(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続のまたは伸ばされた繊維ブレードと、粘性の、実質的に均一な厚さを有する樹脂の表面コーティングとを含んでなる、変形可能なコートされた繊維ブレードであって、
ここで、繊維ブレードが、ブレード型に絡み合った複数の繊維の糸から成り、
コートされた繊維ブレードが、樹脂を含まないコアを含み、そして樹脂注入工程の間中にコアに液体樹脂を注入されることが可能となるように構成され、そして、
樹脂の表面コーティングが、エポキシベースの樹脂、および繊維ブレードのコアへの樹脂の移動を妨げることによりコートされた繊維ブレードの粘性の特性を調整する粘度調整剤としてのポリエーテルエーテルスルホン・ポリエーテルスルホンの共重合体を含んでなる、
上記繊維ブレード。
【請求項２】
コートされた繊維ブレードの樹脂分が、コートされたブレードの総重量に基づいて１０％〜３０重量％の範囲内にある、請求項１記載の変形可能なコートされた繊維ブレード。
【請求項３】
繊維ブレードが、縦軸糸のコアと、２軸または３軸の外側のシェルとを含んでなる、請求項１記載の変形可能なコートされた繊維ブレード。
【請求項４】
連続のまたは伸ばされた繊維ブレードと、粘性の、実質的に均一な厚さを有する樹脂の表面コーティングとを含んでなる、変形可能なコートされた繊維ブレードであって、
繊維ブレードが、２軸または３軸の外側シェルと中空のコアとを含んでなり、該コアは樹脂を含まず、
樹脂の表面コーティングが、エポキシベースの樹脂と、繊維ブレードのコアへの樹脂の移動を妨げることによりコートされた繊維ブレードの粘性の特性を調整する粘度調整剤とを含んでなる、
上記繊維ブレード。
【請求項５】
粘度調整剤がセルロース誘導体、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリ芳香族化合物；ポリエステルアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアラミド、ポリアリーレート、ポリアクリレート、ポリ（エステル）カーボネート、ポリ（メチルメタクリレート／ブチルアクリレート）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン・ポリエーテルスルホンの共重合体、ポリエーテルエーテルスルホン・ポリエーテルスルホン−エーテルケトン、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、ゴムおよびそれらの組み合わせ物よりなる群から選択される、請求項４記載の変形可能なコートされた繊維ブレード。
【請求項６】
繊維ブレードが、炭素、ガラス、石英、アラミドまたはそれらの組み合わせ物で製造された繊維を含んでなる、請求項１記載の変形可能なコートされた繊維ブレード。
【請求項７】
コートされた繊維ブレードの外径が０．０１ｉｎ〜１．５ｉｎ（０．２５４ｍｍ〜３８．１ｍｍ）の範囲内にある、請求項１記載の変形可能なコートされた繊維ブレード。
【請求項８】
ブレード型に絡み合った複数の繊維の糸から成る、未コートの連続の繊維ブレードを供給し、
容器内に加熱された樹脂配合物を提供し、ここで前記容器は、底部の壁と該底部の壁を通って配置された変形可能なグロメットとを有し、前記グロメットには、繊維ブレードをそれに通過させ且つ同時に繊維ブレードの外面上に堆積される樹脂の量を制御することができるサイズをもつ貫通穴が提供され、そして
連続の繊維ブレードを、樹脂配合物中を通しそしてグロメットを通して引き、樹脂でコートされた繊維ブレードを形成し、それによって、樹脂注入工程の間中に樹脂でコートされた繊維ブレードのコアに液体樹脂を注入できるように繊維ブレードのコアを樹脂を含まないままにしておきながら所望量だけの樹脂が繊維ブレードの外面上に堆積される：
ことを含んでなる、樹脂コートされた繊維ブレードを形成する方法であって、そこで
樹脂配合物と繊維ブレードの接触時間が、ラインの速度と、容器内の樹脂配合物の樹脂レベルとを制御することにより制御され、そして
樹脂配合物が、エポキシベースの樹脂およびポリエーテルエーテルスルホンとポリエーテルスルホンとの共重合体とを含んでなり、そして樹脂配合物の粘度が、実質的に均一な厚さをもつ樹脂コーティングの形成を可能にするように制御される、
方法。
【請求項９】
ポリエーテルエーテルスルホンとポリエーテルスルホンとの共重合体が、樹脂配合物の総重量に基づいて５％〜２０重量％の量で存在する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
加熱された樹脂配合物の粘度が、０．５０ポアズ〜１０００ポアズの範囲内に維持され、容器内の樹脂レベルが０．２５ｉｎ〜３．０ｉｎ（６．３５ｍｍ〜７６．２ｍｍ）の範囲内に維持され、そしてライン速度が毎分１０〜１５０フィート（ｆｐｍ）（５．０８ｃｍ／ｓ〜７６．２５ｃｍ／ｓ）の範囲内にある、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも一つの隙間をもつ三次元形態の構造物を形成するようになっている、乾燥した、強化繊維の複数のプライと、
隙間内に配置された請求項１に記載の、１種以上の変形可能なコートされた繊維ブレード：
とを含んでなる、樹脂注入法に適した三次元繊維の予備成形物。
【請求項１２】
繊維ブレードが、縦軸糸のコアと、２軸または３軸の外側のシェルとを含んでなる、請求項１記載の変形可能なコートされた繊維ブレード。
【請求項１３】
繊維ブレードが、２軸または３軸の外側シェルと中空のコアとを含んでなる、請求項１記載の変形可能なコートされた繊維ブレード。
【請求項１４】
粘度調整剤がポリエーテルエーテルスルホンとポリエーテルスルホンの共重合体である、請求項５記載の変形可能なコートされた繊維ブレード。
【請求項１５】
少なくとも一つの隙間をもつ三次元形態の構造物を形成するようになっている、乾燥した、強化繊維の複数のプライと、
隙間内に配置された請求項４記載の、少なくとも一つの変形可能なコートされた繊維ブレード：
とを含んでなる、樹脂注入法に適した三次元繊維の予備成形物。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は２０１１年６月０３日出願の米国仮特許出願第６１／４９３，２７７号の特典を請求し、その開示はその全体を参照することにより本明細書に引用されていることとされる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、航空機の構造部材のような航空宇宙産業の適用に有用な半径充填材（ｒａｄｉｕｓ  ｆｉｌｌｅｒｓ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
複雑な形状をもつ複合材料を製造する現代の方法は、特定の形状の強化繊維の予備成形物を形成し、該予備成形物を真空バッグまたは金型中に配置し、該予備成形物に液状樹脂を注入し、次に含浸された該予備成形物を加熱して、それを硬化して、最終的複合部品にする工程による。幾つかの予備成形物の調製中に、繊維のプライの異なる積層物間に形成される様々な接合部における空隙スペースまたは隙間に遭遇することは一般的である。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、航空機の構造部材のような航空宇宙産業の適用に有用な半径充填材に関する。半径充填材は、連続のまたは伸ばされた繊維構造物と、乾燥した、連続のまたは伸ばされた繊維構造物を、加熱された樹脂浴を通して引く工程により形成される、粘性の、樹脂の表面コーティングとを含んでなる、変形可能な、コートされた構造物であり、ここで、コートされた半径充填材は、実質的に樹脂を含まない内側部分を有し、そして樹脂の表面コーティングは実質的に均一な厚さを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、コートされた半径充填材を形成するために使用することができる代表的なブレード構造物を表す。
【図２】図２は、一つの実施形態に従うコートされた半径充填材を形成するための表面コート法およびシステムをスキーム図により表す。
【図３】図３は、図１に示されたコート法に使用されるグロメットデザインの一実施形態を示す。
【図４】図４は、図１に示したコート法に従って形成される、コートされた繊維ブレードの断面部分の顕微鏡写真である。
【図５】図５は、半径充填材で充填される隙間をもつ、一タイプの予備成形構造物の断面をスキーム図によりで示す。
【図６】図６は、半径充填材として二タイプのコートされた繊維ブレードが使用されている、注入された縦材構造物の断面を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
詳細な説明
プレプレグ材料から製造される複合部品に対する一般的な慣行は、接合部分に使用され
る同一材料を使用し、それを圧延して（ｒｏｌｌ）充填材を形成することであった。この方法は時間がかかり、非効率的であり、また限定された長さの充填材を製造する特定の欠点を有する。この短所を軽減するための幾つかの解決策は、その数本のトウ（ｔｏｗ）が個別にまたは束にして含浸される連続トウでできた、製造プレプレグ充填材を伴う。場合により、これらのトウを、ダイに通過させて充填材を所望の断面プロファイルに予備成形し、それによりそれらが充填する隙間のプロファイルを模倣することができる。隙間のサイズ、充填材のサイズと形状、一つ以上の充填材の隙間を充たす能力、その部品の所望される機械的性能および、一つ以上の充填材の取り扱い容易性、隙間中の配置、材料の在庫管理、等のような幾つかのその他の制約に応じて、一つの隙間につき、一つ以上の充填材が使用される。その他の方法においては、幾つかのプレプレグテープを採り、そして連続的長さの充填材を製造し、そして所望のプロファイルに予備成形するための機械が提供される。このようなプレプレグの半径充填材は一般に、典型的には製品の３０％〜４０重量％の大量の樹脂を有する。樹脂の分布は、それが、充填材を形成する繊維の大部分を全般的に湿らせたようなものである。プレプレグ充填材は通常、幾らかの粘性レベルを有し、それは、例えばヒートガンで充填材を加熱することにより、貯蔵工程（ｌａｙ  ｄｏｗｎ
ｐｒｏｃｅｓｓ）中に高めることができる。プレプレグ充填材の取り扱い容易性、柔軟性および展性は通常低く、たとえ充填材がヒートガンで暖められる時でも、充填材の繊維構造物の自由な運動を妨げる樹脂により困難にされる。最後に、プレプレグ材料でできた複合部品の場合には、プレプレグ充填材の代替物として、接着性樹脂の充填材もまた開発された。この場合には、充填材は、時々は、より高い取り扱い容易性の特徴を提供するために、樹脂充填材中に軽量の荒布時クロス（ｓｃｒｉｍ）が埋封されて、９０％〜１００％の樹脂で製造される。
【０００７】
近年、樹脂注入（ＲＩ）法により製造される複合部品の数が著しく増加してきた。ＲＩは小型の複合部品を製造するために使用されるのみならずまた、今日では、飛行機の翼全体またはその他の非常に大型の部品を製造するためにも使用されている。場合によっては、織物の予備成形法による部品の形成が、充填材の需要を排除するかも知れないが、−例えば、π予備成形物の場合−大部分のＲＩ部品、特に大型の部品はまだ、所望の形状を形成するために、織り込まれる、粘着力を高めた広幅物または織物に依存し、それが充填材で充填される必要がある隙間を形成する。粘着力を高めた広幅物は、ヌードル充填材に巻き取ることができる。この方法は、長さの短い充填材を製造することができるのみであり、これまでのところ、もっともコスト効率の低い方法である。その他の方法は、粘着力増強剤で、個別のまたは複数のトウまたはロープまたはブレードを一部含浸する工程に依存する。粘着力増強剤の目的は、予備成形物が集成されている間に、隙間中にそれを配置するために、充填材にあるレベルの粘性を提供することである。残念なことには、大部分の粘着力増強剤はそれらの粘性の特徴を提供するためには熱で活性化しなければならない。これは、例えばその貯蔵期間にヒートガンで充填材を暖める工程を要する。場合によっては、粘着力増強剤は噴霧可能な、溶媒基剤の樹脂であることができ、それは完全な溶媒除去を要し、それにより安全性の問題およびラミネートの気孔率（ｖｏｉｄ  ｃｏｎｔｅｎｔ）の問題を提示する。これは時により困難な仕事であり、一人を超えるオペレーターを要し、また安全上の問題の観点および可能な材料の劣化から、疑問になる可能性さえある。硬化サイクルの相異により、ＲＩ部品とプレプレグ充填材間の統合が存在せず、また材料間の相容性が低く、機械的問題をもたらすので、ＲＩにより処理される部品の隙間中にプレプレグ充填材または固形充填材を使用する試みは非常に成功したとは言えない。
【０００８】
最後に、予備成形充填材は、取り扱いおよび、樹脂を注入される隙間内への配置が困難であることが見出された。構造部品の隙間は複雑なプロファイルをもつ可能性があり、従って、隙間のプロファイルに予備成形充填材の形状を合致させることが重要である。この合致の必要性が製造オペレーターに不必要に負担をかける。幾つかの適用においては、隙間のプロファイルは部品中の部位とともに変化すらする。従って、隙間のプロファイルに
適合する様々な断面をもつ充填材を製造することは極めて困難である。更に、このような充填材の関連コストは需要およびその機能の性能をはるかに超えると考えられる。更に、多数の従来の予備成形充填材は非常に硬く、曲げることができず、それらのプロファイルを損傷する危険があり、また、従って、取り扱いおよび輸送の理由のためにばらばらな長さでのみ製造することができ、これがそれらの魅力を限定する。幾らか硬さの少ない、また、非常に大きい口径のコア、例えば２０インチ以上までのコア上に巻き取ることができる充填材に対しては、充填材の形状を維持し、そしてその捩れを回避するために、特別な溝を付けたコアが必要である。更に、このタイプのコア上に堆積される充填材の量は通常、溝の間隔とコアサイズ（口径と長さ）により限定される。これらの包装物の条件は、このような製品の全体的コストを高め、その魅力を低減させる。
【０００９】
本開示は、樹脂注入（ＲＩ）法を受ける複合予備成形物における使用のための、コートされた充填材に関する。より具体的には、コートされた充填材は、三次元の複合予備成形構造物の隙間を充填するための、連続のまたは伸ばされた充填材の形態を採る。コートされた充填材は変形可能で、展性をもつので、それらは様々な隙間の幾何学構造に適合することができる。一つの実施形態においては、コートされる連続のまたは伸ばされた充填材は、乾燥した、連続したブレード構造物、例えば、複数の、ブレード型に絡み合った個別の繊維の房でできた繊維ブレードの形状にある。図１は、コートされた充填材を形成するために使用することができる代表的なブレード構造物を表す。繊維ブレードは、硬い内側部分または中空のコアをもつことができる。コートされた充填材は本明細書においては「半径充填材（ｒａｄｉｕｓ  ｆｉｌｌｅｒｓ）」と呼ばれる。本明細書では更に、それにより生成されるコートされた充填材が室温で粘性の外面を保持する、乾燥した、連続のまたは伸ばされた充填材上に樹脂の表面コーティングを形成する方法が開示される。コートされた充填材は最初の未コート充填材より硬くなるが、まだ湾曲可能／展性である。
【００１０】
本明細書で使用される用語「粘着性の」または「粘着性」は、一定期間表面に接着する、コートされた充填材の能力を表す。
【００１１】
樹脂注入法（ＲＩ）は、樹脂移動成形法、液状樹脂注入法、真空補助樹脂移動成形法、柔軟な工具を使用する樹脂注入法、真空補助樹脂注入法、樹脂膜注入法、制御大気圧樹脂注入法、真空補助法および単線注入法、のような加工法を網羅する総称的用語である。樹脂注入法は、液状樹脂が、真空下に維持されている乾燥した繊維の予備成形物中に引き込まれる、構造部品の加工工程に使用することができる。乾燥した繊維の予備成形物は、堆積物またはレイアップに集成された乾燥強化繊維の複数層またはプライの形態を採ることができる。次に、予備成形物は金型または真空バッグ中に入れられ、マトリックス樹脂をその場で直接注射（ｉｎｊｅｃｔｅｄ）または注入（ｉｎｆｕｓｅｄ）することができる。本開示のコートされた半径充填材は、乾燥した繊維予備成形物内に形成される隙間を充填するために使用することができる。
【００１２】
一つの実施形態においては、コートされる充填材は、様々な隙間のプロファイルに適合するように、目的に適合できる変形可能性を与える独特にデザインされたブレードで製造される。とりわけ、充填材の変形可能性は、ブレードの外皮を形成する、バイアス繊維に対する、軸方向繊維、の高い比率による。ブレードは、中空の、柔軟で、高度に変形可能なチューブを形成する、バイヤス糸と記述される３本以上の絡み合った糸で製造することができる。場合によっては、軸方向の糸はまた、バイヤス糸と絡み合って、より高い粘着力をもつ中空の柔軟性のチューブを形成する、すなわちそのブレードはより安定であるか、または変形可能性が低い。糸が二つの異なる方向にのみ配置されるためにいわゆる「２軸の」ブレードと呼ばれるものに対して、その糸（すなわち繊維の縒り糸）が３つの異なる方向に向かっているために、このタイプのブレード構造物は「３軸の」ブレードと呼ばれる。他の場合には、２軸でも３軸でも、ブレードの中空の断面は、縦糸で充填すること
ができる。縦糸は、ブレードのコアと定義され、他方、ブレードの２軸または３軸構造物は、外側層（ｏｕｔｅｒ  ｌａｙｅｒ）またはシェルまたは外皮（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）と定義される。ブレードが使用される時は、ブレードのコア中に配置される繊維としても、または／そしてバイヤス繊維内に配置される繊維としても、軸繊維の重量百分率は、ブレードの総重量に基づいて少なくとも５０重量％、好適には６５重量％超である。樹脂コーティングは、ブレードの外面上に均一に堆積され、ブレードの内側部分は実質的に樹脂を含まないで残す。これは、ＲＩサイクル中に、ブレードのコアに順次注入させる。室温における硬い層構造物と流動性の低い樹脂との組み合わせのために、樹脂は、バイヤス糸により形成されるブレードの外面上とその内部に留まる。
【００１３】
特定のブレードの構造は、ブレードの充填の目的と半径充填材のサイズとの関数である。一般に、０．１５０インチを超える口径をもつ、より粗いブレードは、隙間の最大容積を充填するために使用され、そして２軸のスリーブ（ｓｌｅｅｖｅ）により包まれたコアを伴ってデザインされており、他方、より細いブレードは隙間の頂点（ａｐｅｘｅｓ）内に使用され、３軸のデザインをもつ。しかし、その他の適用には、その他のブレードのデザインを開発することができる。より粗いブレードのためのコアと外皮の構成の場合には、コアと２軸の外皮は相互に独立し、また相互に対して自由な、独立した運動を許す。更に、コアは繊維の大部分、充填材の少なくとも５０％を含み、また多大な制約を伴わずに、自由運動を許す独立した平行な糸でできている。これは隙間内の充填材の良好な充填に好都合である。外側の外皮は、ブレードの縦方向に対して長い角度の、例えば３５°未満のその繊維を伴って、コアと独立している。これは更に、半径充填材の良好な取り扱いに都合が良い。外側層は、充填材のシェル内のブレード上またはその表面上に樹脂を含む補助となる、良好な被覆因子を有する。
【００１４】
３軸ブレード充填材の場合には、隙間の頂点を充填するための充填材の高い変形可能性が望まれる。従って、そのブレード構造物は好適には、折り畳み可能性（ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ）である。従って、この目的には中空のブレード構造物が最も適する。約５０重量％のブレード充填材を表す軸糸が、樹脂コート工程中に特に必要な、良好な縦の安定度と、変形可能性におけるコンシステンシーと、製品の折り畳み性（ｃｏｌｌａｐｓｉｂｉｌｉｔｙ）とを提供するであろう。コア−シェルのブレードと同様に、３軸ブレードの被覆面積は高いので、外側のシェル内またはその表面上に樹脂を含む助けになる。
【００１５】
図２は、一つの実施形態に従う、コートされた半径充填材を形成するための表面コート法およびシステムをスキームにより表す。表面コート法は、それにより所望量だけの樹脂が充填材の外面上に堆積される、加熱された樹脂浴３を通り、そして変形可能なグロメット４を通って、原料のスプ−ル１から供給される乾燥した連続繊維構造物２、例えば繊維のブレードを走行させる工程（すなわち、張力下で縦に引く工程）を含む。次に、加熱された樹脂浴３を排出するコートされた繊維構造物を、スプ−ル６により供給される挟み込み（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）材料とともに巻き取って、次に貯蔵スプ−ル７上に巻き上げる。挟み込み材料は取り外し可能であり、また巻き取りと貯蔵の補助であり、また仕上げの、コートされた充填材の不可欠な部分にはならない。挟み込み材料はコートされた充填材をそれ自体の上に巻き取らせて、巻き出す。
【００１６】
半径充填材の樹脂コーティングは、樹脂の粘度、コート工程および未コート繊維構造物の特徴により制御される。ある半径充填材に対しては、樹脂の所望堆積量は、樹脂の粘度に影響を与える樹脂温度、樹脂中の未コート充填材の滞留時間に影響するライン速度、充填材がそれを通って樹脂浴を排出し、どのくらいの樹脂がコートされた充填材から絞り出されるかに影響するグロメットの口径、のような加工条件により制御される。グロメットの穴の内径は、所望のコーティング樹脂分を提供するためのその他の制御因子とともに制御され、作動する。主要な制御因子は、以下、
（ａ）グロメット開口のディメンション（ＩＤディメンション）、
（ｂ）樹脂温度（コート期間中の樹脂粘度に影響する）、
（ｃ）樹脂浴中の樹脂レベル、
（ｄ）樹脂年令、
（ｅ）ライン速度：
を含む。
【００１７】
連続充填材の樹脂浴との接触時間は、樹脂レベルとライン速度とにより決定される。コート工程中の樹脂浴の粘度は、比較的滑らかな、均一な表面コーティングを可能にするように加熱により制御され、コートされる充填材の表面（例えば、粗さ、ブレード織物の表面組織（ｔｅｘｔｕｒｅ））に応じて０．５０ポアズ〜１０００ポアズ（０．０５Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓ）の範囲内にあることができる。表面コート期間中の加熱樹脂浴の温度は、使用されている樹脂のタイプに応じて１００°Ｆ〜３００°Ｆ（３７．７８℃〜１４８．８９℃）の範囲内にあることができる。樹脂浴を加熱するためにはあらゆる従来の加熱手段、例えば、熱源を提供するための金属容器の周囲の縞状ヒーター、を使用することができる。ライン速度は毎分１０〜１５０フィート（ｆｐｍ）（５．０８ｃｍ／ｓ〜７６．２５ｃｍ／ｓ）、好適には３０ｆｐｍ〜６０ｆｐｍ（１５．２５ｃｍ／ｓ〜３０．５ｃｍ／ｓ）にばらつくことができる。コート浴内の樹脂レベルは、樹脂内の未コート充填材の滞留時間を増加することによりコートされる充填材の樹脂分に直接影響を与え、従ってコートされる充填材に所望の樹脂分を達成するためにはその樹脂レベルは多様である可能性がある（ｍａｙ  ｂｅ  ｖａｒｉｅｄ  ｔｏ  ａｃｈｉｅｖｅ）。樹脂の表面張力はまた、グロメットに侵入する前に樹脂レベルを低下させるように働く。
【００１８】
グロメットは、変形可能な材料から加工され、コートされる連続充填材／ブレードの立体の（ｓｏｌｉｄ）口径と同等かまたはそれより僅かに小さいサイズをもつ。例えば、０．１２５ｉｎ（３．１７５ｍｍ）ＩＤのグロメットを０．１４８ｉｎ（３．７６ｍｍ）の外径（ＯＤ）をもつブレードをコートするために使用することができ、また０．０８ｉｎ（２．０３ｍｍ）ＩＤのグロメットは、０．０８ｉｎ（２．０３ｍｍ）のＯＤをもつブレードをコートするために使用することができる。幾つかの実施形態においては、コートされた充填材の樹脂分を増加するために、グロメットの内径を、それがコートされる連続充填材／ブレードの口径より僅かに大きいように増加することができる。ゴムのグロメットは本開示のコートシステムに適していることが見いだされた。しかし、グロメットを製造するために、その他のエラストマー材料を使用することができることは理解するべきである。図３は適切なグロメットのデザインの実施形態（左側には断面図、および右側には平面図）を示す。グロメットの構造は、異なる充填材の断面の構造（例えば、三角形、正方形、楕円形、等）に合わせるために変えることができることに注意しなければならない。
【００１９】
図２に示されたコート法により製造された、コートされた充填材は、制御された樹脂分を含む変形可能な／展性の半径充填材である。コートされた充填材の樹脂コーティングの厚さは実質的に均一である。表面コーティングの連続性は約９０％〜１００％である。繊維構造物の外側部分中への樹脂の幾らかの浸透はあるが、繊維構造物の内側部分は実質的に樹脂を含まないままである。
【００２０】
図４は、図２により表されるコート法に従って形成される、コートされた繊維ブレードの断面部分の顕微鏡写真である。この断面図は、樹脂が、コートされたブレードの外側部分にコーティングを形成し、他方、コートされたブレードの内側部分のコア繊維は樹脂を含まないままである、ことを示す。
【００２１】
未コート充填材上に堆積される樹脂の量は、コートされた充填材の総重量に基づいて、５重量％〜５０重量％、好適には１０重量％〜３０重量％、より好適には約１５重量％〜
２０重量％の範囲内にあることができ、また意図される適用の条件を充たすように適合される。樹脂分および表面コーティングは、構造部品が加工される時に、コートされた充填材がＲＩ工程中の樹脂の流れを制限することを実質的に妨げる。本明細書に開示される、開発されたコート法は非常に堅牢で、安定で、また充填材上への所望量の樹脂の恒常的堆積を可能にする。
【００２２】
樹脂でコートされた半径充填材は、大部分の目的のためには、約０．０１０ｉｎ〜１．５ｉｎ（０．２５４ｍｍ〜３８．１ｍｍ）の口径範囲内で経済的に製造することができ、また特定の、意図された目的のためには、０．０４ｉｎ〜０．４ｉｎ（１．０２ｍｍ〜１０．１６ｍｍ）の範囲内にあることができる。
【００２３】
コートされる、連続のまたは伸ばされた繊維構造物は、重合体、炭素、黒鉛、ガラス、石英、アラミド（例えば、Ｋｅｖｌａｒ）、ＰＢＯ、ポリエチレン、無機酸化物、炭化物、セラミック、金属、またはそれらの組み合わせ物でできた繊維を含む有機または無機繊維で製造されることができる。
【００２４】
コーティング樹脂は、それらに限定はされないが、エポキシ樹脂、付加重合化樹脂、ビス−マレイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂およびそれらの組み合わせ物よりなる群のメンバーを含む、１種以上の熱硬化性樹脂を含むコーティング配合物であることができる。
【００２５】
更に、樹脂はホットメルト樹脂であることができ、それはその樹脂が室温を超える温度では液体であり室温では固体または半固体である、溶媒を含まない樹脂であることを意味する。ホットメルトコート法は温度により樹脂重合体の粘度を制御する工程に依存する。ホットメルトエポキシ樹脂が使用される時は、該樹脂は、樹脂を工程容器中に注入させるために、コート法の開始前にオーブン内で予熱されることができる（例えば、１００°Ｆ〜２５０°Ｆまたは３７．７８℃〜１２１．１１℃）。
【００２６】
コーティング配合物に適したエポキシ基剤の樹脂の例は、Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．からのＣｙｃｏｍ（登録商標）  ８９０  ＲＴＭ樹脂およびＣｙｃｏｍ（登録商標）  ８２３  ＲＴＭ樹脂（両者は樹脂移動成形法のためにデザインされた液状エポキシ樹脂である）。使用することができるその他の可能なエポキシ基剤の樹脂は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン（例えば、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙにより販売される「ＭＹ  ９６６３」、「ＭＹ  ７２０」、または「ＭＹ  ７２１」）、５０℃における粘度１０〜２０Ｐａ・ｓ；（ＭＹ  ７２１はＭＹ  ７２０の、より低い粘度のバージョンであり、より高い使用温度のためにデザインされている）；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ，−テトラグリシジル−ビス（４−アミノフェニル）−１，４−ジイソ−プロピルベンゼン（例えば、Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．により販売されるＥｐｏｎ  １０７１）１１０℃の粘度１８〜２２ポアズ（１．８〜２．２Ｐａ・ｓ）；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，−テトラグリシジル−ビス（４−アミノ−３，５−ジメチルフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼン（例えば、Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．により販売されるＥｐｏｎ  １０７２）１１０℃の粘度３０〜４０ポアズ（３〜４Ｐａ・ｓ）；ｐ−アミノフェノールのトリグリシジルエーテル（例えば、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙにより販売される「ＭＹ  ０５１０」）、２５℃における粘度０．５５〜０．８５Ｐａ・ｓ；好適には２５℃における粘度８〜２０Ｐａ・ｓ；好適にはこれは、使用されるエポキシ成分の少なくとも２５％を構成する；ビスフェノールＡ基剤の材料のジグリシジルエーテル、例えば２，２−ビス（４，４’−ジヒドロキシフェニル）プロパン（例えば、Ｄｏｗにより販売される「ＤＥＲ  ６６１」、またはＳｈｅｌｌにより販売される「Ｅｐｉｋｏｔｅ  ８２８」）、および好適には２５℃における粘度８〜２０Ｐａ・ｓのノボラック（Ｎｏｖｏｌａｋ）樹脂；フェノールノボラック（Ｎｏｖｏｌａｋ）樹脂のグリシジルエーテ
ル（例えば、Ｄｏｗにより販売される「ＤＥＮ  ４３１」または「ＤＥＮ  ４３８」）；ジグリシジル１，２−フタレート、例えば、ＧＬＹＣＥＬ  Ａ−１００；低粘度クラス内にある、ジヒドロキシジフェニルメタンのジグリシジル誘導体（Ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ  Ｆ）（例えば、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙにより販売される「ＰＹ  ３０６」）、から選択されるエポキシ樹脂を含む。その他のエポキシ樹脂前駆体は、３’，４’−エポキシシクロヘキシル−３，４−エポキシシクロヘキサン・カルボキシレート（例えば、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙにより販売される「ＣＹ  １７９」）およびＵｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの「Ｂａｋｅｌｉｔｅ」の範囲内のもののような環式脂肪族化合物を含む。
【００２７】
付加重合樹脂の例は、アクリル、ビニル、ビス−マレイミドおよび不飽和ポリエステルである。
【００２８】
適切なビスマレイミド樹脂は、反応性官能基としてマレイミド基を含む熱硬化性樹脂である。本明細書で使用される用語ビスマレイミドは、別記されない限り、モノ−、ビス−、トリス−、テトラキス−およびより高次の官能性マレイミドおよび同様にそれらの混合物を含む。約２の平均官能価をもつビスマレイミド樹脂が好適である。このように規定されるビスマレイミド樹脂は、無水マレイン酸または、無水メチルマレイン酸のような置換無水マレイン酸の、芳香族もしくは脂肪族のジ−もしくはポリアニリンとの反応により調製される。同様にジ−またはポリアミンから調製されるが、その無水マレイン酸が、無水マレイン酸、または、シクロペンタジエンのようなジエンで置換された無水マレイン酸、のディールス−アルダー反応生成物により置換されている、密接に関連したナドイミド（ｎａｄｉｃｉｍｉｄｏ）樹脂もまた有用である。本明細書で使用される用語ビスマレイミドは、ナドイミド樹脂を含むこととされる。更に、幾つかのビスマレイミドを含むビスマレイミドの「共融」樹脂混合物も有用である。このような混合物は一般に、個々のビスマレイミドよりかなり低い融点を有する。
【００２９】
一つの実施形態においては、表面のコーティングに使用される樹脂は、工程と性能との相容性は保持されるが、周囲（ａｍｂｉｅｎｔ）粘度が、位置決めの目的および低い流動性動態のための表面粘着度を形成するような粘度調整剤で調整されたエポキシ基剤の樹脂である。粘度調整剤は、熱可塑性重合体とゴムから選択することができる。このような調整された樹脂は、通常、ＲＩ法の条件を充たす高い流動性の、低粘度の樹脂である、樹脂注入法に使用される樹脂の、調整された低流動性バージョンである。低流動性の樹脂配合物は、エポキシのタイプ、硬化剤のタイプおよび所望の樹脂流動性に応じて、樹脂配合物の総重量に基づいて５重量％〜２０重量％の範囲の量、好適には１０〜１５重量％の範囲の量の低粘度エポキシ原樹脂（ｂａｓｅ  ｒｅｓｉｎ）に、高粘度の熱可塑性重合体またはゴムを添加することにより達成される。更に、樹脂の表面コーティングは、複合構造物の製造工程中に、粘性とレオロジー動態に関して、注入法の樹脂と相容性であるように配合される。
【００３０】
熱可塑性粘度調整剤は、それらに限定はされないが、セルロース誘導体、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリ芳香族化合物；ポリエステルアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアラミド、ポリアリーレート、ポリアクリレート、ポリ（エステル）カーボネート、ポリ（メチルメタクリレート／ブチルアクリレート）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン・ポリエーテルスルホン−エーテルケトンおよびそれらの共重合体、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）、ナイロンおよびそれらの組み合わせ物よりなる群から選択されることができる。一例としては、使用することができる市販の熱可塑性粘度調整剤は、Ｃｙｔｅｃ  ＫＭ（登録商標）  １８０（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから
市販のポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）とポリエーテルエーテルスルホン（ＰＥＥＳ）の共重合体）である。
【００３１】
一例としては、低流動性の樹脂コーティング配合物は、粘度調整剤としてＰＥＳ−ＰＥＥＳ共重合体、例えばＣｙｔｅｃ  ＫＭ（登録商標）  １８０、を添加することにより調整された、液体エポキシ基剤の樹脂、例えばＣｙｃｏｍ（登録商標）  ８９０  ＲＴＭまたはＣｙｃｏｍ（登録商標）  ８２３  ＲＴＭからなることができる。
【００３２】
表面コーティングの樹脂配合物は更に、硬化剤および／または触媒のような従来の添加剤を含むことができる。シリカ粒子（例えばＣａｂｏｔ  Ｃｏｒｐ．からのＣａｂｏｓｉｌ）のような更なる流動性調整剤もまた、樹脂の粘度を更に微調整するために樹脂のコーティング配合物に添加することができる。樹脂の粘度は、コート法、コートされた充填材の粘着性アウト期間（ｔａｃｋ−ｏｕｔ  ｔｉｍｅ）、およびＲＩ法に対する充填材の反応、に影響を与えることを理解しなければならない。「粘着性アウト期間（ｔａｃｋ−ｏｕｔ  ｔｉｍｅ）」は、時間または日数で測定される、その間、製品が、位置決め粘着性を提供することができる、周囲条件に対する曝露時間を表す。
【００３３】
本明細書に開示されるコート法により製造されるコートされた半径充填材は、複合構造物の部品中に形成される半径隙間を埋めるために使用することができる。この考え方はまた、埋められなければならない特定の部分を形成するために、布地のプライの接合により隙間が形成されるその他の適用にも使用することができる。更に、コートされた半径充填材は、複合部品がＲＩ法により製造される適用に使用することができる。
【００３４】
コートされた半径充填材の適用の一例は、図５について説明される。繊維の予備成形物の２つの「Ｌ」型部分が接合されて、実質的に平面上に「Ｔ」型部分を形成する時に、頂点（ａｐｅｘｅｓ）をもつ隙間が形成される。「Ｌ」型の予備成形物の部分はそれぞれ、複数の繊維のプライから成る。図５はこのタイプの予備成形物構造物の断面を表す。このタイプの予備成形物構造物は、航空機の縦材（ｓｔｒｉｎｇｅｒ）の加工に適する。隙間は、本開示のコートされた半径充填材で埋めることができ、また、隙間と一緒に予備成形物の部分はその後、真空下で液状樹脂を注入される。半径充填材は、隙間内に容易に配置されなければならず、それに適合し、そして樹脂注入法にも、または最終の構造部品の性能にも影響を与えてはならない。半径充填材のデザインは、隙間の形状とサイズ並びに隙間中の充填材の位置と役割の関数である。図５に示した適用に対して、隙間充填材は、それぞれが特定の充填の役割をもつ、２つの異なるブレード構造物を基材にすることができる。第１のブレードは、コア／シェル構造をもつことができ、２種のブレードタイプのうちで比較的粗いものである。その目的は隙間の最大空間を埋めることである。第２のブレードは中空のデザインをもつことができ、その目的は隙間の頂点を埋めることであり、従って、それは高度に変形可能で、折り畳み可能でなければならない。ブレードのデザインは、隙間充填材の良好な取り扱い性能に役立つ。図６は、前記の２タイプの繊維ブレードが使用されている、注入された縦材構造物の断面を示す顕微鏡写真である。中空のデザインをもつブレードは隙間の頂点に配置されている。
【００３５】
前記の方法で製造される半径充填材の特徴は、
（ａ）充填材の表面を表面コートする工程のみにより、複合予備成形物内の高度に透過性の真空チャンネルを維持することにより、コートされた充填材中にレイアップ法期間中の空気真空化を助ける、乾燥した内部の部分が保持される、
（ｂ）樹脂は充填材の柔軟性および取り扱いの容易性を制限するので、乾燥した内側部分を保持することにより、コートされた半径充填材はまた、全体を含浸された充填材により達成されるものより高レベルの操作性を許す、
（ｃ）粘性と取り扱い容易性のために樹脂を調整することにより、コートされた充填材製
品を、充填材のアウト寿命（ｏｕｔ−ｌｉｆｅ）を最適化しながら、容易に配置（そして再配置）することができ、
（ｄ）樹脂でコートされた半径充填材は、樹脂注入期間中にそれらの環境、すなわち周囲の材料と相容性であり、
（ｅ）Ｃｙｔｅｃ  ＫＭ  １８０のような熱可塑性調整剤の添加が、原樹脂に、ある程度の強化をもたらし、
（ｆ）熱可塑性調整剤の添加が更に、充填材の内側部分への樹脂の移動を妨げることにより、充填材のアウト期間（ｏｕｔ−ｔｉｍｅ）の粘性の特徴を調整する特徴：
を含む。
【００３６】
本開示に従ってデザインされ、製造されるコートされた半径充填材は、価格が手頃であり、また更に、部品の製造工程を簡略化することにより全体的複合部品の製造コストを低下させる。このような製品を製造するための樹脂コート法は、非常に効率的であるのみならずまた、簡単で、優れ、しかし堅牢であり、また非常にばらつきが少ない最終製品をもたらす。
【実施例】
【００３７】
本開示のコート法およびコートされた充填材は、以下の、限定されない実施例により具体的に示すことができる。
【実施例１】
【００３８】
図２により示されるコートシステムを使用して、連続の乾燥炭素ブレードを、熱可塑性粘度調整剤（Ｃｙｔｅｃ  ＫＭ（登録商標）  １８０）で調整されたホットメルトエポキシ樹脂（Ｃｙｃｏｍ（登録商標）  ８９０  ＲＴＭ）を含む樹脂浴を通し、そして樹脂浴の容器の底部に提供されるゴムのグロメットを通してブレードを引くことによりコートした。ブレードは縦軸繊維のコア周囲に２軸の外皮および０．１４８ｉｎ（３．７６ｍｍ）の外径（ＯＤ）を有した。グロメットは０．１２５ｉｎ（３．１８ｍｍ）の内径（ＩＤ）を有した。樹脂浴温は１７３°Ｆ（７８℃）であり、樹脂レベルは１ｉｎ（２５．４ｍｍ）であり、またライン速度は４８ｆｐｍ（２４．３８ｃｍ／ｓ）であった。生成されたコートブレードは、コートブレードの総重量に基づき６．２重量％の樹脂分を有し、ブレードの内側部分は樹脂を含まなかった。
【実施例２】
【００３９】
図２に示されたコートシステムを使用して、連続の乾燥炭素ブレードを、実施例１に開示されたものと同様な樹脂配合物を含む樹脂浴中に、ブレードを引くことによりコートした。ブレードは、縦軸繊維のコア周囲に２軸の外皮および０．０８ｉｎ（２．０３ｍｍ）の外径（ＯＤ）を有した。樹脂浴容器中に使用されたグロメットは０．０８ｉｎ（２．０３ｍｍ）の内径（ＩＤ）を有した。樹脂浴温は１２５°Ｆ（５１．６７℃）であり、樹脂レベルは２ｉｎ（５０．８ｍｍ）であり、またライン速度は１５ｆｐｍ（７．６２ｃｍ／ｓ）であった。生成されたコートブレードは、コートブレードの総重量に基づき２９重量％の樹脂分を有し、ブレードの内側部分は樹脂を含まなかった。
【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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