JP2012506476A - 反応性ポリマープリプレグを作成するための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (40)
- 反応性ポリマーが予備含浸された強化材料を作成するための方法であって、
少なくとも1つの熱硬化できる熱硬化性樹脂の実質的に完全に固体の粒子を含む実質的に不揮発性の組成物を提供することであって、実質的に不揮発性の組成物中の唯一の揮発性の成分が残留水または残留溶媒である;
含浸される強化繊維の織物またはアサンブラージュに実質的に不揮発性の組成物の層を沈着させることであって、
実質的に不揮発性の組成物の粒子は周囲温度で固体であり、含浸される強化繊維の織物またはアサンブラージュに周囲温度で適用される;
実質的に不揮発性の組成物の実質的に完全に固体の粒子を加熱することにより、実質的に完全に固体の粒子は部分的に溶融し、織物またはアサンブラージュが部分的に溶融した組成物によって含浸され、組成物の部分的に溶融した固体粒子が、強化繊維の織物またはアサンブラージュに固着することで、プリプレグを形成する;
ことを含む方法。 - 前記プリプレグに熱および圧力または真空を加え;
前記組成物の部分的に溶融した粒子を本質的に完全に溶融し;
溶融した組成物により前記強化繊維の織物またはアサンブラージュを実質的に完全に含浸する;
ことを含む請求項1に記載の方法。 - 前記組成物の実質的に完全に固体の粒子は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂(フェノール樹脂)、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、架橋熱硬化性樹脂及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項1に記載の方法。
- 前記組成物の実質的に完全に固体の粒子は、プレカタライズされ、前記組成物の粒子は実質的に室温で完全に固体である請求項1に記載の方法。
- 前記強化繊維の織物またはアサンブラージュは、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ポリマー繊維、アラミド繊維、鋼繊維、天然繊維及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項1に記載の方法。
- 前記強化繊維の織物またはアサンブラージュは、ロービング、テープ、ウェブ、ウィーブ、二軸または多軸織物、編物、組みひも、ランダムマット、フリース及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項5に記載の方法。
- 前記強化繊維の織物またはアサンブラージュ上に前記組成物の実質的に完全に固体の粒子を沈着する前に、実質的に完全に前記組成物の固体粒子は乾燥して水分または溶媒を除去し、形成された前記プリプレグに空隙が生じることを避ける請求項1に記載の方法。
- 不揮発性の組成物の実質的に完全に固体の粒子の層は、粒子沈着装置によって不揮発性の組成物の実質的に完全に固体の粒子を沈着することによって形成される請求項1に記載の方法。
- 前記粒子沈着装置は粉末散布装置であり、散布装置の沈着領域が幅約0及び約4.0mの間である請求項8に記載の方法。
- 熱と圧力または真空を前記プリプレグに加えることは、低圧ダブルベルトプレスで硬化することを含む請求項2に記載の方法。
- 熱と圧力または真空を前記プリプレグに加えることは、真空バッグ処理で硬化することを含む請求項2に記載の方法。
- 少なくとも1つの層を有する多孔性基材;
当該基材上にて実質的に不揮発性の組成物の無作為に配置された粒子であって、少なくとも1つの反応性熱硬化性樹脂を含み、
実質的に不揮発性の組成物中の唯一の揮発性の成分は、残留水または残留溶媒であり、
無作為に配置された各粒子の一部が多孔性基材の第一の表面の隙間に含浸されており、
隣接して無作為に配置された粒子の間の空間が各粒子を分離している;
を含む、ドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料。 - 少なくとも1つの層を有する前記多孔性基材は、少なくとも1つの反応性熱硬化性樹脂で含浸された繊維強化シートを含み、次に硬化して、熱硬化性複合シートを形成する請求項12に記載のドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料。
- 前記繊維強化シートの繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ポリマー繊維、アラミド繊維、鋼繊維、天然繊維及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項13に記載のドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料。
- 前記組成物は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂(フェノール樹脂)、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、架橋熱硬化性樹脂及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項12に記載のドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料。
- 前記架橋熱可塑性樹脂は、架橋ポリエチレン樹脂、架橋ポリプロピレン樹脂、架橋ポリ塩化ビニル樹脂、架橋ポリマーおよびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項15に記載のドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料。
- 前記組成物が、エポキシ系、不飽和ポリエステル系であり、前記エポキシ系または不飽和ポリエステル系の熱硬化性樹脂は室温で固体である請求項12に記載のドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料。
- ドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料を形成するための方法であって、
少なくとも1つの層を有する多孔性基材を提供すること;
実質的に一様に配置され、実質的に完全に固体の反応性熱硬化性の粒子を含む実質的に不揮発性の組成物の配列を形成することであって、該少なくとも1つの層の一部を被覆し、
該組成物の唯一の揮発性の成分が残留水または溶媒である;
実質的に完全に固体の反応性熱硬化性の粒子の配列を部分的に溶融すること;
多孔性基材の少なくとも1つの層の一部の間隙に溶融物を含浸させることにより、部分的に溶融した配列を固定することであって、
少なくとも1つの層の残余の部分が配列によって被覆されないまま残すこと;
を含む、方法。 - 前記配列の実質的に固体の反応性熱硬化性の粒子が約5cps及び約5,000cpsの間の溶融粘度を有する請求項18に記載の方法。
- 少なくとも1つの層を有する前記多孔性基材は、少なくとも1つの反応性熱硬化性樹脂で含浸された繊維強化シートを含み、次に硬化して熱硬化性複合シートを形成し得る請求項18に記載の方法。
- 配列の実質的に固体の反応性熱硬化性の粒子は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂(フェノール樹脂)、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、架橋熱硬化性樹脂およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項18に記載の方法。
- 前記配列の実質的に固体の反応性熱硬化性の粒子は、プレカタライズされ、前記反応性熱硬化性樹脂の粒子は室温で固体である請求項21に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの層をもつ多孔性基材の繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ポリマー繊維、アラミド繊維、鋼繊維、天然繊維及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項18に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの層をもつ多孔性基材の繊維は、ロービング、テープ、ウェブ、ウィーブ、二軸または多軸織物、編物、組みひも、ランダムマット、フリース及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる形状である請求項18に記載の方法。
- 前記配列の実質的に固体の反応性熱硬化性の粒子は、形成された前記プリプレグまたは前記プリプレグから形成される複合シートに空隙が生じることを避けるために、乾燥して、水分または溶媒を除去する請求項18に記載の方法。
- 実質的に一様に配置され、実質的に完全に固体の反応性熱硬化性の粒子の配列は、粒子沈着装置により少なくとも1つの熱硬化できる熱硬化性樹脂の実質的に完全に固体の粒子を沈着することによって形成される請求項18に記載の方法。
- 前記粒子沈着装置が、粉末散布装置であり、該散布装置の沈着領域が少なくとも4.0m幅である請求項26に記載の方法。
- ドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料を形成するための装置であって、
強化材料のフィーダーロール;
ドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料の受取ロール;
フィーダーロールからの強化材料を上に載せるコンベアベルト
実質的に完全に固体の反応性熱硬化性の粒子を含み、実質的に不揮発性の組成物が充填された、粒子沈着ホッパーであって、
実質的に不揮発性の組成物中の唯一の揮発性の成分が残留水または溶媒である;
強化材料の少なくとも1つの表面上の実質的に不揮発性の組成物の温度を、強化材料の少なくとも1つの表面上の組成物がオーブン中に存在する滞留時間に亘って実質的に均一に維持するようにされた加熱装置;
コンベアベルトであって、
強化材料の少なくとも1つの層上に存在する組成物粒子の滞留時間がコンベアベルトの速度に基づく;
を含む装置。 - 前記粒子沈着ホッパーは、前記強化材料の表面積(m2)に対して前記組成物の粒子の20g/m2及び約2,000g/m2の間を沈着するものである請求項28に記載の装置。
- 熱硬化性複合シートを形成するための方法であって、
少なくとも1つのフィーダーロールと、ドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料の受取ロールと、フィーダーロールからの強化材料を載せるコンベアベルトとを提供することであって、フィーダーロールのうちの1つが強化材料を提供し、
強化材料は熱硬化性複合シートの全重量に対する繊維含量を有する;
実質的に不揮発性の組成物が充填される粒子沈着ホッパーを提供することであって、
前記実質的に不揮発性の組成物は実質的に完全に固体の反応性熱硬化性の粒子を含み、
前記実質的に不揮発性の組成物中の唯一の揮発性の成分が残留水または溶媒である;
強化材料の少なくとも1つの層に、実質的に不揮発性の組成物の粒子を沈着させること;
強化材料の少なくとも1つの層の、実質的に不揮発性の組成物の実質的に固体の反応性熱硬化性の粒子がオーブン中に存在する滞留時間中に、実質的に不揮発性の組成物を加熱するための加熱装置を提供すること;
コンベアベルトを提供することであって、前記実質的に不揮発性の組成物の粒子が強化材料の少なくとも1つの層に滞留する滞留時間が、コンベアベルト速度に基づく;
加熱装置の後にベルトプレスを提供することであって、
該ベルトプレスは高温域および低温域を有する;
を含む、方法。 - 前記粒子沈着ホッパーが、強化材料の表面積(m2)に対して、前記組成物の粒子を20g/m2及び約2,000g/m2の間で沈着する請求項30に記載の方法。
- 前記オーブンが、前記強化材料の少なくとも1つの層上の実質的に不揮発性の組成物の粒子を、約40℃及び約230℃の間の温度範囲で溶融するようにされている請求項30に記載の方法。
- 前記高温域が、ドレープ性のあるポリマーが予備含浸された強化材料を受け取り、前記予備含浸された強化材料を、0.01バール圧以上または0.01バール圧下で約260℃未満または約260℃に加熱する請求項30に記載の方法。
- 前記低温域が、完全に含浸されて、硬化された熱硬化性複合シートを受け取り、前記完全に含浸されて、硬化された熱硬化性複合シートを25℃に冷却する請求項30に記載の方法。
- キャリアフィルムを提供する第2のフィーダーロールを含み、前記組成物が前記強化材料とキャリアフィルムの剥離可能な表面の間で狭持される請求項30に記載の方法。
- 剥離フィルムが、剥離剤でコーティングされたフィルムであって、前記剥離剤は、シリコーン剥離剤またはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂、PFA、ポリフルオロアルカンからなる群から選ばれる剥離剤によりコーティングされたフィルム、もしくはポリエチレンフィルムおよびポリプロピレンフィルムである請求項35に記載の方法。
- 反応性ポリマーが予備含浸された強化材料を形成するための方法であって、
熱硬化できる熱硬化性樹脂の実質的に完全に固体の粒子と、熱硬化できる熱可塑性樹脂の実質的に完全に固体の粒子とを含む、実質的に不揮発性の混合物を提供することであって、
前記実質的に不揮発性混合物の唯一の揮発性の成分が残留水か溶媒である;
含浸される強化繊維の織物またはアサンブラージュ上に混合物の層を沈着させることであって、
前記実質的に不揮発性の混合物の粒子が、周囲温度で固体であり、含浸される強化繊維の織物またはアサンブラージュに周囲温度で沈着される;
前記実質的に不揮発性混合物の粒子を加熱して、プリプレグを形成することであって、それにより前記固体粒子が部分的に溶融し、織物またはアサンブラージュが部分的に溶融した前記熱硬化性樹脂により含浸され、部分的に溶融した前記固体粒子が強化繊維の織物またはアサンブラージュに固着させる;
を含む、方法。 - 前記熱可塑性樹脂は、組成物の約0%から約40重量%の間であって、溶融した前記組成物に溶解しない請求項35に記載の方法。
- 熱可塑性樹脂の実質的に完全に固体の粒子は、実質的に完全に固体の熱硬化性樹脂の粒子とは異なる色を有する請求項36に記載の方法。
- 熱可塑性樹脂の実質的に完全に固体の粒子は、実質的に完全に固体の熱硬化性樹脂の粒子とは異なる粘性を有する請求項39に記載の方法。
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