JP2004526073A - 複合材 - Google Patents

Abstract

ドクタブレード構造体に使用される複合構成物であって、その複合積層構成物は、（ａ）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填されたエンジニアリング熱可塑性樹脂から成る１つ以上の中央層と、（ｂ）上記１つ以上の中央層を覆って配置され、その各々がカーボン層から成る、１つ以上の中間層と、（ｃ）上記１つ以上の中間層を覆って配置される１つ以上の表面シートと、を有する。

Description

【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２００１年５月１７日に出願された米国特許出願第０９／８５９，７７２号に基づく優先権を主張し、その出願の全体を引用して援用する。
【０００２】
本発明は、ドクタブレード構造体に使用される複合構成物に関する。本発明は特に、ドクタブレード構造体に使用される複合構成物であって、耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバ（long strand fiber）（たとえばカーボンファイバまたはアラミドファイバ）で充填されたエンジニアリング熱可塑性樹脂から成る１つ以上の内層と、１つ以上のカーボンの中間層と、１つ以上の表面シーティング外層と、を有する構成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
ドクタブレードは、ロール清掃およびシート脱水（shedding）などの様々な目的のために、製紙機械において回転するロールの表面に接触する。従来のドクタブレードは、金属および数々の複合材を含む幅広い種類の材料で作成されてきた。
【０００４】
製紙工場で使用されるドクタブレードを作成するために、複合材が長年用いられてきた。通常それらの複合材は、基体と、基体層を貼り合わせるための結合剤との、２つの部分から成る。一般に使用されてきた基体材料は、紙、綿織物、ガラス織物、精細織物または不織のカーボンファイバ、一方向カーボン層（unidirectional carbon layer）またはテープ、および合成織物である。合成織物には、ポリエステル類、ナイロン、およびアクリル類が含まれる。一般に使用されてきた結合剤は通常、フェノール類またはエポキシ類などの熱硬化性プラスチックである。
【０００５】
基体と結合剤との適切な組み合わせを選択する上で、いくつかの具体的な課題が存在する。第一に、耐熱性に優れる結合剤は、層間結合力に劣る場合が多い。第二に、耐水性および耐薬品性の両方に優れる結合剤は通常、層間結合力に劣る。第三に、ドクタブレード構造体としては厚い材料より薄いものが好ましいが、薄い構造に最も適する剛直な基体（たとえばファイバガラス）は、摩損性が高すぎて、ドクタブレードが作用を施すロールに損傷を与える可能性が高い。したがって、ドクタブレードに適切な複合材を選択することは困難であり、多くの場合は用途別に選択しなければならない。
【０００６】
１９８５年１０月２９日にジュッドら(Judd et al.)に発行された米国特許第４，５４９，９３３号には、複数の並置された繊維質層をエポキシ樹脂に封入したものを含む複合材ドクタブレードが記載されている。それらの繊維質層は、繊維質コアを一方向グラファイトの中間層で包み、それをさらに外側繊維質層で包んだものを含む。この特許の範囲に含まれる発明の決定的特徴は、一方向グラファイト中間層が、マシン流れ方向に整列していなければならない点である。この特許の全体を本願に引用して援用する。
【０００７】
近年、いくつかのエンジニアリング熱可塑性樹脂が、ドクタブレードにおける結合剤として使用されている。これらの材料は、層間結合力と共に耐熱性にも優れている。またこれらの材料は、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどの通常の熱可塑材に比べて、ロングストランドの基体ファイバを支持することに役立つ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フェノール系またはエポキシ系の結合剤との使用に適する基体は、必ずしもエンジニアリング熱可塑性樹脂との使用に適さない。その理由は、後者の樹脂は、複合材に変換される際に比較的高い加工温度を必要とするからである。たとえば綿、紙、およびいくつかの合成繊維（たとえばポリエステル）などの基体は、特定のエンジニアリング熱可塑性樹脂と共に加工して複合材を作成した場合に、損傷または融解する可能性がある。
【０００９】
エンジニアリング熱可塑性樹脂と共に従来から使用されていた基体は、ガラスファイバおよび／またはカーボン（たとえば、ファイバ織物または一方向層）であった。ガラスファイバ基体は、水分を吸収しやすいうえ、特定の材料に対して極めて摩損性が高いので、常に好ましいわけではない。したがって、ガラスファイバを含むドクタブレードの使用は、製紙機械のドライエンドに制限されており、ロールがより傷つきやすい製紙機械のウェットエンドでは使用不可能である。
【００１０】
一方向カーボン層のみを基体として使用する複合材は、極めて剛直であり耐摩耗性があるが、ロール形状に適合させるのが非常に困難な場合がある。したがって、それらの複合材が作用を施すロールに適合するまでに、不合理なほど長い時間がかかることがある。その試運転期間は、ドクタブレードおよび製紙機械は、意図されるように効率的には作動しない。
【００１１】
最近、製紙機械のウェットエンドでの使用のために、一方向カーボン層、ポリエステル織物、およびエポキシ結合樹脂を組み合わせて薄いドクタブレードが作成されている。この組み合わせは、剛直かつ非摩損性ではあるが、水分、熱、および薬品によって腐食されやすいため使用は制限される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって本発明の一態様は、ドクタブレード構造体に使用される複合構成物であって、
（ａ）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填されたエンジニアリング熱可塑性樹脂から成る１つ以上の中央層と、
（ｂ）上記１つ以上の中央層を覆って配置され、その各々が少なくとも１つのカーボン層から成る、１つ以上の中間層と、
（ｃ）上記１つ以上の中間層を覆って配置される１つ以上の表面シートと、を有する。
本発明の他の態様は、製紙機械内のロール表面に作用するよう構成されたサイドエッジを有する細長いドクタブレード構造体であって、そのブレードは上記の複合材から成る。
【発明の効果】
【００１３】
従来からドクタブレードに使用されている複合構成物との比較において、本発明の複合構成物には数個の重要な利点がある。本発明の複合材は、全体が一方向カーボンである基体を含む複合材に比べて、製紙工程時にロール形状により迅速に適合するうえ、摩耗に長時間かかるため頻繁に交換する必要がない。また本複合材では、ドクタブレードに使用した場合にロールの摩滅を発生させうる摩損性の高いファイバガラスを使用しない。さらに本複合材は、ファイバガラスを用いる複合積層材より優れた耐水性を有し、エポキシ樹脂を含む複合材より優れた耐薬品性を有する。また本発明の複合構成物は、妥当な全体厚さ（たとえば、厚さ約０．００８〜０．２インチ）を有するドクタブレード構造体に形成できるため、そのようなブレード構造体は、高トルクおよび過剰なパワー損失を要することなく作動できる。また、本発明の複合材ドクタブレードのドクタリングエッジは、マシン流れ方向に沿って十分に剛直であって、作動時に簡単には外側に撓まない。それにより、ドクタリングされる材料が、ブレードとドクタリングを受けるロール表面との間を押し分けて入り込むことが防止される。さらに、本複合材ブレード構造体中の材料の耐熱性により、製紙工程のウェットエンドで通常使用される高温（たとえば約７０〜１００℃）での運転時に、劣化したり、剛性を失ったり、ブリスタが発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本願明細書および請求項で使用される用語「複合材」は、選択された充填材または強化要素（「基体」とも呼ばれる）と、それに適合する基質バインダ（「結合剤」とも呼ばれる）とを含む、２つ以上の材料の合成アセンブリによって形成される材料であると定義される。そのような材料によって、ドクタブレード構造体において有用な特定の特性および性質を実現する。エンジニアリング熱可塑性樹脂の結合剤基質および強化要素の両方を含む、本発明による改良型複合構成物を使用することは好ましく、それらの両成分とも著しく高性能な性質を有する。
【００１５】
本願明細書および請求項で使用される用語「積層材」は、複数の平坦層またはシート状の基体材料を結合剤で結合することで形成された、好適な複合構成物であると定義される。その複合構成物の形成は、通常は加圧および加熱を伴う。
【００１６】
本願明細書および請求項で使用される用語「エンジニアリング熱可塑性樹脂」は、格別の強さ、耐熱性、低吸水度、および耐薬品性の組み合わせを有する熱可塑性樹脂であると定義される。
【００１７】
本発明で使用されるエンジニアリング熱可塑性樹脂には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、およびポリエステルなどの典型的な熱可塑性樹脂は含まれない。エンジニアリング熱可塑性樹脂は一般的に、ドクタブレード構造体の形成に適した、比較的高い融点（たとえば約２００℃以上）を有する。対照的にポリエチレンおよびポリプロピレンは、ドクタブレードの作成に望ましい樹脂として十分な耐熱性、靱性、剛性、および優れた結合性を有しない。また、本発明に適したエンジニアリング熱可塑性樹脂は通常、吸水度が低く、０．５重量％未満であり、好ましくは０．３重量％未満である。これらのエンジニアリング熱可塑性樹脂はさらに、フィルム曲げ強さが約５，０００〜約３０，０００ｐｓｉであって、フィルム曲げ率が約３００〜約２，０００×１０³ｐｓｉであることが好ましい。ただし、曲げ強さおよび曲げ率は、ある樹脂が本発明のエンジニアリング熱可塑性樹脂であるかどうかを確定する決定的パラメータではない。
【００１８】
好適なエンジニアリング熱可塑性樹脂には、ポリフェニレンスルフィド(ラップ；laps)、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルイミド、およびポリイミドが含まれる。これらのエンジニアリング熱可塑性樹脂は、ドクタブレードの作成に望ましい樹脂として十分な耐熱性、靱性、剛性、耐熱水性、耐薬品性、および優れた結合性を有する。
【００１９】
以下の表１は、それらの樹脂に関して公表されている代表的な物理的性質（すなわち、Modern Plastics Handbook McGraw-Hill 2000からの記載）を示す。それらの性質によって、上記樹脂は本用途において有用となっている。
【表１】

【００２０】
以下の表２は、上記樹脂にロングストランドカーボンファイバを３０重量％だけ充填したものに関して、公表されている代表的な物理的性質（すなわち、Modern Plastics Handbook McGraw-Hill 2000からの記載）を示す。
【表２】

１：曲げ強さは、ＡＳＴＭ（米国試験材料協会）試験方法Ｄ−７９０に従って測定されている。
２：曲げ率は、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ−７９０に従って測定されている。
３：吸水度は、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ−５７０に従って測定されている。
＊：ポリフェニレンオキシドには通常、加工しやすくするために、少量のポリスチレンが配合されている。
【００２１】
好ましいエンジニアリング熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンスルフィドである。その理由は、比較的に、融点が高く（すなわち、耐熱性に優れている）、耐薬品性があり（すなわち、化学的腐食を発生させる材料が少ない）、吸水度が極めて低いからである。
【００２２】
本願明細書および請求項における成句「耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバ」で使用される用語「耐熱性」は、ファイバを包含するエンジニアリング熱可塑性樹脂の加工温度にて溶融しないというファイバの性質または性能であると定義される。
【００２３】
本願明細書および請求項における成句「耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバ」で使用される用語「非ガラス製」は、ガラスファイバ、石英、およびセラミックファイのいずれもが有意な量にて含まれないという性質であると定義される。そのような複合材は、製紙機械内のロールを不必要に摩滅させない。
【００２４】
本願明細書および請求項における成句「耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバ」で使用される用語「ロングストランド」は、ファイバの最少長さが少なくとも約０．２５インチ（たとえば、好ましくは少なくとも約０．５０インチ）であることと定義される。一方向カーボン層中の材料は、この「ロングストランド」の定義に含まれない。
【００２５】
本願明細書および請求項で使用される成句「耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバ」は、上述の定義による「耐熱性」、「非ガラス製」、および「ロングストランド」の性質の組み合わせを有するファイバであると定義される。
【００２６】
結果的に得られる樹脂／充填材層の各々は、重量で、樹脂を約３５％〜約９５％、および充填材を約６５％〜約５％含有することが好ましい。もちろん、特定の中央層において最も望ましいパーセンテージは、使用される特定の樹脂および充填材料と、その複合材を利用する具体的な用途とに依存する。
【００２７】
好適な耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバは、カーボンファイバである。この材料はガラスファイバに比べて、かなり低い吸水度を有し、製紙機械のウェットエンドにおいて金属ロールを摩滅させる度合いが低い。他の適切な耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバは、使用されるエンジニアリング熱可塑性樹脂に適合するアラミドファイバである。
【００２８】
本発明の複合構成物の中央層は、少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂と、少なくとも１つの耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバとの両方を含む。そのような樹脂／充填材層は、数種の異なる手法にて作成できる。各層を作成するための好適な方法の１つでは、不織カーボンファイバ（non-woven carbon fiber）のシートを、１枚のエンジニアリング熱可塑性樹脂シートと重ね合わせるか、あるいは２枚のエンジニアリング熱可塑性樹脂シートの間に挟んだ上で、複合構成物全体を加圧および加熱することで、積層構造体を形成する。代替案では、樹脂／充填材層の各々は、複合構成物全体を形成する前に、好ましくは加圧および加熱して積層体を形成することによって、事前作成される。これらの中央層の数は、決定的事項ではない。エンジニアリング熱可塑性樹脂および充填材から成る樹脂／充填材中央層を１つ、２つ、または３つ設けることが、適切であると考えられる。
【００２９】
また、これらの中央層の間に他の材料を配置することが望ましい場合もある。たとえば、１つ以上の一方向カーボン層または不織カーボンファイバ、あるいはそれらの混合物を、エンジニアリング熱可塑性樹脂／充填材から成る２つまたは３つの中央層で挟んで、複合材の中央に配置することが望ましいことが考えられる。その場合、中間カーボン層および外側表面シーティングは、複合材のこの中央部を挟むように上方および下方に配置される。
【００３０】
各樹脂／充填材中央層を積層することによって作成する場合は、不織カーボンファイバの薄いシートを、２枚のエンジニアリング熱可塑性樹脂シートの間に配置して形成することが最適である。不織カーボンファイバ層の厚さは、約０．００４〜約０．０３０インチであると好ましい。各エンジニアリング熱可塑性樹脂シートの好ましい厚さは、約０．００２〜約０．０２５インチである。この複合構成物全体を加圧および加熱することで積層構造体が形成される際に、不織カーボンは、樹脂シート（単数または複数）の内部に移動して中央層を形成する。その結果得られる各中央層の全体厚さは、エンジニアリング熱可塑性樹脂シート（単数または複数）の元の厚さより少し大きいだけである。他の方法では、事前作成された中央層（単数または複数）を使用することが好ましい場合もある。そのような方法では、充填材および樹脂が事前に、押出し成形または積層されて１枚の単純な材料シートになっている。この場合に得られる中央層の厚さは、全ての重ねられた層を加熱および加圧した後も、元のままに維持される。さらに別の実施形態では、１つ以上の樹脂／充填材の中央層を、１つ以上の一方向カーボンまたは織物カーボン（woven carbon）層の上方および下方の両方に設ける（この場合、その一方向カーボンまたは織物カーボン層が、複合材全体の中心線となる）。この形態では、挟まれた不織カーボンは樹脂フィルムの内部に移動し、複合材の中央部全体の厚さは、（１）中央の一方向カーボンまたは織物カーボンシートの一方の側に位置する樹脂フィルムシートの厚さと、（２）中央の一方向カーボンまたは織物カーボンシートの厚さと、（３）中央の一方向カーボンまたは織物カーボンシートの他方の側に位置する樹脂フィルムシートの厚さとの合計にほぼ等しくなる。これらの中央の一方向カーボンまたは織物カーボンシートは、マシン流れ方向（ＭＤ）に配置してもよいし、あるいは、マシン流れ方向に対して横断または対抗して角度を成す方向（ＣＭＤ）に配置してもよい。好適な方向は、中間カーボンファイバの方向と、ドクタリングを受けるロール独自の構造とに依存する。
【００３１】
本発明の複合材の中間部分は、少なくとも１つのカーボンシートまたは層から成る。そのカーボンは、一方向カーボン層または織物カーボンファイバのどちらか、あるいはそれらの混合物であることが好ましい。本発明の複合材において最適な中間層は、少なくとも１つの一方向カーボン層を含む。これらの各一方向カーボン層の方向は、決定的事項ではない。マシン流れ方向の層を含んでもよいし、マシン横断方向（マシン流れ方向に対して９０°の方向）の層を含んでもよいし、それらの中間の角度（たとえば４５°または１３５°）でもよい。本願明細書および請求項で使用される用語「マシン流れ方向」および「マシン横断方向」は、上述の米国特許第４，５４９，９３３号（ジュッドら）に記載の定義と同じ定義を有する。各一方向カーボン中間層は好ましくは、エンジニアリング熱可塑性樹脂基質中に一方向カーボンを含んだものによって構成される。そのような各層において、カーボンの割合は好ましくは重量で約３０％〜約７０％であり、したがって、樹脂の量は重量で約７０％〜約３０％であることが好ましい。望ましい重量は、使用される具体的な樹脂と、使用が望まれる一方向カーボンの量とに依存する。
【００３２】
１つの好適な実施形態では、２〜５枚の中間一方向カーボンシートを使用し、１枚のシートのカーボンの方向が他のカーボン層と異なる角度になるよう（すなわち、平行でないように）、それらの各一方向カーボンシートを配置することが好ましい。たとえば、１つのカーボン層をマシン流れ方向に配置し、別の１つのカーボン層を、マシン流れ方向に直交するマシン横断方向（ＣＭＤ）に配置することが望ましいと考えられる。複数の非平行配置された一方向カーボン層を用いることで、強さを増大することができる。複数の一方向カーボン層を用いる場合、使用する全ての角度のバランスを取るべきである。また用途によっては、中間部分として、一方向カーボンファイバのシートまたは層を１つのみ使用することが好ましい場合も考えられる。どちらの場合でも中間層は、厚さが約０．００３〜約０．０３０インチであると好ましい。
【００３３】
複合材の外側部分は、１つ以上の表面シーティングである。これらは、中間カーボン層を挟むように配置されることが好ましい。表面シーティングは、中間カーボン層の結合性を維持するのを助ける（すなわち、一方向カーボンファイバシートが剥がれ落ちることを防ぐ）。好適な表面シーティング材料は、精細織物カーボンあるいは不織カーボンのシートである。これらのシートは、比較的薄い（たとえば、通常は厚さが０．００８インチ未満である）。
【００３４】
少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂シートを、少なくとも１つの表面シーティングに接触するよう配置することが好ましい場合もある。そのエンジニアリング熱可塑性樹脂シートは、（１）中間カーボン層および表面シーティングの間、（２）表面シーティングを覆って、または（３）２つの表面シーティングの間、のいずれかに配置されることが好適である。最も好ましくは、そのエンジニアリング熱可塑性樹脂シート（単数または複数）は、表面シーティングを覆って配置（樹脂シートが複合材の外側に位置するように）されることが望ましい。それにより、表面シーティングが複合材の他の部分から剥がれ落ちないことをより確実にし、所望であれば、樹脂をふんだんに使った滑らかな表面で複合構成物全体を仕上げることが可能になる。
【００３５】
他の実施形態では、樹脂を表面シーティング材料中に含浸（saturate）させて、表面シーティング／樹脂の組み合わせを事前作成することが望ましい場合も考えられる。そのような樹脂含浸表面シーティングを、未含浸表面シーティングの代わりに、複合材の他の構成品と共に使用する。本願明細書および請求項で使用される用語「表面シーティング」は、未含浸材料および樹脂含浸材料の両方を意味する。
【００３６】
本発明の複合構成物は、各層が重ねられた後に加熱液圧プレスで同時に加熱および加圧されて、所望の複合材を形成する。この目的のための加熱液圧プレスの使用は、通常の技術を有する当業者には周知であって、最適な温度および圧力条件を選択することは自明であり、そのために過度の実験は要しない。代替案では、本発明の複合構成物の数々の層を重ねた上に重しを載せて押圧し、その押圧アセンブリをオートクレーブで加熱することで一体的な複合材を形成する。この方法における加工条件もまた当業者には周知であり、適切な複合材を作成するために過度の実験は必要でない。上記２つの周知の複合材形成方法の他に、他の従来からの製法を代わりに用いてもよい。
【００３７】
本発明の複合構成物の好適な全体厚さは、使用する層の数および種類と、使用する具体的な材料と、実施する加圧の量とに依存して、約０．００８〜０．２インチの間で変動可能である。
【００３８】
本複合材の１つの好適な構成は、５層複合材であって、層が上層（１）から下層（５）まで以下のとおりに配置にされる：
（１）１つ以上の表面シーティング（ベールとも呼ばれる）、
（２）少なくとも１つの中間一方向カーボン層またはシート、
（３）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つの中央エンジニアリング熱可塑性樹脂層、
（４）少なくとも１つの一方向カーボン層またはシート、
（５）１つ以上の表面シーティング（またはベール）。
別の好適な構成は、７層複合材であって、層が上層（１）から下層（７）まで以下のとおりに配置にされる：
（１）１つ以上の表面シーティング（またはベール）、
（２）少なくとも１つの中間一方向カーボン層またはシート、
（３）少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂／耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバ層、
（４）少なくとも１つの中央一方向カーボン層またはシート、
（５）少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂／耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバ層、
（６）少なくとも１つの中間一方向カーボン層またはシート、
（７）少なくとも１つの表面シーティング（またはベール）。
【００３９】
この後者の構成における中央一方向層（４）は、複合材に追加の補強を施し、複合材コアに熱安定性をもたらし、曲げ時に応力をより良く分散させるという点で有用である。この中央一方向層中のカーボン材料は、外側の一方向カーボン層のファイバ方向（マシン流れ方向またはＭＤとしても知られている）に直交して（すなわち、マシン横断方向またはＣＭＤとも呼ばれる）配置されることが好ましい。それによって、より優れた安定性が得られる。
【００４０】
さらに別の好適な構成は、９層複合材であって、層が上層（１）から下層（９）まで以下のとおりに配置にされる：
（１）１つ以上の外側表面シート（またはベール）、
（２）少なくとも１つの中間一方向カーボン層またはシート、
（３）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂層、
（４）少なくとも１つの一方向カーボン層またはシート、
（５）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つの中央エンジニアリング熱可塑性樹脂層、
（６）少なくとも１つの一方向カーボン層またはシート、
（７）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂層、
（８）少なくとも１つの中間一方向カーボン層またはシート、
（９）少なくとも１つの表面シーティング（またはベール）。
【００４１】
この具体的な９つまたはそれ以上の層を有する構成は、各層が均一に摩耗する可能性が高い場合に、比較的厚い複合タイプのドクタブレードを形成する手段を提供する。
【００４２】
上記３つの好適な実施形態における中間部として一方向カーボンのみを使用する代わりに、織物カーボンや、一方向カーボンファイバと織物カーボンとの組み合わせを使用することが望ましい場合もある。したがって、その点を代替したほかは上記３つの好適な実施形態と同じものが、さらなる好適な実施形態である。
【００４３】
上述の中央層、中間層、および表面シーティング層は全て、細長いシート（すなわち、幅より長さのほうが長い）であることが好ましい。それにより、エンジニアリング熱可塑性樹脂によって結合された細長い複合材が形成される。それらの層は好ましくは、同じ範囲に広がって互い重畳し、米国特許第４，５４９，９３３号（ジュッドら）の記載と同様のサンドイッチ構造を形成する。
【００４４】
本発明による複合材を作成した後に、その複合材を、製紙工程で使用されるドクタブレードに周知の方法で加工できる。それをどのように実施するかの一例が、たとえば米国特許第４，５４９，９３３号に示されている。また上述の複合材を、寸法に合わせて切削し、エッジを成形し、加工品に製作（たとえば、穴あけや、リベットやスタッドの取付け）することで、ドクタブレードホルダに嵌るようにしてもよい。本発明のドクタブレードは、金属、ゴム、花コウ岩、および他の構成材料から成るロールを含む、様々なタイプのロール上に、異なる材料をドクタリングする際に使用できる。細長いドクタブレードは一般的に、製紙機械を横断して調節可能に支持される梁構造体に固定される。その梁構造体上に、ブレードホルダおよび交換可能ドクタブレードが設置される。細長いドクタブレードは、ロール表面に直接に接触して、混入物をかき落とすか、あるいはシートを脱水する。
【００４５】
本発明のドクタブレードは、製紙工場のウェットエンドおよびドライエンドの両方の領域で使用できる。
【００４６】
以下、実施例および比較を用いて、本発明をさらに詳述する。例外であると明記されていない限り、全ての割合およびパーセンテージは重量に基づき、全ての温度は摂氏度である。
【実施例】
【００４７】
以下の材料の層またはフィルムを重ね合わせた後、加熱および加圧して、ドクタブレードとして使用できる複合構成物を形成した。以下の層またはフィルムは、番号１が最上層であり、番号７が最下層である。
１．ポリフェニレンスルフィドのフィルム（厚さ０．００６インチ）
２．不織カーボンシート（密度１７ｇ／ｍ²）
３．一方向カーボンテープ（ポリフェニレンスルフィド樹脂に包まれた一方向カーボンシート：カーボン４７％／樹脂５３％）（マシン流れ方向）（厚さ０．００７インチ）
４．ロングストランドのカーボンファイバ８．８％で充填されたポリフェニレンスルフィド樹脂フィルム（厚さ０．０２２インチ）
５．一方向カーボンテープ（ポリフェニレンスルフィド樹脂に包まれた一方向カーボンシート：カーボン４７％／樹脂５３％）（マシン流れ方向）（厚さ０．００７インチ）
６．不織カーボンシート（密度１７ｇ／ｆｔ²）
７．ポリフェニレンスルフィドのフィルム（厚さ０．００６インチ）
【００４８】
層２および６は、表面シーティング層である。層３および５は、中間カーボン層である。層４は、コア層である。
【００４９】
以上の層を積層した後、加熱された平坦ベッドプレス内で加圧して、その加熱および加圧サイクルによって、ポリフェニレンスルフィド樹脂フィルムを融解および流動させた。そのような圧力および温度では、ポリフェニレンスルフィドのフィルムは隣接層に溶け込み、それらの層を結合して積層複合構造体を形成する。得られた複合材をプレスから取り出し、ドクタブレードとしての使用に適した切片に裁断する。
【００５０】
特定の実施形態を参照しつつ本発明を説明してきたが、本明細書中に開示する発明概念から逸れることなく、多くの変更、修正、および変形を実施できることが明白である。したがって、添付の請求項の精神および広義での範囲内に含まれるそれらの変更、修正、および変形を全て包含することを意図する。本明細書中に記載の特許および他の発刊物は、その全体を引用して援用する。

Claims (20)

1. ドクタブレード構造体に使用される複合構成物であって、
   （ａ）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填されたエンジニアリング熱可塑性樹脂から成る１つ以上の中央層と、
   （ｂ）前記１つ以上の中央層を覆って配置され、その各々が少なくとも１つのカーボン層から成る、１つ以上の中間層と、
   （ｃ）前記１つ以上の中間層を覆って配置される１つ以上の表面シートと、を有する複合構成物。
2. 請求項１に記載の複合構成物において、前記耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバはカーボンファイバである、複合構成物。
3. 請求項１に記載の複合構成物において、前記耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバはアラミドファイバである、複合構成物。
4. 請求項１に記載の複合構成物において、前記表面シーティングは、１つ以上の精細織物カーボンファイバまたは不織カーボンファイバの層である、複合構成物。
5. 請求項１に記載の複合構成物において、前記エンジニアリング熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、およびそれらの混合物のうちの少なくとも１つから成るグループから選択される、複合構成物。
6. 請求項５に記載の複合構成物において、前記エンジニアリング熱可塑性樹脂はポリフェニレンスルフィドである、複合構成物。
7. 請求項１に記載の複合構成物において、前記１つ以上の中間層における前記カーボン層は、少なくとも１つの一方向カーボン層または少なくとも１つの織物カーボンファイバ層である、複合構成物。
8. 請求項７に記載の複合構成物において、前記１つ以上の中間カーボン層は、複数の非平行配置された一方向カーボンシートである、複合構成物。
9. 請求項１に記載の複合構成物において、上層（１）から下層（５）まで、
   （１）１つ以上の表面シーティング、
   （２）少なくとも１つの中間一方向カーボン層または織物カーボンシート、
   （３）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つの中央エンジニアリング熱可塑性樹脂シート、
   （４）少なくとも１つの中間一方向カーボン層または織物カーボンシート、および
   （５）１つ以上の表面シーティング、
   の５層が配置されて構成される、複合構成物。
10. 請求項１に記載の複合構成物において、上層（１）から下層（７）まで、
    （１）１つ以上の表面シーティング、
    （２）少なくとも１つの中間一方向カーボン層または織物カーボンシート、
    （３）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂シート、
    （４）少なくとも１つの中央一方向カーボン層または織物カーボンシート、
    （５）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂シート、
    （６）少なくとも１つの中間一方向カーボン層または織物カーボンシート、および
    （７）１つ以上の表面シーティング、
    の７層が配置されて構成される、複合構成物。
11. 請求項１に記載の複合構成物において、前記複合構成物が９層複合材であり、上層（１）から下層（９）まで、
    （１）１つ以上の外側表面シート、
    （２）少なくとも１つの中間一方向カーボン層または織物カーボンシート、
    （３）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂層、
    （４）少なくとも１つの一方向カーボンシート、
    （５）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つの中央エンジニアリング熱可塑性樹脂層、
    （６）少なくとも１つの一方向カーボンシート、
    （７）耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填された、少なくとも１つのエンジニアリング熱可塑性樹脂層、
    （８）少なくとも１つの中間一方向カーボン層または織物カーボンシート、および
    （９）少なくとも１つの表面シーティング、
    の９層が配置されて構成される、複合構成物。
12. 請求項１に記載の複合構成物において、前記１つ以上の中央層は、重量で、樹脂を約３５％〜約９５％、および充填材を約６５％〜約５％含有する、複合構成物。
13. 請求項１に記載の複合構成物において、前記少なくとも１つの表面シーティングは、エンジニアリング熱可塑性樹脂フィルムに接触している、複合構成物。
14. ドクタブレード構造体に使用される複合構成物であって、
    （ａ）カーボンファイバおよびアラミドファイバから成るグループから選択された耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバで充填されたポリフェニレンスルフィドから成る、１つ以上の中央層と、
    （ｂ）各々が、ポリフェニレンスルフィド樹脂に封入された一方向カーボン層または不織カーボン層から成る、１つ以上の中間層と、
    （ｃ）前記１つ以上の中間層を覆って配置され、不織カーボンまたは精細織物カーボンから成る、１つ以上の表面シートと、
    （ｄ）少なくとも１つの前記表面シートに接触する１つ以上のポリフェニレンスルフィドフィルムと、を有する複合構成物。
15. 請求項１４に記載の複合構成物において、前記耐熱性かつ非ガラス製のロングストランドファイバは不織カーボンファイバである、複合構成物。
16. 請求項１５に記載の複合構成物において、前記１つ以上の中央層における前記不織カーボンファイバの最少長さは約０．２５インチである、複合構成物。
17. 請求項１５に記載の複合構成物において、前記１つ以上の中間層は複数の非平行配置された一方向カーボンシートを含む、複合構成物。
18. 請求項１７に記載の複合構成物において、前記１つ以上の表面シートは不織カーボンを含む、複合構成物。
19. 製紙機械内のロール表面に作用するよう構成されたサイドエッジを有する細長いドクタブレード構造体であって、前記ブレードが請求項１の複合構成物から成る、ドクタブレード構造体。
20. 製紙機械内のロール表面に作用するよう構成されたサイドエッジを有する細長いドクタブレード構造体であって、前記ブレードが請求項１３の複合構成物から成る、ドクタブレード構造体。