(57)【要約】連続繊維複合体、及び連続繊維複合体を形成する方法を記載する。連続繊維複合体は、ポリアリーレンスルフィドポリマー内に埋封されている複数の一方向に整列した連続繊維を含む。連続繊維複合体は、非常に高い装填量、例えば連続繊維複合体の約４０重量％より多い連続繊維を含む。連続繊維複合体は、出発ポリアリーレンスルフィドを、溶融加工ユニット内で反応性官能化ジスルフィド化合物と反応させることによって形成する。出発ポリアリーレンスルフィドと反応性官能化ジスルフィド化合物との間の反応によって、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドが形成される。連続繊維を反応性官能化ポリアリーレンスルフィド中に埋封することにより、ポリアリーレンスルフィドの反応性によってポリアリーレンスルフィドポリマーと繊維との間の接着を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向に伸びており、縦方向に配向している複数の連続繊維、及び繊維を埋封する反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを含み、連続繊維は連続繊維複合体の約４０重量％より多くを構成する連続繊維複合体。
【請求項２】
ポリアリーレンスルフィドがポリフェニレンスルフィドである、請求項１に記載の連続繊維複合体。
【請求項３】
連続繊維が連続繊維複合体の約５０重量％より多くを構成する、請求項１又は請求項３に記載の連続繊維複合体。
【請求項４】
連続繊維が連続粗紡糸の形態である、請求項１〜３のいずれかに記載の連続繊維複合体。
【請求項５】
反応性官能化ポリアリーレンスルフィドが約１０００ｐｐｍ未満の塩素含量を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の連続繊維複合体。
【請求項６】
連続繊維複合体が、ＡＳＴＭ試験法Ｄ３０３９／Ｄ３０３９Ｍ−０８にしたがって測定して約２１４０ＭＰａより大きい引張応力を有し、及び／又はＡＳＴＭ試験法Ｄ３０３９／Ｄ３０３９Ｍ−０８にしたがって測定して約１１７×１０３ＭＰａ・インチより大きい引張弾性率を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の連続繊維複合体。
【請求項７】
反応性官能化ポリアリーレンスルフィドが、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、及びニトロ基から選択される末端基を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の連続繊維複合体。
【請求項８】
連続繊維が、ガラス繊維、石英繊維、シリカ繊維、セラミック繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、金属酸化物繊維、炭素繊維、金属繊維、無機結晶繊維、又は有機ポリマー繊維である、請求項１〜７のいずれかに記載の連続繊維複合体。
【請求項９】
請求項１に記載の連続繊維複合体を含む、引き抜き成形テープ、シート、ロッド、又は構造体。
【請求項１０】
請求項１に記載の連続繊維複合体を含む積層パネル。
【請求項１１】
積層パネルが次の特性：
ＡＳＴＭ試験法Ｄ３０３９／Ｄ３０３９Ｍ−０８にしたがって測定して約２０５０ＭＰａより大きい引張応力；
ＡＳＴＭ試験法Ｄ３０３９／Ｄ３０３９Ｍ−０８にしたがって測定して約２０６５ＭＰａより大きい引張り強さ；及び
約４１０×１０３ＭＰａより大きいショートビーム剪断強さ；
の少なくとも１つを有する、請求項１０に記載の積層パネル。
【請求項１２】
請求項１１に記載の積層パネルを含む自動車、スポーツ用品、又は管状部材。
【請求項１３】
出発ポリアリーレンスルフィドを、反応性基を含む反応性官能化ジスルフィド化合物と共に溶融加工して反応性官能化ポリアリーレンスルフィド材料を形成し；
複数の連続繊維を反応性官能化ポリアリーレンスルフィド材料内に埋封して連続繊維複合体を形成し、ここで、連続炭素繊維を縦方向に配向し、連続繊維は連続繊維複合体の約４０重量％より多くを構成する；
ことを含む、縦方向に伸びている連続繊維複合体を形成する方法。
【請求項１４】
反応性官能化ポリアリーレンスルフィドが、ＩＳＯ試験Ｎｏ．１１４４３にしたがって１２００秒−１の剪断速度及び３１０℃の温度で測定して約１５００ポイズ未満の溶融粘度を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
反応性官能化ジスルフィド化合物の反応性基が、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基、及びニトロ基からなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
連続繊維複合体を加熱し；
加熱した連続繊維複合体を、少なくとも１つの成形ダイを通して牽引して、連続繊維複合体をプリフォームに圧縮及び成形し；そして
プリフォームを冷却する；
ことを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
複数の連続繊維を反応性官能化ポリアリーレンスルフィド材料内に埋封する工程が、引き抜き成形プロセス、エマルジョン形成プロセス、スラリー形成プロセス、繊維混繊形成プロセス、フィルムインターリーブプロセス、又は乾燥粉末形成プロセスを含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は、２０１２年４月１３日の出願日を有する米国仮特許出願６１／６２３，６２９（その全部を本明細書中に包含する）の出願の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]連続繊維／ポリマー複合体は広範囲の用途において用いられている。例えば、連続繊維複合体は、軽量の構造補強材並びに保護ケーシングとして有用な繊維強化複合体のテープ、リボン、ロッド、及び構造体を形成するために用いられている。連続繊維複合体はまた、種々の所望の用途において高い強度特性を示す製造物を形成するために射出成形のような溶融加工技術においても用いられている。
【０００３】
[0003]連続繊維複合体に関する大きな問題は、それらが所望の強度特性を達成することを助けるためにしばしば熱硬化性樹脂（例えばビニルエステル）に頼っていることである。熱硬化性樹脂は、製造中に使用することが困難で、他の材料との複合体を形成するための良好な結合特性を有していない。これに応じて、熱可塑性樹脂との連続繊維複合体を形成する試みが行われている。残念なことに、これらの連続繊維複合体は繊維の不適当な湿潤のために欠陥及びドライスポットを示し、これにより形成される製造物において劣った耐久性及び強度がもたらされる。かかる連続繊維複合体に関する他の問題は、用いる熱可塑性樹脂はしばしば高温の加工及び／又は用途に耐えることができないことである。
【０００４】
[0004]かかる問題を軽減する試みにおいて、連続繊維複合体において用いるための熱可塑性マトリクスとしてポリアリーレンスルフィドが研究されている。ポリアリーレンスルフィドは、高い熱的、化学的、及び機械的応力に耐えることができ、広範囲の用途において有益に使用される高性能ポリマーである。しかしながら、ポリアリーレンスルフィドベースの連続繊維複合体に関する大きな問題は、これらが通常は、特に連続炭素繊維を用いる場合にポリアリーレンスルフィドポリマーと連続繊維との間の劣った接着力のために劣ったコンソリデーションを与えることである。高分子量のポリアリーレンスルフィドはより高いレベルの分子間連鎖の絡み合いのために連続繊維とより良好な接着力を有すると理解されているので、高分子量のポリアリーレンスルフィドを使用することは連続繊維複合体の形成において有望であった。残念なことに、高分子量のポリアリーレンスルフィドは高い溶融粘度を有し、これによって加工性の問題が示され、これにより形成技術が複雑になる可能性がある。これに対応して、材料の加工性と形成される連続繊維複合体の所望の機械特性とのバランスを取るために、複合体中の連続繊維の装填レベルを限定していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]ポリアリーレンスルフィドポリマーから形成され、高い連続繊維装填レベルを含む連続繊維複合体に対する必要性が現在存在している。有用な複合体は、形成中に良好な加工特性を示す一方で、所望の用途において求められている所望の強度、耐久性、及び温度性能を達成することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0006]一態様によれば、縦方向に伸びるポリアリーレンスルフィドベースの連続繊維複合体が開示される。この連続繊維複合体は、縦方向に配向している複数の連続繊維、及び連続繊維を埋封する反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを含む。連続繊維は連続繊維複合体の約４０重量％より多くを構成する。
【０００７】
[0007]他の態様によれば、連続繊維複合体を形成する方法が開示される。この方法は、出発ポリアリーレンスルフィドを、反応性基を含む反応性官能化ジスルフィド化合物と共に溶融加工して、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを形成することを含む。この方法はまた、複数の連続繊維を、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを含む材料内に埋封して連続繊維複合体を形成することも含み、ここで連続繊維は連続繊維複合体内に実質的に縦方向に配向される。連続繊維は連続繊維複合体の約４０重量％より多くを構成する。
【０００８】
[0008]また、複数の連続繊維を含む連続繊維複合体を含む製造物も開示される。この製造物としては、例えば、射出成形、ブロー成形、熱成形、熱間鍛造などによって形成される複合体のテープ、リボン、シート、ロッド、構造体を挙げることができる。
【０００９】
[0009]本発明の他の特徴及び形態を下記においてより詳細に示す。
【００１０】
[0010]当業者へのそのベストモードを含む本発明の完全且つ実施可能な開示を、添付の図面の参照を含む明細書の残りにおいてより詳しく示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0011]図１は、本明細書に記載する連続繊維複合体の一態様の斜視図である。
【図２】[0012]図２は、連続繊維粗紡糸を用いて形成される連続繊維複合体を含む複合体テープの断面図である。
【図３】[0013]図３は、本明細書に記載するように用いるための含侵システムの一態様の概要図である。
【図４】[0014]図４は、本明細書に記載するように用いることができる成形システムの一態様の概要図である。
【図５】[0015]図５は、本明細書に記載するように形成することができる連続繊維強化ポリアリーレンスルフィドロッドの一態様の斜視図である。
【図６】[0016]図６は、その１以上の層をポリアリーレンスルフィド組成物から形成することができる多層管状部材である。
【図７】[0017]図７は、炭素繊維を導入した幾つかの複合体テープに関する引張応力の比較を示す。
【図８】[0018]図８は、炭素繊維を導入した幾つかの複合体テープに関する引張弾性率の比較を示す。
【図９】[0019]図９は、炭素繊維を導入した幾つかの複合体パネルに関する引張応力の比較を示す。
【図１０】[0020]図１０は、炭素繊維を導入した幾つかの複合体パネルに関する引張弾性率の比較を示す。
【図１１】[0021]図１１は、炭素繊維を導入した幾つかの複合体パネルに関する曲げ応力の比較を示す。
【図１２】[0022]図１２は、炭素繊維を導入した幾つかの複合体パネルに関する曲げ弾性率の比較を示す。
【図１３】[0023]図１３は、炭素繊維を導入した幾つかの複合体パネルに関するショートビーム剪断強さの比較を示す。
【図１４】[0024]図１４は、炭素繊維を導入した幾つかの複合体パネルに関するショートビーム剪断ピーク応力の比較を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0025]本明細書及び図面において参照文字を繰り返し使用することは、本発明の同一又は類似の特徴又は構成要素を示すことを意図する。
【００１３】
[0026]本議論は代表的な態様のみの記載であり、本発明のより広い形態を限定することは意図しないことが当業者によって理解される。
【００１４】
[0027]一般的に言えば、本発明は、種々の用途において用いるための連続繊維複合体、及び連続繊維複合体を形成する方法に関する。本連続繊維複合体は、溶融加工技術にしたがって製造物を形成する際に有利に用いることができる。製造物としては、例えば、例えば電気ケーブル（例えば高圧通信ケーブル）、電力供給パイプライン、強化パイプ、綱、ロープ、スポーツ用品、及び広範囲の他の構造部材の形成において用いることができる、複合体のペレット、テープ、リボン、シート、ロッド、及び構造体を挙げることができる。
【００１５】
[0028]本連続繊維複合体は、ポリアリーレンスルフィド材料中に埋封されている複数の連続繊維を含む。連続繊維複合体の一態様を図１に示す。示されているように、連続繊維複合体２は、ポリアリーレンスルフィドポリマー材料６内に埋封されている複数の一方向に整列された繊維３を含む。連続繊維複合体は、一般に連続繊維複合体の約４０重量％より多い非常に高い装填量の連続繊維を含む。高い連続繊維装填レベルを達成するために、出発ポリアリーレンスルフィドを、溶融加工ユニット内で反応性官能化ジスルフィド化合物と反応させる。出発ポリアリーレンスルフィドと反応性官能化ジスルフィド化合物との反応によって、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドが形成される。反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを含むポリマー材料中に連続繊維を埋封することによって、ポリアリーレンスルフィドの反応性によってポリアリーレンスルフィドポリマーと繊維との間の接着を増大させることができる。いかなる特定の理論にも縛られないが、増大した接着は、ポリアリーレンスルフィドと繊維の表面との間の向上した結合、例えば連続繊維の表面上のサイズ剤内に存在する官能基とポリアリーレンスルフィドの反応性官能基との間の結合によるものであると考えられる。
【００１６】
[0029]また、溶融加工中に反応性官能化ジスルフィド化合物と出発ポリアリーレンスルフィドとを反応させることによって、形成される反応性官能化ポリアリーレンスルフィドの溶融粘度を低下させることもできる。例えば、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドは、ＩＳＯ試験Ｎｏ．１１４４３にしたがって１２００秒−１の剪断速度及び３１０℃の温度において測定して、約１５００ポイズ未満、約１０００ポイズ未満、約５００ポイズ未満、又は約４００ポイズ未満の溶融粘度を有することができる。
【００１７】
[0030]一態様においては、出発ポリアリーレンスルフィドは高分子量で低塩素含量のポリアリーレンスルフィドであってよく、得られる反応性官能化ポリアリーレンスルフィド及びそれから形成される連続繊維複合体は、比較的低い溶融粘度及び結果として生じる良好な加工性を示すことができるだけでなく、低い塩素含量を有することもできる。例えば、連続繊維複合体のポリアリーレンスルフィド材料は、約１０００ｐｐｍ未満、約９００ｐｐｍ未満、約６００ｐｐｍ未満、又は約４００ｐｐｍ未満の塩素含量を有することができる。
【００１８】
[0031]連続繊維複合体は、溶融体中における連続繊維と反応性官能化ポリアリーレンスルフィドとの間の相互作用のために優れた機械特性を示すことができる。特に、複合体中に更なる異なる繊維タイプを用いる必要なしに所望の強度特性を達成することができる。例として、連続繊維複合体テープは、約２１４０メガパスカル（ＭＰａ）（約３１０×１０３ｐｓｉ）より大きく、又は約２２０５Ｍ（３２０×１０３ｐｓｉ）より大きいテープ引張応力、並びに約１１７×１０３ＭＰａ（１７×１０６ｐｓｉ）より大きいテープ引張弾性率を示すことができる。連続繊維テープは、約１．７％以下、例えば約１．６％未満の最大荷重点における歪み（％）を示すことができ、一態様においては、約１１０×１０３ＭＰａ（１６．０×１０６ｐｓｉ）より大きく、又は約１１７×１０３ＭＰａ（１７×１０６ｐｓｉ）より大きい引張コード弾性率を示すことができる。
【００１９】
[0032]連続繊維複合体パネル（即ち、互いに隣接している複数（少なくとも２つ）の連続繊維テープを含む積層体）は、約２０５０ＭＰａ（３００×１０３ｐｓｉ）より大きく、又は約２２００ＭＰａ（３２０×１０３ｐｓｉ）より大きい引張応力を有することができる。複合体パネルは、約１．８％の最大荷重点における歪み（％）を有することができ、約２０６５ＭＰａ（３００×１０３ｐｓｉ）より大きく、例えば約２１００ＭＰａ（３０５×１０３ｐｓｉ）より大きい引張り強さを有することができる。連続繊維複合体パネルは、約１００×１０３ＭＰａ（１５×１０６ｐｓｉ）より大きく、例えば約１１０×１０３ＭＰａ（１６×１０６ｐｓｉ）より大きい引張コード弾性率を有することができる。
【００２０】
[0033]テープ及びパネルの引張特性は、ＡＳＴＭ試験法Ｎｏ．Ｄ３０３９／Ｄ３０３９Ｍ−０８にしたがって測定することができる。
【００２１】
[0034]連続繊維複合体パネルは、約１１００ＭＰａ（約１７０×１０３ｐｓｉ）より大きく、又は約１２００ＭＰａ（１７５×１０３ｐｓｉ）より大きい曲げ応力を有することができる。連続繊維複合体パネルは、一態様においては約６２０Ｎ（１４０重量ポンド）より大きく、又は６４５Ｎ（１４５重量ポンド）より大きい最大曲げ荷重を有することができ、約１．２％未満、又は約１．１５％未満の曲げ歪みを有することができる。連続繊維複合体パネルは、一態様においては、約１００×１０３ＭＰａ（１５×１０６ｐｓｉ）より大きく、又は約１１７×１０３ＭＰａ（１７×１０６ｐｓｉ）より大きい曲げコード弾性率を有することができる。曲げ特性は、ＡＳＴＭ試験法Ｎｏ．Ｄ７９０−０３にしたがって測定することができる。
【００２２】
[0035]連続繊維複合体は、約４１５×１０３ＭＰａ（６０×１０６ｐｓｉ）より大きく、又は約４８０×１０３ＭＰａ（７０×１０６ｐｓｉ）より大きいショートビーム剪断強さを有することができ、標準試験法ＡＳＴＭ−Ｄ２３４４にしたがって測定して約６５ＭＰａ（１０×１０３ｐｓｉ）より大きいショートビームピーク応力を有することができる。
【００２３】
[0036]連続繊維複合体中に導入される連続繊維は、限定なしに、（１）ガラス繊維、石英繊維、シリカ繊維、及びセラミック繊維、例えばアルミナ−シリカ（耐熱性セラミック繊維）、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、或いはアルミナ−ボリア−シリカ、アルミナ−クロミア−シリカ、ジルコニア−シリカなどをはじめとするモノフィラメント金属酸化物繊維のような無機結晶又はポリマー；（２）炭素繊維、黒鉛繊維、アセテート、アクリル樹脂（アクリロニトリルを含む）、脂肪族ポリアミド（例えばナイロン）、芳香族ポリアミド、ポリエステル、フラックス、ポリエチレン、ポリウレタン（例えばスパンデックス）、α−セルロース、セルロース、再生セルロース（例えばレイヨン）、黄麻、サイザル麻、塩化ビニル、例えばビニヨン、ビニルジエン（例えばサラン）、及び熱可塑性繊維のような有機ポリマー繊維；（３）アルミニウム、ホウ素、青銅、クロム、ニッケル、ステンレススチール、チタン、及びこれらの合金のような金属繊維；並びに（４）無機単結晶である「ウィスカー」；などの任意の好適な繊維タイプであってよい。
【００２４】
[0037]無機連続繊維としては、例えば、硬質ガラス繊維のようなガラスから形成される繊維；溶融石英繊維のような石英から形成される繊維；ロックウールのような天然鉱物から誘導される繊維；金属から形成される繊維；及び炭素から形成される繊維；を挙げることができる。無機繊維は単独か又は組み合わせて用いることができる。また、上記の無機材料の任意の組み合わせを繊維に成形することによって得られる繊維を用いることもできる。
【００２５】
[0038]有機連続繊維としては、例えば、ポリアミド樹脂から形成される繊維、特にアラミド、例えばKevlar（登録商標）のような全芳香族繊維から製造されるもの；並びに、ポリエステル樹脂から形成される繊維、特に全芳香族繊維及びポリイミド樹脂から形成されるもの；を挙げることができる。有機繊維は単独か又は組み合わせて用いることができる。更に、複合体中に導入することができる連続繊維を形成するためにポリアリーレンスルフィド樹脂組成物から形成される繊維を用いることもできる。
【００２６】
[0039]また、有機及び無機繊維の組み合わせを連続繊維複合体中に導入することもできる。
【００２７】
[0040]有機連続繊維を用いる場合には、有機繊維材料は、連続繊維複合体中に存在する連続繊維の形状に対する損傷を阻止するために、それから連続繊維を形成する樹脂が、連続繊維と混合するポリアリーレンスルフィド組成物のものよりも高い融点（又は熱分解温度）を有するように選択しなければならない。
【００２８】
[0041]一態様においては、複合体の連続繊維には連続炭素繊維を含ませることができる。連続繊維複合体中に導入する炭素繊維は、限定なしに、アモルファス炭素繊維、黒鉛炭素繊維、金属被覆炭素繊維、又はこれらの混合物などの当該技術において公知の任意の連続炭素繊維であってよい。
【００２９】
[0042]連続繊維は、個々の繊維の形態か又は繊維粗紡糸の形態であってよい。本明細書において用いる「粗紡糸」という用語は、一般に個々の繊維の束又はトウを指す。粗紡糸内に含まれる繊維は撚られていてよく、又はストレートであってよい。それぞれの粗紡糸内に含まれる繊維の数は、一定であるか又は粗紡糸間で変化してよい。通常は、粗紡糸は、約１，０００の繊維〜約１００，０００の個々の繊維、幾つかの態様においては約５，０００〜約５０，０００の繊維を含む。例えば、図２は複数の連続繊維粗紡糸５を含む複合体テープ４の断面図を示す。
【００３０】
[0043]用いる連続繊維は、それらの質量に対して高い程度の引張り強さを有していてよい。例えば、連続炭素繊維の極限引張り強さは、通常は約１，０００〜約１０，０００メガパスカル（ＭＰａ）、幾つかの態様においては約２，０００ＭＰａ〜約８，０００ＭＰａ、幾つかの態様においては約３，０００ＭＰａ〜約７，０００ＭＰａである。かかる引張り強さは、繊維が約０．１〜約２ｇ／ｍ、幾つかの態様においては約０．４〜約１．５ｇ／ｍの単位長さあたりの質量のように比較的軽量のものである場合でも達成することができる。したがって単位長さあたりの質量に対する引張り強さの比は、約１，０００メガパスカル／ｇ／ｍ（ＭＰａ／ｇ／ｍ）以上、幾つかの態様においては約４，０００ＭＰａ／ｇ／ｍ以上であってよい。例えば、連続繊維は約５，０００〜約７，０００ＭＰａ／ｇ／ｍの範囲の質量に対する引張り強さの比を有していてよい。連続繊維は、約４〜約３５マイクロメートル、幾つかの態様においては約５〜約３５マイクロメートルのみかけ直径を有していてよい。
【００３１】
[0044]溶融加工装置を用いて、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを形成して、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを含む材料内に連続繊維を埋封することができる。中でも、溶融加工装置によって、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドポリマー材料を繊維及び／又は粗紡糸の全表面に施す能力が促進される。
【００３２】
[0045]図３を参照すると、かかる溶融加工装置の一態様が示されている。より詳しくは、この装置は、バレル１２２の内部に取り付けられているスクリューシャフト１２４を含む押出機１２０を含む。ヒーター１３０（例えば電気抵抗ヒーター）がバレル１２２の外側に取り付けられている。使用中においては、出発ポリアリーレンスルフィド及び反応性官能化ジスルフィド化合物を含む供給材料１２７を、ホッパー１２６を通して押出機１２０に供給する。
【００３３】
[0046]供給材料１２７は出発ポリアリーレンスルフィドを含む。一般に、出発ポリアリーレンスルフィドは、式（Ｉ）：
【００３４】
【化１】
2015519423.tif 000003
【００３５】
（式中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４は、同一か又は異なり、６〜１８個の炭素原子のアリーレン単位であり；Ｗ、Ｘ、Ｙ、及びＺは、同一か又は異なり、−ＳＯ２−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、又は１〜６個の炭素原子のアルキレン若しくはアルキリデン基から選択される二価の連結基であり、連結基の少なくとも１つは−Ｓ−であり；そして、ｎ、ｍ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｏ、及びｐは、独立して、０、又は１、２、３、若しくは４であり、但しこれらの合計は２以上である）
の繰り返し単位を含むポリアリーレンチオエーテルであってよい。アリーレン単位のＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４は、選択的に置換又は非置換であってよい。有利なアリーレン系は、フェニレン、ビフェニレン、ナフチレン、アントラセン、及びフェナントレンである。ポリアリーレンスルフィドは、通常は約３０モル％より多く、約５０モル％より多く、又は約７０モル％より多いアリーレンスルフィド（−Ｓ−）単位を含む。一態様においては、ポリアリーレンスルフィドは、少なくとも約８５モル％の、２つの芳香環に直接結合しているスルフィド連結基を含む。
【００３６】
[0047]一態様においては、出発ポリアリーレンスルフィドは、本発明においてその成分としてフェニレンスルフィド構造：−（Ｃ６Ｈ４−Ｓ）ｎ−（式中、ｎは１以上の整数である）を含むものとして定義されるポリフェニレンスルフィドである。
【００３７】
[0048]出発ポリアリーレンスルフィドは連続繊維複合体を形成する前に合成することができるが、これはプロセスの必須要件ではない。ポリアリーレンスルフィドの製造において用いることができる合成技術は当該技術において一般的に知られている。例として、ポリアリーレンスルフィドを製造する方法には、ヒドロスルフィドイオンを与える材料、例えばアルカリ金属硫化物を、有機アミド溶媒中でジハロ芳香族化合物と反応させることを含ませることができる。
【００３８】
[0049]アルカリ金属硫化物は、例えば、硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウム、又はこれらの混合物であってよい。アルカリ金属硫化物が水和物又は水性混合物である場合には、アルカリ金属硫化物を、重合反応の前に脱水操作によって処理することができる。アルカリ金属硫化物はまた、その場で生成させることもできる。更に、少量のアルカリ金属水酸化物を反応中に含ませて、アルカリ金属硫化物と共に非常に少量で存在する可能性があるアルカリ金属ポリスルフィド又はアルカリ金属チオスルフェートのような不純物を除去するか又は（例えばかかる不純物を無害の材料に変化させるために）反応させることができる。
【００３９】
[0050]ジハロ芳香族化合物は、限定なしに、ｏ−ジハロベンゼン、ｍ−ジハロベンゼン、ｐ−ジハロベンゼン、ジハロトルエン、ジハロナフタレン、メトキシ−ジハロベンゼン、ジハロビフェニル、ジハロ安息香酸、ジハロジフェニルエーテル、ジハロジフェニルスルホン、ジハロジフェニルスルホキシド、又はジハロジフェニルケトンであってよい。ジハロ芳香族化合物は、単独か又はその任意の組合せのいずれかで用いることができる。具体的な代表的ジハロ芳香族化合物としては、限定なしに、ｐ−ジクロロベンゼン；ｍ−ジクロロベンゼン；ｏ−ジクロロベンゼン；２，５−ジクロロトルエン；１，４−ジブロモベンゼン；１，４−ジクロロナフタレン；１−メトキシ−２，５−ジクロロベンゼン；４，４’−ジクロロビフェニル；３，５−ジクロロ安息香酸；４，４’−ジクロロジフェニルエーテル；４，４’−ジクロロジフェニルスルホン；４，４’−ジクロロジフェニルスルホキシド；及び４，４’−ジクロロジフェニルケトン；を挙げることができる。
【００４０】
[0051]ハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素であってよく、同じジハロ芳香族化合物中の２つのハロゲン原子は、同一か又は互いと異なっていてよい。一態様においては、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｐ−ジクロロベンゼン、又はこれらの２以上の化合物の混合物をジハロ芳香族化合物として用いる。
【００４１】
[0052]当該技術において公知なように、ポリアリーレンスルフィドの末端基を形成するか、或いは重合反応及び／又はポリアリーレンスルフィドの分子量を調節するために、モノハロ化合物（必ずしも芳香族化合物ではない）をジハロ芳香族化合物と組み合わせて用いることもできる。
【００４２】
[0053]ポリアリーレンスルフィドはホモポリマーであってよく、又はコポリマーであってよい。ジハロ芳香族化合物の好適な選択的組み合わせによって、２以上の異なる単位を含むポリアリーレンスルフィドコポリマーを形成することができる。例えば、ｐ−ジクロロベンゼンをｍ−ジクロロベンゼン又は４，４’−ジクロロジフェニルスルホンと組み合わせて用いる場合には、式（ＩＩ）：
【００４３】
【化２】
2015519423.tif 000004
【００４４】
の構造を有するセグメント、及び式（ＩＩＩ）：
【００４５】
【化３】
2015519423.tif 000005
【００４６】
の構造を有するセグメント、又は式（ＩＶ）：
【００４７】
【化４】
2015519423.tif 000006
【００４８】
の構造を有するセグメントを含むポリアリーレンスルフィドコポリマーを形成することができる。
【００４９】
[0054]一般に、充填したアルカリ金属硫化物の有効量１モルあたりの１種類又は複数のジハロ芳香族化合物の量は、一般に１．０〜２．０モル、１．０５〜２．０モル、又は１．１〜１．７モルであってよい。これにより、ポリアリーレンスルフィドにハロゲン化アルキル（一般に塩化アルキル）末端基を含ませることができる。
【００５０】
[0055]ポリアリーレンスルフィドを製造する方法には、有機アミド溶媒中で重合反応を行うことを含ませることができる。重合反応において用いる代表的な有機アミド溶媒としては、限定なしに、Ｎ−メチル−２−ピロリドン；Ｎ−エチル−２−ピロリドン；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド；Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド；Ｎ−メチルカプロラクタム；テトラメチル尿素；ジメチルイミダゾリジノン；ヘキサメチルリン酸トリアミド、及びこれらの混合物を挙げることができる。反応において用いる有機アミド溶媒の量は、例えばアルカリ金属硫化物の有効量１モルあたり０．２〜５ｋｇ（ｋｇ／モル）であってよい。
【００５１】
[0056]ポリアリーレンスルフィドは、線状、半線状、分岐、又は架橋型であってよい。線状ポリアリーレンスルフィドは、−（Ａｒ−Ｓ）−の繰り返し単位を主構成単位として含む。一般に、線状ポリアリーレンスルフィドは約８０モル％以上のこの繰り返し単位を含んでいてよい。線状ポリアリーレンスルフィドは少量の分岐単位又は架橋単位を含んでいてよいが、分岐又は架橋単位の量はポリアリーレンスルフィドの全モノマー単位の約１モル％未満であってよい。線状ポリアリーレンスルフィドポリマーは、上記に記載の繰り返し単位を含むランダムコポリマー又はブロックコポリマーであってよい。
【００５２】
[0057]３つ以上の反応性官能基を有する少量の１種類以上のモノマーをポリマー中に導入することによって与えられる架橋構造又は分岐構造を有していてよい半線状ポリアリーレンスルフィドを用いることができる。例えば、３つ以上の反応性官能基を有するモノマーから、ポリマーの約１モル％〜約１０モル％の間を形成することができる。半線状ポリアリーレンスルフィドの製造において用いることができる方法は、当該技術において一般的に知られている。例として、半線状ポリアリーレンスルフィドを形成する際に用いるモノマー成分に、分岐ポリマーの製造において用いることができる分子あたり２以上のハロゲン置換基を有する一定量のポリハロ芳香族化合物を含ませることができる。かかるモノマーは、式：Ｒ’Ｘｎ（式中、それぞれのＸは、塩素、臭素、及びヨウ素から選択され、ｎは３〜６の整数であり、Ｒ’は、約４個以下のメチル置換基を有していてよい価数ｎの多価芳香族基であり、Ｒ’中の炭素原子の総数は６〜約１６の範囲内である）によって表すことができる。半線状ポリアリーレンスルフィドを形成する際に用いることができる分子あたり２個より多いハロゲンで置換されている幾つかのポリハロ芳香族化合物の例としては、１，２，３−トリクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、１，３−ジクロロ−５−ブロモベンゼン、１，２，４−トリヨードベンゼン、１，２，３，５−テトラブロモベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、１，３，５−トリクロロ−２，４，６−トリメチルベンゼン、２，２’，４，４’−テトラクロロビフェニル、２，２’，５，５’−テトラヨードビフェニル、２，２’，６，６’−テトラブロモ−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニル、１，２，３，４−テトラクロロナフタレン、１，２，４−トリブロモ−６−メチルナフタレンなど、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００５３】
[0058]重合の後、出発ポリアリーレンスルフィドを液体媒体で洗浄することができる。例えば、ポリアリーレンスルフィドを、水、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、塩溶液、及び／又は酢酸若しくは塩酸のような酸性媒体で洗浄することができる。ポリアリーレンスルフィドは、当業者に一般に知られている逐次的方法で洗浄することができる。酸性溶液又は塩溶液による洗浄によって、ナトリウム、リチウム、又はカルシウム金属イオン末端基濃度を約２０００ｐｐｍから約１００ｐｐｍに減少させることができる。
【００５４】
[0059]ポリアリーレンスルフィドを分解しない有機溶媒を洗浄のために用いることができる。有機溶媒としては、限定なしに、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ヘキサメチルホスホルアミド、及びピペラジノンのような窒素含有極性溶媒；ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、及びスルホランのようなスルホキシド及びスルホン溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、及びアセトフェノンのようなケトン溶媒；ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジオキサン、及びテトラヒドロフランのようなエーテル溶媒；クロロホルム、塩化メチレン、二塩化エチレン、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレン、モノクロロエタン、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、ペルクロロエタン、及びクロロベンゼンのようなハロゲン含有炭化水素溶媒；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、フェノール、クレゾール、ポリエチレングリコール、及びポリプロピレングリコールのようなアルコール及びフェノール溶媒；並びに、ベンゼン、トルエン、及びキシレンのような芳香族炭化水素溶媒；を挙げることができる。更に、溶媒は、単独か又はその２以上の混合物として用いることができる。
【００５５】
[0060]出発ポリアリーレンスルフィドを形成することは必須ではなく、出発ポリアリーレンスルフィドは公知の供給業者から購入することもできることを理解すべきである。例えば、Florence, Kentucky,米国のTiconaから入手できるFortron（登録商標）ポリフェニレンスルフィドを購入して出発ポリアリーレンスルフィドとして用いることができる。
【００５６】
[0061]連続繊維複合体には、複合体の重量基準で約２％〜約６０％、例えば複合体の重量基準で約５％〜約４０％の量のポリアリーレンスルフィド（又は複数のポリアリーレンスルフィドのブレンド）を含ませることができる。
【００５７】
[0062]出発ポリアリーレンスルフィドは比較的高い分子量を有していてよい。例えば、出発ポリアリーレンスルフィドは、約２５，０００ｇ／モルより大きく、又は約３０，０００ｇ／モルより大きい数平均分子量、及び約６０，０００ｇ／モルより大きく、又は約６５，０００ｇ／モルより大きい重量平均分子量を有していてよい。高分子量の出発ポリアリーレンスルフィドは、例えば約１０００ｐｐｍ未満、約９００ｐｐｍ未満、約６００ｐｐｍ未満、又は約４００ｐｐｍ未満の低い塩素含量を有していてよい。
【００５８】
[0063]一態様においては、出発ポリアリーレンスルフィドは高い分子量及び高い溶融粘度を有していてよい。例えば、出発ポリアリーレンスルフィドの溶融粘度は、ＩＳＯ試験Ｎｏ．１１４４３にしたがって１２００秒−１の剪断速度及び３１０℃の温度において測定して約１，５００ポイズより大きく、約２，５００ポイズより大きく、又は約３，０００ポイズより大きくてよい。
【００５９】
[0064]出発ポリアリーレンスルフィドは、反応性官能化ジスルフィド化合物と共に溶融加工することができる。一般に、反応性官能化ジスルフィド化合物は、式（Ｖ）：
Ｒ３−Ｓ−Ｓ−Ｒ４    （Ｖ）
（式中、Ｒ３及びＲ４は、同一か又は異なっていてよく、独立して１〜約２０個の炭素を含む炭化水素基であり、Ｒ３及びＲ４の一方又は両方の末端に反応性官能基を含む）
の構造を有していてよい。例えば、Ｒ３及びＲ４は、アルキル、シクロアルキル、アリール、又は複素環式基であってよい。
【００６０】
[0065]Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つは、末端カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基（置換又は非置換のいずれか）、ニトロ基などを含んでいてよい。出発ポリアリーレンスルフィドと混合することができるような反応性末端基を含むジスルフィド化合物の例としては、限定なしに、２，２’−ジアミノジフェニルジスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルジスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルジスルフィド、ジベンジルジスルフィド、ジチオサリチル酸、ジチオグリコール酸、α，α’−ジチオジ乳酸、β，β’−ジチオジ乳酸、３，３’−ジチオジピリジン、４，４’−ジチオモルホリン、２，２’−ジチオビス（ベンゾチアゾール）、２，２’−ジチオビス（ベンズイミダゾール）、２，２’−ジチオビス（ベンゾオキサゾール）、Ｌ−システイン、ジチオ安息香酸、ジヒドロキシフェニルジスルフィド、及び２−（４’−モルホリノジチオ）ベンゾチアゾールを挙げることができる。
【００６１】
[0066]出発ポリアリーレンスルフィドと混合するジスルフィド化合物の量は、一般に連続繊維複合体の約０．１重量％〜約３重量％、例えば連続繊維複合体の約０．１重量％〜約１重量％であってよい。
【００６２】
[0067]再び図３を参照すると、出発ポリアリーレンスルフィド及び反応性官能化ジスルフィド化合物を含む供給材料１２７を、スクリューシャフト１２４によってバレルの内部で移動させ、バレル１２２の内部の摩擦力及びヒーター１３０によって加熱する。加熱されると、出発ポリアリーレンスルフィドは溶融して、反応性官能化ジスルフィド化合物と反応して反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを形成する。供給材料は、この反応を促進するのに好適な温度に加熱する。より具体的には、供給材料は、出発ポリアリーレンスルフィドの溶融温度よりも高い温度、例えば約２８０℃より高く、又は約３００℃より高い温度に加熱する。反応性官能化ポリアリーレンスルフィドは、バレルフランジ１２８を通してバレル１２２から排出され、含侵ダイ１５０のダイフランジ１３２に導入される。
【００６３】
[0068]更なる成分を供給材料に含ませることもできる。例えば、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを、限定なしに耐衝撃性改良剤、充填剤、抗菌剤、潤滑剤、顔料又は他の着色剤、酸化防止剤、安定剤、界面活性剤、流動促進剤、固体溶媒、並びに特性及び加工性を向上させるために加える他の材料などの当該技術において一般的に知られている１種類以上の添加剤と組み合わせて含むポリマーマトリクス組成物を形成することができる。かかる随意的な材料は、通常の量で、通常の加工技術にしたがってポリアリーレンスルフィド組成物中において用いることができる。
【００６４】
[0069]ポリマー組成物中に含ませることができる更なる成分としては、ポリアリーレンスルフィドとブレンドすることができる更なるポリマーを挙げることができる。例として、ポリアリーレンスルフィドを液晶ポリマーとブレンドしてポリマーマトリクス組成物を形成することができる。例えば、ポリマーマトリクス組成物には、ポリアリーレンスルフィド、反応性官能化ジスルフィド化合物、及び任意の他の添加剤とブレンドした約４０重量％以下の液晶ポリマーを含ませることができる。
【００６５】
[0070]ポリアリーレンスルフィド組成物を形成した後、複数の連続繊維を組成物中に埋封して連続繊維複合体を形成することができる。図３においては互いと組み合わせている２つのプロセスを示しているが、この形成方法は必須ではなく、別の形成方法が本発明に包含されることを理解すべきである。例えば、まずポリマー組成物を形成することができ、組成物形成プロセスから取り出す時点又は場所で複合体形成プロセスを行うことができる。例えば、ポリマー組成物を当初の形成の後にペレット化して、その後に連続繊維と組み合わせて連続繊維複合体を形成するために貯蔵及び／又は輸送することができる。
【００６６】
[0071]図３の方法によれば、複数の連続繊維１４２又は複数の連続繊維粗紡糸１４２を、１つ又は複数のリール１４４からダイ１５０に供給する。粗紡糸１４２（又は、繊維を粗紡糸の形態にギャザリングしない態様においては連続繊維１４２）は、一般に、ポリマー溶融体と組み合わせる前に一定の距離、例えば少なくとも約４ミリメートル、幾つかの態様においては少なくとも約５ミリメートル離隔させる。反応性官能化ポリアリーレンスルフィドは、ダイ１５０の中又はその周りに取り付けられたヒーター１３０によってダイの内部で更に加熱することができる。ダイは、一般に、反応性官能化ポリアリーレンスルフィド材料と連続繊維との溶融、含侵、及び接着を引き起こすのに十分な温度で運転する。通常は、ダイの運転温度は、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドの溶融温度よりも高く、例えば約３００℃〜約４５０℃の温度である。このように加工すると、連続繊維粗紡糸１４２は反応性官能化ポリアリーレンスルフィド材料中に埋封するようになる。次に、押出物１５２を含侵ダイ１５０から押出す。
【００６７】
[0072]圧力センサーによって含侵ダイ１５０の付近の圧力を検知し、スクリューシャフト１２４の回転速度又はフィーダーの連動を制御することによって、押出速度に対する制御を行うことができる。即ち、圧力センサーは含侵ダイ１５０の付近に配置して、繊維粗紡糸１４２と相互作用させるための正確な量の反応性官能化ポリアリーレンスルフィド材料を供給するように押出機１２０を運転できるようにする。
【００６８】
[0073]含侵ダイ１５０内において、含侵区域を通して粗紡糸を横断させて、粗紡糸にポリアリーレンスルフィド材料を含侵させる。含侵区域においては、ポリアリーレンスルフィド材料を、含侵区域内で生起する剪断及び圧力によって粗紡糸を通して概して横方向に強制的に流すことができ、これにより含侵の程度が大きく増大する。これは、複合体の約４０重量％以上のような高い繊維含量の連続繊維複合体を形成する場合に特に有用である。通常は、ダイは、例えば曲線をなす表面を有する複数の接触表面を含んでいて、これによって粗紡糸に対して十分な程度の浸透及び圧力を生じさせる。
【００６９】
[0074]粗紡糸１４２の含侵を更に促進させるために、これらが含侵ダイ内に存在している間に緊張下に保持することもできる。緊張は、例えば、粗紡糸１４２又は繊維のトウあたり約５〜約３００ニュートン、幾つかの態様においては約５０〜約２５０ニュートン、幾つかの態様においては約１００〜約２００ニュートンの範囲であってよい。
【００７０】
[0075]示されていて上記に記載されている含侵ダイは、用いることができる種々の可能な構造の１つにすぎない。用いる技術に関係なく、連続繊維は縦方向（図３のシステムの機械方向「Ａ」）に配向して、引張り強さを増大させる。所望の強度を達成するために、繊維の配向に加えてプロセスの他の様相を制御することもできる。
【００７１】
[0076]連続繊維複合体の形成は図３の溶融押出引き抜き法に限定されず、連続繊維複合体は、限定なしにエマルジョン法、スラリー法、繊維混繊法、繊維インターリーブ法、及び乾燥粉末法などの数多くの含侵方法によって製造することができる。
【００７２】
[0077]エマルジョンプロセスを用いて、非常に小さい粒径を有するポリアリーレンスルフィド材料を含む水性エマルジョンを形成し、エマルジョンを連続繊維に施すことによって複合体を形成することができる。例えば、ポリアリーレンスルフィド材料を粉砕し、水又は水−メタノール混合物のような希釈剤と混合することができる。好適なメタノール／水の混合比は、重量基準で３０／７０〜５０／５０であってよい。次に、連続繊維をエマルジョン中に浸漬し、圧搾ローラー等を用いて圧搾して、繊維によるポリアリーレンスルフィド材料の取り込みを促進することができる。次に、複合体を通常は高温空気乾燥機内で乾燥することができる。
【００７３】
[0078]スラリー被覆又は湿潤粉末処理を用いて連続繊維複合体を形成することができる。スラリー被覆においては、ポリアリーレンスルフィド材料を含む粉末を、樹脂と媒体との間に溶解力が存在しない液体媒体、一般的に水の中に懸濁させることができ、スラリーを通して繊維束を引き出す。スラリー粒状物マトリクスは繊維をウェットアウトしない可能性があり、この場合には高圧を用いてポリアリーレンスルフィド材料及び繊維を複合体にコンソリデーションすることができる。
【００７４】
[0079]エマルジョン又はスラリー被覆において密な混合を達成するためには、スラリー又はエマルジョンの粒子寸法を概して繊維直径よりも小さくすることができる。
【００７５】
[0080]繊維の混繊においては、ポリアリーレンスルフィド材料を繊維形態で導入する。具体的には、ポリアリーレンスルフィド材料の繊維及び連続繊維を乾燥ブレンドとして混繊し、ポリアリーレンスルフィド材料の繊維を溶融するようなプロセスによって連続繊維の湿潤を行って複合体をコンソリデーションする。また、連続繊維複合体のコンソリデーション中に高圧を用いることもできる。
【００７６】
[0081]フィルムキャストは、連続繊維複合体の形成において用いることができる他の方法である。フィルムキャスト法には、まずポリアリーレンスルフィド組成物のフィルムを形成することを含ませることができる。例えば、当初の形成の後に、ポリアリーレンスルフィド材料を溶融押出してフィルムを形成することができる。次に、ポリアリーレンスルフィド材料で形成されている２つのフィルムの間に連続繊維をサンドイッチすることができる。次に、多層構造体を加熱し、カレンダリングして樹脂を繊維中に強制的に含侵させて連続繊維複合体を形成することができる。
【００７７】
[0082]連続繊維の乾燥粉末被覆は、連続繊維複合体技術において比較的最近に開発された方法である。この方法は、溶媒を必要とせず、プロセス中に高い応力が導入されないので、幾つかの態様において有利である可能性がある。殆ど全ての粉末被覆適用に関する最終目的は、薄く均一な厚さの高品質の被覆を可能な限り効率的に堆積させる能力である。ポリアリーレンスルフィド材料は室温及び昇温の貯蔵温度においては固体であることができ、加熱すると溶融させて流動するのを可能にすることができるのに適度に低い粘度の材料を形成して繊維トウに浸透させることができる。
【００７８】
[0083]乾燥粉末プロセスにおいては、ポリアリーレンスルフィド材料による繊維の実質的なウェットアウトは、一般に通常の接着剤又はバインダーを用いることなく連続繊維への接着を達成するのに十分にポリアリーレンスルフィド材料が液化されるように行うことができる。ウェットアウトは、加熱することによってポリアリーレンスルフィド材料を液体状態にする、溶融装置又はオーブンのようなポリアリーレンスルフィド材料液化装置を用いて行うことができる。任意の放射又は伝導オーブンなどの利用できる種々の液化装置が存在する。更に、オーブンの代わりに高温ダイを用いることができる。
【００７９】
[0084]プロセス中においてはポリアリーレンスルフィド材料は液化させるので、粗粒子などの粉末の任意の寸法の粒子を用いて連続繊維を被覆することができる。ポリアリーレンスルフィド材料を液化させ、及び繊維に沿って材料をウィッキングすることによって、大きな直径の粒子を小さな直径の繊維に施すことにしばしば関係するマトリクス材料と繊維との間の粗いブレンドの問題を減少させることができる。一般に、粒子の寸法は、繊維の直径又は厚さ以下（これは一般に被覆に関する当該技術において容認されている寸法である）から、繊維のものよりも数倍大きい直径又は厚さまでの範囲であってよい。また、ポリアリーレンスルフィド材料のより大きい直径又は厚さの粒子を用いることによって、大きなコスト削減をもたらすこともできる。
【００８０】
[0085]連続繊維の実質的なウェットアウトを達成するために、ポリアリーレンスルフィド材料を液体状態にし、材料によって繊維を十分にウェットアウトさせるのを可能にするように選択される装置内における十分な滞留時間が必要である。更に、ウェットアウト段階中においては、繊維は横方向に崩壊してはならない。これは、繊維上に十分な緊張を保持することによって阻止される。
【００８１】
[0086]どのような成形プロセスを用いて連続繊維複合体を形成しても、反応性官能化ポリアリーレンスルフィドを用いること、及び繊維との向上した接着のために、比較的高い割合の連続繊維を連続繊維複合体中において用いて増大した強度特性を与えることができる。例えば、連続繊維は、通常は、重量基準で連続繊維複合体の約４０％より多く、約５０％より多く、又は約６０％より多く、幾つかの態様においては重量基準で連続繊維複合体の約４０％〜約８０％、幾つかの態様においては約５０％〜約７０％を構成する。
【００８２】
[0087]含侵した粗紡糸はまた非常に低い空隙率を有することもでき、これによって強度の向上が促進される。例えば、空隙率は、約３％以下、幾つかの態様においては約２％以下、幾つかの態様においては約１％以下、幾つかの態様においては約０．５％以下にすることができる。空隙率は、当業者に周知の技術を用いて測定することができる。例えば、空隙率は、試料をオーブン内に（例えば６００℃において３時間）配置して樹脂を焼失させる「樹脂焼失」試験を用いて測定することができる。次に、残留する繊維の質量を測定して重量及び体積分率を計算する。かかる「焼失」試験をＡＳＴＭ−Ｄ２５８４−０８にしたがって行って繊維及びポリアリーレンスルフィドマトリクスの重量を測定し、次にこれを用いて次の等式：
【００８３】
【化５】
2015519423.tif 000007
【００８４】
（式中、
Vfは、空隙率（％）であり；
ρcは、液体又は気体比重ビン（例えばヘリウム比重ビン）などによる公知の技術を用いて測定される複合体の密度であり；
ρtは、次の等式：
【００８５】
【化６】
2015519423.tif 000008
【００８６】
（ρmは、（例えば適当な結晶化度における）ポリアリーレンスルフィドの密度であり；
ρfは、繊維の密度であり；
Wf は、繊維の重量分率であり；そして
Wmは、ポリアリーレンスルフィドの重量分率である）
によって求められる複合体の理論密度である）
に基づいて「空隙率」を算出することができる。
【００８７】
[0088]或いは、空隙率は、ＡＳＴＭ標準試験法Ｎｏ．Ｄ３１７１−０９にしたがって、ポリアリーレンスルフィドを化学的に溶解することによって求めることができる。他の場合においては、空隙率は、ＡＳＴＭ標準試験法Ｎｏ．Ｄ２７３４−０９（方法Ａ）にしたがって、ポリアリーレンスルフィド、繊維、及び連続複合体繊維の密度（密度はＡＳＴＭ標準試験法Ｎｏ．Ｄ７９２−０８方法Ａにしたがって測定することができる）に基づいて間接的に算出することができる。勿論、空隙率はまた、通常の顕微鏡装置を用いて概算することもできる。
【００８８】
[0089]再び図３を参照すると、連続繊維複合体押出物１５２は、押出の後に更に成形することができる。例えば、連続繊維複合体押出物１５２は、図３に示されるようにローラー１９０を用いてコンソリデーションして複合体テープを形成することができる。含侵ダイ１５０から排出された後、押出物１５２は、２つの隣接するローラー１９０の間に形成されているニップに導入する前に、随意的な予備成形又は誘導セクション（図示せず）に導入することができる。随意的ではあるが、ローラー１９０は、押出物１５２を所望の形態にコンソリデーションし、且つ繊維の含侵を増進させ、過剰の空隙を絞り出すのを助けることができる。ローラー１９０に加えて、ダイシステムのような他の成形装置を用いることもできる。
【００８９】
[0090]示されている態様においては、得られるコンソリデーションした複合体テープ１５６は、ローラー上に取り付けられている無限軌道トラック１６２及び１６４によって牽引する。無限軌道トラック１６２及び１６４はまた、含侵ダイ１５０からの押出物１５２を、ローラー１９０を通して牽引する。所望の場合には、複合体テープ１５６はセクション１７１において巻き取ることができる。一般的に言うと、複合体テープは比較的薄く、通常は約０．０５〜約１ミリメートル、幾つかの態様においては約０．１〜約０．８ミリメートル、幾つかの態様においては約０．２〜約０．４ミリメートルの厚さを有する。
【００９０】
[0091]単一の幅広のコンソリデーションした複合体テープを形成することは、成形システムの必須要件ではないことを理解すべきである。例えば他の態様においては、押出物１５２は、押出物１５２をテープ１５６にコンソリデーションしないで更に加工することができる。例えば、含侵ダイ１５０から排出されたら、押出物１５２は、更なる加工のためにローラー上に巻回することができ、或いは例えば切刻によって直ちに加工して更なる溶融加工のために好適なチップ又はペレットを形成するか、或いは押出物１５２を最初にコンソリデーションしないで直接の更なる成形プロセスによって直ちに加工して複合体テープ１５６を形成することができる。他の態様においては、押出物をコンソリデーションして、図３に示される単一の幅広のコンソリデーションしたテープではなく、複数の比較的狭いリボンを形成することができる。更に他の態様においては、図３に示すように単一の幅広のコンソリデーションしたテープを形成することができ、この幅広のテープを次に更に加工して複数のより狭いテープを形成することができる。例えば、単一の幅広のテープを縦方向に引き裂いて、複数のより狭いスリットテープを形成することができる。
【００９１】
[0092]連続繊維複合体押出物１５２から物品を形成するために、限定なしに、押出、射出成形、ブロー成形、熱成形、圧縮成形、熱間鍛造などをはじめとする通常の成形プロセスを用いることができる。例えば、連続繊維複合体押出物１５２、又は押出物から形成されるチップ、ペレット等から、熱成形シート、射出成形又はブロー成形部品などを形成することができる。
【００９２】
[0093]図３の複合体テープ１５６は、引き抜きプロセスにしたがって更に成形及び加工して、例えば複合体ロッド、構造体、複合体シートなどを形成することができる。複合体テープ１５６を次にコンソリデーション及び成形して更なる製造物を形成する場合には、粗紡糸は製造物の縦方向の中心の周りに概して均一に分配されるようにすることができる。かかる均一な分配によって、製造物の全長にわたる強度特性（例えば曲げ弾性率、極限引張り強さ等）の整合性を向上させることができる。
【００９３】
[0094]コンソリデーションした複合体テープ１５６から連続繊維複合体を更に成形する際には、複数の複合体テープを一緒に組み合わせることができる。一般に、ロッド、構造体などを形成するのに用いるコンソリデーションした複合体テープの数は、製造物の所望の厚さ及び強度、並びに複合体テープそれ自体の性質に基づいて変化する。しかしながら幾つかの場合においては、複合体テープの数は１〜２０、幾つかの態様においては２〜１０である。それぞれの複合体テープにおいて用いる粗紡糸の数も同様に変化させることができる。しかしながら通常は、複合体テープは２〜１０の粗紡糸、幾つかの態様においては３〜５の粗紡糸を含む。最終複合体製造物における粗紡糸の対称的分布を達成することを助けるためには、粗紡糸は複合体テープ内において互いからほぼ同じ距離離隔していることが一般に望ましい。例えば図２を参照すると、ｘ方向において互いから等距離離隔している３本の粗紡糸５を含むコンソリデーションした複合体テープ４の一態様が示されている。
【００９４】
[0095]図４は、図３に示すプロセスにおいて形成することができるコンソリデーションした複合体テープから更なる製造物を形成するためのシステム及び方法の１つの特定の態様を示す。この態様においては、まず２つの複合体テープ１２をクリール２０上に巻回パッケージで与える。クリール２０は、それぞれパッケージを支持する水平の回転スピンドル２２が与えられているフレームを含む繰り出しクリールであってよい。また、特に繊維に撚りを誘発させることが所望の場合には、ペイアウトクリールを用いることもできる。また、複合体テープ１２は最終製造物の形成とインラインで形成することもできることも理解すべきである。例えば一態様においては、図３からの含侵ダイ１５０から排出される押出物１５２を、製造物を形成するのに用いるシステムに直接供給することができる。緊張調節装置４０を用いて、複合体テープ１２中の緊張の程度を制御するのを助けることができる。装置４０には、クリール２０の回転スピンドル２２のものと平行の垂直面に配されている入口プレート３０を含ませることができる。緊張調節装置４０には、ジグザグ構造で配列されている円筒形のバー４１を含ませて、これらのバーの上下に複合体テープ１２を通して波形パターンが画定されるようにすることができる。バーの高さは、波形パターンの振幅を加減して緊張を制御するように調節することができる。
【００９５】
[0096]複合体テープ１２は、コンソリデーションダイに導入する前にオーブン４５内で加熱することができる。加熱は、赤外オーブン、対流式オーブン等のような任意の公知のタイプのオーブンを用いて行うことができる。加熱中において、複合体テープ１２中の繊維は一方向に配向して、熱への曝露を最適化し、複合体テープ１２の全体にわたる均一な加熱を維持する。複合体テープ１２を加熱する温度は、一般に、複合体テープ１２を一緒に結合させることができる程度までポリアリーレンスルフィド材料を軟化させるのに十分に高いものである。しかしながら、温度は材料の一体性を破壊するほどには高くない。温度は、例えば、約１００℃〜約５００℃、幾つかの態様においては約２００℃〜約４００℃、幾つかの態様においては約２５０℃〜約３５０℃の範囲であってよい。例えば１つの特定の態様においては、複合体テープ１２は、一般に約２８５℃である反応性官能化ポリアリーレンスルフィドの融点又はそれより高い温度に加熱する。
【００９６】
[0097]加熱したら、複合体テープ１２を、それらを一緒にプリフォーム１４にプレスし、整列させて、製造物の初期形状、例えばロッドを形成するコンソリデーションダイ５０に供給する。例えば図４に概略的に示されているように、複合体テープ１２は、ダイ５０の流路５１を通して、方向「Ａ」で入口５３から出口５５へ誘導される。流路５１は、最終的な構造を達成する任意の種々の形状及び／又は寸法を有していてよい。例えば、チャネル及び製造物の形状は、円形、楕円形、放物形状等であってよい。ダイ５０内において、テープは一般的に、適度なコンソリデーションを確保するために、テープにおいて用いるポリアリーレンスルフィド材料の融点又はそれより高い温度に保持する。
【００９７】
[0098]１つ又は複数のセクションを有するダイ５０を用いることによって、複合体テープ１２の所望の加熱、圧縮、及び成形を達成することができる。例えば、本明細書においては詳細には示していないが、コンソリデーションダイ５０は、一緒になって複合体テープ１２を所望の構造に圧縮及び成形するように機能する複数のセクションを有していてよい。
【００９８】
[0099]所望の場合には、プリフォーム１４を製造物の最終形状に圧縮する第２のダイ６０（例えばキャリブレーションダイ）を用いることもできる。用いる場合には、プリフォーム１４は、コンソリデーションダイ５０から排出された直ぐ後で、随意的な第２のダイ６０に導入する前に冷却することが時には望ましい。これによって、コンソリデーションしたプリフォーム１４を、システムを通して更に進める前にその初期形状を維持するようにすることが可能である。通常は、冷却によって形成された製造物の外側の温度をポリアリーレンスルフィドの融点より低い温度に低下させて、製造物の外表面上におけるメルトフラクチャーの発生を最小にし、及び実質的に阻止する。しかしながら、製造物の内部セクションは溶融状態で保持して、製造物をキャリブレーションダイ本体に導入する際に圧縮を確保することができる。かかる冷却は、単純にプリフォーム１４を周囲雰囲気（例えば室温）に曝露することによるか、又は当該技術において公知なように能動冷却技術（例えば水浴又は空気冷却）を用いることによって行うことができる。例えば一態様においては、（例えばエアリングを用いて）空気をプリフォーム１４の上に吹き込む。しかしながら、これらの段階の間の冷却は、一般に短い時間行って、プリフォーム１４がなお更に成形するのに十分に軟質であることを確保する。例えば、コンソリデーションダイ５０から排出した後、プリフォーム１４を、第２のダイ６０に導入する前に、僅か約１〜約２０秒間、幾つかの態様において約２〜約１０秒間周囲雰囲気に曝露することができる。ダイ６０内においては、プリフォームは一般にポリアリーレンスルフィドの融点より低い温度に保持して、製造物の形状を維持することができるようにする。上記は単一のダイとして示しているが、ダイ５０及び６０は実際には複数の個々のダイ（例えばフェースプレートダイ）から形成することができることを理解すべきである。
【００９９】
[00100]１以上のダイを用いることに加えて、プリフォーム１４を製造物の形状に圧縮することを助けるために他のメカニズムを用いることもできる。例えば、コンソリデーションダイ５０とキャリブレーションダイ６０との間にローラー（図示せず）を用いて、プリフォーム１４その最終形状に変化させる前に更に圧縮することができる。ローラーは、ピンチローラー、オーバーラップローラー等のような任意の構造を有していてよい。
【０１００】
[00101]所望の場合には、得られる製造物にキャップ層を施して、それを環境条件から保護するか又は耐摩耗性を向上させることもできる。例えば再び図４を参照すると、かかるキャップ層は、熱可塑性樹脂をキャッピングダイ７２中に導入する任意の所望の角度に配向した押出機によって施すことができる。キャップ層のために好適な熱可塑性ポリマーとしては、例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、プロピレン−エチレンコポリマー等）、ポリエステル（例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ））、ポリカーボネート、ポリアミド（例えばナイロン（登録商標））、ポリエーテルケトン（例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ））、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンケトン（例えばポリフェニレンジケトン（ＰＰＤＫ））、液晶ポリマー、ポリアリーレンスルフィド（例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリ（ビフェニレンスルフィドケトン）、ポリ（フェニレンスルフィドジケトン）、ポリ（ビフェニレンスルフィド）等）、フロオロポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン−ペルフルオロメチルビニルエーテルポリマー、ペルフルオロアルコキシアルカンポリマー、テトラフルオロエチレンポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレンポリマー等）、ポリアセタール、ポリウレタン、ポリカーボネート、スチレンポリマー（例えばアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ））、アクリルポリマー、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等を挙げることができる。
【０１０１】
[00102]送電ケーブルのような幾つかの用途において用いる場合には、キャップ層によって直流電気反応を抑止するのを助けることができる。かかる態様においては、キャップ材料は、例えばＡＳＴＭ試験法Ｎｏ．Ｄ１４９−０９にしたがって測定して、少なくとも約１キロボルト／ミリメートル（ｋＶ／ｍｍ）、幾つかの態様においては少なくとも約２ｋＶ／ｍｍ、幾つかの態様においては約３ｋＶ／ｍｍ〜約５０ｋＶ／ｍｍ、幾つかの態様においては約４ｋＶ／ｍｍ〜約３０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有することが通常は望ましい。特に好適な高絶縁耐力キャップ層材料としては、ポリケトン（例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ））、ポリスルフィド（例えばポリアリーレンスルフィド）、又はこれらの混合物を挙げることができる。
【０１０２】
[00103]再び図４を参照すると、複合体を最終寸法にするために仕上げ処理した製造物１６をシステムを通して牽引する牽引装置８２が、冷却システム８０の下流に配置されている。牽引装置８２は、プロセスシステムを通して製造物を所望の速度で牽引することができる任意の装置であってよい。通常の牽引装置としては、例えばキャタピラー牽引具及びレシプロ牽引具が挙げられる。
【０１０３】
[00104]上記に記載の方法から形成されるロッドの一態様を、図５において部材５１６としてより詳細に示す。示されているように、ロッド５１６は概して円形の形状を有し、１以上のコンソリデーションしたテープから形成されるコア５１４を含む。「概して円形」とは、一般に、ロッドの断面のアスペクト比（高さを幅で割った値）が通常は約１．０〜約１．５、幾つかの態様においては約１．０であることを意味する。粗紡糸を含侵し、コンソリデーションしたテープを形成するのに用いるプロセス、並びにテープを圧縮及び成形するプロセスに対する選択的制御によって、ロッドはその全長に沿って横切るポリアリーレンスルフィド材料の比較的均一な分布を有することができる。これはまた、連続繊維がロッド５１６の縦方向の中心軸「Ｌ」の周りに概して均一に分布されていることも意味する。例えば図５に示されるように、コア５１４は熱可塑性マトリクス５２８内に埋封されている連続繊維５２６を含む。繊維５２６は、縦軸「Ｌ」の周りに概して均一に分布されている。図５には少数の繊維しか示しておらず、ロッドは通常は相当により多い数の均一に分布されている繊維を含むことを理解すべきである。
【０１０４】
[00105]場合によっては、キャップ層５１９がコア５１４の周縁の周りに伸びていて、ロッド５１６の外表面を画定している。コア５１４の断面の厚さは、特定の強度を達成するのを助けるように戦略的に選択することができる。例えば、コア５１４は、約０．１〜約４０ミリメートル、幾つかの態様においては約０．５〜約３０ミリメートル、幾つかの態様においては約１〜約１０ミリメートルの断面厚さ（例えば直径）を有していてよい。キャップ層５１９の厚さは部品の所期の機能によって定まるが、通常は約０．０１〜約１０ミリメートル、幾つかの態様においては約０．０２〜約５ミリメートルである。しかしながら、ロッドの全断面厚さ又は高さは、通常は約０．１ミリメートル〜約５０ミリメートル、幾つかの態様においては約０．５ミリメートル〜約４０ミリメートル、幾つかの態様においては約１ミリメートル〜約２０ミリメートルの範囲である。ロッドは長さ方向において実質的に連続であってよいが、ロッドの長さはしばしば実際にはその上に巻回及び貯蔵するスプール、又は連続繊維の長さによって限定される。例えば、長さはしばしば約１０００〜約５０００メートルの範囲であるが、更に大きな長さも確実に可能である。
【０１０５】
[00106]認められるように、上記に記載した特定のロッドの態様は、単に、連続繊維複合体を用いて形成することができる数多くの製造物の例に過ぎない。例えば、任意の形状、例えばＵ字形、Ｖ字形、中空の管又はパイプ、楕円形等の構造体のような他の引き抜き成形製造物を形成することができる。
【０１０６】
[00107]上記で議論したように、連続繊維複合体はまた、射出成形、ブロー成形、熱成形、押出、圧縮成形、熱間鍛造などのような溶融加工成形プロセス（部品を形成するための複数の溶融加工成形法の組み合わせを含む）において用いることもできる。
【０１０７】
[00108]一態様においては、複合体のテープ、リボン、シート、パネルなどは、パイプ、パイプライン、及び貯蔵タンクなどの管状部材のような導管及び容器のための強化材料として用いることができる。複合体材料を含めて形成される管状部材は、例えば加熱された液体及び／又は気体のような流体を運ぶのに有用である可能性がある。例えば、管状部材はガス及び石油パイプラインの形成において有用である可能性がある。
【０１０８】
[00109]ポリアリーレンスルフィド連続繊維複合体を含む管状部材は、例えば多層管状部材であってよい。図６は、管状部材の１以上の層中に連続繊維複合体を含ませることができる多層管状部材６１０を示す。例えば、少なくとも内層６１２に連続繊維複合体を含ませることができる。
【０１０９】
[00110]外層６１４及び中間層６１６には、本明細書に記載する連続繊維複合体と同じであるか又は異なる連続繊維複合体を含ませることができる。或いは、多層管状部材の他の層を異なる材料で形成することができる。例えば一態様においては、中間層６１６は圧力及び機械的影響に対して高い抵抗性を示すことができる。例として、層６１６は、ホモポリアミド、コポリアミド、互いとか又は他のポリマーとのそれらのブレンド若しくは混合物の群からのポリアミドで形成することができる。或いは、層６１６を本明細書に記載の連続繊維複合体で形成することができ、内層６１２を化学分解及び／又は高温分解に対して高い抵抗性を示すことができる異なるポリアリーレンスルフィド組成物から形成することができる。
【０１１０】
[00111]外層６１４は、外部攻撃からの保護を与えることができ、並びに管状部材に対して断熱又は他の望ましい特性を与えることができる。例えば、高いレベルの耐チップ性、耐候性、難燃性、及び耐寒性を有するラバー材料から形成される外層６１４を多層管状部材に含ませることができる。かかる材料の例としては、ポリアミド熱可塑性エラストマー、ポリエステル熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン熱可塑性エラストマー、及びスチレン熱可塑性エラストマーのような熱可塑性エラストマーが挙げられる。外層６１４のために好適な材料としては、限定なしに、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーラバー、エチレン−プロピレンラバー、クロロスルホン化ポリエチレンラバー、アクリロニトリル−ブタジエンラバーとポリ塩化ビニルのブレンド、アクリロニトリル−ブタジエンラバーとエチレン−プロピレン−ジエンターポリマーラバーのブレンド、及び塩素化ポリエチレンラバーが挙げられる。
【０１１１】
[00112]外層６１４は、或いは、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、又は高密度ポリエチレンのようなより硬質でより可撓性の低い材料、本明細書に記載する繊維強化複合体材料、或いはスチールジャケットのような金属材料で形成することができる。
【０１１２】
[00113]勿論、多層管状部材は三層に限定されず、二層、四層、又は更に別の個数の層を含ませることができる。多層管状部材には、例えばポリエステルポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエステルエラストマー、ポリエーテルエラストマー、ポリアミド、ポリエーテルポリアミド、ポリエーテルポリイミド、官能化ポリオレフィンなどのような接着剤材料から形成される１以上の接着剤層を更に含ませることができる。
【０１１３】
[00114]多層管状部材は、例えば共押出、乾式積層、サンドイッチ積層、共押出被覆などのような通常のプロセスによって製造することができる。例として、図６に示す三層管状部材６１０の形成においては、多層管状部材の１以上の層を連続繊維複合体の連続テープから形成することができる。公知の手順にしたがって当該技術において一般的に知られているように、テープを巻き付けて管状部材又は多層管状部材の１以上の層を形成することができる。
【０１１４】
[00115]本連続繊維複合体を用いて、バッグ、ビン、貯蔵タンク、及び押出、押出ブロー成形、射出ブロー成形、延伸ブロー成形、又はこれらの物品を形成するための他の通常のプロセスによって製造することができる他の容器などの他の単層又は多層容器を形成することができる。例として、石油、天然ガス、水などを輸送及び／又は貯蔵するために用いることができる導管及び／又は貯蔵タンクなどの管状部材を、本明細書で記載する連続繊維複合体の１以上の層で被包することができる。この被包によって、例えば容器の破裂圧力特性を向上させるために増加した構造支持を下層の容器に与えることができる。このようにして連続繊維複合体を用いることによって、構造体の強度特性を維持又は更に増加させながら、より軽量のパイプ及び貯蔵タンクを形成する手段を与えることができる。
【０１１５】
[00116]本連続繊維複合体を有利に含ませることができる製造物としては、複数の個々のテープ又はシートを互いと重ね合わせてパネルを形成することができるものを挙げることができる。個々のテープ又はシートの１以上を本複合体から形成することができ、テープ又はシートを重ね合わせて、隣接するシートの連続繊維が互いと整列するか、或いは互いと整列するのではなく互いに対して一定の角度で配されるようにすることができる。複数のパネルを、それぞれの隣接するパネルの連続繊維の縦方向が互いに対して変化するように積層することができる。次に、パネルの積層体を熱間鍛造して、隣接するパネルを互いに対して接着させて複合体を形成することができる。得られる複合体材料は、複数の方向において良好な強化特性を与える連続繊維によって非常に強固にすることができる。かかる複合体材料は輸送用途において有益に用いることができる。例として、重ね合わせた連続炭素繊維複合体パネルは、限定なしに人工衛星、及び他の航空宇宙用途、航空機、自動車、自転車、船舶、及び車椅子などの乗物において用いることができる構造部品を形成するのに用いることができる。
【０１１６】
[00117]本連続繊維複合体は、スキー、スケートボード、自転車などをはじめとするスポーツ用品のような他の用途において有用である。本複合体材料に関する他の可能性のある用途としては、防護具、タービンブレード、ヘリコプターのローターなどを挙げることができる。本連続繊維複合体はまた、例えばコンクリートと組み合わせて用いると、建築物、橋梁、及び他のインフラストラクチャーにおける構造支持材を与えることもできる。
【０１１７】
[00118]本発明は以下の実施例を参照してより良好に理解することができる。
【実施例】
【０１１８】
実施例１：
試験方法：
[00119]曲げ特性は、ＡＳＴＭ試験法Ｎｏ．Ｄ７９０−０３にしたがって測定した。この試験法によれば、長方形の断面の棒材を２つの支持材の上に配置し、支持材の中間で荷重ノーズを用いて荷重をかける。１６：１の支持スパン／深さ比を用いる。試験片は、試験片の外表面に破断が起こるまで、或いは５．０％の最大歪みに達するまでのいずれかが最初に起こるまで屈曲させる。０．０１ｍｍ／ｍｍ／分の歪み速度を用いる手順Ａを用い、支持材及びノーズの半径は５ミリメートルであり、支持材スパンは３．６８インチであり、試験速度は０．１インチ／分であった。
【０１１９】
[00120]引張特性はＡＳＴＭ試験法Ｎｏ．Ｄ３０３９／Ｄ３０３９Ｍ−０８にしたがって測定した。この試験法によれば、一定の長方形の断面を有する材料の薄い平坦な片を機械的試験機の把持部内に取り付け、力を記録しながら引張力を単調載荷する。材料の極限強さは、破断前に加えられる最大力から求めることができる。試験片の歪みを歪み又は変位変換器で観察すると、材料の応力−歪み応答を求めることができ、これから極限引張歪み、引張弾性率、ポアソン比、及び遷移歪みを誘導することができる。
【０１２０】
[00121]ショートビーム強さは、ＡＳＴＭ試験法Ｎｏ．Ｄ２３４４／Ｄ２３４４Ｍ−００にしたがって測定した。この試験法によれば、ショートビーム試験片を中心載荷する。試験片の端部を、横方向に動かすことができる２つの支持材上に配し、試験片の中間点に直接中心をおいた荷重ノーズを用いて荷重を加える。
【０１２１】
試験片の形成：
[00122]ポリフェニレンスルフィドと２，２−ジチオサリチル酸（ＤＴＳＡ）とを反応させることによって、カルボン酸官能化ポリフェニレンスルフィドを形成した。まず、実質的に上記に記載し図３〜４に示した押出システムを用いて連続繊維テープを形成した。連続繊維に関しては炭素繊維粗紡糸（Toray Carbon Fibers America, Inc.から入手できるTorayca（登録商標）T700S-50C 12k）を用い、それぞれの個々のテープは３本の繊維粗紡糸を含んでいた。ポリフェニレンスルフィド樹脂（Florence, KentuckyのTicona Engineering Polymersから入手できるFortron（登録商標）0214又は0203線状ポリフェニレンスルフィド）及び２，２−ジチオサリチル酸（ＤＴＳＡ）を押出機に供給した。
【０１２２】
[00123]対照試料として、官能化ジスルフィド成分を用いないで、ポリフェニレンスルフィド（Florence, KentuckyのTicona Engineering Polymersから入手できるFortron（登録商標）0205線状ポリフェニレンスルフィド）を押出機に加えた。６０重量％の複合体炭素繊維装填量（対照例及び試料１）、又は６７重量％の複合体炭素繊維装填量（試料２）のいずれかを用いてテープを形成した。試料Ｎｏ．４はポリフェニレンスルフィドとブレンドした液晶ポリマー（ＬＣＰ、DuPont Corporationから入手できるZenite（登録商標）5000）を含んでおり、試料Ｎｏ．５は耐衝撃性改良剤（Arkema, Inc.から入手できるLotader（登録商標）AX8840−エチレン及びグリシジルメタクリレートのランダムコポリマー）を含んでいた。得られたテープは、０．２〜０．４ミリメートルの間の厚さ、及び１％未満の空隙率を有していた。
【０１２３】
[00124]形成した試料を下表１に示す。炭素繊維の量はテープ試料の重量％として与え、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、官能化ジスルフィド（ＤＴＳＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、及び耐衝撃性改良剤の量は、テープ試料のポリアリーレンスルフィド組成物成分の重量％として与える。
【０１２４】
【表１】
2015519423.tif 000009
【０１２５】
[00125]形成したら、それぞれの試料の複数のテープを、次に１５フィート／分の速度で運転する引き抜き成形ラインに供給した。コンソリデーションの前に、テープを赤外オーブン（４４５の出力設定）内で加熱した。次に、加熱したテープを、上記に記載し図４に示すコンソリデーションダイに供給した。ダイは、テープを受容し、それらを一緒にコンソリデーションする長方形のチャネルを含んでいた。ダイ内において、テープを約３７１℃の温度（これはポリフェニレンスルフィドマトリクスの融点の直ぐ上である）に保持した。コンソリデーションした後、得られた積層体を次に、８．５ｐｓｉの圧力で外気を供給する空気リング／トンネル装置を用いて手短に冷却した。次に、積層体を、２つのローラーの間に形成されているニップを通して、最終成形のためのキャリブレーションダイに送った。キャリブレーションダイ内において、積層体を約８２℃の温度に保持した。次に、得られた部品を幾つかのサイジングブロック（又はダイ）に供給して最終的な固体の長方形を与え、約７℃の温度の水タンクを用いて冷却した。断面は、５．８７ミリメートルの厚さ及び１９．９４ミリメートルの幅を有していた。
【０１２６】
結果：
[00126]個々のテープ及び積層体パネルの両方を試験にかけた。試験の結果を図７〜１４及び下表２〜４に示す。示されるように、炭素繊維テープの引張特性は、カルボン酸官能性ポリフェニレンスルフィドによって対照例と比べて向上した。カルボン酸官能化ポリフェニレンスルフィドから形成されたパネルの機械特性は、より良好な引張り、曲げ、及びショートビーム剪断特性を示した。
【０１２７】
【表２】
2015519423.tif 000010
【０１２８】
【表３】
2015519423.tif 000011
【０１２９】
【表４】
2015519423.tif 000012
【０１３０】
[00127]本発明のこれら及び他の修正及び変更は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者によって実施することができる。更に、種々の態様の幾つかの形態は全体的又は部分的に交換することができることを理解すべきである。更に、当業者であれば、上記の記載は例示のみの目的であり、特許請求の範囲において更に記載される発明を限定することは意図しないことを認識するであろう。
【図１】
2015519423.tif 000013
【図２】
2015519423.tif 000014
【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】
2015519423.tif 000019
【図８】
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【図９】
2015519423.tif 000021
【図１０】
2015519423.tif 000022
【図１１】
2015519423.tif 000023
【図１２】
2015519423.tif 000024
【図１３】
2015519423.tif 000025
【図１４】
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【国際調査報告】
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