プリプレグの製造方法
【課題】検査時間の短縮や検査精度の向上を図ることができるプリプレグの欠陥の検査手法、プリプレグの欠陥の位置情報を後工程である検反工程に伝達する手法を取り入れた、離型紙を用いたホットメルト法によるプリプレグの製造方法の提供。
【解決手段】離型紙５Ａ、５Ｂと離型紙に炭素繊維束１に含浸される樹脂が塗布されて形成された樹脂フィルム６Ａからなる樹脂シート３Ａ、３Ｂ、３ａ、３ｂにおける樹脂フィルムの表面を光学装置により検査し、表面の欠陥を検出し、検出された欠陥の種類を判定する樹脂シート検査工程Ｓ６Ａ、あるいは、炭素繊維束に樹脂フィルムを形成している樹脂が含浸されて形成されたプリプレグシート９、９ａの離型紙を剥離した後のプリプレグの表面を光学装置により検査することにより、プリプレグの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥の種類を判定するプリプレグシート検査工程Ｓ９を有することを特徴とするプリプレグの製造方法。
【解決手段】離型紙５Ａ、５Ｂと離型紙に炭素繊維束１に含浸される樹脂が塗布されて形成された樹脂フィルム６Ａからなる樹脂シート３Ａ、３Ｂ、３ａ、３ｂにおける樹脂フィルムの表面を光学装置により検査し、表面の欠陥を検出し、検出された欠陥の種類を判定する樹脂シート検査工程Ｓ６Ａ、あるいは、炭素繊維束に樹脂フィルムを形成している樹脂が含浸されて形成されたプリプレグシート９、９ａの離型紙を剥離した後のプリプレグの表面を光学装置により検査することにより、プリプレグの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥の種類を判定するプリプレグシート検査工程Ｓ９を有することを特徴とするプリプレグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維束とこの炭素繊維束に含浸した樹脂からなるプリプレグの製造方法に関する。詳しくは、プリプレグの製造過程において、プリプレグに現れる欠陥を検出し、検出された欠陥に関する情報を用いてプリプレグを製造するプリプレグの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
釣竿、ゴルフシャフト等のスポーツあるいはレジャー用品、航空機、自動車、産業用機材等に、強化繊維と樹脂とからなる複合材料が、広く用いられている。これらの複合材料の成形には、一方向に配列された強化繊維束からなる強化繊維シート、あるいは、少なくとも二方向に配列された強化繊維、例えば、強化繊維布帛からなる強化繊維シートに、樹脂を含浸させたプリプレグと呼ばれる成形材料が用いられている。複合材料は、この成形材料を複数枚積層して所望の形状に成形することにより製造される。
【０００３】
プリプレグの製造には、通常、離型紙とこの離型紙の表面に塗布された樹脂により形成された樹脂フィルムからなる樹脂シート、すなわち、離型紙付きの樹脂フィルムと、炭素繊維束、あるいは、樹脂が既に含浸されている炭素繊維束からなる炭素繊維シートが用いられる。
【０００４】
前記樹脂シートの前記樹脂フィルムの表面を、前記炭素繊維シートの少なくとも一方の表面に向かい合わせ、前記樹脂シートと前記炭素繊維シートとからなる積層シートが形成される。形成された前記積層シートにおける前記炭素繊維束に、前記積層シートにおける前記樹脂を、加熱および／または加圧下において、含浸させ、前記炭素繊維束と該炭素繊維束に含浸した前記樹脂からなるプリプレグシートが製造される。
【０００５】
二枚の前記樹脂シートが用いられ、これら二枚の前記樹脂シートで前記炭素繊維シートを挟むことによりプリプレグが製造される場合もある。
【０００６】
前記樹脂としては、通常、未硬化の熱硬化性樹脂、例えば、未硬化のエポキシ樹脂が用いられている。前記樹脂は、前記離型紙の表面に薄膜コーティングにより塗布され、該離型紙上に前記樹脂フィルムが形成される。前記熱硬化性樹脂は、通常、硬化剤を含む。前記熱硬化性樹脂は、複合材料の性能向上や製造工程における樹脂の粘度調整等を目的として混合される熱可塑性樹脂を含む樹脂混合物の形態で用いられる場合もある。
【０００７】
前記炭素繊維束としては、一方向に配列された多数本の炭素繊維、あるいは、少なくとも二方向に配列された多数本の炭素繊維、例えば、炭素繊維布帛が用いられる。
【０００８】
前記樹脂の前記炭素繊維束への含浸は、通常、ホットメルト法により行われる。前記樹脂の炭素繊維束への含浸は、一回、あるいは、必要に応じて、二回以上行われる。二回目およびそれ以降の樹脂の炭素繊維束への含浸は、その前の段階において形成された炭素繊維束に樹脂が含浸されたプリプレグの炭素繊維束に対し行われる。
【０００９】
プリプレグの製造工程では、樹脂の硬化物や離型紙の破片等がプリプレグに混入する異物混入や樹脂の炭素繊維束への含浸不良（樹脂の炭素繊維束への転写不良）等による欠陥が、プリプレグに発生する場合がある。従って、欠陥のない、あるいは、欠陥の少ない良質の複合材料を製造するためには、プリプレグの製造工程におけるこれらの欠陥の発生を最小限にし、あるいは、発生した欠陥を検出することが重要となる。
【００１０】
これらプリプレグの欠陥の検出は、製造するプリプレグの種類によって予め決められた基準に従い、ばらつき無く、欠陥をその種類別に区別して行われることが望まれる。また、連続して製造されつつあるプリプレグにおける検出された欠陥の位置の把握が可能であり、また、その欠陥の位置をプリプレグにマーキングすることが可能であることが望まれる。欠陥の種類の把握とその位置の把握が可能となると、欠陥の修正作業や欠陥部分の除去作業が可能となり、良好な品質を有するプリプレグの製造が可能となる。
【００１１】
プリプレグの欠陥の検出は、従来、一般的に、人の目視作業によって行われていた。しかし、この目視作業は、非常に集中力が要求される作業であるだけでなく、欠陥の判断に個人差が出やすい、あるいは、欠陥を見逃す場合があるなどの問題を有していた。
【００１２】
これらの問題の解決や省人化などを目的としたプリプレグの欠陥検査の自動化技術をプリプレグの製造工程に導入することが進んでおり、検査時間の短縮や検査精度の向上のため、種々の技術が提案されている。
【００１３】
特許文献１には、製造工程において現れるプリプレグの欠陥を、毛羽欠点、ワレ欠点および異物欠点に区分して検出し、それぞれの検出結果を利用してプリプレグを製造するプリプレグの製造方法および装置が提案されている。この特許文献１による欠陥検査方法は、離型紙が剥離された後のプリプレグの表面に光を照射し、プリプレグの表面における欠陥の検出を行うものである。しかしながら、この方法では、プリプレグの一方の表面に離型紙が有る場合、離型紙と向かい合っているプリプレグの表面に発生している欠陥の検出は原理的にできない。
【００１４】
特許文献２には、プリプレグの製造工程における樹脂の強化繊維束への転写状態（含浸状態）を検出し、その検出結果を利用してプリプレグを製造するプリプレグの製造装置と製造方法が提案されている。この特許文献２による樹脂の転写状態の検査方法は、離型紙上に塗布された樹脂が強化繊維束に転写された後に剥離された離型紙の表面に残存している樹脂の状態を検査することによって、離型紙を剥離した側のプリプレグの表面の樹脂の転写状態を推測するものである。この方法では、樹脂の転写に関する状態が検出されるが、プリプレグの一方の表面に離型紙が有る場合、やはり、離型紙と向かい合っているプリプレグの表面に発生している欠陥の検出は原理的にできない。
【００１５】
特許文献３には、プリプレグの欠陥のうち、ワレ欠点と毛羽欠点を検出するプリプレグの欠陥の検査方法が提案されている。しかしながら、プリプレグにはワレ欠点と毛羽欠点以外にも複数種の欠点が存在するため、この方法では、省人化効果や検査精度の向上効果は完全には発揮できない。
【００１６】
特許文献４には、プリプレグの欠陥のうち、異物欠点、毛羽欠点、スジ欠点およびシワ欠点を検出するプリプレグ欠陥検査方法が提案されている。しかし、やはり、異物欠点、毛羽欠点、スジ欠点およびシワ欠点以外にも複数種の欠点が存在するため、この方法では、省人化効果や検査精度の向上効果は完全には発揮できない。
【００１７】
一方、樹脂混合物を離型紙に塗布して離型紙上に樹脂フィルムを形成する工程において、コーティングロール上で部分的に樹脂がなくなり、離型紙上に樹脂がスジ状に欠落したり、離型紙上に樹脂が点状に欠落する等の樹脂の塗布欠陥が発生する。
【００１８】
これら樹脂の塗布欠陥のうち、スジ状のものは、スジ欠点、点状のものは、点状欠点と呼称されている場合がある。また、製造された樹脂シートを巻き上げるまでの間に、樹脂の硬化物、離型紙の破片等の異物が混入し、樹脂フィルムに欠陥が発生する場合がある。この異物の混入による欠陥は、異物欠点と呼称されている場合がある。
【００１９】
これら樹脂フィルムの欠陥は、強化繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程で、強化繊維束に樹脂を転写させた後にも、プリプレグにおける欠陥となる可能性がある。そのため、プリプレグの品種毎に、欠陥の基準が定められ、該基準に基づいて欠陥の判定を行い、欠陥の位置の記録、欠陥の修正、もしくは、欠陥部分の製品からの除外が行われている。
【００２０】
これらの欠陥を、プリプレグの製造に用いられる樹脂フィルムを形成する樹脂フィルムの製造工程において、検出することが知られている。
【００２１】
特許文献５には、樹脂シートの製造工程において、離型紙の表面に樹脂を塗布することにより形成される樹脂フィルムの欠陥、すなわち、樹脂の塗布欠陥を検出する樹脂シートの製造装置および製造方法が提案されている。この特許文献５による欠点検査方法は、樹脂シートの製造工程における樹脂フィルムの表面の樹脂の塗布欠陥を検出するものである。
【００２２】
しかしながら、樹脂シートの製造工程において、樹脂シートの巻き上げ前に欠陥を検出したとしても、次のプリプレグの製造工程に供給されるまでの経時変化や、樹脂シートの巻き上げ工程で発生する欠陥の検出や、プリプレグの製造工程における樹脂シートの巻き上げ体からの樹脂シートの解舒時に発生する欠陥、例えば、異物の混入により発生する異物欠点の検出は原理的にできない。
【００２３】
従来から、プリプレグの製造をホットメルト方式で行う場合、通常、プリプレグの取り扱い性を考慮して、プリプレグの片面に離型紙が付着されたままのプリプレグ、すなわち、離型紙付きのプリプレグの形態で、プリプレグが巻き取られる。そのため、離型紙側のプリプレグの表面の欠陥の検査は、離型紙を剥離して行い、客先に出荷するに当たり、再び離型紙を付着させる必要があった。しかしながら、これらの操作によって、かえって欠点が増える可能性があり、不十分ながら離型紙が付着していないプリプレグの表面からの検査のみに頼っていた。このため、反対側の表面に存在している欠陥は、製品を使用するときに初めて検出されることがあり、改良が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開平０９−２２５９３９号公報
【特許文献２】特開平０９−１５０４１６号公報
【特許文献３】特開２０１０−０８５１６６号公報
【特許文献４】特開２０１１−０８５４６８号公報
【特許文献５】特開０９−１３６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の目的は、上述の従来技術の問題点に鑑み、離型紙を用いたホットメルト法により１段あるいは２段以上の樹脂含浸工程を含むプリプレグの製造方法において、検査時間の短縮や検査精度の向上を図ることができるプリプレグの欠陥の検査手法、特に、プリプレグの両表面の欠陥の位置や種類を特定する手法、ならびに、プリプレグの欠陥の位置情報を後工程であるプリプレグの検反工程に伝達する手法を取り入れたプリプレグの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明のプリプレグの製造方法は、次の通りである。
【００２７】
（ａ）離型紙と該離型紙の表面に塗布された樹脂により形成された樹脂フィルムからなる樹脂シートを連続して供給する少なくとも一つの樹脂シート供給工程と、
（ｂ）炭素繊維束、あるいは、樹脂が含浸されている炭素繊維束からなる炭素繊維シートを連続して供給する炭素繊維シート供給工程と、
（ｃ）前記樹脂シート供給工程から供給される前記樹脂フィルムの表面を、前記炭素繊維シート供給工程から供給される前記炭素繊維シートの少なくとも一方の表面に向かい合わせ、前記樹脂シートと前記炭素繊維シートからなる積層シートを形成する積層シート形成工程と、
（ｄ）該積層シート形成工程において形成された前記積層シートにおける前記炭素繊維束に前記積層シートにおける前記樹脂を含浸させ、前記炭素繊維束と該炭素繊維束に含浸した前記樹脂からなるプリプレグシートを形成する少なくとも一つの樹脂含浸工程と、
（ｅ）該樹脂含浸工程において形成されたプリプレグシートを連続して巻き取るプリプレグシート巻き取り工程からなるプリプレグの製造方法において、
（ｆ）前記樹脂シート供給工程における前記樹脂フィルムの表面を光学装置により検査することにより、前記プリプレグの欠陥の原因となる前記樹脂フィルムの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する少なくとも一つの樹脂シート検査工程、あるいは、
（ｇ）前記樹脂含浸工程から導出された前記離型紙を伴う離型紙付きプリプレグシートの該離型紙を剥離した後のプリプレグシートの表面を光学装置により検査することにより、前記プリプレグの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する少なくとも一つのプリプレグシート検査工程を有するプリプレグの製造方法。
【００２８】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれかに属するかを判定する欠点判定装置からなることが好ましい。
【００２９】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグシート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置からなることが好ましい。
【００３０】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグ検査工程における前記欠点判定装置が、前記炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点の各々に対して、正反射光の信号と散乱反射光の信号別に、予め、輝度、幅、長さ、および、面積からなる群から選択される少なくとも一つについての閾値を設定し、前記各欠点毎に、前記各反射光の感度をもとに、検出に用いる前記反射光の種類を決定し、それらの前記閾値と前記反射光の信号とを比較することによって、検出された前記欠陥を前記各欠点に分類してなることが好ましい。
【００３１】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグ検査工程における前記欠点判定装置が、前記炭素繊維毛羽欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、検出した正反射光に基づき分類し、前記異物混入欠点を、検出した散乱反射光に基づき分類してなることが好ましい。
【００３２】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート供給工程が、前記炭素繊維シート供給工程により供給される炭素繊維シートを挟んでその両側に設けられ、前記プリプレグシート検査工程におけるプリプレグシートの表面の欠陥の検出が、該プリプレグシートの両表面に対しそれぞれ設けられた前記光学装置により行われることが好ましい。
【００３３】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート供給工程が、前記炭素繊維シート供給工程により供給される炭素繊維シートを挟んでその両側に設けられるとともに、前記炭素繊維シート供給工程から前記プリプレグシート巻き取り工程に向かい複数設けられ、前記プリプレグシート巻き取り工程の最も近くに位置する前記樹脂含浸工程を通過した前記プリプレグシートの両外表面に位置する前記離型紙のうちの一方の離型紙が剥離され、他の一方の離型紙が付いた離型紙付きプリプレグシートを前記プリプレグシート巻き取り工程により巻き取るとともに、前記一方の離型紙が剥離されたプリプレグシートの表面の欠陥を、前記プリプレグシート検査工程にて検査してなることが好ましい。
【００３４】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグシート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置からなり、該欠点判定装置が、前記異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点ならびに離型紙シワ欠点を、検出した散乱反射光に基づき分類し、前記樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、検出した正反射光に基づき分類してなることが好ましい。
【００３５】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグ検査工程における前記光照射装置が、線状のＬＥＤライトからなる光照射装置であり、前記受光装置が、ＣＣＤラインセンサカメラからなる受光装置であることが好ましい。
【００３６】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程における前記光照射装置が、線状のブラックライトを光源とした光照射装置であり、該ブラックライトを、前記樹脂フィルムの走行方向に対して垂直に立てた面に対して面対称となり、かつ、該面と樹脂フィルム面からなる直線と平行になるように１対以上配し、該ブラックライトの入射角が４０乃至８０°および１００乃至１４０°の範囲に各々１本以上設置されていることが好ましい。
【００３７】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程における前記受光装置が、ＣＣＤラインセンサカメラからなる受光装置であり、該ＣＣＤラインセンサカメラを、前記樹脂フィルムの走行方向に対して垂直に立てた面から−５乃至＋５°の範囲にカメラ設置角度θｃにて設置されていることが好ましい。
【００３８】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記ＣＣＤラインセンサカメラに紫外領域の光を除去する光学フィルターが備え付けられていることが好ましい。
【００３９】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出された前記欠陥の前記プリプレグシートに対する位置が、マーキング装置により、前記プリプレグシート巻き取り工程において、前記離型紙とともに巻き取られるプリプレグシートの該離型紙の幅方向の端部における所定の位置にマーキングされ、該マーキングにより、前記欠点の種類と該欠点のプリプレグシートにおける位置が判別されることが好ましい。
【００４０】
本発明のプリプレグの製造方法における前記各工程と、該各工程のうちのプリプレグシート巻き取り工程の後に設けられたプリプレグシート検反工程からなる本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出された前記欠点の位置情報を、あるいは、前記欠点の位置情報および種類情報を、前記プリプレグシート検反工程に伝達し、該プリプレグシート検反工程における仕掛け情報を用いて演算することによって、該プリプレグシート検反工程における欠点位置を特定し、前記欠点が前記プリプレグシート検反工程において現れる時に、アラームを発生させ、および／または、前記プリプレグシート検反工程におけるプリプレグシートの移動速度を低下させ、前記欠点の確認を可能にするとともに、前記欠点の位置情報、または、前記欠点の位置情報および種類情報と、前記プリプレグシート検反工程で確認された欠点情報および位置情報とを統合した欠点情報を検査結果として出力する欠点情報出力工程を有するプリプレグの製造方法。
【００４１】
この検反工程を有するプリプレグの製造方法において、前記欠点の確認に基づき、予め設定された製品の処置基準に従い、該欠点個所の除去処理、または、該欠点個所への標識の貼付を行うことが好ましい。
【００４２】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出される樹脂スジ状欠落欠点は、シートの検査表面において、樹脂が塗布されていない、あるいは、樹脂の塗布が不完全な部分、すなわち、樹脂が欠落している部分が、シートの長手方向に、スジ状に現れる欠点である。
【００４３】
この樹脂スジ状欠落欠点の発生は、前記樹脂シートの作成において、離型紙上に、コーティングロールを用いて樹脂を塗布する際に、コーティングロールの円周方向に部分的に、あるいは、連続して樹脂がなくなり、その結果、離型紙上に樹脂がスジ状に欠落することに起因している場合がある。
【００４４】
また、この樹脂スジ状欠落欠点の発生は、前記樹脂含浸工程において、前記離型紙上の前記樹脂フィルムを、前記炭素繊維シートの前記炭素繊維束に含浸させて、前記樹脂フィルムを前記炭素繊維束に転写させるときに生じることがある樹脂フィルムの転写不良により、プリプレグの表面において樹脂がスジ状に欠落することに起因している場合がある。
【００４５】
この樹脂スジ状欠落欠点は、簡略化して、単に、スジ欠点と呼称される場合がある。
【００４６】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出される樹脂点状欠落欠点は、シートの検査表面において、樹脂が塗布されていない、あるいは、樹脂の塗布が不完全な部分、すなわち、樹脂が欠落している部分が、シートの表面に、様々な大きさの面積をもって点状に現れる欠点である。
【００４７】
この樹脂点状欠落欠点の発生は、前記樹脂シートの作成において、離型紙上に、コーティングロールを用いて樹脂を塗布する際に、コーティングロールの周面に部分的に、樹脂がなくなり、その結果、離型紙上に樹脂が点状に欠落することに起因している場合がある。
【００４８】
また、この樹脂点状欠落欠点の発生は、前記樹脂含浸工程において、前記離型紙上の前記樹脂フィルムを、前記炭素繊維シートの前記炭素繊維束に含浸させて、前記樹脂フィルムを前記炭素繊維束に転写させるときに生じることがある樹脂フィルムの転写不良により、プリプレグの表面において樹脂が点状に欠落することに起因している場合がある。
【００４９】
この樹脂点状欠落欠点は、簡略化して、単に、樹脂欠落欠点と呼称される場合がある。
【００５０】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出される異物混入欠点は、シートの検査表面において、樹脂に様々な大きさの異物が混入していることにより現れる欠点である。
【００５１】
この異物混入欠点の発生は、前記樹脂シートの作成において、用いられている装置に付着している異物、例えば、硬化した樹脂の様々な大きさの塊、あるいは、離型紙の破片が、前記樹脂フィルムに混入することに起因している場合がある。
【００５２】
また、この異物混入欠点の発生は、前記炭素繊維シート供給工程、前記積層シート形成工程、あるいは、前記樹脂含浸工程において、用いられている装置に付着している異物、例えば、炭素繊維の様々な大きさの塊、硬化した樹脂の様々な大きさの塊、あるいは、離型紙の破片が、プリプレグに混入することに起因している場合がある。
【００５３】
この異物混入欠点は、簡略化して、単に、異物欠点と呼称される場合がある。
【００５４】
前記プリプレグシート検査工程において検出される炭素繊維毛羽欠点は、前記炭素繊維束から発生した炭素繊維の毛羽がプリプレグに混入あるいは付着することにより現れる欠点である。
【００５５】
この炭素繊維毛羽欠点は、簡略化して、単に、毛羽欠点と呼称される場合がある。
【００５６】
前記プリプレグシート検査工程において検出される炭素繊維束ワレ欠点は、前記炭素繊維シート供給工程に供給される炭素繊維束、前記炭素繊維シート供給工程から前記積層シート形成工程を経て前記樹脂含浸工程へと走行する炭素繊維シートにおける炭素繊維束、あるいは、前記樹脂含浸工程における炭素繊維束に存在する、あるいは、これらの過程において生じた、配列されている多数の炭素繊維間、あるいは、配列されている複数の炭素繊維束間に現れる炭素繊維が存在しない隙間により現れる欠点である。
【００５７】
この炭素繊維束ワレ欠点は、簡略化して、単に、ワレ欠点と呼称される場合がある。
【００５８】
前記プリプレグシート検査工程において検出される離型紙シワ欠点は、離型紙が、前記樹脂シート供給工程、前記積層シート形成工程、あるいは、前記樹脂含浸工程を通過する間に、離型紙にシワが入る場合があり、この離型紙のシワがプリプレグに転写されることによりプリプレグの表面に現れる欠点である。
【００５９】
この離型紙シワ欠点は、簡略化して、単に、シワ欠点と呼称される場合がある。
【００６０】
これらの各欠点は、それぞれ特有な形態を有している。それがため、それぞれの特有な形態を目視により観察し、プリプレグの製造工程において、いかなる種類の欠点が生じているかを把握することが、従来から行われている。また、それぞれの特有の形態を光学装置により検出して、プリプレグの製造工程において、いかなる種類の欠点が生じているかを把握することが、前記特許文献１乃至５に見られる通り、行われている。
【００６１】
前記樹脂シート検査工程における各欠点の判定、ならびに、前記プリプレグシート検査工程における各欠点の判定は、各欠点の特有な形態を利用して行われる。
【００６２】
すなわち、検査対象とする欠点を有するサンプルを用意して、そのサンプルを用いて、前記光学装置により欠点を検出し、欠点に関する輝度、幅、長さ、面積の値を取得する。一方、用いられる離型紙の種類、樹脂の種類、離型紙に形成される樹脂フィルムの単位面積当たりの重量などの製造するプリプレグの品種に関する情報に基づき、前記輝度の閾値を決定する。また、目的とするプリプレグに要求される特性に応じて、欠点の前記幅、長さ、面積についての閾値を決定する。
【００６３】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において、前記光学装置により検出され、取得される欠点に関するデータと決定された前記閾値との比較により、欠点の種類の判定が行われる。また、欠点の位置に関するデータも取得される。
【００６４】
欠点の検出は、前記光学装置に装備された光照射装置から照射した光の検査面からの反射光を前記光学装置に装備された受光装置により受光して、受光した光に関する信号に基づき行われる。この反射光として、正反射光と散乱反射光を用いることが可能である。前記スジ欠点、樹脂欠落欠点、および、毛羽欠点の検出には、正反射光が、前記ワレ欠点および、シワ欠点の検出には、正反射光あるいは散乱反射光のいずれかが、また、前記異物欠点の検出には、散乱反射光が、用いられることが好ましい。
【発明の効果】
【００６５】
本発明によれば、プリプレグを製造するに際し、炭素繊維束に含浸される樹脂が塗布された離型紙の塗布により形成された樹脂フィルムの表面の欠陥が、炭素繊維シートと樹脂シートが積層される積層シート形成工程に至る前の位置において検出されるため、積層シート形成工程を経て樹脂含浸工程において形成されるプリプレグシートの欠陥を、確実に把握することが可能となる。
【００６６】
また、本発明によれば、炭素繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程を少なくとも２工程含む場合、離型紙の付着がないプリプレグの両表面の欠陥の検出が可能となる。更に、本発明によれば、検出した欠陥を、欠陥の種類に応じた基準に基づいて判定し、その結果を検反工程に伝達することによって、検反工程を終了して最終的に製造されるプリプレグの品質を把握することが可能となるため、検査時間の短縮のみならず、プリプレグ製品の品質の格段の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の一例の概略側面図である。
【図２】図２は、図１に示すプリプレグの製造装置において欠陥の検出に用いられる光学装置の一例の概略側断面図である。
【図３】図３は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の他の一例の概略側面図である。
【図４】図４は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の更に他の一例の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
本発明のプリプレグの製造方法の第１の態様を、図１に示すプリプレグの製造装置を用いて説明する。図１は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の一例の概略側面図である。
【００６９】
図１に示すプリプレグの製造装置は、左側に、炭素繊維シート供給工程Ｓ１を有する。炭素繊維シート供給工程Ｓ１の左側端に、炭素繊維束１が巻き上げられているボビン１ａが、クリ―ル（図示せず）に、回動可能に装備されている。通常、クリールには、多数のボビン１ａが、図１の上下方向ならびに図１の紙面に平行な方向に、それぞれ間隔をおいて装備されている。図１では、一つの上下方向の列の４個のボビン１ａが図示されている。
【００７０】
プリプレグの製造に当り、各ボビン１ａから連続して巻き出された各炭素繊維束１は、上下方向に間隔をおいてそれぞれ位置するガイドロールＧＲの間を通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ１に至る。プリプレグシート製造ラインＰＬ１に至る各炭素繊維束１は、製造するプリプレグシートの幅と厚みに合わせて、幅方向ならびに厚み方向に配列され、炭素繊維シート２を形成する。
【００７１】
プリプレグシート製造ラインＰＬ１に沿って、炭素繊維シート供給工程Ｓ１の下流側には、樹脂シート供給工程Ｓ２ａと樹脂シート供給工程Ｓ２ｂが設けられている。樹脂シート供給工程Ｓ２ａと樹脂シート供給工程Ｓ２ｂは、プリプレグシート製造ラインＰＬ１を挟んで、上下方向に対向して位置している。
【００７２】
樹脂シート供給工程Ｓ２ａには、樹脂シート３ａが巻き上げられている樹脂シートロール４ａが、ロール軸（図示せず）に、回動可能に取り付けられて、装備されている。樹脂シート３ａは、離型紙５ａとその表面に塗布されることにより形成された樹脂フィルム６ａからなる。
【００７３】
プリプレグの製造に当り、樹脂シートロール４ａから連続して巻き出された樹脂シート３ａは、ガイドロールＧＲを通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ１に至る。図１においては、樹脂シート供給工程Ｓ２ａに、２個のガイドロールＧＲが図示されている。樹脂シート３ａがガイドロールＧＲを通過するに当たり、樹脂シート３ａの離型紙５ａの外表面（樹脂フィルム６ａが塗布されていない側に表面）が、ガイドロールＧＲの周面に接触して通過する。
【００７４】
樹脂シート供給工程Ｓ２ｂには、樹脂シート３ｂが巻き上げられている樹脂シートロール４ｂが、ロール軸（図示せず）に、回動可能に取り付けられて、装備されている。樹脂シート３ｂは、離型紙５ｂとその表面に塗布されることにより形成された樹脂フィルム６ｂからなる。プリプレグの製造に当り、樹脂シートロール４ｂから連続して巻き出された樹脂シート３ｂは、ガイドロールＧＲを通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ１に至る。図１においては、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂに、２個のガイドロールＧＲが図示されている。樹脂シート３ｂがガイドロールＧＲを通過するに当たり、樹脂シート３ｂの離型紙５ｂの外表面（樹脂フィルム６ｂが塗布されていない側に表面）が、ガイドロールＧＲの周面に接触して通過する。
【００７５】
図１に示すプリプレグの製造装置は、２つの樹脂シート供給工程Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを有するが、製造するプリプレグシートによっては、これらの樹脂供給工程のうちの上方側の樹脂シート供給工程Ｓ２ｂを省略しても良い。
【００７６】
炭素繊維シート供給工程Ｓ１と樹脂シート供給工程Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの下流側には、積層シート形成工程Ｓ３が設けられている。積層シート形成工程Ｓ３において、炭素繊維シート供給工程Ｓ１から供給される炭素繊維シート２の下面側の表面に、樹脂シート供給工程Ｓ２ａから供給される樹脂シート３ａの樹脂フィルム６ａの表面が向かい合わせにされ、炭素繊維シート２と樹脂シート３ａの積層シート７ａが形成される。
【００７７】
また、積層シート形成工程Ｓ３において、炭素繊維シート供給工程Ｓ１から供給される炭素繊維シート２の上面側の表面に、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂから供給される樹脂シート３ｂの樹脂フィルム６ｂの表面が向かい合わせにされ、炭素繊維シート２と樹脂シート３ｂの積層シート７ｂが形成される。これにより、積層シート７ａと積層シート７ｂとが一体となった積層シート７が形成される。
【００７８】
プリプレグシート製造ラインＰＬ１に沿って、積層シート形成工程Ｓ３の下流側には、樹脂含浸工程Ｓ４が設けられている。樹脂含浸工程Ｓ４において、プリプレグシート製造ラインＰＬ１の下側に、ヒーター８ａが設けられている。また、プレグシート製造ラインＰＬ１の上側に、ヒーター８ｂが、下側のヒーター８ａに対向して間隔をおいて設けられている。
【００７９】
積層シート形成工程Ｓ３において形成された積層シート７は、ヒーター８ａとヒーター８ｂの間を通過する間に加熱されることにより、樹脂フィルム６ａ、６ｂを形成している樹脂が炭素繊維束１に含浸される。この樹脂の炭素繊維束への含浸により、プリプレグシート９が形成される。
【００８０】
炭素繊維束１への樹脂の含浸に当り、圧力を加えた方が良い場合がある。その場合は、通常、回動可能な加圧ニップロール（図示せず）が用いられる。なお、積層シート７の移動を一旦止めて、ヒーター８ａとヒーター８ｂで積層シート７を挟んで加圧する方式もあるが、積層シート７の移動が間欠的になるので、好ましいとは云えない。
【００８１】
プリプレグシート製造ラインＰＬ１に沿って、樹脂含浸工程Ｓ４の下流側には、プリプレグシート巻き取り工程Ｓ５が設けられている。プリプレグシート巻き取り工程Ｓ５には、プリプレグシート巻き取り装置１０が装備されている。樹脂含浸工程Ｓ４において形成されたプリプレグシート９は、プリプレグシート巻き取り装置１０により巻き取られ、プリプレグシートロール１０ａが形成される。
【００８２】
樹脂含浸工程Ｓ４からプリプレグシート巻き取り工程Ｓ５へとプリプレグシート９が移動する過程において、樹脂シート３ｂの離型紙５ｂは、プリプレグシート９から剥離されて、離型紙巻き取り装置１１ｂにより、巻き取られる。この離型紙５ｂが剥離されて、プリプレグシート巻き取り装置１０へと移動するプリプレグシート９は、その下面側に離型紙５ａが付着しているものとなる。すなわち、プリプレグシート巻き取り装置１０に巻き取られたプリプレグシート９は、片面に離型紙が付着している離型紙付きのプリプレグシートである。
【００８３】
図１に示すプリプレグの製造装置は、樹脂シート供給工程Ｓ２ａに、樹脂シート検査工程Ｓ６を有する。樹脂シート検査工程Ｓ６には、樹脂シート３ａの樹脂フィルム６ａの表面の欠陥を検出する光学装置ＯＰＡ１が装備されている。光学装置ＯＰＡ１により、樹脂フィルム６ａの表面に存在する欠陥が検出され、検出された欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかが判定される。
【００８４】
同様の目的で、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂに、樹脂シート検査工程が設けられ、同様の光学装置が設けられていても良い。
【００８５】
図１に示すプリプレグの製造装置は、樹脂シート検査工程Ｓ６において検出された欠陥の判定により得られた欠点の種類と欠点のプリプレグシートにおける位置を、プリプレグシート９の離型紙５ａの幅方向の端部における所定の位置にマーキングするためのマーキング装置１２を有する。これにより、欠点の種類と位置が、プリプレグシート９の離型紙５ａにマーキングされる。
【００８６】
図１に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート巻き取り装置１０において形成されたプリプレグシートロール１０ａを、プリプレグシート巻き取り装置１０から取り外し、これを検反するプリプレグシート検反工程Ｓ７を有する。
【００８７】
プリプレグシート検反工程Ｓ７には、プリプレグシート巻き取り装置１０から運ばれたプリプレグシートロール１０ａを取り付ける巻き出し装置２１と、巻き出し装置２１から引き出されたプリプレグシート９を、検反員２２が目視にて検反するために、配設されたプリプレグシート９を移動させるガイドロールＧＲと、検反が終了したプリプレグシート９を巻き取る巻き取り装置２３が装備されている。
【００８８】
また、プリプレグシート検反工程Ｓ７は、検反員２２に、プリプレグシート９の欠点に関する情報を、音あるいは光によって伝えるための欠点情報出力工程Ｓ８を有する。欠点情報出力工程Ｓ８は、検反員２２にプリプレグシート９の欠点に関する情報を、音あるいは光によって伝えるためのアラーム装置２４が備えられている。
【００８９】
図１のプリプレグの製造装置を用いて説明する本発明のプリプレグの製造方法の第１の態様の最大の特徴は、樹脂シート検査工程Ｓ２ａにおいて、積層シート形成工程Ｓ３に向かう前の樹脂シート３ａの樹脂フィルム６ａの表面の欠陥を、光学装置ＯＰＡ１により検出し、検出された欠陥がいかなる種類の欠点であるかを判定する点にある。これにより、離型紙５ａとは反対側の離型紙が存在しない樹脂フィルム６ａの表面の欠陥が検出でき、欠陥の種類を把握することができる。この欠陥は、それが存在していれば、その後に形成されるプリプレグシートの欠陥となるものである。
【００９０】
図２は、図１に示すプリプレグの製造装置における樹脂シート検査工程Ｓ６において樹脂フィルム６ａの欠陥の検出に用いられる光学装置ＯＰＡ１の一例の概略側断面図である。
【００９１】
図２において、光学装置ＯＰＡ１は、樹脂フィルム６ａの表面に光を照射する光照射装置３１と、光照射装置３１から照射した光の樹脂フィルム６ａの表面からの反射光を検出する受光装置３２と、受光装置３２が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し樹脂フィルム６ａの表面の欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれかに属するかを判定する欠点判定装置３３からなる。
【００９２】
光照射装置３１は、光源３１ａ、３１ｂを有する。これらの光源３１ａ、３１ｂは、紫外光を発するものであれば特に限定されない。これらの光源３１ａ、３１ｂは、線状のブラックライトであることが好ましい。光源は、一つでも良い。しかし、光源は、樹脂フィルム６ａの表面に対して垂直でかつ樹脂フィルム６ａの走行方向に対して垂直に立てた面に対して面対称となるように１対以上からなり、樹脂フィルム６ａの幅全体を照射するように設置されていることが好ましい。この場合、入射角θａが、４０乃至８０°の範囲になるように、光源３１ａが、また、入射角θｂが、１００乃至１４０°の範囲になるように、光源３１ｂが設置されていることが好ましい。
【００９３】
入射角θａが、樹脂フィルム６ａの表面に対して４０°以上であることによって、光源出力が弱い場合においても、反射光の光量を保持することができる。また、入射角θａが９０°に近いほど、反射光は強くなるが、機械設置の関係上、入射角θａは、８０°以下であることが好ましい。
【００９４】
θｂについても同様に樹脂フィルム６ａの表面に対して１４０°以下であることによって、光源出力が弱い場合においても、反射光の光量を保持することができる。また、入射角θｂが９０°に近いほど、反射光は強くなるが、機械設置の関係上、入射角θｂは、１００°以上であることが好ましい。
【００９５】
反射光は、光源から樹脂フィルム６ａの表面に照射された光の反射光そのもの、および、照射された光によって新たに励起発光された光の少なくとも一方の光を意味する。
【００９６】
欠点判定装置３３は、製造されるプリプレグシートの製品の品種別に、予め輝度、幅、長さ、面積などの閾値が設定される信号処理手段と、欠点の有無、および、その種類、位置ないしレベルについて、受光装置３２のスキャン方向の信号を時間軸方向に対して演算して判定する手段とからなることが好ましい。
【００９７】
受光装置３２は、所定の速度で、図２の右方向に進行する樹脂フィルム６ａの表面に対向して位置するカメラ３２ａからなる。カメラ３２ａにより、樹脂フィルム６ａの表面からの反射光が検出される。カメラ３２ａは、検出した反射光のレベルに応じた信号を発することができるセンサを備えたものであれば特に限定されない。
【００９８】
代表的なカメラとして、ＣＣＤラインセンサカメラを使用できる。カメラ３２ａは、樹脂フィルム６ａの走行方向に対して垂直に立てた面からのカメラ設置角度θｃが、−５乃至＋５°の範囲で、設置されていることが好ましい。
【００９９】
一般的に、紫外線領域の光は、樹脂、特にプリプレグの樹脂としてよく使用される硬化温度が１３０℃あるいは１８０℃のエポキシ樹脂に吸収されやすく、紫外光吸収により紫外光よりも長波長の励起発光が出現することが知られている。
【０１００】
離型紙上に塗布された樹脂により形成されている樹脂フィルム６ａに紫外線を照射し、その反射光量を観測すると、塗布正常部分に対して、塗布が不良および／または異物が付着している欠陥部分では、励起発光量が低下する。この現象を利用することにより、塗布正常部分と欠陥部分では励起発光量に差が生じることから、励起発光量を観測し、両部分の間の出力差を検出することで、樹脂フィルム６ａの正常部分と欠陥部分とを判別することが可能となる。
【０１０１】
樹脂フィルム６ａの表面からの反射光のうち、励起発光に基づく反射光を強調させるために、光学フィルター３２ｂを備え付けることが好ましい。光学フィルター３２ｂは、紫外光波長をカットするために、３００乃至４００ｎｍの波長の光をカットするものが好ましい。
【０１０２】
閾値は、例えば、先ず、基準となる欠点のサンプルを検査装置で読込み、該サンプルに対する輝度、幅、長さ、面積などの値に基づき設定して、次いで、実際の工程において、調整を行って、最終的に決定すると良い。具体的には、先ず、離型紙の種類、樹脂の種類、樹脂目付、などの品種特定の情報によって、輝度の閾値を決定する。次に、幅と長さの情報を用いて、樹脂スジ状欠落欠点とその他の欠点を区分し、面積情報を用いて、その他の欠点から、異物混入欠点と樹脂点状欠落欠点を区分することで、閾値を決定すると良い。
【０１０３】
本発明のプリプレグの製造方法の第２の態様を、図３に示すプリプレグの製造装置を用いて説明する。図３は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の一例の概略側面図である。図３に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿ってプリプレグシートの移動方向に、間隔をおいて、第１の樹脂含浸工程と第２の樹脂含浸工程の二つの樹脂含浸工程を有する。また、第１の樹脂含浸工程を通過した時点において、プリプレグシートの少なくとも片面の離型紙が剥離され、離型紙が存在しないプリプレグシートの表面の欠陥の検出が行われる。少なくともこれらの点において、図３に示すプリプレグの製造装置は、樹脂含浸工程が一つであり、樹脂含浸工程に向かう樹脂フィルムの表面の欠陥の検出が行われる図１に示すプリプレグの製造装置と異なる。
【０１０４】
図３に示すプリプレグの製造装置は、左側に、炭素繊維シート供給工程Ｓ１を有する。炭素繊維シート供給工程Ｓ１の左側端に、炭素繊維束１が巻き上げられているボビン１ａが、クリ―ル（図示せず）に、回動可能に装備されている。通常、クリールには、多数のボビン１ａが、図３の上下方向ならびに図３の紙面に平行な方向に、それぞれ間隔をおいて装備されている。図３では、一つの上下方向の列の４個のボビン１ａが図示されている。
【０１０５】
プリプレグの製造に当り、各ボビン１ａから連続して巻き出された各炭素繊維束１は、上下方向に間隔をおいてそれぞれ位置するガイドロールＧＲの間を通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に至る。プリプレグシート製造ラインＰＬ２に至る各炭素繊維束１は、製造するプリプレグシートの幅と厚みに合わせて、幅方向ならびに厚み方向に配列され、炭素繊維シート２を形成する。
【０１０６】
プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って、炭素繊維シート供給工程Ｓ１の下流側には、樹脂シート供給工程Ｓ２ａと樹脂シート供給工程Ｓ２ｂが設けられている。樹脂シート供給工程Ｓ２ａと樹脂シート供給工程Ｓ２ｂは、プリプレグシート製造ラインＰＬ２を挟んで、上下方向に対向して位置している。
【０１０７】
樹脂シート供給工程Ｓ２ａには、樹脂シート３ａが巻き上げられている樹脂シートロール４ａが、ロール軸（図示せず）に、回動可能に取り付けられて、装備されている。樹脂シート３ａは、離型紙５ａとその表面に塗布されることにより形成された樹脂フィルム６ａからなる。
【０１０８】
プリプレグの製造に当り、樹脂シートロール４ａから連続して巻き出された樹脂シート３ａは、ガイドロールＧＲを通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に至る。図３においては、樹脂シート供給工程Ｓ２ａに、２個のガイドロールＧＲが図示されている。樹脂シート３ａがガイドロールＧＲを通過するに当たり、樹脂シート３ａの離型紙５ａの外表面（樹脂フィルム６ａが塗布されていない側に表面）が、ガイドロールＧＲの周面に接触して通過する。
【０１０９】
樹脂シート供給工程Ｓ２ｂには、樹脂シート３ｂが巻き上げられている樹脂シートロール４ｂが、ロール軸（図示せず）に、回動可能に取り付けられて、装備されている。樹脂シート３ｂは、離型紙５ｂとその表面に塗布されることにより形成された樹脂フィルム６ｂからなる。プリプレグの製造に当り、樹脂シートロール４ｂから連続して巻き出された樹脂シート３ｂは、ガイドロールＧＲを通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に至る。図３においては、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂに、２個のガイドロールＧＲが図示されている。樹脂シート３ｂがガイドロールＧＲを通過するに当たり、樹脂シート３ｂの離型紙５ｂの外表面（樹脂フィルム６ｂが塗布されていない側に表面）が、ガイドロールＧＲの周面に接触して通過する。
【０１１０】
図３に示すプリプレグの製造装置は、２つの樹脂シート供給工程Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを有するが、製造するプリプレグシートによっては、これらの樹脂シート供給工程のうちの一方の樹脂シート供給工程を省略しても良い。
【０１１１】
炭素繊維シート供給工程Ｓ１と樹脂シート供給工程Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの下流側には、積層シート形成工程Ｓ３が設けられている。積層シート形成工程Ｓ３において、炭素繊維シート供給工程Ｓ１から供給される炭素繊維シート２の下面側の表面に、樹脂シート供給工程Ｓ２ａから供給される樹脂シート３ａの樹脂フィルム６ａの表面が向かい合わせにされ、炭素繊維シート２と樹脂シート３ａの積層シート７ａが形成される。
【０１１２】
また、積層シート形成工程Ｓ３において、炭素繊維シート供給工程Ｓ１から供給される炭素繊維シート２の上面側の表面に、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂから供給される樹脂シート３ｂの樹脂フィルム６ｂの表面が向かい合わせにされ、炭素繊維シート２と樹脂シート３ｂの積層シート７ｂが形成される。これにより、積層シート７ａと積層シート７ｂとが一体となった積層シート７が形成される。
【０１１３】
プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って、積層シート形成工程Ｓ３の下流側には、第１の樹脂含浸工程Ｓ４ａが設けられている。第１の樹脂含浸工程Ｓ４ａにおいて、プリプレグシート製造ラインＰＬ２の下側に、ヒーター８ａが設けられている。また、プレグシート製造ラインＰＬ２の上側に、ヒーター８ｂが、下側のヒーター８ａに対向して間隔をおいて設けられている。
【０１１４】
積層シート形成工程Ｓ３において形成された積層シート７は、ヒーター８ａとヒーター８ｂの間を通過する間に加熱されることにより、樹脂フィルム６ａ、６ｂを形成している樹脂が炭素繊維束１に含浸される。この樹脂の炭素繊維束への含浸により、プリプレグシート９が形成される。
【０１１５】
炭素繊維束１への樹脂の含浸に当り、圧力を加えた方が良い場合がある。その場合は、通常、回動可能な加圧ニップロール（図示せず）が用いられる。なお、積層シート７の移動を一旦止めて、ヒーター８ａとヒーター８ｂで積層シート７を挟んで加圧する方式もあるが、積層シート７の移動が間欠的になるので、好ましいとは云えない。
【０１１６】
第１の樹脂含浸工程Ｓ４ａにおいて形成されたプリプレグシート９がプリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って下流側に移動する過程において、樹脂フィルム６ａを支持している離型紙５ａは、樹脂フィルム６ａから剥離され、５つのガイドロールＧＲに沿って移動して、離型紙巻き取り装置１１ａにより巻き取られる。また、樹脂フィルム６ｂを支持している離型紙５ｂは、樹脂フィルム６ｂから剥離され、５つのガイドロールＧＲに沿って移動して、離型紙巻き取り装置１１ｂにより巻き取られる。
【０１１７】
離型紙が除去されたプリプレグシート９は、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って下流側に移動して、プリプレグシート検査工程Ｓ９に至る。プリプレグシート検査工程Ｓ９には、プリプレグシート製造ラインＰＬ２の下側にプリプレグシート９の表面の欠陥を検出する光学装置ＯＰＡ２Ａが装備されている。また、プリプレグシート検査工程Ｓ９には、プリプレグシート製造ラインＰＬ２の上側にプリプレグシート９の表面の欠陥を検出する光学装置ＯＰＡ２Ｂが装備されている。
【０１１８】
光学装置ＯＰＡ２Ａ、ＯＰＡ２Ｂにより、プリプレグシート９の表面に存在する欠陥が検出され、検出された欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかが判定される。
【０１１９】
光学装置ＯＰＡ２Ａは、プリプレグシート９の表面に光を照射する光照射装置４１Ａと、光照射装置４１Ａから照射した光のプリプレグシート９の表面からの反射光を検出する受光装置４２Ａと、受光装置４２Ａが検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較しプリプレグシート９の表面の欠陥を検出し、検出した欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置４３Ａからなる。
【０１２０】
光学装置ＯＰＡ２Ｂは、光学装置ＯＰＡ２Ａと同様に、プリプレグシート９の表面に光を照射する光照射装置４１Ｂと、光照射装置４１Ｂから照射した光のプリプレグシート９の表面からの反射光を検出する受光装置４２Ｂと、受光装置４２Ｂが検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較しプリプレグシート９の表面の欠陥を検出し、検出した欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置４３Ｂからなる。
【０１２１】
光照射装置４１Ａ、４１Ｂは、光源４１ａ、４１ｂを有する。光源４１ａ、４１ｂは、発光部が、プリプレグシート９の幅方向に直線状に延びた形状を有するものであれば、特に限定されない。光源４１ａ、４１ｂとして、線状のＬＥＤライトが好ましく用いられる。
【０１２２】
受光装置４２Ａ、４２Ｂは、プリプレグシート９の表面からの反射光を検出して、検出した反射光のレベルに応じた信号を発することができるセンサを備えたものであれば、特に限定されない。受光装置４２Ａ、４２Ｂとして、ＣＣＤラインセンサカメラが好ましく用いられる。
【０１２３】
一般的に、反射光は、散乱反射光と正反射光に分類されることが知られており、これらの反射光を欠点種により使い分けることにより、欠点を明確に検出できる。また、特許文献１および２にも記載されている通り、反射光は、欠点により、明信号と暗信号に分けることができる。これら明暗の信号を区別することにより、欠点をより明確に検出することが可能となる。
【０１２４】
具体的には、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点の各々に対して、正反射光の信号ならびに散乱反射光の信号別に、予め明暗反応を区別し、輝度、幅、長さ、および面積からなる群から選択される少なくともいずれかの閾値を設定し、各欠点毎に各反射光の感度をもとに、検出に用いる反射光の種類を決定し、それらの閾値と反射光の信号と比較することによって欠点を分類することが好ましい。
【０１２５】
この様に各種の欠点を、適当な閾値を決定したときに、正反射光で判定するものと、散乱反射光で判定するもの、また、明信号となるものと、暗信号となるものを分類し、更に、２次元形状情報やその他の情報を併用することによって、欠点の分類が可能となる。例えば、プリプレグシート９の表面の欠陥の検査を行う場合、炭素繊維毛羽欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点は、プリプレグシート９の表面からの正反射光を受光装置により受光することにより把握することができ、また、異物混入欠点は、プリプレグシート９の表面からの散乱反射光を受光装置により受光することにより把握することができる。
【０１２６】
正反射光と散乱反射光を使用する場合、各検査位置に光源を２台以上、受光装置を２台以上設置するが、検査装置の縮小化のために、光源が２台、受光装置を１台にすることがより好ましい。
【０１２７】
また、光源からのプリプレグの表面への光の照射角度は、正反射光を利用する場合、プリプレグの表面に対して３０乃至８５°、散乱反射光を利用する場合、プリプレグの表面に対して５乃至６０°であることが好ましい。各反射光を強調させるために、正反射光を利用する場合、プリプレグの表面に対しての光の照射角度は４０乃至８０°、散乱反射光を利用する場合、プリプレグの表面に対しての光の照射角度は１０乃至５０°であることがより好ましい。
【０１２８】
さらに、受光装置の受光角度は、正反射光の場合、プリプレグの走行方向に対して垂直に立てた面から、光源からの光の入射方向と反対側に、０°以上であることが好ましく、光源２台、受光装置１台で、正反射光と散乱反射光の両方検出するためには、０乃至６０°であることがより好ましい。
【０１２９】
プリプレグシート検査工程Ｓ９を通過したプリプレグシート９は、第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂへと移動する。プリプレグシート検査工程Ｓ９と第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂの間に、プリプレグシート９の下面側に樹脂シート３Ａを供給する樹脂シート供給工程Ｓ２Ａとプリプレグシート９の上面側に樹脂シート３Ｂを供給する樹脂シート供給工程Ｓ２Ｂが設けられている。
【０１３０】
樹脂シート供給工程Ｓ２Ａは、図１に示す樹脂シート供給工程Ｓ２ａと同様の工程である。また、樹脂シート供給工程Ｓ２Ｂは、図１に示す樹脂シート供給工程Ｓ２ｂと同様の工程である。樹脂シート供給工程Ｓ２Ａから供給された樹脂シート３Ａと、樹脂シート供給工程Ｓ２Ｂから供給された樹脂シート３Ｂと、プリプレグシート９とは、積層シート形成工程Ｓ３ａにおいて積層された後、第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂへと移動する。第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂは、図１に示す樹脂含浸工程Ｓ４と同様の工程である。
【０１３１】
第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂにおいて、樹脂シート３Ａの樹脂フィルム６Ａと樹脂シート３Ｂの樹脂フィルム６Ｂが、プリプレグシート９に含浸され、第２のプリプレグシート９ａが形成される。
【０１３２】
プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って、第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂの下流側には、プリプレグシート巻き取り工程Ｓ５ａが設けられている。プリプレグシート巻き取り工程Ｓ５ａには、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａが装備されている。第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂにおいて形成された第２のプリプレグシート９ａは、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａにより巻き取られ、プリプレグシートロール１０ｂが形成される。
【０１３３】
第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂからプリプレグシート巻き取り工程Ｓ５ａへと第２のプリプレグシート９ａが移動する過程において、樹脂シート３Ｂの離型紙５Ｂは、プリプレグシート９ａから剥離されて、離型紙巻き取り装置１１Ｂにより、巻き取られる。この離型紙５Ｂが剥離されて、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａへと移動するプリプレグシート９ａは、その下面側に離型紙５Ａが付着しているものとなる。すなわち、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａに巻き取られたプリプレグシート９ａは、片面に離型紙が付着している離型紙付きのプリプレグシートである。
【０１３４】
図３に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａへと移動するプリプレグシート９ａの離型紙が剥離された表面の欠陥を検査するプリプレグシート検査工程Ｓ１０を有する。プリプレグシート検査工程Ｓ１０には、プリプレグシート９ａの離型紙が剥離された表面の欠陥を検出する光学装置ＯＰＡ３が設けられている。光学装置ＯＰＡ３は、光学装置ＯＰＡ２Ａと同様の装置である。これにより、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａに巻き取られる前のプリプレグシート９ａの表面の欠陥の有無、その種類が、判定される。
【０１３５】
図３に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート検査工程Ｓ９、Ｓ１０において検出された欠陥の判定により得られた欠点の種類と欠点のプリプレグシートにおける位置を、プリプレグシート９ａの離型紙５Ａの幅方向の端部における所定の位置にマーキングするためのマーキング装置１２ａを有する。これにより、欠点の種類と位置が、プリプレグシート９ａの離型紙５Ａにマーキングされる。
【０１３６】
図３に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａにおいて形成されたプリプレグシートロール１０ｂを、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａから取り外し、これを検反するプリプレグシート検反工程Ｓ７ａを有する。
【０１３７】
プリプレグシート検反工程Ｓ７ａには、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａから運ばれたプリプレグシートロール１０ｂを取り付ける巻き出し装置２１ａと、巻き出し装置２１ａから引き出されたプリプレグシート９ａを、検反員２２ａが目視にて検反するために、配設されたプリプレグシート９ａを移動させるガイドロールＧＲと、検反が終了したプリプレグシート９ａを巻き取る巻き取り装置２３ａが装備されている。
【０１３８】
また、プリプレグシート検反工程Ｓ７ａは、検反員２２ａに、プリプレグシート９ａの欠点に関する情報を、音あるいは光によって伝えるための欠点情報出力工程Ｓ８ａを有する。欠点情報出力工程Ｓ８ａは、検反員２２ａにプリプレグシート９ａの欠点に関する情報を、音あるいは光によって伝えるためのアラーム装置２４ａが備えられている。
【０１３９】
図３のプリプレグの製造装置を用いて説明する本発明のプリプレグの製造方法の第２の態様の最大の特徴は、プリプレグシート検査工程Ｓ９において、欠陥の検査が、離型紙が存在しないプリプレグシートの両表面において行われる点にある。また、プリプレグシート検査工程Ｓ１０において、欠陥の検査が、巻き取り装置に向かうプリプレグシートの離型紙が存在しない表面において行われる点にある。
【０１４０】
本発明のプリプレグの製造方法の第３の態様を、図４に示すプリプレグの製造装置を用いて説明する。図４は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の一例の概略側面図である。図４に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート製造ラインＰＬ３に沿ってプリプレグシートの移動方向に、間隔をおいて、第１の樹脂含浸工程と第２の樹脂含浸工程の二つの樹脂含浸工程を有する。また、第１の樹脂含浸工程を通過した時点において、プリプレグシートの少なくとも片面の離型紙が剥離され、離型紙が存在しないプリプレグシートの表面の欠陥の検出が行われる。少なくともこれらの点において、図４に示すプリプレグの製造装置は、図３に示すプリプレグの製造装置と同じである。
【０１４１】
図４に示すプリプレグの製造装置が、図３に示すプリプレグの製造装置と異なる点は、図４に示すプリプレグの製造装置における第２の樹脂含浸工程に導入される樹脂シートの樹脂フィルムの表面の欠陥の検出が行われる点である。従って、図４に示すプリプレグの製造装置と図３に示すプリプレグの製造装置の間で、同じ工程ならびに装置構成については、図において、同じ符号をもって表示されている。また、図３と同じ符号をもって表示されている図４における工程ならびに装置構成についての説明は、同じ説明の繰り返しになるため、省略する。
【０１４２】
図４に示すプリプレグの製造装置おいて、第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂへと向かう樹脂シート３Ａの樹脂フィルム６Ａの表面の欠陥を検出するための樹脂シート検査工程Ｓ６Ａが設けられている。樹脂検査工程Ｓ６Ａにおいて、光学装置ＯＰＡ４が、樹脂フィルム６Ａの表面に対向して設けられている。光学装置ＯＰＡ４は、図１に示すプリプレグの製造装置において用いられている樹脂フィルム６ａの表面の欠陥を検出するための光学装置ＯＰＡ１と同じである。光学装置ＯＰＡ４の目的および機能は、上述の光学装置ＯＰＡ１の目的および機能と同じである。
【０１４３】
図４に示すプリプレグの製造装置おいて、図３に示すプリプレグの製造装置の場合と同様に、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａの手前の位置に、マーキング装置１２ａが設けられている。このマーキング装置１２ａにより、マーキング装置１２ａに至るまでに検出され、把握された欠陥に関する情報が、プリプレグシート９ａの離型紙５Ａにマーキングされる。マーキング装置１２ａにより、プリプレグシート９ならびにプリプレグシート９ａの両表面の欠陥に関する情報がマーキングされるが、場合により、いずれか一方の表面の欠陥に関する情報のみがマーキングされても良い。
【０１４４】
マーキングに際しては、マークの色や形状を適宜選択して、欠点の発生場所、例えば、第１の含浸工程後で第２の含浸工程前においてプリプレグシートの表面あるいは裏面において検出された欠点、第２の含浸工程に向かう樹脂フィルムの表面において検出された欠点、第２の含浸工程後においてプリプレグシートの表面において検出された欠点をマーキングするのが良い。同様に、欠点の種類に応じたマークをマーキングすることも好ましい。
【０１４５】
マークを記す場所は、プリプレグシートの裏面にある離型紙の端部から所定の距離だけ内側の位置が好ましい。その距離は、端面から約６乃至２１ｍｍであることがより好ましい。この距離の下限を６ｍｍにすることによって、離型紙外へのマーキングミスを防ぐことができ、この距離の上限を２１ｍｍにすることによって、プリプレグ上へのマーキングミスを防ぐことができる。マーキング装置１２ａは、離型紙にマーキングできるものであれば特に限定されないが、ペン式を用いることが好ましい。また、欠点名をマーキングすることも、特に後工程での検査の効率化に有効である。
【０１４６】
マーキングは、欠点がスポット的に発生する場合は、発生点のプリプレグシートの側端側の離型紙部分（通常、耳部と呼称されている部分）にマーキングし、欠点が連続的に発生する場合は、欠点発生の終了点のプリプレグシートの側端側の離型紙部分にマーキングすることが好ましい。これにより、検反時の作業性を高めることができる。さらに、連続的に発生した欠点とスポット的に発生した欠点を区別するために、マーキングの長さを変えたり、線の種類や色を変えることも好ましい。連続的に発生する欠点の場合は、欠点が存在している区間の全体に亘りマーキングしても良い。
【０１４７】
プリプレグシート巻き取り装置１０Ａで巻き取られたプリプレグシートロール１０ｂは、欠点の位置情報、好ましくは欠点の種類情報とともに、プリプレグシートロール別に整理され、プリプレグの製造工程の次工程であるプリプレグシート検反工程Ｓ７ａに伝達される。プリプレグシート検反工程Ｓ７ａにおいて、巻きだし装置２１ａから巻き出されたプリプレグシート９ａの表面が、検反員２２ａによって検反され、製品の巻き取り装置２３ａに巻き取られる。
【０１４８】
検反を実施する際に、欠点の位置情報からプリプレグシートの製造工程で検出された欠点（マーキングが行われている場合は、マーキング部）が検反工程に現れる位置を演算して、この位置が検反工程に現れる時にアラーム装置２４ａが作動して、アラームを発生させる、および／または、検反工程におけるプリプレグシートの移動速度を低下させるなどの手段で、欠点の確認を可能とすることが好ましい。このような手段を適用することによって、検反員２２ａがプリプレグシートの表裏面の欠点位置を正確に把握することができ、欠点見逃しを防止し、検反作業の難易度を低下させ、作業効率を上げることができる。
【０１４９】
最終製品であるプリプレグシートを巻き取り装置２３ａにより巻き上げる際には、製品の品種に固有の処置基準に基づいて、欠点部分を取り除き、正常部分同志を繋ぐ、いわゆるスプライス処理、または、基準に基づいて、修正可能とされる炭素繊維毛羽欠点や炭素繊維束ワレ欠点、異物混入欠点などの除去などの修正、タグの貼付などの作業が行われる。これらの作業に関する情報を、生産情報管理システムに入力することによって、先の情報に追加して、必要な欠点の位置情報等を用いた演算を行うことによって、検反後の製品に関する欠点情報が集計されることが好ましい。これらの情報は、必要な認証を経て、製品の欠点情報として使用されることが更に好ましい。
【０１５０】
プリプレグシート検反工程Ｓ７ａは、プリプレグシートの両端をスリットする、いわゆる耳落とし工程、広幅のプリプレグを自動テープ積層機や自動ファイバープレスメント機に使用可能なように、検反時に、幅２乃至６００ｍｍに、プリプレグシートを長手方向にスリットする工程を含んでいても良い。また、図４には図示を省略しているが、検反工程に、上記欠点検査装置と同様の欠点検査装置を設置して、欠点の検出を行うことも好ましい。
【０１５１】
図３あるいは図４に示すプリプレグの製造装置においては、炭素繊維束への樹脂を含浸させる樹脂含浸工程が二つ装備されているが、必要に応じて、樹脂含浸工程の数を更に増やすことがある。樹脂含浸工程が２段以上の場合、２番目の樹脂含浸工程後では、プリプレグシートの表面が樹脂に覆われて、表面の凹凸差が小さくなり、炭素繊維毛羽欠点の検出が困難になる場合がある。このような場合は、炭素繊維毛羽欠点の検出は、１番目の樹脂含浸工程と２番目の樹脂含浸工程の間で、行うことが好ましい。炭素繊維束ワレ欠点は、プリプレグシートの裏面に離型紙があることによって、検出信号が強調されることから、最後の樹脂含浸工程を通過し巻き取り装置に至る過程にあるプリプレグシートの表面の炭素繊維束ワレ欠点を検出することが好ましい。
【０１５２】
また、プリプレグシートの裏面に存在するその他の欠点については、最後の樹脂含浸工程を通過したプリプレグシートの裏面には離型紙が存在することから、前後の樹脂含浸工程間において、離型紙が表面に存在しない状態のプリプレグシートにおいて検査する必要がある。
【０１５３】
炭素繊維束への樹脂の含浸が２段以上でなされる場合で、全ての樹脂含浸工程を通過したプリプレグシートの表面の欠点の検査を行う場合、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点ならびに離型紙シワ欠点を、プリプレグシートの表面からの散乱反射光を受光装置により受光することにより、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、プリプレグシートの表面からの正反射光を受光装置により受光することにより、検出することが好ましい。このように、欠点検出の場所によってプリプレグシートの状態が異なるので、検出場所と欠点種に応じて、正反射光および散乱反射光を、欠点部分のＳ／Ｎ比が高くなるように、適宜使い分けることが好ましい。
【０１５４】
本発明のプリプレグの製造方法により製造されるプリプレグシートの幅は、特に制限されないが、５００乃至２０００ｍｍが好ましく、特に、幅が６００ｍｍ以上のプリプレグシートの場合は、検査員による目視の欠点検出に比較して、欠点検出の正確性に優れ、良質のプリプレグの製造が可能となる。
【０１５５】
本発明のプリプレグの製造方法におけるプリプレグシートの生産速度は、特に制限されないが、１乃至３０ｍ／ｍｉｎが好ましい。また、使用される炭素繊維束は、特に制限されないが、繊度が、０．０５乃至６ｇ／ｍであることが好ましく、０．１５乃至２ｇ／ｍであることがより好ましい。炭素繊維束は、強度が、３０００ＭＰａ以上、弾性率が、２００ＧＰａ以上であることが好ましく、強度が、４９００ＭＰａ以上、弾性率が２８０乃至３６０ＧＰａであることがより好ましい。強度が３０００ＭＰａ以上であることによって、樹脂を含浸させプリプレグ化するときの毛羽などの欠点の多発を防ぐことができる。強度を４９００ＭＰａ以上とすることにより、プリプレグ化するときの温度、圧力条件を設定することによって、毛羽欠点の発生を、例えば、直径５ｃｍ以上の毛羽欠点を１０個／ｍ２以下と問題ない個数に抑えることができる。
【０１５６】
炭素繊維束に含浸させる樹脂、すなわち、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＢＭＩ樹脂、ポリイミド樹脂などが適用されるが、好ましい樹脂としては、エポキシ系の１８０℃硬化タイプであり、蛍光を発する添加剤を含んだエポキシ樹脂組成物が好ましく、中でも芳香族アミン系硬化剤を用いるエポキシ樹脂や、６員環を有するエポキシ樹脂を含んだ樹脂組成物がさらに好ましい。１段目の樹脂含浸と２段目の樹脂含浸におけるそれぞれの樹脂は、基本組成が同じであって、２段目の樹脂含浸における樹脂としては、層間靱性を増加させる熱可塑樹脂や導電性粒子成分を含み、付加的な性能を付け加えたものが好ましい。
【０１５７】
具体的な熱可塑樹脂の例としては、微粒子化した、ポリアミド１２粒子、ポリアミド微粒子（東レ（株）製 トレパールＴＮ）、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトンの微粒子、導電性粒子成分の例としては、ポリマ微粒子などに導電性を付与するため金属メッキしたもの、カーボンブラックなどが上げられる。
【０１５８】
本発明のプリプレグの製造方法におけるプリプレグシートの炭素繊維目付は、５０乃至３００ｇ／ｍ２であることが好ましく、樹脂重量含有率は、２５乃至５０％であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明のプリプレグの製造方法によれば、プリプレグの製造過程において、プリプレグに現れる欠陥を検出し、検出された欠陥に関する情報を用いてプリプレグが製造される。しかも、検出した欠陥の種類、位置の判定が、炭素繊維束に樹脂を含浸するために用いられる離型紙に塗布されて形成されている樹脂フィルムの表面からの反射光の特性に基づき行われ、あるいは、炭素繊維束に樹脂が含浸されて形成されたプリプレグシートの離型紙が剥離された表面からの反射光の特性に基づき行われる。これにより、従来、離型紙が存在しているために欠陥の検出が不可能であったプリプレグの直接の表面における欠陥の把握が可能となり、良質のプリプレグの製造が可能となった。
【符号の説明】
【０１６０】
１ 炭素繊維束
１ａ ボビン
２ 炭素繊維シート
３Ａ、３Ｂ、３ａ、３ｂ 樹脂シート
４ａ、４ｂ 樹脂シートロール
５Ａ、５Ｂ、５ａ、５ｂ 離型紙
６Ａ、６Ｂ、６ａ、６ｂ 樹脂フィルム
７、７ａ、７ｂ 積層シート
８ａ、８ｂ ヒーター
９、９ａ プリプレグシート
１０、１０Ａ プリプレグシート巻き取り装置
１０ａ、１０ｂ プリプレグシートロール
１１Ｂ、１１ａ、１１ｂ 離型紙巻き取り装置
１２、１２ａ マーキング装置
２１、２１ａ 巻き出し装置
２２、２２ａ 検反員
２３、２３ａ 巻き取り装置
２４、２４ａ アラーム装置
３１ 光照射装置
３１ａ、３１ｂ 光源
３２ 受光装置
３２ａ カメラ
３２ｂ 光学フィルター
３３ 欠点判定装置
４１Ａ、４１Ｂ 光照射装置
４１ａ、４１ｂ 光源
４２Ａ、４２Ｂ 受光装置
４３Ａ、４３Ｂ 欠点判定装置
ＧＲ ガイドロール
ＯＰＡ１、ＯＰＡ２Ａ、ＯＰＡ２Ｂ、ＯＰＡ３、ＯＰＡ４ 光学装置
ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３ プリプレグシート製造ライン
Ｓ１ 炭素繊維シート供給工程
Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ 樹脂シート供給工程
Ｓ３、Ｓ３ａ 積層シート形成工程
Ｓ４ 樹脂含浸工程
Ｓ４ａ 第１の樹脂含浸工程
Ｓ４ｂ 第２の樹脂含浸工程
Ｓ５、Ｓ５ａ プリプレグシート巻き取り工程
Ｓ６、Ｓ６Ａ 樹脂シート検査工程
Ｓ７、Ｓ７ａ プリプレグシート検反工程
Ｓ８、Ｓ８ａ 欠点情報出力工程
Ｓ９ プリプレグシート検査工程
Ｓ１０ プリプレグシート検査工程
θａ、θｂ 入射角
θｃ カメラ設置角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維束とこの炭素繊維束に含浸した樹脂からなるプリプレグの製造方法に関する。詳しくは、プリプレグの製造過程において、プリプレグに現れる欠陥を検出し、検出された欠陥に関する情報を用いてプリプレグを製造するプリプレグの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
釣竿、ゴルフシャフト等のスポーツあるいはレジャー用品、航空機、自動車、産業用機材等に、強化繊維と樹脂とからなる複合材料が、広く用いられている。これらの複合材料の成形には、一方向に配列された強化繊維束からなる強化繊維シート、あるいは、少なくとも二方向に配列された強化繊維、例えば、強化繊維布帛からなる強化繊維シートに、樹脂を含浸させたプリプレグと呼ばれる成形材料が用いられている。複合材料は、この成形材料を複数枚積層して所望の形状に成形することにより製造される。
【０００３】
プリプレグの製造には、通常、離型紙とこの離型紙の表面に塗布された樹脂により形成された樹脂フィルムからなる樹脂シート、すなわち、離型紙付きの樹脂フィルムと、炭素繊維束、あるいは、樹脂が既に含浸されている炭素繊維束からなる炭素繊維シートが用いられる。
【０００４】
前記樹脂シートの前記樹脂フィルムの表面を、前記炭素繊維シートの少なくとも一方の表面に向かい合わせ、前記樹脂シートと前記炭素繊維シートとからなる積層シートが形成される。形成された前記積層シートにおける前記炭素繊維束に、前記積層シートにおける前記樹脂を、加熱および／または加圧下において、含浸させ、前記炭素繊維束と該炭素繊維束に含浸した前記樹脂からなるプリプレグシートが製造される。
【０００５】
二枚の前記樹脂シートが用いられ、これら二枚の前記樹脂シートで前記炭素繊維シートを挟むことによりプリプレグが製造される場合もある。
【０００６】
前記樹脂としては、通常、未硬化の熱硬化性樹脂、例えば、未硬化のエポキシ樹脂が用いられている。前記樹脂は、前記離型紙の表面に薄膜コーティングにより塗布され、該離型紙上に前記樹脂フィルムが形成される。前記熱硬化性樹脂は、通常、硬化剤を含む。前記熱硬化性樹脂は、複合材料の性能向上や製造工程における樹脂の粘度調整等を目的として混合される熱可塑性樹脂を含む樹脂混合物の形態で用いられる場合もある。
【０００７】
前記炭素繊維束としては、一方向に配列された多数本の炭素繊維、あるいは、少なくとも二方向に配列された多数本の炭素繊維、例えば、炭素繊維布帛が用いられる。
【０００８】
前記樹脂の前記炭素繊維束への含浸は、通常、ホットメルト法により行われる。前記樹脂の炭素繊維束への含浸は、一回、あるいは、必要に応じて、二回以上行われる。二回目およびそれ以降の樹脂の炭素繊維束への含浸は、その前の段階において形成された炭素繊維束に樹脂が含浸されたプリプレグの炭素繊維束に対し行われる。
【０００９】
プリプレグの製造工程では、樹脂の硬化物や離型紙の破片等がプリプレグに混入する異物混入や樹脂の炭素繊維束への含浸不良（樹脂の炭素繊維束への転写不良）等による欠陥が、プリプレグに発生する場合がある。従って、欠陥のない、あるいは、欠陥の少ない良質の複合材料を製造するためには、プリプレグの製造工程におけるこれらの欠陥の発生を最小限にし、あるいは、発生した欠陥を検出することが重要となる。
【００１０】
これらプリプレグの欠陥の検出は、製造するプリプレグの種類によって予め決められた基準に従い、ばらつき無く、欠陥をその種類別に区別して行われることが望まれる。また、連続して製造されつつあるプリプレグにおける検出された欠陥の位置の把握が可能であり、また、その欠陥の位置をプリプレグにマーキングすることが可能であることが望まれる。欠陥の種類の把握とその位置の把握が可能となると、欠陥の修正作業や欠陥部分の除去作業が可能となり、良好な品質を有するプリプレグの製造が可能となる。
【００１１】
プリプレグの欠陥の検出は、従来、一般的に、人の目視作業によって行われていた。しかし、この目視作業は、非常に集中力が要求される作業であるだけでなく、欠陥の判断に個人差が出やすい、あるいは、欠陥を見逃す場合があるなどの問題を有していた。
【００１２】
これらの問題の解決や省人化などを目的としたプリプレグの欠陥検査の自動化技術をプリプレグの製造工程に導入することが進んでおり、検査時間の短縮や検査精度の向上のため、種々の技術が提案されている。
【００１３】
特許文献１には、製造工程において現れるプリプレグの欠陥を、毛羽欠点、ワレ欠点および異物欠点に区分して検出し、それぞれの検出結果を利用してプリプレグを製造するプリプレグの製造方法および装置が提案されている。この特許文献１による欠陥検査方法は、離型紙が剥離された後のプリプレグの表面に光を照射し、プリプレグの表面における欠陥の検出を行うものである。しかしながら、この方法では、プリプレグの一方の表面に離型紙が有る場合、離型紙と向かい合っているプリプレグの表面に発生している欠陥の検出は原理的にできない。
【００１４】
特許文献２には、プリプレグの製造工程における樹脂の強化繊維束への転写状態（含浸状態）を検出し、その検出結果を利用してプリプレグを製造するプリプレグの製造装置と製造方法が提案されている。この特許文献２による樹脂の転写状態の検査方法は、離型紙上に塗布された樹脂が強化繊維束に転写された後に剥離された離型紙の表面に残存している樹脂の状態を検査することによって、離型紙を剥離した側のプリプレグの表面の樹脂の転写状態を推測するものである。この方法では、樹脂の転写に関する状態が検出されるが、プリプレグの一方の表面に離型紙が有る場合、やはり、離型紙と向かい合っているプリプレグの表面に発生している欠陥の検出は原理的にできない。
【００１５】
特許文献３には、プリプレグの欠陥のうち、ワレ欠点と毛羽欠点を検出するプリプレグの欠陥の検査方法が提案されている。しかしながら、プリプレグにはワレ欠点と毛羽欠点以外にも複数種の欠点が存在するため、この方法では、省人化効果や検査精度の向上効果は完全には発揮できない。
【００１６】
特許文献４には、プリプレグの欠陥のうち、異物欠点、毛羽欠点、スジ欠点およびシワ欠点を検出するプリプレグ欠陥検査方法が提案されている。しかし、やはり、異物欠点、毛羽欠点、スジ欠点およびシワ欠点以外にも複数種の欠点が存在するため、この方法では、省人化効果や検査精度の向上効果は完全には発揮できない。
【００１７】
一方、樹脂混合物を離型紙に塗布して離型紙上に樹脂フィルムを形成する工程において、コーティングロール上で部分的に樹脂がなくなり、離型紙上に樹脂がスジ状に欠落したり、離型紙上に樹脂が点状に欠落する等の樹脂の塗布欠陥が発生する。
【００１８】
これら樹脂の塗布欠陥のうち、スジ状のものは、スジ欠点、点状のものは、点状欠点と呼称されている場合がある。また、製造された樹脂シートを巻き上げるまでの間に、樹脂の硬化物、離型紙の破片等の異物が混入し、樹脂フィルムに欠陥が発生する場合がある。この異物の混入による欠陥は、異物欠点と呼称されている場合がある。
【００１９】
これら樹脂フィルムの欠陥は、強化繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程で、強化繊維束に樹脂を転写させた後にも、プリプレグにおける欠陥となる可能性がある。そのため、プリプレグの品種毎に、欠陥の基準が定められ、該基準に基づいて欠陥の判定を行い、欠陥の位置の記録、欠陥の修正、もしくは、欠陥部分の製品からの除外が行われている。
【００２０】
これらの欠陥を、プリプレグの製造に用いられる樹脂フィルムを形成する樹脂フィルムの製造工程において、検出することが知られている。
【００２１】
特許文献５には、樹脂シートの製造工程において、離型紙の表面に樹脂を塗布することにより形成される樹脂フィルムの欠陥、すなわち、樹脂の塗布欠陥を検出する樹脂シートの製造装置および製造方法が提案されている。この特許文献５による欠点検査方法は、樹脂シートの製造工程における樹脂フィルムの表面の樹脂の塗布欠陥を検出するものである。
【００２２】
しかしながら、樹脂シートの製造工程において、樹脂シートの巻き上げ前に欠陥を検出したとしても、次のプリプレグの製造工程に供給されるまでの経時変化や、樹脂シートの巻き上げ工程で発生する欠陥の検出や、プリプレグの製造工程における樹脂シートの巻き上げ体からの樹脂シートの解舒時に発生する欠陥、例えば、異物の混入により発生する異物欠点の検出は原理的にできない。
【００２３】
従来から、プリプレグの製造をホットメルト方式で行う場合、通常、プリプレグの取り扱い性を考慮して、プリプレグの片面に離型紙が付着されたままのプリプレグ、すなわち、離型紙付きのプリプレグの形態で、プリプレグが巻き取られる。そのため、離型紙側のプリプレグの表面の欠陥の検査は、離型紙を剥離して行い、客先に出荷するに当たり、再び離型紙を付着させる必要があった。しかしながら、これらの操作によって、かえって欠点が増える可能性があり、不十分ながら離型紙が付着していないプリプレグの表面からの検査のみに頼っていた。このため、反対側の表面に存在している欠陥は、製品を使用するときに初めて検出されることがあり、改良が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開平０９−２２５９３９号公報
【特許文献２】特開平０９−１５０４１６号公報
【特許文献３】特開２０１０−０８５１６６号公報
【特許文献４】特開２０１１−０８５４６８号公報
【特許文献５】特開０９−１３６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の目的は、上述の従来技術の問題点に鑑み、離型紙を用いたホットメルト法により１段あるいは２段以上の樹脂含浸工程を含むプリプレグの製造方法において、検査時間の短縮や検査精度の向上を図ることができるプリプレグの欠陥の検査手法、特に、プリプレグの両表面の欠陥の位置や種類を特定する手法、ならびに、プリプレグの欠陥の位置情報を後工程であるプリプレグの検反工程に伝達する手法を取り入れたプリプレグの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明のプリプレグの製造方法は、次の通りである。
【００２７】
（ａ）離型紙と該離型紙の表面に塗布された樹脂により形成された樹脂フィルムからなる樹脂シートを連続して供給する少なくとも一つの樹脂シート供給工程と、
（ｂ）炭素繊維束、あるいは、樹脂が含浸されている炭素繊維束からなる炭素繊維シートを連続して供給する炭素繊維シート供給工程と、
（ｃ）前記樹脂シート供給工程から供給される前記樹脂フィルムの表面を、前記炭素繊維シート供給工程から供給される前記炭素繊維シートの少なくとも一方の表面に向かい合わせ、前記樹脂シートと前記炭素繊維シートからなる積層シートを形成する積層シート形成工程と、
（ｄ）該積層シート形成工程において形成された前記積層シートにおける前記炭素繊維束に前記積層シートにおける前記樹脂を含浸させ、前記炭素繊維束と該炭素繊維束に含浸した前記樹脂からなるプリプレグシートを形成する少なくとも一つの樹脂含浸工程と、
（ｅ）該樹脂含浸工程において形成されたプリプレグシートを連続して巻き取るプリプレグシート巻き取り工程からなるプリプレグの製造方法において、
（ｆ）前記樹脂シート供給工程における前記樹脂フィルムの表面を光学装置により検査することにより、前記プリプレグの欠陥の原因となる前記樹脂フィルムの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する少なくとも一つの樹脂シート検査工程、あるいは、
（ｇ）前記樹脂含浸工程から導出された前記離型紙を伴う離型紙付きプリプレグシートの該離型紙を剥離した後のプリプレグシートの表面を光学装置により検査することにより、前記プリプレグの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する少なくとも一つのプリプレグシート検査工程を有するプリプレグの製造方法。
【００２８】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれかに属するかを判定する欠点判定装置からなることが好ましい。
【００２９】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグシート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置からなることが好ましい。
【００３０】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグ検査工程における前記欠点判定装置が、前記炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点の各々に対して、正反射光の信号と散乱反射光の信号別に、予め、輝度、幅、長さ、および、面積からなる群から選択される少なくとも一つについての閾値を設定し、前記各欠点毎に、前記各反射光の感度をもとに、検出に用いる前記反射光の種類を決定し、それらの前記閾値と前記反射光の信号とを比較することによって、検出された前記欠陥を前記各欠点に分類してなることが好ましい。
【００３１】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグ検査工程における前記欠点判定装置が、前記炭素繊維毛羽欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、検出した正反射光に基づき分類し、前記異物混入欠点を、検出した散乱反射光に基づき分類してなることが好ましい。
【００３２】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート供給工程が、前記炭素繊維シート供給工程により供給される炭素繊維シートを挟んでその両側に設けられ、前記プリプレグシート検査工程におけるプリプレグシートの表面の欠陥の検出が、該プリプレグシートの両表面に対しそれぞれ設けられた前記光学装置により行われることが好ましい。
【００３３】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート供給工程が、前記炭素繊維シート供給工程により供給される炭素繊維シートを挟んでその両側に設けられるとともに、前記炭素繊維シート供給工程から前記プリプレグシート巻き取り工程に向かい複数設けられ、前記プリプレグシート巻き取り工程の最も近くに位置する前記樹脂含浸工程を通過した前記プリプレグシートの両外表面に位置する前記離型紙のうちの一方の離型紙が剥離され、他の一方の離型紙が付いた離型紙付きプリプレグシートを前記プリプレグシート巻き取り工程により巻き取るとともに、前記一方の離型紙が剥離されたプリプレグシートの表面の欠陥を、前記プリプレグシート検査工程にて検査してなることが好ましい。
【００３４】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグシート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置からなり、該欠点判定装置が、前記異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点ならびに離型紙シワ欠点を、検出した散乱反射光に基づき分類し、前記樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、検出した正反射光に基づき分類してなることが好ましい。
【００３５】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記プリプレグ検査工程における前記光照射装置が、線状のＬＥＤライトからなる光照射装置であり、前記受光装置が、ＣＣＤラインセンサカメラからなる受光装置であることが好ましい。
【００３６】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程における前記光照射装置が、線状のブラックライトを光源とした光照射装置であり、該ブラックライトを、前記樹脂フィルムの走行方向に対して垂直に立てた面に対して面対称となり、かつ、該面と樹脂フィルム面からなる直線と平行になるように１対以上配し、該ブラックライトの入射角が４０乃至８０°および１００乃至１４０°の範囲に各々１本以上設置されていることが好ましい。
【００３７】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程における前記受光装置が、ＣＣＤラインセンサカメラからなる受光装置であり、該ＣＣＤラインセンサカメラを、前記樹脂フィルムの走行方向に対して垂直に立てた面から−５乃至＋５°の範囲にカメラ設置角度θｃにて設置されていることが好ましい。
【００３８】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記ＣＣＤラインセンサカメラに紫外領域の光を除去する光学フィルターが備え付けられていることが好ましい。
【００３９】
本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出された前記欠陥の前記プリプレグシートに対する位置が、マーキング装置により、前記プリプレグシート巻き取り工程において、前記離型紙とともに巻き取られるプリプレグシートの該離型紙の幅方向の端部における所定の位置にマーキングされ、該マーキングにより、前記欠点の種類と該欠点のプリプレグシートにおける位置が判別されることが好ましい。
【００４０】
本発明のプリプレグの製造方法における前記各工程と、該各工程のうちのプリプレグシート巻き取り工程の後に設けられたプリプレグシート検反工程からなる本発明のプリプレグの製造方法において、前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出された前記欠点の位置情報を、あるいは、前記欠点の位置情報および種類情報を、前記プリプレグシート検反工程に伝達し、該プリプレグシート検反工程における仕掛け情報を用いて演算することによって、該プリプレグシート検反工程における欠点位置を特定し、前記欠点が前記プリプレグシート検反工程において現れる時に、アラームを発生させ、および／または、前記プリプレグシート検反工程におけるプリプレグシートの移動速度を低下させ、前記欠点の確認を可能にするとともに、前記欠点の位置情報、または、前記欠点の位置情報および種類情報と、前記プリプレグシート検反工程で確認された欠点情報および位置情報とを統合した欠点情報を検査結果として出力する欠点情報出力工程を有するプリプレグの製造方法。
【００４１】
この検反工程を有するプリプレグの製造方法において、前記欠点の確認に基づき、予め設定された製品の処置基準に従い、該欠点個所の除去処理、または、該欠点個所への標識の貼付を行うことが好ましい。
【００４２】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出される樹脂スジ状欠落欠点は、シートの検査表面において、樹脂が塗布されていない、あるいは、樹脂の塗布が不完全な部分、すなわち、樹脂が欠落している部分が、シートの長手方向に、スジ状に現れる欠点である。
【００４３】
この樹脂スジ状欠落欠点の発生は、前記樹脂シートの作成において、離型紙上に、コーティングロールを用いて樹脂を塗布する際に、コーティングロールの円周方向に部分的に、あるいは、連続して樹脂がなくなり、その結果、離型紙上に樹脂がスジ状に欠落することに起因している場合がある。
【００４４】
また、この樹脂スジ状欠落欠点の発生は、前記樹脂含浸工程において、前記離型紙上の前記樹脂フィルムを、前記炭素繊維シートの前記炭素繊維束に含浸させて、前記樹脂フィルムを前記炭素繊維束に転写させるときに生じることがある樹脂フィルムの転写不良により、プリプレグの表面において樹脂がスジ状に欠落することに起因している場合がある。
【００４５】
この樹脂スジ状欠落欠点は、簡略化して、単に、スジ欠点と呼称される場合がある。
【００４６】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出される樹脂点状欠落欠点は、シートの検査表面において、樹脂が塗布されていない、あるいは、樹脂の塗布が不完全な部分、すなわち、樹脂が欠落している部分が、シートの表面に、様々な大きさの面積をもって点状に現れる欠点である。
【００４７】
この樹脂点状欠落欠点の発生は、前記樹脂シートの作成において、離型紙上に、コーティングロールを用いて樹脂を塗布する際に、コーティングロールの周面に部分的に、樹脂がなくなり、その結果、離型紙上に樹脂が点状に欠落することに起因している場合がある。
【００４８】
また、この樹脂点状欠落欠点の発生は、前記樹脂含浸工程において、前記離型紙上の前記樹脂フィルムを、前記炭素繊維シートの前記炭素繊維束に含浸させて、前記樹脂フィルムを前記炭素繊維束に転写させるときに生じることがある樹脂フィルムの転写不良により、プリプレグの表面において樹脂が点状に欠落することに起因している場合がある。
【００４９】
この樹脂点状欠落欠点は、簡略化して、単に、樹脂欠落欠点と呼称される場合がある。
【００５０】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出される異物混入欠点は、シートの検査表面において、樹脂に様々な大きさの異物が混入していることにより現れる欠点である。
【００５１】
この異物混入欠点の発生は、前記樹脂シートの作成において、用いられている装置に付着している異物、例えば、硬化した樹脂の様々な大きさの塊、あるいは、離型紙の破片が、前記樹脂フィルムに混入することに起因している場合がある。
【００５２】
また、この異物混入欠点の発生は、前記炭素繊維シート供給工程、前記積層シート形成工程、あるいは、前記樹脂含浸工程において、用いられている装置に付着している異物、例えば、炭素繊維の様々な大きさの塊、硬化した樹脂の様々な大きさの塊、あるいは、離型紙の破片が、プリプレグに混入することに起因している場合がある。
【００５３】
この異物混入欠点は、簡略化して、単に、異物欠点と呼称される場合がある。
【００５４】
前記プリプレグシート検査工程において検出される炭素繊維毛羽欠点は、前記炭素繊維束から発生した炭素繊維の毛羽がプリプレグに混入あるいは付着することにより現れる欠点である。
【００５５】
この炭素繊維毛羽欠点は、簡略化して、単に、毛羽欠点と呼称される場合がある。
【００５６】
前記プリプレグシート検査工程において検出される炭素繊維束ワレ欠点は、前記炭素繊維シート供給工程に供給される炭素繊維束、前記炭素繊維シート供給工程から前記積層シート形成工程を経て前記樹脂含浸工程へと走行する炭素繊維シートにおける炭素繊維束、あるいは、前記樹脂含浸工程における炭素繊維束に存在する、あるいは、これらの過程において生じた、配列されている多数の炭素繊維間、あるいは、配列されている複数の炭素繊維束間に現れる炭素繊維が存在しない隙間により現れる欠点である。
【００５７】
この炭素繊維束ワレ欠点は、簡略化して、単に、ワレ欠点と呼称される場合がある。
【００５８】
前記プリプレグシート検査工程において検出される離型紙シワ欠点は、離型紙が、前記樹脂シート供給工程、前記積層シート形成工程、あるいは、前記樹脂含浸工程を通過する間に、離型紙にシワが入る場合があり、この離型紙のシワがプリプレグに転写されることによりプリプレグの表面に現れる欠点である。
【００５９】
この離型紙シワ欠点は、簡略化して、単に、シワ欠点と呼称される場合がある。
【００６０】
これらの各欠点は、それぞれ特有な形態を有している。それがため、それぞれの特有な形態を目視により観察し、プリプレグの製造工程において、いかなる種類の欠点が生じているかを把握することが、従来から行われている。また、それぞれの特有の形態を光学装置により検出して、プリプレグの製造工程において、いかなる種類の欠点が生じているかを把握することが、前記特許文献１乃至５に見られる通り、行われている。
【００６１】
前記樹脂シート検査工程における各欠点の判定、ならびに、前記プリプレグシート検査工程における各欠点の判定は、各欠点の特有な形態を利用して行われる。
【００６２】
すなわち、検査対象とする欠点を有するサンプルを用意して、そのサンプルを用いて、前記光学装置により欠点を検出し、欠点に関する輝度、幅、長さ、面積の値を取得する。一方、用いられる離型紙の種類、樹脂の種類、離型紙に形成される樹脂フィルムの単位面積当たりの重量などの製造するプリプレグの品種に関する情報に基づき、前記輝度の閾値を決定する。また、目的とするプリプレグに要求される特性に応じて、欠点の前記幅、長さ、面積についての閾値を決定する。
【００６３】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において、前記光学装置により検出され、取得される欠点に関するデータと決定された前記閾値との比較により、欠点の種類の判定が行われる。また、欠点の位置に関するデータも取得される。
【００６４】
欠点の検出は、前記光学装置に装備された光照射装置から照射した光の検査面からの反射光を前記光学装置に装備された受光装置により受光して、受光した光に関する信号に基づき行われる。この反射光として、正反射光と散乱反射光を用いることが可能である。前記スジ欠点、樹脂欠落欠点、および、毛羽欠点の検出には、正反射光が、前記ワレ欠点および、シワ欠点の検出には、正反射光あるいは散乱反射光のいずれかが、また、前記異物欠点の検出には、散乱反射光が、用いられることが好ましい。
【発明の効果】
【００６５】
本発明によれば、プリプレグを製造するに際し、炭素繊維束に含浸される樹脂が塗布された離型紙の塗布により形成された樹脂フィルムの表面の欠陥が、炭素繊維シートと樹脂シートが積層される積層シート形成工程に至る前の位置において検出されるため、積層シート形成工程を経て樹脂含浸工程において形成されるプリプレグシートの欠陥を、確実に把握することが可能となる。
【００６６】
また、本発明によれば、炭素繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程を少なくとも２工程含む場合、離型紙の付着がないプリプレグの両表面の欠陥の検出が可能となる。更に、本発明によれば、検出した欠陥を、欠陥の種類に応じた基準に基づいて判定し、その結果を検反工程に伝達することによって、検反工程を終了して最終的に製造されるプリプレグの品質を把握することが可能となるため、検査時間の短縮のみならず、プリプレグ製品の品質の格段の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の一例の概略側面図である。
【図２】図２は、図１に示すプリプレグの製造装置において欠陥の検出に用いられる光学装置の一例の概略側断面図である。
【図３】図３は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の他の一例の概略側面図である。
【図４】図４は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の更に他の一例の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
本発明のプリプレグの製造方法の第１の態様を、図１に示すプリプレグの製造装置を用いて説明する。図１は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の一例の概略側面図である。
【００６９】
図１に示すプリプレグの製造装置は、左側に、炭素繊維シート供給工程Ｓ１を有する。炭素繊維シート供給工程Ｓ１の左側端に、炭素繊維束１が巻き上げられているボビン１ａが、クリ―ル（図示せず）に、回動可能に装備されている。通常、クリールには、多数のボビン１ａが、図１の上下方向ならびに図１の紙面に平行な方向に、それぞれ間隔をおいて装備されている。図１では、一つの上下方向の列の４個のボビン１ａが図示されている。
【００７０】
プリプレグの製造に当り、各ボビン１ａから連続して巻き出された各炭素繊維束１は、上下方向に間隔をおいてそれぞれ位置するガイドロールＧＲの間を通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ１に至る。プリプレグシート製造ラインＰＬ１に至る各炭素繊維束１は、製造するプリプレグシートの幅と厚みに合わせて、幅方向ならびに厚み方向に配列され、炭素繊維シート２を形成する。
【００７１】
プリプレグシート製造ラインＰＬ１に沿って、炭素繊維シート供給工程Ｓ１の下流側には、樹脂シート供給工程Ｓ２ａと樹脂シート供給工程Ｓ２ｂが設けられている。樹脂シート供給工程Ｓ２ａと樹脂シート供給工程Ｓ２ｂは、プリプレグシート製造ラインＰＬ１を挟んで、上下方向に対向して位置している。
【００７２】
樹脂シート供給工程Ｓ２ａには、樹脂シート３ａが巻き上げられている樹脂シートロール４ａが、ロール軸（図示せず）に、回動可能に取り付けられて、装備されている。樹脂シート３ａは、離型紙５ａとその表面に塗布されることにより形成された樹脂フィルム６ａからなる。
【００７３】
プリプレグの製造に当り、樹脂シートロール４ａから連続して巻き出された樹脂シート３ａは、ガイドロールＧＲを通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ１に至る。図１においては、樹脂シート供給工程Ｓ２ａに、２個のガイドロールＧＲが図示されている。樹脂シート３ａがガイドロールＧＲを通過するに当たり、樹脂シート３ａの離型紙５ａの外表面（樹脂フィルム６ａが塗布されていない側に表面）が、ガイドロールＧＲの周面に接触して通過する。
【００７４】
樹脂シート供給工程Ｓ２ｂには、樹脂シート３ｂが巻き上げられている樹脂シートロール４ｂが、ロール軸（図示せず）に、回動可能に取り付けられて、装備されている。樹脂シート３ｂは、離型紙５ｂとその表面に塗布されることにより形成された樹脂フィルム６ｂからなる。プリプレグの製造に当り、樹脂シートロール４ｂから連続して巻き出された樹脂シート３ｂは、ガイドロールＧＲを通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ１に至る。図１においては、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂに、２個のガイドロールＧＲが図示されている。樹脂シート３ｂがガイドロールＧＲを通過するに当たり、樹脂シート３ｂの離型紙５ｂの外表面（樹脂フィルム６ｂが塗布されていない側に表面）が、ガイドロールＧＲの周面に接触して通過する。
【００７５】
図１に示すプリプレグの製造装置は、２つの樹脂シート供給工程Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを有するが、製造するプリプレグシートによっては、これらの樹脂供給工程のうちの上方側の樹脂シート供給工程Ｓ２ｂを省略しても良い。
【００７６】
炭素繊維シート供給工程Ｓ１と樹脂シート供給工程Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの下流側には、積層シート形成工程Ｓ３が設けられている。積層シート形成工程Ｓ３において、炭素繊維シート供給工程Ｓ１から供給される炭素繊維シート２の下面側の表面に、樹脂シート供給工程Ｓ２ａから供給される樹脂シート３ａの樹脂フィルム６ａの表面が向かい合わせにされ、炭素繊維シート２と樹脂シート３ａの積層シート７ａが形成される。
【００７７】
また、積層シート形成工程Ｓ３において、炭素繊維シート供給工程Ｓ１から供給される炭素繊維シート２の上面側の表面に、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂから供給される樹脂シート３ｂの樹脂フィルム６ｂの表面が向かい合わせにされ、炭素繊維シート２と樹脂シート３ｂの積層シート７ｂが形成される。これにより、積層シート７ａと積層シート７ｂとが一体となった積層シート７が形成される。
【００７８】
プリプレグシート製造ラインＰＬ１に沿って、積層シート形成工程Ｓ３の下流側には、樹脂含浸工程Ｓ４が設けられている。樹脂含浸工程Ｓ４において、プリプレグシート製造ラインＰＬ１の下側に、ヒーター８ａが設けられている。また、プレグシート製造ラインＰＬ１の上側に、ヒーター８ｂが、下側のヒーター８ａに対向して間隔をおいて設けられている。
【００７９】
積層シート形成工程Ｓ３において形成された積層シート７は、ヒーター８ａとヒーター８ｂの間を通過する間に加熱されることにより、樹脂フィルム６ａ、６ｂを形成している樹脂が炭素繊維束１に含浸される。この樹脂の炭素繊維束への含浸により、プリプレグシート９が形成される。
【００８０】
炭素繊維束１への樹脂の含浸に当り、圧力を加えた方が良い場合がある。その場合は、通常、回動可能な加圧ニップロール（図示せず）が用いられる。なお、積層シート７の移動を一旦止めて、ヒーター８ａとヒーター８ｂで積層シート７を挟んで加圧する方式もあるが、積層シート７の移動が間欠的になるので、好ましいとは云えない。
【００８１】
プリプレグシート製造ラインＰＬ１に沿って、樹脂含浸工程Ｓ４の下流側には、プリプレグシート巻き取り工程Ｓ５が設けられている。プリプレグシート巻き取り工程Ｓ５には、プリプレグシート巻き取り装置１０が装備されている。樹脂含浸工程Ｓ４において形成されたプリプレグシート９は、プリプレグシート巻き取り装置１０により巻き取られ、プリプレグシートロール１０ａが形成される。
【００８２】
樹脂含浸工程Ｓ４からプリプレグシート巻き取り工程Ｓ５へとプリプレグシート９が移動する過程において、樹脂シート３ｂの離型紙５ｂは、プリプレグシート９から剥離されて、離型紙巻き取り装置１１ｂにより、巻き取られる。この離型紙５ｂが剥離されて、プリプレグシート巻き取り装置１０へと移動するプリプレグシート９は、その下面側に離型紙５ａが付着しているものとなる。すなわち、プリプレグシート巻き取り装置１０に巻き取られたプリプレグシート９は、片面に離型紙が付着している離型紙付きのプリプレグシートである。
【００８３】
図１に示すプリプレグの製造装置は、樹脂シート供給工程Ｓ２ａに、樹脂シート検査工程Ｓ６を有する。樹脂シート検査工程Ｓ６には、樹脂シート３ａの樹脂フィルム６ａの表面の欠陥を検出する光学装置ＯＰＡ１が装備されている。光学装置ＯＰＡ１により、樹脂フィルム６ａの表面に存在する欠陥が検出され、検出された欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかが判定される。
【００８４】
同様の目的で、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂに、樹脂シート検査工程が設けられ、同様の光学装置が設けられていても良い。
【００８５】
図１に示すプリプレグの製造装置は、樹脂シート検査工程Ｓ６において検出された欠陥の判定により得られた欠点の種類と欠点のプリプレグシートにおける位置を、プリプレグシート９の離型紙５ａの幅方向の端部における所定の位置にマーキングするためのマーキング装置１２を有する。これにより、欠点の種類と位置が、プリプレグシート９の離型紙５ａにマーキングされる。
【００８６】
図１に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート巻き取り装置１０において形成されたプリプレグシートロール１０ａを、プリプレグシート巻き取り装置１０から取り外し、これを検反するプリプレグシート検反工程Ｓ７を有する。
【００８７】
プリプレグシート検反工程Ｓ７には、プリプレグシート巻き取り装置１０から運ばれたプリプレグシートロール１０ａを取り付ける巻き出し装置２１と、巻き出し装置２１から引き出されたプリプレグシート９を、検反員２２が目視にて検反するために、配設されたプリプレグシート９を移動させるガイドロールＧＲと、検反が終了したプリプレグシート９を巻き取る巻き取り装置２３が装備されている。
【００８８】
また、プリプレグシート検反工程Ｓ７は、検反員２２に、プリプレグシート９の欠点に関する情報を、音あるいは光によって伝えるための欠点情報出力工程Ｓ８を有する。欠点情報出力工程Ｓ８は、検反員２２にプリプレグシート９の欠点に関する情報を、音あるいは光によって伝えるためのアラーム装置２４が備えられている。
【００８９】
図１のプリプレグの製造装置を用いて説明する本発明のプリプレグの製造方法の第１の態様の最大の特徴は、樹脂シート検査工程Ｓ２ａにおいて、積層シート形成工程Ｓ３に向かう前の樹脂シート３ａの樹脂フィルム６ａの表面の欠陥を、光学装置ＯＰＡ１により検出し、検出された欠陥がいかなる種類の欠点であるかを判定する点にある。これにより、離型紙５ａとは反対側の離型紙が存在しない樹脂フィルム６ａの表面の欠陥が検出でき、欠陥の種類を把握することができる。この欠陥は、それが存在していれば、その後に形成されるプリプレグシートの欠陥となるものである。
【００９０】
図２は、図１に示すプリプレグの製造装置における樹脂シート検査工程Ｓ６において樹脂フィルム６ａの欠陥の検出に用いられる光学装置ＯＰＡ１の一例の概略側断面図である。
【００９１】
図２において、光学装置ＯＰＡ１は、樹脂フィルム６ａの表面に光を照射する光照射装置３１と、光照射装置３１から照射した光の樹脂フィルム６ａの表面からの反射光を検出する受光装置３２と、受光装置３２が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し樹脂フィルム６ａの表面の欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれかに属するかを判定する欠点判定装置３３からなる。
【００９２】
光照射装置３１は、光源３１ａ、３１ｂを有する。これらの光源３１ａ、３１ｂは、紫外光を発するものであれば特に限定されない。これらの光源３１ａ、３１ｂは、線状のブラックライトであることが好ましい。光源は、一つでも良い。しかし、光源は、樹脂フィルム６ａの表面に対して垂直でかつ樹脂フィルム６ａの走行方向に対して垂直に立てた面に対して面対称となるように１対以上からなり、樹脂フィルム６ａの幅全体を照射するように設置されていることが好ましい。この場合、入射角θａが、４０乃至８０°の範囲になるように、光源３１ａが、また、入射角θｂが、１００乃至１４０°の範囲になるように、光源３１ｂが設置されていることが好ましい。
【００９３】
入射角θａが、樹脂フィルム６ａの表面に対して４０°以上であることによって、光源出力が弱い場合においても、反射光の光量を保持することができる。また、入射角θａが９０°に近いほど、反射光は強くなるが、機械設置の関係上、入射角θａは、８０°以下であることが好ましい。
【００９４】
θｂについても同様に樹脂フィルム６ａの表面に対して１４０°以下であることによって、光源出力が弱い場合においても、反射光の光量を保持することができる。また、入射角θｂが９０°に近いほど、反射光は強くなるが、機械設置の関係上、入射角θｂは、１００°以上であることが好ましい。
【００９５】
反射光は、光源から樹脂フィルム６ａの表面に照射された光の反射光そのもの、および、照射された光によって新たに励起発光された光の少なくとも一方の光を意味する。
【００９６】
欠点判定装置３３は、製造されるプリプレグシートの製品の品種別に、予め輝度、幅、長さ、面積などの閾値が設定される信号処理手段と、欠点の有無、および、その種類、位置ないしレベルについて、受光装置３２のスキャン方向の信号を時間軸方向に対して演算して判定する手段とからなることが好ましい。
【００９７】
受光装置３２は、所定の速度で、図２の右方向に進行する樹脂フィルム６ａの表面に対向して位置するカメラ３２ａからなる。カメラ３２ａにより、樹脂フィルム６ａの表面からの反射光が検出される。カメラ３２ａは、検出した反射光のレベルに応じた信号を発することができるセンサを備えたものであれば特に限定されない。
【００９８】
代表的なカメラとして、ＣＣＤラインセンサカメラを使用できる。カメラ３２ａは、樹脂フィルム６ａの走行方向に対して垂直に立てた面からのカメラ設置角度θｃが、−５乃至＋５°の範囲で、設置されていることが好ましい。
【００９９】
一般的に、紫外線領域の光は、樹脂、特にプリプレグの樹脂としてよく使用される硬化温度が１３０℃あるいは１８０℃のエポキシ樹脂に吸収されやすく、紫外光吸収により紫外光よりも長波長の励起発光が出現することが知られている。
【０１００】
離型紙上に塗布された樹脂により形成されている樹脂フィルム６ａに紫外線を照射し、その反射光量を観測すると、塗布正常部分に対して、塗布が不良および／または異物が付着している欠陥部分では、励起発光量が低下する。この現象を利用することにより、塗布正常部分と欠陥部分では励起発光量に差が生じることから、励起発光量を観測し、両部分の間の出力差を検出することで、樹脂フィルム６ａの正常部分と欠陥部分とを判別することが可能となる。
【０１０１】
樹脂フィルム６ａの表面からの反射光のうち、励起発光に基づく反射光を強調させるために、光学フィルター３２ｂを備え付けることが好ましい。光学フィルター３２ｂは、紫外光波長をカットするために、３００乃至４００ｎｍの波長の光をカットするものが好ましい。
【０１０２】
閾値は、例えば、先ず、基準となる欠点のサンプルを検査装置で読込み、該サンプルに対する輝度、幅、長さ、面積などの値に基づき設定して、次いで、実際の工程において、調整を行って、最終的に決定すると良い。具体的には、先ず、離型紙の種類、樹脂の種類、樹脂目付、などの品種特定の情報によって、輝度の閾値を決定する。次に、幅と長さの情報を用いて、樹脂スジ状欠落欠点とその他の欠点を区分し、面積情報を用いて、その他の欠点から、異物混入欠点と樹脂点状欠落欠点を区分することで、閾値を決定すると良い。
【０１０３】
本発明のプリプレグの製造方法の第２の態様を、図３に示すプリプレグの製造装置を用いて説明する。図３は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の一例の概略側面図である。図３に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿ってプリプレグシートの移動方向に、間隔をおいて、第１の樹脂含浸工程と第２の樹脂含浸工程の二つの樹脂含浸工程を有する。また、第１の樹脂含浸工程を通過した時点において、プリプレグシートの少なくとも片面の離型紙が剥離され、離型紙が存在しないプリプレグシートの表面の欠陥の検出が行われる。少なくともこれらの点において、図３に示すプリプレグの製造装置は、樹脂含浸工程が一つであり、樹脂含浸工程に向かう樹脂フィルムの表面の欠陥の検出が行われる図１に示すプリプレグの製造装置と異なる。
【０１０４】
図３に示すプリプレグの製造装置は、左側に、炭素繊維シート供給工程Ｓ１を有する。炭素繊維シート供給工程Ｓ１の左側端に、炭素繊維束１が巻き上げられているボビン１ａが、クリ―ル（図示せず）に、回動可能に装備されている。通常、クリールには、多数のボビン１ａが、図３の上下方向ならびに図３の紙面に平行な方向に、それぞれ間隔をおいて装備されている。図３では、一つの上下方向の列の４個のボビン１ａが図示されている。
【０１０５】
プリプレグの製造に当り、各ボビン１ａから連続して巻き出された各炭素繊維束１は、上下方向に間隔をおいてそれぞれ位置するガイドロールＧＲの間を通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に至る。プリプレグシート製造ラインＰＬ２に至る各炭素繊維束１は、製造するプリプレグシートの幅と厚みに合わせて、幅方向ならびに厚み方向に配列され、炭素繊維シート２を形成する。
【０１０６】
プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って、炭素繊維シート供給工程Ｓ１の下流側には、樹脂シート供給工程Ｓ２ａと樹脂シート供給工程Ｓ２ｂが設けられている。樹脂シート供給工程Ｓ２ａと樹脂シート供給工程Ｓ２ｂは、プリプレグシート製造ラインＰＬ２を挟んで、上下方向に対向して位置している。
【０１０７】
樹脂シート供給工程Ｓ２ａには、樹脂シート３ａが巻き上げられている樹脂シートロール４ａが、ロール軸（図示せず）に、回動可能に取り付けられて、装備されている。樹脂シート３ａは、離型紙５ａとその表面に塗布されることにより形成された樹脂フィルム６ａからなる。
【０１０８】
プリプレグの製造に当り、樹脂シートロール４ａから連続して巻き出された樹脂シート３ａは、ガイドロールＧＲを通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に至る。図３においては、樹脂シート供給工程Ｓ２ａに、２個のガイドロールＧＲが図示されている。樹脂シート３ａがガイドロールＧＲを通過するに当たり、樹脂シート３ａの離型紙５ａの外表面（樹脂フィルム６ａが塗布されていない側に表面）が、ガイドロールＧＲの周面に接触して通過する。
【０１０９】
樹脂シート供給工程Ｓ２ｂには、樹脂シート３ｂが巻き上げられている樹脂シートロール４ｂが、ロール軸（図示せず）に、回動可能に取り付けられて、装備されている。樹脂シート３ｂは、離型紙５ｂとその表面に塗布されることにより形成された樹脂フィルム６ｂからなる。プリプレグの製造に当り、樹脂シートロール４ｂから連続して巻き出された樹脂シート３ｂは、ガイドロールＧＲを通過して、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に至る。図３においては、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂに、２個のガイドロールＧＲが図示されている。樹脂シート３ｂがガイドロールＧＲを通過するに当たり、樹脂シート３ｂの離型紙５ｂの外表面（樹脂フィルム６ｂが塗布されていない側に表面）が、ガイドロールＧＲの周面に接触して通過する。
【０１１０】
図３に示すプリプレグの製造装置は、２つの樹脂シート供給工程Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを有するが、製造するプリプレグシートによっては、これらの樹脂シート供給工程のうちの一方の樹脂シート供給工程を省略しても良い。
【０１１１】
炭素繊維シート供給工程Ｓ１と樹脂シート供給工程Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの下流側には、積層シート形成工程Ｓ３が設けられている。積層シート形成工程Ｓ３において、炭素繊維シート供給工程Ｓ１から供給される炭素繊維シート２の下面側の表面に、樹脂シート供給工程Ｓ２ａから供給される樹脂シート３ａの樹脂フィルム６ａの表面が向かい合わせにされ、炭素繊維シート２と樹脂シート３ａの積層シート７ａが形成される。
【０１１２】
また、積層シート形成工程Ｓ３において、炭素繊維シート供給工程Ｓ１から供給される炭素繊維シート２の上面側の表面に、樹脂シート供給工程Ｓ２ｂから供給される樹脂シート３ｂの樹脂フィルム６ｂの表面が向かい合わせにされ、炭素繊維シート２と樹脂シート３ｂの積層シート７ｂが形成される。これにより、積層シート７ａと積層シート７ｂとが一体となった積層シート７が形成される。
【０１１３】
プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って、積層シート形成工程Ｓ３の下流側には、第１の樹脂含浸工程Ｓ４ａが設けられている。第１の樹脂含浸工程Ｓ４ａにおいて、プリプレグシート製造ラインＰＬ２の下側に、ヒーター８ａが設けられている。また、プレグシート製造ラインＰＬ２の上側に、ヒーター８ｂが、下側のヒーター８ａに対向して間隔をおいて設けられている。
【０１１４】
積層シート形成工程Ｓ３において形成された積層シート７は、ヒーター８ａとヒーター８ｂの間を通過する間に加熱されることにより、樹脂フィルム６ａ、６ｂを形成している樹脂が炭素繊維束１に含浸される。この樹脂の炭素繊維束への含浸により、プリプレグシート９が形成される。
【０１１５】
炭素繊維束１への樹脂の含浸に当り、圧力を加えた方が良い場合がある。その場合は、通常、回動可能な加圧ニップロール（図示せず）が用いられる。なお、積層シート７の移動を一旦止めて、ヒーター８ａとヒーター８ｂで積層シート７を挟んで加圧する方式もあるが、積層シート７の移動が間欠的になるので、好ましいとは云えない。
【０１１６】
第１の樹脂含浸工程Ｓ４ａにおいて形成されたプリプレグシート９がプリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って下流側に移動する過程において、樹脂フィルム６ａを支持している離型紙５ａは、樹脂フィルム６ａから剥離され、５つのガイドロールＧＲに沿って移動して、離型紙巻き取り装置１１ａにより巻き取られる。また、樹脂フィルム６ｂを支持している離型紙５ｂは、樹脂フィルム６ｂから剥離され、５つのガイドロールＧＲに沿って移動して、離型紙巻き取り装置１１ｂにより巻き取られる。
【０１１７】
離型紙が除去されたプリプレグシート９は、プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って下流側に移動して、プリプレグシート検査工程Ｓ９に至る。プリプレグシート検査工程Ｓ９には、プリプレグシート製造ラインＰＬ２の下側にプリプレグシート９の表面の欠陥を検出する光学装置ＯＰＡ２Ａが装備されている。また、プリプレグシート検査工程Ｓ９には、プリプレグシート製造ラインＰＬ２の上側にプリプレグシート９の表面の欠陥を検出する光学装置ＯＰＡ２Ｂが装備されている。
【０１１８】
光学装置ＯＰＡ２Ａ、ＯＰＡ２Ｂにより、プリプレグシート９の表面に存在する欠陥が検出され、検出された欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかが判定される。
【０１１９】
光学装置ＯＰＡ２Ａは、プリプレグシート９の表面に光を照射する光照射装置４１Ａと、光照射装置４１Ａから照射した光のプリプレグシート９の表面からの反射光を検出する受光装置４２Ａと、受光装置４２Ａが検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較しプリプレグシート９の表面の欠陥を検出し、検出した欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置４３Ａからなる。
【０１２０】
光学装置ＯＰＡ２Ｂは、光学装置ＯＰＡ２Ａと同様に、プリプレグシート９の表面に光を照射する光照射装置４１Ｂと、光照射装置４１Ｂから照射した光のプリプレグシート９の表面からの反射光を検出する受光装置４２Ｂと、受光装置４２Ｂが検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較しプリプレグシート９の表面の欠陥を検出し、検出した欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置４３Ｂからなる。
【０１２１】
光照射装置４１Ａ、４１Ｂは、光源４１ａ、４１ｂを有する。光源４１ａ、４１ｂは、発光部が、プリプレグシート９の幅方向に直線状に延びた形状を有するものであれば、特に限定されない。光源４１ａ、４１ｂとして、線状のＬＥＤライトが好ましく用いられる。
【０１２２】
受光装置４２Ａ、４２Ｂは、プリプレグシート９の表面からの反射光を検出して、検出した反射光のレベルに応じた信号を発することができるセンサを備えたものであれば、特に限定されない。受光装置４２Ａ、４２Ｂとして、ＣＣＤラインセンサカメラが好ましく用いられる。
【０１２３】
一般的に、反射光は、散乱反射光と正反射光に分類されることが知られており、これらの反射光を欠点種により使い分けることにより、欠点を明確に検出できる。また、特許文献１および２にも記載されている通り、反射光は、欠点により、明信号と暗信号に分けることができる。これら明暗の信号を区別することにより、欠点をより明確に検出することが可能となる。
【０１２４】
具体的には、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点の各々に対して、正反射光の信号ならびに散乱反射光の信号別に、予め明暗反応を区別し、輝度、幅、長さ、および面積からなる群から選択される少なくともいずれかの閾値を設定し、各欠点毎に各反射光の感度をもとに、検出に用いる反射光の種類を決定し、それらの閾値と反射光の信号と比較することによって欠点を分類することが好ましい。
【０１２５】
この様に各種の欠点を、適当な閾値を決定したときに、正反射光で判定するものと、散乱反射光で判定するもの、また、明信号となるものと、暗信号となるものを分類し、更に、２次元形状情報やその他の情報を併用することによって、欠点の分類が可能となる。例えば、プリプレグシート９の表面の欠陥の検査を行う場合、炭素繊維毛羽欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点は、プリプレグシート９の表面からの正反射光を受光装置により受光することにより把握することができ、また、異物混入欠点は、プリプレグシート９の表面からの散乱反射光を受光装置により受光することにより把握することができる。
【０１２６】
正反射光と散乱反射光を使用する場合、各検査位置に光源を２台以上、受光装置を２台以上設置するが、検査装置の縮小化のために、光源が２台、受光装置を１台にすることがより好ましい。
【０１２７】
また、光源からのプリプレグの表面への光の照射角度は、正反射光を利用する場合、プリプレグの表面に対して３０乃至８５°、散乱反射光を利用する場合、プリプレグの表面に対して５乃至６０°であることが好ましい。各反射光を強調させるために、正反射光を利用する場合、プリプレグの表面に対しての光の照射角度は４０乃至８０°、散乱反射光を利用する場合、プリプレグの表面に対しての光の照射角度は１０乃至５０°であることがより好ましい。
【０１２８】
さらに、受光装置の受光角度は、正反射光の場合、プリプレグの走行方向に対して垂直に立てた面から、光源からの光の入射方向と反対側に、０°以上であることが好ましく、光源２台、受光装置１台で、正反射光と散乱反射光の両方検出するためには、０乃至６０°であることがより好ましい。
【０１２９】
プリプレグシート検査工程Ｓ９を通過したプリプレグシート９は、第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂへと移動する。プリプレグシート検査工程Ｓ９と第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂの間に、プリプレグシート９の下面側に樹脂シート３Ａを供給する樹脂シート供給工程Ｓ２Ａとプリプレグシート９の上面側に樹脂シート３Ｂを供給する樹脂シート供給工程Ｓ２Ｂが設けられている。
【０１３０】
樹脂シート供給工程Ｓ２Ａは、図１に示す樹脂シート供給工程Ｓ２ａと同様の工程である。また、樹脂シート供給工程Ｓ２Ｂは、図１に示す樹脂シート供給工程Ｓ２ｂと同様の工程である。樹脂シート供給工程Ｓ２Ａから供給された樹脂シート３Ａと、樹脂シート供給工程Ｓ２Ｂから供給された樹脂シート３Ｂと、プリプレグシート９とは、積層シート形成工程Ｓ３ａにおいて積層された後、第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂへと移動する。第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂは、図１に示す樹脂含浸工程Ｓ４と同様の工程である。
【０１３１】
第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂにおいて、樹脂シート３Ａの樹脂フィルム６Ａと樹脂シート３Ｂの樹脂フィルム６Ｂが、プリプレグシート９に含浸され、第２のプリプレグシート９ａが形成される。
【０１３２】
プリプレグシート製造ラインＰＬ２に沿って、第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂの下流側には、プリプレグシート巻き取り工程Ｓ５ａが設けられている。プリプレグシート巻き取り工程Ｓ５ａには、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａが装備されている。第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂにおいて形成された第２のプリプレグシート９ａは、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａにより巻き取られ、プリプレグシートロール１０ｂが形成される。
【０１３３】
第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂからプリプレグシート巻き取り工程Ｓ５ａへと第２のプリプレグシート９ａが移動する過程において、樹脂シート３Ｂの離型紙５Ｂは、プリプレグシート９ａから剥離されて、離型紙巻き取り装置１１Ｂにより、巻き取られる。この離型紙５Ｂが剥離されて、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａへと移動するプリプレグシート９ａは、その下面側に離型紙５Ａが付着しているものとなる。すなわち、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａに巻き取られたプリプレグシート９ａは、片面に離型紙が付着している離型紙付きのプリプレグシートである。
【０１３４】
図３に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａへと移動するプリプレグシート９ａの離型紙が剥離された表面の欠陥を検査するプリプレグシート検査工程Ｓ１０を有する。プリプレグシート検査工程Ｓ１０には、プリプレグシート９ａの離型紙が剥離された表面の欠陥を検出する光学装置ＯＰＡ３が設けられている。光学装置ＯＰＡ３は、光学装置ＯＰＡ２Ａと同様の装置である。これにより、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａに巻き取られる前のプリプレグシート９ａの表面の欠陥の有無、その種類が、判定される。
【０１３５】
図３に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート検査工程Ｓ９、Ｓ１０において検出された欠陥の判定により得られた欠点の種類と欠点のプリプレグシートにおける位置を、プリプレグシート９ａの離型紙５Ａの幅方向の端部における所定の位置にマーキングするためのマーキング装置１２ａを有する。これにより、欠点の種類と位置が、プリプレグシート９ａの離型紙５Ａにマーキングされる。
【０１３６】
図３に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａにおいて形成されたプリプレグシートロール１０ｂを、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａから取り外し、これを検反するプリプレグシート検反工程Ｓ７ａを有する。
【０１３７】
プリプレグシート検反工程Ｓ７ａには、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａから運ばれたプリプレグシートロール１０ｂを取り付ける巻き出し装置２１ａと、巻き出し装置２１ａから引き出されたプリプレグシート９ａを、検反員２２ａが目視にて検反するために、配設されたプリプレグシート９ａを移動させるガイドロールＧＲと、検反が終了したプリプレグシート９ａを巻き取る巻き取り装置２３ａが装備されている。
【０１３８】
また、プリプレグシート検反工程Ｓ７ａは、検反員２２ａに、プリプレグシート９ａの欠点に関する情報を、音あるいは光によって伝えるための欠点情報出力工程Ｓ８ａを有する。欠点情報出力工程Ｓ８ａは、検反員２２ａにプリプレグシート９ａの欠点に関する情報を、音あるいは光によって伝えるためのアラーム装置２４ａが備えられている。
【０１３９】
図３のプリプレグの製造装置を用いて説明する本発明のプリプレグの製造方法の第２の態様の最大の特徴は、プリプレグシート検査工程Ｓ９において、欠陥の検査が、離型紙が存在しないプリプレグシートの両表面において行われる点にある。また、プリプレグシート検査工程Ｓ１０において、欠陥の検査が、巻き取り装置に向かうプリプレグシートの離型紙が存在しない表面において行われる点にある。
【０１４０】
本発明のプリプレグの製造方法の第３の態様を、図４に示すプリプレグの製造装置を用いて説明する。図４は、本発明のプリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグの製造装置の一例の概略側面図である。図４に示すプリプレグの製造装置は、プリプレグシート製造ラインＰＬ３に沿ってプリプレグシートの移動方向に、間隔をおいて、第１の樹脂含浸工程と第２の樹脂含浸工程の二つの樹脂含浸工程を有する。また、第１の樹脂含浸工程を通過した時点において、プリプレグシートの少なくとも片面の離型紙が剥離され、離型紙が存在しないプリプレグシートの表面の欠陥の検出が行われる。少なくともこれらの点において、図４に示すプリプレグの製造装置は、図３に示すプリプレグの製造装置と同じである。
【０１４１】
図４に示すプリプレグの製造装置が、図３に示すプリプレグの製造装置と異なる点は、図４に示すプリプレグの製造装置における第２の樹脂含浸工程に導入される樹脂シートの樹脂フィルムの表面の欠陥の検出が行われる点である。従って、図４に示すプリプレグの製造装置と図３に示すプリプレグの製造装置の間で、同じ工程ならびに装置構成については、図において、同じ符号をもって表示されている。また、図３と同じ符号をもって表示されている図４における工程ならびに装置構成についての説明は、同じ説明の繰り返しになるため、省略する。
【０１４２】
図４に示すプリプレグの製造装置おいて、第２の樹脂含浸工程Ｓ４ｂへと向かう樹脂シート３Ａの樹脂フィルム６Ａの表面の欠陥を検出するための樹脂シート検査工程Ｓ６Ａが設けられている。樹脂検査工程Ｓ６Ａにおいて、光学装置ＯＰＡ４が、樹脂フィルム６Ａの表面に対向して設けられている。光学装置ＯＰＡ４は、図１に示すプリプレグの製造装置において用いられている樹脂フィルム６ａの表面の欠陥を検出するための光学装置ＯＰＡ１と同じである。光学装置ＯＰＡ４の目的および機能は、上述の光学装置ＯＰＡ１の目的および機能と同じである。
【０１４３】
図４に示すプリプレグの製造装置おいて、図３に示すプリプレグの製造装置の場合と同様に、プリプレグシート巻き取り装置１０Ａの手前の位置に、マーキング装置１２ａが設けられている。このマーキング装置１２ａにより、マーキング装置１２ａに至るまでに検出され、把握された欠陥に関する情報が、プリプレグシート９ａの離型紙５Ａにマーキングされる。マーキング装置１２ａにより、プリプレグシート９ならびにプリプレグシート９ａの両表面の欠陥に関する情報がマーキングされるが、場合により、いずれか一方の表面の欠陥に関する情報のみがマーキングされても良い。
【０１４４】
マーキングに際しては、マークの色や形状を適宜選択して、欠点の発生場所、例えば、第１の含浸工程後で第２の含浸工程前においてプリプレグシートの表面あるいは裏面において検出された欠点、第２の含浸工程に向かう樹脂フィルムの表面において検出された欠点、第２の含浸工程後においてプリプレグシートの表面において検出された欠点をマーキングするのが良い。同様に、欠点の種類に応じたマークをマーキングすることも好ましい。
【０１４５】
マークを記す場所は、プリプレグシートの裏面にある離型紙の端部から所定の距離だけ内側の位置が好ましい。その距離は、端面から約６乃至２１ｍｍであることがより好ましい。この距離の下限を６ｍｍにすることによって、離型紙外へのマーキングミスを防ぐことができ、この距離の上限を２１ｍｍにすることによって、プリプレグ上へのマーキングミスを防ぐことができる。マーキング装置１２ａは、離型紙にマーキングできるものであれば特に限定されないが、ペン式を用いることが好ましい。また、欠点名をマーキングすることも、特に後工程での検査の効率化に有効である。
【０１４６】
マーキングは、欠点がスポット的に発生する場合は、発生点のプリプレグシートの側端側の離型紙部分（通常、耳部と呼称されている部分）にマーキングし、欠点が連続的に発生する場合は、欠点発生の終了点のプリプレグシートの側端側の離型紙部分にマーキングすることが好ましい。これにより、検反時の作業性を高めることができる。さらに、連続的に発生した欠点とスポット的に発生した欠点を区別するために、マーキングの長さを変えたり、線の種類や色を変えることも好ましい。連続的に発生する欠点の場合は、欠点が存在している区間の全体に亘りマーキングしても良い。
【０１４７】
プリプレグシート巻き取り装置１０Ａで巻き取られたプリプレグシートロール１０ｂは、欠点の位置情報、好ましくは欠点の種類情報とともに、プリプレグシートロール別に整理され、プリプレグの製造工程の次工程であるプリプレグシート検反工程Ｓ７ａに伝達される。プリプレグシート検反工程Ｓ７ａにおいて、巻きだし装置２１ａから巻き出されたプリプレグシート９ａの表面が、検反員２２ａによって検反され、製品の巻き取り装置２３ａに巻き取られる。
【０１４８】
検反を実施する際に、欠点の位置情報からプリプレグシートの製造工程で検出された欠点（マーキングが行われている場合は、マーキング部）が検反工程に現れる位置を演算して、この位置が検反工程に現れる時にアラーム装置２４ａが作動して、アラームを発生させる、および／または、検反工程におけるプリプレグシートの移動速度を低下させるなどの手段で、欠点の確認を可能とすることが好ましい。このような手段を適用することによって、検反員２２ａがプリプレグシートの表裏面の欠点位置を正確に把握することができ、欠点見逃しを防止し、検反作業の難易度を低下させ、作業効率を上げることができる。
【０１４９】
最終製品であるプリプレグシートを巻き取り装置２３ａにより巻き上げる際には、製品の品種に固有の処置基準に基づいて、欠点部分を取り除き、正常部分同志を繋ぐ、いわゆるスプライス処理、または、基準に基づいて、修正可能とされる炭素繊維毛羽欠点や炭素繊維束ワレ欠点、異物混入欠点などの除去などの修正、タグの貼付などの作業が行われる。これらの作業に関する情報を、生産情報管理システムに入力することによって、先の情報に追加して、必要な欠点の位置情報等を用いた演算を行うことによって、検反後の製品に関する欠点情報が集計されることが好ましい。これらの情報は、必要な認証を経て、製品の欠点情報として使用されることが更に好ましい。
【０１５０】
プリプレグシート検反工程Ｓ７ａは、プリプレグシートの両端をスリットする、いわゆる耳落とし工程、広幅のプリプレグを自動テープ積層機や自動ファイバープレスメント機に使用可能なように、検反時に、幅２乃至６００ｍｍに、プリプレグシートを長手方向にスリットする工程を含んでいても良い。また、図４には図示を省略しているが、検反工程に、上記欠点検査装置と同様の欠点検査装置を設置して、欠点の検出を行うことも好ましい。
【０１５１】
図３あるいは図４に示すプリプレグの製造装置においては、炭素繊維束への樹脂を含浸させる樹脂含浸工程が二つ装備されているが、必要に応じて、樹脂含浸工程の数を更に増やすことがある。樹脂含浸工程が２段以上の場合、２番目の樹脂含浸工程後では、プリプレグシートの表面が樹脂に覆われて、表面の凹凸差が小さくなり、炭素繊維毛羽欠点の検出が困難になる場合がある。このような場合は、炭素繊維毛羽欠点の検出は、１番目の樹脂含浸工程と２番目の樹脂含浸工程の間で、行うことが好ましい。炭素繊維束ワレ欠点は、プリプレグシートの裏面に離型紙があることによって、検出信号が強調されることから、最後の樹脂含浸工程を通過し巻き取り装置に至る過程にあるプリプレグシートの表面の炭素繊維束ワレ欠点を検出することが好ましい。
【０１５２】
また、プリプレグシートの裏面に存在するその他の欠点については、最後の樹脂含浸工程を通過したプリプレグシートの裏面には離型紙が存在することから、前後の樹脂含浸工程間において、離型紙が表面に存在しない状態のプリプレグシートにおいて検査する必要がある。
【０１５３】
炭素繊維束への樹脂の含浸が２段以上でなされる場合で、全ての樹脂含浸工程を通過したプリプレグシートの表面の欠点の検査を行う場合、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点ならびに離型紙シワ欠点を、プリプレグシートの表面からの散乱反射光を受光装置により受光することにより、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、プリプレグシートの表面からの正反射光を受光装置により受光することにより、検出することが好ましい。このように、欠点検出の場所によってプリプレグシートの状態が異なるので、検出場所と欠点種に応じて、正反射光および散乱反射光を、欠点部分のＳ／Ｎ比が高くなるように、適宜使い分けることが好ましい。
【０１５４】
本発明のプリプレグの製造方法により製造されるプリプレグシートの幅は、特に制限されないが、５００乃至２０００ｍｍが好ましく、特に、幅が６００ｍｍ以上のプリプレグシートの場合は、検査員による目視の欠点検出に比較して、欠点検出の正確性に優れ、良質のプリプレグの製造が可能となる。
【０１５５】
本発明のプリプレグの製造方法におけるプリプレグシートの生産速度は、特に制限されないが、１乃至３０ｍ／ｍｉｎが好ましい。また、使用される炭素繊維束は、特に制限されないが、繊度が、０．０５乃至６ｇ／ｍであることが好ましく、０．１５乃至２ｇ／ｍであることがより好ましい。炭素繊維束は、強度が、３０００ＭＰａ以上、弾性率が、２００ＧＰａ以上であることが好ましく、強度が、４９００ＭＰａ以上、弾性率が２８０乃至３６０ＧＰａであることがより好ましい。強度が３０００ＭＰａ以上であることによって、樹脂を含浸させプリプレグ化するときの毛羽などの欠点の多発を防ぐことができる。強度を４９００ＭＰａ以上とすることにより、プリプレグ化するときの温度、圧力条件を設定することによって、毛羽欠点の発生を、例えば、直径５ｃｍ以上の毛羽欠点を１０個／ｍ２以下と問題ない個数に抑えることができる。
【０１５６】
炭素繊維束に含浸させる樹脂、すなわち、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＢＭＩ樹脂、ポリイミド樹脂などが適用されるが、好ましい樹脂としては、エポキシ系の１８０℃硬化タイプであり、蛍光を発する添加剤を含んだエポキシ樹脂組成物が好ましく、中でも芳香族アミン系硬化剤を用いるエポキシ樹脂や、６員環を有するエポキシ樹脂を含んだ樹脂組成物がさらに好ましい。１段目の樹脂含浸と２段目の樹脂含浸におけるそれぞれの樹脂は、基本組成が同じであって、２段目の樹脂含浸における樹脂としては、層間靱性を増加させる熱可塑樹脂や導電性粒子成分を含み、付加的な性能を付け加えたものが好ましい。
【０１５７】
具体的な熱可塑樹脂の例としては、微粒子化した、ポリアミド１２粒子、ポリアミド微粒子（東レ（株）製 トレパールＴＮ）、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトンの微粒子、導電性粒子成分の例としては、ポリマ微粒子などに導電性を付与するため金属メッキしたもの、カーボンブラックなどが上げられる。
【０１５８】
本発明のプリプレグの製造方法におけるプリプレグシートの炭素繊維目付は、５０乃至３００ｇ／ｍ２であることが好ましく、樹脂重量含有率は、２５乃至５０％であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明のプリプレグの製造方法によれば、プリプレグの製造過程において、プリプレグに現れる欠陥を検出し、検出された欠陥に関する情報を用いてプリプレグが製造される。しかも、検出した欠陥の種類、位置の判定が、炭素繊維束に樹脂を含浸するために用いられる離型紙に塗布されて形成されている樹脂フィルムの表面からの反射光の特性に基づき行われ、あるいは、炭素繊維束に樹脂が含浸されて形成されたプリプレグシートの離型紙が剥離された表面からの反射光の特性に基づき行われる。これにより、従来、離型紙が存在しているために欠陥の検出が不可能であったプリプレグの直接の表面における欠陥の把握が可能となり、良質のプリプレグの製造が可能となった。
【符号の説明】
【０１６０】
１ 炭素繊維束
１ａ ボビン
２ 炭素繊維シート
３Ａ、３Ｂ、３ａ、３ｂ 樹脂シート
４ａ、４ｂ 樹脂シートロール
５Ａ、５Ｂ、５ａ、５ｂ 離型紙
６Ａ、６Ｂ、６ａ、６ｂ 樹脂フィルム
７、７ａ、７ｂ 積層シート
８ａ、８ｂ ヒーター
９、９ａ プリプレグシート
１０、１０Ａ プリプレグシート巻き取り装置
１０ａ、１０ｂ プリプレグシートロール
１１Ｂ、１１ａ、１１ｂ 離型紙巻き取り装置
１２、１２ａ マーキング装置
２１、２１ａ 巻き出し装置
２２、２２ａ 検反員
２３、２３ａ 巻き取り装置
２４、２４ａ アラーム装置
３１ 光照射装置
３１ａ、３１ｂ 光源
３２ 受光装置
３２ａ カメラ
３２ｂ 光学フィルター
３３ 欠点判定装置
４１Ａ、４１Ｂ 光照射装置
４１ａ、４１ｂ 光源
４２Ａ、４２Ｂ 受光装置
４３Ａ、４３Ｂ 欠点判定装置
ＧＲ ガイドロール
ＯＰＡ１、ＯＰＡ２Ａ、ＯＰＡ２Ｂ、ＯＰＡ３、ＯＰＡ４ 光学装置
ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３ プリプレグシート製造ライン
Ｓ１ 炭素繊維シート供給工程
Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ 樹脂シート供給工程
Ｓ３、Ｓ３ａ 積層シート形成工程
Ｓ４ 樹脂含浸工程
Ｓ４ａ 第１の樹脂含浸工程
Ｓ４ｂ 第２の樹脂含浸工程
Ｓ５、Ｓ５ａ プリプレグシート巻き取り工程
Ｓ６、Ｓ６Ａ 樹脂シート検査工程
Ｓ７、Ｓ７ａ プリプレグシート検反工程
Ｓ８、Ｓ８ａ 欠点情報出力工程
Ｓ９ プリプレグシート検査工程
Ｓ１０ プリプレグシート検査工程
θａ、θｂ 入射角
θｃ カメラ設置角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）離型紙と該離型紙の表面に塗布された樹脂により形成された樹脂フィルムからなる樹脂シートを連続して供給する少なくとも一つの樹脂シート供給工程と、
（ｂ）炭素繊維束、あるいは、樹脂が含浸されている炭素繊維束からなる炭素繊維シートを連続して供給する炭素繊維シート供給工程と、
（ｃ）前記樹脂シート供給工程から供給される前記樹脂フィルムの表面を、前記炭素繊維シート供給工程から供給される前記炭素繊維シートの少なくとも一方の表面に向かい合わせ、前記樹脂シートと前記炭素繊維シートからなる積層シートを形成する積層シート形成工程と、
（ｄ）該積層シート形成工程において形成された前記積層シートにおける前記炭素繊維束に前記積層シートにおける前記樹脂を含浸させ、前記炭素繊維束と該炭素繊維束に含浸した前記樹脂からなるプリプレグシートを形成する少なくとも一つの樹脂含浸工程と、
（ｅ）該樹脂含浸工程において形成されたプリプレグシートを連続して巻き取るプリプレグシート巻き取り工程からなるプリプレグの製造方法において、
（ｆ）前記樹脂シート供給工程における前記樹脂フィルムの表面を光学装置により検査することにより、前記プリプレグの欠陥の原因となる前記樹脂フィルムの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する少なくとも一つの樹脂シート検査工程、あるいは、
（ｇ）前記樹脂含浸工程から導出された前記離型紙を伴う離型紙付きプリプレグシートの該離型紙を剥離した後のプリプレグシートの表面を光学装置により検査することにより、前記プリプレグの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する少なくとも一つのプリプレグシート検査工程を有するプリプレグの製造方法。
【請求項２】
前記樹脂シート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれかに属するかを判定する欠点判定装置からなる請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項３】
前記プリプレグシート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置からなる請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項４】
前記欠点判定装置が、前記炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点の各々に対して、正反射光の信号と散乱反射光の信号別に、予め、輝度、幅、長さ、および、面積からなる群から選択される少なくとも一つについての閾値を設定し、前記各欠点毎に、前記各反射光の感度をもとに、検出に用いる前記反射光の種類を決定し、それらの前記閾値と前記反射光の信号とを比較することによって、検出された前記欠陥を前記各欠点に分類してなる請求項３に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項５】
前記欠点判定装置が、前記炭素繊維毛羽欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、検出した正反射光に基づき分類し、前記異物混入欠点を、検出した散乱反射光に基づき分類してなる請求項３に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂シート供給工程が、前記炭素繊維シート供給工程により供給される炭素繊維シートを挟んでその両側に設けられ、前記プリプレグシート検査工程におけるプリプレグシートの表面の欠陥の検出が、該プリプレグシートの両表面に対しそれぞれ設けられた前記光学装置により行われる請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂シート供給工程が、前記炭素繊維シート供給工程により供給される炭素繊維シートを挟んでその両側に設けられるとともに、前記炭素繊維シート供給工程から前記プリプレグシート巻き取り工程に向かい複数設けられ、前記プリプレグシート巻き取り工程の最も近くに位置する前記樹脂含浸工程を通過した前記プリプレグシートの両外表面に位置する前記離型紙のうちの一方の離型紙が剥離され、他の一方の離型紙が付いた離型紙付きプリプレグシートを前記プリプレグシート巻き取り工程により巻き取るとともに、前記一方の離型紙が剥離されたプリプレグシートの表面の欠陥を、前記プリプレグシート検査工程にて検査してなる請求項１に記載のプリプレグシートの製造方法。
【請求項８】
前記プリプレグシート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置からなり、該欠点判定装置が、前記異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点ならびに離型紙シワ欠点を、検出した散乱反射光に基づき分類し、前記樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、検出した正反射光に基づき分類してなる請求項７に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項９】
前記プリプレグシート検査工程における前記光照射装置が、線状のＬＥＤライトからなる光照射装置であり、前記受光装置が、ＣＣＤラインセンサカメラからなる受光装置である請求項３に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂シート検査工程における前記光照射装置が、線状のブラックライトを光源とした光照射装置であり、該ブラックライトを、前記樹脂フィルムの走行方向に対して垂直に立てた面に対して面対称となり、かつ、該面と樹脂フィルム面からなる直線と平行になるように１対以上配し、該ブラックライトの入射角が４０乃至８０°および１００乃至１４０°の範囲に各々１本以上設置した請求項２に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項１１】
前記樹脂シート検査工程における前記受光装置が、ＣＣＤラインセンサカメラからなる受光装置であり、該ＣＣＤラインセンサカメラを、前記樹脂フィルムの走行方向に対して垂直に立てた面から−５乃至＋５°の範囲に設置した請求項２に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項１２】
前記ＣＣＤラインセンサカメラに紫外領域の光を除去する光学フィルターが備え付けられている請求項１１に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出された前記欠陥の前記プリプレグシートに対する位置が、マーキング装置により、前記プリプレグシート巻き取り工程において、前記離型紙とともに巻き取られるプリプレグシートの該離型紙の幅方向の端部における所定の位置にマーキングされ、該マーキングにより、前記欠点の種類と該欠点のプリプレグシートにおける位置が判別される請求項１に記載のプリプレグ製造方法。
【請求項１４】
請求項１に記載のプリプレグの製造方法における前記各工程と該各工程のうちのプリプレグシート巻き取り工程の後に設けられたプリプレグシート検反工程からなるプリプレグの製造方法において、請求項１に記載の前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出された前記欠点の位置情報を、あるいは、前記欠点の位置情報および種類情報を、前記プリプレグシート検反工程に伝達し、該プリプレグシート検反工程における仕掛け情報を用いて演算することによって、該プリプレグシート検反工程における欠点位置を特定し、前記欠点が前記プリプレグシート検反工程において現れる時に、アラームを発生させ、および／または、前記プリプレグシート検反工程におけるプリプレグシートの移動速度を低下させ、前記欠点の確認を可能にするとともに、前記欠点の位置情報、または、前記欠点の位置情報および種類情報と、前記プリプレグシート検反工程で確認された欠点情報および位置情報とを統合した欠点情報を検査結果として出力する欠点情報出力工程を有するプリプレグの製造方法。
【請求項１５】
前記欠点の確認に基づき、予め設定された製品の処置基準に従い、該欠点個所の除去処理、または、該欠点個所への標識の貼付を行ってなる請求項１４に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項１】
（ａ）離型紙と該離型紙の表面に塗布された樹脂により形成された樹脂フィルムからなる樹脂シートを連続して供給する少なくとも一つの樹脂シート供給工程と、
（ｂ）炭素繊維束、あるいは、樹脂が含浸されている炭素繊維束からなる炭素繊維シートを連続して供給する炭素繊維シート供給工程と、
（ｃ）前記樹脂シート供給工程から供給される前記樹脂フィルムの表面を、前記炭素繊維シート供給工程から供給される前記炭素繊維シートの少なくとも一方の表面に向かい合わせ、前記樹脂シートと前記炭素繊維シートからなる積層シートを形成する積層シート形成工程と、
（ｄ）該積層シート形成工程において形成された前記積層シートにおける前記炭素繊維束に前記積層シートにおける前記樹脂を含浸させ、前記炭素繊維束と該炭素繊維束に含浸した前記樹脂からなるプリプレグシートを形成する少なくとも一つの樹脂含浸工程と、
（ｅ）該樹脂含浸工程において形成されたプリプレグシートを連続して巻き取るプリプレグシート巻き取り工程からなるプリプレグの製造方法において、
（ｆ）前記樹脂シート供給工程における前記樹脂フィルムの表面を光学装置により検査することにより、前記プリプレグの欠陥の原因となる前記樹脂フィルムの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する少なくとも一つの樹脂シート検査工程、あるいは、
（ｇ）前記樹脂含浸工程から導出された前記離型紙を伴う離型紙付きプリプレグシートの該離型紙を剥離した後のプリプレグシートの表面を光学装置により検査することにより、前記プリプレグの表面の欠陥を検出し、検出された欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する少なくとも一つのプリプレグシート検査工程を有するプリプレグの製造方法。
【請求項２】
前記樹脂シート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、樹脂スジ状欠落欠点、異物混入欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれかに属するかを判定する欠点判定装置からなる請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項３】
前記プリプレグシート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置からなる請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項４】
前記欠点判定装置が、前記炭素繊維毛羽欠点、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点の各々に対して、正反射光の信号と散乱反射光の信号別に、予め、輝度、幅、長さ、および、面積からなる群から選択される少なくとも一つについての閾値を設定し、前記各欠点毎に、前記各反射光の感度をもとに、検出に用いる前記反射光の種類を決定し、それらの前記閾値と前記反射光の信号とを比較することによって、検出された前記欠陥を前記各欠点に分類してなる請求項３に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項５】
前記欠点判定装置が、前記炭素繊維毛羽欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、検出した正反射光に基づき分類し、前記異物混入欠点を、検出した散乱反射光に基づき分類してなる請求項３に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂シート供給工程が、前記炭素繊維シート供給工程により供給される炭素繊維シートを挟んでその両側に設けられ、前記プリプレグシート検査工程におけるプリプレグシートの表面の欠陥の検出が、該プリプレグシートの両表面に対しそれぞれ設けられた前記光学装置により行われる請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂シート供給工程が、前記炭素繊維シート供給工程により供給される炭素繊維シートを挟んでその両側に設けられるとともに、前記炭素繊維シート供給工程から前記プリプレグシート巻き取り工程に向かい複数設けられ、前記プリプレグシート巻き取り工程の最も近くに位置する前記樹脂含浸工程を通過した前記プリプレグシートの両外表面に位置する前記離型紙のうちの一方の離型紙が剥離され、他の一方の離型紙が付いた離型紙付きプリプレグシートを前記プリプレグシート巻き取り工程により巻き取るとともに、前記一方の離型紙が剥離されたプリプレグシートの表面の欠陥を、前記プリプレグシート検査工程にて検査してなる請求項１に記載のプリプレグシートの製造方法。
【請求項８】
前記プリプレグシート検査工程における前記光学装置が、前記欠陥を検査する前記表面に光を照射する光照射装置と、該光照射装置から照射した光の前記表面からの反射光を検出する受光装置と、該受光装置が検出した反射光の強度の値と予め設定した閾値を比較し前記欠陥を検出し、前記欠陥が、異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点、離型紙シワ欠点、樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点のいずれに属するかを判定する欠点判定装置からなり、該欠点判定装置が、前記異物混入欠点、炭素繊維束ワレ欠点ならびに離型紙シワ欠点を、検出した散乱反射光に基づき分類し、前記樹脂スジ状欠落欠点ならびに樹脂点状欠落欠点を、検出した正反射光に基づき分類してなる請求項７に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項９】
前記プリプレグシート検査工程における前記光照射装置が、線状のＬＥＤライトからなる光照射装置であり、前記受光装置が、ＣＣＤラインセンサカメラからなる受光装置である請求項３に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂シート検査工程における前記光照射装置が、線状のブラックライトを光源とした光照射装置であり、該ブラックライトを、前記樹脂フィルムの走行方向に対して垂直に立てた面に対して面対称となり、かつ、該面と樹脂フィルム面からなる直線と平行になるように１対以上配し、該ブラックライトの入射角が４０乃至８０°および１００乃至１４０°の範囲に各々１本以上設置した請求項２に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項１１】
前記樹脂シート検査工程における前記受光装置が、ＣＣＤラインセンサカメラからなる受光装置であり、該ＣＣＤラインセンサカメラを、前記樹脂フィルムの走行方向に対して垂直に立てた面から−５乃至＋５°の範囲に設置した請求項２に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項１２】
前記ＣＣＤラインセンサカメラに紫外領域の光を除去する光学フィルターが備え付けられている請求項１１に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出された前記欠陥の前記プリプレグシートに対する位置が、マーキング装置により、前記プリプレグシート巻き取り工程において、前記離型紙とともに巻き取られるプリプレグシートの該離型紙の幅方向の端部における所定の位置にマーキングされ、該マーキングにより、前記欠点の種類と該欠点のプリプレグシートにおける位置が判別される請求項１に記載のプリプレグ製造方法。
【請求項１４】
請求項１に記載のプリプレグの製造方法における前記各工程と該各工程のうちのプリプレグシート巻き取り工程の後に設けられたプリプレグシート検反工程からなるプリプレグの製造方法において、請求項１に記載の前記樹脂シート検査工程、あるいは、前記プリプレグシート検査工程において検出された前記欠点の位置情報を、あるいは、前記欠点の位置情報および種類情報を、前記プリプレグシート検反工程に伝達し、該プリプレグシート検反工程における仕掛け情報を用いて演算することによって、該プリプレグシート検反工程における欠点位置を特定し、前記欠点が前記プリプレグシート検反工程において現れる時に、アラームを発生させ、および／または、前記プリプレグシート検反工程におけるプリプレグシートの移動速度を低下させ、前記欠点の確認を可能にするとともに、前記欠点の位置情報、または、前記欠点の位置情報および種類情報と、前記プリプレグシート検反工程で確認された欠点情報および位置情報とを統合した欠点情報を検査結果として出力する欠点情報出力工程を有するプリプレグの製造方法。
【請求項１５】
前記欠点の確認に基づき、予め設定された製品の処置基準に従い、該欠点個所の除去処理、または、該欠点個所への標識の貼付を行ってなる請求項１４に記載のプリプレグの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１０８０５８（Ｐ２０１３−１０８０５８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８７３８８（Ｐ２０１２−１８７３８８）
【出願日】平成２４年８月２８日（２０１２．８．２８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２８日（２０１２．８．２８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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