、たとえば、真空がその壁に対して熱い形状を引き抜くと共に、それが冷えるにつれて、完全にロッドを封入する一つ以上のブロック（例えばアルミニウム・ブロック）を含むサイジングシステムであってもよい。冷却媒体は、寸法測定器（例えば正しい形状のロッドを固める空気または水）に提供されることができる。
【００５９】
[0073]  サイジング方式を採用しない場合であっても、それは一般に、（キャッピングが適用されない場合又は連結又は較正ダイ）は、キャッピングダイを出た後に、ロッドを冷却することが望まれる。冷却は公知技術のいかなる技術も、この種の水槽、冷気流またはエアジェットを使用して起こることができ、ジャケット、内部冷却チャネル、冷却液体循環チャネルなどを冷やす。それにもかかわらず、材料が冷却される温度は、通常、最適な機械的特性、部品の寸法公差、良好な加工、及び審美的複合体を達成するように制御される。たとえば、冷却ステーションの温度があまりに高い場合、材料はツールでふくらむかもしれなくて、方法を中断するかもしれない。半結晶性材料の場合、温度が低すぎると、同様に、材料があまりにも急速に冷却する原因としない、完全な結晶化を可能にし、それによって複合材料の機械的および化学的な抵抗特性を危うくすることができる。独立温度調節を有する多数の冷却ダイ断面は、処理およびパフォーマンス属性の最適バランスを伝えるために利用されることができる。例えば、1つの具体例において、約0℃乃至約30℃、実施形態によっては約1℃乃至約20℃、いくつかの実施形態では約2℃乃至約15℃に温度を保つ水槽が使用される。
【００６０】
[0074]  所望ならば、後にキャッピングのような、一つ以上のサイジング・ブロック（図示せず）をまた、使用することができる。このようなブロックは、正確な棒状にカットされた開口部は、最終的な棒状に最初は大きめの卒業が含まれています。この種のブロックは、最初は大きすぎ、最終的なロッド形状まで段階的に、正確なロッド形状に切られる開口部を含む。ロッドがそれを介して通過するにつれて、移動するかまたは垂下するそれのいかなる傾向も反対に作用し、それはその正しい形状に（繰り返し）押し戻される。一旦大きさを設定したら、ロッドは、断面カット又はロッドが連続プロセスでリールに巻き取ることができ、カットオフを有するように、（図示せず）切断ステーションで所望の長さに切断されてもよい。ロッドの長さは、それからファイバートウの長さに限られている。
【００６１】
[0075]  明らかなように、本発明のシステムの断面が最適製造で所望の最終的な複合特性に与えるために制御されることができるいずれででも、ロッドの温度は進む。任意の、またはアセンブリのすべてのセクションは、温度、電気カートリッジヒーター、循環流体冷却等、または、当業者に公知の任意の他の温度制御装置を利用して制御することができる。
【００６２】
[0076]  再び図7を参照すると、プリングデバイス82は、完結したロッド16に複合物の最終的なサイジングのシステムを切り抜けさせる冷却装置80の下流に配置される。プリングデバイス82は、所望の率でロッドに方法システムを切り抜けさせることができるいかなる装置でもあってもよい。例えば、典型的プリングデバイスは、キャタピラ引き抜き具および往復運動している引き抜き具を含む。
【００６３】
[0077]  上記した方法から形成されるロッドの一実施形態は、エレメント516として更に詳細に図8に示される。図示するように、ロッド516は一般に循環状態を有して、一つ以上の強化されたリボンから形成される連続ファイバーコンポーネント514を含む。「概ね円形」とは、一般に、ロッド（幅で割った高さ）のアスペクト比が、約1.0乃至約1.5、いくつかの実施形態では、約1.0であるのが典型的である。ロービングを含浸して、強化されたリボン（同様にリボンを圧縮して、形づくる方法）を形成するために用いる方法の選択的な制御によりロッドは、その全ての長さに沿って横切って熱可塑性マトリックスの比較的公平な配布を所有することが可能である。これはまた、連続ファイバーがロッド516の縦中心軸線「L」のまわりに、一般に同一の方法で計量分配されることを意味する。図8に示すように、例えば、ロッド514は熱可塑性マトリックス528の範囲内で埋められる連続ファイバー526を含む。ファイバー526は、長手方向軸「L」について一般的に一様に分布している。それはいくつかのファイバーが図8に示されており、ロッドは、典型的に均一に分布ファイバーの実質的により大きな数を含むことことが理解されるべきである。キャッピング層519も、連続ファイバーコンポーネント514の周辺部周辺で伸びて、ロッド516の外表面を定める。連続ファイバーコンポーネント514の断面厚み（「T」）は、戦略的に特定の強さを成し遂げるのを助けるのに選ばれることができる。例えば、コンポーネント514は、約1から約40ミリメートル、実施形態によっては約0.5から約30ミリメートル、いくつかの実施形態では約0.1から約10ミリメートルの厚み（例えば直径）を有することができる。キャッピング層519の厚みは、一部の意図された機能に依存するが、概して、約0.01から約10ミリメートル、実施形態によっては約0.02乃至約5ミリメートルである。にもかかわらず、総断面厚みまたはロッドの高さは、概して、約0.1から約50ミリメートル、いくつかの実施形態では約0.5から約40ミリメートル、実施形態によっては約1から約20ミリメートルまで変動する。ロッドが長さにおいてかなり連続的でもよい間、ロッドの長さはそれが巻回されて、格納されるスプールまたは連続ファイバーの長さによってしばしば実際に制限される。例えば、長さは約1000から約5000メートルまでしばしば変動するが、より大きな長ささえ確かに可能である。
【００６４】
[0078]  上述した様々なパラメータの制御を介して、非常に高い強度を有するロッドを形成することができる。例えば、ロッドは比較的高い曲げ率を呈することができる。用語「曲げ弾性率（flexural modulus）」は一般に、曲げ変形（面積当たり力の単位）の圧力の比率、または曲げる材料の傾向の応力に関連する。それは、概して室温で、「３点曲げ」試験（例えばASTM D790-10、Pr℃edure A）によって生成される応力-圧力カーブの傾斜から決定される。例えば、本発明のロッドは、約10ギガパスカル（「GPaの」）以上、いくつかの実施形態では約12から約400 GPa、いくつかの実施形態では約15から約200 GPa、いくつかの実施形態では、約20乃至約150 GPaのより曲げ弾性率を呈してもよい。用語「極限引張強度（ultimate tensile strength）」は、一般的に引き伸ばされたり引っ張られたネッキングの前、および引張試験（例えば、ASTMのD3916-08など）により発生する応力-歪み曲線に到達した最大応力であり、材料が室温で加えた耐え得る最大応力を意味する。引張弾性率はまた、約50 GPa以上、いくつかの実施形態では、約70 GPa乃至約500 GPa、いくつかの実施形態では約100 GPa乃至約300 GPaである。用語「引張弾性率」は、一般に引張歪みを超える引張応力の比を意味し、そして室温で引張試験（例えば、ASTM3916-08など）により発生する応力-歪み曲線の傾きである。特に、上記で示される複合ロッドの強さ特性はまた、比較的広い温度以上で維持されることができ、例えば約-40℃から約300℃、特に約180℃から200℃までのような温度である。
【００６５】
[0079]   本開示に従って製造されたロッドは、さらに、比較的曲げ疲労寿命を有していてもよく、比較的高い残留強度を示すことができる。曲げ疲労寿命および残余の曲げ強さは、概して室温で（ASTM D790のような）「３点曲げ疲労」試験に基づいて決定されることができる。例えば、本発明のロッドは、平方インチ当たり約60キログラム（「KSI」）から約115 KSI、いくつかの実施形態では約70乃至約115KSI、いくつかの実施形態では約95 KSI乃至約115 KSIの160ニュートン（「N」）または180 Nロードで100万回後の残留曲げ強度を示すことができる。更に、ロッドは曲げ強さの比較的最小の減少を示すことができる。例えば、3%以下についてのいくつかの実施形態で、約4%以下の空隙率を有するロッドは、約1%（例えば、約106ksiの最大原始の曲げ強さから約105ksiの最大残余の曲げ強さまで）の曲げ３点疲労テストの後、曲げ強さの減少を示すことができる。曲げ強さは、例えば、上記のように曲げ３点試験を使用することを試験している疲労の前後で試験されることができる。
【００６６】
[0001]  複合ロッドの線形熱膨張係数は、ppm/℃ベースで、約5未満、約4未満、約3未満または約2未満でもよい。たとえば、係数（ppm/℃）は約-0.25乃至約5;あるいは、約-0.17乃至約4;あるいは、約-0.17乃至約3;あるいは約-0.17乃至約2、または、約0.29乃至約1.18の範囲にあることができる。この線形熱膨張係数のために考慮される温度範囲は、-50℃乃至200℃の範囲、0℃乃至200℃の範囲、0℃乃至175℃の範囲、または25℃乃至150℃の範囲に一般的にあることができる。すなわち、線形熱膨張係数は、ファイバーに沿って長手方向において測定される。
【００６７】
[0002]  複合ロッドは、ロッドが破断することなく曲げることができ、ロッドの内側に湾曲に計測される最小半径である、比較的小さな「曲げ半径」を示すことができる。小さな曲げ半径は、ロッドは、より柔軟であり、小さな直径のボビンに巻き取られ得ることを意味する。この特性も、現在金属棒を使用する方法の履行により容易なロッドを作る。改良された方法により得られる本発明のロッドにおいて、曲げ半径は、約25℃の温度で測定され、ロッドの外径の約40倍より小さく、いくつかの実施形態では、ロッドの外径の約1乃至約30倍より小さく、いくつかの実施形態では、約2乃至約25倍より小さい曲げ半径を達成することができる。
【００６８】
[0003]  複合ロッドはまた、例えば約6％以下、いくつかの実施形態では約3％以下、ある実施形態では約2％以下、いくつかの実施形態では、約1％以下、いくつかの実施形態では約0.5％以下のような低空隙率を有する。空隙率は、ASTM D 2584-08に従って「樹脂焼失」試験を使用し、または、Metrotom 1500（2k x 2k）高解像度探知器のようなコンピュータ断層撮影（CT）走査装置の使用によって、上に記載されている方法で決定されることができる。
【００６９】
[0004]  上記のパラメータに加えて、複合ロッドはまた、約10MPa以上、いくつかの実施形態では15MPa以上、実施形態によっては約20乃至約50MPの応力パラメータを呈することができる。応力パラメータを決定する方法はジョンソン等による米国特許第7,093,416号に更に詳細に記載されており、それは全ての目的のためにリファレンスとして完全に本願明細書に組み込まれる。例えば、垂下、及び、温度は測定されることができ、温度対垂下のグラフとしてプロットされることができる。計算された曲線は、商品名のSAG10（バージョン3.0アップデート3.9.7）の下でアルコアフジクラ（サウスカロライナ州グリーンビル）からのソフトウェアプログラムで使用可能なアルコアSag10グラフィック法を用いて測定したデータに当てはめられる。応力パラメータは、アルミニウム以外の材料が使用される場合、他のパラメータに適合するように変更することができる「ビルトインアルミニウム応力」（例えば、アルミニウム合金）としてラベルSAG10フィッティングパラメータであり、予測されたグラフのニーポイント、更には高温（ポストニーポイント制度）の下落の量の位置を調整する部品である。応力パラメータの記述は、また、アルコアSag10 Usersマニュアル（バージョン2.0）に示される。
【００７０】
[0005]  明らかなように、本発明によって可能にされる多数の設計で、上記した特定のロッド実施形態は、単に典型的なだけである。さまざまな可能なロッド設計の中で、材料の追加的な層が上記したそれらに加えて使用されることができると理解されなければならない。特定の実施形態では、例えば、１つのコンポーネントがより高い強さ材料から形成される複数コンポーネントロッドを形成することは、望ましくてもよく、他のコンポーネントは下の強さ材料から形成される。この種のマルチ構成ロッドは、特に全てのロッドのためのより高価な高い強さ材料の必要を必要とすることのない全体的な強さを増やすことに役立ってもよい。より低い、および／または、より高い強度コンポーネントは、熱可塑性マトリックス内に埋められる連続ファイバーを含むリボンから形成されることができる。
【００７１】
[0006]  本発明が上記した実施形態に決して限られていないと理解されなければならない。例えば、ロッドは所望のアプリケーションに従いさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。追加的なコンポーネントは連続ファイバーリボンから形成されることができ、本願明細書において（他の種類の材料と同様に）例えば記載されている。ある実施形態において、例えば、ロッドはその横力を向上させるために不連続なファイバー（例えば短いファイバー、長いファイバー、その他）の層を含むことができる。少なくとも、連続ファイバーが伸びる方向と関連して、一部のファイバーがある角度に配置されるために、不連続なファイバーは正しい位置に置かれることができる。
【００７２】
[0007]  上記のように、本発明のロッドは、電気ケーブル（例えば高圧伝達ワイヤ）において使用されることができる。典型的な伝達ケーブル設計、及び、この種のケーブルのための複合物コアは、ハイル等の米国特許第7,211,319号に更に詳細に記載されて、それは全ての目的のためにリファレンスとして完全に本願明細書に組み込まれる。一般的に言って、この種の伝達ケーブルは、複数の導電素子によって囲まれるコアを含む。コアは図8にて図示するように、単一のロッドだけを含むことができ、または、それは多数のロッドを含むことができる。特定の実施形態において、例えば、コアは2層以上の同心で配置されたロッドを含むことができ、それは様々な異なるパターン（例えば、螺旋形の）において、一緒に足止めされてもよい。ある具体例において、例えば、コアは中央ロッド（同心で中央ロッドについて配置されているロッド（例えば6本のロッド）の第２層）を含み、ロッド（例えば12本のロッド）の第3の層は第２層について同心で配置した。導電素子は、いかなる適切な導電材料（例えば金属（例えば銅、アルミニウムまたはそれらの合金）、カーボンなど）からもなることができる。導電性要素として変化させることができる方法は、当技術分野で知られている。所望ならば、導電素子はまた、例えば上記した材料から形成されることができる。
【００７３】
[0008]  例えば、図9を参照すると、全体的に、伝送線路420の一実施形態が示されている。図示するように、伝送線420は一般に円筒状複合コア400について、放射状に配置されている複数の導電素子422（例えばアルミニウム）を含み、それは本発明によれば形成されることができる。導電素子は、単一の層においてまたは多数の層において配置されることができる。例示の実施形態において、例えば、導電素子422は、第1の同心の層426および第２の同心の層428を形成するために配置される。もちろん、いかなる数の同心の層を、使用することができる。導電素子422の形状はまた、複合コア400について配置されていることがありえるエレメントの数を最適化するために変化することができる。例示の実施形態において、例えば、導電素子422は台形の断面形状を有する。もちろん、例えば円形の、楕円、四角く、矩形など他の形状もまた、使用されることができる。導電素子422はまた、ねじられることができるかまたは、（螺旋形ような）いかなる所望の幾何学的な構成のコア400をくるむことができる。
【００７４】
[0009]  例えば、図10を参照すると、全体的に、伝送線路420の別の実施形態が示されている。図示するように、伝送線420は束の一般に円筒状複合コア400について、放射状に配置されている複数の導電素子422（例えばアルミニウム）を含み、それは本発明によれば形成されることができる。図10は単一の中心的なロッド400を囲んでいる6本の中心的なロッド400を例示する。但し、いかなる適切な装置ものコア400のいかなる適切な数も現在の開示の範囲および趣旨の範囲内である。キャッピング層519も、各々の中心400の外表面を周辺部周辺で伸びて定める。導電素子は、単一の層においてまたは多数の層において配置されることができる。例示の実施形態において、例えば、導電素子422は第1の同心の層426および第２の同心の層428を形成するために配置される。もちろん、いかなる数の同心の層を、使用することができる。導電素子422の形状はまた、複合コア400について配置されていることがありえるエレメントの数を最適化するために変化することができる。例示の実施形態において、例えば、導電素子422は台形の断面形状を有する。もちろん、例えば円形の、楕円、四角く、矩形など他の形状はまた、使用されることができる。導電素子422はまた、ねじられることができるかまたは、（螺旋形のような）いかなる所望の幾何学的な構成もの中心的なロッド400の束をくるむことができる。
【００７５】
[0010] 特に伝達ワイヤを造ったもののときに、本発明の複合コアはさまざまな効果を提供して、利益を得る。例えば、その構造のために、コアは簡単な取扱いを考慮に入れるだけでなくて、強さおよび完全性に関してさまざまな効果を提供しもする一体的で強化された構造を表すことができる。
【００７６】
[0011]  本開示は、以下の実施形態に関してよりよく理解され得る。
【００７７】
例１
[0012]  ２つの連続ファイバリボンは、最初は、実質的に上述の押出システムを使用して形成した。炭素ファイバーロービング（4,900 MPaの引張強さメートルにつき0.8グラム単位長さ当たりの質量を有する12,000個のフィラメントを含有する東レT700SC）が、4ロービングを含む各個別のリボンで連続ファイバーのために採用される。ファイバーを含浸するために使用される熱可塑性ポリマーは、ポリフェニレンサルファイド、約280℃の融点を有する（ティコナLLCから入手可能なフォートロン（登録商標）PPS205）（「PPS」）であった。各々のリボンは、50重量％炭素ファイバーおよび50重量％PPSを包含する。リボンは、約0.18ミリメートルの厚みおよび1.0%未満の空隙率を有する。一旦形成されると、リボンはそれから１分につき20フィートの速度で作動するプルトルージョン境界に供給される。形づくる前に、リボンは赤外線オーブン（305のパワー設定）内で加熱された。被加熱リボンは、それからロッドの最初の形状を形成すると共に、リボンを受けて、一緒にそれらを圧縮した循環性の形づくられたチャネルを有する連結ダイに供給される。ダイ内で、リボンは約177℃の温度で残った。連結に、１ｐｓｉの圧力で周囲空気を供給した空気リング/トンネル装置で、結果として生じるプリフォームは、それから短く冷やされた。プリフォームは、それから2つのローラーの間で形成されるニップを介して、それから最終的な創造のための較正ダイに通過した。較正ダイの範囲内で、プリフォームは約140℃の温度で残った。このダイを出た後に、側面図はポリエーテル・エーテル・ケトン（「PEEK）でおおわれた。そして、それは350℃の融点を有した。キャッピング層は、約0.1ミリメートルの厚みを有した。結果として生じる一部は、それから空気流によって冷やされた。得られたロッドは、約3.5ミリメートルの直径を有し、45重量％の炭素ファイバーを、50重量％のPPS、及び5重量％のキャッピング材料を含有していた。
【００７８】
[0013]  ロッドの強さ特性を決定するために、三点曲げテストは、ASTM D790-10（手順A）に従って実行された。支持体とノーズ半径は、0.250インチであり、支持スパンは30ミリメートルであり、試験片の長さは2インチであり、試験速度は分当たり2ミリメートルであった。結果として生じる曲げ率は約31ギガパスカルであり、曲げ強さは約410MPaであった。一部の密度は1.48g/cm3であり、空隙率は約3%未満だった。同様に、曲がり角半径は、3.27センチメートルであった。
【００７９】
例２
[0014]  ２つの連続ファイバリボンは、最初は、実質的に上述の押出システムを使用して形成した。炭素ファイバーロービング（東レT700SC）は4ロービングを含む各個別のリボンで連続ファイバーのために使用した。ファイバーを含浸させるために使用される熱可塑性ポリマーは、フォートロン（登録商標）PPS205だった。各々のリボンは、50重量％炭素ファイバーおよび50重量％PPSを含んだ。リボンは、約0.18ミリメートルの厚みおよび1.0%未満の空隙率を有した。一旦形成されると、リボンはそれから１分あたり20フィートの速度で作動しているプルトルージョン境界に供給された。成形前に、リボンは赤外線オーブン（305のパワー設定）内で加熱された。被加熱リボンは、それからロッドの最初の形状を形成すると共に、リボンを受信して、一緒にそれらを圧縮した循環性の形づくられたチャネルを有する連結ダイに供給された。ダイ内で、リボンは約343℃の温度で残った。連結に、1 psiの圧力で周囲空気を供給した空気リング/トンネル装置で、結果として生じるプリフォームは、それから短く冷やされた。プリフォームは、それから2つのローラーの間で形成されるニップを介して、それから最終的な創造のための較正ダイに通過した。較正ダイ内で、プリフォームは約140℃の温度で残った。このダイを出た後、プロファイルは280℃の融点を有していたフォートロン（登録商標）PPS320、キャップをされる。キャッピング層は、約0.1ミリメートルの厚みを有した。結果として生じる一部は、それから空気流によって冷やされた。得られたロッドは、約3.5ミリメートルの直径を有し、45重量％の炭素ファイバーを、50重量％のPPS、及び5重量％のキャッピング材料を含有していた。
【００８０】
[0015]  ロッドの強さ特性を決定するために、三点曲げテストは、ASTM D790-10（手順A）に従って実行された。支持体とノーズ半径は、0.250インチであり、支持スパンは30ミリメートルであり、試験片の長さ2インチであり、試験速度は１分当たり2ミリメートルであった。結果として生じる曲げ率は20.3ギガパスカルであり、曲げ強さは約410MPaであった。一部の密度は1.48のg/cm3であり、そして、空隙率は約3%未満だった。同様に、曲がり角半径は、4.37センチメートルであった。
【００８１】
例３
[0016]  ２つの連続ファイバリボンは、最初は、実質的に上述の押出システムを使用して形成した。（2599メガパスカルの引張強度及びメートル当たり2.2グラムの単位長さ当たりの質量を有するE-ガラスフィラメントを含有PPGからTUFRov（登録商標）4588）ガラスファイバーロービングを、2ロービングを含む各個別のリボンで連続ファイバーのために使用した。ファイバーを含浸するために使用される熱可塑性ポリマーは、ポリフェニレンサルファイド、約280℃の融点を有する（ティコナLLCから入手可能なフォートロン（登録商標）205）（「PPS」）であった。各々のリボンは、56重量％ガラスファイバーおよび44重量％PPSを含んだ。リボンは、約0.18ミリメートルの厚みおよび1.0%未満の空隙率を有した。一旦形成されると、リボンはそれから１分あたり20フィートの速度で作動しているプルトルージョン境界に供給された。成形前に、リボンは赤外線オーブン（330のパワー設定）内で加熱された。被加熱リボンは、それからロッドの最初の形状を形成すると共に、リボンを受信して、一緒にそれらを圧縮した循環性の形づくられたチャネルを有する連結ダイに供給された。連結後、得られたプリフォームは、次いで、短時間周囲空気で冷却した。プリフォームは、それから2つのローラーの間で形成されるニップを介して、それから最終的な創造のための較正ダイを通過した。較正ダイ内で、プリフォームは約275℃の温度で残った。このダイを出た後、プロファイルはフォートロン（登録商標）205でキャップされた。キャッピング層は、約0.1ミリメートルの厚みを有した。結果として生じる一部は、それから空気流によって冷やされた。結果として生じるロッドは、約3.5ミリメートルの直径を有し、50重量％ガラスファイバーおよび50重量％PPSを含んだ。
【００８２】
[0017]  ロッドの強さ特性を決定するために、三点曲げテストは、ASTM D790-10（手順A）に従って実行された。支持体とノーズ半径は、0.250インチであり、支持スパンは30ミリメートルであり、試験片の長さ2インチであり、試験速度は分当たり2ミリメートルであった。結果として生じる曲げ率は約18ギガパスカルであり、曲げ強さは約590MPaであった。空隙率は約0%未満だった、そして、曲がり角半径は1.87センチメートルであった。
【００８３】
例４
[0018]  ２つの連続ファイバーリボンは、最初は、実質的に上述の押出システムを使用して形成した。ガラスファイバーロービング（TUFRov（登録商標）4588）が2つのロービングを含む各個別のリボンで連続ファイバーのために使用された。ファイバーを含浸するために用いる熱可塑性重合体はNylon 66（PA66）であった。そして、それは約250℃の融点を有する。各々のリボンは、60重量％ガラスファイバーおよび40重量％Nylon 66を含んだ。リボンは、約0.18ミリメートルの厚みおよび1.0%未満の空隙率を有した。一旦形成されると、リボンはそれから１分あたり10フィートの速度で作動しているプルトルージョン境界に供給された。成形前に、リボンは赤外線オーブン（320のパワー設定）内で加熱された。被加熱リボンは、それからロッドの最初の形状を形成すると共に、リボンを受信して、一緒にそれらを圧縮した循環性の形づくられたチャネルを有する連結ダイに供給された。連結後、得られたプリフォームは、次いで、短時間周囲空気で冷却した。プリフォームは、それから2つのローラーの間で形成されるニップを介して、それから最終的な創造のための較正ダイに通過した。較正ダイ内で、プリフォームは約170℃の温度で残った。このダイを出た後、プロファイルはナイロン66でキャッピングされた。キャッピング層は、約0.1ミリメートルの厚みを有した。結果として生じる一部は、それから空気流によって冷やされた。得られたロッドは、約3.5ミリメートルの直径を有し、53重量％のガラスファイバー、40重量％ナイロン66、及び7重量％のキャッピング材料を含有していた。
【００８４】
[0019]  ロッドの強さ特性を決定するために、三点の曲げテストは、ASTM D790-10（手順A）に従って実行された。支持体とノーズ半径は、0.250インチであり、支持スパンは30ミリメートルであり、試験片の長さ2インチであり、試験速度は分当たり2ミリメートルであった。結果として生じる曲げ率は約19ギガパスカルであり、曲げ強さは約549MPaであった。空隙率は約0%未満であり、曲がり角半径は2.34センチメートルであった。
【００８５】
例５
[0020]  8つのロッドの3つのバッチは、異なる空隙率レベルを有するように形成された。各ロッドに関して、２つの連続ファイバリボンは、最初に、実質的に上述の押出システムを使用して形成された。炭素ファイバーのロービング（4,900 MPaの引張強さおよび0.8グラム／ｍの単位長さ当たりの質量を有する12,000カーボンフィラメントを含有する東レのT700SC）が、4ロービングを含む各個別のリボンで連続ファイバーのために使用された。ファイバーを含浸するために使用される熱可塑性ポリマーは、ポリフェニレンサルファイド、約280℃の融点を有する（ティコナLLCから入手可能なフォートロン（登録商標）PPS205）（「PPS」）であった。各々のリボンは、50重量％炭素ファイバーおよび50重量％PPSを含んだ。リボンは、約0.18ミリメートルの厚みおよび1.0%未満の空隙率を有した。一旦形成されると、リボンはそれから１分あたり20フィートの速度で作動しているプルトルージョン境界に供給された。成形前に、リボンは赤外線オーブン（305のパワー設定）内で加熱された。被加熱リボンは、それからロッドの最初の形状を形成すると共に、リボンを受信して、一緒にそれらを圧縮した循環性の形づくられたチャネルを有する連結ダイに供給された。ダイ内で、リボンは約177℃の温度で残った。統合後、得られたプリフォームは、簡単に1 PSIの圧力で周囲の空気を供給するエアリング/トンネルデバイスを用いて冷却していた。プリフォームは、それから2つのローラーの間で形成されるニップを介して、それから最終的な創造のための較正ダイに通過した。較正ダイ内で、プリフォームは約140℃の温度で残った。これがダイから出た後プロファイルは350℃の融点を有したポリエーテルエーテルケトン（「PEEK」）でキャッピングされた。キャッピング層は、約0.1ミリメートルの厚みを有した。結果として生じる一部は、それから空気流によって冷やされた。得られたロッドは、約3.5ミリメートルの直径を有し、45重量％の炭素ファイバーを、50重量％のPPS、及び5重量％のキャッピング材料を含有していた。
【００８６】
[0021] ロッドの第1のバッチは、2.78%の平均空隙率を有した。ロッドの第２のバッチは、4.06%の平均空隙率を有した。ロッドの第3のバッチは、8.74%の平均空隙率を有した。空隙率測定は、CTスキャンしを使用して実行された。Metrotom 1500（2k x 2k）高解像度探知器は、ロッド試料を走査するために用いた。検出は、低い確率閾値を有する強化された分析モードを使用してされた。一旦標本が空隙率を求めて調べられると、Volume Graphicsソフトウェアは3D走査からのデータを解釈して、各々の標本の空所レベルを算出するために用いた。
【００８７】
[0022]  曲げ疲労寿命およびロッドの残余の曲げ強さを決定するために、三点の曲げ疲労テストは、ASTM D790に従って実行された。サポートの幅は2.2インチであった、そして、標本長は3インチであった。各バッチから4個のロッド160ニュートン（「N」）の負荷レベルで試験し、および、各バッチから4個のロッド180 Nの負荷レベルで試験し、それぞれのロッドの自然のままの（静的）曲げ強さの約50％および55％を占めた。
【００８８】
[0023]  疲労テストの前後で、ロッドのそれぞれの原始で残余の曲げ強さ特性を決定するために、三点の曲げテストは、ASTM D790-10（手順A）に従って実行された。各負荷レベルにおける各バッチの平均原始残留曲げ強度を記録した。第3のバッチのための結果として生じる原始の曲げ強さは107ksiであった、そして、第3のバッチのための結果として生じる残余の曲げ強さは75ksiであった。このように、約29%の減少に結果としてなった。第２のバッチのための結果として生じる原始の曲げ強さは108ksiであった、そして、第２のバッチのための結果として生じる残余の曲げ強さは72ksiであった。このように、約33%の減少に結果としてなった。第1のバッチのための結果として生じる原始の曲げ強さは106ksiであった、そして、第1のバッチのための結果として生じる残余の曲げ強さは105ksiであった。このように、約1%の減少に結果としてなった。
【００８９】
[0024]  本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明のこれらの、そしてまた他の、修正変更は従来技術において通常の技術のそれらによって実践されることができる。加えて、さまざまな実施形態の態様が両方とも全体的にあるいは部分的に交換されることができると理解されなければならない。さらに、当業者は、前述の説明が実施形態だけであり、添付の特許請求の範囲に更に記載されている本発明を限定することを目的としないと認める。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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