JPH03140338A - プリプレグの製造方法及びその装置 - 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、例えば電気絶縁板、化粧板等の構成材として
使用されるプリプレグを製造するための方法及び装置に
関するものである。

【従来の技術１ 従来のプリプレグの製造方法によれば、ガラス繊維布等
の繊維質材からなるシート状の基材を所定位置に保持し
た基材原反リールから基材巻出し機構、基材接着機構、
アキュームレータ、基材引込み機構、ワニス含浸機構、
ワニス硬化機構、基材引出し機構を経てプリプレグ切断
機構へと走行させることによって、ワニス含浸機構によ
り基材にエポキシ樹脂等のワニスを含浸させた上、ワニ
ス硬化機構により基材に含浸されたワニスを硬化させ、
更にこれをプリプレグ切断機構により定寸切断して、所
定寸法のプリプレグを連続的に製造しうるようになって
いる。 そして、基材原反リールの基材がなくなると、その終端
部に基材巻出し機構により引出された新たな基材原反リ
ールの基材の始端部を連結する。 この連結は基材接着機構により行われ、一方の基材の終
端部と新たな基材の始端部とをホットメルトテープを介
在させた状態で加熱プレスすることにより行われる。こ
のとき、基材連結には通常１分〜１分３０秒程度の時間
を要し、その間は基材の走行を停止する必要がある。し
かし、基材接着機構と基材引込み機構との間に設けられ
たアキュームレータには、基材接着機構において基材の
走行が停止している間も基材引込み機構からワニス含浸
機構への基材供給を継続させるに充分な量の基材が貯溜
されていることから、基材接着機構による基材連結時に
おいても運転は停止されない。 かかるプリプレグの製造にあっては、特に、ワニスが基
材の繊維内部にまで充分に含浸され、基材中に残存する
気泡を可及的に少なくすることが重要である。しかし、
基材が一定速度で走行していることとも相俟って、基材
をワニスに浸漬させるのみでは、基材の内部にまでワニ
スを均−且つ充分に含浸させ且つ基材中に残存する気泡
を充分に少なくすることは極めて困難である。 そこで、従来からも、ワニス含浸機構によるワニス含浸
工程においては、かかる問題の解決策として種々の提案
がなされている。 すなわち、第１は、溶剤等の低粘性液を貯溜した予備含
浸槽とワニスを貯溜したワニス含浸槽とを並置して、基
材中の空気を低粘性液と置換させて排除した上で、基材
をこれに含浸された低粘性液を蒸発させつつワニス中に
もたらすようにする。 第２は、ワニス含浸槽内に複数の圧縮ロールを設けて、
基材を圧縮ロールで圧縮させることによって、基材中の
空気を押出しながらワニスを含浸させるようにする。 第３は、ワニス含浸槽内を基材の通過を許容するシール
ロールで密閉し、この密閉槽内を真空ポンプにより抽気
させることによって、基材中の空気を吸引排除しなから
ワニスを含浸させるようにする。 第４は、第１の解決策に第３の解決策を組込み。 予備含浸槽内を密封、抽気させることによって、基材中
の空気と低粘性液との置換をより効果的に行わしめるよ
うにする。 ［発明が解決しようとする課Ｍ１ しかし、これらの解決策は、何れも、基材が走行してい
る状態で適用されるため、次のような不都合を生じる。 すなわち、第１の解決策では、低粘性液による空気の置
換排除を毛細管浸透力により行なうため、空気の排除に
は自ずから限界があり、基材中の空気を完全に排除し難
い。 また、第２の解決策では、ワニス中に配置される圧縮ロ
ール群の駆動構造が極めて１１ｇ雑化し、その保守も困
難である。しかも、圧縮ロールについては基材の種類（
厚み９幅等）に対する自由度が低く、汎用性に欠ける。 また、第３又は第４の解決策では、シールロール間を基
材が通過するため、シールロールによる密封性能を成る
程度以上高くすることができず、したがって真空度が不
充分となって、基材中の空気を効果的に排除することが
できないし、真空度を高めようとすれば、過大な真空吸
引設備が必要となる。しかも、シールロールについては
基材の種類（ＪｉＸみ９幅等）に対する自由度が低く、
汎用性に欠ける。また、ワニス含浸槽内を抽気させると
、ワニス中の溶剤が蒸発して、ワニスの性状が変化し易
く、プリプレグ品質が安定しない。 特に、使用ワニスが高粘度のものである場合には、何れ
の解決策によっても基材におけるワニス含浸性、ボイド
レス効果を然程向上させ得ない。 本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので。 厚み１幅等の基材条件や使用ワニスの粘度条件に拘らず
、ワニスを基材の繊維内部にまで充分含浸させ得て、気
泡のない高品質のプリプレグを得ることができるプリプ
レグの製造方法とこれを好適に実施しうる製造装置を提
供することを目的とするものである。 【課題を解決するための手段】 この課題を解決した本発明のワニス含浸方法は、繊維質
材からなるシート状の基材にワニスを含浸させるワニス
含浸工程と基材に含浸されたワニスを硬化させるワニス
硬化工程とを具備し、特に。 ワニス含浸工程において、基材を多孔質構造の中空芯体
に巻装してなる基材原反リールをワニスに浸漬させた状
態で、中空芯体内に真空吸引力を作用させて、基材中の
空気を中空芯体内に吸引排除させながらワニスを基材に
吸引含浸させるようにしたものである。 かかるワニス硬化工程においては、ワニス含浸工程を経
た基材原反リールをワニスに浸漬させた状態で、基材原
反リールから基材を順次引出しながらその引出し部分の
含浸ワニスを硬化させるようにしておくことが好ましい
。また、ワニス含浸工程からワニス硬化工程への移行段
階において。 ワニス硬化工程を進行中の基材の終端部とワニス含浸工
程を経た新たな基材原反リールの基材の始端部とをリベ
ット等の締結具により機械的に連結させるようにしてお
くことが好ましい。 一方、かかる方法を実施するための本発明のワニス含浸
装置は、前記基材を多孔質構造の中空芯体に巻装した基
材原反リールと、ワニスを貯溜しており、基材原反リー
ルをワニスに浸漬させた状態で回転可能に保持する移動
可能な含浸容器と。 ワニスに浸漬された基材原反リールの中空芯体内に真空
吸引力を作用させる真空吸引機構と、基材に含浸された
ワニスを硬化させるワニス硬化機構と、基材を含浸容器
内の基材原反リールからワニス硬化機構を通過させるべ
く引出す基材引出し機構とを具備するものである。前記
中空芯体は、基材巻装部分に多数の吸引孔を有し且つそ
の外周面に気体のみを透過させる気体分子透過膜を被覆
形成したものとしておくことが好ましい。 ［作用］ 基材原反リールをワニスに浸漬させた状態で、中空芯体
内に真空吸引力を作用させると、基材中の空気は多孔質
構造の中空芯体内に吸引排除され、これと同時にワニス
が基材に吸引含浸される。 このとき、中空心体の外周面に気体分子透過膜を形成し
ておくと、基材における空隙のバラツキ及び基材巻装層
間における空隙のバラツキ並びに基材巻装層を通過する
空気流に対する抵抗のバラツキによる基材へのワニスの
含浸むらが効果的に防止される。 したがって、基材の厚み１幅等の種類や使用ワニスの粘
度に拘らず、ワニスを基材の繊維内部にまで充分に且つ
均一に含浸させることができ、その含浸ワニスを硬化さ
せることによりボイドレスの高品質プリプレグを得るこ
とができる。 ところで、上記したワニス含浸工程はバッチ方式により
行われるが、ワニスに浸漬させた状態の基材原反リール
から基材を引出して、これをワニス硬化工程に供給させ
るようにし、且つワニス硬化工程を進行中の基材の終端
部にワニス含浸工程を経た新たな基材原反リールの基材
の始端部を連結させることにより、ワニス含浸工程から
ワニス含浸工程への連続性を確保することができ、プリ
プレグの連続生産を実現することができる。このとき、
基材間をリベット等の締結具により機械的に連結させる
ようにすると、ホットメルトテープを使用した場合に比
して、基材間の連結をより短時間（数秒）で簡便に行う
ことができる。 【実施例１ 以下、本発明の構成を第１図〜第４図に示す実施例に基
づいて具体的に説明する。 第１図〜第３図に示すプリプレグの製造装置は。 基材原反リールト・・と含浸容器２・・・と真空吸引機
構３とワニス硬化機構４と基材引出し機構５とプリプレ
グ切断機構６とプリプレグ積載搬送機構７とを具備する
。 各基材原反リール１は、第１＠に示す如く、基材８を中
空芯体９に巻装したものである。基材８は繊維質材から
なるシート状のもので、合成、天然の有機、無機繊維か
らなる織布、不織布、例えば紙、ガラス繊維布、ガラス
繊維不織布、カーボン繊維布、カーボン繊維不織布、ア
ラミド繊維布。 アラミド繊維不織布等が使用される。中空芯体９は、基
材８が巻装される部分に多数の微小な吸引孔９ａ・・・
を穿設した多孔質円筒構造のものであり、その外周面に
は更に気体（空気）のみを透過させる気体分子透過膜９
ｂが被覆形成されている。気体分子透過膜９ｂとしては
、例えば圧延、押出し。 延伸等の機械的手段によって製作されたものやγ線の照
射、エツチング等によって製作された公知の分離膜が使
用される。 各含浸容器２は、第１図及び第２＠に示す如く。 所定量のワニス１０を収容した上面解放状のものであり
、その上面部には開閉１１２ａが設けられている。なお
、ワニス１０としては、一般に熱硬化性樹脂ワニスが使
用されるが、その他、熱可塑性樹脂、天然樹脂等のワニ
スや無溶剤の液状合成樹脂、液状天然樹脂等も使用され
る。 また、各含浸容器２の底壁には対峙状の保持台１１．１
１が立設されていて、中空芯体９の開端部を保持台１１
．１１上に支承させると共にその支承部分を開閉体１２
．１２で抱持させることにより、基材原反リール１をワ
ニス１０に浸漬させた状態で回転自在に保持させるよう
になっている。 なお、各開閉体１２は保持台１１にヒンジ１３を介して
取付けられており、保持台１１から固定ボルト１４を外
して回動させることによって、基材原反リール１の着脱
を容易に行いつるように工夫されている（第２図鎖線図
示参照）、また、各保持台１１と開閉体１２との中空芯
体支承部には。 中空芯体９を回転自在に支承するための受はローラ１５
・・・が設けられている。 さらに、各含浸容器２は車輪２ｂ・・・を備えていて、
当該装置の設置面上を人為的に或いは適宜の駆動手段に
より移動される。すなわち、各含浸容器２は、第３図に
示す如く、リール装着位置Ａからワニス含浸工程実施位
置Ｂ、ワニス硬化工程待機位ＩＣ，ワニス硬化工程実施
位ｆｆＤを順次経過してリール装着位ＩＷＡに戻る一定
の循環経路を辿るように移動される。勿論、各含浸容器
２を台車や自走車に載置して、上記経路を移動させるよ
うにしてもよい。 真空吸引機構３は、第１図に示す如く、ワニス含浸工程
実施位置Ｂに設置された真空ポンプ１−６と各含浸容器
２の両側壁から導かれた可撓管１７゜１７とを具備する
。各可撓管１７の基端部には。 真空ポンプ１６から導かれた吸引管１６ａがカプラージ
ヨイント１８を介して着脱自在に接続されるようになっ
ている。また、含浸容器２内に保持された基材原反り−
ル１の中空芯体９の各端部には、各可撓管１７の先端部
がロータリシミインド１９を介して着脱自在に接続され
るようになっている。なお、各ジ目インド１８，１９に
よる着脱はワンタッチ操作により簡便に行いうる。 ワニス硬化機構４はワニス硬化工程実施位置りに配置さ
れた硬化炉等であり、基材引出し機構５は、該位置りに
位置する含浸容器２内の基材原反リール１から基材８を
引出してワニス硬化機構４内に導き、更にこの基材８を
ワニス硬化機構４内を一定速度で走行させた上、プリプ
レグ切断機構６に導くものである。また、プリプレグ切
断機構６は基材８を定寸に切断して、適宜のプリプレグ
積載搬送機構７に供給するものである。これらの機構４
〜７は、冒頭で述べた従来装置において使用されるもの
と同様のものであるから、その詳細については省略する
。 次に１本発明の方法を、上記装置を使用して具体的に説
明する。 まず、リール装着位置Ａにもたらされた含浸容器２内に
基材原反リール１を回転自在に保持させる。 次いで、この含浸容器２をワニス含浸工程実施位ｆｆ１
Ｂにもたらし、中空芯体９と各可撓管１７との接続及び
各可撓管１７と吸引管１６ａとの接続を行う、そして、
ワニス貯溜槽２０から含浸容器２にワニス１０を供給又
は補充して、基材原反リール１をワニス１ｏに浸漬させ
、更に開閉蓋２ａにより含浸容器２を密閉させた上、真
空ポンプ１６を作動させる。 真空ポンプ１６を作動させると、中空芯体９内には真空
吸引力が作用して、基材８中の空気が吸引孔９ａから中
空芯体９内に吸引排除される。これと同時に、基材８に
はワニス１０が吸引含浸される。 このとき、ワニス１０の中空芯体９内への侵入は気体分
子透過膜９ｂにより完全に阻止される。 また、基材８における空隙のバラツキ及び基材巻装層間
における空隙のバラツキ並びに基材巻装層を通過する空
気流に対する抵抗のバラツキによって、基材８へのワニ
ス含浸が不均一となる虞れがある。しかし、かかる虞れ
は、基材巻装層内における空気及びワニス１ｏの流動が
核層の内周面の気体分子透過膜９ｂにより整流、規制さ
れることにより確実に回避される。 したがって、ワニス１ｏが高粘度のものであると否とに
拘らず、基材８には、その繊維内部にまでワニス１０が
充分に且つ均一に含浸されることになる。なお、含浸容
器２が開閉蓋２ａで密閉されていることにより、ワニス
液面からの溶剤蒸発は阻止され、溶剤消費量の低減が図
れる。 このようにしてワニス含浸工程が終了すると。 吸引管１６ａを外して、含浸容器２をワニス硬化工程待
機位［Ｃ又はワニス硬化工程実施位置りにもたらす。 含浸容器２がワニス硬化工程実施位置りにもたらされる
と、開閉蓋２ａを開動又は取外して、含浸容器２内の基
材原反リール１から基材８を引出して、基材引出し機構
５によりワニス硬化機構４を一定速度で通過させる。 この間において、基材８に含浸されたワニス１０は硬化
される。 そして、基材原反リール１からの基材８の引出しが終了
すると、つまり該基材（以下「旧基材」という）８の終
端部８ａが中空芯体９から離れると、含浸容器２をワニ
ス硬化工程実施位置りからリール装着位！Ａへと移動さ
せる。この間において、中空芯体９は含浸容器２から取
外され、その含浸容器２はリール装着位置Ａにおける新
たな基材原反リール１の装着に備える。 これと同時に、ワニス硬化工程待機位ＩＣに待機する含
浸容器２をワニス硬化工程実施位置りにもたらし、該容
器２内の基材原反リール１から基材（以下「新基材」と
いう）８を引出して、その引出し端たる始端部８ｂを前
記旧基材８の終端部８ａに連結する。 この連結は、従来のようなホットメルトテープを使用せ
ず、第４図〜第９図に夫々例示する如く、リベット等の
締結具２１を使用して簡便に行われる。 すなわち、第４図に示す連結構造では、旧基材８の終端
部８ａと新基材８の始端部８ｂとの重合部分を、その両
側から当板２１ａ、２１ａを介してリベット２１ｂ・・
・により締結している。第５図に示すものでは、基材重
合部分８ａ、８ｂをリベット板２１ｃで締結している。 第６図に示すものでは、基材重合部分８ａ、８ｂを、そ
の両側から雄雌ファスナー２１ｄ、２１ｅにより挟着締
結している。これらの締結部材２１ａ〜２１ａは、非鉄
金属、高耐熱樹脂等からなる薄肉体である。また、第７
図に示す連結構造においては、基材重合部分８ａ、８ｂ
を、その両側から強磁性薄板２１ｆ、２１ｆにより挟着
している。各強磁性薄板２１ｆは１強磁性材を含有する
非鉄金属、高耐熱樹脂等からなり、波形の挟着面を有し
ている。さらに、第８図及び第９図に示すものでは、基
材重合部分８ａ、８ｂを、非鉄金属、高耐熱樹脂等から
なる薄板状（又は線状）のステープル２１＆・・・で縫
合締結している。 このような新旧基材８，８の連結により、基材８のワニ
ス硬化機構４への供給が連続的に行われる。新旧基材８
，８の締結具２１による連結は、ホットメルトテープを
使用した場合と異なって、適宜のリベット打ち機、ステ
ープラ−等により極めて短時間（数秒）で行うことがで
きるため、冒頭で述べたアキュームレータの如き基材貯
溜機構を設けておかずとも、生産ラインの連続性を阻害
するような虞れはない。 ワニス硬化機構４を通過して含浸ワニス１０を硬化され
た基材８は、基材引出し機構５を経過してプリプレグ切
断機構６にもたらされ、定寸に切断される。 かくして得られた所定寸法のプリプレグ８′は。 プリプレグ切断機構６から積載搬送機構７に供給される
。 したがって、以上の工程が繰り返されること′により、
ボイドレスの高品質プリプレグを連続生産することがで
きる。 ところで、上記実施例においては、開閉蓋２ａにより含
浸容器２を密閉できるようにしたが、その密閉度はワニ
ス溶剤の蒸発を防止できる程度であればよく、ワニス１
ｏの含浸性能には無関係である。したがって、開閉蓋２
ａは必要に応じて設ければよい。 また、上記実施例では、基材原反リール１を含浸容器２
に回転自在に保持させるようにしたが。 基材引出し機構５による引出し速度に応じて基材原反リ
ール１を強制回転又は回転制動させるように保持させて
おいてもよい。 また、上記実施例では、真空ポンプ１６をワニス含浸工
程実施位５ｆＢに設置したが、真空吸引機構３全体を含
浸容器２又はこれを載置する台車等に一体装備するよう
にしてもよい、このようにした場合には、含浸容器２が
ワニス硬化工程待機位置Ｃ又はワニス硬化工程実施位置
にもたらされたときにおいて、或いはリール装着位置Ａ
からワニス硬化工程実施位置りへの移動中においてワニ
ス１０の含浸を行わしめるようにすることが可能となる
。この場合、前記したワニス含浸工程実施位ｉＢは、ワ
ニス１０の供給又は補充を行うためのワニス供給・補充
位置となる。 さらに、上記実施例では、中空芯体９の外周面に気体分
子透過膜９ｂを被覆形成させたが、かかる透過膜９ｂは
ワニス含浸条件等によっては必ずしも必要とされない、
気体分子透過膜９ｂを形成しない場合には、ワニス１０
が中空芯体９内に侵入する虞れがあるが、中空芯体９等
を洗浄するようにすれば問題はない、また、吸引孔９ａ
・・・は機械的加工によって形成する他、中空芯体９を
多孔質材で成形しておくことによって確保することもで
きる。この場合、基材８が巻装される部分以外はコーテ
ィング等により目詰めしておくことが好ましい。 また、本発明は、ワニス含浸工程とワニス硬化工程を連
続的に行わない場合にも当然適用することができる。 【発明の効果１ 以上の説明から容易に理解されるように、請求項１の方
法によれば、含浸工程を、基材原反り−ルから引出した
基材に対してではなく、基材原反リールそのものに対し
て実施し、しかも基材原反リールをワニスに浸漬させた
状態で基材巻装層の内周部に真空吸引力を作用させるこ
とによって行うから、厚み１幅等の基材条件や使用ワニ
スの粘度条件に拘らず、基材の繊維内部にまでワニスを
充分に含浸させることができ、ボイドレスの高品質プリ
プレグを得ることができる。 また、請求項２の方法によれば、ワニス含浸工程がバッ
チ式に行われるにも拘らず、ワニスに浸漬させた状態の
基材原反リールがら基材を引出して、これをワニス硬化
工程に供給させるようにするから、ワニス含浸工程がら
ワニス硬化工程への連続性を確保でき、プリプレグの連
続生産を実現できる。 また、請求項３の方法によれば、新旧基材間の連結をホ
ットメルトテープを使用した場合に比して極めて短時間
で容易に行うことができ、上記した如く基材原反リール
自体にワニス含浸工程を施すこととも相俟って、従来方
法において必須の巻出し機構、基材接着機構、アキュー
ムレータ、基材引込み機構を必要とせず、製造設備の大
幅な簡略化を実現できる。 さらに、請求項４の装置によれば、基材の種類に拘らず
本発明の方法を好適に実施することができ、汎用性を確
保して、−台で多種類のプリプレグを製造することがで
きる。 また、１１求項５の装置によれば、基材にワニスをより
均一にむらなく含浸させることができ、しかもワニスが
中空芯体内に侵入せず、ワニスの損失を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製造装置の一実施例を示す要部の
縦断正面図、第２図は第１図の■−■線に沿う縦断側面
図、第３図は装置全体の概略側面図、第４図〜第８図は
夫々新旧基林間の連結態様を示す縦断側面図、第９図は
第８図のＩＸ−］Ｘ線に沿う横断平面図である。 １・・・基材原反リール、２・・・含浸容器、３・・・
真空吸引機構、４・・・ワニス硬化機構、５・・・基材
引出し機構、８・・・基材、９・・・中空芯体、９ａ・
・・吸引孔。 ９ｂ・・・気体分子透過膜、１ｏ・・・ワニス、２１・
・・締結具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）繊維質材からなるシート状の基材にワニスを含浸
   させるワニス含浸工程と基材に含浸されたワニスを硬化
   させるワニス硬化工程とを具備するワニス含浸方法であ
   って、ワニス含浸工程において、基材を多孔質構造の中
   空芯体に巻装してなる基材原反リールをワニスに浸漬さ
   せた状態で、中空芯体内に真空吸引力を作用させて、基
   材中の空気を中空芯体内に吸引排除させながらワニスを
   基材に吸引含浸させるようにすることを特徴とするプリ
   プレグの製造方法。 （２）ワニス硬化工程においては、ワニス含浸工程を経
   た基材原反リールをワニスに浸漬させた状態で、基材原
   反リールから基材を順次引出しながらその引出し部分の
   含浸ワニスを硬化させるようにすることを特徴とする、
   請求項１に記載するプリプレグの製造方法。（３）ワニ
   ス含浸工程からワニス硬化工程への移行段階においては
   、ワニス硬化工程を進行中の基材の終端部とワニス含浸
   工程を経た新たな基材原反リールの基材の始端部とをリ
   ベット等の締結具により連結させるようにしたことを特
   徴とする、請求項２に記載するプリプレグの製造方法。 （４）繊維質材からなるシート状の基材を多孔質構造の
   中空芯体に巻装した基材原反リールと、ワニスを貯溜し
   ており、基材原反リールをワニスに浸漬させた状態で回
   転可能に保持する移動可能な含浸容器と、ワニスに浸漬
   された基材原反リールの中空芯体内に真空吸引力を作用
   させる真空吸引機構と、基材に含浸されたワニスを硬化
   させるワニス硬化機構と、基材を含浸容器内の基材原反
   リールからワニス硬化機構を通過させるべく引出す基材
   引出し機構とを具備することを特徴とするプリプレグの
   製造装置。 （５）前記中空芯体が、基材巻装部分に多数の吸引孔を
   有し且つその外周面に気体のみを透過させる気体分子透
   過膜を被覆形成したものであることを特徴とする、請求
   項４に記載するプリプレグの製造装置。