JPH02305829A - 樹脂の含浸法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は主として繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰ
と略記する。）の製造、特にシート状の強化繊維とマト
リックスである樹脂とから成る平板状材料の製造に於け
る新規な樹脂の含浸法及び装置に間する。

（従来の技術） ＦＲＰの１つの形態、或いはＦＲＰを得るための中間材
料の形態として、強化繊維から成るシート状物に樹脂を
含浸せしめた構造がある。

上記の材料は一般にプリプレグとして知られているもの
で、本発明は主としてこのプリプレグの製造に於ける樹
脂の高速含浸法及び装置に係るものである。

この分野に於ける樹脂の含浸で、樹脂が熱硬化性或いは
熱可塑性であるとに拘らず共通する要素は、溶剤又は加
熱等によって樹脂の流動化を行い、繊維層内に樹脂を含
浸せしめることであり、現在量も多く採用されている方
法は、加熱により樹脂を′流動化し、該樹脂をローラに
よる圧力で繊維シート中に含浸せしめるホットメルトロ
ーラ含浸法である。

この方法の代表例を第６図及び第７図に示す。

第６図に於で被含浸物５１としては、例えば強化繊維を
一方向に並行して引揃えた一方向シート、或いは強化繊
維を織成して得た織物等の様々なシート形態がある。

該シートは、剥離紙５２上に塗布された樹脂５３上に積
層され、加熱された一対のニップローラ５４．５５の間
を通されて樹脂が含浸される。この様なローラニップ方
式に於ては、樹脂の流動化を促進するためにニップ点に
至る前にヒータプレート等にて加熱を行うのが普通であ
る。

この様なローラニップ方式に於ける最大の欠点は、含浸
すべき樹脂がシート層内に含浸するより以前にローラに
より前方に絞り出され、均一な含浸が出来ないことであ
る。この絞り出し現象を回避するために、ニップロー９
５４．５５間にゲージを設定して絞り出しを防止するよ
うにしている。しかし、この様な手段はニップ部の圧力
低下をきたし、樹脂の含浸速度を上げることは出来ない
。そのため、生産性を高めるには多くのニップローラを
用いて順次加圧する方法が１采用されている。

また、第７図に示す方法はヒータプレート５６上に剥離
紙５２、樹脂５３、及び被含浸シート状物５１を順次積
層し、１本又は数本が組合わされたロール５７に絞り出
しが発生しない程度の圧力を加え、積層体上を前後運動
させることによって含浸を行う方法である。

この方法は、前述の第６図に示された方法よりも含浸速
度を上げることは可能であるが、相変らず大巾な速度向
上は望めない。

（発明が解決しようとする課題） いずれにしても、従来、ＦＲＰ製造における樹脂含浸法
では、樹脂の絞り出し現象の発生を回避するがために高
速化が困難であり、生産性に劣るものとなっていた。

従って本発明の目的は、高速運転によっても樹脂の絞り
出し現象が発生しない含浸機構を開発し、もってＦＲＰ
の製造における樹脂含浸の効率化及び高速化を図ること
にある。

（課題を解決するための手段及び作用）この目的を達成
すべく種々検討を重ねた結果、多数個の球状体を繊維シ
ートと樹脂の積層体上に加圧接触状態で回転移動せしめ
ることを特徴とする樹脂の含浸法及び装置を構成とする
本発明に到達した。

以下、本発明を作用と共に図面に基づいて詳しく説明す
る。

第１図は本発明の機構の一例を示す模式図である。

被含浸物である、例えばトウの引揃えシート（以下、シ
ート状物と略記する。）１は剥離紙２の表面に塗布され
たマトリックス樹脂フィルム３上に積層され、加熱ロー
ル４に供給される。

マトリックス樹脂３は加熱によりシート状物１への含浸
が可能なレベルにまで流動化される。

ここに用いられるシート状物ｌは主としてＦＲＰ製造に
用いられる補強繊維より成るもので、前記の如き補強繊
維を一方向に引揃えてシート状としたもの、補強繊維を
織成して得た織物、或いは組編物、さらには不織布等の
繊維多孔質体である。

含浸すべき樹脂３は、エポキシ樹脂環Ｂステージの熱硬
化性樹脂、ポリアミド、ポリエステル等の熱可塑性樹脂
等加熱により流動化が可能な樹脂、さらには溶剤等によ
り流動化が可能な樹脂である。該樹脂３の供給は第１図
に例示した如くシート材料とは別個に用意され、含浸に
先立って積層される方法、被含浸物であるシート状物１
に直接コーティングすることによってシート状物１と樹
脂３の積層構造を形成する方法等により行われ、本発明
の含浸法はシート状物１と樹脂３が層状に積層された形
態をとることが一般的である。

しかしこの外の形態としては、シート状物中に塊状に被
含浸樹脂が分散している状態、被含浸樹脂が繊維状であ
りシート状物中に補強繊維と共に引揃え′られた形状、
或いはシート状物が補強繊維と被含浸樹脂から成る糸条
物との交織織物等、様々な形態があり、本発明に於ては
含浸に先立つシート状物と被含浸樹脂の供給形態を限定
するものではない。但し、本発明ではこれらの供給形態
を全て「積層体」と称することにする。第１図は、その
−例として樹脂３とシート状物１が積層された供給形態
を示したものである。

シート状物１、樹脂３及び剥離紙２の積層体はフィルム
状物８を介して加圧状態で回転移動する多数個の球状体
５によって含浸作用を受ける。

即ち、第１図に於て円柱体（以下、ロールと称す。）６
はその表面に多数個の球状体５を有し、該球状体５はキ
ャリヤー７によってロール６表面に固定されている。但
し、該球状体５はロール６表面を自由回転が可能である
。

この様な構造は、例えばグイセット用ボールガイドベア
リングの構造と類似したものであり、個々の球状体５は
キャリヤー７によってその相互間の位置が定められる。

該球状体５のロール表面上の配置は、被含浸物（シート
状物１）の表面を刃傷なく回転移動する様に、例えばロ
ール表面の球状体配置を示す第２図の展開図の如く球状
体５をロール６の周方向に直交して等ピッチで多数個配
置して一列となしこれを多数列配列し、隣り合う列間で
は球状体位置を僅かにずらしている。尚、図中矢印はロ
ール６の軸心方向（第１図に於て、紙面と垂直方向）を
示すものである。こうした表面に多数個の自由回転する
球状体５を有するロール６（以下、含浸ロールと総称す
る。）を積層体にフィルム状物８を介して加圧した状態
下におき、ロール６を第１図矢印方向に回転せしめると
き、各球状体５は図中矢印の方向に回転すると同時に矢
印９の方向に移動する。この状況を第３図により説明す
る。第３図は第１図のＡ−Ａ′断面を示す。

シート状物１、樹脂３、＠離紙２から成る積層体は、球
状体５によって局部的な圧力を受けるが、各球状体間に
非加圧部が存在するため流動化された樹脂は、球状体５
周辺の非加圧部に流れると同時に繊維層内への含浸が促
進される。

ロール６の表面速度を積層体の移動速度に対して大とし
たとき、積層体は多数個の球状体５．５−により繰返し
含浸作用を受けることが可能となる。

球状体が移動することにより発生する繰返し圧力による
含浸作用は、計算的にはロール６の表面速度をＶ″／分
、積層体の速度をｖ″″／分、球状体の密度１個／ａａ
とするときの積層体に対する平方センチ当りの繰返し圧
力回数は、５０（ｖ−２ｖ）ｎ回／−となり、これが本
発明に於て高速の含浸効果を得る理由となる。

この様な含浸方法に於ては加熱ロール４と含浸ロールと
の間に非加圧部が存在するために、含浸すべき樹脂をニ
ップ点の前方（図面右方）へと絞り出すことがない。尚
、加熱ロール４の回転方向は特に限定するものではない
が、積層体と同方向に回転させるのが一般的である。ま
た、第１図に於てフィルム状物８は球状体５の汚染を防
止するためのものであり、含浸機構に於て必ずしも必須
のものではない。

本発明は第４図に示す含浸ロールによっても実現化する
ことが出来る。即ち、ロール４表面上の球状体５はスペ
ーサー１０によって間隔を維持され、その全外周面が円
筒状のゴム弾性皮膜１１で被覆された構造であり、この
様な構造は含浸ロールの円滑な回転と防塵に効果的であ
る。

本発明はさらに第５図に示された含浸機構によっても実
施が可能である。加熱ロール４の一部周面に沿い、同周
面と所定の間隔をおいて駆動回転するベル）１２が配設
される。前記間隔は球状体５の直径に積層体（１，２，
３）の厚みを加えた長さにほぼ等しくなるように設定さ
れており、駆動ロールで駆動される前記ベルト１２は積
層体（１，２，３）が加熱ロール４の周面に導入されて
移動する間、多数の球状体５　、５−を介して積層体（
１，２，３）を加圧すると共に、球状体５，５−・を移
動させる。１３ばケーシングであり、その内面一部には
球状体５を前記ベルト１２の回動部に沿って移動させる
ガイド面を有している。

剥離紙上に塗布されたマトリックス樹脂に含浸されるべ
きシート状物を重ねた積層体（１，２，３）上にフィル
ム状物８を重ね、これを加熱ロール４上に導きマトリッ
クス樹脂を流動化せしめる。

球状体５はベルト１２により積層体（１，２，３）への
加圧及び回転移動が行われ、このとき球状体５はシート
状物に含浸作用を与えた後、ベルト１２上部より落下し
再び作用点に運ばれる。

この方式は極めて多数の球状体を利用することが可能で
あり、上記第１図乃至第４図に示された装置よりも高速
の含浸が可能となる。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ １２にの炭素繊維トウを並行して引揃えた１５０ｇ／ｄ
の一方向炭素繊維シートを、剥離紙上に８２ｇ／ｌのエ
ポキシ樹脂を塗布したマトリックス樹脂フィルム上に重
ね、１２０℃に加熱されたｌ１ｍ／分の表面速度で回転
する直径１ｍのヒートドラム上に導いた。該積層体がヒ
ートドラムに接した点から５００Ｈの位置で厚さ２０ミ
クロンのポリプロピレンフィルムを介して第１図に示さ
れた含浸ロールを線圧をｌ　ｋｇ　／　ｃｍ、加熱ドラ
ム表面と球状化下部頂点との最少距離（ギャップ）を０
゜３５ｎ＋に設定して、ロール６の回転数を矢印方向に
２００回転／分とした。また、該含浸ロールの後方（第
１図、左方）　２５０ｍの位置に線圧５ｋｇ／備、ギャ
ップ０．２５ｍとして回転数２００回転／分の含浸ロー
ルを配すると共に、さらにその後方２５０龍、５００ｎ
、　７５０１ｍの位置に何れも１００寵の直径で、表面
にピンチ２寵の浅溝を有する筋ロール、ピンチ１關の浅
溝を有する筋ロール、表面のフラットなロールをそれぞ
れ配し、各ロール共に１０　ｋｇ　／　ｃｒａの圧力で
加圧した。

ここで用いた含浸ロールは、第１図に於てロール６は直
径が１００鶴であり、その表面に直径６ｎの球状体５を
千鳥状に８ｎのピッチで配置した構造である。この球状
体５により、強化繊維、マトリックス樹脂、剥離紙及び
トップフィルムからなる積層体は１本の含浸ロール当り
約２．０００回／ｄの非連続非擦過圧力を受ける。

以上の条件で樹脂の絞り出しは全く発生せず、得られた
プリプレグは樹脂が完全に含浸しており、その外観は極
めて優れたものであった。

一方、全てを表面がフラットなロールを用いたときには
、樹脂の絞り出し防止のため線圧を下げた状態で運転せ
ざるを得す、かつ速度を１．３１７分まで下げなければ
良好な含浸状態が得られなかった。

実施例２ 実施例１に用いた含浸ロールの代わりに第５図に示され
た装置を用いて含浸を行った。

球状体５として６ｆｉの鋼球を用い、鋼球同志の回転摩
擦を下げるために２硫化モリブデン粉体を散布すると共
に、トップフィルム８の汚染　１を防止するためにさら
に１枚のトップフィルムを重ねて含浸を行った。搬送用
ベルＨ２はゴム製であり、駆動ロールによって緊張させ
て鋼球に圧力を生ぜしめた。また搬送ベルト１２と加熱
ロール４とのギャップは、積層体の入口部で広り１．出
口部に向けて漸次狭めるように設定した。

搬送ベルト１２の表面速度を５０ａ＋／分に設定し含”
浸を行った。このとき、計算上５，２００回／ｃｄの連
続的非擦過圧力を積層体に与えることが出来ることによ
り満足すべき含浸を行うことが出来た。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く本発明によれば、球状体によ
りシート状物の全面にわたって刃傷なく点状の押圧がな
されるため、押圧部周辺には瞬時的に非押圧部ができ、
ここに樹脂が流れると同時にシート状物中に円滑に含浸
するので、均一でかつ効率的な含浸が実現されると共に
、加工の高速化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化するための装置の一例を示す模
式図、第２図は同含浸ロールの表面展開図、第３図は第
１図のＡ−に断面図、第４図は他の含浸ロールを示す側
面図、第５図は更に他の装置例を示す模式図、第６図及
び第７図は従来の含浸性を説明するための模式図である
。 図の主要部分の説明 １−　シート状物 ３−樹脂 ４・−加熱ロール ５・−球状体 １１・−弾性皮膜 １２−・・ベルト 第１図 第４図 １づ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数個の球状体を繊維シートと樹脂の積層体上に加
   圧接触状態で回転移動せしめることを特徴とする樹脂の
   含浸法。 ２、ロール表面に多数の回転可能な球状体を有すること
   を特徴とする第１請求項記載の樹脂含浸法に使用する装
   置。 ３、積層体と駆動回転するベルト状物間に自由回転が可
   能でかつ自由移動可能な多数の球状体が圧接状態で配さ
   れることを特徴とする第１請求項記載の樹脂含浸法に使
   用する装置。