プリプレグの製造方法及びその装置
【課題】基材に含浸した樹脂内に空気溜まりを生ずることのないプリプレグの製造方法及びその装置を提供する。
【解決手段】基材３に重ね合わされた樹脂シート２に、基材３の搬送方向下流側に傾斜をなすように配列された複数の圧接ブレード１１を樹脂シート２の幅方向中央側から両端側に亘って圧接するようにしたので、樹脂シート２及び基材３間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができ、樹脂シート２及び基材３間の空気溜まりによるプリプレグ１の品質の低下を確実に防止することができる。
【解決手段】基材３に重ね合わされた樹脂シート２に、基材３の搬送方向下流側に傾斜をなすように配列された複数の圧接ブレード１１を樹脂シート２の幅方向中央側から両端側に亘って圧接するようにしたので、樹脂シート２及び基材３間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができ、樹脂シート２及び基材３間の空気溜まりによるプリプレグ１の品質の低下を確実に防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば航空機の内装部品や、ゴルフシャフト、釣り竿、ラケット等の運動用具の材料に用いられるプリプレグの製造方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、航空機の内装部品や運動用具の材料に用いられるプリプレグは、熱可塑性の樹脂をシート状の離型材に担持してなる樹脂シートを、強化繊維材を縦方向及び横方向に配列してなるシート状の基材に重ね合わせるとともに、樹脂シート及び基材を加熱しながら所定方向に搬送し、加圧ローラによって厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させ、基材から樹脂シートの離型材を剥離することにより製造される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−２６８０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記製造方法においては、加熱により粘度の低下した樹脂を加圧ローラの加圧によって基材の繊維間に圧入することにより基材に含浸させるようにしているが、樹脂シートの樹脂は離型材によって覆われているため、加圧ローラによって加圧する際に樹脂シートと基材との間の空気が外部に完全に排出されず、基材に含浸した樹脂内に空気溜まりが生じてプリプレグの品質を低下させるという問題点があった。
【０００４】
また、樹脂シートを加圧する際、加圧ローラの圧力が高いと、繊維が位置ずれを生じて繊維の配列が不均一になる。また、加圧ローラの圧力を低くすると、繊維の位置ずれは少なくなるが、圧力が低い分だけ基材への樹脂の含浸が不十分になるとともに、繊維の交差部分を十分に圧潰することができず、基材に含浸された樹脂の表面に凹凸を生じ易くなる。従って、加圧ローラによって樹脂シートを加圧する場合、高加圧及び低加圧の何れの場合もプリプレグの品質を低下させる要因があった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基材に含浸した樹脂内に空気溜まりを生ずることのない高品質なプリプレグを製造することのできるプリプレグの製造方法及びその装置を提供することにある。また、他の目的とするところは、前記目的に加え、基材に樹脂を十分に含浸させることができ、繊維の位置ずれや表面の凹凸の少ない高品質なプリプレグを製造することのできるプリプレグの製造方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法において、前記基材に重ね合わされた樹脂シートに、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するようにしている。
【０００７】
これにより、基材に重ね合わされた樹脂シートに、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接することから、樹脂シート及び基材間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出される。
【０００８】
また、本発明では、シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法において、前記基材に一枚目の樹脂シートを重ね合わせ、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートに幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを樹脂シートに圧接し、樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する第１の含浸工程と、一枚目の樹脂シートの離型材を基材から剥離して二枚目の樹脂シートを基材に重ね合わせ、樹脂シート及び基材に搬送方向下流側に傾斜をなすように延びる圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材を圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧する第２の含浸工程とを含むようにしている。
【０００９】
これにより、第１の含浸工程においては、一枚目の樹脂シートの樹脂が低加圧で基材に含浸させるとともに、基材の強化繊維が高加圧で圧潰され、第２の含浸工程においては、二枚目の樹脂シートの樹脂が低加圧で基材に含浸されることから、基材に樹脂が十分に含浸するとともに、強化繊維の位置ずれや表面の凹凸が少なくなる。
【００１０】
また、本発明では、シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造装置において、前記基材の搬送方向下流側に傾斜をなすように設けられ、基材に重ね合わされた樹脂シートに樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接する圧接部材を備えている。
【００１１】
これにより、基材に重ね合わされた樹脂シートに、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接することから、樹脂シート及び基材間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出される。
【００１２】
また、本発明では、シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造装置において、前記基材に一枚目の樹脂シートを重ね合わせ、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートに幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを樹脂シートに圧接し、樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する第１の含浸処理部と、一枚目の樹脂シートの離型材を基材から剥離して二枚目の樹脂シートを基材に重ね合わせ、樹脂シート及び基材に搬送方向下流側に傾斜をなすように延びる圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材を圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧する第２の含浸処理部とを備えている。
【００１３】
これにより、第１の含浸処理部においては、一枚目の樹脂シートの樹脂が低加圧で基材に含浸されるとともに、基材の強化繊維が高加圧で圧潰され、第２の含浸処理部においては、二枚目の樹脂シートの樹脂が低加圧で基材に含浸されることから、基材に樹脂が十分に含浸するとともに、強化繊維の位置ずれや表面の凹凸が少なくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、樹脂シート及び基材間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができるので、樹脂シート及び基材間の空気溜まりを確実に防止することができ、品質の高いプリプレグを製造することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、基材に樹脂を十分に含浸させることができるとともに、強化繊維の位置ずれや表面の凹凸を少なくすることができるので、高品質なプリプレグを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１乃至図１０は本発明の一実施形態を示すもので、図１はプリプレグ製造装置の概略図、図２は製造過程のプリプレグを示す側面断面図、図３は第１の圧接装置の平面図、図４はその要部正面断面図、図５は第１の低加圧装置の正面図、図６はその一部断面側面図、図７は第２の圧接装置の正面図、図８はその要部側面図、図９は高加圧装置の側面図、図１０は第２の低加圧装置の側面図である。
【００１７】
同図に示すプリプレグ１は、熱可塑性の樹脂２ａをシート状の離型材２ｂに担持してなる一枚目の樹脂シート２を、図２(a) に示すように炭素繊維等の強化繊維材３ａを縦方向及び横方向に配列してなるシート状の基材３の両面に重ね合わせるとともに、樹脂シート２及び基材３を所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、図２(c) に示すように樹脂シート２の樹脂２ａを基材３に転移して基材３に樹脂２ａを含浸させ、基材３から樹脂シート２の離型材２ｂを剥離した後、図２(c) に示すように二枚目の樹脂シート２を基材３の両面に重ね合わせ、一枚目と同様に基材３に含浸させることにより製造される。
【００１８】
本実施形態のプリプレグ製造装置は、上下一対の第１の巻出軸４からそれぞれ巻き出された一枚目の樹脂シート２を基材３の両面に含浸させ、各樹脂シート２の離型材２ｂを上下一対の第１の巻取軸５にそれぞれ巻き取る第１の含浸処理部Ａと、上下一対の第２の巻出軸６からそれぞれ巻き出された二枚目の樹脂シート２を基材３に含浸させ、各樹脂シート２の離型材２ｂを上下一対の第２の巻取軸７にそれぞれ巻き取る第２の含浸処理部Ｂとから構成されている。
【００１９】
第１の含浸処理部Ａは、第１の圧接装置１０、第１の低加圧装置２０、第２の圧接装置３０及び高加圧装置４０を基材３の搬送方向に順次配置してなり、第１の巻出軸４と第１の圧接装置１０との間、第１の圧接装置１０と第１の低加圧装置２０との間、高加圧装置４０と第１の巻取軸５との間にはそれぞれガイドローラ５０が上下一対ずつ配置されている。また、第１の圧接装置１０及び第１の低加圧装置２０の下方にはそれぞれ加熱プレート６０が設けられ、高加圧装置４０の下流側の下方には冷却プレート７０が設けられている。
【００２０】
第１の圧接装置１０は、樹脂シート２の表面に圧接する圧接部材としての複数の圧接ブレード１１と、各圧接ブレード１１を上下方向に移動自在に支持する支持板１２とからなる。各圧接ブレード１１は幅方向に延びるブロック状の部材からなり、その上面には上方に延びる延出部１１ａが設けられている。延出部１１ａの上方には複数の錘板１１ｂが積み重ねられており、各錘板１１ｂはボルト１１ｃによって延出部１１ａの上面に固定されている。即ち、錘板１１ｂの枚数を変更することにより、圧接ブレード１１の圧力を任意に調整できるようになっている。支持板１２は樹脂シート２の幅方向中央側から両端側に向かって延びる一対の第１の支持部１２ａと、樹脂シート２の幅方向中央側から搬送方向上流側に向かって延びる第２の支持部１２ｂとからなり、各第１の支持部１２ａはそれぞれ搬送方向下流側に傾斜をなすように形成されている。各支持部１２ａ，１２ｂには圧接ブレード１１の延出部１１ａが上下方向に移動自在に挿入される複数の挿入部１２ｃが設けられ、各挿入部１２ｃは圧接ブレード１１の幅方向一部が他の圧接ブレード１１と前後方向に重なり合うように配置されている。この場合、各第１の支持部１２ａの圧接ブレード１１は支持部１２ａの傾斜方向に順次位置がずれるように配置され、第２の支持部１２ｂの圧接ブレード１１は幅方向に一つずつ互い違いに位置がずれるように配置されている。また、各第１の支持部１２ａの圧接ブレード１１は支持部１２ａと同一方向に傾斜するように配置されている。
【００２１】
第１の低加圧装置２０は、基材搬送方向に配列された３つの低加圧ローラ２１と、各低加圧ローラ２１を下方に押圧する一対の第１のシリンダ２２と、各低加圧ローラ２１の軸方向複数箇所をそれぞれ下方に押圧可能な複数の押圧ローラ２３と、各押圧ローラ２３にそれぞれ押圧力を付与する複数の第２のシリンダ２４と、各低加圧ローラ２１を基材搬送方向に往復移動させる移動機構２５とから構成されている。各低加圧ローラ２１はその両端を第１の支持部材２１ａによって回動自在に支持され、第１の支持部材２１ａと共に基材搬送方向に移動するようになっている。各第１のシリンダ２２は第１の支持部材２１ａの幅方向両端側にそれぞれ配置された一対の第２の支持部材２２ａの下面側に取付けられ、その駆動ロッド２２ｂは第１の支持部材２１ａの上面両端側にそれぞれ連結されている。各第２の支持部材２２ａは基材搬送方向に延びる左右一対のレール２２ｃに摺動自在に係合しており、各レール２２ｃは上方の固定部材２２ｄに固定されている。各押圧ローラ２３は低加圧ローラ２１の上方に基材搬送方向に一対ずつ配置され、それぞれ第３の支持部材２３ａによって回動自在に支持されている。この場合、各押圧ローラ２３は互いに低加圧ローラ２１の軸方向に等間隔で配置され、両端側の押圧ローラ２３は低加圧ローラ２１の軸方向端部から他の押圧ローラ２３との間隔とほぼ同等の間隔をおいて配置されている。各第２のシリンダ２４は第１の支持部材２１ａの下面側に取付けられ、その駆動ロッド２４ａは各第３の支持部材２３ａの上面側にそれぞれ連結されている。移動機構２５は、図示しないモータによって回転する回転板２５ａと、回転板２５ａの周方向所定位置と第１の支持部材２１ａの一端とを連結する連結部材２５ｂとからなり、回転板２５ａの回転により第１の支持部材２１ａを往復動させるようになっている。この場合、各低加圧用ローラ２１を基材搬送方向の下流側に向かって移動させるときは、各低加圧用ローラ２１を第１のシリンダ２２によって所定の圧力で加圧し、各低加圧用ローラ２１を基材搬送方向の上流側に向かって移動させるときは、第１のシリンダ２２の圧力を減じて各低加圧用ローラ２１を上流側に移送するときよりも低い圧力で加圧するようになっている。
【００２２】
また、第１の低加圧装置２０では、樹脂シート２及び基材３への圧力が幅方向両端側よりも幅方向中央側が高くなるように設定されている。即ち、各低加圧用ローラ２１の軸方向両端側には第１のシリンダ２２の圧力が付与されるが、軸方向両端側から２番目の押圧ローラ２３を第２のシリンダ２４によって加圧し、軸方向中央の押圧ローラ２３を第２のシリンダ２４によって更に高い圧力で加圧することにより、各低加圧用ローラ２１の軸方向両端側から中央側に亘って順次圧力が高くなるようになっている。
【００２３】
第２の圧接装置３０は、基材３の上下に配置される一対の螺旋ローラ３１と、各螺旋ローラ３１を回転させるモータ３２と、各螺旋ローラ３１を傾動させるシリンダ３３とから構成され、各螺旋ローラ３１は基材搬送経路の幅方向両側に設けられた一対の側板３４間に配置されている。各螺旋ローラ３１は外周面の軸方向中央から両端側に亘ってそれぞれ螺旋部３１ａを有し、各螺旋部３１ａはネジ送り方向が互いに逆向きに形成されている。各螺旋ローラ３１は軸方向両端を一対の支持板３１ｂによって回動自在に支持され、各支持板３１ｂは各螺旋ローラ３１の中間位置を支軸３１ｃを介して各側板３４に回動自在に支持されている。モータ３２は一方の側板３４に取付けられ、下方の螺旋ローラ３１の一端側の回転軸に取付けたプーリ３２ａにベルト３２ｂを介して連結されている。各螺旋ローラ３１の他端側の回転軸には互いに噛み合う一対の第１の歯車３２ｃが取付けられ、モータ３２によって下方の螺旋ローラ３１が回転すると、各第１の歯車３２ｃによって上方の螺旋ローラ３１が反対方向に回転するようになっている。この場合、図８(a) に示すように各螺旋ローラ３１は基材搬送方向の反対方向にそれぞれ高速で回転するようになっている。シリンダ３３は他方の側板３４に取付けられ、その駆動ロッド３３ａは側板３４に取付けられた一方の第２の歯車３３ｂの周方向所定位置に連結されている。また、一方の支持板３１ｂの回転軸には他方の第２の歯車３３ｂが取付けられ、他方の第２の歯車３３ｂは一方の第２の歯車３３ｂに噛み合っている。これにより、シリンダ３３によって一方の第２の歯車３３ｂを回動すると、図８(b) に示すように他方の第２の歯車３３ｂによって各螺旋ローラ３１が支持板３１ｂの支軸３１ｃを中心に傾動し、各樹脂シート２との圧接を解除されるようになっている。
【００２４】
高加圧装置４０は上下一対の高加圧用ローラ４１，４２と、下方の高加圧用ローラ４１の下方に配置された補助ローラ４３と、補助ローラ４３を上方に押圧するシリンダ４４と、各ローラ４１，４２，４３を回動自在に支持する一対の側板４５とからなり、樹脂シート２及び基材３を各高加圧用ローラ４１，４２との間で加圧するようになっている。この場合、下方の高加圧用ローラ４２及び補助ローラ４３は上下方向に移動自在に設けられ、シリンダ４４の押圧力が補助ローラ４３及び下方の高加圧用ローラ４２を介して樹脂シート２及び基材３に付与されるようになっている。
【００２５】
第２の含浸処理部Ｂは、第１の圧接装置１０及び第２の低加圧装置８０を基材搬送方向に順次配置してなり、第２の巻出軸６と第１の圧接装置１０との間、第２の低加圧装置８０と第２の巻取軸７との間にはそれぞれガイドローラ５０が上下一対ずつ配置されている。また、第１の圧接装置１０の下方には加熱プレート６０が設けられ、第２の低加圧装置８０の下流側の下方には冷却プレート７０が設けられている。尚、第１の圧接装置１０は第１の含浸処理部Ａにおける第１の圧接装置１０と同等の構成のものである。
【００２６】
第２の低加圧装置８０は上下一対の低加圧用ローラ８１，８２と、上方の低加圧用ローラ８１を下方に押圧するシリンダ８３と、各低加圧用ローラ８１，８２を回動自在に支持する一対の側板８４とからなり、樹脂シート２及び基材３を各低加圧用ローラ８１，８２間で加圧するようになっている。この場合、上方の低加圧用ローラ８１は上下方向に移動自在に設けられ、シリンダ８３の押圧力が上方の低加圧用ローラ８１を介して樹脂シート２及び基材３に付与されるようになっている。
【００２７】
以上のように構成されたプリプレグ製造装置の第１の含浸処理部Ａにおいては、一枚目の樹脂シート２が基材３の両面にそれぞれ含浸される。即ち、図示しない基材供給源から搬送された基材３の両面に、第１の巻出軸４からそれぞれ巻き出された一枚目の樹脂シート２が一番目のガイドローラ５０によって圧着された後、樹脂シート２及び基材３は加熱プレート６０によって加熱されながら第１の圧接装置１０の各圧接ブレード１１が圧接する。その際、圧接ブレード１１は幅方向中央側から両端側に向かって基材搬送方向下流側に傾斜をなすように配列されていることから、樹脂シート２及び基材３間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出される。次に、樹脂シート２及び基材３は二番目のガイドローラ５０を通過した後、加熱プレート６０によって加熱されながら第１の低加圧装置２０によって所定の圧力で加圧される。その際、樹脂シート２及び基材３は複数の低加圧ローラ２１によって加圧されるとともに、各低加圧ローラ２１が基材搬送方向に往復移動することから、樹脂シート２及び基材３が各低加圧ローラ２１によって同じ箇所を各低加圧ローラ２１の往復回数分ずつ加圧され、樹脂シート２の樹脂２ａが基材３に転移して基材３に樹脂２ａが徐々に含浸する。樹脂シート２及び基材３が第１の低加圧装置２０で加圧された後は、基材３の両面の樹脂シート２に第２の圧接装置３０の各螺旋ローラ３１が回転しながら圧接する。その際、各螺旋ローラ３１の各螺旋部３１ａはネジ送り方向が軸方向中央側から両端側に逆方向に向かうように回転することから、各螺旋ローラ３１によって樹脂シート２及び基材３間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出されるとともに、樹脂シート２の皺が解消される。次に、樹脂シート２及び基材３は高加圧装置４０の各高加圧用ローラ４１，４２によって第１の低加圧装置２０よりも高い圧力で加圧される。これにより、基材３の縦方向及び横方向に配列された強化繊維材３ａの交差部分が圧潰される。そして、高加圧装置４０で加圧された樹脂シート２及び基材３は冷却プレート７０で冷却されながら３番目のガイドローラ５０を通過し、各樹脂シート２の離型材２ｂが基材３から剥離されて各第１の巻取軸５にそれぞれ巻き取られる。
【００２８】
次に、第２の含浸処理部Ｂにおいては、第１の含浸処理部Ａで一枚目の樹脂シート２から樹脂２ａを含浸された基材３の両面に二枚目の樹脂シート２の樹脂２ａがそれぞれ含浸される。即ち、第１の含浸処理部Ａから搬送された基材３の両面には、第２の巻出軸６からそれぞれ巻き出された二枚目の樹脂シート２が一番目のガイドローラ５０によって圧着された後、樹脂シート２及び基材３には加熱プレート６０によって加熱されながら第１の圧接装置１０の各圧接ブレード１１が圧接する。その際、圧接ブレード１１はそれぞれ幅方向中央側から両端側に向かって基材搬送方向下流側に傾斜をなすように配列されていることから、第１の含浸処理部Ａの場合と同様、樹脂シート２及び基材３間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出される。次に、樹脂シート２及び基材３は、第２の低加圧装置８０の各低加圧用ローラ８１，８２によって第１の低加圧装置２０とほぼ同等の圧力で加圧される。これにより、樹脂シート２の樹脂２ａが基材３に転移して基材３に樹脂２ａが含浸される。この後、第２の低加圧装置８０によって加圧された樹脂シート２及び基材３は二番目のガイドローラ５０を通過し、各樹脂シート２の離型材２ｂが基材３から剥離されて各第２の巻取軸７にそれぞれ巻き取られる。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、基材３に重ね合わされた樹脂シート２に、基材３の搬送方向下流側に傾斜をなすように配列された複数の圧接ブレード１１を樹脂シート２の幅方向中央側から両端側に亘って圧接するようにしたので、樹脂シート２及び基材３間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができ、樹脂シート２及び基材３間の空気溜まりによるプリプレグ１の品質の低下を確実に防止することができる。
【００３０】
この場合、圧接ブレード１１が圧接された後の樹脂シート２及び基材３を複数の低加圧用ローラ２１によって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、高加圧用ローラ４１，４２によって低加圧用ローラ２１よりも高い圧力で厚さ方向に加圧するようにしたので、樹脂シート２の樹脂２ａを低加圧用ローラ２１によって基材３に徐々に含浸させることができ、高加圧用ローラ４１，４２によって強化繊維材３ａの交差部分を確実に圧潰することができる。これにより、基材３に樹脂２ａを十分に含浸させることができるとともに、強化繊維材３ａの位置ずれや表面の凹凸の少ない高品質なプリプレグ１を製造することができる。
【００３１】
また、各低加圧用ローラ２１を基材３の搬送方向に移動させながら樹脂シート２及び基材３を加圧するようにしたので、各低加圧用ローラ２１が移動する分だけ樹脂シート２及び基材３への加圧量を増やすことができ、基材３に樹脂２ａをより確実に含浸させることができる。
【００３２】
この場合、各低加圧用ローラ２１を前記所定圧力で搬送方向下流側に向かって移動させ、前記圧力よりも低い圧力で搬送方向上流側に向かって移動させるようにしたので、樹脂シート２及び基材３との相対速度の大きい方向での圧力を低くすることができ、各低加圧用ローラ２１の移動速度の増大による樹脂溜まりの発生を確実に防止することができる。尚、各低加圧用ローラ２１を搬送方向上流側に向かって移動させるときには、各第１のシリンダ２２によって各低加圧用ローラ２１を所定位置まで上昇させて無加圧にするようにしてもよい。
【００３３】
また、樹脂シート２及び基材３への各低加圧用ローラ２１の圧力が基材３の幅方向両端側よりも中央側が高くなるようにしたので、各低加圧用ローラ２１によって加圧する際にも樹脂シート２及び基材３間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができ、樹脂シート２及び基材３間の空気溜まりを確実に解消することができる。
【００３４】
更に、樹脂シート２及び基材３を各低加圧用ローラ２１で加圧した後、各高加圧用ローラ４１，４２で加圧する前に、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する一対の螺旋ローラ３１を樹脂シート２の両面に圧接するようにしたので、各高加圧用ローラ４１，４２によって加圧する前にも樹脂シート２及び基材３間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができ、樹脂シート２及び基材３間の空気溜まりを確実に解消することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、第１の含浸処理部Ａにおいて、基材３に一枚目の樹脂シート２を重ね合わせ、樹脂シート２及び基材３に各圧接ブレード１１を圧接し、各圧接ブレード１１が圧接された後の樹脂シート２及び基材３を各低加圧用ローラ２１によって加圧した後、樹脂シート２に螺旋ローラ３１を圧接し、樹脂シート２及び基材３を各高加圧用ローラ４１，４２によって加圧するとともに、第２の含浸処理部Ｂにおいて、一枚目の樹脂シート２の離型材２ｂを基材３から剥離して二枚目の樹脂シート２を基材３に重ね合わせ、樹脂シート２及び基材３に各圧接ブレード１１を圧接し、各圧接ブレード１１が圧接された後の樹脂シート２及び基材３を低加圧用ローラ８１によって加圧するようにしているので、一枚目の樹脂シート２の樹脂２ａを低加圧で基材３に含浸させるとともに、基材３の強化繊維材３ａを高加圧で圧潰した後、二枚目の樹脂シート２の樹脂２ａを低加圧で基材３に含浸させることができ、より品質の高いプリプレグ１を製造することができる。
【００３６】
尚、前記実施形態では、第１の含浸処理部Ａで基材３に一枚目の樹脂シート２を重ね合わせた後、第２の含浸処理部Ｂで基材３に二枚目の樹脂シート２を重ね合わせるようにしたものを示したが、二枚分の厚さを有する樹脂を担持した樹脂シートを一つの含浸処理部のみで含浸させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態を示すプリプレグ製造装置の概略図
【図２】製造過程のプリプレグを示す側面断面図
【図３】第１の圧接装置の平面図
【図４】第１の圧接装置の要部正面断面図
【図５】第１の低加圧装置の正面図
【図６】第１の低加圧装置の一部断面側面図
【図７】第２の圧接装置の正面図
【図８】第２の圧接装置の要部側面図
【図９】高加圧装置の側面図
【図１０】第２の低加圧装置の側面図
【符号の説明】
【００３８】
１…プリプレグ、２…樹脂シート、２ａ…樹脂、２ｂ…離型材、３…基材、３ａ…強化繊維材、１１…圧接ブレード、２１…低加圧用ローラ、３１…螺旋ローラ、４１，４２…高加圧用ローラ、８１，８２…低加圧用ローラ、Ａ…第１の含浸処理部、Ｂ…第２の含浸処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば航空機の内装部品や、ゴルフシャフト、釣り竿、ラケット等の運動用具の材料に用いられるプリプレグの製造方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、航空機の内装部品や運動用具の材料に用いられるプリプレグは、熱可塑性の樹脂をシート状の離型材に担持してなる樹脂シートを、強化繊維材を縦方向及び横方向に配列してなるシート状の基材に重ね合わせるとともに、樹脂シート及び基材を加熱しながら所定方向に搬送し、加圧ローラによって厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させ、基材から樹脂シートの離型材を剥離することにより製造される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−２６８０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記製造方法においては、加熱により粘度の低下した樹脂を加圧ローラの加圧によって基材の繊維間に圧入することにより基材に含浸させるようにしているが、樹脂シートの樹脂は離型材によって覆われているため、加圧ローラによって加圧する際に樹脂シートと基材との間の空気が外部に完全に排出されず、基材に含浸した樹脂内に空気溜まりが生じてプリプレグの品質を低下させるという問題点があった。
【０００４】
また、樹脂シートを加圧する際、加圧ローラの圧力が高いと、繊維が位置ずれを生じて繊維の配列が不均一になる。また、加圧ローラの圧力を低くすると、繊維の位置ずれは少なくなるが、圧力が低い分だけ基材への樹脂の含浸が不十分になるとともに、繊維の交差部分を十分に圧潰することができず、基材に含浸された樹脂の表面に凹凸を生じ易くなる。従って、加圧ローラによって樹脂シートを加圧する場合、高加圧及び低加圧の何れの場合もプリプレグの品質を低下させる要因があった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基材に含浸した樹脂内に空気溜まりを生ずることのない高品質なプリプレグを製造することのできるプリプレグの製造方法及びその装置を提供することにある。また、他の目的とするところは、前記目的に加え、基材に樹脂を十分に含浸させることができ、繊維の位置ずれや表面の凹凸の少ない高品質なプリプレグを製造することのできるプリプレグの製造方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法において、前記基材に重ね合わされた樹脂シートに、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するようにしている。
【０００７】
これにより、基材に重ね合わされた樹脂シートに、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接することから、樹脂シート及び基材間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出される。
【０００８】
また、本発明では、シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法において、前記基材に一枚目の樹脂シートを重ね合わせ、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートに幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを樹脂シートに圧接し、樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する第１の含浸工程と、一枚目の樹脂シートの離型材を基材から剥離して二枚目の樹脂シートを基材に重ね合わせ、樹脂シート及び基材に搬送方向下流側に傾斜をなすように延びる圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材を圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧する第２の含浸工程とを含むようにしている。
【０００９】
これにより、第１の含浸工程においては、一枚目の樹脂シートの樹脂が低加圧で基材に含浸させるとともに、基材の強化繊維が高加圧で圧潰され、第２の含浸工程においては、二枚目の樹脂シートの樹脂が低加圧で基材に含浸されることから、基材に樹脂が十分に含浸するとともに、強化繊維の位置ずれや表面の凹凸が少なくなる。
【００１０】
また、本発明では、シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造装置において、前記基材の搬送方向下流側に傾斜をなすように設けられ、基材に重ね合わされた樹脂シートに樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接する圧接部材を備えている。
【００１１】
これにより、基材に重ね合わされた樹脂シートに、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接することから、樹脂シート及び基材間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出される。
【００１２】
また、本発明では、シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造装置において、前記基材に一枚目の樹脂シートを重ね合わせ、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートに幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを樹脂シートに圧接し、樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する第１の含浸処理部と、一枚目の樹脂シートの離型材を基材から剥離して二枚目の樹脂シートを基材に重ね合わせ、樹脂シート及び基材に搬送方向下流側に傾斜をなすように延びる圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材を圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧する第２の含浸処理部とを備えている。
【００１３】
これにより、第１の含浸処理部においては、一枚目の樹脂シートの樹脂が低加圧で基材に含浸されるとともに、基材の強化繊維が高加圧で圧潰され、第２の含浸処理部においては、二枚目の樹脂シートの樹脂が低加圧で基材に含浸されることから、基材に樹脂が十分に含浸するとともに、強化繊維の位置ずれや表面の凹凸が少なくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、樹脂シート及び基材間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができるので、樹脂シート及び基材間の空気溜まりを確実に防止することができ、品質の高いプリプレグを製造することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、基材に樹脂を十分に含浸させることができるとともに、強化繊維の位置ずれや表面の凹凸を少なくすることができるので、高品質なプリプレグを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１乃至図１０は本発明の一実施形態を示すもので、図１はプリプレグ製造装置の概略図、図２は製造過程のプリプレグを示す側面断面図、図３は第１の圧接装置の平面図、図４はその要部正面断面図、図５は第１の低加圧装置の正面図、図６はその一部断面側面図、図７は第２の圧接装置の正面図、図８はその要部側面図、図９は高加圧装置の側面図、図１０は第２の低加圧装置の側面図である。
【００１７】
同図に示すプリプレグ１は、熱可塑性の樹脂２ａをシート状の離型材２ｂに担持してなる一枚目の樹脂シート２を、図２(a) に示すように炭素繊維等の強化繊維材３ａを縦方向及び横方向に配列してなるシート状の基材３の両面に重ね合わせるとともに、樹脂シート２及び基材３を所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、図２(c) に示すように樹脂シート２の樹脂２ａを基材３に転移して基材３に樹脂２ａを含浸させ、基材３から樹脂シート２の離型材２ｂを剥離した後、図２(c) に示すように二枚目の樹脂シート２を基材３の両面に重ね合わせ、一枚目と同様に基材３に含浸させることにより製造される。
【００１８】
本実施形態のプリプレグ製造装置は、上下一対の第１の巻出軸４からそれぞれ巻き出された一枚目の樹脂シート２を基材３の両面に含浸させ、各樹脂シート２の離型材２ｂを上下一対の第１の巻取軸５にそれぞれ巻き取る第１の含浸処理部Ａと、上下一対の第２の巻出軸６からそれぞれ巻き出された二枚目の樹脂シート２を基材３に含浸させ、各樹脂シート２の離型材２ｂを上下一対の第２の巻取軸７にそれぞれ巻き取る第２の含浸処理部Ｂとから構成されている。
【００１９】
第１の含浸処理部Ａは、第１の圧接装置１０、第１の低加圧装置２０、第２の圧接装置３０及び高加圧装置４０を基材３の搬送方向に順次配置してなり、第１の巻出軸４と第１の圧接装置１０との間、第１の圧接装置１０と第１の低加圧装置２０との間、高加圧装置４０と第１の巻取軸５との間にはそれぞれガイドローラ５０が上下一対ずつ配置されている。また、第１の圧接装置１０及び第１の低加圧装置２０の下方にはそれぞれ加熱プレート６０が設けられ、高加圧装置４０の下流側の下方には冷却プレート７０が設けられている。
【００２０】
第１の圧接装置１０は、樹脂シート２の表面に圧接する圧接部材としての複数の圧接ブレード１１と、各圧接ブレード１１を上下方向に移動自在に支持する支持板１２とからなる。各圧接ブレード１１は幅方向に延びるブロック状の部材からなり、その上面には上方に延びる延出部１１ａが設けられている。延出部１１ａの上方には複数の錘板１１ｂが積み重ねられており、各錘板１１ｂはボルト１１ｃによって延出部１１ａの上面に固定されている。即ち、錘板１１ｂの枚数を変更することにより、圧接ブレード１１の圧力を任意に調整できるようになっている。支持板１２は樹脂シート２の幅方向中央側から両端側に向かって延びる一対の第１の支持部１２ａと、樹脂シート２の幅方向中央側から搬送方向上流側に向かって延びる第２の支持部１２ｂとからなり、各第１の支持部１２ａはそれぞれ搬送方向下流側に傾斜をなすように形成されている。各支持部１２ａ，１２ｂには圧接ブレード１１の延出部１１ａが上下方向に移動自在に挿入される複数の挿入部１２ｃが設けられ、各挿入部１２ｃは圧接ブレード１１の幅方向一部が他の圧接ブレード１１と前後方向に重なり合うように配置されている。この場合、各第１の支持部１２ａの圧接ブレード１１は支持部１２ａの傾斜方向に順次位置がずれるように配置され、第２の支持部１２ｂの圧接ブレード１１は幅方向に一つずつ互い違いに位置がずれるように配置されている。また、各第１の支持部１２ａの圧接ブレード１１は支持部１２ａと同一方向に傾斜するように配置されている。
【００２１】
第１の低加圧装置２０は、基材搬送方向に配列された３つの低加圧ローラ２１と、各低加圧ローラ２１を下方に押圧する一対の第１のシリンダ２２と、各低加圧ローラ２１の軸方向複数箇所をそれぞれ下方に押圧可能な複数の押圧ローラ２３と、各押圧ローラ２３にそれぞれ押圧力を付与する複数の第２のシリンダ２４と、各低加圧ローラ２１を基材搬送方向に往復移動させる移動機構２５とから構成されている。各低加圧ローラ２１はその両端を第１の支持部材２１ａによって回動自在に支持され、第１の支持部材２１ａと共に基材搬送方向に移動するようになっている。各第１のシリンダ２２は第１の支持部材２１ａの幅方向両端側にそれぞれ配置された一対の第２の支持部材２２ａの下面側に取付けられ、その駆動ロッド２２ｂは第１の支持部材２１ａの上面両端側にそれぞれ連結されている。各第２の支持部材２２ａは基材搬送方向に延びる左右一対のレール２２ｃに摺動自在に係合しており、各レール２２ｃは上方の固定部材２２ｄに固定されている。各押圧ローラ２３は低加圧ローラ２１の上方に基材搬送方向に一対ずつ配置され、それぞれ第３の支持部材２３ａによって回動自在に支持されている。この場合、各押圧ローラ２３は互いに低加圧ローラ２１の軸方向に等間隔で配置され、両端側の押圧ローラ２３は低加圧ローラ２１の軸方向端部から他の押圧ローラ２３との間隔とほぼ同等の間隔をおいて配置されている。各第２のシリンダ２４は第１の支持部材２１ａの下面側に取付けられ、その駆動ロッド２４ａは各第３の支持部材２３ａの上面側にそれぞれ連結されている。移動機構２５は、図示しないモータによって回転する回転板２５ａと、回転板２５ａの周方向所定位置と第１の支持部材２１ａの一端とを連結する連結部材２５ｂとからなり、回転板２５ａの回転により第１の支持部材２１ａを往復動させるようになっている。この場合、各低加圧用ローラ２１を基材搬送方向の下流側に向かって移動させるときは、各低加圧用ローラ２１を第１のシリンダ２２によって所定の圧力で加圧し、各低加圧用ローラ２１を基材搬送方向の上流側に向かって移動させるときは、第１のシリンダ２２の圧力を減じて各低加圧用ローラ２１を上流側に移送するときよりも低い圧力で加圧するようになっている。
【００２２】
また、第１の低加圧装置２０では、樹脂シート２及び基材３への圧力が幅方向両端側よりも幅方向中央側が高くなるように設定されている。即ち、各低加圧用ローラ２１の軸方向両端側には第１のシリンダ２２の圧力が付与されるが、軸方向両端側から２番目の押圧ローラ２３を第２のシリンダ２４によって加圧し、軸方向中央の押圧ローラ２３を第２のシリンダ２４によって更に高い圧力で加圧することにより、各低加圧用ローラ２１の軸方向両端側から中央側に亘って順次圧力が高くなるようになっている。
【００２３】
第２の圧接装置３０は、基材３の上下に配置される一対の螺旋ローラ３１と、各螺旋ローラ３１を回転させるモータ３２と、各螺旋ローラ３１を傾動させるシリンダ３３とから構成され、各螺旋ローラ３１は基材搬送経路の幅方向両側に設けられた一対の側板３４間に配置されている。各螺旋ローラ３１は外周面の軸方向中央から両端側に亘ってそれぞれ螺旋部３１ａを有し、各螺旋部３１ａはネジ送り方向が互いに逆向きに形成されている。各螺旋ローラ３１は軸方向両端を一対の支持板３１ｂによって回動自在に支持され、各支持板３１ｂは各螺旋ローラ３１の中間位置を支軸３１ｃを介して各側板３４に回動自在に支持されている。モータ３２は一方の側板３４に取付けられ、下方の螺旋ローラ３１の一端側の回転軸に取付けたプーリ３２ａにベルト３２ｂを介して連結されている。各螺旋ローラ３１の他端側の回転軸には互いに噛み合う一対の第１の歯車３２ｃが取付けられ、モータ３２によって下方の螺旋ローラ３１が回転すると、各第１の歯車３２ｃによって上方の螺旋ローラ３１が反対方向に回転するようになっている。この場合、図８(a) に示すように各螺旋ローラ３１は基材搬送方向の反対方向にそれぞれ高速で回転するようになっている。シリンダ３３は他方の側板３４に取付けられ、その駆動ロッド３３ａは側板３４に取付けられた一方の第２の歯車３３ｂの周方向所定位置に連結されている。また、一方の支持板３１ｂの回転軸には他方の第２の歯車３３ｂが取付けられ、他方の第２の歯車３３ｂは一方の第２の歯車３３ｂに噛み合っている。これにより、シリンダ３３によって一方の第２の歯車３３ｂを回動すると、図８(b) に示すように他方の第２の歯車３３ｂによって各螺旋ローラ３１が支持板３１ｂの支軸３１ｃを中心に傾動し、各樹脂シート２との圧接を解除されるようになっている。
【００２４】
高加圧装置４０は上下一対の高加圧用ローラ４１，４２と、下方の高加圧用ローラ４１の下方に配置された補助ローラ４３と、補助ローラ４３を上方に押圧するシリンダ４４と、各ローラ４１，４２，４３を回動自在に支持する一対の側板４５とからなり、樹脂シート２及び基材３を各高加圧用ローラ４１，４２との間で加圧するようになっている。この場合、下方の高加圧用ローラ４２及び補助ローラ４３は上下方向に移動自在に設けられ、シリンダ４４の押圧力が補助ローラ４３及び下方の高加圧用ローラ４２を介して樹脂シート２及び基材３に付与されるようになっている。
【００２５】
第２の含浸処理部Ｂは、第１の圧接装置１０及び第２の低加圧装置８０を基材搬送方向に順次配置してなり、第２の巻出軸６と第１の圧接装置１０との間、第２の低加圧装置８０と第２の巻取軸７との間にはそれぞれガイドローラ５０が上下一対ずつ配置されている。また、第１の圧接装置１０の下方には加熱プレート６０が設けられ、第２の低加圧装置８０の下流側の下方には冷却プレート７０が設けられている。尚、第１の圧接装置１０は第１の含浸処理部Ａにおける第１の圧接装置１０と同等の構成のものである。
【００２６】
第２の低加圧装置８０は上下一対の低加圧用ローラ８１，８２と、上方の低加圧用ローラ８１を下方に押圧するシリンダ８３と、各低加圧用ローラ８１，８２を回動自在に支持する一対の側板８４とからなり、樹脂シート２及び基材３を各低加圧用ローラ８１，８２間で加圧するようになっている。この場合、上方の低加圧用ローラ８１は上下方向に移動自在に設けられ、シリンダ８３の押圧力が上方の低加圧用ローラ８１を介して樹脂シート２及び基材３に付与されるようになっている。
【００２７】
以上のように構成されたプリプレグ製造装置の第１の含浸処理部Ａにおいては、一枚目の樹脂シート２が基材３の両面にそれぞれ含浸される。即ち、図示しない基材供給源から搬送された基材３の両面に、第１の巻出軸４からそれぞれ巻き出された一枚目の樹脂シート２が一番目のガイドローラ５０によって圧着された後、樹脂シート２及び基材３は加熱プレート６０によって加熱されながら第１の圧接装置１０の各圧接ブレード１１が圧接する。その際、圧接ブレード１１は幅方向中央側から両端側に向かって基材搬送方向下流側に傾斜をなすように配列されていることから、樹脂シート２及び基材３間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出される。次に、樹脂シート２及び基材３は二番目のガイドローラ５０を通過した後、加熱プレート６０によって加熱されながら第１の低加圧装置２０によって所定の圧力で加圧される。その際、樹脂シート２及び基材３は複数の低加圧ローラ２１によって加圧されるとともに、各低加圧ローラ２１が基材搬送方向に往復移動することから、樹脂シート２及び基材３が各低加圧ローラ２１によって同じ箇所を各低加圧ローラ２１の往復回数分ずつ加圧され、樹脂シート２の樹脂２ａが基材３に転移して基材３に樹脂２ａが徐々に含浸する。樹脂シート２及び基材３が第１の低加圧装置２０で加圧された後は、基材３の両面の樹脂シート２に第２の圧接装置３０の各螺旋ローラ３１が回転しながら圧接する。その際、各螺旋ローラ３１の各螺旋部３１ａはネジ送り方向が軸方向中央側から両端側に逆方向に向かうように回転することから、各螺旋ローラ３１によって樹脂シート２及び基材３間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出されるとともに、樹脂シート２の皺が解消される。次に、樹脂シート２及び基材３は高加圧装置４０の各高加圧用ローラ４１，４２によって第１の低加圧装置２０よりも高い圧力で加圧される。これにより、基材３の縦方向及び横方向に配列された強化繊維材３ａの交差部分が圧潰される。そして、高加圧装置４０で加圧された樹脂シート２及び基材３は冷却プレート７０で冷却されながら３番目のガイドローラ５０を通過し、各樹脂シート２の離型材２ｂが基材３から剥離されて各第１の巻取軸５にそれぞれ巻き取られる。
【００２８】
次に、第２の含浸処理部Ｂにおいては、第１の含浸処理部Ａで一枚目の樹脂シート２から樹脂２ａを含浸された基材３の両面に二枚目の樹脂シート２の樹脂２ａがそれぞれ含浸される。即ち、第１の含浸処理部Ａから搬送された基材３の両面には、第２の巻出軸６からそれぞれ巻き出された二枚目の樹脂シート２が一番目のガイドローラ５０によって圧着された後、樹脂シート２及び基材３には加熱プレート６０によって加熱されながら第１の圧接装置１０の各圧接ブレード１１が圧接する。その際、圧接ブレード１１はそれぞれ幅方向中央側から両端側に向かって基材搬送方向下流側に傾斜をなすように配列されていることから、第１の含浸処理部Ａの場合と同様、樹脂シート２及び基材３間の空気が幅方向中央側から両端側に向かって押し出される。次に、樹脂シート２及び基材３は、第２の低加圧装置８０の各低加圧用ローラ８１，８２によって第１の低加圧装置２０とほぼ同等の圧力で加圧される。これにより、樹脂シート２の樹脂２ａが基材３に転移して基材３に樹脂２ａが含浸される。この後、第２の低加圧装置８０によって加圧された樹脂シート２及び基材３は二番目のガイドローラ５０を通過し、各樹脂シート２の離型材２ｂが基材３から剥離されて各第２の巻取軸７にそれぞれ巻き取られる。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、基材３に重ね合わされた樹脂シート２に、基材３の搬送方向下流側に傾斜をなすように配列された複数の圧接ブレード１１を樹脂シート２の幅方向中央側から両端側に亘って圧接するようにしたので、樹脂シート２及び基材３間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができ、樹脂シート２及び基材３間の空気溜まりによるプリプレグ１の品質の低下を確実に防止することができる。
【００３０】
この場合、圧接ブレード１１が圧接された後の樹脂シート２及び基材３を複数の低加圧用ローラ２１によって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、高加圧用ローラ４１，４２によって低加圧用ローラ２１よりも高い圧力で厚さ方向に加圧するようにしたので、樹脂シート２の樹脂２ａを低加圧用ローラ２１によって基材３に徐々に含浸させることができ、高加圧用ローラ４１，４２によって強化繊維材３ａの交差部分を確実に圧潰することができる。これにより、基材３に樹脂２ａを十分に含浸させることができるとともに、強化繊維材３ａの位置ずれや表面の凹凸の少ない高品質なプリプレグ１を製造することができる。
【００３１】
また、各低加圧用ローラ２１を基材３の搬送方向に移動させながら樹脂シート２及び基材３を加圧するようにしたので、各低加圧用ローラ２１が移動する分だけ樹脂シート２及び基材３への加圧量を増やすことができ、基材３に樹脂２ａをより確実に含浸させることができる。
【００３２】
この場合、各低加圧用ローラ２１を前記所定圧力で搬送方向下流側に向かって移動させ、前記圧力よりも低い圧力で搬送方向上流側に向かって移動させるようにしたので、樹脂シート２及び基材３との相対速度の大きい方向での圧力を低くすることができ、各低加圧用ローラ２１の移動速度の増大による樹脂溜まりの発生を確実に防止することができる。尚、各低加圧用ローラ２１を搬送方向上流側に向かって移動させるときには、各第１のシリンダ２２によって各低加圧用ローラ２１を所定位置まで上昇させて無加圧にするようにしてもよい。
【００３３】
また、樹脂シート２及び基材３への各低加圧用ローラ２１の圧力が基材３の幅方向両端側よりも中央側が高くなるようにしたので、各低加圧用ローラ２１によって加圧する際にも樹脂シート２及び基材３間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができ、樹脂シート２及び基材３間の空気溜まりを確実に解消することができる。
【００３４】
更に、樹脂シート２及び基材３を各低加圧用ローラ２１で加圧した後、各高加圧用ローラ４１，４２で加圧する前に、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する一対の螺旋ローラ３１を樹脂シート２の両面に圧接するようにしたので、各高加圧用ローラ４１，４２によって加圧する前にも樹脂シート２及び基材３間の空気を幅方向中央側から両端側に向かって押し出すことができ、樹脂シート２及び基材３間の空気溜まりを確実に解消することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、第１の含浸処理部Ａにおいて、基材３に一枚目の樹脂シート２を重ね合わせ、樹脂シート２及び基材３に各圧接ブレード１１を圧接し、各圧接ブレード１１が圧接された後の樹脂シート２及び基材３を各低加圧用ローラ２１によって加圧した後、樹脂シート２に螺旋ローラ３１を圧接し、樹脂シート２及び基材３を各高加圧用ローラ４１，４２によって加圧するとともに、第２の含浸処理部Ｂにおいて、一枚目の樹脂シート２の離型材２ｂを基材３から剥離して二枚目の樹脂シート２を基材３に重ね合わせ、樹脂シート２及び基材３に各圧接ブレード１１を圧接し、各圧接ブレード１１が圧接された後の樹脂シート２及び基材３を低加圧用ローラ８１によって加圧するようにしているので、一枚目の樹脂シート２の樹脂２ａを低加圧で基材３に含浸させるとともに、基材３の強化繊維材３ａを高加圧で圧潰した後、二枚目の樹脂シート２の樹脂２ａを低加圧で基材３に含浸させることができ、より品質の高いプリプレグ１を製造することができる。
【００３６】
尚、前記実施形態では、第１の含浸処理部Ａで基材３に一枚目の樹脂シート２を重ね合わせた後、第２の含浸処理部Ｂで基材３に二枚目の樹脂シート２を重ね合わせるようにしたものを示したが、二枚分の厚さを有する樹脂を担持した樹脂シートを一つの含浸処理部のみで含浸させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態を示すプリプレグ製造装置の概略図
【図２】製造過程のプリプレグを示す側面断面図
【図３】第１の圧接装置の平面図
【図４】第１の圧接装置の要部正面断面図
【図５】第１の低加圧装置の正面図
【図６】第１の低加圧装置の一部断面側面図
【図７】第２の圧接装置の正面図
【図８】第２の圧接装置の要部側面図
【図９】高加圧装置の側面図
【図１０】第２の低加圧装置の側面図
【符号の説明】
【００３８】
１…プリプレグ、２…樹脂シート、２ａ…樹脂、２ｂ…離型材、３…基材、３ａ…強化繊維材、１１…圧接ブレード、２１…低加圧用ローラ、３１…螺旋ローラ、４１，４２…高加圧用ローラ、８１，８２…低加圧用ローラ、Ａ…第１の含浸処理部、Ｂ…第２の含浸処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法において、
前記基材に重ね合わされた樹脂シートに、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接する
ことを特徴とするプリプレグの製造方法。
【請求項２】
前記圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧し、
低加圧用ローラによって加圧された樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する
ことを特徴とする請求項１記載のプリプレグの製造方法。
【請求項３】
前記低加圧用ローラを基材の搬送方向に移動させながら低加圧用ローラによって樹脂シート及び基材を加圧する
ことを特徴とする請求項２記載のプリプレグの製造方法。
【請求項４】
前記低加圧用ローラを基材の搬送方向下流側に向かって移動させるときは樹脂シート及び基材を前記所定圧力で加圧し、低加圧用ローラを基材の搬送方向上流側に向かって移動させるときは前記圧力よりも低い圧力で加圧または無加圧にする
ことを特徴とする請求項３記載のプリプレグの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂シート及び基材を低加圧用ローラの圧力が基材の幅方向両端側よりも中央側が高くなるように加圧する
ことを特徴とする請求項２、３または４記載のプリプレグの製造方法。
【請求項６】
前記低加圧用ローラによって加圧された樹脂シート及び基材に、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを圧接する
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のプリプレグの製造方法。
【請求項７】
シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法において、
前記基材に一枚目の樹脂シートを重ね合わせ、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートに幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを樹脂シートに圧接し、樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する第１の含浸工程と、
一枚目の樹脂シートの離型材を基材から剥離して二枚目の樹脂シートを基材に重ね合わせ、樹脂シート及び基材に搬送方向下流側に傾斜をなすように延びる圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材を圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧する第２の含浸工程とを含む
ことを特徴とするプリプレグの製造方法。
【請求項８】
シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造装置において、
前記基材の搬送方向下流側に傾斜をなすように設けられ、基材に重ね合わされた樹脂シートに樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接する圧接部材を備えた
ことを特徴とするプリプレグの製造装置。
【請求項９】
前記圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を厚さ方向に所定の圧力で加圧する少なくとも一つの低加圧用ローラと、
低加圧用ローラによって加圧された樹脂シート及び基材を低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する高加圧用ローラとを備えた
ことを特徴とする請求項８記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１０】
前記低加圧用ローラを樹脂シート及び基材を加圧しながら基材の搬送方向に移動するように構成した
ことを特徴とする請求項９記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１１】
前記低加圧用ローラを、基材の搬送方向下流側に向かって移動するときは樹脂シート及び基材を前記所定圧力で加圧し、基材の搬送方向上流側に向かって移動するときは前記圧力よりも低い圧力で加圧または無加圧にするように構成した
ことを特徴とする請求項１０記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１２】
前記低加圧用ローラを樹脂シート及び基材への圧力が基材の幅方向両端側よりも中央側が高くなるように構成した
ことを特徴とする請求項９、１０または１１記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１３】
ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転し、低加圧用ローラによって加圧された樹脂シート及び基材に圧接する螺旋ローラを備えた
ことを特徴とする請求項９、１０、１１または１２記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１４】
シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造装置において、
前記基材に一枚目の樹脂シートを重ね合わせ、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートに幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを樹脂シートに圧接し、樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する第１の含浸処理部と、
一枚目の樹脂シートの離型材を基材から剥離して二枚目の樹脂シートを基材に重ね合わせ、樹脂シート及び基材に搬送方向下流側に傾斜をなすように延びる圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材を圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧する第２の含浸処理部とを備えた
ことを特徴とするプリプレグの製造装置。
【請求項１】
シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法において、
前記基材に重ね合わされた樹脂シートに、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接する
ことを特徴とするプリプレグの製造方法。
【請求項２】
前記圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧し、
低加圧用ローラによって加圧された樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する
ことを特徴とする請求項１記載のプリプレグの製造方法。
【請求項３】
前記低加圧用ローラを基材の搬送方向に移動させながら低加圧用ローラによって樹脂シート及び基材を加圧する
ことを特徴とする請求項２記載のプリプレグの製造方法。
【請求項４】
前記低加圧用ローラを基材の搬送方向下流側に向かって移動させるときは樹脂シート及び基材を前記所定圧力で加圧し、低加圧用ローラを基材の搬送方向上流側に向かって移動させるときは前記圧力よりも低い圧力で加圧または無加圧にする
ことを特徴とする請求項３記載のプリプレグの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂シート及び基材を低加圧用ローラの圧力が基材の幅方向両端側よりも中央側が高くなるように加圧する
ことを特徴とする請求項２、３または４記載のプリプレグの製造方法。
【請求項６】
前記低加圧用ローラによって加圧された樹脂シート及び基材に、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを圧接する
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のプリプレグの製造方法。
【請求項７】
シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法において、
前記基材に一枚目の樹脂シートを重ね合わせ、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートに幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを樹脂シートに圧接し、樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する第１の含浸工程と、
一枚目の樹脂シートの離型材を基材から剥離して二枚目の樹脂シートを基材に重ね合わせ、樹脂シート及び基材に搬送方向下流側に傾斜をなすように延びる圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材を圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧する第２の含浸工程とを含む
ことを特徴とするプリプレグの製造方法。
【請求項８】
シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造装置において、
前記基材の搬送方向下流側に傾斜をなすように設けられ、基材に重ね合わされた樹脂シートに樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接する圧接部材を備えた
ことを特徴とするプリプレグの製造装置。
【請求項９】
前記圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を厚さ方向に所定の圧力で加圧する少なくとも一つの低加圧用ローラと、
低加圧用ローラによって加圧された樹脂シート及び基材を低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する高加圧用ローラとを備えた
ことを特徴とする請求項８記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１０】
前記低加圧用ローラを樹脂シート及び基材を加圧しながら基材の搬送方向に移動するように構成した
ことを特徴とする請求項９記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１１】
前記低加圧用ローラを、基材の搬送方向下流側に向かって移動するときは樹脂シート及び基材を前記所定圧力で加圧し、基材の搬送方向上流側に向かって移動するときは前記圧力よりも低い圧力で加圧または無加圧にするように構成した
ことを特徴とする請求項１０記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１２】
前記低加圧用ローラを樹脂シート及び基材への圧力が基材の幅方向両端側よりも中央側が高くなるように構成した
ことを特徴とする請求項９、１０または１１記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１３】
ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転し、低加圧用ローラによって加圧された樹脂シート及び基材に圧接する螺旋ローラを備えた
ことを特徴とする請求項９、１０、１１または１２記載のプリプレグの製造装置。
【請求項１４】
シート状の離型材に樹脂を担持してなる樹脂シートをシート状の強化繊維からなる基材に重ね合わせるとともに、基材及び樹脂シートを所定方向に搬送しながら厚さ方向に加圧することにより、樹脂シートの樹脂を基材に転移して基材に樹脂を含浸させるプリプレグの製造装置において、
前記基材に一枚目の樹脂シートを重ね合わせ、基材の搬送方向下流側に傾斜をなす圧接部材を樹脂シートに幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材が圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧した後、ネジ送り方向が樹脂シートの幅方向中央側から両端側に向かうように回転する螺旋ローラを樹脂シートに圧接し、樹脂シート及び基材を高加圧用ローラによって低加圧用ローラよりも高い圧力で厚さ方向に加圧する第１の含浸処理部と、
一枚目の樹脂シートの離型材を基材から剥離して二枚目の樹脂シートを基材に重ね合わせ、樹脂シート及び基材に搬送方向下流側に傾斜をなすように延びる圧接部材を樹脂シートの幅方向中央側から両端側に亘って圧接するとともに、圧接部材を圧接された後の樹脂シート及び基材を少なくとも一つの低加圧用ローラによって厚さ方向に所定の圧力で加圧する第２の含浸処理部とを備えた
ことを特徴とするプリプレグの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１５２５７３（Ｐ２００７−１５２５７３Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４６８２２（Ｐ２００５−３４６８２２）
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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