(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリプレグを形成するために硬化性樹脂で繊維材料を含浸させる方法であって：
硬化性樹脂の２つのフィルムの間に繊維材料の層を含む連続ウェブ材料を形成する工程と；
走行経路に沿って、及び移動圧力ローラーと移動支持面との間に形成された少なくとも１つの移動圧力ニップを通してウェブ材を搬送する工程とを含み、
移動圧力ローラーと移動支持面は互いに対して異なる速度で走行して、ウェブ材料と圧力ニップとの間に相対速度Ｖｒｅｌをもたらし、及び
少なくとも１つの移動圧力ニップは、ウェブ材料を圧縮し、硬化性樹脂による繊維材料の含浸に影響を与えるのに十分な圧力をかけながら、ウェブ材料と同じ方向に走行することを特徴とする、方法。
【請求項２】
少なくとも１つの移動圧力ニップは、完全な含浸に影響を与えるために１０ＭＰａ・ｓ以下の時間における圧力を加え、時間における圧力はＰ／Ｖｒｅｌとして定義され、式中Ｐはウェブ材料に印加される直線力である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ウェブ材料は、含浸中に１０ＭＰａ・ｓ以下の時間における圧力を確立するように構成された複数の可動圧力ニップを通して搬送される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
時間における圧力は含浸中に７ＭＰａ・ｓ以下である、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
ウェブ材料は１５ｍ／ｍｉｎ以上の速度で走行している、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ウェブ材料は１００ｍ／ｍｉｎ以上の速度で走行している、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
移動支持面は、外周面を有する回転ドラムによって与えられ、ウェブ材料は、含浸中にドラムが回転するときドラムの外周面の一部を巻回し、及び
少なくとも１つの移動圧力ニップは複数の移動圧力ニップを備え、複数の移動圧力ニップは回転ドラムの回転方向と反対の方向に回転する連結したアイドラーローラーの無限ローラーチェーンによって作り出され、一方、ローラーチェーンのいくつかのアイドラーローラーはドラム外周面の一部に対しておよびその間を通過するウェブ材料に対して押圧される、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの可動圧力ニップを通して運ばれる前に、ウェブ材料を硬化性樹脂の粘度を低下させるために加熱して樹脂が溶融状態にあるようにし、及び
含浸後、ウェブ材料を、その中の樹脂の粘度を増加させるために冷却する、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ウェブ材料の加熱は、ウェブ材料の走行経路に沿って、回転ドラムの上流に配置された予備加熱ロールによって与えられ、ウェブ材料の冷却は、回転ドラムの下流に配置された冷却ロールによって与えられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
硬化性樹脂は主成分として少なくとも１つの熱硬化性樹脂を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
繊維材料の層は、隣接する繊維間の小さな間隔で互いに平行に配置された連続的な、一方向性の繊維を含む材料又は連続的な、自己支持織物の形態の材料から選択される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
繊維材料の層は、ガラス繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、高弾性ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ポリエステル繊維、ポリ−ｐ−フェニレン−ベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ホウ素繊維、石英繊維、バサルト繊維、セラミック繊維、及びこれらの組合せ、からなる群から選択される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
プリプレグの製造システムであって：
連続した繊維材料の層を供給する繊維供給ユニットと；
第１樹脂フィルムと第２樹脂フィルムを供給するための手段と；
繊維材料が第１及び第２樹脂フィルムの間に挟まれるように、繊維材料の層の一方の面に第１樹脂フィルムを配置するための手段及び繊維質材料の層の反対面上に第２樹脂フィルムを配置するための手段と；及び
繊維材料の層の上の、第１及び第２樹脂フィルムを配置するための手段の下流の含浸ゾーンと、を含み、含浸ゾーンは：
（ｉ）含浸中にウェブ材料を支持するための可動支持面と；
（ｉｉ）可動支持面に対向するローラーチェーンの一部である、複数の連結した、回転可能なアイドラーローラーを有する無限ローラーチェーンと；
（ｉｉｉ）圧力ニップを形成するために、支持面に対して、支持面に対向するアイドラーローラーの少なくとも一部を押圧する圧力アプリケーターと；及び
（ｉｖ）走行経路に沿って、圧力ニップを通してウェブ材料を搬送するための手段と、を含み、
可動支持面は、動作中に第１の速度で移動するように構成され、ローラーチェーンは、回転ローラーチェーンと可動支持面の間に相対速度を確立するように、第１の速度とは異なる第２の速度で回転するように構成され、支持面とローラーチェーンの相対運動が、支持面の移動方向と同じ方向に移動している圧力ニップを作り出すことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
可動支持面は、ローラーチェーンの回転方向と反対の回転方向に回転するように構成された回転可能ドラムによって与えられる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
無限ローラーチェーン及び回転可能ドラムを取り囲むチャンバーをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
含浸ゾーンは、さらに、含浸前にウェブ材料を加熱するためにウェブ材料の走行経路に沿って、圧力ニップの上流に配置された予備加熱ロール、及び含浸後にウェブ材料を冷却するために圧力ニップから下流に配置された冷却ロールを備える、請求項１４または１５に記載のシステム。
【請求項１７】
無限ローラーチェーン、回転可能ドラム、予備加熱ロール、及び冷却ロールを取り囲むチャンバーをさらに備え、冷却ロールは前記チャンバー内の熱的に分離された区画に配置されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
繊維材料の連続層は、隣接する繊維間の小さな間隔で互いに平行に配置された連続的な、一方向の繊維を含む、請求項１３から１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１９】
繊維供給ユニットは：
連続繊維束が巻回される複数のスプールを支持する少なくとも１つのクリールであって、各繊維束は複数の繊維フィラメントを含む少なくとも１つのクリールと、
少なくとも１つのクリールの下流に配置された繊維伸長ユニットであって、繊維伸長ユニットは、繊維束を連続的な、一方向性繊維フィラメントに伸長させるように構成されている繊維伸長ユニットと、を備える、請求項１３から１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
繊維供給ユニットは、繊維材料の連続層として連続的な、自己支持織物を供給するように装備されている、請求項１３から１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
含浸ゾーンを出るウェブ材料を巻取るために、含浸ゾーンから下流に配置された巻取り部をさらに備える、請求項１３から２０のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
プリプレグ複合材料は、航空機及び自動車部品、並びにスポーツ機器（例えば、釣竿、ゴルフクラブ用シャフト、バドミントンラケット、テニスラケットなど）などの様々な高性能構造に、広く使用されてきた。プリプレグは、マトリックス樹脂、典型的には、熱硬化性樹脂で予備含浸された繊維強化材である。繊維は、プリプレグ材料によって支持される負荷の大部分を負担してマトリックス樹脂を強化する一方、樹脂マトリックスは、プリプレグ材料によって支持される負荷の少ない部分を支持し、破断繊維から無傷の繊維に負荷も伝達する。このようにして、プリプレグ材料は、マトリックス樹脂または繊維のいずれかよりも大きな負荷を支持することができる。さらに、特定の形状または配向に強化繊維を適合させることによって、複合材料は、強度を最大化するとともに、重量及び体積を最小にするように効率的に設計することができる。
【０００２】
プリプレグは、連続繊維のウェブまたは織物をマトリックス樹脂で含浸し、柔軟で粘着性のシートの材料を作製することによって製造することができる。含浸中に、強化繊維は、制御された方法で、マトリックス樹脂により含浸される。プリプレグの意図された用途のための最適な性能を達成するために、繊維の正確な仕様、それらの配向及び樹脂マトリックスの配合を指定することができる。平方メートルあたりの繊維の質量も、必要に応じて指定することができる。
【０００３】
用語「含浸」は、部分的にまたは完全に樹脂で繊維を封入するように補強繊維にマトリックス樹脂を導入することを指す。含浸工程は、繊維床の内部と繊維床の表面の樹脂の量を制御する。また、樹脂含浸レベルは、完成した複合材料部品を組み立てるのに使用される方法及び部品の品質に影響する。プリプレグを製造するためのマトリックス樹脂は、樹脂フィルムまたは液体の形態をとることができる。典型的には、含浸は、熱及び／または圧力の適用によって促進される。プリプレグ製造プロセスから得られたプリプレグは、未硬化または硬化可能な（即ち、硬化していない）状態にあり、樹脂の重合を抑制するために凍結することができる。プリプレグから複合部品を製造するために、冷たいプリプレグは、室温に解凍され、大きさに切断し、ハンドレイアップ、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｔａｐｅ Ｌａｙｕｐ（ＡＴＬ）、及びＡｄｖａｎｃｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ（ＡＦＰ）などの様々な方法を介して、成形工具で組立てられる。各組立て方法の核プリプレグ材料は、異なるレベルの含浸し、異なるレベルの粘着を必要とする。「粘着」のレベルは、プリプレグが互いに、及び工具表面にいかによく貼り付くかを指す。例えば、ハンドレイアップのためには、高いレベルの含浸の必要性はより少なく、粘着に対する必要性はより大きいが、一方、ＡＦＰに関しては、繊維床ははるかに高いレベルの含浸を必要とする。一旦配置されると、プリプレグは、統合され、最小のボイドで必要な繊維体積分率を達成するために加圧下で硬化させられる。
【０００４】
現在、連続繊維材料を含浸するための多くの従来の方法は、静圧付与機構の使用を含む。例えば、連続ウェブが静止ニップを通って移動する間に、空間内の固定位置から圧力を供給するのに、ローラーニップが使用されてきた。これらの従来の方法は、一般的に、厚い樹脂フィルムと繊維材料の高い含浸のためには１〜４ｍ／ｍｉｎのウェブ速度に制限されている。それらは、より高い温度は、熱可塑性樹脂の場合は樹脂の早期硬化または膨潤の問題を引き起こす傾向があるので、それらの動作温度にも制限される。基本的に、プリプレグの世界を支配するものは、Ｄａｒｃｙの法則：流体の流れの速度は、供給圧力、ボディの厚さ、ボディの透過性及び流体の粘度の関数である、で概説されている基本的な物理的な制限である。炭素繊維のウェブの場合には、ボディは動的透過性を有し、流体は動的粘度、すなわちシアー速度及び温度によって変化する粘度を有する。この法則は過度に覆すことはできない。異なる繊維材料、異なる樹脂、異なる圧力及びウェブ速度はすべての関数の形状や動きを変えるが、法則を変えるものではない。従って、特定の圧力と温度下での静的ニップまたはベルトは、常に材料の生産速度を制限するであろう。ウェブがあまりにも速く移動している場合は、静的ニップは、繊維ウェブに樹脂を十分押圧することはできない。樹脂に加えられる温度が高温すぎる場合、材料が歪んで破壊され、冷たすぎる場合、繊維ウェブに樹脂を押圧するのに不十分な力となる。
【発明の概要】
【０００５】
上述の問題に照らして、含浸レベルの制御を犠牲にすることなく、プリプレグの生産速度を増加させることができる改良された樹脂含浸技術に対する必要性が依然として存在する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示に係る相対速度含浸技術の一般的概念を示す。
【図２】含浸に影響を与えるために静的圧力ニップを適用する従来の技術を示す。
【図３】移動ウェブ材料と含浸中に適用される圧力ニップの間における、時間における圧力と相対速度（Ｖｒｅｌ）の間の関係を示すグラフである。
【図４】プリプレグの製造システムの実施形態を示す。
【図５】ウェブ材料に対してアイドラーローラーを押圧するための静的圧力アプリケーターの実施形態を示す。
【図６】ウェブ材料に対してアイドラーローラー押圧するための静的圧力アプリケーターの別の実施形態を示す。
【図７Ａ】移動ウェブ材料に対して圧力を加える実施形態に係る静的圧力アプリケーター下におけるローラーチェーンの進行を示す。
【図７Ｂ】移動ウェブ材料に対して圧力を加える実施形態に係る静的圧力アプリケーター下におけるローラーチェーンの進行を示す。
【図７Ｃ】移動ウェブ材料に対して圧力を加える実施形態に係る静的圧力アプリケーター下におけるローラーチェーンの進行を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書に開示されるのは、改良された樹脂含浸技術-本明細書では相対速度含浸（ＲＳＩ）と呼ばれる、によるプリプレグの製造方法である。本明細書に開示される含浸技術は、連続的なプリプレグを製造するために、少なくとも1つの樹脂フィルムが連続的な繊維ウェブの上下面のそれぞれに押圧される樹脂フィルム含浸に関連し、ここで繊維材料は、マトリックス樹脂に埋め込まれている。繊維ウェブは、強化繊維から構成され、一方向繊維または織物（織布または不織布）の形態であることができる。用語「含浸」は、本明細書で使用される場合、部分的にまたは完全に繊維をマトリックス樹脂で封入するように、強化繊維に硬化性マトリックス樹脂を導入することを指す。
【０００８】
ＲＳＩ技術の目的は、所望の含浸レベルを達成するために、最少の繊維床の歪み及び最小圧力で最速のプリプレグ生産速度を生成することである。含浸ゾーンの構成は、圧力が、第２の速度（Ｖｎ）で、かつ移動するウェブと同じ方向に移動する、少なくとも１つの移動圧力ニップによって加えられている間、樹脂−繊維材料のウェブが、含浸ゾーンを通って、「ライン速度」と呼ばれることが多い第１の速度（Ｖｗ）で移動するように設計されている。移動圧力ニップは、移動加圧ローラーとウェブ材料を支持する移動表面の間に形成される。移動面は、ウェブ材料の接触面に対する摩擦力を軽減するように構成されている。好ましい実施形態によれば、移動面は、比較的大きな断面直径を有する回転ドラムの一部である。ＶｗとＶｎは地上の固定点に対する動作速度である。ＶｗはＶｎと異なり、それによってＶｗとＶｎの間の差は、ウェブ材料と圧力ニップの間の相対速度（Ｖｒｅｌ）となる。含浸のレベルは、相対速度（Ｖｒｅｌ）によって影響される。
【０００９】
図１は、ＲＳＩ技術の一般的な概念を示す。この図では、ウェブ材料Ｗ（２つの樹脂フィルムの間に挟まれた層強化繊維で構成される）は、各ローラーが自身の中心軸の周りを回転するローラー１と２の間に形成された移動圧力ニップによって、圧力が加えられている間、２１ｍ／ｍｉｎのライン速度で移動している。圧力ニップは、ウェブ材料Ｗと同じ方向に１８ｍ／ｍｉｎの速度で移動している。これは、ウェブ材料Ｗと移動圧力ニップ間相対速度（Ｖｒｅｌ）が３ｍ／ｍｉｎであることを意味する。従って、ウェブ材料のライン速度（すなわち生産速度）は相対速度（Ｖｒｅｌ）の７倍である。本開示で議論されるライン速度は、タコメータなどの従来のスピード検出装置を用いて測定することができる。
【００１０】
対照的に、従来のプリプレグ製造方法は、典型的には、図２に示すように含浸に影響する静的圧力ニップを適用することを含む。図２では、ローラー１及び２によって形成される圧力ニップは、ウェブ材料がニップを通過するとき静止している（すなわち、速度は０ｍ／ｍｉｎ）。この場合、ウェブ材料のライン速度は相対速度（Ｖｒｅｌ）と同じであり、その結果、ウェブ材料のライン速度は、相対速度（Ｖｒｅｌ）に制限される。従って、ＲＳＩ技術と同じ３ｍ／ｍｉｎのＶｒｅｌでの含浸のレベルを達成するためは、ウェブ材料のライン速度は３ｍ／ｍｉｎに制限される。
【００１１】
ＲＳＩプロセスの利点は、含浸の物理特性がウェブ材料のライン速度から切り離されていることであり、それによって静的圧力ニップまたはベルトを用いた従来の含浸法と比較して、同一の含浸のレベルでの有意に高いプリプレグ生産速度を可能にする。これらの従来の方法は、一般に、巨大な力と複雑な制御システムを必要とする。
【００１２】
含浸を提供するためには、時間における圧力が必要とされている−ウェブ材料に加えられる圧力（高すぎたり低すぎたりしない）と低速によって与えられる時間。時間における圧力はＰ／Ｖｒｅｌ−相対速度（Ｖｒｅｌ）で割ったウェブ材料に加えられる直線力（Ｐ）、として計算することができ、ｋｇ／ｍ／ｓに相当するパスカルー秒（Ｐａ・ｓ）の単位で測定可能である。直線力（Ｐ）は、例えば、加圧ローラー（上ローラ１、図１）によって及ぼされるインチあたりのポンド（ＰＬＩ）またはメートルあたりのニュートン（Ｎ／Ｍ）の単位の、直線幅あたりの下向きの力であり、ウェブ材料の幅に沿って測定される。図３に示すように、時間における圧力と相対速度Ｖｒｅｌの関係は双曲線である。Ｖｒｅｌが減少すると、時間における圧力は急激に増加する。そして、含浸レベルは時間における圧力とともに上昇する。従って、Ｖｒｅｌをできるだけ低く維持することが望ましい。最適なＶｒｅｌは、樹脂の特性（例えば、粘度）と繊維ウェブの透過性（例えば、繊維層における開口部またはボイド、繊維間の間隔／隙間、など）に依存する。
【００１３】
好ましい実施形態によれば、ＲＳＩプロセスは、例えば１００％含浸レベルまでの必要なレベルの含浸を達成するために、１０ＭＰａ・ｓまでの、特定の実施形態では７ＭＰａ・ｓまでの時間における圧力を加える１つまたは複数の移動圧力ニップを有する含浸アセンブリーを通して、ウェブ材料（２つの樹脂フィルムの間に挟まれた繊維の層から構成される）を移動させることによって行われる。この状況における時間における圧力は、全体の含浸アセンブリーによって加えられるものを指す。含浸のレベルは、樹脂が繊維層の厚さを通してどの位遠くに浸透したかを指す。樹脂が、繊維層の厚さ全体を貫通し、その中のすべての隙間／ギャップ／開口部を充填し、繊維層の中央には樹脂のない領域は実質的に存在しない場合、１００％すなわち完全な含浸が達成されている。含浸は、ウェブ材料のライン速度から切り離されているため、ライン速度は製造装置のサイズによってのみ制限される。例として、静的ニップ配置、Ｓ−ラップ、または圧力ベルトを用いた従来の含浸法では、厚い繊維床を有する高粘度のウェブ材料のライン速度は１５ｆｔ／ｍｉｎ（３ｍ／ｍｉｎ）までであり得るが、ＲＳＩプロセスは１０倍超にライン速度を上げることができる。
【００１４】
ＲＳＩプロセスを実施するための手段を有するプリプレグ製造システムの実施形態を図４に示す。図４を参照すると、プリプレグ製造プロセスは、繊維供給ユニット１０から繊維拡張セクション１２に連続繊維束１１を搬送することから始まる。繊維供給装置１０は、繊維束を巻くための複数のスプールとスプールを支持するためのクリールを備える。各繊維束は、複数の繊維フィラメントから構成される。繊維拡張部１２は、繊維を樹脂フィルムと接触させる前に、繊維束を拡張するための適切な手段が装備されている。従って、拡張繊維は、隣接するフィラメント間の小さな間隔を有する一方向に整列した繊維フィラメントのシートとして現れる。ガイドローラーは、繊維束の走行経路に沿って配置されており、繊維束を案内し、そこに必要な張力を提供する。次いで、繊維拡張部１２からの拡張繊維フィラメントは、繊維フィラメントが２つの樹脂フィルムの間に挟まれるように、ローラー１４の助けを借りて、上側樹脂フィルム１３ａ及び下側樹脂フィルム１３ｂと組合される。各樹脂フィルムは、自身の供給ロールによって供給され、繊維フィラメントと接触していない表面は剥離紙で覆われている。得られたウェブ材料１５は、次に、予熱ロール１８を囲む絶縁チャンバー１７、回転ドラム１９、連結したアイドラーローラーの無限ローラーチェーン２０、及び熱的に分離された冷却ロール２１を備えた含浸ゾーン１６を通して搬送される。
【００１５】
予熱ロール１８は、含浸ゾーンの開始及びドラム１９の上流側に配置されている。含浸ゾーン１６に入る前には、樹脂フィルムは固体状態にあり、それらの固化状態を維持するために貯蔵の間低温に保つことができる。ウェブ材料１５がチャンバー１７に入った直後、予備加熱ロール１８は、樹脂が軟化するが樹脂の実質的な硬化を引き起こすのに十分な程高くないように、樹脂粘度を低下させるのに十分な量でウェブ材料に熱を加える。
【００１６】
チャンバー１７は、例えば、ウェブ材料温度データを提供するために、チャンバー１７の側壁に取り付けられた赤外線センサーなどの適切な温度制御機構（図示せず）、ドラム１９、ローラーチェーン２０、及びチャンバー１７に入出するウェブ材料の張力調整機構、を備えている。一実施形態によれば、チャンバー１７内の温度は、ほとんどの市販の樹脂系に対しては十分である５０℃〜１２０℃の範囲内に維持することができる。含浸中に、樹脂が繊維フィラメント間の隙間／間隔中に浸透する。樹脂粘度は、チャンバー１７内の温度制御機構の助けにより、ウェブ材料が全含浸ゾーンを通って走行するとき、所望のレベルに安定して維持される。一実施形態によれば、含浸中の樹脂の粘度は、対象樹脂系に依存するが、０．０３Ｐａ・ｓ〜７０００Ｐａ・ｓの範囲であり得る。
【００１７】
ドラム１９は、含浸中にウェブ材料の移動支持面を提供し、ウェブ材料が通過する移動圧力ニップを確立するために、ローラーチェーン２０と協働する。ドラムが回転するとき、ウェブ材料はドラムの外表面の一部を巻回す。ドラム１９の大断面の直径は、可能な最小量の曲率でニップ圧力を操作するための物理的なプラットフォームを提供する。ローラーチェーン２０は、ウェブ材料の走行方向に対して横方向に延びる長さの細長い円筒形ボディを有する、一連の近接したアイドラーローラーを有するように構成されており、各アイドラーローラーは自身の軸の周りに回転可能である。アイドラーローラーは、適切な連結機構により互いに連結しており、例えば、各アイドラーローラーは、連結リンクを有する無限チェーンにおける対応するリンクに連結される１つの軸端にピン（連結機構）を有することができる。ローラーチェーン２０は、適切なチェーン駆動装置によって回転させられる。チェーン２０内のアイドラーローラーの数は、力及びウェブ圧力の必要なレベル、所望のウェブ幅と相応の偏位の必要性などの要因に応じて変化させることができる。
【００１８】
動作中、ローラーチェーン２０は、対向するドラム１９の回転方向に反対の方向に回転するが、ローラーチェーン２０中のいくつかのアイドラーローラーは、ドラムの外表面の一部に対して及びそれらの間を通過するウェブ材料に対して押圧され、それによって速度Ｖｎで移動する複数の圧力ニップを作り出す。適切な駆動モータによって駆動されるドラム１９の回転速度は、ウェブ材料が含浸ゾーン１６を通って移動するときのウェブ材料のライン速度Ｖｗと同等であり、チェーンローラ２０の回転速度は、移動圧力ニップの速度Ｖｎと同等である。従って、ウェブ材料は、含浸に影響を与えるように、回転ドラム１９とチェーン２０中の移動アイドラーローラーの外周面によって圧縮されている。上述したように、ウェブ材料が含浸ゾーン１６を通って移動するときのウェブ材料のライン速度Ｖｗは、Ｖｒｅｌ＝Ｖｗ−Ｖｎである所定の相対速度Ｖｒｅｌを確立できるように、ドラム１９とローラーチェーン２０によって作り出された移動圧力ニップの速度Ｖｎとは異なっている。この構成により、１０ＭＰａ・ｓまでの時間における圧力を達成することができる。この状況における時間における圧力は、ドラム１９とチェーンローラ−２０の間に作り出された圧力ニップによって加えられるものを指す。
【００１９】
さらに図４を参照すると、冷却ロール２１は、独立した、熱的に分離された区画内にドラム１９の下流に配置され、ウェブ材料の温度を樹脂の粘度を高めるのに十分に低くし、含浸中にロックされるように構成される。含浸ゾーン１６を出る冷却されたウェブ材料は、設定された厚さと固化した樹脂成分を有するプリプレグ２２である。プリプレグ２２が含浸ゾーン１６を出た後、プリプレグ２２の一方の側の剥離紙２３を剥離し、次いで、巻取りロール２４によってプリプレグ２２を巻取る。
【００２０】
アイドリングローラーがドラム１９の外周面に接触するようになったときにアイドリングローラーに圧力負荷を加えるメカニズムは、装置の設計に応じて変えることができる。いくつかの例を、図５及び６に示す。図５は、静的圧力アプリケーターを用いてローラーチェーン２０のアイドラーローラーに連結されたチェーンリンクに圧下するための実施形態を示す。図５を参照すると、ローラーチェーン２０におけるアイドラーローラー５１の１つが、無限リンクチェーンの一部である対応するリンク５２に連結されたその軸方向の端部にシャフトアイドラー５１ａを有することが示されている。静的圧力アプリケーターは、加圧ローラー５４の移動を上下いずれかに駆動するように、加圧ローラー５４に連結されたピストン５３を備える。加圧ローラー５４は、自身の軸の周りに回転可能であり、チェーンリンク５２との接触係合の内外に移動するように構成されている。ピストン５３は加圧ローラー５４の上方に配置され、チェーンリンク５２に下方への必要な圧力を提供するか、または圧力を解放するように制御される。
【００２１】
図６は、静的圧力アプリケーターを使用してアイドラーローラーに連結されたチェーンリンクにプルダウンするための実施形態を示す。本実施形態では、チェーンリンク５２に係合するための加圧ローラー５４は、アイドラーローラー５１の下方に配置された延長アーム５６を介してピストン５５に連結されている。延長アーム５６の移動は、加圧ローラー５４と一緒に、ピストン５５によって駆動される。この構成により、加圧ローラー５４は、ピストン５５によって、チェーンリンク５２と係合接触するようにプルダウンするか、またはチェーンリンク５２から離れるように持ち上げることができる。
【００２２】
図５または図６に示されたタイプの複数の圧力アプリケーターを、ローラーチェーン２０とドラム１９の間を通過するウェブ材料と接触するようになるローラーチェーン２０における各アイドラーローラー、または選択接触アイドラーローラー（例えば、他のすべてのアイドラーローラー）のみに係合するように、ドラム１９と対向するローラーチェーン２０のセクションに隣接して配置することができる。
【００２３】
図７Ａ〜７Ｃは、（図５に示されるタイプの）静的圧力アプリケーターのアレイが、ドラム１９の上に圧力を加えるために、チェーンアイドラーローラーが経験する圧力が１つのアイドラーローラーから次のアイドラーローラーに円滑に移行するように、ローラーチェーン２０と協働する実施形態における、ローラーチェーンの進行を示す。図７Ａ〜７Ｃのそれぞれは、ローラーチェーン進行中の異なる時点でのスナップショットを表わす。
【００２４】
本明細書に開示されるアイドラーローラー上の負荷を測定するために、ロードセルを使用することができ、または油圧／空気圧をローラーのローディングシステムから得ることができる。
【００２５】
図４に示す製造システムの様々な修正が企図されることを理解するべきである。代替実施形態では、クリール含有ユニット１０と拡張部１２は、連続的な、自己支持織物ウェブを供給するための機構で置換えられる。自己支持織物ウェブは強化繊維から構成される織布または不織布（例えば、非クリンプ織物）であることができる。
【００２６】
また、図４は、繊維ウェブが２つの樹脂フィルムの間に挟まれるように、上側樹脂フィルムと下樹脂フィルムが、それぞれ、繊維ウェブの上下面に押圧される、２フィルム含浸方法を示す。しかし、同じ製造システムが、含浸のための追加の樹脂フィルムを組込むように修正され得ることが理解されるべきである。一例として、追加の含浸ゾーンを含浸ゾーン１６の下流に加えることができ、追加の樹脂フィルムは、樹脂フィルム１３ａ及び１３ｂを貼りつけるのと同様の方法で、含浸ゾーン１６から出てくる含浸ウェブの上面と下面の両方に貼りつけることができるが、含浸ゾーン１６から出てくるウェブ材料の両側から剥離紙を除去する。
【００２７】
本明細書に開示されたＲＳＩプロセスは、ウェブ材料及びニップが高速で移動していてもウェブ材料が圧力下でより長い時間を経験するように、ウェブ材料とともに圧力ポイント（即ち、ニップ）を移動させることにより、生産速度から樹脂の浸透速度（圧力、粘度及び時間制限）を切り離す。従来技術で知られている第２ベルトまたは平板の代りに図４に示す回転ドラムを使用すると、上下ロールのアラインメント及び紙を引裂く静的板摩擦に伴う困難が軽減される。
【００２８】
プリプレグを製造するための強化繊維は、連続繊維、トウ、または自己支持織布もしくは不織布の形態をとることができる。繊維構造体は複数のトウを含むことができ、各トウは複数のフィラメント、例えば、３０００〜１２０００本のフィラメントから構成される。不織布はノンクリンプ織物を含むことができ、その中で、トウは、クロストウステッチ、横糸挿入編みステッチ、または少量の熱硬化性樹脂などの樹脂バインダー、によって所定の位置に保持され得る。
【００２９】
繊維材料は、ガラス（電気またはＥガラスを含む）、炭素、グラファイト、アラミド、ポリアミド、高弾性ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエステル、ポリ−ｐ−フェニレン−ベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ホウ素、石英、バサルト、セラミック、及びそれらの組合せを含むが、これらに限定されない。例えば、航空宇宙及び自動車用途の高強度複合材料の製造については、強化繊維は３５００ＭＰａを超える引張強度を有することが好ましい。
【００３０】
一般に、強化繊維を含浸するためのマトリックス樹脂は、硬化前後の樹脂の性質を改変するための当業者に周知の硬化剤、粘着付与剤、レオロジー調整剤、無機または有機の充填剤、熱可塑性またはエラストマー強化剤、安定化剤、阻害剤、顔料／染料、難燃剤、反応性希釈剤、及び他の添加剤などの少量の添加剤と組合せて、主成分として熱硬化性または熱可塑性樹脂を含有する硬化性樹脂系に基づいている。
【００３１】
熱硬化性樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド、ポリイミド、シアネートエステル、フェノール、などを含み得るが、これらに限定されない。一実施形態では、樹脂マトリックスは、主要ポリマー成分として1つまたは複数の多官能性エポキシ樹脂（すなわち、ポリエポキシド）を含有するエポキシ系樹脂配合物である。
【００３２】
適切なエポキシ樹脂には、芳香族ジアミンのポリグリシジル誘導体、芳香族モノ第一級アミン、アミノフェノール、多価フェノール、多価アルコール、ポリカルボン酸が含まれる。適切なエポキシ樹脂の例には、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ及びビスフェノールＫなどのビスフェノール類；並びに、クレゾール及びフェノール系ノボラックのポリグリシジルエーテルが含まれる。
【００３３】
硬化剤及び／または触媒の添加は、硬化速度を増加させ、及び／またはマトリックス樹脂の硬化温度を低下させることができる。熱硬化性樹脂のための硬化剤は、好適には、例えば、グアニジン（置換グアニジンを含む）、尿素（置換尿素を含む）、メラミン樹脂、グアナミン誘導体、アミン（第一級及び第二級アミン、脂肪族及び芳香族アミンを含む）、アミド、無水物（ポリカルボン酸無水物を含む）、並びにそれらの混合物などの公知の硬化剤から選択される。
【００３４】
マトリックス樹脂は、熱可塑性及び弾性ポリマーなどの強化剤、並びにそのようなコアシェルゴム粒子、ポリイミド粒子、ポリアミド粒子などのポリマー粒子を含むことができる。マトリックス樹脂は、ヒュームドシリカ、石英粉末、アルミナ、及びマイカ、タルク、クレイ（例えば、カオリン）などの板状フィラーなどの無機フィラーも含むことができる。
【００３５】
プリプレグ製造のための樹脂フィルムを形成するために、マトリックス樹脂は液体の形態で調製され、次いで適切な範囲の重量の膜を形成するために剥離紙（すなわち、担体）上にコーティングすることができる。乾燥後、次いで、樹脂フィルムは供給ロールに巻取られる。
【実施例】
【００３６】
実施例として、１２．５インチ幅のプリプレグを、以下のパラメータに基づいて、図４に示す含浸システムを使用して、一方向炭素繊維の層をエポキシ系樹脂フィルム（例えば、Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．からのＣＹＣＯＭ９７７−３；側あたり３５ｇｓｍのフィルム目付）で含浸することにより、製造することができる：
ライン速度＝１５ｍ／ｍｉｎ（または５０ｆｐｍ）
時間における圧力＝７ＭＰａ・ｓ
予備加熱ロールの温度＝１２０℃
含浸中の樹脂粘度＝３０００ｃＰ
冷却ロールの温度＝２５℃
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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