(57)【要約】【課題】一定量のカプセル化樹脂含有材料を含みかつ多層プリプレグスタックから構成要素を形成する乾燥繊維プリプレグプライに関する方法、システムおよび装置を提供する。【解決手段】カプセル化樹脂含有粒子を含む少なくとも１つのプライからなる乾燥繊維プリプレグ材料を含む複合材料が開示されており、そのような複合材料から作製された構成要素、ならびにそのような複合材料および乾燥繊維プリプレグ材料を作製する方法が開示されている。【選択図】図１
2018021292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップであって、前記乾燥繊維プリプレグプライは、カプセル化樹脂含有粒子を含み、前記カプセル化樹脂含有粒子は、一定量の樹脂含有材料を包括的に含む、ステップと；
前記乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップと；
第１の所定量の前記カプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップと；
前記第１の量のカプセル化樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂含有材料を放出させるステップと；
前記破断されたカプセル化樹脂含有粒子から放出された前記第１の所定量の樹脂含有材料を前記乾燥繊維プリプレグプライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記樹脂含浸プリプレグプライを硬化させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させる前記ステップにおいて、複数の乾燥繊維プリプレグプライを互いに配向させて、マルチプライプリプレグスタックを形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させる前記ステップにおいて、前記乾燥繊維プリプレグプライが、炭素繊維、炭素／黒鉛繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ホウ素繊維、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させる前記ステップにおいて、前記樹脂含有材料は、エポキシ系樹脂材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記乾燥繊維プリプレグプライを配向させる前記ステップにおいて、前記樹脂含有材料が、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル；ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−４，４’−ジアミノフェニルメタン；ｐ−アミノフェノールトリグリシジルエーテル；エポキシフェノールノボラック樹脂；エポキシクレゾールノボラック樹脂；１，３，５−トリグリシジルイソシアヌレート；トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレート（およびイソシアヌレート類）；グリセロールジグリシジルエーテル；トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、またはこれらの組み合わせを含むエポキシ系樹脂材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させる前記ステップにおいて、前記カプセル化粒子がそれぞれ、約２０ミクロン〜約１０００ミクロンの範囲の平均直径を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加える前記ステップにおいて、
前記少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップであって、前記圧力は約２５０ｌｂ／ｆｔ２〜約３５０ｌｂ／ｆｔ２の範囲であるステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させる前記ステップにおいて、前記乾燥繊維プリプレグプライが、約０．１ｐｓｉ〜約５０ｐｓｉの範囲のタック値を有する少なくとも１つの表面を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させる前記ステップにおいて、前記カプセル化樹脂含有粒子が、約１００ｎｍ〜約１ミクロンの範囲の粒子壁平均厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させる前記ステップにおいて、前記カプセル化樹脂含有粒子がシェル材料を含み、前記シェル材料は、ウレアポリイミド；メラミンホルムアルデヒド；ウレアホルムアルデヒド；ポリウレアホルムアルデヒド；ポリオキシメチレン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させる前記ステップにおいて、破断したカプセル化樹脂含有粒子の前記第１の所定量が、カプセル化樹脂含有粒子の全量の約２５％〜約７５％の範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記樹脂含浸プリプレグプライを硬化させる前記ステップにおいて、第２の所定量のカプセル化粒子が破断する、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記マルチプライプリプレグスタックを硬化させる前記ステップにおいて、第２の所定量の破断された埋め込み樹脂含有粒子が、カプセル化樹脂含有粒子の全量の約２５％〜約７５％の範囲である、請求項３に記載の方法。
【請求項１５】
前記マルチプライプリプレグスタックを硬化させるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１６】
前記マルチプライプリプレグスタックを硬化させる前記ステップの前に、前記マルチプライプリプレグスタックを所定の向きに加工するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
所定量のカプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに塗布するステップであって、前記カプセル化樹脂含有粒子は約２５０ｌｂ／ｆｔ２〜約３５０ｌｂ／ｆｔ２の範囲の圧力で破断するように構成される、ステップと、
前記所定量のカプセル化樹脂含有粒子を前記乾燥繊維プリプレグプライに塗布するステップの後に、前記乾燥繊維プリプレグプライを実質的に乾燥状態に維持するステップと
を含む方法。
【請求項１８】
所定量のカプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに塗布する前記ステップにおいて、前記カプセル化樹脂含有粒子が表面層として前記乾燥繊維プリプレグプライに塗布される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
所定量のカプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに塗布する前記ステップにおいて、前記カプセル化樹脂含有粒子が乾燥繊維プリプレグプライに埋め込まれる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
所定量のカプセル化樹脂含有粒子を含む乾燥繊維プリプレグプライであって、前記カプセル化樹脂含有粒子は樹脂含有材料を含み、
第１の所定量の前記カプセル化樹脂含有粒子は約２５０ｌｂ／ｆｔ２〜約３５０ｌｂ／ｆｔ２の範囲の圧力で破断するように構成され、前記カプセル化樹脂含有粒子は、第１の所定量の樹脂含有材料を前記カプセル化樹脂含有粒子から前記乾燥繊維プリプレグプライ中に放出させるように構成される、
乾燥繊維プリプレグプライ。
【請求項２１】
前記乾燥繊維プリプレグプライが、炭素繊維、炭素／黒鉛繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ホウ素繊維またはこれらの組み合わせを含む、請求項２０に記載の乾燥繊維プリプレグプライ。
【請求項２２】
前記カプセル化樹脂含有粒子中の樹脂含有材料が、エポキシ系樹脂材料を含む、請求項２０に記載の乾燥繊維プリプレグプライ。
【請求項２３】
請求項２０に記載の複数の乾燥繊維プリプレグプライを含むプリプレグプライのマルチプライスタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、プリプレグ複合材料の分野に関する。より詳細には、本開示は、複合材料の層またはプライをカプセル化樹脂で予め含浸させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリプレグは、エポキシ樹脂含有材料などの母材が既に存在する「予め含浸された」複合繊維である。繊維は、しばしば、織りの形態をとり、母材は、それらを一緒におよび製造中に他の成分に結合するために使用される。母材は、通常、部分的に硬化されるため、取り扱いが容易である。これはＢステージ材料と呼ばれ、完全な硬化を防ぐために冷蔵保管が必要である。したがって、熱が完全な重合を促進するので、Ｂステージプレプレグは冷却領域に保管される。したがって、オートクレーブまたはオーブンが、しばしば、プリプレグ層またはプライを含む製造構造の場合の硬化を完了するために必要とされる。
【０００３】
プリプレグは、平坦な加工可能な表面上に繊維含有材料を含浸させることが可能である。次に、プリプレグプライのスタックが形成され、スタックは所望の形状に成形される。プリプレグはまた、バルク量の繊維を含浸させ、その後、プリプレグを冷却領域に長期間保管して、後で硬化させることができる。
【０００４】
従来のプリプレグの使用は、プリプレグが典型的には冷蔵状態から室温に達すると、部分的に硬化し始める可能性があるため、製造のタイミングに影響を及ぼす。さらに、プリプレグ中に樹脂含有材料が存在することにより、例えばプリプレグが自動化プロセスで使用され、時間の経過とともに残留樹脂が自動機械洗浄などのためにかなりのダウンタイムを必要とし得る場合に、プリプレグに表面タックが付与される。さらに、部品または構成要素形成のための構成に、プレプレグを積層するか、またはスタックすると、層の表面タックは、特定の自動化複合形成プロセスにおいてプリプレグを使用することに課題をもたらし、例えば、ラミネート層（例えば、プリプレグスタック）のミスアライメントがラミネート複合部品の形成において発生する場合に必要とされるトリミングによる、材料、時間、および、コストに関して重大な浪費につながる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、一定量のカプセル化樹脂含有材料を含みかつ多層プリプレグスタックから構成要素を形成する乾燥繊維プリプレグプライに関する方法、システムおよび装置に関するものであり、プリプレグスタックは、所定量の樹脂含有材料を有するプリプレグプライ、およびそのようなプリプレグプライを使用することによって形成された構成要素を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップであって、この乾燥繊維プリプレグプライは、カプセル化樹脂含有粒子を含み、カプセル化樹脂含有粒子は、一定量のカプセル化樹脂含有材料を包括的に含む、ステップと；乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップと；第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップと；カプセル化樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂を放出させるステップと；破断されたカプセル化樹脂含有粒子から放出された第１の所定量の樹脂含有材料を乾燥繊維プリプレグプライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップと、を含む方法に関する。
【０００７】
別の態様では、この方法は、樹脂含浸プリプレグプライを硬化させるステップをさらに含む。
【０００８】
別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、複数の乾燥繊維プリプレグプライを互いに配向させて、マルチプライプリプレグスタックを形成する。
【０００９】
さらに別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、乾燥繊維プリプレグプライは、炭素繊維、炭素／黒鉛繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ホウ素繊維など、またはこれらの組み合わせを含む。
【００１０】
さらに別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、樹脂含有材料はエポキシ系樹脂材料を含む。
【００１１】
さらなる態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、樹脂含有材料は、アクリル系樹脂材料を含む。
【００１２】
別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、樹脂含有材料は、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル；ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−４，４’−ジアミノフェニルメタン；ｐ−アミノフェノールトリグリシジルエーテル；エポキシフェノールノボラック樹脂；エポキシクレゾールノボラック樹脂；１，３，５−トリグリシジルイソシアヌレート；トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレート（場合により複数）；グリセロールジグリシジルエーテル；トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、またはこれらの組み合わせを含むエポキシ系樹脂材料を含む。
【００１３】
別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、樹脂含有材料は、アクリル系樹脂材料である。
【００１４】
さらなる態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、カプセル化樹脂含有粒子は、約２０ミクロン〜約１０００ミクロンの範囲の平均直径を有する。
【００１５】
さらなる態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、カプセル化樹脂含有粒子は、約５０ミクロン〜約４００ミクロンの範囲の平均直径を有する。
【００１６】
別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップは、約２５０ｌｂ／ｆｔ２〜約３５０ｌｂ／ｆｔ２の範囲の圧力をカプセル化樹脂含有粒子に加えるステップをさらに含む。
【００１７】
さらに別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、乾燥繊維プリプレグプライは、約０．１ｐｓｉ〜約５０ｐｓｉの範囲のタック値を有する少なくとも１つの表面を含む。
【００１８】
さらに別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、カプセル化樹脂含有粒子は、約１００ｎｍ〜約１ミクロンの範囲の粒子壁平均厚さを有する。
【００１９】
別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップにおいて、カプセル化樹脂含有粒子がシェル材料を含み、シェル材料は、ウレアポリイミド、メラミンホルムアルデヒド、ウレアホルムアルデヒド、ポリウレアホルムアルデヒド、ポリオキシメチレン、またはこれらの組み合わせを含む。
【００２０】
さらに別の態様では、第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップにおいて、破断したカプセル化樹脂含有粒子の第１の所定量は、カプセル化樹脂含有粒子の全量の約２５％〜約７５％の範囲である。
【００２１】
さらに別の態様では、樹脂含浸プリプレグプライを硬化させるステップにおいて、第２の所定量のカプセル化樹脂含有粒子が破断する。
【００２２】
別の態様では、マルチプライプリプレグスタックを硬化させるステップにおいて、破断したカプセル化樹脂含有粒子の第２の所定量は、カプセル化樹脂含有粒子の全量の約２５％〜約７５％の範囲である。
【００２３】
別の態様では、マルチプライスタックを硬化させるステップにおいて、マルチプライスタックは、約２５０°Ｆ〜約３５０°Ｆの範囲の硬化温度にさらされる。
【００２４】
別の態様では、本開示は、少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップであって、この乾燥繊維プリプレグプライは、カプセル化樹脂含有粒子を含み、カプセル化樹脂含有粒子は、所定量のカプセル化樹脂含有材料を包括的に含む、ステップと；乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップと；第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップと；カプセル化樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂を放出させるステップと；破断されたカプセル化樹脂含有粒子から放出された第１の所定量の樹脂含有材料を乾燥繊維プリプレグプライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップと；樹脂含浸プリプレグプライを硬化させるステップと、を含む方法に関する。
【００２５】
さらに別の態様では、樹脂含浸プリプレグプライを硬化させるステップの前に、マルチプライプリプレグスタックを加工するステップをさらに含む。
【００２６】
別の態様では、構成要素が、少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップであって、この乾燥繊維プリプレグプライは、カプセル化樹脂含有粒子を含み、カプセル化樹脂含有粒子は、所定量のカプセル化樹脂含有材料を包括的に含む、ステップと；乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップと；第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップと；カプセル化樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂を放出させるステップと；破断されたカプセル化樹脂含有粒子から放出された第１の所定量の樹脂含有材料を乾燥繊維プライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップであって、乾燥繊維プリプレグプライを互いに配向させて、マルチプライプリプレグスタックを形成する、ステップと；マルチプライプリプレグスタックを加工するステップと；マルチプライプリプレグスタック中の樹脂含浸プリプレグプライを硬化させるステップと、を含む方法に従って作製された複合材料を含む。
【００２７】
さらなる態様では、固定構造または例えばビークルのような移動体構造とすることができる物体が、少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップであって、この乾燥繊維プリプレグプライは、カプセル化樹脂含有粒子を含み、カプセル化樹脂含有粒子は、一定量のカプセル化樹脂含有材料を包括的に含む、ステップと；乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップと；第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップと；カプセル化樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂を放出させるステップと；破断されたカプセル化樹脂含有粒子から放出された第１の所定量の樹脂含有材料を乾燥繊維プリプレグプライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップであって、乾燥繊維プリプレグプライを互いに配向させて、マルチプライプリプレグスタックを形成する、ステップと；マルチプライプリプレグスタックを加工するステップと；マルチプライプリプレグスタック中の樹脂含浸プリプレグプライを硬化させるステップと、を含む方法に従って作製された複合材料を含む構成要素を含む。
【００２８】
さらなる態様によれば、上記のビークルは、有人の航空機；無人の航空機；有人の宇宙船；無人の宇宙船；有人のロータークラフト；無人のロータークラフト；有人の陸上ビークル；無人の陸上ビークル；有人の海上ビークル；無人の海上ビークル；有人の海中ビークル；無人の海中ビークル、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２９】
さらに、本開示の態様は、所定量のカプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに塗布するステップであって、カプセル化樹脂含有粒子は約２５０ｌｂ／ｆｔ２〜約３５０ｌｂ／ｆｔ２の範囲の圧力で破断するように構成される、ステップと、所定量のカプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに塗布した後、含浸された乾燥繊維プリプレグプライを実質的に乾燥状態に維持するステップと、を含む方法に関する。
【００３０】
さらに別の態様では、所定量のカプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに塗布するステップにおいて、カプセル化樹脂含有粒子を表面層として乾燥繊維プリプレグプライに塗布するステップをさらに含む。
【００３１】
別の態様では、所定量のカプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに塗布するステップにおいて、カプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに埋め込むステップをさらに含む。
【００３２】
さらなる態様では、乾燥繊維プリプレグは、一定量のカプセル化樹脂含有粒子を含み、カプセル化樹脂含有粒子は樹脂含有材料を含み、第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子は約２５０ｌｂ／ｆｔ２〜約３５０ｌｂ／ｆｔ２の範囲の適用圧力で破断するように構成され、カプセル化樹脂含有粒子は、第１の所定量の樹脂含有材料をカプセル化樹脂含有粒子から乾燥繊維プリプレグプライ中に放出させるように構成される。
【００３３】
別の態様では、乾燥繊維プリプレグプライは、炭素繊維、炭素／黒鉛繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ホウ素繊維などや、これらの組み合わせを含む。
【００３４】
さらなる態様では、カプセル化樹脂含有粒子中の樹脂は、エポキシ系樹脂材料を含む。
【００３５】
さらなる態様では、カプセル化樹脂含有粒子中の樹脂は、アクリル系樹脂材料を含む。
【００３６】
本開示のさらに別の態様は、複数の個々の乾燥繊維プライを含む乾燥繊維プライのマルチプライスタックであって、少なくとも１つの乾燥繊維プライは、一定量のカプセル化樹脂含有材料を含む、マルチプライスタックに関する。
【００３７】
別の態様では、カプセル化樹脂含有粒子は、約２０ミクロン〜約１０００ミクロンの範囲の直径を有する。
【００３８】
さらに別の態様では、カプセル化樹脂含有粒子は、約２５０ｌｂ／ｆｔ２〜約３５０ｌｂ／ｆｔ２の範囲の圧力で樹脂含有材料を破断し放出させるように構成される。
【００３９】
さらに別の態様では、複合材料は、複数の乾燥繊維プリプレグプライを含むマルチプライスタックから作製され、プリプレグプライは所定量のカプセル化樹脂含有粒子を含む。
【００４０】
別の態様は、複数の個々の乾燥繊維プライを含む複合プライからなる複合材料を含む構成要素であって、少なくとも１つの乾燥繊維プライは、一定量の埋め込まれたカプセル化樹脂含有材料を含む、構成要素に関する。
【００４１】
さらなる態様は、複数の個々の乾燥繊維プライを含む複合プライからなる複合材料を含む構成要素を備えた物体に関し、少なくとも１つの乾燥繊維プライは、一定量のカプセル化樹脂含有材料を含む。
【００４２】
別の態様では、物体は静止物体であり、静止物体は支持構造体または建物を含む。
【００４３】
さらに別の態様では、物体は、複数の個々の乾燥繊維プライを含む複合プライからなる複合材料を含む構成要素を備えたビークルを含み、少なくとも１つの乾燥繊維プライは、一定量のカプセル化樹脂含有材料を含む。
【００４４】
さらなる態様では、ビークルは、有人の航空機；無人の航空機；有人の宇宙船；無人の宇宙船；有人のロータークラフト；無人のロータークラフト；有人の陸上ビークル；無人の陸上ビークル；有人の海上ビークル；無人の海上ビークル；有人の海中ビークル；無人の海中ビークル、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００４５】
本開示の変形を一般的な用語で記載したが、ここでは、添付の図面を参照し、図面は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本開示の一態様の透視断面図である。
【図２】本開示の一態様の透視断面図である。
【図３】本開示の別の態様の透視断面図である。
【図４】樹脂含浸プリプレグプライを示す本開示の態様の透視断面図である。
【図５】複数の乾燥繊維プリプレグプライをスタックされた状態で示す、本開示の一態様の透視断面図である。
【図６】スタックに加えられた圧力を有する複数の乾燥繊維プリプレグプライをスタックされた状態で示す、本開示の一態様の透視断面図である。
【図７Ａ】樹脂が乾燥繊維プリプレグ内に放出されている状態での複数のプリプレグプライを示す、本開示の一態様の透視断面図である。
【図７Ｂ】樹脂が乾燥繊維プリプレグ内に放出されている別の状態での複数のプリプレグプライを示す、本開示の別の態様の透視断面図である。
【図８】本開示の態様による複合材料からなる構成要素を含む航空機の図である。
【図９Ａ】航空機胴体外板の一部の内部の斜視図である。
【図９Ｂ】航空機の翼の部分切欠図である。
【図１０】本開示の一態様による方法の概要を示すフローチャートである。
【図１１】本開示の別の態様による方法の概要を示すフローチャートである。
【図１２】本開示のさらに別の態様による方法の概要を示すフローチャートである。
【図１３】本開示のさらに別の態様による方法の概要を示すフローチャートである。
【図１４】本開示のさらに別の態様による方法の概要を示すフローチャートである。
【図１５】本開示の一態様による、カプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに配向させるためのプロセスの説明図である。
【図１６Ａ】本開示の一態様による、カプセル化樹脂含有粒子を含む乾燥繊維プリプレグスタックの拡大断面図である。
【図１６Ｂ】本開示の別の態様による、カプセル化樹脂含有粒子を含む乾燥繊維プリプレグスタックの拡大断面図である。
【図１６Ｃ】本開示のさらに別の態様による、カプセル化樹脂含有粒子を含む乾燥繊維プリプレグスタックの拡大断面図である。
【図１６Ｄ】本開示のさらに別の態様による、カプセル化樹脂含有粒子を含む乾燥繊維プリプレグスタックの拡大断面図である。
【図１７】本開示のさらに別の態様による、カプセル化樹脂含有粒子を含む乾燥繊維プリプレグスタックの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
ここに開示される主題は、添付の図面を参照して、以下により完全に記載されるが、ここでは、開示される主題のすべての態様が示されているわけではない。同様の符号は、全体を通して同様の要素を指す。ここに開示される主題は、多くの異なる形態を含むことができ、本明細書に記載の態様に限定されるものと解釈されるべきではなく、それどころか、この開示が適用される法的要件を満たすように、多くの態様が提供される。実際に、本明細書に記載の、ここに開示されている主題の多くの修正および他の代替形態は、当業者であれば想到し得るものであり、本開示の主題は、上記の説明および関連する図面に提示された教示の利益を有することに関係する。したがって、ここに開示された主題は、開示された特定の態様に限定されるものではなく、修正および他の態様は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されることが理解されるべきである。
【００４８】
本開示の態様は、プリプレグ材料中の樹脂成分がカプセル化された状態から乾燥繊維材料に供給される複合材料を作製するための方法およびシステムに関する。本開示は、本明細書に開示された方法に従って作製された複合材料、および本明細書に開示された方法に従って作製された複合材料からなる構成要素および部品にも関する。さらに、本開示は、本明細書で開示される方法に従って作製された複合材料を含む部品および構成要素を含む、より大きな最終用途製品を企図する。
【００４９】
このように、本開示は、少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップであって、この乾燥繊維プリプレグプライは、カプセル化樹脂含有粒子を含み、カプセル化樹脂含有粒子は、一定量のカプセル化樹脂含有材料を包括的に含む、ステップと；乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップと；第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップと；カプセル化樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂を放出させるステップと；破断されたカプセル化樹脂含有粒子から放出された第１の所定量の樹脂含有材料を乾燥繊維プライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップと、を含む方法を開示する。本開示はまた、マルチプライプリプレグスタックを作製するために複数の乾燥繊維プリプレグプライを積層することを企図し、ここで、カプセル化樹脂含有粒子を含む乾燥繊維プリプレグプライは、例えば、加工および／または硬化などの前に積層された位置のような所望の位置に配向される。
【００５０】
本開示によれば、複合プリプレグ材料の従来の積層手順に関わる問題は、複合材料が「乾燥状態」で加工および硬化のために出荷され、保管され、取り扱われ、処理される、開示された方法およびシステムの使用により有意に改善される。すなわち、ここに開示されている複合材料の樹脂成分（従来は、複合プレプレグの繊維マトリックスに含浸されている）は、複合プレプレグを積層する前に乾燥繊維マトリックスに放出されない。結果として、本開示のプリプレグは、タック性、保管要件（周囲温度より低い温度で）、シェルフまたは「ポット」寿命（それによって、複合プレプレグは、室温などにさらされると徐々に硬化し始める可能性がある）の点で、現在知られているプリプレグと日常的に関連する問題を取り除く。本開示の複合プレプレグは、実際にプレプレグを積層する前に樹脂成分で含浸されていないので、個々のプリプレグが配列されるまで、または他の方法で、例えば、ラミネーションツールまたはマンドレル上の所望の構成に配向されるまで、複合材料は乾燥繊維状態のままである。
【００５１】
複合材料中の繊維に関連するので、用語「乾燥状態」および「実質的に乾燥状態」は、互換的に使用されると理解される同等の用語である。さらに、用語「乾燥状態」および「実質的に乾燥状態」は、繊維が樹脂含有材料に直接さらされていない、複合材料を作製するために使用される繊維の状態を指すことが理解される。
【００５２】
従来のプリプレグ層のタック値は、複合材料ラミネート中の１つまたは複数のプリプレグ層の状態に悪影響を及ぼし得る。例えば、個々のプリプレグ層をラミネート中に積層する間、ならびに加工および硬化のために組み立てられたラミネートを移動させる間に、複数のプリプレグ層を互いに対して操作すると、特に、ラミネートが、例えば非平面形状または幾何学的形状などの複雑な形状に形成されているときに、複合ラミネート中の１つまたは複数のプリプレグ層の望ましくない皺が生じ得る。さらに、従来のプリプレグのタック性は、（例えば、マルチプライプリプレグスタックなどの構成における）プリプレグの互いに対する位置決めに悪影響を及ぼし、材料の廃棄（例えば、トリミングおよび他の材料処理などによる）をもたらす可能性がある。
【００５３】
本出願によれば、プリプレグが加工および／または硬化のために位置決めされるまで樹脂材料がプリプレグの繊維材料を含浸させないので、プリプレグのタック値は、繊維の「乾燥した」繊維状態のプリプレグにおける繊維材料のタック値にのみ実質的に依存する。すなわち、カプセル化樹脂材料をまだ繊維材料に含浸させることができないため、樹脂材料はプリプレグのタック値に寄与しない。このプリプレグのタック値の減少は、特にプリプレグ層がマルチプライプリプレグ配向にスタックされているときに、プリプレグ層間の予測可能で望ましい滑りを促進する。このような滑りは、個々のプライがスタックされ、マルチプライプリプレグスタックが複合製造プロセスに沿ってステーションからステーションへ操作されるときに、個々のプリプレグプライを互いに対して位置決めすることを容易にする。このようなステーションには、例えば、積層、加工、硬化などが含まれるが、これらに限定されない。
【００５４】
本開示のプリプレグは、繊維成分および樹脂含有成分を含む複合プリプレグであると理解される。複合プリプレグに使用するために企図される繊維としては、炭素繊維、炭素／黒鉛繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ホウ素繊維など、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５５】
企図される樹脂含有成分としては、例えば、エポキシ樹脂系化合物が挙げられる。代表的なエポキシ樹脂系化合物には、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル；ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−４，４’−ジアミノフェニルメタン；ｐ−アミノフェノールトリグリシジルエーテル；エポキシフェノールノボラック樹脂；エポキシクレゾールノボラック樹脂；１，３，５−トリグリシジルイソシアヌレート；トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレート（場合により複数）；グリセロールジグリシジルエーテル；トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、またはこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されるものではない。企図される樹脂含有成分としては、例えば、アクリル系化合物がさらに挙げられる。
【００５６】
本開示の態様によれば、樹脂含有材料がカプセル化され、カプセル化樹脂が複合乾燥繊維材料に組み込まれて、乾燥繊維状態に維持される（すなわち、実質的に樹脂材料が乾燥繊維中に放出されない）プリプレグプライを形成し、乾燥繊維材料が樹脂含有材料に含浸されないようにする。本開示の目的のために、「カプセル化」および「マイクロカプセル化」という用語は、同等の交換可能な用語であり、同じ意味を持ちながら互いに置き換えられ得る。樹脂含有材料は、破断する前に所定量の圧力に耐えるように設計されたカプセル化粒子内に含まれる。このようにして、乾燥繊維プリプレグのタック性は制御可能および／または調節可能であり、したがって乾燥繊維プリプレグは、乾燥繊維自体のタック値によってのみ決定されるタック値を有する。
【００５７】
本開示の態様に従って企図されるカプセル化技術としては、ミニエマルション重合技術、相蒸発技術によるポリマー沈殿、重縮合技術、界面重合技術、層ごとの高分子電解質沈着技術、表面重合技術によるポリマー成長、コポリマー小胞形成技術などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５８】
本開示の一態様によれば、樹脂含有材料は、ポリビニルアルコールとウレアポリホルムアルデヒド樹脂材料との組み合わせでカプセル壁材料を製造することによってカプセル化される。さらなる態様によれば、カプセル化樹脂含有粒子は、約１００ｎｍ〜約１ミクロンの範囲の粒子壁平均厚さを有する。
【００５９】
本開示のさらなる態様によれば、乾燥複合繊維プリプレグに組み込まれたカプセル化樹脂含有粒子の一部を、プリプレグが所定の圧力にさらされたときに予測可能に破断するように調整することができる。このようにして、カプセル化樹脂含有粒子に含まれる樹脂の全量の約１０〜約１００％の範囲の所定量の樹脂を粒子から予測可能に放出させることができ、複合処理（例えば積層、ラミネートの形成、加工など）中に任意の所望のステーションでプリプレグを含浸させることができる。より好ましくは、微小粒子に含まれる樹脂の全量の約２５〜約７５％の範囲の所定量の樹脂を微小粒子から予測可能に放出させることができ、予測可能な、所定の調整された仕方でプリプレグを含浸させることができる。
【００６０】
図１〜図６および図７Ａ、図７Ｂは、本開示の態様の拡大断面図である。図１は、乾燥繊維プリプレグプライ１２と、樹脂含有材料１６を含有するカプセル化樹脂含有粒子１４と、剥離ライナー１８とを含む、本開示の態様によるアセンブリ１０のための乾燥繊維プリプレグを示している。図２は、カプセル化樹脂含有粒子１４がここでは乾燥繊維プリプレグプライ１２と緊密に接触しているプリプレグプライ１０に組み立てられた図１の構成要素を示し、剥離ライナー１８は、ここではカプセル化樹脂含有粒子１４を含んでプリプレグプライ１２と緊密に接触する。矢印は、カプセル化樹脂含有粒子を破断させるためにプリプレグプライアセンブリに加えられる印加圧力を示している。
【００６１】
図３は、プリプレグプライアセンブリに一定量の圧力を加えた図１および図２のプリプレグアセンブリを示している。図３に示すように、図１および図２の予備乾燥プリプレグアセンブリ１０は、ここではカプセル化粒子から放出された樹脂含有材料で含浸された繊維成分３２を含む樹脂含浸プリプレグ３０に変えられ、矢印で示されるような圧力の下で粒子が破断する。剥離ライナー３４は、樹脂含浸プリプレグ３２に近接して示されている。
【００６２】
図４は、図３に示す破断したカプセル化樹脂含有粒子からの樹脂含有材料がプリプレグの繊維成分を含浸させることにより、より完全に樹脂含浸されたプリプレグプライ４０を示している。
【００６３】
図５は、プリプレグスタック内に配置された図１〜図２に示される複数のプリプレグアセンブリを示している。図５に示すように、マルチプライ乾燥繊維プリプレグスタック５０は、複数の乾燥繊維プリプレグプライ１０を含む。乾燥繊維プリプレグプライ１０の各々は、乾燥繊維プリプレグプライ１２と、カプセル化樹脂含有材料１６を含むカプセル化樹脂含有粒子１４とを含む。剥離ライナー１８は、プリプレグスタック５０の上部の所定位置にのみ示されている。本開示の態様では、剥離ライナーの存在は任意であるが、マルチプライプレグスタック５０の取り扱い、位置決めおよび保管中に存在してもよい。ライナーは、マルチプライプリプレグスタック５０の処理（例えば、配向、加工、形成、硬化など）中に存在してもよいし、除去されてもよいことが理解される。
【００６４】
図６は、マルチプライスタックに（矢印によって示されているように）圧力が加えられている図５のマルチプライプリプレグスタック５０を示している。所定量の圧力がマルチプライプリプレグスタックに加えられると、所定量のカプセル化樹脂含有粒子１４が破断し、樹脂含有材料１６を粒子１４から放出させる。破断された粒子１４から放出された樹脂含有材料１６は、その後、予備乾燥繊維プリプレグ材料１２に含浸し、マルチプライスタック５０を通って予測可能に移動する。例えば、図３、図６、図７Ｂ、図１６Ｃ、図１６Ｄおよび図１７に示すように、所定量の圧力は、所望であれば、カプセル化樹脂含有粒子の実質的に全体を破断する。しかしながら、本開示の態様によれば、カプセル化樹脂含有粒子からの樹脂含有材料の放出を、例えば、乾燥繊維プリプレグに塗布されたカプセル化樹脂含有粒子の全量より少ない粒子の所定の部分を破断させることによって、調整し、制御することができる。例えば、所定量の破断されたカプセル化樹脂含有粒子は、存在するカプセル化樹脂含有粒子の全量の１０％〜１００％の範囲であり得、より好ましくは、所定量の破断されたカプセル化樹脂含有粒子は、存在するカプセル化樹脂含有粒子の全量の２５％〜７５％の範囲であり得る。
【００６５】
このようにして、所定量の樹脂含有材料が、プリプレグ材料の処理のさまざまな段階で放出され得る。言い換えれば、プリプレグを形成または加工する前に、樹脂含有材料の一部のみを乾燥繊維プリプレグに放出させることが望ましい場合がある。一定量の樹脂含有材料は、積層中、またはプリプレグの初期形成プロセス中に、乾燥繊維プリプレグを部分的に含浸させることが望ましい場合がある。しかしながら、複合材料の形成中に、マルチプライスタックまたは複合ラミネート中のプリプレグプライを互いに対して予測可能に移動または「スリップ」させることが望ましい場合もある。このようにして、複合材料中の個々のプライのタック性、および複合材料に成形されたマルチプライスタックの全体のタック性を、（例えば、カプセル化樹脂含有粒子を破断させて所定の量の樹脂含有材料を放出させることによって、またはまったく放出しないことによって）調整して、「滑り」の点で、および複合材料の配向および／または処理中の複合材料の皺形成を抑制するという点で優れた結果をもたらすことができる。
【００６６】
本開示の態様によるカプセル化樹脂含有粒子からの樹脂含有材料の調整に応じて、所定量のカプセル化樹脂含有粒子を、プリプレグプライの配向および／または完成した複合材料への処理の所定の段階で破断させることができる。すなわち、プリプレグプライに初期圧力を加えて、カプセルカプセル化樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂含有材料を放出させた後、プリプレグプライの処理中に後で第２の圧力を加えて、カプセル化樹脂含有粒子等から第２の所定量の樹脂含有材料を放出させることが可能である。さらに、本開示の態様は、複合材料の硬化段階まで、カプセル化樹脂含有粒子の所定の部分を維持することを企図し、硬化条件下での複合材料上の圧力から、または硬化中に複合材料に与えられる所定量の硬化熱および／または圧力によって、カプセル化樹脂含有粒子からさらなる所定量の樹脂含有材料が放出される。本開示の態様によれば、本明細書に開示されるプリプレグを硬化させるために企図される硬化計画には、約２５０°Ｆ〜約３５０°Ｆの範囲の硬化温度が含まれる。さらに、本開示のカプセル化樹脂含有粒子のゲル化段階すなわちゲル化は、カプセル化される特定の樹脂材料および樹脂をカプセル化するために使用される材料に応じて、約１５０°Ｆ〜約２００°Ｆの範囲の温度で起こり得る。ゲル化段階は、カプセル化樹脂含有粒子が破断する温度またはおおよその温度であると理解される。
【００６７】
図７Ａおよび図７Ｂは、樹脂含有材料を含むカプセル化樹脂含有粒子１４が、乾燥繊維プリプレグ材料１２を含むマルチプライスタック７０全体に分散される本開示の態様を示している。このような粒子１４の分散を、沈降によって行うことができ、そのような沈降を、例えば、振動または他の沈降誘導手段によって誘導することができる。図６と同様に、図７Ｂは、マルチプライスタックに（矢印で示すように）加えられた圧力を示している。所定量の圧力がマルチプライプリプレグスタックに加えられると、所定量のカプセル化樹脂含有粒子１４が破断し、樹脂含有材料１６を粒子１４から放出させる。破断した粒子から放出された樹脂含有材料１６は、その後、予備乾燥繊維プリプレグ材料１２に含浸し、マルチプライスタックを通って予測可能に移動する。
【００６８】
図８は、航空機８０の図である。図９Ａは、図８の円８２で囲まれた部分の胴体外板の内部の図である。したがって、図９Ａは、本開示の態様による複合材料から作製されたフレーム８３およびストリンガ８４を示す胴体外板部分８２の内部部分を示している。図９Ｂは、本開示の態様による複合材料から作製されたリブ８５および桁８６を示す翼部８１の部分的に露出した、切欠図を示している。さらに、より完全に本明細書に記載されているように、本発明の態様に従って作製された複合材料は、圧力隔壁などを含むさらなる航空機部品、および（航空機に加えて）任意のビークルや固定構造体用の構成要素および部品を製造するために使用できることが理解される。
【００６９】
図１０〜図１４は、本開示の態様を説明するフローチャートである。図１０は、本開示の態様によるプリプレグプライを作製する方法を説明している。図１０によれば、カプセル化樹脂含有粒子を含む少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップ１０１と、乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップ１０２と、第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップ１０４と、第１の所定量の樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂含有材料を放出させるステップ１０６と、第１の量のカプセル化樹脂含有粒子から放出された第１の量の樹脂含有材料を乾燥繊維プリプレグプライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップ１０８と、を含む方法１００が示されている。
【００７０】
図１１は、カプセル化樹脂含有粒子を含む少なくとも１つの乾燥繊維プリプレグプライを配向させるステップ１０１と、乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップ１０２と、第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップ１０４と、第１の所定量の樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂含有材料を放出させるステップ１０６と、第１の量のカプセル化樹脂含有粒子から放出された第１の量の樹脂含有材料を乾燥繊維プリプレグプライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップ１０８と、樹脂含浸プリプレグプライを硬化させるステップ１１２と、を含む本開示の態様による方法１１０を示している。
【００７１】
図１２は、カプセル化樹脂含有粒子を含む複数の乾燥繊維プリプレグプライを配向させて、マルチプライプリプレグスタックを形成するステップ１２１と、乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップ１２２と、第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップ１２４と、第１の所定量の樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂含有材料を放出させるステップ１２６と、第１の量のカプセル化樹脂含有粒子から放出された第１の量の樹脂含有材料を乾燥繊維プリプレグプライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップ１２７と、を含む本開示の態様による方法１２０を示している。
【００７２】
図１３は、カプセル化樹脂含有粒子を含む複数の乾燥繊維プリプレグプライを配向させて、マルチプライプリプレグスタックを形成するステップ１２１と、乾燥繊維プリプレグプライに圧力を加えるステップ１２２と、第１の所定量のカプセル化樹脂含有粒子を破断させるステップ１２４と、第１の所定量の樹脂含有粒子から第１の所定量の樹脂含有材料を放出させるステップ１２６と、第１の量のカプセル化樹脂含有粒子から放出された第１の量の樹脂含有材料を乾燥繊維プリプレグプライに含浸させて、樹脂含浸プリプレグプライを形成するステップ１２７と、マルチプライプリプレグスタックを複合体に加工するステップ１３２と、複合体を硬化させるステップ１３４と、を含む本開示の態様による方法１３０を示している。
【００７３】
図１４は、一定量のカプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグプライに塗布するステップ１４２と、乾燥繊維プリプレグプライを実質的に乾燥した繊維状態に維持するステップ１４４と、を含む本開示の態様による方法１４０を示している。
【００７４】
カプセル化樹脂含有粒子を塗布する方法には、一般的なプリプレグ方法論に対する修正、ならびに初期の樹脂含浸後の粒子の二次表面塗布が含まれるが、これらに限定されない。１つの方法によれば、所定量のカプセル化樹脂含有粒子が、例えば紙またはフィルムロールなどの第１のロールから乾燥繊維プリプレグプライ上に転写される。樹脂含有粒子は、粒子の供給部から、またはそれらが生成されるときに、紙またはフィルムキャリアシート上に堆積される。次に、キャリアシートを、例えばローラーを介して、乾燥繊維プリプレグプライに接触させ、このローラーは、所定量の圧力を加えて、紙／フィルムキャリアシートから粒子を除去し、粒子を破断させることなく粒子を乾燥繊維プリプレグに転写するように構成され得る。本開示の一態様によれば、カプセル化樹脂含有粒子を含むキャリアシートのロールがプリプレグ製造ラインに組み込まれ、キャリアシートは直線上に巻き出され、乾燥繊維プリプレグフィードと同期される。この方法によれば、キャリアシートから乾燥繊維プリプレグへの粒子転写は接触時に起こり、キャリアシートから乾燥繊維プリプレグプライ上への粒子転写を助けるために静電荷の使用を組み込むことができる。
【００７５】
図１５は、カプセル化樹脂含有粒子を乾燥繊維プリプレグに塗布するためのシステム１５０の代表的な側面図である。本出願の目的のために、用語「カプセル化樹脂含有粒子」および「樹脂含有粒子」および「粒子」は同等の用語であり、本明細書では互換的に使用される。図１５に示すように、例えばカプセル化樹脂含有粒子１５２を含むロール（図示せず）などのキャリア材料供給部からのキャリア材料１５１は、「矢印」で示す方向に第１のローラー１５３の周りを進むように送られ、第２のローラーアセンブリ１５５に導かれる。同時に、乾燥繊維プリプレグプライ１５４は、例えばロール（図示せず）などの乾燥繊維プリプレグ供給部から送られ、乾燥繊維プリプレグプライ１５４が第２のローラーアセンブリ１５５を通過するまで「矢印」の方向に進み、カプセル化樹脂含有粒子１５２を含むキャリア材料１５１に近接する。キャリア材料１５１と乾燥繊維プリプレグプライ１５４とが第２のローラーアセンブリ１５５の間で互いに近接しているとき、所定量のカプセル化樹脂含有粒子１５２がキャリア材料１５１から乾燥繊維プリプレグプライ１５４に転写される。ここでカプセル化樹脂含有粒子１５２を含む乾燥繊維プリプレグプライ１５６は、さらなる処理のために「矢印」で示された方向に第２のローラーアセンブリ１５５から離れるように送られ、後の使用のために乾燥繊維プリプレグロールに巻かれることができる。同様に、カプセル化樹脂含有粒子を実質的に欠いているキャリア材料１５７は、第２のローラーアセンブリ１５５から離れるように送られて、廃棄され、巻き取られ、そして／またはさらなる使用のためにリサイクルされる。
【００７６】
図１６Ａ〜図１６Ｄおよび図１７は、本開示のさらなる態様による、加工金型（図１６Ａ〜図１６Ｄ）またはローラー（図１７）の形態で圧力が供給される、乾燥繊維プリプレグプライのための処理の変形形態を示している。図１６は、カプセル化樹脂含有粒子１６４を含む個々に敷設された乾燥繊維プライ１６２を含む乾燥繊維プリプレグスタック１６０の代表的な図を示している。図１６Ｂにおいて、プリプレグスタック１６０は、ツールの第１の半体１６６と第２の半体１６８との間に配向されて示されている。図１６Ｃにおいて、ツールの第１の半体１６６と第２の半体１６８の一方または両方は、圧力下で、例えば、スタック１６０を所望の構成に成形または加工するためにプリプレグスタック１６０に接触するように、嵌合式に互いに向かい合っている。この時点で、スタックに加えられた所定の圧力は、カプセル化樹脂含有粒子１６４を破断し、樹脂含有材料を粒子１６４からプリプレグスタック１６０内に放出させる。図１６Ｄは、ツールの第１の半体１６６と第２の半体１６８から取り外された、ちょうど加工されたスタック１６０を示している。図１６Ｃおよび図１６Ｄに示されるように、カプセル化樹脂含有粒子は破断されただけであり、樹脂含有材料は破断した粒子から放出されている。図示のように、放出された樹脂含有材料は、含浸して乾燥繊維プライに移動し始めている。
【００７７】
さらなる態様によれば、図１７は、スタックに下向きの圧力（鉛直「矢印」として示す）を加えるローラーアセンブリ１７４を含むプリプレグスタック１７２を処理するためのシステム１７０を示している。一態様によれば、プリプレグスタックは支持体１７６上に載置され、ローラーアセンブリ１７４は水平「矢印」の方向に送られ、ローラーアセンブリ１７４はプリプレグスタック１７２に下向きの圧力を加える。図示のように、プリプレグスタック１７２の個々のプライ１７２ａ内のカプセル化樹脂含有粒子１７８の所定量が破断し、カプセル化樹脂含有粒子１７８から樹脂含有材料を放出させる。さらなる態様によれば、プリプレグスタックは、例えばローラーアセンブリなどの圧力誘導装置を実質的に固定された位置に維持することによって、カプセル化された樹脂含有粒子の破断をもたらすように処理され得ることが理解され、一方、プリプレグスタックは、圧力誘導装置を通過して移動プラットフォーム（例えば、ベルトアセンブリなど）上で前進する。
【００７８】
本開示の変形形態および代替形態は、より大きな部品および構造の製造における構成要素および部品の製造および使用を含む、任意の寸法の複合部品などの構成要素および部品の製造および使用に関する。このような装置には、ブリッジトラス、支柱、一般構造物体などを含む静止物体の外部または内部に配置されるように設計された構成要素および部品が含まれるが、これらに限定されない。さらなる目的には、大気および宇宙ビークルや他の物体、ならびに例えば有人または無人のビークルや物体のような宇宙または他の大気雰囲気での使用のために設計された構造体が含まれるが、これらに限定されない。企図される対象物には、限定されないが、例えば、航空機、宇宙船、衛星、ロケット、ミサイルなどのビークルが含まれ、したがって、有人および無人の、航空機、宇宙船、陸上の、非陸上の、さらには海上のおよび海中のビークルおよび物体が含まれる。
【００７９】
本開示のまたはその例示的な態様の要素を導入する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、１つまたは複数の要素が存在することを意味することが意図される。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は包括的であり、リストされた要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。本開示は特定の態様に関して記載されているが、これらの態様の詳細は限定として解釈されるべきではない。本開示の好ましい変形形態および代替形態を図示および説明したが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および置換を行うことができることが理解されよう。
【符号の説明】
【００８０】
１０  プリプレグアセンブリ、プリプレグプライ
１２  プリプレグプライ、プリプレグ材料
１４  カプセル化樹脂含有粒子
１６  樹脂含有材料
１８  剥離ライナー
３０  樹脂含浸プリプレグ
３２  繊維成分
３４  剥離ライナー
４０  プリプレグプライ
５０  マルチプライプリプレグスタック
７０  マルチプライスタック
８０  航空機
８１  翼部
８２  円、胴体外板部分
８３  フレーム
８４  ストリンガ
８５  リブ
８６  桁
１５０  システム
１５１  キャリア材料
１５２  カプセル化樹脂含有粒子
１５３  第１のローラー
１５４  乾燥繊維プリプレグプライ
１５５  第２のローラーアセンブリ
１５６  乾燥繊維プリプレグプライ
１５７  キャリア材料
１６０  プリプレグスタック
１６２  乾燥繊維プライ
１６４  カプセル化樹脂含有粒子
１６６  第１の半体
１６８  第２の半体
１７０  システム
１７２  プリプレグスタック
１７２ａ  プライ
１７４  ローラーアセンブリ
１７６  支持体
１７８  カプセル化樹脂含有粒子
【図１】
2018021292.tif 000003
【図２】
2018021292.tif 000004
【図３】
2018021292.tif 000005
【図４】
2018021292.tif 000006
【図５】
2018021292.tif 000007
【図６】
2018021292.tif 000008
【図７Ａ】
2018021292.tif 000009
【図７Ｂ】
2018021292.tif 000010
【図８】
2018021292.tif 000011
【図９Ａ】
2018021292.tif 000012
【図９Ｂ】
2018021292.tif 000013
【図１０】
2018021292.tif 000014
【図１１】
2018021292.tif 000015
【図１２】
2018021292.tif 000016
【図１３】
2018021292.tif 000017
【図１４】
2018021292.tif 000018
【図１５】
2018021292.tif 000019
【図１６Ａ】
2018021292.tif 000020
【図１６Ｂ】
2018021292.tif 000021
【図１６Ｃ】
2018021292.tif 000022
【図１６Ｄ】
2018021292.tif 000023
【図１７】
2018021292.tif 000024
【外国語明細書】
2018021292000001.pdf