(57)【要約】少なくとも一つの繊維ロービングにポリマー樹脂を含浸させるためのダイの含浸プレート及び含浸区分を開示する。含浸プレートは、ロービングに樹脂を含浸させるように構成されている含浸ゾーンを包含する。含浸ゾーンは内部表面を包含する。含浸プレートはさらに側壁を包含する。側壁は内部表面を包含する。側壁の内部表面は複数の峰部と複数の谷部とを包含する。複数の谷部の少なくとも一つは、ロービングの走行方向に沿った隣接位置において含浸ゾーンの内部表面の高さよりも低い最大高さを画定する。【選択図】図１３
2015505752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの繊維ロービングにポリマー樹脂を含浸させるための含浸プレートであって、前記含浸プレートは、
前記ロービングに前記樹脂を含浸させるように構成されており、内部表面を含む含浸ゾーン；及び
内部表面を含む側壁を含み、前記側壁の内部表面は複数の峰部と複数の谷部とを含み、前記複数の谷部の少なくとも一つは、前記ロービングの走行方向に沿った隣接位置において前記含浸ゾーンの内部表面の高さよりも低い最大高さを画定する、前記含浸プレート。
【請求項２】
前記複数の峰部の少なくとも一つは、前記ロービングの走行方向に沿った隣接位置において前記含浸ゾーンの内部表面の高さよりも高い最大高さを画定する、請求項１に記載の含浸プレート。
【請求項３】
前記複数の谷部のそれぞれは、前記ロービングの走行方向に沿った隣接位置において前記含浸ゾーンの内部表面の高さよりも低い最大高さを画定する、請求項１に記載の含浸プレート。
【請求項４】
さらに複数の側壁を含む、請求項１に記載の含浸プレート。
【請求項５】
前記側壁は波形の断面プロフィールをもつ、請求項１に記載の含浸プレート。
【請求項６】
前記側壁の内部表面がさらに、前記複数の峰部と前記複数の谷部のそれぞれの間に複数の線形の中間部分を含む、請求項１に記載の含浸プレート。
【請求項７】
前記複数の線形の中間部分のそれぞれが垂直方向に伸長する、請求項６に記載の含浸プレート。
【請求項８】
前記含浸ゾーンがさらに、複数の接触面を含む、請求項１に記載の含浸プレート。
【請求項９】
前記含浸ゾーンが２〜50個の接触面を含む、請求項８に記載の含浸プレート。
【請求項１０】
前記複数の接触面のそれぞれが曲線をなす接触面を含む、請求項８に記載の含浸プレート。
【請求項１１】
複数の接触面のそれぞれは、前記ロービングが１度〜30度の範囲の角度で前記接触面を横に移動するように構成される、請求項８に記載の含浸プレート。
【請求項１２】
前記含浸ゾーンが波形の断面プロフィールをもつ、請求項１に記載の含浸プレート。
【請求項１３】
少なくとも一つの繊維ロービングにポリマー樹脂を含浸させるためのダイの含浸区分であって、前記含浸区分は、
第一の含浸プレートと第二の含浸プレートを含み、前記第一の含浸プレートと前記第二の含浸プレートはそれぞれ、
前記ロービングに前記ポリマー樹脂を含浸させるように構成されており、内部表面を含む含浸ゾーン；及び
内部表面を含む側壁を含み、前記側壁の内部表面は、複数の峰部と複数の谷部を含み、前記複数の谷部の少なくとも一つは、前記ロービングの走行方向に沿った隣接位置において前記含浸ゾーンの内部表面の高さよりも低い最大高さを画定する、前記含浸区分。
【請求項１４】
前記第一の含浸プレートの複数の峰部と複数の谷部はそれぞれ、前記第二の含浸プレートのそれぞれの複数の谷部と複数の峰部のそれぞれと噛み合うように構成されている、請求項１３に記載の含浸区分。
【請求項１５】
前記第一の含浸プレートと前記第二の含浸プレートのそれぞれの複数の峰部の少なくとも一つは、前記ロービングの走行方向に沿った隣接位置において前記含浸ゾーンの内部表面の高さよりも高い最大高さを画定する、請求項１３に記載の含浸区分。
【請求項１６】
前記第一の含浸プレートと前記第二の含浸プレートのそれぞれの複数の谷部は、前記ロービングの走行方向に沿った隣接位置において前記含浸ゾーンの内部表面の高さよりも低い最大高さを画定する、請求項１３に記載の含浸区分。
【請求項１７】
前記第一の含浸プレートと前記第二の含浸プレートのそれぞれが、さらに複数の側壁を含む、請求項１３に記載の含浸区分。
【請求項１８】
前記第一の含浸プレートと第二の含浸プレートのそれぞれの側壁は、波形の断面プロフィールをもつ、請求項１３に記載の含浸区分。
【請求項１９】
前記第一の含浸プレートと第二の含浸プレートのそれぞれの側壁の内部表面はさらに、前記複数の峰部及び前記複数の谷部のそれぞれの間に複数の線形の中間部分を含む、請求項１３に記載の含浸区分。
【請求項２０】
複数の前記線形の中間部分のそれぞれは垂直方向に伸長する、請求項１９に記載の含浸区分。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は、「IMPREGNATION SECTION OF DIE FOR IMPREGNATING FIBER ROBINGS」なる表題の2011年12月9日出願の米国特許仮出願シリアル番号第61/569,016号の権利を主張する。これらは全て、本明細書中、その全体が参照として含まれる。
【背景技術】
【０００２】
[0002]繊維ロービングは広範な用途で使用されてきた。たとえば、そのようなロービングは、繊維強化複合ロッド(fiber-reinforced composite rod)を成形するのに利用されてきた。このロッドは軽量の構造補強材として利用することができる。たとえば電力供給パイプライン(power umbilical)は、海底に設置された装置と海面との間の流体及び/または電気シグナルの伝達で使用されることが多い。そのような供給パイプラインを強化し易くするために、別々の載荷部材(load carrying element)として引き抜き成形した炭素繊維ロッドを使用する試みがなされてきた。
【０００３】
[0003]繊維ロービングの使用に特に向いている別の用途は、形材(profile)の成形である。形材は多様な断面形状をもつ引抜成形部品であり、窓の線(window lineal)、敷板(decking plank)、手すり(railing)、手すり子(baluster)、屋根タイル、羽目板(siding)、飾り板、パイプ、垣根、標柱(post)、信号、高速道路信号、路辺標示柱(roadside marker post)用の構造部材として使用することができる。中空形材は、樹脂の中を通して連続繊維ロービングを引張り(引き抜き成形(pultruding))、次いで引き抜き成形ダイの中で前記繊維強化樹脂を造形することによって成形されてきた。
【０００４】
[0004]さらに、繊維ロービングは一般に、好適な繊維強化プラスチックなどを成形するための任意の好適な用途で利用することができる。当業界では一般的に公知のように、これらの用途で利用されるロービングは典型的には、ポリマー樹脂と組み合わされている。
【０００５】
[0005]しかしながら、現在公知のロービング及び、そのようなロービングを使用する用途には多くの重大な問題がある。たとえば、多くのロービングは、所望の強度特性を達成し易くするために、熱硬化性樹脂(たとえばビニルエステル)に依存している。熱硬化性樹脂は、製造の間に使用するのが困難であり、他の材料と一緒に層を成形するのに良好な結合特性をもっていない。さらに、他のタイプの用途で熱可塑性ポリマーからロービングを成形するための試みもなされてきた。たとえば米国特許公開第2005/0186410号(Bryantら)(特許文献１)は、送電ケーブルの複合コアを成形するために、炭素繊維を熱可塑性樹脂に埋め込む試みについて記載している。意外にもBryantらは、繊維が不十分に湿潤するため、これらのコアは傷やあれ(dry spot)を示し、これによって耐久性及び強度が低かったことに言及している。そのようなコアに関する別の問題は、熱可塑性樹脂は高温では操作できなかったということである。
【０００６】
[0006]さらに、ロービングにポリマー樹脂を含浸させるのに使用する含浸ダイは、様々な問題をもちうる。たとえば、多くの含浸ダイでは、波形含浸区分を使用してロービングを含浸する。しかしながら、多くの含浸区分では、最も外側のロービングはもつれたり(snag)、または含浸区分の縁により破壊されることがある。他の含浸区分は、もつれないようにするための試みで、側壁を使用することができる。しかしながら、そのような含浸区分の側壁によって樹脂がその上に流れることがある。この樹脂は蓄積(build-up)、硬化し、そして含浸区分の主含浸ゾーンに後退して、その中のロービングを分裂させかねない。
【０００７】
[0007]従って、目下、繊維ロービングを含浸するための改善された含浸区分に対する必要性が存在する。特に、特定の用途により要求される所望の強度、耐久性及び温度性能を提供する繊維ロービングを製造しつつ、ロービングのもつれ及び樹脂の蓄積が起きないようにする含浸区分に対する必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許公開第2005/0186410号(Bryantら)
【発明の概要】
【０００９】
[0008]本発明の一態様に従って、少なくとも一つの繊維ロービングにポリマー樹脂を含浸させるための含浸プレートを開示する。この含浸プレートは、ロービングに樹脂を含浸させるように構成されている含浸ゾーンを包含する。この含浸ゾーンは内部表面(inner surface)を包含する。含浸プレートはさらに側壁(sidewall)を包含する。側壁は内部表面を包含する。側壁の内部表面は、複数の峰部(peak)と複数の谷部(valley)を包含する。複数の谷部の少なくとも一つは、ロービングの走行方向に沿った隣接位置(neighboring location)において含浸ゾーンの内部表面の高さよりも低い最大高さを画定する。
【００１０】
[0009]本開示の別の態様に従って、少なくとも一つの繊維ロービングにポリマー樹脂を含浸させるためのダイの含浸区分(impregnation section)を開示する。この含浸区分は、第一の含浸プレートと第二の含浸プレートとを包含する。前記第一の含浸プレートと第二の含浸プレートはそれぞれ、ロービングに樹脂を含浸させるように構成されている含浸ゾーンを包含する。含浸ゾーンは内部表面を包含する。前記第一の含浸プレートと第二の含浸プレートはそれぞれ、さらに側壁を包含する。この側壁は、内部表面を包含する。側壁の内部表面は、複数の峰部と複数の谷部とを包含する。複数の谷部の少なくとも一つは、ロービングの走行方向に沿った隣接位置において含浸ゾーンの内部表面の高さよりも低い最大高さを画定する。
【００１１】
[0010]本発明の他の特徴及び側面を、以下詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
[0011]当業者にとってその最適形態を含む本発明の完全且つ権限を付与する開示は、付記図面を参照して、本明細書の以下の部分で詳細に説明する。
【図１】[0012]図１は、本発明で使用するための含浸システムの一態様の概略図である。
【図２】[0013]図２は、本発明で使用するためのダイの一態様の斜視図である。
【図３】[0014]図３は、本発明で使用するためのダイの一態様の反対側の斜視図である。
【図４】[0015]図４は、図２に示されているダイの断面図である。
【図５】[0016]図５は、本発明で使用しえるダイのマニホールドアセンブリ及びゲート通路の一態様の分解図(exploded view)である。
【図６】[0017]図６は、本発明で使用しえるマニホールドアセンブリの一態様の平面図である。
【図７】[0018]図７は、本発明で使用しえるマニホールドアセンブリの別の態様の平面図である。
【図８】[0019]図８は、本発明で使用しえるマニホールドアセンブリの別の態様の平面図である。
【図９】[0020]図９は、本発明で使用しえるマニホールドアセンブリの別の態様の平面図である。
【図１０】[0021]図１０は、本発明で使用しえるマニホールドアセンブリの別の態様の平面図である。
【図１１】[0022]図１１は、本発明で使用しえるマニホールドアセンブリの別の態様の平面図である。
【図１２】[0023]図１２は、本発明で使用しえる含浸ゾーンを少なくとも部分的に画定している含浸プレートの一態様の斜視図である。
【図１３】[0024]図１３は、本発明で使用しえる含浸プレートの間に含浸ゾーンを少なくとも部分的に画定している二つの含浸プレートの、一部を切り取った分解斜視図である。
【図１４】[0025]図１４は、本発明で使用しえる含浸プレートの間に含浸ゾーンを少なくとも部分的に画定している二つの含浸プレートの、一部を切り取った、組み立て斜視図(assembled perspective view)である。
【図１５】[0026]図１５は、本発明で使用しえる含浸ゾーンの一部の一態様の、図４に示されたような近接断面図である。
【図１６】[0027]図１６は、本発明で使用しえる含浸ゾーンの一部の別の態様の近接断面図である。
【図１７】[0028]図１７は、本発明で使用しえる含浸ゾーンの一部の別の態様の近接断面図である。
【図１８】[0029]図１８は、本発明で使用しえる含浸ゾーンの一部の別の態様の近接断面図である。
【図１９】[0030]図１９は、本発明で使用しえる含浸ゾーンの一部の別の態様の近接断面図である。
【図２０】[0031]図２０は、本発明で使用しえるランドゾーンの一態様の斜視図である。
【図２１】[0032]図２１は、本発明で使用しえるランドゾーンの別の態様の斜視図である。
【図２２】[0033]図２２は、本発明で使用しえる強化リボンの一態様の斜視図である。
【図２３】[0034]図２３は、本発明で使用するための強化リボンの別の態様の断面図である。
【００１３】
[0035]本明細書及び図面において参照文字を繰り返して使用するのは、本発明の同一または類似の特徴または部材を示すことを目的とする。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0036]当業者は、この議論は単なる例示的な態様の記載であって、本発明のより広い側面を限定しようとするものではないことは理解すべきである。
【００１５】
[0037]一般に、本発明はダイの含浸区分と、その含浸プレートとに関する。含浸プレート及び区分は、繊維ロービングにポリマー樹脂を含浸させるためのダイで使用することができる。含浸済繊維ロービングは、複合材料ロッド(composite rod)、形材(profile)、または任意の他の好適な繊維強化プラスチック用途で使用することができる。本発明に従ったダイは、一般に、マニホールドアセンブリ、含浸区分に少なくとも部分的に画定された含浸ゾーン及びその間のゲート通路を包含する。マニホールドアセンブリはその中を通してポリマー樹脂を分配する。マニホールドアセンブリを出るとき、樹脂はゲート通路の中へ及びその中を通して流れる。ロービングは、ゲート通路を出る際に、樹脂がロービングをコーティングするように、ダイの中を通って横に移動(traverse through)する。樹脂でコーティングされた後、ロービングは含浸ゾーンの中を通って横に移動し、その中で樹脂で含浸される。
【００１６】
[0038]本発明のさらなる側面に従って、押出装置は、ロービングにポリマーを含浸させるためのダイと併せて使用することができる。中でも、押出装置は、以下に述べるように、ポリマーを繊維の全表面に適用する能力をさらに促進する。
【００１７】
[0039]図１を参照すると、そのような押出装置の一態様が示されている。特に本装置は、バレル122の内部に据え付けられたスクリューシャフト124を含む押出機120を包含する。ヒーター130(たとえば電気抵抗ヒーター)を、バレル122の外側に据え付ける。使用する間は、ホッパー126の中を通してポリマー供給原料127を押出機120に供給する。供給原料127はスクリューシャフト124によりバレル122内側に運ばれて、バレル122内の摩擦力とヒーター130により加熱される。加熱されると、供給原料127はバレルフランジ128の中を通ってバレル122を出て、含浸ダイ150のダイフランジ132に入る。
【００１８】
[0040]連続繊維ロービング142または複数の連続繊維ロービング142は、単数または複数のリール144からダイ150に供給される。ロービング142は通常、一般に並べて(side-by-side)配置され、含浸前には隣接するロービングとの間の距離は最小〜すぐ近く(no distance)である。供給原料127はさらに、ダイ150の中に、またはその周囲に据え付けられたヒーター133によりダイの内側で加熱することができる。ダイは一般に、ポリマーの適切な融解温度(melt temperature)をもたらす及び/または維持するのに十分な温度で操作し、これによってポリマーでロービングの所望のレベルを含浸することができる。典型的には、ダイの操作温度はポリマーの融解温度よりも高く、たとえば約200℃〜約450℃の温度である。このようにして加工すると、連続繊維ロービング142はポリマーマトリックス内に埋め込まれ、これは供給原料127から加工された樹脂214(図４)でありえる。次いでこの混合物は、湿潤複合体または押出物152として含浸ダイ150から出ることができる。
【００１９】
[0041]本明細書中で使用するように、「ロービング(roving)」なる用語は、一般に、個別(individual)繊維の束をさす。ロービング内に含まれる繊維は撚ることができるか、まっすぐであることができる。ロービングは、単一種の繊維(single fiber type)または異なる種類の繊維を含むことができる。異なる繊維は個別ロービングに含まれえるか、あるいは、ロービングのそれぞれが、異なる繊維種を含むことができる。ロービングで使用される連続繊維は、その質量に対して高度の引張り強さをもつ。たとえば、繊維の極限引張り強さ(ultimate tensile strength)は典型的には、約1,000〜約15,000メガパスカル(MPa)であり、態様によっては約2,000MPa〜約10,000MPaであり、及び態様によっては約3,000MPa〜約6,000MPaである。そのような引張り強さは、繊維が比較的軽量、たとえば約0.05〜約2グラム/メートル、態様によっては約0.4〜約1.5グラム/メートルの単位長さ当たりの質量(mass per unit length)であっても達成することができる。引張り強さ対単位長さ当たりの質量の比はかくして、約1,000メガパスカル/グラム/メートル(MPa/g/m)以上であり、態様によっては約4,000MPa/g/m以上であり、及び態様によっては約5,500〜約20,000MPa/g/mである。そのような高い引張り強さの繊維は、たとえば金属繊維、ガラス繊維(たとえばE-ガラス、A-ガラス、C-ガラス、D-ガラス、AR-ガラス、R-ガラス、S1-ガラス、S2-ガラスなど)、炭素繊維(たとえばアモルファス炭素、グラファイト炭素、若しくは金属-コーティング化炭素など)、ホウ素繊維、セラミック繊維(たとえばアルミナ若しくはシリカ)、アラミド繊維(たとえば、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール、ウィルミントン、デラウェア（E.I.duPont de Nemours，Wilmington，Del.）により販売されているケブラー（Kevlar）(登録商標))、合成有機繊維(たとえばポリアミド、ポリエチレン、パラフェニレン、テレフタルアミド、ポリエチレンテレフタレート及びポリフェニレンスルフィド)、並びに熱可塑性及び/または熱硬化性組成物を強化することに関して公知の様々な他の天然または合成の無機または有機繊維状材料でありえる。炭素繊維は連続繊維として使用するのに特に好適であり、これは典型的には、約5,000〜約7,000MPa/g/mの範囲の引張り強度対質量比をもつ。連続繊維は、約4〜約35マイクロメートルの公称直径、態様によっては約9〜約35マイクロメートルの公称直径をもつことが多い。各ロービングに含まれる繊維の数は一定であるか、ロービングごとに変動することがある。典型的には、ロービングは個別の繊維を約1,000本(fiber)〜約50,000本、態様によっては約5,000本〜約30,000本含む。
【００２０】
[0042]様々な熱可塑性または熱硬化性ポリマーのいずれかを使用して、連続繊維が埋め込まれるポリマーマトリックスを成形することができる。本発明で使用するのに好適な熱可塑性ポリマーとしては、たとえばポリオレフィン類(たとえばポリプロピレン、プロピレン-エチレンコポリマーなど)、ポリエステル類(たと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(たとえばNylon(商標))、ポリエーテルケトン(たと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(たと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(たと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)など)、フルオロポリマー類(たとえばポリテトラフルオロエチレン-パーフルオロメチルビニルエーテルポリマー、パーフルオロ-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など)、ポリアセタール、ポリウレタン、ポリカーボネート、スチレン性ポリマー(たとえばアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS))などを挙げることができる。
【００２１】
[0043]ポリマーマトリックスの特性は一般に、加工性及び性能の所望の組み合わせを達成するように選択される。たとえば、ポリマーマトリックスの溶融粘度は通常、ポリマーが繊維を好適に含浸できるように十分に低い。この点において、溶融粘度は典型的には、ポリマーに関して使用される操作条件(たとえば約360℃)で測定して、約25〜約1,000パスカル-秒(Pascal-second：Pa-s)、態様によっては約50〜約500Pa-s、及び態様によっては約60〜約200Pa-sを変動する。同様に、高温を含む用途(たとえば、高圧伝送ケーブル)で含浸済ロービングを使用しようとするときは、比較的高い融解温度を持つポリマーを使用する。たとえばそのような高温ポリマーの融解温度は、約200℃〜約500℃、態様によっては約225℃〜約400℃、及び態様によっては約250℃〜約350℃を変動しえる。
【００２２】
[0044]ポリアリーレンスルフィドは、所望の溶融粘度を持つ高温マトリックスとして本発明での使用に特に好適である。たとえばポリフェニレンスルフィドは、一般に、以下の一般式：
【００２３】
【化１】
2015505752.tif 000003
【００２４】
により表される繰り返しモノマー単位を含む半結晶質樹脂である。
【００２５】
[0045]これらのモノマー単位は典型的には、ポリマー中、繰り返し単位の少なくとも80モル％、態様によっては少なくとも90モル％を構成する。しかしながら、ポリフェニレンスルフィドは、本明細書中、その全体がすべての目的に関して参照として含まれる米国特許第5,075,381号(Gotohら)に記載されているような追加の繰り返し単位を含むことができる。使用する場合、そのような追加の繰り返し単位は、典型的には、ポリマーのわずかに約20モル％を構成する。市販の高溶融粘度ポリフェニレンスルフィドは、商品名フォートロン（FORTRON）(登録商標)のもと、ティコナ・エルエルシー（Ticona LLC）(フローレンス、ケンタッキー)より入手可能なものを含むことができる。そのようなポリマーは、約285℃の融解温度(ISO11357-1,2,3に従って測定)及び、310℃で約260〜約320パスカル-秒の溶融粘度を持つことができる。
【００２６】
[0046]圧力センサ137(図2及び3)は含浸ダイ150の近くの圧力を検知して、スクリューシャフト124の回転速度、またはフィーダーの供給速度を制御することにより、押出速度を制御できるようにする。すなわち、押出機120が繊維ロービング142との相互作用に関して正確な量の樹脂214を送達するために操作できるように、圧力センサ137は含浸ダイ150の近く、たとえばマニホールドアセンブリ220の上流に配置される。含浸ダイ150を離れた後、押出物152または含浸済繊維ロービング142は、任意選択の予備造形若しくは誘導区分(示されていない)に入り、二つの隣接するローラー190の間に形成されたニップに入ることができる。任意選択であるが、ローラー190は押出物152をリボン形に強化(consolidate)し、並びに繊維の含浸を促進して、過剰の空隙を絞り出しやすくできる。ローラー190に加えて、他の造形装置、たとえばダイシステムも使用することができる。得られた強化リボン156はローラー上に据え付けられたトラック162と164により引っ張られる。トラック162及び164も、含浸ダイ150から、及びローラー190の中を通して押出物152を引っ張る。所望により、強化リボン156は区分171で巻き取ることができる。一般的に言えば、得られるリボンは比較的薄く、典型的には約0.05〜約1ミリメートル、態様によっては約0.1〜約0.8ミリメートル、態様によっては約0.2〜約0.4ミリメートルの厚さを有する。
【００２７】
[0047]本開示に従ったダイ150の一態様の斜視図は、さらに図２及び３に示されている。示されているように、樹脂214は、樹脂の流れ方向244により示されているようにダイ150の中に流れる。樹脂214はダイ150の中に分配され、そしてロービング142と相互作用する。ロービング142はロービング走行方向282でダイ150の中を通って横に移動され、そして樹脂214でコーティングされる。次いでロービング142は樹脂214で含浸されて、これらの含浸済ロービング142はダイ150を出る。
【００２８】
[0048]含浸ダイの中では、ロービングにポリマー樹脂214を含浸させるために、含浸ゾーン250の中を通ってロービング142が横に移動するのが一般に、好ましい。含浸ゾーン250では、ポリマー樹脂は一般に、含浸ゾーン250に作り出された剪断力と圧力とによりロービングの中を通って横方向に推し進められて、これにより含浸の程度を大きく増進させる。これは、高い繊維含有量、たとえば約35％重量分率(weight fraction：Wf)以上、及び態様によっては約40％Wf以上のリボンから複合体を成形する際に特に有用である。典型的には、ダイ150は複数の接触面252、たとえば少なくとも2つ、少なくとも3つ、4〜7つ、2〜20、2〜30、2〜40、2〜50、またはより多くの接触面252を含んで、ロービング142上に十分な程度の浸透力及び圧力を作りだす。これらの特有の形状は変動することができるが、接触面252は典型的には、湾曲した突出部片(curved lobe)、ピンなどの曲線のある表面をもつ。接触面252も典型的には、金属材料から製造される。
【００２９】
[0049]図４は、含浸ダイ150の断面図を示す。示されているように、含浸ダイ150は、マニホールドアセンブリ220及び含浸区分を含む。含浸区分は、含浸ゾーン250を含む。態様によっては、含浸区分はさらに、ゲート通路270を含む。マニホールドアセンブリ220は、その中を通ってポリマー樹脂214が流れるように設けられている。たとえばマニホールドアセンブリ220は、チャネル222または複数のチャネル222を含むことができる。含浸ダイ150に提供される樹脂214は、チャネル222の中を通って流れることができる。
【００３０】
[0050]図５〜１１に示されているように、例示的な態様では、チャネル222のそれぞれの少なくとも一部は曲線をなすことができる。曲線部分によって、マニホールドアセンブリ220の中を通って樹脂214を分配するために様々な方向に樹脂214を比較的滑らかに向けなおす(redirection)ことができ、チャネル222の中を通って樹脂214を比較的滑らかに流すことができる。あるいは、チャネル222は線状でありえ、樹脂214を向けなおすのは、チャネル222の直線部分の間の比較的角張った移行領域によることができる。さらにチャネル222は、任意の好適な形状、サイズ及び/または輪郭を有することができると理解すべきである。
【００３１】
[0051]図５〜１１に示されているように、例示的な態様では、複数のチャネル222は複数の分岐ランナー(branched runner)222でありえる。ランナー222は、第一の分岐ランナー群232を含むことができる。前記第一の分岐ランナー群232は、樹脂214をマニホールドアセンブリ220に提供する最初の単数または複数種類のチャネル222から分岐している(branch off)複数のランナー222を含む。第一の分岐ランナー群232は、最初のチャネル222から分岐する2つ、3つ、4つまたはそれ以上のランナー222を含むことができる。
【００３２】
[0052]所望により、ランナー222は、図５及び７〜１１に示されているように、第一の分岐ランナー群232から分出する(diverge from)第二の分岐ランナー群234を含むことができる。たとえば、第二の分岐ランナー群234からの複数のランナー222は、第一の分岐ランナー群232の一つ以上のランナー222から分岐することができる。第二の分岐ランナー群234は、第一の分岐ランナー群232のランナー222から分岐する２つ、３つ、４つ以上のランナー222を含むことができる。
【００３３】
[0053]所望により、ランナー222は、図５及び８〜９に示されているように、第二の分岐ランナー群234から分出する第三の分岐ランナー群236を含むことができる。たとえば、第三の分岐ランナー群236からの複数のランナー222は、第二の分岐ランナー群234の一つ以上のランナー222から分岐することができる。第三の分岐ランナー群236は、第二の分岐ランナー群234のランナー222から分岐する２つ、３つ、４つ以上のランナー222を含むことができる。
【００３４】
[0054]図５〜１１に示されているように、幾つかの例示的な態様によっては、複数の分岐ランナー222は、中心軸224に沿って対称の位置づけになっている。分岐ランナー222及びその対称の位置づけは、一般に、マニホールドアセンブリ220を出て、ロービング142をコーティングする樹脂214の流れが実質的にロービング142上に均一に分配されるような具合に、樹脂214を均一に分配する。これによって、一般にロービング142の均一な含浸が望ましく可能になる。
【００３５】
[0055]さらに、マニホールドアセンブリ220は、態様によっては出口領域242を画定する。出口領域242は、樹脂214がマニホールドアセンブリ220を出るマニホールドアセンブリ220のその部分である。従って、出口領域242は、一般に、樹脂214が出るチャネルまたはランナー222の少なくとも下流部分を含む。態様によっては、図５〜１０に示されているように、出口領域242に配置されたチャネルまたはランナー222の少なくとも一部は、樹脂214の流れ方向244の領域(area)が次第に増加する。領域が次第に増加すると、樹脂214がマニホールドアセンブリ220の中を通って流れるにつれて樹脂214を拡散でき、より分配することができるので、ロービング142上に樹脂214を実質的に均一に分配できる。これに加えて、またはあるいは、出口領域242に配置された様々なチャネルまたはランナー222は、図１１に示されているように、樹脂214の流れ方向244に一定の領域を持つことができるか、または樹脂214の流れ方向244の領域が減少することもできる。
【００３６】
[0056]図５〜９に示されているように、態様によっては、出口領域242に配置されたチャネルまたはランナー222のそれぞれは、そこから流れる樹脂214が、出口領域242に配置された他のチャネルまたはランナー222からの樹脂214と混和する(combine)ように配置される。出口領域242に配置された様々なチャネルまたはランナー222からの樹脂214が混和することにより、マニホールドアセンブリ220から樹脂214の単一且つ均一に分配した流れを生み出して、ロービング142を実質的に均一にコーティングする。あるいは、図１０及び１１に示されているように、出口領域242に配置された様々なチャネルまたはランナー222は、そこから流れる樹脂214が、出口領域242に配置された他のチャネルまたはランナー222からの樹脂214とは別々になる(discrete)ように配置することができる。これらの態様において、複数の別々の、しかし一般に、均一分配された樹脂の流れ214は、ロービング142を実質的に均一にコーティングするためのマニホールドアセンブリ220により生み出すことができる。
【００３７】
[0057]図４に示されているように、出口領域242に配置されたチャネルまたはランナー222の少なくとも一部は、曲線の断面プロフィールをもつ。これらの曲線プロフィールにより、樹脂214は、チャネルまたはランナー222からロービング142の方へ、一般に、徐々に下向きに向けることができる。あるいは、これらのチャネルまたはランナー222は、任意の好適な断面プロフィールをもつことができる。
【００３８】
[0058]図４及び５にさらに示されているように、マニホールドアセンブリ220の中を通って流れた後、樹脂214はゲート通路270の中を通って流れることができる。ゲート通路270はマニホールドアセンブリ220と含浸ゾーン250との間に配置され、樹脂214がロービング142をコーティングするように、マニホールドアセンブリ220から樹脂214を流すために設けられる。従って、たとえば出口領域242の中を通ってマニホールドアセンブリ220を出る樹脂214は、ゲート通路270に入り、その中を通って流れることができる。
【００３９】
[0059]図４に示されているように、態様によっては、ゲート通路270は、マニホールドアセンブリ220と含浸ゾーン250との間を垂直に伸長する。しかしながら、あるいはゲート通路270は、樹脂214がその中を通って流れるように、垂直と水平との間の任意の好適な角度で伸長することができる。
【００４０】
[0060]さらに図４に示されているように、態様によっては、ゲート通路270の少なくとも一部は、樹脂214の流れ方向244で断面プロフィールが縮小する。ゲート通路270の少なくとも一部がテーパー状になっていると、その中を通って流れる樹脂214の流速が増加してからロービング142と接触できるので、ロービング142上で樹脂214を衝突(impinge)させることができる。樹脂214によるロービング142の初期衝突により、以下に記載するように、ロービングのさらなる含浸を提供する。さらに、ゲート通路270の少なくとも一部をテーパー状にすることにより、ゲート通路270とマニホールドアセンブリ220の背圧を増加することができ、これにより樹脂214がより均一に分配して、ロービング142をコーティングすることができる。あるいは、ゲート通路270は、所望によりまたは必要により、増加する断面プロフィールまたは、一般に一定の断面プロフィールをもつことができる。
【００４１】
[0061]図４に示されているように、ダイ150のマニホールドアセンブリ220及びゲート通路270を出ると、樹脂214は、ダイ150の中を通って横に移動するロービング142と接触する。上記のように、マニホールドアセンブリ220及びゲート通路270に樹脂214が分配されるため、樹脂214はロービング142を実質的に均一にコーティングすることができる。さらに態様によっては、樹脂214は、ロービング142のそれぞれの上部表面、またはロービング142のそれぞれの下部表面、またはロービング142それぞれの上部及び下部表面の両方に衝突することができる。ロービング142上で最初に衝突することによって、さらにロービング142に樹脂214を含浸させる。ロービング142上での衝突は、樹脂がロービング142に衝突するときは樹脂214の速度、樹脂がマニホールドアセンブリ220若しくはゲート通路270を出るときはロービング142の樹脂214への近接性、または他の様々な変数により促進することができる。
【００４２】
[0062]図４に示されているように、コーティング済ロービング142は、含浸ゾーン250の中を通って走行方向282に横に移動する。含浸ゾーン250は、たとえばその間に配置されたゲート通路270の中を通ってマニホールドアセンブリ220と流体連通している。含浸ゾーン250は、ロービング142に樹脂214を含浸させるように構成されている。
【００４３】
[0063]たとえば上述のように、図４及び１２〜１９に示されているように例示的態様においては、含浸ゾーン250は複数の接触面252を包含する。ロービング142は、含浸ゾーンの接触面252上を横に移動する。接触面252上にロービング142が衝突すると、ロービング142をコーティングする樹脂214をロービング142に含浸させるのに十分な剪断力と圧力を生み出す。
【００４４】
[0064]図４に示されているように、態様によっては、含浸ゾーン250は、二つの相隔たって対向する(opposing)含浸プレート256と258の間に画定される。第一のプレート256は第一の内部表面257を画定し、第二のプレート258は第二の内部表面259を画定する。含浸ゾーン250は第一のプレート256と第二のプレート258との間に画定される。接触面252は、第一及び第二の内部表面257と259の両方の上で画定されるか、若しくはその両方から伸長するか、または第一及び第二の内部表面257と259の一方のみの上で画定されるか、若しくはそこから伸長することができる。
【００４５】
[0065]図４、１３〜１５、及び１７〜１９に示されているように、例示的な態様では、接触面252は、ロービングが第一及び第二の表面257と259の上の接触面252上で交互に衝突するように、第一及び第二の表面257と259上で交互に画定することができる。かくして、ロービング142は、波形、蛇行(tortuous)または正弦曲線型の通路で接触面252を通過して、これにより剪断力が増強する。
【００４６】
[0066]ロービング142が接触面252を横断する角度254は、一般に剪断力及び圧力を増強するのに十分に大きくてもよいが、繊維を破壊する過剰な力をもたらすほど大きくてはいけない。かくして、たとえば角度254は約1°〜約30°の範囲、態様によっては約5°〜約25°の範囲でありえる。
【００４７】
[0067]上記のように、接触面252は典型的には、湾曲した突出部片(curved lobe)、ピンなどの曲線のある表面をもつ。さらに多くの例示的な態様では、含浸ゾーン250は波形の断面プロフィールをもつ。図４、１２及び１３〜１５に示されているように例示的な一態様では、接触面252は第一及び第二のプレート256及び258の両方の波形表面の一部を形成し、且つ波形の断面プロフィールを画定する突出部(lobe)である。図１２は、これらの態様に従った含浸ゾーン250の少なくとも一部を形成する、その上の第二のプレート258及び様々な接触面の一態様を示す。
【００４８】
[0068]図１６に示されているように他の態様では、接触面252は、第一または第二のプレート256または258のたった一方の波形表面の一部を形成する突出部である。これらの態様において、衝突は、一つのプレートの表面上の接触面252の上でのみ起きる。もう一つのプレートは、一般に平坦であるか、またはコーティング済ロービングと相互作用が全くおきないように形作ることができる。
【００４９】
[0069]他の態様では、図１７〜１９に示されているように、含浸ゾーン250は、複数のピン(またはロッド)260を含むことができ、それぞれのピンは接触面252をもつ。ピン260は、図１７及び１８に示されているように固定(static)されているか、自由回転であるか(示されていない)、または図１９に示されているように、回転駆動でありえる。さらにピン260は、図１７に示されているように、含浸ゾーンを画定しているプレート表面に直接据え付けることができるか、または図１８及び１９に示されているように表面から隔てることができる。ピン260はヒーター133により加熱できるか、または個別に所望により若しくは必要により加熱できることに留意すべきである。さらにピン260はダイの内部に含まれるか、またはダイから外側に伸長して、その中に完全に包み込まれなくてもよい。
【００５０】
[0070]さらなる態様では、接触面252及び含浸ゾーン250は、所望により若しくは必要により、ロービング142に樹脂214を含浸させるための任意の好適な形状及び/または構造体を含むことができる。
【００５１】
[0071]上記のように、及び図１２〜１４に示されているように、含浸区分の含浸ゾーン250は、二つの向かい合ったプレート256及び258の間に画定される。第一のプレート256は第一の内部表面257を画定し、第二のプレート258は第二の内部表面259を画定する。含浸ゾーン250は、第一のプレート256と第二のプレート258との間に画定される。従って、含浸プレート256、258は、ロービング142に樹脂214を含浸させるように構成されている含浸ゾーン250を包含する。各プレート256、258の含浸ゾーン250は、プレート256、258の内部表面257、259を包含し、上記のようにさらに接触面252を包含することができる。さらに以下に記載するように、第一のプレート256及び第二のプレート258は、ダイ150と噛み合う(mate together)ことができる。噛み合ったとき、第一のプレート256の含浸ゾーン250と第二のプレート258の含浸ゾーン250は、含浸区分のための含浸ゾーン250を形成することができる。
【００５２】
[0072]本開示に従った含浸プレート256、258はさらに、ベース面301、303を包含する。内部表面257、259の高さ302、304は、ベース面301、303から画定される。示されているように、高さ302、304は、上記のように、内部表面257、259の外形(contour)に基づいて内部表面257、259の全域にわたって変動しえる(vary throughout)。特に、高さ257、259は、走行方向282に沿って内部表面257、259上の位置に基づいて変動しえる。しかしながら、高さ257、259は、さらにまたはあるいは、任意の他の好適な方向で変動しえることは理解すべきである。
【００５３】
[0073]本開示に従った含浸プレート256、258は、さらに好都合には、一つ以上の側壁310を包含する。各側壁310は、含浸ゾーン250に隣接する。例示的な態様では、含浸プレート256、258は、示されているように二つの側壁310を包含する。これらの態様では、側壁は、走行方向282に対して通常、直角をなして間隔をあけて配置することができる。他の態様では、一つ、三つ、四つまたはそれ以上の側壁310を使用することができる。
【００５４】
[0074]図１２〜１４に示されているように、側壁310は内部表面312を包含する。内部表面312の高さ314は、含浸プレート256、258のベース面310、303から画定することができる。高さ314は、以下に記載するように、内部表面312の外形に基づいて内部表面312の全域にわたって変化しえる。特に、高さ314は、走行方向282に沿った内部表面312上の位置に基づいて変動し得る。
【００５５】
[0075]側壁310の内部表面312は、一つ以上の峰部316と一つ以上の谷部318とを包含する。峰部316と谷部318は、谷部318が隣接する峰部316の間であり、且つ峰部316が隣接する谷部318の間にあるように、交互でありえる。例示的な態様では、側壁310の断面プロフィールは通常、波形であり、弓型(arcuate)の峰部316と谷部318とをもつ。あるいは、峰部316と谷部318は線形でありえ、峰部316と谷部318の頂点で鋭角の三角形でありうるか、または任意の他の好適な断面プロフィールをもつことができる。
【００５６】
[0076]さらに、第一の含浸プレート256の峰部316及び/または谷部318の一つ以上は、第二の含浸プレート258のそれぞれの谷部318及び/または峰部316の一つ以上と噛み合うことができる。たとえば、第一の含浸プレート256の峰部316は第二の含浸プレート258の谷部318と噛み合い、且つ第二の含浸プレート258の峰部316は第一の含浸プレート256の谷部318と噛み合うように、第一及び第二の含浸プレート256、258の内部表面312は、似たような外形をもつことができ、峰部316と谷部318は同一サイズ及び断面プロフィールをもつ。峰部316と谷部318が噛み合うとき、そのような峰部316と谷部318の間の隙間は最小であるか、隙間(gap)は全く存在しない。態様によっては、たとえば、噛み合っている峰部316と谷部318との間の最大の隙間は、約1/10インチ以下、約75/1000インチ、約1/20インチ、約25/1000インチ、約1/50インチまたは1/100インチである。
【００５７】
[0077]示されているように、本開示に従った側壁310はさらに、内部側面320及び外部側面322とを包含することができる。内部側面及び外部側面320、322のそれぞれは、内部表面312とベース面301、303の間に伸長する。
【００５８】
[0078]ダイ150の操作の間に、もつれ(snagging)及び樹脂の蓄積を防いだり、低減させたりするために、峰部316及び谷部318での側壁の内部表面312の高さ314は、含浸プレート256、258の内部表面257、259の高さ302、304に対して様々なレベルでありえる。たとえば、例示的な態様では、谷部318の一つ以上は、走行方向282に沿った隣接位置において内部表面257、259の高さ302、304よりも低い最大高さ314をもつ。さらに峰部316の一つ以上は、走行方向282に沿った隣接位置において内部表面257、259の高さ302、304よりも高い最大高さ314をもつ。本明細書で使用するように、隣接位置(neighboring location)とは、最大高さ314の位置と隣接する位置を通ってひかれた線が、走行方向282に引かれた線に対して直角であるような、平行な位置を意味する。最大高さ314は、たとえば谷部318の頂点で画定することができる。頂点(apex)なる用語は、谷部318に関して使用されるときには、ベース面301、303に対して最低点を意味し、峰部316に関して使用されるときには、ベース面301、303に対して最高点を意味する。
【００５９】
[0079]本開示に従った峰部316と谷部318の最大高さ314によって、もつれ及び/または樹脂の蓄積を防いだりまたは低減させたりすることができる。たとえば、そのような峰部316と谷部318によって、第一の含浸プレート256と第二の含浸プレート258とを連動させる(interlock)ことができる。さらに、谷部318の高さ314によって、プレート256、258の噛み合っている(mating)峰部316が、もう一つのプレート258または256の内部表面312を超えて伸長することができる。そのような峰部316と谷部318との連動(interlocking)により、プレート256と258の内部側面320は、含浸ゾーン250の内側に樹脂214を含み、且つロービング142がもつれないようにすることができる。示されているように、そのような峰部316と谷部318の少なくとも一部は、含浸ゾーン250にむき出しになっていないので、たとえばそのような連動により、噛み合っている峰部316と谷部318との間の含浸ゾーン250から外へ樹脂214が流れないようにするか、またはこれを軽減する。
【００６０】
[0080]態様によっては、本開示に従った側壁310は、峰部316と谷部318のみを包含しえる。これらの態様では、それぞれの峰部316は隣接する谷部318と接合(join)し、且つそれぞれの谷部318は隣接する峰部316と接合して側壁310を形成することができる。他の態様では、示されているように、側壁310はさらに一つ以上の中間部分330を包含しえる。中間部分330は、峰部316と谷部318との間に配置され、峰部316と谷部318とを結合することができる。示されているように、例示的な態様では、中間部分330は線形でありえる。あるいは、中間部分330は、曲線をなしうるか、または任意の他の好適な形状でありうる。さらに例示的な態様では、示されているように、中間部分330は、峰部316と谷部318との間に垂直に伸長することができる。あるいは、中間部分330は、垂直に対して任意の好適な角度で伸長することができる。たとえば、中間部分330は、垂直から10度以下、垂直から5度以下、垂直から2度以下、または任意の好適な角度若しくは範囲の角度で伸長することができる。そのような中間部分330は、第一の含浸プレート256と第二の含浸プレート258との噛み合い及び/または開放(disengaging)を容易にすることができる。
【００６１】
[0081]ロービング142の含浸をさらに容易にするために、これらはダイ150の中に、特に含浸ゾーン250の中に存在する間に張力下に保持することができる。たとえば張力は、約5〜約300ニュートン、態様によっては約50〜約250ニュートン、及び態様によっては約100〜約200ニュートン/ロービング142またはファイバートウでありえる。
【００６２】
[0082]図２０及び２１に示されているように、態様によっては、ランドゾーン280は、ロービング142の走行方向282の含浸ゾーン250の下流に配置することができる。ロービング142は、ダイ150を出る前にランドゾーン280の中を横に移動することができる。図２０に示されているように、態様によっては、ランドゾーン280の少なくとも一部は、ランドゾーン280の面積が増加するように、走行方向282において増加する断面プロフィールをもつことができる。増加する部分は、ロービング142がダイ150を出やすくするように、ランドゾーン280の下流部分でありえる。あるいは、断面プロフィール若しくはその任意の部分は、減少してもよいし、また図２１に示されているように一定のままであってもよい。
【００６３】
[0083]さらに図４に示されているように、態様によっては、面板290は含浸ゾーン250に隣接(adjoin)することができる。面板290は、含浸ゾーン250、含まれる場合には走行方向282にランドゾーン280の下流に配置することができる。面板290は一般に、ロービング142から余分の樹脂214を計量調節(meter)するように構成される。かくしてロービング142がその中を通って横に移動する面板290の開口部は、ロービング142がその中を通って横断するときに、開口部のサイズが、ロービング142から余分の樹脂214を除去するような大きさにすることができる。
【００６４】
[0084]さらに、他の成分を場合により使用して、繊維の含浸を助けることができる。たとえば、「ガスジェット」アセンブリを特定の態様で使用して、個別の繊維のロービングを均等に散布しやすくすることができ、これは合体させたトウの幅全体にわたって、24,000本もの繊維まで含むことができる。これにより強度特性を均等に分散させるのに役立つ。そのようなアセンブリとしては、出口ポートを通過する移動ロービング上に一般に、垂直様式で衝突する圧縮空気または他の気体の供給を含むことができる。次いで散布したロービングを、上記のように含浸させるためにダイに導入することができる。
【００６５】
[0085]本開示に従ったダイ及び方法を使用して得られる含浸済ロービングは、非常に低い空隙率(void fraction)をもつことができ、これによりその強度を高めやすくする。たとえば、空隙率は約3％以下、態様によっては約2％以下、態様によっては1％以下、及び態様によっては約0.5%以下である。空隙率は、当業者に公知の方法を使用して測定することができる。たとえば空隙率は、サンプルをオーブン(たとえば約600℃で3時間)に設置して樹脂を燃やし尽くす、「樹脂燃焼(resin burn off)」試験を使用して測定することができる。次いで、残った繊維の質量を測定して、重量と体積分率(volume fraction)を計算することができる。そのような「燃焼」試験は、ASTM D 2584-08に従って実施して、繊維とポリマーマトリックスの重量を測定することができ、次いでこれを使用して、以下の等式：
【００６６】
【数１】
2015505752.tif 000004
【００６７】
｛式中、Vfは百分率としての空隙率である；
ρcは、公知方法、たとえば液体または気体比重瓶法(pycnometer)(たとえばヘリウム比重瓶法)を使用して測定した複合体の密度である；
ρtは、複合体の理論密度であり、以下の等式より決定される：
【００６８】
【数２】
2015505752.tif 000005
【００６９】
(ρmはポリマーマトリックスの密度である(たとえば好適な結晶度における)；
ρfは繊維の密度である；
Wfは繊維の重量分率である；及び
Wmはポリマーマトリックスの重量分率である)}をベースとした「空隙率」を計算することができる。
【００７０】
[0086]あるいは、空隙率は、ASTM D 3171-09に従って樹脂を化学的に溶解させることによって測定することができる。「燃焼」及び「溶解」法は、通常、融解及び化学溶解に耐性であるガラス繊維に特に適している。しかしながら他の場合には、空隙率は、ASTM D 2734-09(方法A)に従ってポリマー、繊維、及びリボンの密度をベースとして間接的に計算することができ、ここで密度はASTM D792-08方法Aにより測定することができる。もちろん、空隙率は慣用の顕微鏡装置を使用して見積もることができる。
【００７１】
[0087]本開示はさらに、少なくとも一つの繊維ロービング142または複数の繊維ロービング142にポリマー樹脂214を含浸させる方法に関する。本方法は通常、マニホールドアセンブリ220の中を通してポリマー樹脂214を流すことを包含する。マニホールドアセンブリ220は、上記のように複数のチャネルまたは分岐ランナー222を包含しえる。本方法はさらに、上記のように繊維ロービング142を樹脂214でコーティングすることを包含する。さらに本方法は、上記のようにコーティング済ロービング142を含浸ゾーン250の中を横に移動させて、ロービング142に樹脂214を含浸させることを包含する。
【００７２】
[0088]上記のように、態様によっては、マニホールドアセンブリ220の中に樹脂214を流す段階は、マニホールドアセンブリ220の出口領域242の中を通して樹脂214を流すことを包含しえる。さらに上記のように、ロービング142を樹脂214でコーティングする段階は、ゲート通路270の中を通してマニホールドアセンブリ220から樹脂214を流すことを包含しえる。本方法はさらに、上記のようにランドゾーン280の中を通して含浸ゾーン250からロービング142を横に移動させること及び/または面板290の中を通してロービング142を横に移動させることを包含しえる。
【００７３】
[0089]上記のように、含浸ダイ150を出た後、含浸済ロービング142、または押出物152は、リボンの形状に強化することができる。それぞれのリボンで使用されるロービング数は変動しえる。しかしながら、通常、リボンは2〜20個のロービングを含み、態様によっては2〜10個のロービング、態様によっては3〜5個のロービングを含むことができる。態様によっては、ロービングは、リボンの中で互いにおおよそ同一距離を離して配置されるのが望ましい。たとえば図２２を参照して、−x方向に互いに等距離に離れた三つ(3)のロービング5を含んでいる強化リボン4の一態様が示されている。しかしながら他の態様では、ロービングの繊維が通常、リボン４の中でくまなく均一に分配されるように、ロービングが混和される(combine)のが望ましい。これらの態様において、ロービングは一般に、互いに区別がつかない。たとえば図２３を参照すると、一般に繊維が均一に分配されるように混和されているロービングを含む強化リボン４の一態様が示されている。
【００７４】
[0090]特定の用途に関しては、本開示に従って引き抜き成形プロセスをさらに利用することができる。たとえば態様によっては、そのようなプロセスを使用してロッドを成形することができる。これらの態様では、ロービング142の連続繊維は縦方向に配向されて(図１のシステムの機械方向A)、引張り強さを強める。繊維の配向に加えて、引き抜きプロセスの他の側面も制御して所望の強度を達成することができる。たとえば比較的高い割合の連続繊維を強化リボンで使用して、強化された強度特性を提供する。たとえば、連続繊維は通常、リボンの約25重量％〜約80重量％、態様によっては約30重量％〜約75重量％、態様によっては約35重量％〜約60重量％を構成する。同様に、(単数または複数種類の)ポリマーは、リボンの約20重量％〜約75重量％、態様によっては約25重量％〜約70重量％、態様によっては約40重量％〜約65重量％を構成する。
【００７５】
[0091]通常、リボンは、含浸ダイ150から直接、引き抜きシステムに供給することができるか、スピンドルまたは他の好適な貯蔵装置から供給することができる。張力調節装置を使用して、引き抜きシステムから引き取るにつれて、リボン内の張力度を制御し易くすることができる。リボンを加熱するための装置にオーブンを供給することができる。次いでリボンを強化ダイに供給することができ、これは、リボンを一緒にプレフォーム(preform)に圧縮し、並びに整列し、ロッドなどの所望の製品の初期形状を成形するように操作することができる。所望により、プレフォームを最終形状に圧縮する、第二のダイ(たとえばキャリブレーションダイ)も使用することができる。ダイの間及び/またはいずれかのダイの後に冷却システムをさらに組み入れることができる。下流の引き取り装置は、システムの中を通して製品を引っ張るために配置することができる。態様によっては、製品を所望の長さにするために、下流の切断装置を提供することができる。たとえば切断装置を使用して、ペレット、たとえば長繊維-強化熱可塑性ペレットを形成するために、製品を切断することができる。
【００７６】
[0092]本発明のこれら及び他の変形及び変更は、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、当業者により実施しえる。さらに様々な態様の側面は、全体においてまたは一部分において交換可能であることは理解すべきである。さらに、当業者は、上記記載は単なる例示であって、付記請求の範囲に記載された発明を限定するものではないことを理解するだろう。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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