特表 2023-539692 改善された加工性を有するＵＤテープおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-15

(54)【発明の名称】改善された加工性を有するＵＤテープおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29B 15/12 20060101AFI20230908BHJP

   B29K 105/10 20060101ALN20230908BHJP

【ＦＩ】

B29B15/12

B29K105:10

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023537717

(86)(22)【出願日】2021-08-25

(85)【翻訳文提出日】2023-04-14

(86)【国際出願番号】 EP2021073527

(87)【国際公開番号】W WO2022043391

(87)【国際公開日】2022-03-03

(31)【優先権主張番号】20193384.3

(32)【優先日】2020-08-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523072762

【氏名又は名称】トウレ アドバンスト コンポジッツ

【氏名又は名称原語表記】ＴＯＲＡＹ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳ

【住所又は居所原語表記】１８２５５ Ｓｕｔｔｅｒ Ｂｌｖｄ．，Ｍｏｒｇａｎ Ｈｉｌｌ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０３７，Ｕ．Ｓ．Ａ．

(71)【出願人】

【識別番号】523072773

【氏名又は名称】トウレ アドバンスト コンポジッツ

【氏名又は名称原語表記】ＴＯＲＡＹ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳ

【住所又は居所原語表記】Ｇ．ｖａｎ ｄｅｒ Ｍｕｅｌｅｎｗｅｇ ２，７４４３ ＲＥ Ｎｉｊｖｅｒｄａｌ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アンガー，スコット

(72)【発明者】

【氏名】リーサー，ダン

(72)【発明者】

【氏名】ルインゲ，ハンス

【テーマコード（参考）】

4F072

【Ｆターム（参考）】

4F072AA02

4F072AA04

4F072AA08

4F072AB09

4F072AB10

4F072AB22

4F072AB27

4F072AB33

4F072AD42

4F072AD45

4F072AD46

4F072AE08

4F072AF01

4F072AG03

4F072AH03

4F072AH24

4F072AH49

4F072AL01

4F072AL02

4F072AL11

(57)【要約】

本発明は、一方向テープを製造する方法に関し、該方法は、ａ）１次粒子と、２次粒子と、水と、任意で有機担持媒体と、任意で有機化合物と、任意で表面活性化合物と、を含む含浸用スラリーを供給し、平均のフィラメント間距離を有する一方向繊維層を供給するステップであって、１次粒子は第１ポリマーを含み、１次粒子は平均のフィラメント間距離と同じかそれより小さい粒径を有し、２次粒子は第２ポリマーを含み、２次粒子は平均のフィラメント間距離より大きい粒径を有する、ステップと、ｂ）含浸一方向繊維層と表面ポリマー層を含む含浸一方向繊維ウェブを形成するために、含浸用スラリーを一方向繊維層に含浸させるステップであって、含浸一方向繊維層は、一方向繊維と１次粒子とを含み、好ましくは一方向繊維と１次粒子とだけで構成され、表面ポリマー層は、２次粒子を含む、ステップと、ｃ）一方向テープを得るために、含浸一方向繊維ウェブを乾燥させるステップと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向テープを製造する方法であって、
ａ）１次粒子と、２次粒子と、水と、任意で有機担持媒体と、任意で有機化合物と、任意で表面活性化合物と、を含む含浸用スラリーを供給し、平均のフィラメント間距離を有する一方向繊維層を供給するステップであって、
前記１次粒子は第１ポリマーを含み、前記２次粒子は第２ポリマーを含み、
（i）前記１次粒子は前記平均のフィラメント間距離と同じかそれより小さい粒径を有し、前記２次粒子は前記平均のフィラメント間距離より大きい粒径を有する、または
（ii）前記１次粒子は１０乃至５０μｍの粒径を有し、前記２次粒子は５１乃至５００μｍの粒径を有する、
のいずれかである、ステップと、
ｂ）含浸一方向繊維層と表面ポリマー層とを含む含浸一方向繊維ウェブを形成するために、前記含浸用スラリーを前記一方向繊維層に含浸させるステップであって、
前記含浸一方向繊維層は、一方向繊維と前記１次粒子とを含み、好ましくは一方向繊維と前記１次粒子とだけで構成され、前記表面ポリマー層は、前記２次粒子を含む、ステップと、
ｃ）一方向テープを得るために、前記含浸一方向繊維ウェブを乾燥させるステップと、
を含む方法。

【請求項2】

前記第１ポリマーおよび／または前記第２ポリマーは、熱可塑性ポリマーである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記熱可塑性ポリマーは、複数のクラスのリストから選択される一つのクラスのポリマーであり、前記複数のクラスのリストは、ポリアリールエーテルケトン（polyaryletherketone：ＰＡＥＫ）系高分子材料と、ポリフェニレンスルフィド（polyphenylene sulphide：ＰＰＳ）と、ポリエーテルイミド（polyetherimide：ＰＥＩ）と、ポリエーテルスルホン（polyethersulfone：ＰＥＳＵ，ＰＥＳ）と、ポリスルホン（polysulfone：ＰＳＵ）と、で構成される、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）系高分子材料は、複数のサブクラスのリストから選択される一つのサブクラスのポリマーであり、前記複数のサブクラスのリストは、ポリエーテルケトン（poly-ether-ketone：ＰＥＫ）と、ポリエーテルエーテルケトン（polyether-ether-ketone：ＰＥＥＫ）と、ポリエーテルエーテルケトンケトン（poly-ether-ether-ketone-ketone：ＰＥＥＫＫ）と、ポリエーテルエーテルケトンケトン（poly-ether-ether-ketone-ketone：ＰＥＫＫ）と、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（poly-ether-ketone-ether-ketone-ketone：ＰＥＫＥＫＫ）と、ポリエーテルエーテルケトンエーテルケトン（poly-ether-ether-ketone-ether-ketone：ＰＥＥＫＥＫ）と、ポリエーテルエーテルエーテルケトン（poly-ether-ether-ether-ketone：ＰＥＥＥＫ）と、ポリエーテルジフェニルエーテルケトン（poly-ether-diphenyl-ether-ketone：ＰＥＤＥＫ）と、メタポリエーテルエーテルケトン（meta-polyether-ether-ketone：ＰＥｍＥＫ）と、反応性（末端）基を有するポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）系高分子材料と、これらの共重合体と、これらの混合物と、で構成される、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記第１ポリマーは、前記第２ポリマーと同じクラスもしくは同じサブクラスのポリマーであり、または前記第１ポリマーは、前記第２ポリマー以外のクラスもしくはサブクラスのポリマーである、請求項３または４に記載の方法。

【請求項6】

前記一方向繊維は、炭素繊維および／またはガラス繊維および／または石英である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記ステップｂ）は、含浸一方向繊維層と２つの表面ポリマー層と含む含浸一方向繊維ウェブを形成するために、前記含浸用スラリーを一方向繊維層に含浸させるステップを含み、
前記２つのポリマー層は、前記一方向繊維層の両側に位置し、
前記一方向繊維層は、一方向繊維と１次粒子とを含み、好ましくは一方向繊維と１次粒子とだけで構成され、
前記２つの表面ポリマー層は、２次粒子を含む、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記２次粒子は、導電性成分、および／または、電気絶縁性成分をさらに含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記導電性成分は、金属および／または炭素系成分であり、前記金属は、好ましくは銅および／または青銅であり、前記炭素系成分は、炭素繊維と、カーボンブラックと、グラフェンと、それらの混合物と、の群から選択され、および／または前記電気絶縁性成分はセラミック粒子である、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記表面ポリマー層上に３次粒子を静電的に付着させるステップｄ）をさらに含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記ステップｂ）の前記一方向繊維層は、前記一方向繊維層の表面に１本以上の導電性ワイヤーをさらに含むか、または前記ステップｂ）の後に１本以上の導電性ワイヤーが前記表面ポリマー層に導入される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法によって得られた一方向テープ。

【請求項13】

平均の含浸フィラメント間距離を有する含浸一方向繊維層と、表面ポリマー層と、を含む含浸一方向繊維ウェブであって、
前記含浸一方向繊維層は、一方向繊維と、第１ポリマーを含む１次粒子とを含み、好ましくは一方向繊維と、第１ポリマーを含む１次粒子とだけで構成され、前記表面ポリマー層は、第２ポリマーを含む２次粒子を含む、ことを特徴とし、
i）前記１次粒子は前記平均の含浸フィラメント間距離と同じかそれより小さい粒径を有し、前記２次粒子は前記平均の含浸フィラメント間距離より大きい粒径を有する、または
ii）前記１次粒子は１０乃至５０μｍの粒径を有し、前記２次粒子は５１乃至５００μｍの粒径を有する、
のいずれかである、
含浸一方向繊維ウェブ。

【請求項14】

前記第１ポリマーは前記第２ポリマーと同じであるか、または前記第１ポリマーは前記第２ポリマーと異なる、請求項１３に記載の含浸一方向繊維ウェブ。

【請求項15】

前記２次粒子は、導電性成分、および／または、電気絶縁性成分をさらに含み、または、
前記表面ポリマー層は、１本以上の導電性ワイヤーをさらに含む、
請求項１３または１４に記載の含浸一方向繊維ウェブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、改善された加工性を有する熱可塑性ＵＤテープおよびその製造方法に関する。

【0002】

一方向テープ（Unidirectional Tape：ＵＤテープ）は、様々な幅の繊維強化テープであり、長年知られている。一方向配列強化繊維に、一般的に、熱可塑性ポリマーが含浸され、強化繊維は通常、炭素繊維またはガラス繊維である。ＵＤテープを使用することで、従来の材料で形成された構造と比較して、軽量であるだけでなく高剛性、高強度などの有利な構造特性を有する構造を形成することができる。その結果、ＵＤテープは自動車、航空宇宙、家電産業など幅広い産業で様々な用途に使用されている。ＵＤテープは、用途に応じて、複雑な形状への加工性および成形性が優れているだけでなく、強度や剛性などの機械的性能、大きさ、重量に関する基準を含む、多くの基準を満たす必要があることもある。

【0003】

ＵＤテープの次の加工は、一般的に、ＵＤテープに存在する熱可塑性ポリマーを溶融して、互いに密着した積層体または複数の層からなる積層体を形成することを含む。これらの工程には、仮付け、テープ配置、テープ敷設、固化、および溶着が含まれる。そのため、ほとんどの工程で、十分に固められた積層体を形成するように、隣接するＵＤテープの界面に存在する熱可塑性ポリマーを溶融および相互拡散させる必要がある。

【0004】

当技術分野においてＵＤテープに対して改善された加工性が求められている。このような改善された加工性とは、急速な付着、固化特性、熱成形挙動、および複雑な形状のための横方向の流れを意味する。同時に、ＵＤテープは、靭性や剛性などの機械的性質が優れていなければならない。さらに、航空宇宙分野などの特殊な用途では、ＵＤテープに優れた電気伝導性および／または熱伝導性が追加的に求められる。また、他の特定の用途では、ＵＤテープが電気絶縁性を有するよう求められる。

【0005】

したがって、当技術分野において、改善された加工性と同時に優れた機械的性質を有するＵＤテープを提供する必要がある。

【0006】

また、当技術分野において、改善された加工性、優れた機械的性質と同時に優れた電気伝導性および／または熱伝導性を有するＵＤテープを提供する必要もある。

【0007】

また、当技術分野において、改善された加工性、優れた機械的性質と同時に優れた電気絶縁性を有するＵＤテープを提供する必要もある。

【0008】

したがって、本発明の目的は、改善された加工性と同時に優れた機械的性質を有するＵＤテープを提供することである。

【0009】

本発明のさらなる目的は、急速な付着、改善された固化特性、改善された熱成形挙動、および複雑な形状のための改善された横方向の流れを有し、同時に靭性および剛性を有するＵＤテープを提供することである。

【0010】

本発明のさらなる目的は、改善された加工性、優れた機械的性質と同時に優れた電気伝導性および／または熱伝導性を有するＵＤテープを提供することである。

【0011】

本発明のさらなる目的は、改善された加工性、優れた機械的性質と同時に絶縁性を有するＵＤテープを提供することである。

【0012】

また、本発明の目的は、これらの特性を有するＵＤテープの製造方法を提供することである。

【0013】

驚いたことに、一方向繊維層の表面にポリマーの層を有するＵＤテープを製造する方法により、上記目的を全て解決できることが分かった。すなわち、改善された機械的性質をもたらす一方向繊維層上に、改善された加工性をもたらす表面ポリマー層を有するＵＤテープが製造される。

【0014】

さらに驚いたことに、この表面ポリマー層を機能化することにより、電気伝導性の観点から、および／または、絶縁性の観点から、ＵＤテープの特性を調整できることが分かった。機能化とは、表面ポリマー層に特定の性質を持たせるために、ポリマー以外の成分を表面ポリマー層に組み込むことを意味する。

【0015】

したがって、本発明は、一方向テープを製造する方法を提供し、該方法は、
ａ）１次粒子と、２次粒子と、水と、任意で有機担持媒体と、任意で有機化合物と、任意で表面活性化合物と、を含む含浸用スラリーを供給し、平均のフィラメント間距離を有する一方向繊維層を供給するステップであって、
（ｉ）１次粒子は平均のフィラメント間距離と同じかそれより小さい粒径を有し、２次粒子は平均のフィラメント間距離より大きい粒径を有する、および／または
（ii）１次粒子は１０乃至５０μｍの粒径を有し、２次粒子は５１乃至５００μｍの粒径を有する、
のいずれかである、ステップと、
ｂ）含浸一方向繊維層と表面ポリマー層とを含む含浸一方向繊維ウェブを形成するために、含浸用スラリーを一方向繊維層に含浸させるステップであって、
含浸一方向繊維層は、一方向繊維と１次粒子とを含み、好ましくは一方向繊維と１次粒子とだけで構成され、表面ポリマー層は、２次粒子を含む、ステップと、
ｃ）一方向テープを得るために、含浸一方向繊維ウェブを乾燥させるステップと、
を含む。

【0016】

本発明は、さらに、本発明に係る方法によって得られた一方向テープを提供する。

【0017】

本発明は、さらにいくつかの驚くべき利点を有する。
表面ポリマー層のポリマーは、ＵＰテープの機械的性能および／または加工性能をさらに最適化するために、一方向繊維層内のポリマーと同等、同一、または異なることが可能である。これは、表面ポリマー層と一方向繊維層の両方の特性を同時に調整することで実現される。

【0018】

例えば、表面ポリマー層は、例えば増加した横方向の流れを持つように調整することができ、それによってＵＤテープの改善された加工性を得ることができる。同時に、一方向繊維層のために適切な繊維および／または適切なポリマーを選択することにより、ＵＤテープの機械的性質を調整することができる。

【0019】

さらに、表面ポリマー層の形成により、ＵＤテープの表面に存在するポリマー含有量が増加し、その結果として、層間および成形型と複合積層体との間の摩擦が減少する。摩擦が減少することで成形性が向上し、より高速な成形および／またはより複雑な形状の成形が可能になる。

【0020】

さらに、本発明では、この表面ポリマー層を機能化することで、ＵＤテープの特性を微調整することが可能になる。機能化とは、この表面ポリマー層に特定の性質を持たせるために、ポリマー以外の成分を表面ポリマー層に組み込むことを意味する。これらの特定の性質として、電気伝導性や絶縁性も可能である。この機能化は、本発明の方法によって容易に行うことができる。

【0021】

以下、本発明に係る一方向テープ（ＵＤテープ）の製造方法について、より詳細に説明する。

【0022】

ステップａ）において、平均のフィラメント間距離を有する一方向繊維層が供給される。

【0023】

一方向繊維層は、複数の一方向繊維を含む。これらの一方向繊維は、一般的に、一方向に並ぶように配置される。すなわち、複数の繊維は、一般的に、互いに平行に並んでいる。好ましくは、一方向繊維層の複数の繊維の少なくとも７５％が一方向に並ぶ、より好ましくは少なくとも８０％であり、さらに好ましくは少なくとも９０％であり、最も好ましくは少なくとも９５％である。一方向繊維は、フィラメントを含み、またはフィラメントだけで構成される。１本の繊維を形成するフィラメントの数は様々であってもよい。一般的に、１本の一方向繊維は、１２０００本または２４０００本のフィラメントから形成されてもよい。フィラメントの直径は、一般的に、５～７μｍである。

【0024】

一方向繊維層の隣接するフィラメント間の平均のフィラメント間距離は、好ましくは４０～６０μｍ、より好ましくは４５～５５μｍ、より好ましくは４７～５２μｍ、より好ましくは４９～５１μｍ、最も好ましくは５０μｍである。

【0025】

一方向繊維層の平均のフィラメント間距離は、一方向繊維層に含浸させる前に測定される。一方向繊維層の平均のフィラメント間距離は、例えば、引き抜き工程で一般的に使用されている把持装置または引抜装置を用いて、調整することができる。把持装置または引抜装置は、例えば、回転するマンドレル（芯金）とすることができる。把持装置または引抜装置は、本発明の方法を実行している間、一方向繊維を引っ張った状態に保つ。このため、一方向繊維層の平均のフィラメント間距離は、把持装置または引抜装置によって繊維にかかる張力を変えることによって調整することができる。

【0026】

本発明の方法は、引き抜き工程として実施することが好ましい。

【0027】

平均のフィラメント間距離は、例えば、光学顕微鏡により算出することができる。フィラメント間距離は、少なくとも５本の繊維について、繊維の隣接するフィラメント間で少なくとも３回測定され、その算術平均として平均のフィラメント間距離が計算される。

【0028】

一方向繊維層は、第１表面と第２表面という２つの反対面を有する。表面ポリマー層は、第１表面または第２表面のいずれかに形成され、または第１表面と第２表面の両方に表面ポリマー層が形成される。

【0029】

本発明の方法に用いられる含浸用スラリーは、１次粒子と、２次粒子と、水と、任意で界面活性剤と、任意で有機担持媒体と、任意で有機化合物と、任意で表面活性化合物と、を含む。

【0030】

ステップａ）の含浸用スラリーは、１次粒子と２次粒子とを含む。２次粒子の粒径は、１次粒子の粒径より大きい。

【0031】

１次粒子は、第１ポリマーを含み、好ましくは第１ポリマーだけで構成される。１次粒子は、（i）平均のフィラメント間距離と同じかそれより小さい粒径を有する、または（ii）１０～５０μｍ、より好ましくは１５～４０μｍ、さらに好ましくは２０～３０μｍの粒径を有する、のいずれかである。

【0032】

このように、平均のフィラメント間距離を考慮して１次粒子の粒径を適切に選択することで、含浸時に隣接するフィラメント間に１次粒子を付着させる、すなわち接着させることができる。つまり、１次粒子は含浸一方向繊維層内に入り込むことができる。

【0033】

２次粒子は、第２ポリマーを含み、好ましくは第２ポリマーだけで構成される。２次粒子は、（i）平均のフィラメント間距離よりも大きい粒径を有する、または（ii）５１～５００μｍ、より好ましくは７０～４００μｍ、さらに好ましくは１００～３００μｍの粒径を有する、のいずれかである。

【0034】

平均のフィラメント間距離を考慮して２次粒子の粒径を適切に選択することで、２次粒子が一方向繊維層の隣接するフィラメント間に侵入することを防止する。２次粒子は、一方向繊維層の表面に留まる。すなわち、２次粒子の大部分は、好ましくは、一方向繊維層の表面にのみ付着する、すなわち表面にのみ接着する。

【0035】

粒径は、レーザー回折分析により測定される。粒径の測定には、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ社から市販されているレーザー回折式粒子径分布測定装置Ｓ３５００を使用した。

【0036】

好ましくは、含浸用スラリーは、平均のフィラメント間距離より大きい粒径を有する１次粒子を含まず、および／または、平均のフィラメント間距離と同じかそれより小さい粒径を有する２次粒子を含まない。

【0037】

好ましくは、含浸用スラリーは、５０μｍより大きい、５５μｍより大きい、または６０μｍより大きい粒径を有する１次粒子を含まず、および／または、５１μｍより小さい、または４５μｍより小さい、あるいは４０μｍより小さい粒径を有する２次粒子を含まない。

【0038】

１次粒子および２次粒子は、好ましくは、第１ポリマーおよび第２ポリマーをそれぞれ粉砕し、所望の粒径を有する１次粒子および２次粒子を得るための篩を用いることによって得ることができる。

【0039】

ステップａ）の含浸用スラリー中の１次粒子と２次粒子の重量比は、好ましくは９０：１０～７０：３０、より好ましくは８５：１５～７５：２５、最も好ましくは８０：２０である。

【0040】

好ましくは、水は脱イオン水である。

【0041】

好ましくは、有機担持媒体は、アルコールを含む。

【0042】

好ましくは、有機化合物は、消泡剤を含む。

【0043】

好ましくは、表面活性化合物は、界面活性剤を含む。界面活性剤は、好ましくは、非イオン界面活性剤および／または陰イオン界面活性剤である。非イオン界面活性剤は、好ましくは、ポリエチレングリコールを含む。陰イオン界面活性剤は、硫酸基、スルホン酸基、リン酸基、またはカルボキシレート基を含むことが好ましい。

【0044】

ステップｂ）において、一方向繊維層に含浸用スラリーを含浸させ、含浸一方向繊維ウェブを形成する。

【0045】

好ましくは、ステップｂ）は含浸槽、すなわち含浸用スラリーが入った容器で行われる。一方向繊維層に、好ましくは含浸槽を通して一方向繊維層を移動させるまたは引き抜くことにより、含浸用スラリーを含浸させる。移動または引き抜きは、好ましくは、把持装置または引抜装置、例えば回転するマンドレルによって行われる。把持装置または引抜装置は、通常、含浸槽または含浸ステップｂ）の下流に配置される。好ましくは、含浸用スラリーは、ステップｂ）の間、攪拌される。

【0046】

ステップｂ）において一方向繊維層に含浸用スラリーを含浸させることで、含浸一方向繊維ウェブが形成される。含浸一方向繊維ウェブは、含浸一方向繊維層と表面ポリマー層とを含み、表面ポリマー層は含浸一方向繊維層に隣接している。

【0047】

含浸一方向繊維層は、一方向繊維と１次粒子とを含む、好ましくは一方向繊維と１次粒子とだけで構成される。上述したように、１次粒子の平均粒径は、一方向繊維層の隣接するフィラメント間の平均のフィラメント間距離と同じかそれより小さい。これにより、含浸ステップｂ）において、隣接するフィラメント間に１次粒子を付着させる、すなわち接着させることができる。つまり、１次粒子は含浸一方向繊維層内に入り込むことができる。

【0048】

表面ポリマー層は、２次粒子を含む。上述したように、２次粒子の粒径は、一方向繊維層における隣接する一方向繊維間の平均の距離よりも大きいことが好ましい。１次粒子とは異なり、２次粒子は、一方向繊維層内に入り込むことができず、その表面に留まる。つまり、２次粒子は、一方向繊維層の表面にのみ付着する、すなわち表面にのみ接着する。そのため、表面ポリマー層は、２次粒子により形成され、たとえあったとしてもほんの微量の１次粒子により形成される。したがって、表面ポリマー層は、「ポリマーリッチ層」、より正確には、「第２ポリマーリッチ層」とも表示することができる。

【0049】

好ましくは、含浸一方向繊維層と表面ポリマー層との間に位置する他の層は存在しない。

【0050】

本方法は、ステップｂ）の後に、一方向テープを得るため含浸一方向繊維ウェブを乾燥させるステップをさらに含む。乾燥は、オーブンで行うことができ、赤外線ヒーターを含むオーブンによることが好ましい。乾燥中、水および存在するなら界面活性剤は蒸発し、含浸一方向繊維ウェブの１次粒子および２次粒子が溶融される。

【0051】

好ましくは、表面ポリマー層の厚さは、１～１５μｍであり、より好ましくは２～１０μｍであり、最も好ましくは４～６μｍである。

【0052】

好ましくは、第１ポリマーおよび／または第２ポリマーは、熱可塑性ポリマーであり、より好ましくは、第１ポリマーおよび第２ポリマーの両方が熱可塑性ポリマーである。

【0053】

好ましくは、熱可塑性ポリマーは、複数のクラスのリストから選択される一つのクラスのポリマーであり、前記複数のクラスのリストは、ポリアリールエーテルケトン（polyaryletherketone：ＰＡＥＫ）系高分子材料と、ポリフェニレンスルフィド（polyphenylene sulphide：ＰＰＳ）と、ポリエーテルイミド（polyetherimide：ＰＥＩ）と、ポリエーテルスルホン（polyethersulfone：ＰＥＳＵ，ＰＥＳ）と、ポリスルホン（polysulfone：ＰＳＵ）と、で構成され、より好ましくは、熱可塑性ポリマーは、複数のクラスのリストから選択される一つのクラスのポリマーであり、前記複数のクラスのリストは、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）系高分子材料またはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）で構成される。

【0054】

ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）系高分子材料は、熱可塑性ポリマーの複数のクラスの１つである。好ましくは、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）系高分子材料は、複数のサブクラスのリストから選択される一つのサブクラスのポリマーであり、前記複数のサブクラスのリストは、ポリエーテルケトン（poly-ether-ketone：ＰＥＫ）と、ポリエーテルエーテルケトン（polyether-ether-ketone：ＰＥＥＫ）と、ポリエーテルエーテルケトンケトン（poly-ether-ether-ketone-ketone：ＰＥＥＫＫ）と、ポリエーテルエーテルケトンケトン（poly-ether-ether-ketone-ketone：ＰＥＫＫ）と、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（poly-ether-ketone-ether-ketone-ketone：ＰＥＫＥＫＫ）と、ポリエーテルエーテルケトンエーテルケトン（poly-ether-ether-ketone-ether-ketone：ＰＥＥＫＥＫ）と、ポリエーテルエーテルエーテルケトン（poly-ether-ether-ether-ketone：ＰＥＥＥＫ）と、ポリエーテルジフェニルエーテルケトン（poly-ether-diphenyl-ether-ketone：ＰＥＤＥＫ）と、メタポリエーテルエーテルケトン（meta-polyether-ether-ketone：ＰＥｍＥＫ）と、反応性（末端）基を有するポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）系高分子材料と、これらの共重合体と、これらの混合物と、で構成される。より好ましくは、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）系高分子材料は、複数のサブクラスのリストから選択される一つのサブクラスのポリマーであり、前記複数のサブクラスのリストは、ポリエーテルエーテルケトンケトン（poly-ether-ether-ketone-ketone：ＰＥＫＫ）とポリエーテルジフェニルエーテルケトン（ＰＥＤＥＫ）とその共重合体とで構成される。

【0055】

好ましくは、第１ポリマーは、第２ポリマーと同じクラスもしくは同じサブクラスのポリマーであり、または第１ポリマーは、第２ポリマー以外のクラスもしくはサブクラスのポリマーである。

【0056】

第１ポリマーが第２ポリマーと同じクラスまたは同じサブクラスのポリマーである場合、含浸一方向繊維ウェブすなわち一方向テープには、１つのクラスのポリマーのみが存在する。第１ポリマーが第２ポリマーと同じクラスまたは同じサブクラスのポリマーである場合、第１ポリマーは、重量平均分子量、分岐、任意の置換された末端基および／または共重合体組成において、第２ポリマーと異なることが好ましい。

【0057】

第１ポリマーが第２ポリマー以外のクラスまたはサブクラスのポリマーであることの利点は、表面ポリマー層を形成する第２ポリマーを具体的に選択することができることである。

【0058】

好ましくは、一方向繊維は、炭素繊維および／またはガラス繊維および／または石英であり、より好ましくは炭素繊維である。一方向繊維は、好ましくは連続繊維であり、より好ましくは連続炭素繊維である。

【0059】

好ましくは、ステップｂ）において、含浸一方向繊維層と、含浸一方向繊維層の両側に位置する２つの表面ポリマー層と、を含む含浸一方向繊維ウェブが形成され、２つの表面ポリマー層は、２次粒子を含む。

【0060】

すなわち、含浸一方向繊維層は、２つの表面ポリマー層に挟まれており、両方の表面ポリマー層は、２次粒子を含む、または２次粒子だけで構成される。これは、ＵＤテープの両表面を、本明細書で説明したように調整および／または機能化できるという利点がある。

【0061】

上述したように、表面ポリマー層を機能化することができる。機能化とは、表面ポリマー層に特定の性質を持たせるために、さらなる成分を表面ポリマー層に組み込むことを意味する。これらの性質は、好ましくは電気伝導性または絶縁性である。このような場合、表面ポリマー層は「機能化表面ポリマー層」とも表示することができる。このような機能化は、２次粒子にさらに成分を加えることで実現される。

【0062】

好ましくは、２次粒子は、導電性成分および／または電気絶縁性成分をさらに含む。

【0063】

好ましくは、導電性成分は、金属または炭素系成分である。好ましくは、金属は、粒子の形態である。この金属粒子の大きさは、２次粒子の粒径より小さくなければならない。好ましくは、金属は、銅および／もしくは青銅であり、ならびに／または、炭素系成分は、炭素繊維と、カーボンブラックと、グラフェンと、それらの混合物と、からなる群から選択される。導電性成分は、好ましくはステップａ）の前に、第２ポリマーを含む２次粒子と混合され、より好ましくは溶融混合される。

【0064】

表面ポリマー層の電気伝導性は、電気伝導性が望まれる用途に有利なだけでなく、落雷の可能性を考慮して高い電気伝導性が要求される場合もある。後者の場合、導電性の表面ポリマー層が避雷保護として機能する。

【0065】

好ましくは、電気絶縁性成分は、セラミック粒子である。このセラミック粒子の大きさは、２次粒子の粒径より小さくなければならない。

【0066】

好ましくは、ステップｂ）の一方向繊維層は、一方向繊維層の表面に１本以上の導電性ワイヤーをさらに含むか、またはステップｂ）の後に１本以上の導電性ワイヤーが表面ポリマー層に導入される。好ましくは、導電性ワイヤーは銅線である。１本以上の導電性ワイヤーは、一方向繊維層の片面または両面に存在することができ、または敷設することができる。そして、本方法のステップｂ）から、１本以上の導電性ワイヤーとともに、一方向繊維層の処理が始まる。

【0067】

あるいは、１本以上の導電性ワイヤーは、ステップｂ）の後に表面ポリマー層に導入することが好ましい。１本以上の導電性ワイヤーは、ステップｂ）の後でステップｃ）の前、またはステップｃ）の後のいずれかで、含浸一方向繊維層の片面または両面に敷設することができる。

【0068】

また、ステップｃ）の後に、表面ポリマー層を溶融し、溶融した表面ポリマー層に１本以上の導電性ワイヤーを導入し、例えば冷却によって表面ポリマー層を凝固させることにより、１つ以上の導電性ワイヤーを表面ポリマー層に導入することもできる。

【0069】

好ましくは、本発明に係る方法は、表面ポリマー層上に３次粒子を静電的に付着させる、より好ましくは、両方の表面ポリマー層上に３次粒子を静電的に付着させる、ステップｄ）をさらに含む。これにより、一方向テープの一方または両方の表面ポリマー層上に、３次粒子を含むまたは３次粒子だけで構成される追加の表面ポリマー層を形成することができる。つまり、１つまたは２つの表面ポリマー層を追加した一方向テープを得ることができる。１つまたは２つの追加の表面層は、好ましくは、一方向テープの最も外側の層である。これにより、特に特定の用途向けにＵＤテープの表面特性を適応させて微調整することができる。

【0070】

好ましくは、静電的付着はエレクトロスプレーにより行われる。エレクトロスプレーは、１つ以上のスプレーガンを用いて行うことが好ましい。

【0071】

ステップｄ）は、好ましくはステップｃ）の前に、またはステップｃ）の後に、より好ましくはステップｃ）の後に実施される。好ましくは、ステップｄ）の後に、１つまたは２つの追加の表面ポリマー層を有する一方向テープを乾燥または固化する。

【0072】

３次粒子は、第３ポリマーを含み、好ましくは、第３ポリマーだけで構成される。好ましくは、第３ポリマーは、熱可塑性ポリマーである。熱可塑性ポリマーは、本明細書において、第１ポリマーおよび第２ポリマーについて上述したものと同じである。好ましくは、第３ポリマーは、第１ポリマーおよび／または第２ポリマーと同じクラスまたは同じサブクラスのポリマーであり、あるいは第３ポリマーは、第１ポリマーおよび／または第２ポリマー以外のクラスまたはサブクラスのポリマーである。

【0073】

３次粒子は、好ましくは１０μｍ～５００μｍ、より好ましくは１５～２５０μｍ、最も好ましくは２０～２００μｍの粒径を有する。３次粒子の大きさは、静電的に付着させることができるもの、より好ましくはエレクトロスプレーによって付着させることができるものでなければならない。粒径は、前述したようにレーザー回折分析により測定される。

【0074】

また、本発明は、本発明に係る方法によって得られた一方向テープにも関する。上述した本発明の方法の全ての実施形態は、本発明に係る方法によって得られた一方向テープの好ましい実施形態でもある。

【0075】

また、本発明は、平均の含浸フィラメント間距離を有する含浸一方向繊維層と、表面ポリマー層と、を含む含浸一方向繊維ウェブにも関しており、
含浸一方向繊維層は、一方向繊維と第１ポリマーを含む１次粒子とを含み、好ましくは一方向繊維と第１ポリマーを含む１次粒子とだけで構成され、表面ポリマー層は、第２ポリマーを含む２次粒子を含む、ことを特徴とし、
i）１次粒子は平均の含浸フィラメント間距離と同じかそれより小さい粒径を有し、２次粒子は平均の含浸フィラメント間距離より大きい粒径を有する、および／または
ii）１次粒子は１０～５０μｍの粒径を有し、２次粒子は５１～５００μｍの粒径を有する、
のいずれかである。

【0076】

上述の本発明の方法の全ての実施形態は、適用される場合、含浸一方向繊維ウェブの好ましい実施形態でもある。

【0077】

含浸一方向繊維層の隣接するフィラメント間の平均の含浸フィラメント間距離は、好ましくは４０～６０μｍ、より好ましくは４５～５５μｍ、より好ましくは４７～５２μｍ、より好ましくは４９～５１μｍ、最も好ましくは５０μｍである。

【0078】

一方向繊維層に含浸させた後、含浸一方向繊維層の平均の含浸フィラメント間距離を測定する。

【0079】

平均のフィラメント間距離は、例えば、光学顕微鏡により算出することができる。含浸フィラメント間距離は、少なくとも５本の繊維について、繊維の隣接するフィラメント間で少なくとも３回測定され、その算術平均として平均の含浸フィラメント間距離が計算される。

【0080】

好ましくは、第１ポリマーは第２ポリマーと同じであるか、または第１ポリマーは第２ポリマーと異なる。第１ポリマーおよび第２ポリマーは、好ましくは、方法について上述したようなものである。

【0081】

好ましくは、２次粒子は、導電性成分、および／または熱伝導性成分、および／または電気絶縁性成分をさらに含む。

【0082】

好ましくは、表面ポリマー層は、１本以上の導電性ワイヤーをさらに含む。より導電性の高いワイヤーは、銅線であることが好ましい。

【国際調査報告】