CN105377535B - 扁平纤维加强塑料绞绳、扁平纤维加强塑料绞绳片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过使加捻了的树脂浸渍绞绳硬化而制作了的不存在纤维取向混乱的扁平纤维加强塑料绞绳，以及使用该扁平纤维加强塑料绞绳制作了的扁平纤维加强塑料绞绳片。根据扁平纤维加强塑料绞绳(2)的制造方法，(a)将包含多根加强纤维(f)的未硬化状态的加捻了的树脂浸渍绞绳(f2)在张紧状态下进给到彼此相对且旋转移动的、成对的被加热了的金属带(41A、41B)之间，(b)利用金属带(41A、41B)夹持并加热树脂浸渍绞绳(f2)，并且从两面侧对树脂浸渍绞绳(f2)加压，将绞绳的截面形状成形为扁平形状，在该形状下使树脂硬化，并在该形状的状态下进行冷却。

Description

扁平纤维加强塑料绞绳、扁平纤维加强塑料绞绳片及其制造 方法

技术领域

本发明涉及横截面形成为扁平形状的纤维加强塑料制的线材(以下称作“扁平纤维加强塑料绞绳”。)及其制造方法，并且涉及将该扁平纤维加强塑料绞绳排列成片状的纤维加强塑料片(以下称作“扁平纤维加强塑料绞绳片”。)及其制造方法。扁平纤维加强塑料绞绳片例如作为用于风车用叶片、车辆、船舶等的大型FRP(纤维加强塑料材料)，能够在RTM成型(树脂传递模塑成型)等中广泛使用，并且，还能够用作对作为土木建筑构造物的混凝土构造物、钢构造物、纤维加强塑料构造物进行加强的加强材料。

背景技术

以往，对于将使用例如碳素纤维等加强纤维而制作出的纤维加强塑料线材排列成片状而制作出的纤维加强塑料片而言，其例如作为用于风车用叶片、车辆、船舶等的大型FRP(纤维加强塑料材料)，能够在RTM成型等中广泛使用。并且，该纤维加强塑料片还能够用作通过与作为土木建筑构造物的混凝土构造物、钢构造物、纤维加强塑料构造物抵接来进行加强的加强材料。

在此，在将纤维加强塑料片用于RTM成型等的情况下，或者在使纤维加强塑料片与混凝土构造物、钢构造物等构造物抵接来进行加强的情况下，在构成纤维加强塑料片的纤维加强塑料线材是圆形时，板厚(即，加强厚度)变厚，粘接的树脂量增多。另一方面，在构成纤维加强塑料片的纤维加强塑料线材是扁平形状时，虽然达到相同的加强强度，但能够使增强厚度变薄，能够减少粘接的树脂量。

另外，纤维加强塑料线材在作为埋入混凝土构造物、玻璃纤维加强塑料构造物等的加强筋而使用的情况下也一样，在线材是扁平形状时，能够使加强筋进入了的部位的板厚变薄，因此能够在恒定板厚内投入较多的加强纤维，恒定体积内的纤维含有量(即，Vf)、构造物的目标的截面刚性、强度同线材是圆形时相比，能够使用薄的板厚而制作。

但是，在扁平形状的纤维加强塑料线材、即扁平纤维加强塑料绞绳与圆形线材同样地通过拉拔成型制作的情况下，在模具上存在限制，存在制造根数被限制为孔数的极限的问题。并且，为了防止基体树脂附着在模具上，必须使用脱模剂，产生了成形后的产品与后来粘接的树脂、混凝土之间的粘接不能顺利进行的问题。

在专利文献1、2中记载了如下制造方法：

(1)一边对连续进给的加强纤维束(绞绳)加捻，一边进行树脂浸渍，或者对进行了树脂浸渍的树脂浸渍绞绳加捻，然后对该进行了树脂浸渍且加捻了的树脂浸渍绞绳施加规定大小的拉伸力，由此制作横截面是圆形的纤维加强塑料线材的制造方法；以及

(2)为了将进行了树脂浸渍的树脂未硬化的圆形的绞绳形成为平板形状而使用平板形状的模(模具)，平板形状模具与扁平的线材产品的脱模不使用脱模剂，将不与粘接剂粘接的薄布(“剥离层”这样的聚酯类的织物等)连续插入到成形的线材的上下表面并在硬化后剥掉的制造方法。

在这些制造方法中，由于只要将浸渍了树脂的圆形纤维束仅引入平板形状模具内即可，以及利用脱模用的薄布对其上下进行保护而不使金属的模具与树脂浸渍的纤维束直接接触，因此具有对树脂浸渍的纤维束的损害小、在制造中几乎不存在断线、能够大幅提高成形成品率等优点。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-131874号公报

专利文献2：日本特开2012-131875号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1、2记载的制造方法中，必须使用剥离层(剥离布料)等附属材料，存在材料费、设备费、甚至使用过的附属材料的废弃等诸多问题。

本发明的发明人以上述专利文献1、2所记载的技术为基础，进一步进行研究实验，发现通过利用加热了的两张金属带夹持加捻且进行了树脂浸渍的未硬化的树脂浸渍绞绳，从而使其在扁平化的同时硬化，能够效率极高地制造扁平形状的纤维加强塑料绞绳(扁平纤维加强塑料绞绳)。

本发明是基于上述本发明的发明人的新发现而完成的。

本发明的目的是提供一种使加捻了的树脂浸渍绞绳硬化而制作出的纤维取向不混乱的扁平纤维加强塑料绞绳、以及使用该扁平纤维加强塑料绞绳而制作出的扁平纤维加强塑料绞绳片。

本发明的另一目的是提供一种不必使用附属材料，从而解决了材料费、设备费甚至使用过的附属材料的废弃等问题的上述扁平纤维加强塑料绞绳、以及扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法。

用于解决课题的方案

上述目的根据本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳、扁平纤维加强塑料绞绳片及其制造方法实现。概括而言，根据第一本发明，提供一种扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法，其特征在于，(a)将包含多根加强纤维的未硬化状态的加捻了的树脂浸渍绞绳在张紧状态下进给到彼此相对且旋转移动的、成对的被加热了的金属带之间，

(b)利用所述金属带夹持并加热所述树脂浸渍绞绳，并且从所述树脂浸渍绞绳的两面侧对所述树脂浸渍绞绳加压，将所述绞绳的截面形状成形为扁平形状，在该形状下使树脂硬化，并且在该形状的状态下进行冷却。

根据第二本发明，提供一种扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法，其特征在于，(a)将包含多根加强纤维的未硬化状态的加捻了的多根树脂浸渍绞绳沿该绞绳的长边方向朝向一个方向并丝并排列成平面状，在张紧状态下进给到彼此相对且旋转移动的、成对的被加热了的金属带之间，

(b)利用所述金属带夹持并加热所述树脂浸渍绞绳，并且从所述树脂浸渍绞绳的两面侧对所述树脂浸渍绞绳加压，将所述绞绳的截面形状成形为扁平形状，在该形状下使树脂硬化，并且在该形状的状态下进行冷却，从而制作扁平纤维加强塑料绞绳，

(c)然后，利用固定部件将排列成平面状的所述各扁平纤维加强塑料绞绳保持为一体，并形成为片状。

根据第一以及第二本发明的实施方式，所述树脂浸渍绞绳的加捻次数是5次/m～30次/m。

根据第一以及第二本发明的其他实施方式，所述树脂浸渍绞绳以500g/根～10kg/根的强度张紧。

根据第一以及第二本发明的其他实施方式，一直或者定期向旋转移动的所述金属带涂敷脱模剂，并且通过对金属带进行加热来烧结脱模剂。

根据第一以及第二本发明的其他实施方式，对在所述(b)工序中制作的所述扁平纤维加强塑料绞绳的表面进行研磨或者用溶剂洗净，以去除附着在表面上的脱模剂。

根据第二本发明的其他实施方式，对在上述第二本发明的所述(b)工序中制作了的所述扁平纤维加强塑料绞绳的表面进行研磨或者用溶剂洗净，以去除附着在表面上的脱模剂，然后进行所述(c)工序。

根据第二本发明的其他实施方式，在所述(c)工序中，排列成平面状的所述各扁平纤维加强塑料绞绳沿长边方向形成有规定的间隙(g)。

根据第二本发明的其他实施方式，所述规定的间隙(g)是0.1mm～3.0mm。

根据第三本发明，提供一种扁平纤维加强塑料绞绳，其特征在于，所述纤维加强塑料绞绳是横截面形状形成为扁平的纤维加强塑料绞绳，所述纤维加强塑料绞绳根据上述第一本发明的扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法制造，厚度(t)是0.2mm～5.0mm，宽度(w)是1.0mm～10.0mm。

根据第四本发明，提供一种扁平纤维加强塑料绞绳片，利用固定部件将排列成平面状的扁平纤维加强塑料绞绳保持为一体，并形成为片状，所述扁平纤维加强塑料绞绳片的特征在于，

所述纤维加强塑料绞绳片根据上述第二本发明所述的扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法制造，

所述扁平纤维加强绞绳形成为厚度(t)是0.2mm～5.0mm，宽度(w)是1.0mm～10.0mm。

发明效果

根据本发明，能够提供一种纤维取向不混乱的扁平纤维加强塑料绞绳、以及使用该扁平纤维加强塑料绞绳而制作出的扁平纤维加强塑料绞绳片。并且，根据本发明，能够提供一种不必使用附属材料，从而解决了材料费、设备费、甚至使用过的附属材料的废弃等问题的上述扁平纤维加强塑料绞绳、以及扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法。

附图说明

图1是用于说明本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法的一实施例的制造装置的概略构成图。

图2是对用于说明本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法的一实施例的制造装置中的放线绕线管的动作进行说明的概略构成图。

图3是说明制造本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳的制造装置的一实施例的概略构成图。

图4是图3的制造装置中的成形硬化装置的概略构成立体图。

图5是图4的成形硬化装置的概略横剖视图，图5(a)是图4的大致沿线A-A剖切所得的剖视图，图5(b)是图4的大致沿线B-B剖切所得的剖视图。

图6(a)是用于本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳的制造的树脂浸渍绞绳的一实施例的立体图，图6(b)是表示加热、加压前的树脂浸渍绞绳的排列状态的剖视图，图6(c)是表示加热、加压、硬化后的扁平纤维加强塑料绞绳的排列状态的剖视图。

图7是说明制造本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳片的制造装置的一实施例的概略构成图。

图8是说明本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳的横截面形状的图。

图9是说明本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳片的一实施例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳及其制造方法、以及使用扁平纤维加强塑料绞绳而制作出的扁平纤维加强塑料绞绳片及其制造方法进行说明。

实施例一

(扁平纤维加强塑料绞绳及扁平纤维加强塑料绞绳片)

首先，对根据本发明的制造方法制作的横截面是扁平形状的纤维加强塑料线材，即扁平纤维加强塑料绞绳2进行说明。

图8表示根据本发明的制造方法制造的扁平纤维加强塑料绞绳2的横截面。扁平纤维加强塑料绞绳2的横截面形状形成为扁平形状、即矩形，是通过将基体树脂R浸渍多根加强纤维f而树脂硬化形成的线材。

根据本发明的制造方法制造的扁平纤维加强塑料绞绳2的比较妥当的厚度(t)是0.2mm～5.0mm，宽度(w)是1.0mm～10.0mm。在厚度(t)不足0.2mm时，在制造时会频发加强纤维f的断裂。另一方面，在厚度(t)超过5.0mm时，详细情形参照图1在后文说明，但在将树脂浸渍加强纤维束(树脂浸渍绞绳)f2卷绕在卷绕用绕线管上22时，产生纤维f的弯折，硬化后的扁平纤维加强塑料绞绳2的强度等物性下降明显。扁平纤维加强塑料绞绳2特别优选为厚度(t)是0.4mm～1.5mm，宽度(w)是1.2mm～4.5mm。

另一方面，在本发明的制造方法中，作为加强纤维最优选可以使用碳素纤维，但是不限于此，还可以混入碳素纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等无机纤维，或者芳族聚酰胺纤维、PBO纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚芳酯纤维等有机纤维中的任意一种或者多种来使用。

基体树脂是环氧树脂、乙烯基酯树脂，MMA树脂、不饱和聚酯树脂或者酚醛树脂的任意一种。

接下来，对使用上述扁平纤维加强塑料绞绳2制作的扁平纤维加强塑料绞绳片进行说明。

如图9所示，在扁平纤维加强塑料绞绳片1中，将扁平纤维加强塑料绞绳2向一个方向并丝并配置成卷帘状，各线材2以相互隔着间隙(g)(g＝0.1mm～3.0mm)的量而邻近地分离，并利用固定用纤维材料3固定。

像这样制作出的扁平纤维加强塑料绞绳片1根据使用目的适当确定，但是由于操作上的问题，通常可以制造成整个宽度(W)是100mm～500mm、长度(L)是100m以上，在使用时适当剪断使用。

上述固定用纤维材料3可以只是图9中的纬纱3b，但是如图所示，也可以是由经纱3a以及纬纱3b构成的双轴结构的网状织物。当然，不限于一轴、双轴结构，还可以是三轴、其他多轴结构的网状织物。另外，在本实施例的网状织物3中，各经纱3a、各纬纱3b之间的相隔的距离w1、w2并不限于此，但是考虑到制作出的纤维片1的操作性，通常在0.1mm～100mm间隔的范围内选择。相隔的距离w1、w2既可以相同，也可以是不同的值。

线条的直径可以设置为50～1000μm，可以使用玻璃纤维、碳素纤维、芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、维尼纶纤维等并丝品。

作为固定用纤维材料3，在本实施例中，对使用网状织物的情形进行了说明，但是不限于此。可以使用以往使用的、不是织物而只是通过将线条相互重叠并熔融了的一轴、双轴或者双轴以上的多轴而制作出的熔融网格支承体片。作为熔融网格支承体片，可以使用由预先将低熔点型的热塑性树脂浸渍于例如直径是2μm～50μm的玻璃纤维或者有机纤维中的线条构成的双轴以上的多轴而制作出的熔融网格支承体片，或者还可以使用由在形成芯部的直径是2μm～50μm的玻璃纤维或者有机纤维的表面上配合了热熔融性树脂(例如，热熔融性聚酯)的二重结构的复合纤维构成的熔融网格的支承体片等。

并且，作为固定用纤维材料3，还可以使用由玻璃纤维或者有机纤维等制作的厚度是0.1mm～0.3mm左右的无纺布等。

对于扁平纤维加强塑料绞绳2以及扁平纤维加强塑料绞绳片1等的更加详细的结构，在以下说明的扁平纤维加强塑料绞绳2以及扁平纤维加强塑料绞绳片1的制造方法的说明中可以得到进一步明确。

(扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法及装置)

接下来，对扁平纤维加强塑料绞绳2的制造方法进行说明。

图1～图5表示用于制造本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳2的制造装置100(100A、100B)的一实施例。

在本实施例中，扁平纤维加强塑料绞绳2的制造装置100(100A、100B)由纤维进给、树脂浸渍、卷绕区段100A(图1)和扁平成形(加热、加压、硬化)、冷却以及取回区段100B(100B1、100B2、100B3)(图3)构成。

图1表示制造装置100的纤维进给、树脂浸渍、卷绕区段100A，由多根加强纤维f构成的绞绳(纤维束)f1在图中从左侧向右侧移动，在此期间进行加捻加工和树脂浸渍，制作树脂浸渍绞绳f2。

图3表示制造装置100的扁平成形(加热、加压、硬化)、冷却及取回区段100B，实施了加捻加工和树脂浸渍工序的树脂浸渍绞绳f2在图中从左侧向右侧移动，进行绞绳f2的扁平形状成形和树脂硬化，制作扁平纤维加强塑料绞绳2。

进一步进行说明，在图1所示的纤维进给、树脂浸渍、卷绕区段100A中，准备了多个(通常为3～18个、在本实施例中为了简化附图而表示为两个)纤维供给用的放线绕线管(筒状的缠线部件)11(11a、11b)，聚束了规定根数的未浸渍树脂的加强纤维f的绞绳f1卷绕在各绕线管11上。

卷绕在各绕线管11上的绞绳f1向配置有树脂浸渍槽17的树脂浸渍工序连续进给。同时对绞绳f1进行加捻(纤维束供给、加捻加工工序)。

即，向树脂浸渍工序进给了的绞绳f1在树脂浸渍槽17中进行树脂浸渍，进行了树脂浸渍的绞绳f2在加捻了的状态下卷绕在卷绕用绕线管22(22a、22b)上(树脂浸渍、加捻加工工序)。

在图3所示的扁平成形(加热、加压、硬化)、冷却以及取回区段100B中，进行了树脂浸渍且加捻了的绞绳f2的至少一根以上的、通常为多根的绞绳f2从通常为50～300个的多个绕线管22(在本实施例中为了易于理解附图表示为两个绕线管22(22a、22b))放线并张紧，被导入构成扁平成形(加热、加压、硬化)区段100B1及冷却区段100B2的加热、加压、硬化、冷却装置(以下称作“成形硬化装置”)40。树脂浸渍绞绳f2通过在张紧状态下加热、加压，从而使横截面是圆形的绞绳f2成形为扁平形状，接着通过硬化、冷却而成为扁平纤维加强塑料绞绳2。特别是，如后文所述，当在成形硬化装置40中使用脱模剂的情况下，为了从绞绳2的表面去除该脱模剂，配置有脱模剂去除构件50，例如绞绳表面研磨装置。因此，对于从成形硬化装置40输出的扁平纤维加强塑料绞绳2而言，在取回区段100B3中利用表面研磨装置50研磨各扁平纤维加强塑料绞绳2的表面，随后被直径为1m以上的大径的卷绕卷盘80以规定的速度进行卷绕。

如此，通过利用成形硬化装置40及卷绕卷盘80在加热、加压、硬化工序时对被导入成形硬化装置40的加捻了的树脂浸渍绞绳f2施加了规定的拉伸力，使各树脂浸渍绞绳f2在规定的张紧状态下成形为扁平形状。因此，在并列状态下被导入了加热、加压、硬化区段100B1的多根树脂浸渍绞绳f2在沿行进方向整齐排列的状态下进行加热、加压、硬化，抑制绞绳f2(即，单纤维f)的取向混乱。

接下来，更加详细地说明上述各工序。

纤维束供给、加捻加工工序

在本实施例中，如参照图1、图2所理解的那样，在纤维供给、树脂浸渍、卷绕区段100A中，绕线管11(11a、11b)安装在设置于放线装置51的旋转轴12(12a、12b)上，并且，该旋转轴12旋转自如地安装在放线装置的旋转主轴13(13a、13b)上。

各绕线管11(11a、11b)利用驱动马达M及齿轮传递机构G绕各绕线管11(11a、11b)的旋转轴12(12a、12b)旋转，对卷绕在绕线管11(11a、11b)上的绞绳f1进行放线。同时，如上所述，各绕线管11(11a、11b)分别一边绕旋转轴12(12a、12b)旋转，一边与旋转轴12(12a、12b)一起绕旋转主轴13(13a、13b)旋转。

即，绕线管11绕旋转轴12旋转，同时也绕旋转主轴13旋转，对绞绳f1进行放线。

从绕线管11放线了的绞绳f1被形成于引导件14的引导孔15(15a、15b)引导，并被入口引导辊16导入树脂浸渍槽17内。

根据上述结构，向设置了树脂浸渍槽17的浸渍工序供给加捻了的绞绳f1。

通过调节绕线管11的绕旋转主轴13的转速和绞绳f1的放线速度，能够控制每米加捻次数。

根据本实施例，如上所述，为了制作例如厚度(t)是0.2～5.0mm、宽度(w)是1.0～10.0mm的扁平纤维加强塑料绞绳2，输入扁平成形(加热、加压、硬化)区段100B1前的加捻了的树脂浸渍绞绳f2的线径优选是直径(d)(图6(a))是0.8mm～3.0mm。因此，被供给向浸渍工序的绞绳f1在例如加强纤维是碳素纤维等情况下，使用聚束了6000～60000(60K)根线径是6μm～10μm的碳素纤维(单纤维)f的碳素纤维绞绳(碳素纤维束)f1。

进一步进行说明，根据本实施例的制造方法制造的扁平纤维加强塑料绞绳2以每米5次至30次(5次/m～30次/m)的范围中的任意一种频率加捻。特别是在50K～60K左右的大径的绞绳f2中，当不足5次/m时，即使在树脂硬化前施加张力也难以确保稳定的圆形状(圆形)，当加捻超过30次/m时，难以成形扁平形状，因此不优选超过30次/m。尤其是，加捻最优选为10次/m至25次/m的范围。

树脂浸渍工序

在树脂浸渍槽17中容纳有基体树脂R，在浸渍槽17的入口部，如上所述，配置有引导绞绳f1的入口引导辊16。并且，在浸渍槽17内配置有浸渍辊18，在浸渍槽17的出口部配置有出口引导辊对19。

入口引导辊16在使树脂浸渍绞绳f1的工序中起到将构成供给至浸渍槽17的绞绳f1的多个加强纤维f在浸渍前聚齐的作用。

浸渍辊18起到将绞绳f1强制浸渍于树脂R中的作用，在至少一部分浸渍于积存在浸渍槽17中的树脂R中的状态下使用。

出口引导辊对19(19a、19b)起到将浸渍有树脂的绞绳f2捋齐的作用，在此控制树脂附着量。

即，通过控制上下辊19a、19b的间隙以及按压力，控制树脂浸渍绞绳f2中的浸渍树脂量。

在本实施例中，树脂浸渍绞绳f2中的加强纤维f的含有量(Vf)优选为加强纤维的体积比率是30％～70％。

进一步进行说明，在加强纤维含有量的体积比率(Vf)不足30％时，纤维量少，因而强度等物性下降。另一方面，在超过70％时，树脂不足，这也会导致制造后的线材的强度等物性下降。因此，加强纤维的体积比率最优选为40％～60％的范围。

并且，在本实施例的制造方法中，如上所述，作为加强纤维最优选使用碳素纤维，但是不限于此，还可以混入碳素纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等无机纤维，或者芳族聚酰胺纤维、PBO纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚芳酯纤维等有机纤维中的一种或者多种来使用。

作为基体树脂，能够使用环氧树脂、乙烯基酯树脂、MMA树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂，但是其中优选使用环氧树脂。面向在高温中使用的市场、要求特殊耐腐蚀性的市场等特殊用途，使用其他树脂。

进行了树脂浸渍的绞绳f2被形成于引导件20的引导孔21(21a、21b)引导，被卷绕装置52中的卷绕绕线管22(22a、22b)卷绕。图6(a)表示经过加捻且浸渍有树脂R的绞绳f2。

各卷绕绕线管22分别被驱动为绕旋转轴23(23a、23b)旋转。

卷绕有进行了树脂浸渍的绞绳f2的绕线管22经过图3所示的扁平成形(加热、加压、硬化)、冷却区段100B1、100B2中的加热、加压、硬化、冷却工序而被供给向取回区段100B3。

加热、加压、硬化成形，冷却工序及取回工序

参照图3，在加热、加压、硬化成形、冷却区段(在以下的说明中，有时也简记为“成形硬化区段”。)100B1及100B2中，利用上述卷绕装置52卷绕了树脂浸渍绞绳f2的绕线管22(22a、22b)设置在放线装置53的旋转轴24(24a、24b)上。即，卷绕绕线管22在加热、加压、硬化及冷却硬化工序中作为放线绕线管发挥作用。

卷绕在放线绕线管22(22a、22b)上的进行了树脂浸渍的、加捻加工过的树脂浸渍未硬化绞绳f2利用绕线管22进行放线。绞绳f2在放线装置53与构成成形硬化区段100B1、100B2的成形硬化装置40之间、以及成形硬化装置40与后述的取回装置80之间，在被施加了规定的拉伸力的状态下，穿过成形硬化装置40，从而形成扁平纤维加强塑料绞绳2。扁平纤维加强塑料绞绳2随后在张紧状态下进给向取回区段100B3。

进一步进行说明，成形硬化区段100B1、100B2的该放线装置53具有电磁制动器等的功能，能够对从绕线管22放线的未硬化树脂浸渍绞绳f2施加适当的拉伸力。

即，在放线装置53与成形硬化装置40之间，通过对进行了加捻且未硬化树脂浸渍的绞绳f2施加适当的拉伸力，一样地对成束的加强纤维f进行张紧，能够将输入至成形硬化区段100B1、100B2前的绞绳f2的横截面形状形成为圆形截面，即圆形(图6(b))。

另外，在本实施例中，如上所述，在作为碳素纤维束f1使用聚束了6000～60000根碳素纤维绞绳等情况下，优选对进行了树脂浸渍的绞绳f2施加500g/根至10kg/根的强度的拉伸力。在不足500g/根时，难以确保圆形，在超过10kg/根时，在制造过程中会产生纤维f断裂这样的故障，从而导致不能实现稳定的制造的问题。拉伸力尤其最优选为2kg/根至8kg/根的范围。

另外，在本申请说明书中，“圆形”指的是还包括截面的纵向的直径与横向的直径比在1.0～1.5的范围内的“大致圆形”的意思。

根据本实施例，在上述结构的制造装置100中，从放线绕线管22放线的、加捻加工过的未硬化的树脂浸渍绞绳f2根据需要被引导部件25引导，如图6(b)所示，在隔着规定间隔(P1)并列的状态下，被连续地供给向加热、加压、硬化区段100B1。

在本实施例中，如上所述，加热、加压、硬化区段100B1及冷却区段100B2利用图3所示的成形硬化装置40实施。成形硬化装置40在本实施例中形成为在上下方向上对称配置的上、下带装置40A、40B。上、下带装置40A、40B在本实施例中构成为相同的结构，因此对上带装置40A进行说明。

参照图3～图5(a)、图5(b)进行说明，上带装置40A具有：形成为金属带的带主体41A；卷绕该带主体41A并用于使其旋转移动的加热加压辊42A；冷却辊43A；以及加压辊44A。带主体41A优选可以使用厚度t41是0.5mm～1.5mm的环状的钢制的带等。在本实施例中，使用了厚度t41是1.0mm、宽度w41(参照图5(a))是500mm、周长是5530mm的不锈钢金属带。

并且，如图3、图5(a)所示，在本实施例中，加热加压辊42A使用外径D42是500mm、辊身长L42是600mm的圆筒状的钢制筒，在筒内部具有作为加热源的电加热器(未图示)。加热加压辊42A位于加热、加压、硬化区段100B1，将对树脂浸渍绞绳f2进行加热、加压的带主体41A加热至规定温度，例如130℃～180℃。

在本实施例中，冷却辊43A使用与上述加热加压辊42A相同的钢制筒。即，如图3、图5(b)所示，使用外径D43是500mm、辊身长L43是600mm的圆筒状的钢制筒，在筒的内部配置了冷却系统(冷却水配管等)(未图示)。冷却辊43A将位于冷却区段100B2的带主体41A冷却至规定温度，例如5℃～20℃左右。

在上述本实施例的结构的带装置40A中，加热加压辊42A与冷却辊43A的分离距离、即各棍的旋转轴线间的距离L40是1980mm。

根据本实施例，配置有位于加热加压辊42A与冷却辊43A之间的多个(在本实施例中是六个)加压辊44A。在本实施例中，加压辊44A的直径D44是85mm，辊身长L44(参照图5(b))是600mm。当然，加压辊44A不限于这样的本实施方式的形状、尺寸结构。并且，也可以是加压辊44A自身也具有加热源的加热加压辊。

如上所述，在本实施例中，下带装置40B与上述上带装置40A同样地构成。因此，对于下带装置40B中形成为与上带装置40A相同的结构以及功能的部件，在相同的附图标记上标注符号“B”来表示，对此省略详细的说明。

在此，特别是参照图4及图5(a)、图5(b)，对成型硬化装置40的整体结构进行进一步说明。

成形硬化装置40是用于对在上下方向上对称配置的上、下带装置40A、40B进行支承的框体，具有用于支承上带装置40A的上框架70A和用于支承下带装置40B的下框架70B。

上带装置40A的加热加压辊42A、冷却辊43A、加压辊44A被旋转自如地支承于上框架70A，利用这些辊42A、43A、44A转动自如地卷绕金属带41A。同样地，下带装置40B的加热加压辊42B、冷却辊43B、加压辊44B被旋转自如地支承于下框架70B，利用辊42B、43B、44B转动自如地卷绕金属带41B。

根据本实施例，在上述结构中，上框架70A经由例如作为液压装置的上下间隔调整构件(升降装置)71(71a～71d)而上下移动自如地支承于下框架70B。在本实施例中，升降装置71(71a～71d)在旋转自如地保持各带装置40A、40B的各辊42(42A、42B)、43(43A、43B)、44(44A、44B)的上、下框架70A、70B的两侧部对称配置地合计配置有四个。

因此，通过驱动上下间隔调整构件71(71a～71d)，上带装置40A能够相对于下带装置40B在上下方向上移动，两个金属带41A、41B的间隔G41(图3)被设定为规定的值。

并且，在本实施例中，通过在安装在上下带装置40A、40B的加热加压辊42A、42B的旋转轴的驱动带轮72、72B、设置于下框架70B的驱动马达73的驱动带轮74、以及张力调整辊75之间张紧的驱动带76，驱动马达73被驱动，从而使加热加压辊42A、42B被旋转驱动，由此，上下带装置40A、40B的金属带41A、41B被旋转驱动。因此，冷却辊43A、43B及加压辊44A、44B也被旋转驱动。金属带41A、41B在例如0.1m/分～5m/分的范围内以恒定的速度移动。

因此，在本实施例中，未硬化状态的加捻了的脂浸渍绞绳f2至少为一根以上，通常是50～300根的绞绳f2在张紧状态下被进给到彼此相对并旋转移动的、成对的被加热了的金属带41A、41B之间。金属带41A、41B经由加热加压辊42A、42B而被加热至规定的温度，因此，树脂浸渍绞绳f2通过被金属带41A、41B夹持而加热。并且，通过加热加压辊42A、42B及加压辊44A、44B将金属带41A、41B之间的距离设定为规定的距离G41，因此树脂浸渍绞绳f2被金属带41A、41B从两面侧加压，而将绞绳f2的截面形状从圆形成形为扁平形状，在该形状的状态下使树脂硬化，保持该形状的状态地利用冷却辊43A、43B进行冷却。

根据本发明，由于对树脂浸渍绞绳f2进行了加捻，因而在利用金属带加压部成形为扁平时，在宽度方向上也受到约束，因而能够制造宽度恒定的扁平绞绳。

如此，进给至具有在上述本实施例中说明了的具体结构的带装置40A、40B的成形硬化装置40的树脂浸渍绞绳f2在加热、加压、硬化区段100B1以规定的压力及温度进行加热、加压而成形为扁平形状，然后被硬化而形成扁平纤维加强塑料绞绳2。在本实施例中，为了获得所希望的厚度(t)的扁平纤维加强塑料绞绳2，如上所述，利用上下带装置间隔调整构件(升降构件)71(71a～71d)适当调整对绞绳f2进行夹持的带主体41A、41B之间的间隔G41。

通常，在成形硬化区段100B1、100B2移动的绞绳f2的移动速度、加热、加压、硬化区段100B1的加热温度、加压力、以及冷却区段100B2的冷却温度根据浸渍的树脂的种类、作为产品的扁平纤维加强塑料绞绳2的树脂浸渍量等而适当确定。通过延长加热、加压、硬化区段100B1及冷却区段100B2的长度LB1、LB2，能够提高扁平纤维加强塑料绞绳2的制造速度。

根据以上说明了的本实施例的制造方法，如图6(a)、图6(b)所示，具有圆形截面并以规定的间隔P1排列的多根树脂浸渍绞绳f2，如图6(c)所示，在加热、加压、硬化区段100B1中成形为横截面是矩形的扁平的树脂未硬化的绞绳2s。然后，扁平绞绳2s被硬化而形成扁平纤维加强塑料绞绳2。

接下来，在冷却区段100B2中被冷却并从带41A、41B剥离了的多个扁平纤维加强塑料绞绳2被进给向取回区段100B3，经过绞绳表面研磨装置50而卷绕在卷盘80上。关于绞绳表面研磨装置50在后文详细说明。

另外，在成形硬化装置40的带41(41A、41B)上粘接有未硬化状态的扁平绞绳2s，为了防止使已硬化状态的扁平纤维加强塑料绞绳2从带41A、41B良好地剥离的情况受到损害，带41A、41B的外表面优选维持平滑状态。因此，如图3所示，设置例如抛光布等研磨构件45(45A、45B)，使其一直或者定期抵接并研磨金属带表面即可。并且，根据需要，可以与上述金属带研磨构件45一起设置、或者代替研磨构件45而设置脱模剂涂敷构件46(46A、46B)。通过设置脱模剂涂敷构件46，并在带表面薄薄地涂敷脱模剂，能够继续实现良好的剥离。关于使用脱模剂的情况，如以下说明。

为了防止树脂附着在金属带41(41A、41B)上，本发明的发明人对于在金属带表面使用含氟树脂、硅树脂、硅氧烷树脂等涂层、在金属表面使用特氟龙材料(“特氟龙”：杜邦公司的聚四氟乙烯的商品名称)等的脱模处理进行了研究。然而，发现存在如下问题，即：通过这些脱模处理获得的表面层与金属带的硬度相比硬度大幅降低，在将热硬化的纤维加强塑料材料等硬质材料夹层成形而制造时，存在难以实现厚度精度，并且在连续使用后会导致变形或损害等而无法承受长期连续运转的问题。

因此，如上所述，为了改良金属带41与树脂浸渍绞绳f2的树脂之间的脱模性，在金属带表面薄薄地涂敷脱模剂，并通过加热金属带来烧结脱模剂，从而得出如下结论：

(1)不必使用脱模纸或者脱模膜也能够将附着在金属带上的树脂控制为最少，成形了的扁平纤维加强塑料绞绳2的表面也能被完美地处理。

(2)由于脱模剂是极薄的涂膜，因此不会像特氟龙膜那样的因没有柔软性而导致表面产生变形或者损害等不良，金属带41的硬度在冲压成形时得到有效利用，能够制作厚度精度优异的产品。并且，

(3)通过定期涂敷脱模剂，不必因脱模性下降而重新进行表面涂覆等，能够长期连续地制造。作为脱模剂优选使用氟类脱模剂、硅类脱模剂。

另外，当在金属带表面上涂敷了脱模剂的情况下，由于在成形了的扁平纤维加强塑料绞绳2的表面上附着有脱模剂，因此根据其后的使用方法的不同会出现无法获得所需要的粘接性能等问题。因此在不使用脱模剂的情况下，如上所述，考虑了在带41(41A、41B)与树脂浸渍绞绳f2之间使用脱模纸、脱模膜或者剥离层(剥离布料)等。然而，在使用脱模纸等附属材料的情况下，产生材料费、设备费、甚至使用过的附属材料的废弃等诸多问题。

因此，在本实施例中，在根据需要使用了脱模剂的情况下，如上所述，在成形硬化装置40后设置有作为脱模剂去除构件50的表面研磨装置。作为表面研磨装置50装置成利用砂纸、铁锉刀、喷砂处理在成形硬化了的扁平纤维加强塑料绞绳2的上下表面轻轻地研磨绞绳表面。根据实验结果可知：利用这样简单的研磨装置50从绞绳表面去除脱模剂，并且研磨的凹凸借助锚固效果而将粘接性提高至不存在脱模剂的扁平纤维加强塑料绞绳以上。去除扁平纤维加强塑料绞绳的脱模剂除了采用上述表面研磨之外，还可以采用使用了溶剂、例如甲苯等的药剂清洗装置等。

另外，在作为产品的纤维加强塑料绞绳的横截面是圆形的情况下，需要曲面研磨，表面研磨变得困难。与此相对，在本发明中，获得的产品的纤维加强塑料绞绳的横截面是在纤维中加捻了的恒定厚度的扁平形状，因此，通过使用例如上述#400～#800左右的砂纸等，能够容易地进行连续的表面研磨。

如上所述，从成形硬化装置40输出的扁平纤维加强塑料绞绳2在取回区段100B3中利用表面研磨装置50研磨了各扁平纤维加强塑料绞绳2的表面，然后利用直径为1m以上的大径的卷绕卷盘80以规定的速度进行卷绕。

(扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法及装置)

接下来，对扁平纤维加强塑料绞绳片1的制造方法进行说明。用于制作扁平纤维加强塑料绞绳片1的扁平纤维加强塑料绞绳2通过与参照图1～图3等说明了的扁平纤维加强塑料绞绳2的制造方法相同的方法进行制造，因此，能够使用相同的制造装置100(100A、100B)。但是，如图7所示，扁平成形、冷却及取回区段100B的取回区段100B3只在表面研磨装置50后配置有片化装置60这一点有所不同。

即，用于制造本发明所涉及的扁平纤维加强塑料绞绳片1的制造装置100(100A、100B)由图1所示的纤维进给、树脂浸渍、卷绕区段100A(图1)和图7所示的扁平成形(加热、加压、硬化)、冷却及取回区段100B(100B1、100B2、100B3)构成。

根据本实施例，如上所述，利用图1所示的制造装置100制造实施了加捻加工和树脂浸渍工序的树脂浸渍绞绳f2。

接下来，实施了加捻加工和树脂浸渍工序的绞绳f2在图7所示的制造装置100的扁平成形(加热、加压、硬化)、冷却及取回区段100B中进行绞绳f2的扁平形状成形和树脂硬化，制作扁平纤维加强塑料绞绳2，接着制作扁平纤维加强塑料绞绳片1。

进一步进行说明，根据本实施例，如图7所示，在加热、加压、硬化区段100B1及冷却区段100B2中被冷却并从带剥离了的多个扁平纤维加强塑料绞绳2经过表面研磨装置50及片化装置60形成为扁平纤维加强塑料绞绳片1，被卷绕在卷盘80上。

如上所述，从加热、加压、硬化及冷却装置40剥离了的扁平纤维加强塑料绞绳2的表面的平滑性极高，并且有时还存在附着有脱模剂的情况。对于扁平纤维加强塑料绞绳2的表面平滑性高的情形、或者附着在表面上的脱模剂而言，在将作为产品的扁平纤维加强塑料绞绳片1作为加强材料与构造物粘接时，或者在作为RTM成形用FRP材料使用的情况下不优选。

因此，如上所述，在成形硬化装置40的出口设置例如表面研磨装置50那样的脱模剂去除构件，优选使来自成形硬化装置40的扁平纤维加强塑料绞绳2的表面粗糙化，并且从扁平纤维加强塑料绞绳2的表面去除脱模剂。

利用表面研磨装置50使其表面粗糙化成所希望的粗糙度，并且，去除了脱模剂的扁平纤维加强塑料绞绳2如图6(c)所示，在相互隔着间隔(g)并在长边方向上并丝的状态下进给到片化装置60。各扁平纤维加强塑料绞绳2在片化装置60中粘接有固定部件3，形成为图9所示的扁平纤维加强塑料绞绳片1。在片化装置60中配置有：供给固定部件3的固定部件供给构件61；以及将固定部件3粘接于扁平纤维加强塑料绞绳2，并将多个扁平纤维加强塑料绞绳2一体化、形成为片状的加热粘接冷却加压构件62。

即，在本实施例中，固定部件供给构件61如上所述，将纬纱、网格状部件等固定部件3供给至排列整齐的扁平纤维加强塑料绞绳2的两侧或者一侧，接下来，利用加热粘接冷却加压构件62形成为一体。

根据按照上述说明的本发明的扁平纤维加强塑料绞绳2及扁平纤维加强塑料绞绳片1的制造方法，具有以下优点。

在本发明的制造方法中，将通过对进行了规定的加捻、树脂浸渍的绞绳施加适当的拉伸力而形成为圆形的树脂浸渍的绞绳f2夹持在加热了的金属带41A、41B之间并加压，能够使用例如50K的大径的绞绳，有效、即大幅提高成形效率地制造纤维单位面积重量大、厚度(t)是1.0mm～2mm(纤维单位面积重量是900g/m²～1800g/m²的)、宽度(W)是5mm～500mm的扁平纤维加强塑料绞绳片1。并且，根据本实施例的制造方法，可知：对树脂浸渍的绞绳f2的损害少，在制造过程中基本不存在断线。因此，尤其是本发明的扁平纤维加强塑料绞绳片1不仅单位面积重量大、强度高，而且变形性能优异、能够适用于RTM成型等，能够制造高强度的大型成形体。

附图标记说明

1 扁平纤维加强塑料绞绳片

2 扁平纤维加强塑料绞绳

2s 树脂浸渍扁平绞绳

3 固定部件

17 树脂浸渍槽

40 (40A、40B)成形硬化装置(加热、加压、硬化及冷却装置)

41 (41A、41B)金属带(带主体)

42 (42A、42B)加热、加压辊

43 (43A、43B)冷却辊

44 (44A、44B)加压辊

45 金属带研磨构件

50 绞绳表面研磨装置(脱模剂去除构件)

60 片化装置

80 卷绕卷盘

f 加强纤维单纤维

f1 加强纤维束(绞绳)

f2 树脂浸渍未硬化绞绳

R 基体树脂

Claims (14)

1.一种用于利用成形硬化装置制造扁平纤维加强塑料绞绳的扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法，所述成形硬化装置具有在上下方向上对称配置的上带装置和下带装置，所述扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法的特征在于，

所述上带装置及下带装置均具有：

在内部具有加热源的加热加压辊；

在内部具有冷却装置的冷却辊；

在所述加热加压辊与冷却辊之间卷绕而旋转移动的金属带；

在旋转移动的所述金属带的内侧，配置在所述加热加压辊与所述冷却辊之间的金属带加压辊；以及

将所述上带装置及下带装置的相对的两金属带的间隔设定成规定的距离的上下间隔调整构件，

所述上带装置及下带装置的各所述金属带被由所述加热源加热了的所述加热加压辊加热至规定温度，并且被由所述冷却装置冷却了的所述冷却辊冷却至规定温度，

(a)将包含多根加强纤维的未硬化状态的加捻了的树脂浸渍绞绳在张紧状态下进给到彼此相对且旋转移动的、成对的被加热了的所述金属带之间，

(b)利用由所述加热加压辊加热了的所述金属带夹持并加热所述树脂浸渍绞绳，并且利用由所述加热加压辊及所述金属带加压辊加压、且被所述上下间隔调整构件设定成规定的距离的所述金属带从所述树脂浸渍绞绳的两面侧对所述树脂浸渍绞绳加压，将所述绞绳的截面形状成形为扁平形状，在该形状下使树脂硬化，并且在该形状的状态下，被由所述冷却辊冷却了的金属带冷却。

2.根据权利要求1所述的扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法，其特征在于，所述金属带加压辊在内部具有加热源，被加热至规定温度。

3.根据权利要求1或2所述的扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法，其特征在于，所述树脂浸渍绞绳的加捻次数是5次/m～30次/m。

4.根据权利要求1或2所述的扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法，其特征在于，所述树脂浸渍绞绳以500g/根～10kg/根的强度张紧。

5.根据权利要求1或2所述的扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法，其特征在于，一直或者定期向旋转移动的所述金属带涂敷脱模剂，并且通过对金属带进行加热来烧结脱模剂。

6.根据权利要求5所述的扁平纤维加强塑料绞绳的制造方法，其特征在于，对在所述(b)工序中制作并从所述金属带分离输出了的所述扁平纤维加强塑料绞绳的表面进行研磨或者用溶剂洗净，以去除附着在表面上的脱模剂。

7.一种扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法，其特征在于，

(A)在具有在上下方向上对称配置的上带装置和下带装置的成形硬化装置中，

所述上带装置及下带装置均具有：

在内部具有加热源的加热加压辊；

在内部具有冷却装置的冷却辊；

在所述加热加压辊与冷却辊之间卷绕而旋转移动的金属带；

在旋转移动的所述金属带的内侧，配置在所述加热加压辊与所述冷却辊之间的金属带加压辊；以及

将所述上带装置及下带装置的相对的两金属带的间隔设定成规定的距离的上下间隔调整构件，

所述上带装置及下带装置的各所述金属带被由所述加热源加热了的所述加热加压辊加热至规定温度，并且被由所述冷却装置冷却了的所述冷却辊冷却至规定温度，

在所述成形硬化装置中，

(a)将包含多根加强纤维的未硬化状态的加捻了的多根树脂浸渍绞绳沿该绞绳的长边方向朝向一个方向并丝并排列成平面状，在张紧状态下进给到彼此相对且旋转移动的、成对的被加热了的所述金属带之间，

(b)利用由所述加热加压辊加热了的所述金属带夹持并加热所述树脂浸渍绞绳，并且利用由所述加热加压辊及所述金属带加压辊加压、且被所述上下间隔调整构件设定成规定的距离的所述金属带从所述树脂浸渍绞绳的两面侧对所述树脂浸渍绞绳加压，将所述绞绳的截面形状成形为扁平形状，在该形状下使树脂硬化，并且在该形状的状态下，被由所述冷却辊冷却了的金属带冷却，从而制作扁平纤维加强塑料绞绳，

(B)然后，利用固定部件将排列成平面状的各所述扁平纤维加强塑料绞绳保持为一体，并形成为片状。

8.根据权利要求7所述的扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法，其特征在于，所述金属带加压辊在内部具有加热源，被加热至规定温度。

9.根据权利要求7或8所述的扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法，其特征在于，所述树脂浸渍绞绳的加捻次数是5次/m～30次/m。

10.根据权利要求7或8所述的扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法，其特征在于，所述树脂浸渍绞绳以500g/根～10kg/根的强度张紧。

11.根据权利要求7或8所述的扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法，其特征在于，一直或者定期向旋转移动的所述金属带涂敷脱模剂，并且通过对金属带进行加热来烧结脱模剂。

12.根据权利要求11所述的扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法，其特征在于，对在所述(b)工序中制作了的所述扁平纤维加强塑料绞绳的表面进行研磨或者用溶剂洗净，以去除附着在表面上的脱模剂，然后进行所述(B)工序。

13.根据权利要求7或8所述的扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法，其特征在于，在所述(B)工序中，排列成平面状的所述各扁平纤维加强塑料绞绳沿长边方向形成有规定的间隙(g)。

14.根据权利要求13所述的扁平纤维加强塑料绞绳片的制造方法，其特征在于，所述规定的间隙(g)是0.1mm～3.0mm。