(57)【要約】  本開示は、繊維ウェブに含浸させる装置及び方法に関する。装置は一般に、液面を有するある体積の液状硬化性樹脂と、このある体積の樹脂中に少なくとも部分的に沈められた、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールとを含む。この装置は、繊維ウェブが、液面よりも下方で繊維ウェブロールから離れて樹脂含浸繊維ウェブを形成するように、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールを巻き戻すように、構成されている。
2010532415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面を有する、ある体積の液状硬化性樹脂と、
前記ある体積の樹脂の中に少なくとも部分的に沈められた、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールと、を含む装置であって、前記装置が、繊維ウェブが前記液面よりも下方で前記繊維ウェブロールから離れて樹脂含浸繊維ウェブを形成するように、前記繊維ウェブロールを巻き戻すように構成されている、装置。
【請求項２】
前記液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールが、前記液面よりも上方の上側部分を含み、前記繊維ウェブロールを巻き戻したときに、液状硬化性樹脂の層が前記繊維ウェブロールの前記上側部分の上に位置する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記繊維ウェブが、ガラス繊維織布である、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールが、樹脂表面よりも上方に回転軸を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記液状硬化性樹脂の層が、前記液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールの上の繊維ウェブの外層を飽和させる、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールが、浸透性シャフト内に、ある体積の液状硬化性樹脂を更に含み、前記液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールが前記浸透性シャフトの周囲に配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記樹脂含浸繊維ウェブを硬化させて、硬化した樹脂含浸繊維ウェブを形成するために配置された硬化ステーションを更に含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記硬化した樹脂含浸繊維ウェブが、可視光の少なくとも１つの偏光に対して少なくとも部分的に透過性である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記樹脂が無溶媒である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
繊維ウェブに含浸させる方法であって、
液面を有する、ある体積の液状硬化性樹脂の中に、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールを少なくとも部分的に配置する工程と、
繊維ウェブが前記液面よりも下方で前記液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールから離れて樹脂含浸繊維ウェブを形成するように、前記液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールを巻き戻す工程と、
前記樹脂含浸繊維ウェブを硬化させて、硬化した樹脂含浸繊維ウェブを形成する工程と、を含む方法。
【請求項１１】
少なくとも部分的に可視光を透過するポリマーフィルムに前記樹脂含浸繊維ウェブをラミネートし、前記樹脂含浸繊維ウェブを硬化させて、硬化した含浸繊維複合体を形成する工程を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
構造化表面と前記樹脂含浸繊維ウェブを接触させながら前記樹脂含浸繊維ウェブを硬化させて、硬化した含浸繊維複合体を形成する工程を更に含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記硬化した樹脂含浸繊維ウェブが、１％以下の空隙体積を有する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記繊維ウェブロールを加熱する工程を更に含む、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールが、前記液面よりも上方に回転軸を有する、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記液状硬化性樹脂が無溶媒である、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、繊維ウェブに含浸させる装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維ウェブへの含浸は、例えば航空宇宙、自動車、造船、及びディスプレイ製造を含む多くの産業での用途を有する。繊維ウェブにポリマー樹脂を含浸させる１つの目的は、各構成成分の有益な特性を有する複合構造体を形成することである。例えば、樹脂を含浸させた繊維ガラス生地は、繊維ガラスの機械的伸長特性と同様の機械的伸長特性と、樹脂の機械的曲げ特性と同様の機械的曲げ特性を有する。いくつかのケースでは、得られた複合フィルムは、欠点の数が最小限であるはずである。
【０００３】
大半の繊維ウェブは、原繊維間の距離間隔に関して２つの尺度を有する。繊維ガラス布地では、例えば、ヤーン間の距離間隔の尺度は、少数ミリメートル単位であるが、ヤーン内の繊維間の距離間隔の尺度はこれよりも小さく、マイクロメートル単位である。一般に、外部から加えられた圧力勾配又は毛管力のいずれかの作用によって、樹脂を繊維ウェブの中に注入することができる。注入中は、空気、おそらくは低圧の印加によって希薄化させた空気、又は別の気体をヤーン間及び繊維間の空間から抜く必要がある。含浸中に、多くの気泡が入った場合、その気泡の一部は、樹脂が繊維材の厚みを貫通する流動を発生させることによって除去することができる。含浸樹脂が、十分な時間、液体のままである場合、もっと小さい気泡は、時間の経過と共に消滅する場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気泡の程度に応じて、入り込んだ気泡のうち、樹脂を反応（すなわち硬化）させて固体を形成した後も残っている気泡は、樹脂含浸繊維ウェブの機械的及び光学的特性を低下させる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、繊維ウェブに含浸させる装置及び方法に関する。この装置は一般に、液面を有する、ある体積の液状硬化性樹脂と、このある体積の樹脂中に少なくとも部分的に沈められた、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールとを含む。この装置は、繊維ウェブが液面よりも下方で液状硬化性樹脂で飽和させた繊維性ウェブロールから離れて樹脂含浸繊維ウェブを形成するように、繊維ウェブロールを巻き戻すように構成されている。多くの実施形態では、所望に応じて、液状硬化性樹脂と繊維ウェブとを混合する前に、液状硬化性樹脂と繊維ウェブの温度を個別に操作（例えば加熱又は冷却）することができる。
【０００６】
第１の実施形態では、装置は、無溶媒であると共に液面を有する、ある体積の液状硬化性樹脂と、このある体積の樹脂中に少なくとも部分的に沈められた、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維性ウェブロールとを含む。この装置は、繊維ウェブが、液面よりも下方で繊維ウェブロールから離れて、樹脂含浸繊維ウェブを形成するように、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールを巻き戻すように構成されている。
【０００７】
別の態様では、この装置は、液面を有する、ある体積の液状硬化性樹脂と、このある体積の樹脂中に部分的に沈められた、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールとを含む。この装置は、繊維ウェブが、液面の下方で繊維ウェブロールから離れて樹脂含浸繊維ウェブを形成するように、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールを巻き戻すように構成されており、繊維ウェブロールの一部は、液面よりも上方に配置されている。
【０００８】
更なる実施形態では、繊維ウェブに含浸させる方法は、無溶媒であると共に液面を有する、ある体積の液状硬化性樹脂の中に、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維性ウェブロールを少なくとも部分的に配置する工程と、繊維ウェブが、液面よりも下方で繊維性ウェブロールから離れて樹脂含浸繊維ウェブを形成するように、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維性ウェブロールを巻き戻す工程と、樹脂含浸繊維ウェブを硬化させて、硬化した樹脂含浸繊維ウェブを形成する工程とを含む。
【０００９】
別の実施形態では、繊維ウェブに含浸させる方法は、無溶媒であると共に液面を有する、ある体積の液状硬化性樹脂の中に、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維性ウェブロールを部分的に配置する工程であって、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維性ウェブロールの一部が前記液面よりも上方に配置されている工程と、繊維ウェブが、液面よりも下方で繊維ウェブロールから離れて樹脂含浸繊維ウェブを形成するように、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維性ウェブロールを巻き戻す工程と、樹脂含浸繊維ウェブを硬化させて、硬化した樹脂含浸繊維ウェブを形成する工程とを含む。
【００１０】
更なる実施形態では、繊維ウェブに含浸させる方法は、繊維ウェブロールを液状硬化性樹脂で飽和させて、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールを形成する工程と、繊維ウェブが、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維性ウェブロールから離れて樹脂含浸繊維ウェブを形成するように、液状硬化性樹脂で飽和させた繊維ウェブロールを巻き戻す工程と、樹脂含浸繊維ウェブを硬化させて、硬化した樹脂含浸繊維ウェブを形成する工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付図面と共に以下の本開示の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本開示をより完全に理解することができる。
【図１】例示的な樹脂含浸繊維ウェブの概略的な側面斜視図。
【図２】例示的な繊維ウェブの概略的な上面図。
【図３】樹脂含浸繊維ウェブを形成するための例示的な装置の概略的な側面図。
【図４】樹脂含浸繊維ウェブを加工するための例示的な装置の概略的な側面図。
【図５】樹脂含浸繊維ウェブを加工するための別の例示的な装置の概略的な側面図。
【図６】予め飽和させた樹脂含浸繊維ウェブを形成するための例示的な装置の概略的な側面図。
【図７】予め飽和させた樹脂含浸繊維ウェブを加工するための例示的な装置の概略的な側面図。
【００１２】
図は正確な縮尺である必要はない。図で用いられる同様の番号は同様の構成部品を指す。しかしながら、所定の図中の構成要素を指す数字の使用は、同じ数字を付けられた別の図中の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明では、その一部を形成する添付図面を参照し、そこでは実例としていくつかの具体的な実施形態が示される。本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、他の実施形態が考えられ、実施され得ることを理解すべきである。したがって、以下の「発明を実施するための形態」は、限定する意味で理解すべきではない。
【００１４】
本発明で使用する全ての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に使用される意味を有する。本明細書にて提供される定義は、本明細書でしばしば使用されるある種の用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【００１５】
他に指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴サイズ、量、物理特性を表わす数字は全て、どの場合においても用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、当業者が本明細書で開示される教示内容を用いて、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００１６】
端点による数値範囲の詳述には、その範囲内に組み入れられる全ての数が包含され（例えば１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が包含される）並びにその範囲内のあらゆる範囲が包含される。
【００１７】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容が特に明確に指示しない限り、一般的に「及び／又は」を包含する意味で用いられる。
【００１８】
本開示は、繊維ウェブに樹脂を含浸させる装置及び方法に関する。本開示は、毛管力を利用して、繊維ウェブに樹脂を含浸させ、無気泡複合体を実現する。最小限の外圧力勾配の付加による毛管力の作用によってのみ、樹脂が繊維ウェブの厚みを貫通して並進するような方法で、樹脂と繊維ウェブとの相互作用を整える。このように樹脂が布地を貫通して厚み方向（図２のｚ方向）に並進することは、面外ウィッキングと称される場合がある。起こり得る気泡の最小限（最小又は最低頻度）の量は、この面外ウィッキングタイプの飽和を通じて得られる。面外ウィッキングによる飽和によって、気泡を含有する繊維ウェブがもたらされる場合でも、一般に、気泡は、他の技法によって作られるものよりも小さくなり、そのため、後に、樹脂材料の中に消えやすい。１つの実施形態では、繊維ウェブロールは、ある体積の樹脂（無溶媒であることができる）の中に少なくとも部分的に沈められており、このロールから繊維ウェブを巻き戻したときに、前進している／巻き戻しているロールの最上部に樹脂が運ばれ、ロールの厚みを貫通するように樹脂を吸い込む毛管現象（面外ウィッキング）を可能にする。別の実施形態では、ある体積の樹脂の中に繊維ウェブロールを少なくとも部分的に沈める前に、繊維ウェブロールを樹脂で飽和させる。続いて、ある体積の樹脂の中で、飽和したロールを巻き戻し、加工して、無気泡の複合フィルムを作製する。巻き戻している繊維ウェブロールの最上部に運ばれた液状硬化性樹脂の層は、ロールの回転の自然な作用を通じて、及び／又は、コーティング装置のような何らかの機構によって樹脂を意図的に加えることを通じてのいずれかで、ロールの外側に塗布することができる。このコーティング装置としては、ダイコーティング及びロールコーティングなどを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００１９】
いくつかのケースでは、液状硬化性樹脂が繊維ウェブに染み込むときに、液状硬化性樹脂の粘度を操作するのが有益である。これらの状況においては、液状硬化性樹脂と繊維ウェブのいずれか、又は両方の温度を個別に操作して、液状硬化性樹脂の粘度を修正することができる。例えば、繊維ウェブと液状硬化性樹脂とを混合する前に、繊維ウェブと液状硬化性樹脂の両方が高温であると、液状硬化性樹脂の最低粘度が得られる。本発明を限定するものではないが、本発明の種々の態様は以下に提供する実施例の考察を通して正しく認識されるだろう。
【００２０】
図１は、例示的な樹脂含浸繊維ウェブ１００の概略的な側面斜視図であり、適宜当てはめた座標系に対する樹脂含浸繊維ウェブ１００を示している。樹脂含浸繊維ウェブ１００は、ｚ方向に厚みを有する。樹脂含浸繊維ウェブは、ポリマー又は樹脂マトリックス１０４内に強化繊維１０２を含む。樹脂含浸繊維ウェブ１００は、バルク要素として形成されており、例えば、シート若しくはフィルム、円筒形、又はチューブなどの形状であってよい。
【００２１】
樹脂製の有機繊維、又は、ガラス、ガラスセラミック、若しくはセラミック製の無機繊維のような強化繊維１０２は、マトリックス１０４内に配置されている。個々の強化繊維１０２は、樹脂含浸繊維ウェブ１００の全長にわたって延びていてよいが、これは必須ではない。図示された実施形態では、繊維１０２は、ｘ方向に平行に縦に配向されているが、これは必要なわけではない。繊維１０２は、後述のように、強化繊維のウェブとして、マトリックス１０４内で組織化してよい。
【００２２】
いくつかの実施形態では、強化繊維１０２は、米国特許出願公開第２００６／０１９３５７７号（本開示と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているように偏光フィルムを形成するのを補助する。
【００２３】
本明細書では、樹脂マトリックス１０４を形成する材料のｘ方向の屈折率をｎ１ｘ、ｙ方向の屈折率をｎ１ｙ、ｚ方向の屈折率をｎ１ｚと称する。樹脂材料が等方性であるとき、ｘ、ｙ、及びｚ方向の屈折率はいずれも、実質的に一致する。マトリックス材料が複屈折性である場合、ｘ屈折率、ｙ屈折率、及びｚ屈折率の少なくとも１つは、他のものと異なる。ある場合には、ただ１つの屈折率が他のものから異なり、この場合、その材料は１軸であると呼ばれ、またある場合には、すべての３つの屈折率が異なり、この場合、その材料は２軸であると呼ばれる。多くの実施形態では、繊維１０２の材料は等方性である。それゆえに、繊維を形成する材料の屈折率は、ｎ２として与えられる。いくつかの実施形態では、強化繊維１０２は複屈折性である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、樹脂マトリックス１０４が等方性である、すなわち、ｎ１ｘ≒ｎ１ｙ≒ｎ１ｚであるのが望ましい場合がある。等方性とすると、屈折率差は、０．０５未満、好ましくは０．０２未満、より好ましくは０．０１未満であるべきである。更には、いくつかの実施形態では、マトリックス１０４と繊維１０２の屈折率が実質的に一致するのが望ましい。したがって、マトリックス１０４と繊維１０２との間の屈折率差は、小さくあるべきで、少なくとも０．０３未満、又は０．００５未満、又は０．００２未満であるべきである。別の実施形態では、樹脂マトリックス１０４は複屈折性であるのが望ましい場合があり、このケースでは、マトリックスの屈折率の少なくとも１つが繊維１０２の屈折率と異なる。
【００２５】
ポリマー又は樹脂マトリックスで用いるのに好適な材料としては、所望の光波長範囲全体に対して透過性である熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーが挙げられる。いくつかの実施形態では、ポリマーが水に不溶性であることは特に有用である場合があり、ポリマーは疎水性であってもよく、若しくは吸水率が低い傾向を有してもよい。更に、好適なポリマー材料は、非晶質又は部分的結晶性であってもよく、及びホモポリマー、コポリマー、又はこれらのブレンドを包含してもよい。ポリマー材料の例としては、ポリ（カーボネート）（ＰＣ）；シンジオタクチック及びアイソタクチックポリ（スチレン）（ＰＳ）；Ｃ１〜Ｃ８アルキルスチレン；アルキル、芳香族、及び脂肪族及び環含有（メタ）アクリレート（ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）及びＰＭＭＡコポリマーを含む）；エトキシル化及びプロポキシル化（メタ）アクリレート；多官能性（メタ）アクリレート；ウレタン（メタ）アクリレート；アクリル化エポキシ；エポキシ；ノルボルネン；ビニルエステル、ビニルエーテル、及び他のエチレン性不飽和物質；チオール−エンモノマー及びチオール−エンオリゴマー系及びチオール−エン不飽和ポリエステル；ハイブリッドラジカル及びカチオン重合系（エポキシ及び（メタ）アクリレートなど）、及びこれらの組み合わせ；環状オレフィン及び環状オレフィンコポリマー；アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）；スチレンアクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）；エポキシ；ポリ（ビニルシクロヘキサン）；ＰＭＭＡ／ポリ（フッ化ビニル）ブレンド；ポリ（フェニレンオキシド）合金；スチレンブロックコポリマー；ポリイミド；ポリスルホン；ポリ（塩化ビニル）；ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）；ポリウレタン；飽和ポリエステル；ポリ（エチレン）（低複屈折性ポリエチレンを含む）；ポリ（プロピレン）（ＰＰ）；ポリ（アルカンテレフタレート）（ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）など）；ポリ（アルカンナフタレート）（ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）など）；ポリアミド；アイオノマー；ビニルアセテート／ポリエチレンコポリマー；セルロースアセテート；セルロースアセテートブチレート；フルオロポリマー；ポリ（スチレン）−ポリ（エチレン）コポリマー；ＰＥＴ及びＰＥＮコポリマー（ポリオレフィンＰＥＴ及びＰＥＮを含む）；並びに、ポリ（カーボネート）／脂肪族ＰＥＴのブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。（メタ）アクリレートという用語は、対応するメタクリレート又はアクリレート化合物のいずれかとして定義される。
【００２６】
いくつかの実施形態では、強化繊維としてポリマー材料を用いるのが有利である。ポリマー材料の例としては、ポリ（カーボネート）（ＰＣ）；シンジオタクチック及びアイソタクチックポリ（スチレン）（ＰＳ）；Ｃ１〜Ｃ８アルキルスチレン；アルキル、芳香族、脂肪族及び環含有（メタ）アクリレート（ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）及びＰＭＭＡコポリマーを含む）；エトキシル化及びプロポキシル化（メタ）アクリレート；多官能性（メタ）アクリレート；アクリル化エポキシ；エポキシ；及び他のエチレン性不飽和物質；環状オレフィン及び環状オレフィンコポリマー；アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）；スチレンアクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）；エポキシ；ポリ（ビニルシクロヘキサン）；ＰＭＭＡ／ポリ（フッ化ビニル）ブレンド；ポリ（フェニレンオキシド）合金；スチレンブロックコポリマー；ポリイミド；ポリスルホン；ポリ（塩化ビニル）；ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）；ポリウレタン；飽和ポリエステル；ポリ（エチレン）（低複屈折性ポリエチレンを含む）；ポリ（プロピレン）（ＰＰ）；ポリ（アルカンテレフタレート）（ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）など）；ポリ（アルカンナフタレート）（ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）など）；ポリアミド；アイオノマー；ビニルアセテート／ポリエチレンコポリマー；セルロースアセテート；セルロースアセテートブチレート；フルオロポリマー；ポリ（スチレン）−ポリ（エチレン）コポリマー；ＰＥＴ及びＰＥＮコポリマー（ポリオレフィンＰＥＴ及びＰＥＮを含む）；並びに、ポリ（カーボネート）／脂肪族ＰＥＴブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２７】
いくつかの製品用途では、得られる製品と構成成分は、低濃度の一過性種（低分子量、未反応、若しくは未転化の分子、溶存水分子、又は反応副生成物）を呈する。一過性種は、製品の最終使用環境から吸収される場合があり、例えば、水分子は、製品製造初期から製品内に存在する（例えば、水）ことがあり、あるいは、化学反応（例えば縮合重合反応）の結果として生成される場合がある。縮合重合反応からの小さい分子の発生の例は、ジアミン及び二塩基酸の反応からのポリアミドの形成中の水の分離である。一過性種は、モノマー、可塑剤などのような低分子量有機物質も含む場合がある。一過性種は一般に、機能性製品の残部を形成する材料の大半よりも分子量が小さい。製品の使用条件は、例えば、製品又はフィルムの一面に、差別的により大きい熱応力を結果としてもたらす場合がある。これらのケースでは、一過性種は、製品を通って移動するか、フィルム又は製品の１つの表面から揮発して、濃度勾配、肉眼で見える機械的変形、表面の変化、及び、場合によっては望ましくないガス抜けを引き起こすことがある。ガス抜けは、製品、フィルム、又はマトリックス中に空隙若しくは泡をもたらすか、又は他のフィルムへの接着に関しての問題をもたらす可能性がある。一過性種は、潜在的に、溶媒和する、食刻する、又は製品用途における他の構成成分に望ましくない影響を及ぼす可能性もまたある。
【００２８】
上記のポリマー又は樹脂のいくつかは、配向されると複屈折性になる場合がある。特に、ＰＥＴ、ＰＥＮ、及びこれらのコポリマー、並びに液晶ポリマーは、配向されたときに比較的大きな値の複屈折性を表す。樹脂は、押出成形及び延伸法を含む様々な方法を用いて配向してよい。延伸は、それが高度な配向を可能にし、温度及び延伸比のような多くの容易に制御可能な外部パラメータにより制御され得るため、ポリマーを配向するのに特に有用な方法である。
【００２９】
好適な硬化性樹脂又はポリマーとしては、エチレン性不飽和樹脂、並びに、光開始剤、及び／又は熱開始剤、及び／又はカチオン性反応開始剤が挙げられる。ｅ−ビーム、又はチオール−エン型の反応系によって硬化させる場合、別個の反応開始剤は不要である。
【００３０】
マトリックス１０４には、樹脂含浸繊維ウェブ１００に所望の特性をもたらすための様々な添加物を付与してよい。例えば、この添加物は、耐候剤、ＵＶ吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、酸化防止剤、分散剤、潤滑剤、静電気防止剤、色素又は染料、成核剤、難燃剤、及び発泡剤のうちの１つ以上を含んでよい。
【００３１】
いくつかの例示的実施形態は、経時的な黄ばみ及び曇りに耐性があるポリマーマトリックス材料を使用する場合がある。例えば、芳香族ウレタンのようないくつかの材料は、長期間紫外線に曝されるとき、不安定になり、及び時間と共に変色する。長期間同じ色を維持することが重要であるときには、こうした材料を避けることが望ましい場合もある。他の添加剤がマトリックス１０４に、ポリマーの屈折率を変えるために、又は材料の強度を増加するために提供されてもよい。このような添加剤には、例えば、ポリマーのビーズ又は粒子、及びポリマーのナノ粒子のような有機添加剤を挙げてもよい。
【００３２】
他の実施形態では、無機添加剤が、マトリックス１０４の屈折率を調整するために、又は材料の強度及び／若しくは堅さを増加するために、マトリックスに加えられてもよい。例えば、無機材料は、ガラス、セラミック、ガラスセラミック、又は金属酸化物であってもよい。無機繊維に関して以下に論じられるガラス、セラミック、又はガラスセラミックのいずれかの好適な種類を使用してもよい。金属酸化物の好適な種類には、例えばチタニア、アルミナ、酸化スズ、酸化アンチモン、ジルコニア、シリカ、これらの混合物又はこれらの混合酸化物が挙げられる。これらの無機材料は、ナノ粒子、例えば、破砕物、粉末状、ビード、フレーク又は粒子の形状として提供することができ、マトリックス１０４内に分布させることができる。最終的なフィルム製品を通り抜ける光の散乱を低減するために、この粒子のサイズは、２００ｎｍ未満、又は１００ｎｍ未満、又は５０ｎｍ未満であることができる。
【００３３】
これらの無機添加物の表面には、無機添加物をポリマーに結合させるためのカップリング剤を付与してもよい。例えば、シランカップリング剤が無機添加剤と共に、無機添加剤をポリマーに結合するために使用されてもよい。重合可能な表面改質をしていない無機ナノ粒子を採用することもできるが、無機ナノ粒子は、ナノ粒子がマトリックスの有機構成成分と重合可能であるように表面改質されていてもよい。例えば、反応基が、カップリング剤のもう一方の末端部に結合されてもよい。例えば、反応するポリマーマトリックスとの二重結合を介する化学重合を通じて、その基は化学的に反応することができる。
【００３４】
図２は、例示的な繊維ウェブ２００の概略的な上面図である。好適ないずれのタイプの有機又は無機材料を繊維ウェブ２００を形成するために強化繊維１０２に用いてよい。例示的な繊維形成材としては、ガラス繊維、カーボン及び／又はグラファイト繊維、ポリマー繊維、ホウ素繊維、セラミック繊維、ガラスセラミック繊維、並びにシリカ繊維が挙げられる。多くの実施形態では、これらの繊維を、図２に示されているような繊維ウェブ２００に形成する。
【００３５】
繊維１０２は、例えば、フィルムを通り抜ける光に対して実質的に透過性であるガラスのような無機材料で形成してもよい。好適なガラスの例には、繊維ガラス複合物、例えばＥ、Ｃ、Ａ、Ｓ、Ｒ、及びＤガラスによく使用されるガラスが挙げられる。これらの繊維の表面には、繊維をポリマーに結合させるためのカップリング剤を付与してもよい。例えば、シランカップリング剤を繊維と共に用いて、重合時に繊維をマトリックス樹脂に結合させてよい。例えば、溶融シリカ及びＢＫ７ガラスの繊維を含む、より高品質のガラス繊維も使用してもよい。好適なより高品質なガラスは、ニューヨーク州エルムスフォード（Elmsford）のショット・ノース・アメリカ社（Schott North America Inc.）のようないくつかの供給元から入手可能である。これらのより高品質のガラスから製造された繊維を使用することは、それらがより純粋でそのためより均一な屈折率を有し及びより少ない含有物を有し、より少ない散乱及び増加された透過をもたらすために、望ましい場合がある。また、繊維の機械的性質が均一になる可能性がより高い。より高品質なガラス繊維は、水分を吸収する可能性が低く、そのため、得られるフィルムは、長期間の使用の間、より安定的になる。更に、ガラス中のアルカリ内容物は、水の吸収を増やすため、低アルカリガラスを使用することは望ましい場合がある。
【００３６】
繊維１０２に使用されてもよい無機材料の別の種類は、ガラスセラミック材料である。ガラスセラミック材料は一般に、１マイクロメートルよりも小さいサイズの微小結晶を９５体積％〜９８体積％含む。いくつかのガラスセラミック材料は、５０ｎｍほどの小さい結晶サイズを有し、結晶サイズが、実質上散乱が起こらないほど可視光線の波長よりずっと小さいために、それらを可視波長において有効に透過性にする。これらのガラスセラミックはまた、ガラス領域の屈折率と結晶領域の屈折率との間に事実上の差がほとんどないか又は全くないようにして、それらを視覚的に透過性にすることができる。透明性に加えて、ガラスセラミック材料は、ガラスの破裂強度を超える破裂強度を有することができ、及びゼロ又は負の値でさえある熱膨張係数を有することが既知である。対象となるガラスセラミックは、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、及びＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＺｒＯ２−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、並びにＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２なる組成物を含むが、これらに限定されない。
【００３７】
一部のセラミックはまた、適切に一致する屈折率を有するマトリックス樹脂内に埋め込まれる場合に、透明に見えるほど十分に小さい結晶サイズも有する。ミネソタ州セントポール（St. Paul）の３Ｍ社（3M Company）からネクステル（NEXTEL）という商標表記で市販されているセラミック繊維が、このタイプの材料の例であり、糸、ヤーン、及び織布マットとして入手可能である。
【００３８】
マトリックス内の繊維のいくつかの代表的な配置には、ヤーン、繊維のトウ、又はポリマーマトリックス内の１つの方向に配置されたヤーン、繊維ウィーブ、不織布、チョップトファイバー、チョップトファイバーマット（無作為の若しくは規則的な形式による）、又はこれらの形式の組み合わせが挙げられる。チョップト繊維マット又は不織布は、繊維の不規則的な配列を有するのではなく、不織布又はチョップト繊維マット内に繊維の何らかの配列を提供するように、延伸されるか、圧力をかけられるか、又は配向されてよい。更に、マトリックスは繊維の多層を含有してもよく、例えば、マトリックスは、異なるトウ、ウィーブ、又は同様なものの中に繊維のより多くの層を含んでもよい。
【００３９】
有機繊維も、単独で、又は無機繊維と共に、マトリックス１０４内に埋め込んでもよい。マトリックスの中に含まれてもよいいくつかの好適な有機繊維には、ポリマー繊維、例えば以上に記載されたポリマー材料の１つ以上から形成された繊維が挙げられる。ポリマー繊維は、マトリックス１０４と同じ材料から形成されてもよいし、又は異なるポリマー材料から形成されてもよい。他の好適な有機繊維は、天然材料、例えば綿、絹、又は麻から形成されてもよい。いくつかの有機材料、例えばポリマーは、光学的に等方性であってもよいし、又は光学的に複屈折性であってもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態では、有機繊維は、ポリマー繊維のみを含有するヤーン、トウ、ウィーブ、及び同様なもの、例えばポリマー繊維ウィーブの一部を形成してもよい。他の実施形態では、有機繊維は、有機及び無機繊維の両方を含むヤーン、トウ、ウィーブ、及び同様なものの一部を形成してもよい。例えば、ヤーン又はウィーブは、無機及びポリマー繊維の両方を含んでもよい。繊維ウィーブ２００の実施形態は、図２に概略的に示されている。このウィーブは、縦糸繊維２０２と横糸繊維２０４によって形成されている。縦糸繊維２０２は無機又は有機繊維であってよく、横糸繊維２０４も有機又は無機繊維であってよい。更に、縦糸繊維２０２及び横糸繊維２０４は、各々が有機及び無機繊維の両方を含んでもよい。ウィーブ２００は個々の繊維、トウのウィーブであってもよいし、若しくはヤーンのウィーブであってもよいし、又はこれらのいずれかの組み合わせであってもよい。
【００４１】
多くの実施形態では、繊維織布ウェブ２００はガラス繊維で形成されている。多くの実施形態では、このガラス繊維布地２００は、ｘ軸及びｙ軸の双方に沿って、２．５ｃｍ（インチ）当たり２５〜１００ヤーンの範囲のヤーン総数と、１０〜１００ｇ／ｍ２の範囲の布地重量と、１５〜１００マイクロメートルの範囲の布地厚（ｚ軸）を有する。多くの実施形態では、ガラス繊維布地２００内の各ヤーンを形成するガラス繊維は、５〜２０マイクロメートルの範囲の直径を有する。
【００４２】
ヤーンは、隣接して張られるか、又は併せて撚られた多数の繊維を含む。繊維はヤーンの全体の長さに及んでもよいし、又はヤーンは短繊維を含んでもよく、その場合個々の繊維の長さはヤーンの全体の長さより短い。相互に撚り合わされた繊維で形成された従来の撚りヤーンを含め、いずれの好適なタイプのヤーンを用いてもよい。ヤーンの別の実施形態は、中央の繊維に巻きつけられた多数の繊維によって特徴付けられる。中央繊維は、無機繊維であってもよいし、又は有機繊維であってもよい。
【００４３】
多くの実施形態では、繊維ウェブ２００を形成するのに用いられる繊維は、直径が約２５０マイクロメートル未満であり、約５マイクロメートル以下という小さい直径を有してもよい。小さいポリマー繊維を個々に取り扱うことは困難である場合がある。しかしながら、ポリマー及び無機繊維の両方を含有する混合したヤーン中にポリマー繊維を使用することは、取り扱いによる損傷を受ける傾向がより少ないため、ポリマー繊維のより容易な取り扱いを提供する。
【００４４】
大半の繊維ウェブは、繊維間の距離間隔に関して２つの尺度を有する。繊維ガラス布地では、上述のように、例えば、ヤーン間の距離間隔の尺度は、少数ミリメートル単位であるが、ヤーン内の繊維間の距離間隔の尺度は、マイクロメートル単位である。一般に、外部から加えられた圧力勾配又は毛管力のいずれかの作用によって、樹脂を繊維ウェブの中に注入することができる。注入中は、空気、おそらくは低圧の印加によって希薄化させた空気、又は別の気体をヤーン間及び繊維間の空間から抜く必要がある。含浸中に、多くの気泡が入った場合、その気泡の一部は、樹脂が繊維材料の厚みを貫通する流動を発生させることによって除去することができる。含浸樹脂が、十分な時間、液体のままである場合、もっと小さい気泡は、時間の経過と共に消滅する場合がある。実際、場合によっては、樹脂の繊維中への吸収を完了させ、その後、気泡が液状樹脂の中に消えるように時間を置くのが望ましい。製造プロセスでは、これは、液体を繊維ガラスロールの中に導入する作業と、そのロールを加工して（巻き戻して）硬化プロセスに送る作業との間の遅延時間とみなされる場合がある。入り込んだ気泡は、樹脂含浸繊維ウェブの機械的及び光学的特性を低減させる場合がある。樹脂を繊維ウェブと接触させるために採用される方法は、飽和した布地内に留まる気泡のサイズ及び頻度に大きな影響を及ぼすことがある。
【００４５】
以下の装置及び方法は、入り込んだ気泡又は空隙を減少させるか、又は実質的に排除することが分かっている。繊維ウェブの厚み方向（ｚ軸）における液状硬化性樹脂の毛管ウィッキングは、高速で発生し、従来の浸漬、又は浸漬・絞りプロセス、特に無溶媒プロセスによる樹脂の飽和（従来のプロセスでは、液体を通る繊維ウェブの並進方向が、繊維のｘ又はｙ方向（例えば図２に示されているような方向）と揃うように、樹脂は、液体を通り抜けるとき、乾いた（不飽和）繊維ウェブと接触する）と比べて、入り込む気泡又は空隙が非常に少なくなる。したがって、本開示では、樹脂による繊維ガラス布地の飽和は、面外ウィッキングによって得られる。
【００４６】
図３は、樹脂含浸繊維ウェブ３２２を形成するための例示的な装置３００の概略的な側面図である。装置３００は、液面３１２を有する、上記の体積３１０の液状硬化性樹脂と、体積３１０の樹脂の中に少なくとも部分的に沈められた上記の繊維ウェブロール３２０とを含む。装置３００は、繊維ウェブが、分離点３２４で液面３１２よりも下方の繊維ウェブロール３２０から離れて樹脂含浸繊維ウェブ３２２を形成するように、繊維ウェブロール３２０を巻き戻すように、構成されている。多くの実施形態では、繊維ウェブロール３２０は、ロール３２０が巻き戻されるか又は回転しているとき、液面３１２よりも上方の上側部分と、繊維ウェブロール３２０の上側部分の上方の液状硬化性樹脂３１０の層３１４とを含む。液状硬化性樹脂の層３１４は、ロールの回転の自然な作用を通じて、及び／又は、コーティング装置のような何らかの機構によって樹脂を意図的に加えることを通じてのいずれかで、ロール３２０の外側に塗布することができる。このコーティング装置としては、ダイコーティング及びロールコーティングなどを挙げることができるが、これらに限定されない。図３のケースでは、液状硬化性樹脂と繊維ウェブとを混合する前に、液状硬化性樹脂と繊維ウェブの温度を個別に操作（例えば加熱又は冷却）することができる。多くの実施形態では、液状硬化性樹脂は無溶媒又は１００％固体である。
【００４７】
液状硬化性樹脂は、少なくとも、高速で、繊維ウェブの厚み方向（ｚ軸）を貫通して繊維ウェブの外層を飽和させ、その結果、当該業界で広く用いられているように、浸漬プロセスで液状硬化性樹脂によって（特に無溶媒の硬化性樹脂系中で）、繊維ガラスを樹脂で飽和させる場合に比べて、非常に少ない気泡又は空隙しか入り込まない。当該業界においては、一般的な浸漬・絞りプロセスは通常、溶媒型硬化性樹脂を含むが、それは溶媒型硬化性樹脂を含まないと不希釈の反応構成成分の高粘度と共反応が見られるためである。これに加えて、樹脂含浸繊維ウェブ３２２を液面３１２よりも下方で分離させると、以前ファウステル社（Faustel, Inc.）（ウィスコンシン州ジャーマンタウン（Germantown））によって作られたデザインのようなアイドラーを用いて従来の浸漬プロセスによって飽和させる場合に比べて、入り込む気泡又は空隙が更に減少するか、又は実質的に排除される。
【００４８】
繊維ウェブロール３２０は、体積３１０の液状硬化性樹脂内に配置されている。多くの実施形態では、繊維ウェブロール３２０は、一部のみが、体積３１０の液状硬化性樹脂内に配置されている。これらの実施形態のいくつかでは、繊維ウェブロール３２０は、樹脂表面３１２よりも上方に回転軸３２１を有する。いくつかの実施形態では、繊維ウェブロール３２０は、樹脂表面３１２よりも下に回転軸３２１を有する。別の実施形態では、繊維ウェブロール３２０は、体積３１０の液状硬化性樹脂中に完全に沈んでいる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、繊維ウェブロール３２０は、浸透性シャフト３２３内に、ある体積の液状硬化性樹脂を更に含み、繊維ウェブロール３２０は、浸透性シャフト３２３の周囲に配置されている。これらの実施形態では、浸透性シャフト３２３内のある体積の液状硬化性樹脂は、繊維ウェブロール３２０の中に浸透し、内側から外側に向かって繊維ウェブを飽和させる。いくつかの実施形態では、繊維ウェブロール３２０は、体積３１０の液状硬化性樹脂の中に配置する前に、液状硬化性樹脂で飽和させる。いくつかの実施形態では、浸透性シャフト３２３内のある体積の液状硬化性樹脂は、内側から外側に向かってロールに浸透する一方で、同時に、上記の方法又は他の方法によっても（外側から内側に向かって）、液状硬化性樹脂でロールを飽和させる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、繊維ウェブロール３２０及び／又は液状硬化性樹脂を加熱する。繊維ウェブロール３２０及び／又は液状硬化性樹脂は、いずれかの有用な温度、例えば、摂氏２５〜８５度の範囲の温度などまで加熱することができる。
【００５１】
装置３００は、樹脂含浸繊維ウェブ３２２を硬化させて、硬化した樹脂含浸繊維ウェブ３４５を形成するために配置された硬化ステーション３４０（図４及び図５を参照）を更に含む。図４は、樹脂含浸繊維ウェブを加工するための例示的な装置の概略的な側面図であり、図５は、樹脂含浸繊維ウェブを加工するための別の例示的な装置の概略的な側面図である。
【００５２】
図４は、第１の裏張り層３３７と第２の裏張り層３３９との間に配置された樹脂含浸繊維ウェブ３２２を示している。裏張り層３３７は裏張り供給ロール３３６から、裏張り層３３９は裏張り供給ロール３３８からそれぞれ供給される。ローラー３０４は、第１の裏張り層３３７と第２の裏張り層３３９を樹脂含浸繊維ウェブ３２２にラミネートするのを補助して、複合樹脂含浸繊維ウェブ３３５と裏張り層とのサンドイッチ構造体を形成する。
【００５３】
本明細書に記載されている裏張り層３３７、３３９は、いずれかの有用な材料で形成することができる。多くの実施形態では、裏張り層３３７、３３９は、少なくとも部分的に可視光透過性であるポリマー又は樹脂材料で形成されている。１つの実施形態では、裏張り層３３７、３３９は、ポリエステル材で形成されている。いくつかの実施形態では、裏張り層は、光反射、偏光、光の方向変更、構造化表面、及び／又はこれらの組み合わせのような光の操作機能を有してよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、コーティングディスペンサー３６０が、液状コーティング３６１を樹脂含浸ウェブ３２２の上に供給する。この液状コーティング３６１は、いずれかの有用な材料、例えば接着剤材料、本明細書に記載されている樹脂材料、及び／又は液状硬化性樹脂組成物３１０で形成することができる。この樹脂材料は、樹脂含浸ウェブ３２２を形成する樹脂材料３１０と同じであることも、異なることもできる。
【００５５】
図５のいくつかの実施形態では、繊維ウェブロール３２０を樹脂含浸ウェブ３２２の代わりに挿入することができ、液状コーティング３６１を液状コーティング源３６０から塗布することができる。このケースでは、硬化ステーション３４０を用いて、樹脂を第１の硬化状態に硬化させ、一方で、同時に、複合フィルム上に表面構造体を作製することができる。液状コーティング３６１は、図３の３１０と同じ（又は異なる）液状硬化性樹脂であることができる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、樹脂含浸繊維ウェブ３２２内の液状硬化性材料を硬化させるために、様々な形状のエネルギーを樹脂含浸繊維ウェブ３２２に加えてもよく、例えば、熱及び圧力、紫外線、並びに電子ビームなどが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、硬化した樹脂含浸繊維ウェブ３４５は、巻き取りロールの上に集めて保管できるほど十分にしなやかである。他の実施形態では、硬化した樹脂含浸繊維ウェブ３４５は、非常に堅いため巻くことができず、この場合には、何らかの他の方法で保管し、例えば、硬化した樹脂含浸繊維ウェブ３４５は、保管するためにシート状に切断してよい。
【００５７】
図５に示されているように、樹脂含浸繊維ウェブ３２２は、硬化前又は硬化中に成形するか又は形作ってよい。例えば、樹脂含浸繊維ウェブ３２２、及び／又は液状コーティング若しくは樹脂層３６１を成形して、構造化表面をもたらしてよい。樹脂含浸繊維ウェブ３３５を形成するために、樹脂含浸繊維ウェブ３２２を上記の裏張り層３３７と結合してから、ガイドロール３５２によって成形ロール３５０に導き、任意の加圧ロール３５４によって成形ロール３５０に押し付けてもよい。成形ロール３５０は、樹脂含浸繊維ウェブ３２２、及び／又は、液状コーティング若しくは樹脂層３６１に押し付けられる形状表面３５６を有する。成形ロール３５０と加圧ロール３５４との間隔は、形状表面３５６が樹脂含浸繊維ウェブ３２２及び／又は液状コーティング若しくは樹脂層３６１の中に侵入する深さを制御する指定の距離に調節してもよい。成形ロール３５０と接触させたままで、樹脂含浸繊維ウェブ３２２を紫外光の照射、又はエネルギー源３４０からの熱によって硬化させて、硬化した樹脂含浸繊維ウェブ３４５を形成する。図４との関連で説明したように、硬化した樹脂含浸繊維ウェブ３４５は、別のロール上に保管するか、又は、保管するためにシート状に切断するかしてよい。任意に、例えば１つ以上の層を加えることによって、硬化した樹脂含浸繊維ウェブ３４５を更に加工してもよい。
【００５８】
多くの実施形態では、硬化性樹脂は、１０〜１０００ｃｐｓ、又は１００〜５００ｃｐｓの範囲の制御可能な粘度を有すると共に、繊維ウェブとの十分な接触と繊維ウェブの湿潤化を可能にする表面張力を有する。
【００５９】
図６は、予め飽和させた樹脂含浸繊維ウェブを形成するための例示的な装置の概略的な側面図である。この装置は、液面３１２を有する、上記の体積３１０の液状硬化性樹脂と、体積３１０の樹脂の中に少なくとも部分的に沈められた上記の繊維ウェブロール３２０とを含む。この装置は、液状硬化性樹脂３１０でロール３２０の厚みを充満させて予め飽和させた樹脂含浸繊維ロールを形成するように、繊維ウェブロール３２０を回転させるように、構成されている。多くの実施形態では、繊維ウェブロール３２０は、ロール３２０が巻き戻されるか又は回転しているとき、液面よりも上方の上側部分と、繊維ウェブロール３２０の上側部分の上方の液状硬化性樹脂３１０の層３１４とを含む。いくつかの実施形態では、ロール３２０は、液状硬化性樹脂３１０の中に完全に沈んでいる。液状硬化性樹脂の層３１４は、ロールの回転の自然な作用を通じて、及び／又は、コーティング装置のような何らかの機構によって樹脂を意図的に加えることを通じてのいずれかによって、ロール３２０の外側に塗布することができる。このコーティング装置としては、ダイコーティング及びロールコーティングなどを挙げることができるが、これらに限定されない。図６のケースでは、液状硬化性樹脂と繊維ウェブとを混合する前に、液状硬化性樹脂と繊維ウェブの温度を個別に操作（例えば加熱又は冷却）することができる。多くの実施形態では、液状硬化性樹脂は無溶媒又は１００％固体である。
【００６０】
いくつかの実施形態では、繊維ウェブロール３２０は、浸透性シャフト３２２内のある体積の液状硬化性樹脂で（単独で、又は液状硬化性樹脂３１０の槽に加えて）、予め飽和させることができ、繊維ウェブロール３２０は、浸透性シャフト３２３の周囲に配置されている。これらの実施形態では、浸透性シャフト３２３内のある体積の液状硬化性樹脂は、繊維ウェブロール３２０の中に浸透して、繊維ウェブを内側から外側に向かって予め飽和させる。いくつかの実施形態では、浸透性シャフト３２３内のある体積の液状硬化性樹脂は、内側から外側に向かってロールに浸透する一方で、同時に、上記の方法又は他の方法によっても（外側から内側に向かって）、ロールを液状硬化性樹脂で飽和させる。
【００６１】
液状硬化性樹脂は、高速で、繊維ウェブの厚み方向（ｚ軸）を貫通して繊維ウェブロールを飽和させ、その結果、当該業界で広く用いられているように、浸漬プロセスで液状硬化性樹脂によって（特に無溶媒の硬化性樹脂系中で）、繊維ガラスを樹脂で飽和させる場合に比べて、非常に少ない気泡又は空隙しか入り込まない。当該業界においては、一般的な浸漬・絞りプロセスは通常、溶媒型硬化性樹脂を含むが、それは溶媒型硬化性樹脂を含まないと不希釈の反応構成成分の高粘度と共反応が見られるためである。続いて、予め飽和させた繊維ウェブロールは、上記及び図３に示されている繊維ウェブ供給ロール３２０として用いることができる。いくつかの実施形態では、予め飽和させた繊維ウェブロールは、上記並びに図４及び図５に示されているような飽和繊維ウェブ３２２として直接用いることができる。
【００６２】
別の実施形態では、図７に示されているように、予め飽和させた繊維ウェブロール３２５は、従来の巻き戻し及び浸漬プロセスで用いることができ、この場合、装置は、上記の体積３１０の液状硬化性樹脂と、上記の予め飽和させた繊維ウェブロール３２５を含み、樹脂飽和繊維ウェブ３２２の層を体積３１０の樹脂に供給して、樹脂含浸繊維ウェブ又は複合フィルム３２１を形成する。樹脂含浸繊維ウェブ又は複合フィルム３２１は、前進してニップローラー３０３を通り、その後、複合フィルムを硬化させるためのエネルギー源又は硬化ステーション３４０に曝される。
【００６３】
多くの実施形態では、複合フィルム３２２がニップローラー３０３を通るときに、１つ以上のフィルム３３１、３３３を複合フィルム３２２の主要面の一方又は両方の上に（上記のように）ラミネートし、その後、複合フィルムをエネルギー源又は硬化ステーション３４０に曝して、複合フィルムを硬化させる。フィルム３３１、３３３は、ポリマー裏張りフィルム又は光学フィルムのようないずれかの有用なフィルムであることができる。フィルム３３１、３３３は、フィルムロール３３０、３３２によって供給することができる。いくつかの実施形態では、フィルム３３１、３３３は、上記のように、グレア及び反射管理のための光制御フィルムである。
【００６４】
更に他の実施形態では、予め飽和させた繊維ウェブロール３２５は、従来の浸漬プロセスがないこと以外は、図７に示されているように用いることができる。これらの実施形態では、体積３１０の液状硬化性樹脂は存在せず、樹脂飽和繊維ウェブ３２２は、上記の図４及び図５に示されている更なる加工方法で直接使用される。
【００６５】
続いて、気泡面積の測定について説明する。１．６倍のレンズが装備されているオリンパス（Olympus）ＳＺＸ１２顕微鏡に、樹脂含浸繊維ウェブのサンプルを置いた。イメージ−プロ（Image-Pro）ｖ．５というソフトウェアでインターフェイスされたオリンパス（Olympus）ＤＰ７０によって画像をキャプチャーした。このソフトウェアで画像を分析した。気泡を測定する手順は、アナン・マハレ（Anant Mahale）による博士論文（「複合体の製造に関連して不織多繊維ガラス網への液体含浸の際に形成される空隙の特徴づけ（Characterization of voids formed during liquid impregnation of non-woven multifilament glass networks as related to composite manufacture）」、プリンストン大学（Princeton University）、１９９４年、米国４８１０６ミシガン州アナーバー（Ann Arbor）ノースジーブロード（North Zeeb Rd.）３００のユニバーシティ・マイクロフィルムズ・インターナショナル（University Microfilms International）から入手可能）に記載されている手順と同様であるが、ただし、１つの重大な違いは、我々の測定法では、測定可能な最小の丸いエアポケットが、７．８  １０−７ｃｍ２の面積を有するのに対して、上記の論文では、０．０００１ｃｍ２である点である。我々の手順は以下のとおりであった。最も低いズーム倍率の１．６倍レンズと、視野区域全体にわたって均一な照明をもたらすように調節した幅５．２ｍｍのリングライトによって、画像を最大解像度でイメージプロ（Image-Pro）ｖ．５の中にキャプチャーした。続いて、キャプチャー画像をグレースケールに変換し、５マイクロメートルほどの直径を有する丸い気泡と、５マイクロメートルという最小寸法を有する細長い気泡が、均一な色を有するように、ヒストグラムを調節した。次に、これらの気泡の総面積をイメージプロ（Image-Pro）によって算出し、その値を視野区域の総面積で除した。イメージプロ（Image-Pro）ソフトウェアによって記録された総面積の割合を面積の百分率に変換したが、その値は実施例に記録されている。
【００６６】
本明細書に記載されている方法と装置とを用いると、１％以下、又は０．０５％以下の気泡面積測定が可能である。
【００６７】
飽和繊維ガラスを含む、上記及び以下の実施例で示されているフィルム構造を、（樹脂を硬化させる目的で）ＵＶ光を発するＬＥＤアレイに曝した。ＵＶＬＥＤを日亜（Nichia）（日本、東京）から購入して、４列×４０行のＬＥＤアレイにした。これらのＬＥＤのスペクトル出力は、３８５ｎｍ前後でピークに達し、狭スペクトル分布は約３６５ｎｍ〜４１０ｎｍであった。上記のＬＥＤアレイに、３９ボルトの電力を供給して、７．３４アンペアの電流をＬＥＤに流した。ＵＶ光をＰＥＦフィルムに透過させて、繊維ガラス布地の中及び周辺の重合可能な樹脂を硬化させた。重合可能な樹脂を硬化させた後、コーターを通る飽和繊維ガラスウェブ通路によって、飽和ウェブ（及びＰＥＴライナー）を、フュージョン・アエテク（Fusion Aetek）（品番１９０３１Ｄ、イリノイ州ロメオビル（Romeoville））から購入したＵＶアークランプシステムの下に通した。このＵＶアークランプシステムは、ウェブを照らす１つのアークランプと共に用いると共に、低電力設定に設定した。
【００６８】
少し前に較正しておいたパワーパック（Power Puck）（バージニア州スターリング（Sterling）のＥＩＴ社（EIT Inc.））によって、６．０９６メートル／分のラインスピードで、アークランプ上で放射測定を完了させ、続いて、加工速度５メートル／分に関して、線量を算出した（この値は表１に記録されている）。ＵＶＬＥＤの放射測定は、ＳＥＤ００５という検出器と「Ｗ」ディフューザーとを備えるＩＬ１７００リサーチ・ラジオメーター（Research Radiometer）（マサチューセッツ州ピーボディ（Peabody）のインターナショナル・ライト（International Light））を用いて、３８０ｎｍの較正係数によって全て実行した。例えば、ＵＶＬＥＤ（７．３４アンペアで電力供給）は、３４．９ｍＪ／ｃｍ２の等価ＵＶＡ線量をもたらした。
【００６９】
表１．フュージョン・アエテク（Fusion Aetek）のアークランプ（１つのランプ、低電力設定）のＵＶ線量測定値、算出線量のラインスピード＝５メートル／分
【００７０】
【表１】
2010532415.tif 000003
【実施例】
【００７１】
実施例１（沈められず、巻き戻されており、予め飽和されない比較例）実験は、変更を加えたヒラノ（Hirano）２００Ｌというコーター上で行った。以下の組成のＵＶ硬化性アクリレート混合物を含有する槽の外側に、繊維ガラス材のロールを取り付けた。サートマー社（Sartomer Company）（ペンシルベニア州エクストン（Exton））製のＳＲ６０１を７４．８１重量％、ＢＡＳＦ社（BASF Corporation）（ノースカロライナ州シャーロット（Charlotte））製のＴＰＯを０．２５重量％、サートマー社（Sartomer Company）製のＳＲ２４７を１２．４７重量％、及びトウアゴウセイ・アメリカ（Toagosei America）（オハイオ州ウェストジェファーソン（West Jefferson））製のＴＯ−１４６３を１２．４７重量％。槽の上下動作を可能にする線状ステージの上に、槽を取り付けた。外付けの槽ヒーターを用いて、硬化性アクリレート混合物を槽内で摂氏３３度の温度に保った。幅３０．５ｃｍ（１２インチ）の繊維ガラス材（ノースカロライナ州グリーンズボロ（Greensboro）のＢＧＦインダストリーズ（BGF Industries）製の、仕上げ６２７でのスタイル番号１０６）を槽の外側に、コーターの巻出機の上で取り付け、槽が「下方」位置にあるとアクリレートの液面よりも上方に位置するアイドラーローラーの周囲に装着し、続いて、繊維ガラス通路をコーターのその他の部分へ進めた。槽が「上方」位置にあると、アイドラーが沈み、繊維ガラス布地も沈むようになった。槽内で飽和させた後、スチールロールとゴム被覆ロールとの間の圧力制御ニップ内で、樹脂リッチ繊維ガラス布地（デュポンメリネックス（Dupont Melinex）（登録商標）６１８ＰＥＴフィルム、バージニア州ホープウェル（Hopewell）のデュポン・テイジン・フィルムズＵＳ社（Dupont Teijin Films US Limited Partnership））と接触している、下塗りされていない側面を有するＰＥＴフィルムの２つの層の間に樹脂飽和繊維ガラスを挟んだ。続いて、ＰＥＴ−繊維ガラス−ＰＥＴの３層構造体をＵＶ光源（フュージョン・アエテク（Fusion Aetek）製、品番１９０３１Ｄ、イリノイ州ロメオビル（Romeoville））に通し、コーターの巻き出し部分の中に通した。槽の中に沈められた繊維ガラスの全長は約０．６メートル（２フィート）であった。続いて、５ｍ／分の速度、２ｋｇｆ／ｃｍ２のニップエアシリンダー内圧力で、低電力設定の上記ＵＶ硬化装置内のシングルバルブと、ＵＶ−ＬＥＤ硬化体（電流が７．３４アンペアの上記システム）を備える状態で、ラインを動かした。両方のＵＶ光源に曝した後、サンプルを回収したところ、樹脂マトリックスは固体になっていた。ＰＥＴの両方の層を取り外し、残りの複合フィルムを気泡量に関して顕微鏡下で分析した。はさみ尺によって測定した場合、複合体サンプルの厚みは、３３マイクロメートル（１．３ミル）であった。得られたサンプル内の気泡の面積率は、上記のような顕微鏡観測手順で測定したところ、２．２０％であった。
【００７２】
実施例２（沈められ、巻き戻されており、予め飽和されていない例）実験は、変更を加えたヒラノ（Hirano）２００Ｌというコーター上で行った。実施例１で定めたものと同じ組成のＵＶ硬化性アクリレートを含有する槽の側面に、繊維ガラス材のロールを取り付けた。取り付けたとき、繊維ガラス材のロールの底部をアクリレートの中に沈めた。槽の上下動作を可能にする線状ステージの上に、槽を取り付けた。幅３０．５ｃｍ（１２インチ）の繊維ガラス材（ノースカロライナ州グリーンズボロ（Greensboro）のＢＧＦインダストリーズ（BGF Industries）製の、仕上げ６２７でのスタイル番号１０６）を、槽が下方位置にあるときアクリレートの液面よりも上方に位置するアイドラーローラーに巻きつけた。槽が「上方」位置にあると、アイドラーが沈み、繊維ガラス布地も沈むようになった。外付けの槽ヒーターを用いて、槽内の硬化性アクリレート混合物の温度を摂氏３１度に保った。槽内で飽和させた後、スチールロールとゴム被覆ロールとの間の圧力制御ニップ内で、樹脂リッチ繊維ガラス布地（デュポンメリネックス（Dupont Melinex）（登録商標）６１８ＰＥＴフィルム、バージニア州ホープウェル（Hopewell）のデュポン・テイジン・フィルムズＵＳ社（Dupont Teijin Films US Limited Partnership））と接触している、下塗りされていない側面を有するＰＥＴフィルムの２つの層の間に樹脂飽和繊維ガラスを挟んだ。続いて、ＰＥＴ−繊維ガラス−ＰＥＴの３層構造体をＵＶ光源（フュージョン・アエテク（Fusion Aetek）製、品番１９０３１Ｄ、イリノイ州ロメオビル（Romeoville））に通し、コーターの巻き出し部分の中に通した。実験の最初に、アクリレート含有槽を上方位置まで上げた。この位置では、アイドラーは沈むようになった。槽の中の繊維ガラスの全長は約０．６メートル（２フィート）であった。続いて、５ｍ／分の速度、２ｋｇｆ／ｃｍ２のニップエアシリンダー内圧力で、低電力設定の上記ＵＶ−アークランプの硬化装置内のシングルバルブと、ＵＶＬＥＤ硬化体（電流が７．３４アンペアの上記システム）を備える状態で、ラインを動かした。サンプルの位置に印を付けた状態で、得られた重合化材をコアの上に巻きつけ、後に、印の位置で、サンプルを２．５メートルごとに抜き出した。巻きつけたウェブの全長は２０メートルであった。ＰＥＴの両方の層をサンプルから取り外し、残りの複合フィルムを気泡量に関して顕微鏡下で分析した。サンプルの厚みをはさみ尺によって測定した。下記の表には、サンプルの厚みと気泡の面積率の測定値が報告されている。サンプルの位置は、ロールの外側末端部からの距離として示されている。例えば、位置「０」のサンプルは、飽和ロールを巻き戻してＵＶ硬化作業に送られたものと見なされる第１のサンプルであった。ロールの末端部からの距離が最大であるサンプルは、初めに、実験で使った繊維ガラスロールの芯に最も近い位置にあったものである。
【００７３】
【表２】
2010532415.tif 000004
【００７４】
このように、繊維ウェブに含浸させる装置及び方法の実施形態を開示する。本開示が、開示されたもの以外の実施形態で実施され得ることは、当業者には理解されよう。開示された実施形態は、例証の目的で提示されているのであって、制限するものではなく、本発明は、次に続く請求項によってのみ限定される。
【図１】
2010532415.tif 000005
【図２】
2010532415.tif 000006
【図３】
2010532415.tif 000007
【図４】
2010532415.tif 000008
【図５】
2010532415.tif 000009
【図６】
2010532415.tif 000010
【図７】
2010532415.tif 000011
【国際調査報告】
2010532415.tif 000012
2010532415.tif 000013
2010532415.tif 000014
2010532415.tif 000015
2010532415.tif 000016