(57)【要約】  ポリマーを含浸した繊維帯材（２）の形態をした複合繊維材料の製造装置（１）は、繊維帯材原反（４）を供給し、繊維帯材（２、４）を加工経路（５）に沿って搬送する搬送装置（３）を含む。繊維帯材原反（４）をポリマーの融点より高い加工温度まで予熱するために、予熱装置（９）が使用される。付与装置（１２）が、溶融されたポリマーを、繊維帯材原反（４）の幅全体にわたり、繊維帯材原反（４）の表面上に付与するために使用される。少なくとも１つの圧力せん断振動付加装置（１８、１９）が、ポリマーの付与の後に、帯材の平面に対して垂直に繊維帯材原反（４）に圧力を付加するために使用され、圧力の付加は少なくとも１つの圧力スタンプ（２０）によって行われ、それと同時に、帯材の平面内の、帯材の移動方向に対して横方向への振動運動成分（ｙ）による圧力スタンプ（２０）のせん断振動も行われる。少なくとも１つのテンパリング装置が、圧力せん断振動の付加が完了するまで、繊維帯材原反（４）をポリマーの融点より高い加工温度範囲内に保持するために使用される。これによって、所定の含浸品質での繊維帯材の含浸を、できるだけ低い製造コストで行うための製造方法と製造装置が得られる。
2014513638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーを含浸した繊維帯材（２）の形態をした複合繊維材料の製造方法にして、
繊維帯材原反（４）を用意し、前記繊維帯材原反（４）を加工経路（５）に沿って搬送するステップと、
前記繊維帯材原反（４）を、前記ポリマーの融点より高い加工温度まで予熱するステップと、
溶融した前記ポリマーを、前記繊維帯材原反（４）の幅全体にわたり、前記繊維帯材原反（４）の表面に付与するステップと、
前記ポリマーを付与した後に、前記繊維帯材原反（４）に、前記帯材の平面に垂直に圧力を付加するステップであって、前記圧力が少なくとも１つの圧力スタンプ（２０）により加えられ、それと同時に前記圧力スタンプ（２０）の、前記帯材の平面内で、かつ帯材移動方向に対して横方向の振動運動成分（ｙ）を有する、せん断振動の付加が行われるようなステップと、
前記繊維帯材原反（４）を、少なくとも前記圧力せん断振動が完了するまで、前記ポリマーの融点より高い加工温度範囲内に保つステップと、
を有する方法。
【請求項２】
用意された前記繊維帯材原反（４）が、合体された複数の粗紡糸（７）から形成され、個々の前記粗紡糸（７）内の個々の単繊維を特に分離するために、サイズ剤で処理された繊維帯材原反（４）にまず、前記帯材の平面に対して垂直な力成分を有するせん断力が加えられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記繊維帯材原反（４）を用意するため、
複数の粗紡糸ボビンに複数の粗紡糸（７）を設置するステップと、
前記粗紡糸ボビンから前記粗紡糸（７）を取り外し、前記粗紡糸（７）を合体させて繊維帯材原反（４）を形成するステップと、
を特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記繊維帯材原反（４）が通常の環境圧力下で搬送されている間に、前記ポリマーが前記繊維帯材原反（４）に付与されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記繊維帯材原反（４）の一部への圧力せん断振動の付加が、前記ポリマーの付与が前記加工経路（５）に沿って連続して複数回行われた後に、実行されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記繊維帯材原反（４）の一部への圧力せん断振動の付加が、前記ポリマーの付与が行われた後に、前記帯材の平面の両側から実行されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
ポリマーを含浸した繊維帯材（２）の形態をした複合繊維材料の製造装置（１）にして、
繊維帯材原反（４）を供給し、前記繊維帯材（２、４）を加工経路（５）に沿って搬送するための搬送装置（３）と、
前記繊維帯材原反（４）を、前記ポリマーの融点より高い加工温度まで予熱するための予熱装置（９）と、
溶融された前記ポリマーを、前記繊維帯材原反（４）の幅全体にわたり、前記繊維帯材原反（４）の表面に付与するための付与装置（１２）と、
少なくとも１つの圧力スタンプ（２０、４０、４１）を備えて構成される少なくとも１つの圧力せん断振動付加装置（１８、１９、３９）であって、前記ポリマーの前記付与の後に、前記圧力スタンプ（２０、４０、４１）によって前記繊維帯材原反（４）に前記帯材の平面に対して垂直に圧力を加え、それと同時に、前記圧力スタンプ（２０、４０、４１）により、前記帯材の平面内で、かつ帯材移動方向に対して横方向の振動運動成分（ｙ）を有するせん断振動を付加し、前記圧力スタンプ（２０、４０、４１）と対向圧力部材（２１、４３、４２）の間で前記繊維帯材原反（４）が案内されるような圧力せん断振動付加装置（１８、１９、３９）と、
前記圧力せん断振動が完了するまで、前記繊維帯材原反（４）を前記ポリマーの融点より高い加工温度範囲内に保持するための少なくとも１つのテンパリング装置（２２、３４、４５）と、
を備えて構成される装置（１）。
【請求項８】
前記加工経路にて、前記付与装置（１２）の前にせん断力付加装置（８）が配置され、このせん断力付加装置は、個々の粗紡糸（７）の中の個々の単繊維の特別な分離のために、サイズ剤で処理された前記繊維帯材原反（４）にまず、特に前記繊維帯材原反（４）を形成する前記粗紡糸（７）が合体されて前記繊維帯材原反（４）を形成する前に、帯材の平面（ｘｙ）に対して垂直な力成分で、せん断力（Ｓ）が加えられるように構成されたことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記付与装置（１２）が広口ノズル（１４）を有することを特徴とする、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記圧力せん断振動スタンプ（２０、４０、４１）が、供給部（２４）と、圧力せん断振動付加部（２５、３８）と、排出部（２６）とを有するスタンプヘッド（２３、４２、４３）を有することを特徴とする、請求項７〜９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記加工経路（５）に沿って相前後して配置された複数の圧力せん断振動スタンプ（２０）を特徴とする、請求項７〜１０の何れか一項に記載の装置。
【請求項１２】
対向する圧力せん断振動スタンプ（４０、４１）を設け、前記繊維帯材原反（４）の一部への圧力せん断振動の付加が、前記ポリマーが付与された後に、２つの前記対向する圧力せん断振動スタンプ（４０、４１）によって両側から実行されることを特徴とする、請求項７〜１１の何れか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記対向圧力部材（２１、４３、４２）がテンパリング装置（２２）に連結されていることを特徴とする、請求項７〜１２の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー含浸繊維帯材の形態をした複合繊維材料の製造方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維帯材の加工または製造方法及び装置は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２６８８８４５号公報
【特許文献２】特開平０３−１４６７７７号公報
【特許文献３】特開平０３−２５１４０８号公報
【特許文献４】WO ２００９／０７４４９０ Ａ１
【特許文献５】US ２００５／０２２１０８５ Ａ１
【特許文献６】特開２００７−０７６２２４号公報
【特許文献６】特開２００８−２４６７８２号公報
【特許文献７】US ３，４２２，７９６ Ａ
【特許文献８】US ４，０５９，０６８ Ａ
【特許文献９】EP ０ ３９７ ５０６ Ａ２
【特許文献１０】US ５，７９８，０６８ Ａ
【特許文献１１】US ４，５８８，５３８ Ａ
【特許文献１２】US ３，８７３，３８９ Ａ
【特許文献１３】US ３，９９３，７２６ Ａ
【特許文献１４】DE ２５ ０７ ６７５ Ａ１
【特許文献１５】US ４，３００，８７８ Ａ
【特許文献１６】US ７，５７１，５２４ Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、繊維帯材への含浸が所定の含浸品質により、できるだけ低い製造コストで行われるような、上記の種類の方法と装置を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的は、本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴を有する方法と、請求項７に記載の特徴を有する装置によって達成される。
【０００６】
本発明によれば、メルトアプリケーション及びその後の圧力せん断振動によって、繊維帯材原反（raw fiber band）がポリマー融点より高い温度であれば、ポリマー融体を繊維帯材原反の繊維体積構造全体に有効に浸透させられることがわかった。圧力せん断振動により、繊維帯材原反の中に残留する大量の気体が有効に排出される。この方法は連続して行うことができる。この方法により、含浸連続繊維帯材を生成できる。連続繊維帯材原反は出発材料として使用できる。繊維帯材原反をポリマーの融点より高い温度に保つことにより、繊維帯材原反の中及び表面に粒子が完全に浸透する前にポリマーが好ましくない方法で固化しなくなる。圧力せん断振動完了後に、休止期間であっても、引き続きポリマー融点より高い温度を保持することが可能である。所与の方法ステップを実行した後、生産された含浸繊維帯材を所定の方法で冷却できる。繊維帯材（ファイバテープ）は複数の連続繊維を含むことができる。あるいは、またはこれに加えて、繊維帯材を、個々の繊維が縦方向以外の方向に向けられて提供された繊維帯材として使用することも可能である。また、他の帯状繊維構造物、例えば不織布や織物構造物も繊維帯材として使用できる。圧力せん断振動により、繊維への損傷が殆ど、またはまったくなく、繊維帯材へのポリマーの良好な浸透、即ち良好な含浸が実現する。
【０００７】
請求項２による力の付加により、繊維帯材原反を形成する粗紡糸の所望の「開繊」を行うことができる。こうして、粗紡糸内部の、サイズ剤によって相互に付着している単繊維または個々の繊維が相互から分離し、その結果、ポリマー融体が個々の繊維間に浸透できる。力の付加は、粗紡糸を合体して繊維帯材原反を形成した後に行うことができる。
【０００８】
請求項３による繊維帯材原反の作製は、連続的繊維帯材の製造に特に適している。
【０００９】
請求項４によるポリマーの付与により、加圧付与室の、外部からの複雑な密閉が不要となる。驚くべきことに、本発明による圧力せん断振動の付加によって通常の周囲圧力下でポリマーを付与することが可能となる。
【００１０】
請求項５による圧力せん断振動の反復的付加により、製造方法の効率が向上する。種類の異なる圧力せん断振動付加装置の横運動成分を、反対方向に、即ち差動モードで動作するように同期させることができる。逐次的に行われる圧力せん断振動付加の合間に所定の休止期間を設けることができ、その間は、所定の期間にわたり、繊維帯材原反に圧力及び／またはせん断振動が加えられない。
【００１１】
請求項６による圧力せん断振動の両側からの付加は、加工経路内に連続して配置される圧力付加装置によって行うことができる。あるいは、圧力せん断振動は両側から同時に付加することが可能である。圧力せん断振動の両側からの付加は、横運動成分の同期反転によって、即ち制御された差動モードで実行できる。
【００１２】
請求項７による装置の利点は、本発明による方法に関して上述したものに対応する。粗紡糸を引き取るには、ボビンを備えるクリールを使用でき、それに個々の粗紡糸が巻き回される。製造装置は、粗防止を結合させて繊維帯材原反を形成するための結合装置を含むことができる。加工経路に沿って、特定の方法で、繊維帯材原反を案内するための案内要素を設けることができる。案内要素は加熱できる。製造装置は、圧力せん断振動の完了及び、おそらくはその後の休止期間の後段に冷却装置を有することができる。冷却装置は、１対のローラとして構成でき、そのほかに冷却板を含むことができる。繊維帯材原反をポリマーの融点より高い温度に保持するためのテンパリング装置を、圧力せん断振動付加装置に組み込むことができる。この種のテンパリング装置は、例えば対向圧力部材（counter pressure body）に連結することができる。圧力せん断振動の周波数は１Ｈｚ〜４０ｋＨｚの範囲内とすることができる。せん断振動付加の振幅は０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とすることができる。圧力せん断振動付加の圧力は０．０１ＭＰａ〜２ＭＰａの範囲内とすることができる。
【００１３】
請求項８によるせん断力付加装置によって、繊維帯材原反の効率的な「開繊」を行うことができる。せん断力付加装置は、繊維帯材原反の加工経路内に連続して配置される複数のローラを含むことができ、このローラの上で繊維帯材原反がジグザグに案内される。せん断力付加装置はまた、繊維帯材原反を形成するための粗紡糸の合体より下流にも配置できる。せん断力は、せん断付加装置において、一般に、繊維微材の帯平面に対して横方向の力成分で動作する。この動作方向は、せん断が主として帯平面内で行われる圧力せん断振動付加中の主要な動作方向とは異なる。
【００１４】
請求項９による広口ノズルによって、繊維帯材原反にポリマー融体を効率的に付与できる。広口ノズルは、ポリマーを溶融させるための押出機の出口に配置できる。２つの広口ノズルを設置してもよく、これらは帯平面の両側で相互に対向し、それによってポリマー融体が繊維帯材原反に両側から付与される。
【００１５】
請求項１０による圧力せん断振動スタンプによって、ポリマー融体を繊維帯材原反に有効に浸透させることができる。スタンプヘッドの形状は対称に構成することができ、それによって供給部と排出部が同じ形状となる。あるいは、スタンプヘッドを非対称の形状とすることも可能である。
【００１６】
同時に、請求項１２による圧力せん断振動スタンプは、対向圧力部材の機能を有する。
【００１７】
請求項１３による対向圧力部材は、同時に、ポリマーの融点より高温での繊維帯材原反の所望のテンパリングへと続く。
【００１８】
本発明の例示的実施形態を、図面を参照しながら以下により詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ポリマー含浸繊維帯材の形態の複合繊維材料の製造装置の側面図を示す。
【図２】図１による装置の一部の斜視図を示し、繊維帯材の案内の詳細をより明瞭に示す。
【図３】図１の、製造装置の中の２つの連続的に配置された振動付加装置の領域における一部の拡大図を示す。
【図４】圧力せん断振動付加装置のうちの一方の詳細な斜視図を示す。
【図５】圧力せん断振動付加装置のうちの一方の側面図を示す。
【図６】図５に対応する側面図において、圧力せん断振動付加装置用の圧力せん断振動スタンプの別の形状を概略的に、部分的に示す。
【図７】圧力せん断振動付加装置のうちの一方の、別の視点から見た詳細図を示す。
【図８】圧力せん断振動付加装置の変形版の、２つの対向する圧力せん断振動スタンプの領域の詳細な斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
装置１は、ポリマーを含浸させた、テープとも呼ばれる繊維帯材２の形態の複合繊維材料の製造に使用される。
【００２１】
製造装置１は、繊維帯材原反４または繊維ストリップを製造装置１の加工用構成部品に供給し、繊維帯材４、２を、即ち、まず繊維帯材原反４を、後段では生成された含浸繊維帯材２を、加工経路５に沿って搬送するための搬送装置３を有する。以下においては、まだ最終加工状態、即ちテープ（繊維帯材２）に到達していない限り、繊維帯材原反（繊維帯材４）という用語を使用する。加工経路５に沿った繊維帯材２、４の搬送速度は、搬送装置３によって設定されるが、２．５ｍ／分〜２５ｍ／分の範囲内、特に７．５ｍ／分〜２５ｍ／分の範囲内である。加工経路５に沿った繊維帯材４、２の搬送方向は、図１の中で複数の矢印によって示される。
【００２２】
繊維帯材原反４のｙ方向の幅は、数ミリメートル〜３００ｍｍの範囲内である。また、繊維帯材原反４のｙ方向の幅は、それよりずっと大きくすることもできる。繊維帯材原反４のｚ方向の厚さは約０．５ｍｍである。ガラス繊維、炭素繊維、アラミド、バサルト、ポリエステルまたは天然繊維を、繊維帯材原反４のための繊維材料として使用できる。
【００２３】
加工経路５は、概略的に示されているクリール６の中の、図１に示されていないボビンから始まる。そこから、クリール６の複数の粗紡糸ボビンに掛けられた粗紡糸７または繊維が、搬送装置３によって引き取られ、図には詳しく示されていてない方法で合体されて繊維帯材原反４となる。粗紡糸７は、撚りがかけられていない終端のないマルチフィラメントである。クリール６のボビンには、数キログラムの粗紡糸７が巻き回される。クリール６のボビンは一定の張力で引かれる。粗紡糸７は、一切回転されずに集束装置に供給される。集束中、粗紡糸７は横並びに置かれて繊維帯材原反４を形成する。繊維帯材原反４の繊維密度は、その幅にわたって、即ちｙ次元において、所定の誤差範囲内で一定である。
【００２４】
繊維帯材原反４の粗紡糸７は、サイズとしてられるサイズ剤で処理される。粗紡糸の合体により繊維帯材原反４が形成されると、これは同じく図１に概略的に示される開繊装置８を通過する。開繊装置８は、せん断力付加装置にあたる。そこで、繊維帯材原反には、まず、帯平面に垂直な力成分によって個々の粗紡糸７の中の個々の単繊維をばらばらにするためにせん断力Ｓが加えられる。開繊装置８は、図１に示されるように、加工経路５の中で粗紡糸を合体させた後に設置できるが、あるいは粗紡糸を合体させる前でもよい。
【００２５】
相対的な位置を明確にするために、デカルトｘｙｚ座標軸系を以下のように使用する。ｘ方向は図１の中で左側に延びる。図１において、ｙ方向は図の平面に垂直に、図面から出るように延びる。ｚ軸は図１の上方に延びる。
【００２６】
開繊装置８は、相互に前後に配置された複数のローラにより形成することができ、これらはｙ軸に、即ちｘ方向に移動する帯材に対して横方向に延び、これらを繊維帯材原反４が曲折して、またはジグザグに取り囲む。
【００２７】
粗紡糸の集束から、この加工段階では乾式繊維帯材とも呼ばれる繊維帯材原反４は、まずｘ軸に平行に搬送される。繊維帯材原反４の帯平面はｘｙ平面に平行に延びる。
【００２８】
開繊装置８の後に、粗紡糸を合体させて繊維帯材原反４を形成した後、これは、ｘ方向に平行に、接触型予熱装置９を通過するように案内される。接触型予熱装置９は接触部材１０（図３参照）を有し、これは加熱要素１１を備える加熱ユニットによって所望の予熱温度まで加熱される。加熱要素１１は、加工経路５の中で相互に前後に、また加工経路に対して横方向に配置された複数の加熱ロッドの形態であり、これらがまとまって接触部材１０を形成する。接触部材１０に沿って、繊維帯材原反４は接触部材１０と熱が伝達されるように機械的に接触した状態となる。所望の予熱温度は、繊維帯材原反４が、接触部材１０との接触によって含浸ポリマーの融点より高い加工温度まで予熱されるように選択される。
【００２９】
繊維帯材原反４の、接触型予熱装置９の接触部材１０の反対側に、付与装置１２が配置される。付与装置１２は、融体収容室１３内のポリマーを繊維滞在原反４の表面１３ａに、繊維帯材原反４のｙ方向の全幅にわたって付与するために使用される。
【００３０】
含浸ポリマーとしては、熱可塑性材料を使用できる。その例は、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、その他のポリオレフィン及び前記ポリオレフィンの混合物、ＳＡＮ（スチレンアクリロニトリル）、例えばＰＡ ６、ＰＡ６．６、ＰＡ６．６Ｔ、ＰＡ １２、ＰＡ ６．１０等のＰＡ（ポリアミド）、ＡＳＡ（アクリロニトリル／スチレン／アクリレートエステル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＳＵ（ポリスルフォン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、または、例えばＰＣ／ＰＢＴ等のポリマー混合物である。含浸ポリマーとしては、デュロプラスチック材料も使用でき、これはＢステージの融体（Resitol）として付与できる。
【００３１】
付与装置１２は、広口ノズル１４を有する。後者は、ノズルチャネル１５を介して融体収容室１３と流体接続される。融体収容室１３は、製造装置１の押出機１６の出口室にあたる。接触型予熱装置９による繊維帯材原反４の予熱に基づき、また別のテンパリング装置を介した繊維帯材４、２の追加の加熱に基づき、付与された含浸ポリマーは、加工経路５の中のその後の工程中、搬送装置の前に配置された冷却装置１７まで、含浸ポリマーの融点より高い加工温度で繊維帯材原反４の上に留まる。
【００３２】
含浸ポリマーが付与された後、繊維帯材原反４はまた、コート繊維帯材またはポリマーコート繊維帯材４ａとも呼ばれる。
【００３３】
広口ノズル１４は、図１による装置においては、繊維帯材原反４の上方に配置され、接触部材１０は繊維帯材原反４の下方に配置される。
【００３４】
広口ノズル１４を介したポリマー融体の繊維帯材原反４への付与は、過剰なポリマーを用いずに行われ、その結果、繊維帯材原反４の表面全体、即ち繊維帯材原反４のｙ方向の幅全体にわたるポリマー融体の分散は、所定の誤差範囲内で均等となる。
【００３５】
繊維帯材原反４に溶融ポリマーを付与する位置の環境における圧力は通常である。含浸ポリマーが広口ノズル１４から出たとたんに、含浸ポリマーには過剰な圧力がかからなくなる。
【００３６】
付与装置に加えて、繊維帯材原反４のその後の加工経路５においては、２つの圧力せん断振動付加装置１８、１９が相互に前後に配置される。２つの圧力せん断振動付加装置１８、１９は、それぞれの空間位置を除けば同じ構造であるため、以下においては、第一の圧力せん断振動付加装置１８について、より詳しく説明すれば十分である。
【００３７】
図５は、圧力せん断振動付加装置１８の主要構成部品を示す。これは、圧力せん断振動スタンプ２０を有する。これは、圧力（圧力ＦＤ）をポリマーコートされた繊維帯材原反４に、その帯平面に対して垂直に付加するために使用される。圧力せん断振動スタンプ２０は、略正のｚ方向に圧力を加える。圧力の付加と同時に、圧力せん断振動スタンプ２０のせん断振動の付加が、ｙ方向への振動運動成分で、即ち帯平面内の、帯材が移動する方向（ｘ方向）に対して横方向の振動運動成分で行われる。
【００３８】
ｙ方向への振動のための振動駆動手段として、偏心機構、振り子式上昇機構、空気圧シリンダー、油圧シリンダー、電磁エキサイター、または圧電エキサイターを使用することができる。
【００３９】
せん断振動付加装置１８による加工中、繊維帯材原反４は、圧力スタンプ２０と対向圧力部材２１の間を案内される。対向圧力部材２１は、図５に示されるテンパリング装置２２によって所望の温度まで加熱され、それによって繊維帯材原反４は、これが対向圧力部材２１と接触すると、含浸ポリマーの融点より高い加工温度に保たれる。繊維帯材原反４はそれゆえ、圧力せん断振動付加が完了するまで、含浸ポリマーの融点より高いこの加工温度または加工温度範囲に保たれる。
【００４０】
圧力せん断振動スタンプ２０はスタンプヘッド２３を有し、これは、圧力せん断振動付加中に、繊維帯材原反４と接触する。スタンプヘッド２３はまた、スタンプシューとも呼ばれる。スタンプヘッド２３の接触面には高低が付けられ、加工経路５に沿って供給部２４と、圧力せん断振動付加部２５と、排出部２６と、を有する。供給部２４は傾斜面として構成され、それによって、スタンプヘッド２３と繊維帯材原反４の間の距離は加工経路５に沿った搬送方向に向かって連続的に狭くなる。圧力せん断振動付加部２５は平坦になるように構成され、同じく平坦に構成された対向圧力部材２１の接触面２７に平行に延びる。排出部２６もまた、傾斜面として形成され、スタンプヘッド２３と繊維帯材原反４の間の距離が加工経路５に沿った搬送方向に向かって連続的に増大する。スタンプヘッド２３の全体は、凸状に構成される。
【００４１】
圧力せん断振動の付加は、圧力せん断振動スタンプ２０によって、繊維帯材原反４の幅全体にわたって行われ、帯材の移動する方向に対して横方向に行われる。
【００４２】
圧力せん断振動付加装置１８の圧力ＦＤは、空気圧シリンダーの形態の圧力源２９の圧力ピストン２８によって生成される。スタンプヘッド２３によって繊維帯材原反に加えられる圧力は、０．０１〜２ＭＰａの範囲内である。
【００４３】
スタンプヘッド２３の＋／−のｙ方向への振動は、１Ｈｚ〜４０ｋＨｚの範囲内で予め決定可能な周波数で行われる。スタンプヘッド２３のｙ方向への振動振幅は、５ｍｍ（＋／−２．５ｍｍ）である。図の実施形態において、振動振幅は５ｍｍであり、振動周波数は５Ｈｚである。
【００４４】
スタンプヘッド２３は、ｚ方向に沿って延びる２つの案内ロッド３１を介して、圧力せん断振動付加装置１８の支持部材３０の上で移動可能に案内される。
【００４５】
スタンプヘッド２３の振動付加は、圧電駆動手段によって行うことができ、これは連結部材３２の中に収容されており、そこにはスタンプヘッド２３が蟻継ぎガイド３３によって機械的に接続される。
【００４６】
２つの圧力せん断振動付加装置１８の間で、繊維帯材原反４は案内エッジによって案内され、これは圧力せん断振動付加装置１８の対向圧力部材２１か、または図３に概略的に示される偏向要素３４のいずかれによって形成される。偏向要素３４は、加熱された釘状部品として構成できる。複数のこのような案内要素３４を、ポリマーコート繊維帯材原反４の加工経路５に沿って設置することができる。
【００４７】
２つの圧力せん断振動付加装置１８、１９の圧力せん断振動スタンプ２０は、加工経路５に沿って、繊維帯材原反４の帯平面に関して相互に対向しており、それによって、繊維帯材原反４の両側から含浸ポリマーが付与された後に加工経路５に沿って搬送される繊維帯材原反４の一部に対し、２つの圧力せん断振動付加装置１８、１９の２つの圧力せん断振動スタンプ２０によって圧力せん断振動の付加が行われる。
【００４８】
圧力せん断振動付加の別の実施形態においては、加工経路５において、圧力せん断振動スタンプ２０を繊維帯材原反４の同じ側に相互に前後に配置して設けることもできる。この種のある実施形態が図３において破線で示されている。
【００４９】
圧力せん断振動の付加が完了した後、繊維帯材原反４は含浸繊維帯材４ｂとも呼ばれる。
【００５０】
冷却装置１７は、相互に対向して延びる２つの冷却校正ローラ３５を有し、それらを通って含浸繊維帯材が移動する。ローラ３５を通った後、最終的に含浸された繊維帯材２が含浸繊維帯材原反４から形成される。繊維帯材２をポリマー融点より低い温度まで冷却することに基づいて、繊維帯座２は固化し、即ち固まる。
【００５１】
２つの冷却校正ローラ３５によって、繊維帯材２は、幅の制限の有無を問わず、即ちｙ方向に向かう横方向の範囲の制限の有無を問わず、案内されることが可能である。２つのローラ３５に関連して、冷却装置１７は更に、図面に示されていない冷却板を有することができ、これによって繊維帯材２は更に冷却され、その際、圧力は加えられない。
【００５２】
冷却装置１７の後、繊維帯材２は搬送装置３の、反対方向に延びる２つの連続搬送ベルト３６の間を通る。搬送装置３を通過した後、含浸繊維帯材２は、図２に概略的に示されるローラ３７に巻き回される。
【００５３】
含浸ポリマーを含浸した繊維帯材２の製造においては、まず、個々の粗紡糸とともにボビンがクリール６に取り付けられる。粗紡糸が引き取られると、これは合体されて繊維帯材原反４を形成し、開繊装置８によって開繊される。開繊によって、含浸ポリマーが個々の繊維間に浸透し、サイズ剤によって相互に固められた粗紡糸によって妨害されない。繊維帯材原反４はすると、接触型予熱装置９によって、まず、含浸ポリマーの融点より高い加工温度まで予熱される。その後、付与装置１２によって溶融含浸ポリマーが繊維帯材原反４の幅全体にわたり、その表面１３ａに付与される。この付与は、繊維帯材原反が通常の環境圧力の下で搬送装置３により加工経路５に沿って搬送されている間に行われる。すると、付与された液体の含浸ポリマーが繊維帯材原反４の中に浸透し、最終的に、繊維帯材原反４の中に閉じ込められた空気によって、それ以上の、完全な浸透が行われにくくなる。その後、図１の圧力せん断振動付加装置１８では下から、続いて、図１の圧力せん断振動付加装置１９では上から、圧力せん断振動スタンプ２０により、圧力が繊維帯材原反にその帯平面に対して垂直に付加され、圧力せん断振動スタンプ２０により同時にせん断振動も付加される。この振動付加の振動運動成分はｙ方向に、即ちｘｙ帯平面内で、ｘ方向に移動する帯材に対して横方向に延びる。振動の付加中、繊維帯材原反４はそれぞれの圧力スタンプ２０とそれぞれの圧力対向部材２１の間を案内される。せん断振動の付加中、テンパリング装置２２は対向圧力部材２１を保持し、圧力せん断振動の付加が完了するまで、機械的な熱接触によって繊維帯材原反４を加工温度に保つ。
【００５４】
繊維帯材原反４の温度は３８０℃を超えない。具体的な、特に耐熱材料を用いれば、より高い加熱温度、例えば４００℃も使用できる。繊維帯材原反４には、更に高い加熱温度も使用可能である。
【００５５】
圧力せん断振動付加中に繊維帯材原反４の繊維に対して横方向にポリマー融体をせん断すると、圧力せん断振動付加の動作領域での個々の繊維の湿潤性が改善される。前記動作領域は、圧力せん断振動付加部２５の延長部に対応し、図５による実施形態では１０ｍｍ〜５０ｍｍの間の領域内にある。
【００５６】
圧力せん断振動付加により、繊維帯材原反４は効率的に排気され、その結果、液体の含浸ポリマーは、繊維帯材原反４の粗紡糸の個々の単繊維間の事実上すべての中間空間に浸透できる。このようにして、繊維帯材原反４は完全かつ均等に含浸され、事実上、残留エアポケットはまったくない。従って空隙率、即ち繊維帯材の体積に関する含浸繊維帯材２の内部の残留空気の体積が小さい。この空隙率は０〜１０体積％、特に０〜５体積％の範囲内とすることができる
【００５７】
含浸後、繊維帯材２の中の繊維含有率は３５体積％〜６５体積％である。
【００５８】
圧力せん断振動付加の周波数、振幅、圧力は、加工される材料の組み合わせに合わせて調整されるパラメータである。繊維帯材原反４の繊維材料、繊維帯材原反４の厚さと幅、個々の繊維の直径、含浸ポリマーの材料、繊維帯材原反４の面積あたりの含浸ポリマー付与量もまた、役割を果たす。繊維帯材原反４を構成する粗紡糸または繊維の特性もまた、重要な役割を果たす。
【００５９】
２つの圧力スタンプを介して繊維帯材原反４の両側から圧力せん断振動を付加することによって、含浸ポリマーが繊維帯材原反４の内部に、即ち繊維帯材原反４の体積内に延びる繊維間に有効に浸透する。
【００６０】
実行される可能性のある連続する複数の圧力せん断振動付加の合間に、繊維帯材原反４は加工経路５に沿って圧力を受けずに移動し、これは「休止期間」とも呼ばれる。前記休止期間中、ポリマー融体がそれ自体で繊維帯材原反４の繊維間に均等に分散する余裕ができる。
【００６１】
ポリマー融体の粘度、即ちメルトフローインデックス（ＭＦＩ）は１０〜１５０ｇ／分の範囲内、特に３０〜５０ｇ／分の範囲内である。ＭＦＩ数値は１０ｇ／分未満であってもよい。ポリマー融体は、２５〜７５ｇ／分の範囲及び、５〜２５ｇ／分の範囲のＭＦＩ値でも加工でき、即ち比較的高粘度のポリマー融体である。
【００６２】
ポリマー融体が広口ノズル１４の出口で繊維帯材原反と出会うときの繊維温度と融体温度の差は、−２０Ｋ〜＋５０Ｋの範囲内である。原則として、この差はできるだけ低い絶対値に保たれる。
【００６３】
図６は、圧力せん断振動付加装置１８と１９の圧力スタンプ２０のスタンプヘッド２３の形状の変形版を示す。圧力せん断振動付加装置１８、１９に関して上述したものに対応する構成部品には同じ参照番号を有し、再び詳細には説明しない。
【００６４】
別の圧力スタンプ２３の形状は、図１〜５による圧力スタンプ２３の非対称の形状とは異なり、ｙｚ平面ＳＥに平行な対称面に関して鏡面対称である。供給部２４も相応に同様に成形され、排出部２６のような形状である。別の圧力スタンプ２３の圧力せん断振動付加部３８は平坦となるように、また対向圧力部材２１の対向面に平行に設計され、圧力せん断振動付加部３８のｘ方向の範囲は、図１〜５による構成の圧力せん断振動付加部２５のそれより大きい。
【００６５】
図８は、圧力せん断振動付加装置３９の別の変形版を示しており、これは圧力せん断振動付加装置１８、１９の代わりに使用できる。圧力せん断振動付加装置３９は、その中の２つの対向する圧力せん断振動スタンプ４０、４１の領域が示されており、この図は部分的であり、斜視図である。圧力せん断振動スタンプ４０、４１は、２つの凸状のスタンプヘッド４２、４３を有する。繊維帯材原反４は前記凸状のスタンプヘッド４２、４３の間を移動する。繊維帯材原反４のうち、２つのスタンプヘッド４２、４３の間にある部分には、対向する圧力せん断振動スタンプ４０、４１によって両側から圧力せん断振動が加えられる。この場合、スタンプヘッド４２は負のｚ方向への圧力ＦＤ１を加え、スタンプヘッド４３は正のｚ方向への圧力ＦＤ２を繊維帯材原反４に加える。スタンプヘッド４３はスタンプヘッド４２のための対向圧力部材となり、またその逆でもある。スタンプヘッド４２、４３の各々は、０．００５〜１ＭＰａの範囲内の絶対圧力を繊維帯材原反４に加える。
【００６６】
圧力せん断振動付加装置３９は、圧力せん断振動スタンプ４０、４１のスタンプヘッド４２、４３の横方向の運動成分が繊維帯材原反４への圧力せん断振動付加中に反対方向に同時に作用するように構成される。２つのスタンプヘッド４２、４３はそれゆえ、差動モードで動作し、これは図８においてｙ方向に沿って延びる方向指示矢印４４によって示される。振動中にスタンプヘッド４２が負のｙ方向に偏向されると、対向するスタンプヘッド４３は正のｙ方向に偏向し、またその逆でもある。
【００６７】
これに対応する、圧力せん断振動スタンプ２０の横方向の運動成分（＋／−ｙ）の同期された対向する効果はまた、図３において破線で示される圧力スタンプ２０の配置の中で、直接前後に設けることができる。
【００６８】
スタンプヘッド４２、４３のうちの少なくとも一方には、対向圧力部材２１のためのテンパリング装置２２の種類と一致するテンパリング装置４５が設けられ、それによって繊維帯材原反４は、圧力せん断振動付加装置３９よる圧力せん断振動付加中に含浸ポリマーの融点より高い加工温度に保たれる。
【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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【国際調査報告】
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