(57)【要約】  複合素材に着色する方法であって、染料を転写媒体に付着させることで着色済転写媒体を生成するステップと、その着色済転写媒体を複合素材に接触させるステップと、オートクレーブを用いた加熱、外的加圧又は真空吸引を通じ染料を複合素材に浸透させることで着色済複合素材を生成するステップと、を有する方法を提案する。
2013535587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合素材に着色する方法であって、
染料を転写媒体に付着させることで着色済転写媒体を生成するステップと、
その着色済転写媒体を複合素材に接触させるステップと、
オートクレーブを用いた加熱、外的加圧又は真空吸引を通じ染料を複合素材に浸透させることで着色済複合素材を生成するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、その転写媒体が紙、積層体又はフィルムである方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、ある種の模様、グラフィクス又はロゴの形状に倣い染料を転写媒体に付着させ、それに対応する模様、グラフィクス又はロゴの形状に倣い染料を複合素材に浸透させる方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、その転写媒体に染料を直接印刷で付着させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は米国非暫定特許出願第６１／３７０４４８号（名称：積層型複合素材等の品に色を転写するシステム及び方法(SYSTEM AND METHOD FOR COLOR TRANSFER TO LAMINATE COMPOSITE MATERIALS AND OTHER ARTICLES)，出願日：２０１０年８月３日）に対応する出願であるので、この参照を以てその内容を本願に繰り入れることにする。
【背景技術】
【０００２】
従来から、積層型強化素材は地色のままで、即ち染色や着色を施さずに使用されている。これは、塗装等の既知技術で着色すると使用に伴う塗料剥離、日照による経時褪色等といった問題が生じるからであり、高可撓型の素材ではこうした問題が特に鮮明になりやすい。また、従来から、積層型強化素材を膜等の他種素材層と組み合わせたもの、例えば染色可能な古典的織布を積層型強化素材と組み合わせて繊維強化可撓織布にしたものも使用されている。この種の素材が使用されるのは、性能の高さが優先され美観や装飾は二の次とされる分野であることが多い。即ち、着色、模様、グラフィクス等を欠いた製造当初の地色外観が受け容れられる分野であることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７９８５４６３号明細書（Ｂ２）
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０１６９８３５号明細書
【特許文献３】米国特許第５４７００６２号明細書
【特許文献４】米国特許第５３３３５６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、素材の見栄えがよい方がコンシューマに好まれる分野も多々存在している。即ち、色、模様その他の物理特性を付与でき且つ褪色しにくい積層強化素材の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）であれば、好適な実施形態に関する以下の詳細な説明を別紙図面と併せ参照することで、本発明の具体的な構成及び効果をご理解頂けよう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ロータリ式色転写システムの一例を示す図である。
【図２Ａ】加熱プレス式色転写システムの一例を示す図である。
【図２Ｂ】その圧力グラフである。
【図３】加熱プレス内プロセスの一例を示すフローチャートである。
【図４Ａ】オートクレーブ式色転写システムの一例を示す図である。
【図４Ｂ】その圧力グラフである。
【図５】オートクレーブ内プロセスの一例を示すフローチャートである。
【図６】リニア式色転写システムの一例を示す図である。
【図７】多層色転写スタックの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、いわゆる当業者が本発明を実施できるようその実施形態について子細に説明するが、本発明を他の形態で実施することや、本発明の技術的範囲内で論理的、素材的、電気的又は機械的な変形を施すことも可能であるので、その点をご理解頂きたい。即ち、以下の詳細な説明は専ら例示のためのものである。
【０００８】
［素材］
複合素材の種類には織素材と不織素材がある。織素材、例えば多数の低デニールなトウ（軽量な繊維束）からなる素材では、繊維が他の繊維に乗り上げたり他の繊維をかいくぐったりすることで網目が形成されるため、それらの繊維に“縮れ”が発生する。縮れた繊維はまっすぐになろうとするため、織素材内の繊維交差部分では引っ張りによる横断負荷が引き起こされる。この横断負荷によって繊維強度から布強度への寄与分が減り、長期疲労耐性やクリープ破断耐性が損なわれる。例えば、高性能エンジニアリング繊維を用いた素材では縮れ由来耐性低下がより現れやすい。この耐性劣化は、長繊維（フィラメント）の横断方向特性を措いて軸方向特性を高めた繊維でことに顕著になる。
【０００９】
なお、本願では、複数本のプライ（紐）が一方向又は複数方向に延びる層を１個又は複数個有し、そのプライが単方向性の繊維及びポリマ質マトリクス（母材）で形成されている素材のことを、“複合素材”と称している。複合素材には織素材のほかに不織素材、例えば高デニールなトウを複数本用い製造の容易化を図ったものがある。不織タイプの複合素材では、繊維同士の乗り上げ及びかいくぐりで繊維が縮れることがない。こうした素材の長所としては、まず、繊維目付即ち単位面積当たり繊維重量に制限がない点がある。即ち、織素材のそれに比べ太い繊維を使用できる点がある。また、多層素材化に当たり層間角度関係を任意に定めることもできる。更に、特定の部位における又は所定の負荷経路に沿った重量、厚み及び強度を設計的に最適化することができる。加えて、高弾性繊維で形成することで、エンジニアリング設計に係る再現性及び線形性が良好な複合素材が得られる。
【００１０】
複合素材に対しては、例えばその製造プロセスにて染料を浸透させる。複合素材としては、例えば細くて強靱な繊維からなる層が１個又は複数個備わるものを使用する。繊維の例としては、ダイニーマ（登録商標）、ベクトラン（登録商標）、アラミド、ポリエステル、炭素繊維、ザイロン（登録商標）、ＰＢＯ（登録商標）等の繊維や、接着剤等の物質でくるまれた他種素材の繊維や、それらを組み合わせたものがある。染料による着色は“べた”付けでも模様やグラフィクス（写真やロゴ）が形成されるような付け方でもよく、着色先は複合素材の片面でも両面でもよい。浸透させる色はどのような色でもよく、様々な着色剤を使用することができる。例えば、二酸化チタン、カーボンブラック、フタロブルー、キナクリドンレッド、オーガニックイエロー、フタログリーン、ダークイエローオーカ、エルコラノオレンジ、ベネチアンレッド、バーントアンバ、ビリディアングリーン、ウルトラマリンブルー、ピュータグレー等の着色剤を使用することができる。複合素材上に縞模様、水玉模様、幾何模様、形象模様等を発現させることもできる。また、フィルム被覆又は布被覆に昇華性乃至非昇華性染料、カラーベース、色調節剤、紫外線安定化剤、色安定化剤等を予め仕込んでおき、着色プロセスに影響、作用又は修正を施すこともできる。
【００１１】
複合素材に種々の被覆を施しその表面特性を調整することも可能である。複合素材への着色と併せ施すこともそれに代えて施すことも可能である。その第１例は複合素材へのフィルム被覆である。相応のフィルム被覆を施すことで、その複合素材の引張強度、靱性、化学的安定性、寸法的安定性、可溶接性、気体遮蔽性、電気的特性、高温耐性、対紫外特性、対赤外特性、摩擦係数等を調整することができる。第２例は複合素材へのポリイミド被覆である。ポリイミド被覆は、複合素材の電気的特性や誘電的特性を調整するのに役立つ。その構成次第では広い温度範囲に亘り素材特性を安定化することができる。第３例は複合素材へのポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）膜例えばＴｅｄｌａｒ（登録商標）の付加である。ＰＶＦ膜には、耐候性、長期耐摩耗性、対環境安定性等を付加する働きがある。そして、第４例はナイロン被覆及びウレタン被覆であり、これらは共に靱性の向上、可撓性の付与、並びに機械的特性及び透過性の抑制に役立つ。
【００１２】
複合素材に織タイプ被覆を積層して複合素材ハイブリッドにすることもできる。織タイプ被覆は耐摩耗性向上に役立つ。また、複合素材の諸特性と織タイプ被覆の諸特性とが結合して強度及び寸法的安定性が高い可撓素材になるよう、複合素材ハイブリッドを設計すること等も可能である。こうした複合素材ハイブリッドは、軍事例えばステルス迷彩、赤外痕跡隠蔽等で使用可能であるほか、防弾チョッキ等でも使用可能である。
【００１３】
昇華浸透によって複合素材に諸種改変を施すこともできる。例えば、色・模様・光沢の付加、鏡面反射性・赤外反射性の調節、抗菌性・薬剤性の付加、表面接着性の調節、ナノマテリアルの浸透、誘電的特性の調節、金属導電体又はポリマ素材の印刷による導電部材・誘電部材・電気回路パターンの形成、難燃性素材又は難燃性助長成分の複合素材内部・フィルム被覆・布被覆への導入等といった改変である。紫外線安定化剤又は硬化剤を複合素材に添加し、その有用寿命を延ばすことも可能である。
【００１４】
難燃性のあるポリマや接着剤を複合素材と併用してもよい。更に、可燃性のマトリクスや膜に難燃性物質を添加し、複合素材の耐炎性を高めることもできる。難燃性の発現形態は例えば吸熱劣化、熱遮蔽、気相希釈、気相ラジカルクエンチング等の形態である。難燃性添加物の例としては、ダウ（登録商標）Ｄ．Ｅ．Ｒ．５９３（商品名）等の臭素化樹脂、ダウ（登録商標）コーニング（登録商標）３（商品名）等の難燃性樹脂、ＰＤＭ  Ｎｅｐｔｅｃ  ｌｔｄ．製ＥＭＣ−８５／１０Ａ（商品名）等の酸化アンチモン（ＩＩＩ）入りポリウレタン樹脂がある。ほかにも、いわゆる当業者にとり周知の各種難燃性添加物を遜色なく使用することができる。耐炎性向上につながる難燃性添加物の別例としては、フィロール（登録商標；以下注記省略）ＦＲ−２（商品名）、フィロールＨＦ−４、フィロールＰＮＸ、フィロール６、サフロン（登録商標）７７００等（いずれも商品名）がある。ほかにも、いわゆる当業者にとり周知の添加物を遜色なく使用することができる。また、難燃性や自己消火性を繊維段階で実現すべく、難燃性繊維、セラミクス製又は金属製の芯線、固有難燃性繊維又は被覆付繊維を使用することもできる。難燃性繊維の例としてはノーメックス（登録商標）やケブラー（登録商標）がある。固有難燃性繊維の例としては、繊維製造プロセスにて繊維組成に難燃性化合物を直接添加した繊維がある。更に、被覆付繊維の例としては、難燃性化合物を含有するサイジング、ポリマ又は接着剤で覆われた繊維がある。その難燃性化合物としては、上述したものをはじめ、いわゆる当業者にとり周知の相応な化合物を遜色なく使用することができる。また、複合素材を形成する任意の織素材や裏地にその製造元で予め難燃化処理を施すことや、製造プロセスにて難燃性化合物を被覆・浸透させることも可能である。紫外線安定化／硬化剤を複合素材に添加し、複合素材の有用寿命を延ばすこともできる。
【００１５】
複合素材を多層複合型の外表面層として形成することもできる。それに対する着色やテキスチャ形成は本願記載の諸手法に従い行うことができる。その外表面層は、単方向プライ、フィルム、不織布又はフェルト、織布、可溶接熱可塑膜、防水通気膜、裏地布等の形態をとりうる。それら外表面層に予め色や模様を付けておき、浸透転写、昇華転写、ローラ転写等との相乗作用で装飾的・視覚的効果を高めることも可能である。更に、着色が済んだ複合素材の彩度、色調、不透明度又は光透過率を調整するため、各種粉末着色料、カラー染料、昇華性着色料等をユニテープ層内積層樹脂成分や接合用接着剤に添加するようにしてもよい。着色が済んだ複合素材の彩度、色調、不透明度又は光透過率を更に調整するため、染色済、不透明又は色遮蔽性のフィルムを１枚又は複数枚、積層プライ界面のうち１個又は複数個に設けることもできる。
【００１６】
複合素材は様々な分野で好適に使用することができる。例えば、産業用・工業用織物、衣服、スポーツ用品、水上スポーツ器具、ボート用品、ヨット用品、帆布、ハンティング用品、フィッシング用品、気球、飛行船、商用生地、室内装飾品、インフレータブル（可膨張）構造物、軍服、馬具、医用機器、防護機器、テンション（耐引張）構造物、構造的耐震補強材、旗、標識等、可撓素材や布製品の分野である。こうした分野では、性能が高く軽量で、靱性、抗断裂性、可撓性、屈曲寿命、耐久性及び耐候性に勝り、独特な特性を備えた可撓複合素材が特に望まれる。それに加え、装飾性や視認性を高める着色、模様、グラフィクス等の視覚的特性・効果も、素材又は製品の本来目的に鑑み重要な構成要素とされる。紫外域、可視域、赤外域等の電磁スペクトル領域に属する諸種波長で光を吸収又は反射する特性や、表面の肌理や模様、光沢や艶、不透明性、光透過性又は遮光性、色堅牢度や抗褪色性等も望まれる。
【００１７】
ここで述べた利用分野には消費者指向の分野が多く含まれている。例えば、衣服、アウトドア用品、スポーツ用品、ハンティング用品、フィッシング用品、水上スポーツ器具、ボート用品、ヨット用品、医用布、医用織物等のことである。この分野では特別な条件の充足又は特別な特性の具備、例えば難燃性、耐炎性、抗臭性、抗黴性、抗菌性、防水性、通気性、化学的耐性、抗食性等の具備が求められる。従って、使用する手法及び素材は、想定している利用分野で期待される特性が実現されるように熟考すべきである。
【００１８】
［着色方法］
複合素材への着色は様々な手法で実行することができる。それらは、連続プロセス及びバッチプロセスの二種類に大別することができる。そのうち連続プロセスでは、一定のウェブ送り速度又はウェブステッピング速度で上流側のロールから素材が繰り出される。繰り出された素材は一所に集まって重なり、着色やテキスチャ形成が施された後に下流側のロールに巻き取られる。バッチプロセスでは、複合素材の材料及び着色剤がプレス、真空バッグ又はオートクレーブ内に送られ、そこで加熱や硬化の工程に供される。
【００１９】
それら、複合素材への着色に使用できる手法の例としては、キャリアに印刷又は含侵を施しそこから熱転写する手法、インクジェットプリンタ又は染料昇華型プリンタで複合素材又はフィルム被覆の表面に直に印刷する手法、複合素材又はそのマトリクスの表面又は内部に昇華性又は非昇華性の染料又は着色剤を導入して直に色又は模様を付ける手法、複合素材又はそのフィルム被覆に熱転写する手法、沈潜又は浸漬状態で浸透させる手法等がある。それらのうち昇華性の染料又は着色剤を使用するものでは、耐久性が強く色持ちがよい品が得られる。
【００２０】
複合素材に対する着色手法のうち色転写キャリアを使用する手法では、最初にキャリア例えばフィルムや紙を選定する。次いで、そのキャリアに染料を付着させることで色の“べた”付け部分や模様・グラフィクス部分を発現させる。複合素材に対する色の“べた”付けは、その複合素材に備わる層、表面及び界面のうち狙いとするものにそれを直に印刷例えば転写することで行える。この転写プロセスには、インクジェットプリンタ、グラビアロールコータ、スロットダイ被覆ヘッド、ディップバーバスコータ、アニロックスロールコータ、ナイフオーバロールコータ、リバースロールコータ、エアナイフコータ等を使用又は併用することができる。
【００２１】
複合素材に対する模様やグラフィクスの転写には、インクジェットプリンタ、昇華型プリンタ、フレキソプリンタ、アニロックスロールプリンタ、オフセット印刷機等を使用又は併用することができる。色の“べた”付けや模様・グラフィクスの形成に際しては、色転写キャリアが複合素材のそばに配置される。更に、何らかの手法及びシステムで昇温させることで、別体のキャリアから複合素材へと染料を浸透例えば昇華浸透させ、模様等をそこに転写させる。
【００２２】
複合素材に対する色転写は様々なシステム及びプロセスで実行することができる。例えば、加熱ロータリシステム、加熱プレスシステム、オートクレーブシステム、染料浸透システム、加熱リニア式色転写システム、マトリクス顔料使用着色システム等で実行することができる。
【００２３】
［加熱ロータリシステム］
図１にロータリ式色転写システムの一例１００を示す。これは回転加熱ローラ１１０、テンションベルト１２０、着色先素材１３０のロール並びに色転写キャリア１４０を備えている。実行されるのは連続的なロール対ロールプロセスによる素材１３０への色付けやグラフィクス形成である。素材１３０は布、クロス、フィルム、複合素材等といった素材である。着色されたフィルムや布を素材１３０の製造に使用することもできる。例えば、仕上がった複合素材やフィルム又は布のプレカーサ（前駆体、前段階品）をロールの状態でシステム１００内で稼働させ、そこからの色転写で素材１３０に着色すればよい。また、色付きの被覆又は印刷を施しておいた素材１３０を、システム１００内のベルト式加圧部に通すことも可能である。
【００２４】
キャリア１４０としてフィルムや紙を使用することもできる。上流側のロールからキャリア１４０を送り出し、システム１００内処理を通じそのキャリア１４０から素材１３０、例えばフィルム、布、複合素材等へと色や模様を転写させればよい。その際にはベルト１２０をローラ１１０側に接触させる。次いで、素材１３０及びキャリア１４０を相互接触状態でベルト１２０・ローラ１１０間に送り込む。更に、インライン的又はオフライン的な直接転写で染料を素材１３０に付着させる。インライン的なプロセスでは、複合素材、フィルム、布又はキャリア１４０に色や模様を付けるステップが、システム１００内のベルト式加圧部にて実行される。オフライン的なプロセスでは、複合素材、フィルム、布又はキャリア１４０に色や模様を付けるステップが、システム１００内のベルト式加圧部へのセットアップに先立ち別途のバッチ処理で実行される。図示例では、循環型のベルト１２０が積層プロセスに対しインラインとなるよう使用されており、色は加熱によってキャリア１４０から転写される。色の転写や浸透が好適に進むよう、ローラ１１０・ベルト１２０間には真空を発生させる。真空発生には、いわゆる当業者にとり既知の諸手法を使用することができる。
【００２５】
なお、図１に示した例ではキャリア１４０がローラ１１０の最寄り、素材１３０がベルト１２０の最寄りであるが、素材１３０をローラ１１０の最寄り、キャリア１４０をベルト１２０の最寄りにしてもよい。素材１３０及びキャリア１４０は、例えば、対応する送出ロールから繰り出された後、上掲のベルト式ロータリシステムで処理され、そして対応する巻取ロールに巻き取られるようにする。
【００２６】
［加熱プレスシステム］
図２Ａ及び図２Ｂに加熱プレス式色転写システムの一例２００を示す。これは、堅い表面を有する２枚のプレート（又はそれに類する部材）２１０及び色転写キャリア２３０を使用し、素材２２０に着色を施すシステムである。更に、天然ゴム製又は合成ゴム製の昇圧層２４０、例えばＴｏｒｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製又はＡｉｒｔｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ製のコールラバーも設けられている。昇圧層２４０は、プレート２１０間に挟まれるよう且つ複合素材２２０及びキャリア２３０が互いに密着するよう、２枚あるプレート２１０のうち一方（又は双方）の内側に設けられている。昇圧層２４０には幾ばくかの圧縮能があるので、プレート２１０を通じ素材２２０やキャリア２３０に加わる圧力をこの層２４０で増強することができる。昇圧層２４０に円滑鏡面、円滑マット面、ざらつき面又は模様面を１個又は複数個設け、着色剤との相乗作用で所望の表面光沢や肌理を得ることもできる。
【００２７】
図３に加熱プレス内プロセスの一例３００を示す。このプロセス３００は基本的なステップを４個有している。そのうち第１ステップ３１０では、着色剤乃至染料を色転写キャリアに付着させる。色転写キャリアとしては、その片面又は両面にフィルム被覆又は布被覆が備わる複合素材を使用することも、紙製又はフィルム製のキャリアを使用することもできる。フィルム被覆や布被覆を利用し、複合素材の片面又は両面に、補色模様、刷り込み模様、画像、意匠等を仕込むこともできる。紙製又はフィルム製のキャリアを利用し色の“べた”付けを施し或いは有色模様や印刷グラフィクスを幾つか導入することで、画像、意匠、写真等を発現させることもできる。更に、そうした転写媒体に円滑面やざらつき面を設けることで、所望の光沢度、円滑度、肌理等を有する面を複合素材の片側又は両側に発生させることができる。第２ステップ３２０では、複合素材に接触するよう着色済色転写キャリアを配置する。第３ステップ３３０では、加熱及び加圧を通じ色、グラフィクス、肌理、模様等を複合素材に転写、昇華、浸透等させる。温度は例えば華氏約７０〜６５０°の範囲内（華氏＝９／５・摂氏＋３２）、圧力は素材との密着状態を保てる範囲内、例えば２〜１００００ｐｓｉの範囲内とする（１ｐｓｉ＝約６８９５Ｐａ）。印加する温度及び圧力の値は、使用する着色剤の種類、その着色剤の付着先、並びに必要とされる被覆率や至密着度に応じて定めればよい。第４ステップ３４０では、その形状が所望形状例えば平坦形状に保たれるよう、且つ損傷、歪み、剥離等を伴わない色付き仕上がり品が得られるよう、ある温度まで複合素材の温度を低下させる。システム内温度がその温度に達したら加熱プレスからその品及び色転写キャリアを取り外す。
【００２８】
また、加熱プレス式色転写システム内真空吸引で、プレス内プロセスにおける加圧の効果を強めることができる。真空吸引は、例えば、封止可能な真空室内にプレスプラテンを封入した状態又は真空バッグシステム内に積層体を封入した状態で実行する。発生させる真空状態は例えば約５〜２９インチＨｇの範囲内とする（１インチＨｇ＝約３３８６Ｐａ）。所要の真空状態になったらプレスに複合素材を装着し、加熱サイクル及び除熱サイクルに亘る相応のプロファイルに従いプレスで加圧する。真空状態を発生させることは、昇華性着色剤の封号素材への浸透を助長し、昇華性着色剤の転写が生じる温度を低下させ、複合素材内にとらわれている空気例えば泡を除去し、また高温での酸化を妨げる上で有益である。必要なら、複合素材を紫外線又は電子ビームに曝して染料又は着色剤を硬化又は凝固させる。
【００２９】
［オートクレーブシステム］
図４Ａ及び図４Ｂにオートクレーブ式色転写システムの一例４００を示す。このシステム４００では、真空バッグ４３０内に、堅固素材又は強化弾性素材で形成されたツールプレート４１０、並びに堅固素材又は弾性素材で形成されたコールプレート４２０（当て板、省略可）が配置されている。ツールプレート４１０としては例えば円滑面を有する高剛性板を使用し、コールプレート４２０としてはツールプレート４１０に比べ肉薄又は柔軟な板を使用する。真空バッグ４３０は可撓な非通気性素材で形成する。バッグ４３０に代え可撓な非通気性弾性ダイアフラムを使用してもよい。コールプレート４１０の側面又は外面にバッグ４３０を封着してもよい。バッグ４３０は、例えば０．００１〜０．０１５インチ厚のナイロン等をはじめ十分な温度耐性及び圧力耐性を有する可撓フィルムで形成する（１インチ＝約２．５４×１０−２ｍ）。その封止には、例えば高温封止型の粘着テープ又はストリップを使用する。バッグ素材の好適例としてはＡｉｒｔｅｃｈ製のＳｅｃｕｒｅｌｏｎＬ５００Ｙナイロン真空バッグ（商品名）の素材を、封止素材の好適例としてはＴＭＩ製のＴａｃｋｙＴａｐｅ（商品名）やＡｅｒｏｔｅｃｈ製のＡＴ−２００Ｙ封止テープ（商品名）を挙げることができる。また、バッグ４３０に代えダイアフラムを使用する場合は、低硬度で高温耐性のシリコーンラバ−を使用し、０．０３２〜０．０６０インチ厚の構成にするのが望ましい。
【００３０】
このシステム４００は、更に、着色先複合素材４５０への直接印刷乃至直接転写手段に代え色転写キャリア４４０を備えている（複数設けることもできる）。キャリア４４０は素材４５０と接触しており、それらは共にツールプレート４１０・コールプレート４２０間に位置している。所要圧力及び所要温度が高い用途や素材寸法が大きい用途では、バッグ４３０内空気通流の自在化ひいては圧縮力の均等化につながるよう、そのコールプレート４２０の上部に通気フェルトか不織通気素材を配するのが望ましい。これに適した不織素材の例としてはＡｉｒｔｅｃｈ製のＡｉｒｗｅａｖｅ（登録商標）１０（商品名）がある。また、このシステム４００では、真空タップ４６０を介しバッグ４３０内の空気を抜いて圧力差を発生させ、バッグ４３０内部分に圧縮力を作用させる。具体的には、バッグ４３０を昇圧向けのオートクレーブ４７０内に配置し、オートクレーブ４７０内のうちバッグ４３０外にある部位の圧力を所定水準まで上昇させる。当該所定水準は、圧縮力を発生させうるよう例えば大気圧〜１０００ｐｓｉの範囲内とし、バック４３０内の真空度は例えば２〜２９インチＨｇに保たれるようにする。
【００３１】
また、高圧環境内で熱を発生させることは容易であり、素材４５０への色転写にそれを役立てることができる。その際には、オートクレーブ内温度を所定の昇温・恒温・除熱プロファイルに従い変化させる。例えば、華氏２〜５０°／分の速度で華氏７０〜６００°まで昇温させた後、華氏２〜２０°／分の速度で除熱させる。除熱時には、その形状が所望形状例えば平坦形状に保たれるよう、且つ損傷、歪み、剥離等を伴わずに仕上がり品が得られるよう、ある温度まで着色済素材の温度を低下させる。システム内温度が所定温度以下に下がったら、品及び色転写キャリアをオートクレーブひいては真空バッグから取り出す。こうしたオートクレーブ式色転写システム４００は非常に効率的であり、オートクレーブ乃至真空バッグ内複合素材製造プロセスに組み込むことができる。
【００３２】
図５に係る加熱プレス内プロセスの一例５００を示す。このプロセス５００は基本的なステップを４個有している。そのうち第１ステップ５１０では、着色剤乃至染料を色転写キャリアに付着させる。色転写キャリアとしては、その片面又は両面にフィルム被覆又は布被覆が備わる複合素材を使用することも、紙製又はフィルム製のキャリアを使用することもできる。フィルム被覆や布被覆を利用し、複合素材の片面又は両面に、補色模様、刷り込み模様、画像、意匠等を仕込むこともできる。紙製又はフィルム製のキャリアを利用し色の“べた”付けを施し或いは有色模様や印刷グラフィクスを１個又は複数個導入することで、画像、意匠、写真等を発現させることもできる。更に、そうした転写媒体に円滑面やざらつき面を設けることで、所望の光沢度、円滑度、肌理等を有する面を複合素材の片側又は両側に発生させることができる。第２ステップ５２０では、複合素材に接触するよう着色済色転写キャリアを配置する。第３ステップ５３０では、加熱及び加圧を通じ色、グラフィクス、肌理、模様等を複合素材に転写、昇華、浸透等させる。温度は例えば華氏約７０〜６５０°の範囲内、圧力は素材との密着状態を保てる範囲内、例えば大気圧から１００００ｐｓｉまでの範囲内とする。印加する温度及び圧力の値は、使用する着色剤の種類、その着色剤の付着先、並びに必要とされる被覆率や至密着度に応じて定めればよい。第４ステップ５４０では、その形状が所望形状例えば平坦形状に保たれるよう、且つ損傷、歪み、剥離等を伴わない色付き仕上がり品が得られるよう、ある温度まで複合素材の温度を低下させる。システム内温度がその温度に達したら真空バッグからその品及び色転写キャリアを取り出す。その後は、例えば、品を紫外線又は電子ビームに曝して染料又は着色剤を硬化又は凝固させる。
【００３３】
［リニア式色転写システム］
図６にリニア式色転写システムの一例６００を示す。このシステム６００では、横方向に延びる循環ベルト式プレス６１０及び色転写キャリア６３０を用い、フィルム又は膜６２０を処理している。エンドレスな循環ベルトで連続プロセスを実行する構成であり、複合素材６５０形成用の押圧力を均一且つ連続的に印加すること、並びにフィルム又は布製のキャリア６３０を素材６５０に対し密着状態に保ち色を浸透又は昇華転写させることができる。素材６５０は、加圧加熱ゾーンにて色浸透に足る温度まで加熱された後、キャリア６３０と共に、その複合素材を安全に取り出せる温度以下の温度まで除熱される。また、このシステム６００では、連続的なロール対ロールプロセスによって素材６５０に色やグラフィクスが付される。着色先の素材６５０は布、クロス、フィルム、複合素材等といった素材である。着色されたフィルム又は膜６２０を素材６５０の製造に使用することもできる。例えば、仕上がった複合素材やフィルム又は布のプレカーサで多層ウェブを形成し、その多層ウェブのロールをシステム６００内で稼働させて色を浸透又は転写させればよい。また、色付きの被覆又は印刷を施しておいた素材６５０を、プリンタ、コータ又はトリータ６６０によってシステム６００内のベルト式加圧部に通すことも可能である。着色が済んだ素材６５０は一組のカレンダローラ又はエンボスローラ６７０に通され、そこでその片面又は両面に円滑光沢仕上げ、マット仕上げ又はテキスチャ仕上げが施される。そのローラ６７０の温度は、望ましい表面仕上がりや肌理、プレス内ベルト式加圧部から出る際の複合素材温度、その素材６５０の種類等に応じ、上昇若しくは下降させ又は室温に保つのが望ましい。素材６５０の送り速度は例えば２〜２５０フィート／分の範囲内とする（１フィート＝約０．３０ｍ）。ローラ６７０やプレス６１０内ベルト部分は、所定圧力下で間隙が所定値例えば０になるよう、ひいては所与圧力分布でしっかりと密着するように設定するのが望ましい。間隙設定値は例えば０．０００２〜０．１２５インチ（１インチ＝約２．５４×１０−２ｍ）、圧力は例えば５〜１０００ポンド重（約０．４５３ｋｇ重、約４．４４Ｎ）／リニアインチ幅（全幅）の範囲内とする。こうしたローラ・ベルト使用システムでは、材料を加熱して一体化させることや、それによって得られた素材６５０の片面又は両面に昇華又は浸透で色を転写させることができる。ハンドレイアップ、自動テープレイアップ又はロボット式自動ピックアンドプレース動作によって複数本のプライをウェブ上にレイアップすることができる。更に、加熱温度は例えば華氏７０〜５５０°の範囲内に設定する。
【００３４】
輻射型硬化システム、例えば電子ビームアレイや紫外ランプアレイをインライン配置することも可能である。リニア式色転写システムの利点としては、ユニテーププライ群による構造補強材の組み上げ、着色剤付着、様々なフィルム層、不織層及び織層の表面又は内部への組込等のステップからなり、ベースとなるユニテープから色付き仕上がり品のロールを製造可能な統合的多ステップ型製造プロセスを実現できる点がある。
【００３５】
［多層複合素材への色浸透］
加熱プレス式色転写システム例えば２００やオートクレーブ式色転写システム例えば４００を用い、多層複合素材への色浸透を実行することも可能である。どちらのシステムを用いた場合でも、図７に示すように、システム２００及びシステム４００に関し既述した単層スタック（即ち複合素材及び色転写キャリアが各１個の構成）に倣う形態にて、コールプレート７１０、障壁／通気層７２０、色転写キャリア７３０及び積層体７４０をそれぞれ複数個備える多層スタックを得ることができる。
【００３６】
［染料のバッチ式浸透］
複合素材やフィルム被覆及び布被覆に、バッチ式の染色又は浸透プロセスで着色することもできる。このプロセスでは、複合素材、フィルム又は布のロールを有色媒体例えば染料に浸した後、容器に入れ相応の温度変化、圧力変化又は真空吸引に曝すことでその有色媒体を浸透させる。この処理を経たフィルムや布は、例えば積層体に組み込まれる。
【００３７】
［顔料及び染料によるマトリクスの着色］
接着剤に顔料を添加し、単方向繊維テープの製造プロセスでそれを使用することによって、複合素材製造に役立つ色付き単方向繊維テープを得ることができる。添加可能な顔料の例としては、二酸化チタン、カーボンブラック、フタロブルー、キナクリドンレッド、オーガニックイエロー、フタログリーン、ダークイエローオーカ、エルコラノオレンジ、ベネチアンレッド、バーントアンバ、ビリディアングリーン、ウルトラマリンブルー、ピュータグレー等がある。その色付き単方向繊維テープを使用し製造した染色済複合素材に、前述したシステム及びプロセス、即ちロータリ式色転写システム１００、加熱プレス式色転写システム２００、加熱プレス内プロセス３００、オートクレーブ式色転写システム４００、加熱プレス内プロセス５００、リニア式色転写システム６００、多層複合素材への色浸透、或いは染料のバッチ式浸透を用い更に着色することもできる。
【００３８】
素材、プロセス、方法及び製造の更なる子細については、この参照を以て全内容が本願に繰り入れられるところの特許文献３（名称：帆等の品の製造に適した複合素材(COMPOSITE MATERIAL FOR FABRICATION OF SAILS AND OTHER ARTICLES)，発行日：１９９５年１１月２８日）、特許文献４（名称：製帆素材(MATERIAL FOR THE FABRICATION OF SAILS)，発行日：１９９４年８月２日）及び米国特許出願第１３／１６８９１２号（名称：可撓膜等の品の製造に適した防水通気複合素材(WATERPROOF BREATHABLE COMPOSITE MATERIALS FOR FABRICATION OF FLEXIBLE MEMBRANES AND OTHER ARTICLES)，出願日：２０１１年６月２４日）を参照されたい。
【００３９】
以上説明した事項には、個々の実施形態に独特な対策手段、作用及び効果が含まれている。しかし、そうした対策手段、作用及び効果自体やそれをもたらし又は強める要素を、全部又は一部の請求項に係る発明にとり不可欠、必須又は本質的な特徴又は要素と認定すべきではない。本願では、「備える」「有する」「含む」「構成する」等の語やそれに類する語が非排他的包摂を指す意味で使用されているので、そのプロセス、方法、物品又は装置の構成要素として明示されている要素以外の要素を付加した構成や、その種のプロセス、方法、物品又は装置に設けるのが自然な要素を付加した構成も、それらの語による包摂の対象となる。更に、本願中に記載されていても、「本質的」又は「不可欠」との明示がなければ、その要素は本発明の実施に必要なものではない。
【図１】
2013535587.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月5日(2013.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合素材に着色する方法であって、
染料を転写媒体に付着させることで着色済転写媒体を生成するステップと、
その着色済転写媒体を複合素材に接触させるステップと、
オートクレーブを用いた加熱、外的加圧又は真空吸引を通じ染料を複合素材に浸透させることで着色済複合素材を生成するステップと、
を有し、複合素材が、単方向性の繊維及びポリマ質マトリクスで形成されたプライ複数本が一方向又は複数方向に延びる層を１個又は複数個有する素材である方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、その転写媒体が紙、積層体又はフィルムである方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、ある種の模様、グラフィクス又はロゴの形状に倣い染料を転写媒体に付着させ、それに対応する模様、グラフィクス又はロゴの形状に倣い染料を複合素材に浸透させる方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、その転写媒体に染料を直接印刷で付着させる方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法であって、更に、その形状が所望形状に保たれるよう、ある温度まで複合素材を除熱するステップを有する方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、更に、紫外線又は電子ビームに曝すことで染料を複合素材に固着させるステップを有する方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、更に、その複合素材にポリイミド被覆を施すステップを有する方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法であって、更に、その複合素材にポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）膜を付加するステップを有する方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法であって、更に、その複合素材にナイロン被覆及びウレタン被覆を施すステップを有する方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法であって、その複合素材が不織素材である方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法であって、その複合素材が織素材である方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法であって、その複合素材が、１個又は複数個の不織素材層及び１個又は複数個の織素材層を備える方法。
【国際調査報告】
2013535587.tif 000012