CN105658707B - 预浸料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供预浸料的制造方法，准备包含多束强化纤维束的强化纤维片、基体树脂组合物、第一脱模片和第二脱模片、以及一对弹性体，向上述强化纤维片赋予上述基体树脂组合物来形成预浸料前体，以上述第一脱模片和第二脱模片的第一面与上述预浸料前体相接的方式、并且以上述第一脱模片和第二脱模片具有在宽度方向上从上述预浸料前体的两端延伸的延伸部的方式，在上述第一脱模片与上述第二脱模片之间夹住上述预浸料前体，将上述一对弹性体以与上述第二脱模片的上述延伸部对置的方式并且以与上述第二脱模片的第二面相接的方式配置，将上述预浸料前体、上述第一脱模片和第二脱模片、以及上述弹性体同时在上述预浸料前体的厚度方向上加压。

Description

预浸料的制造方法
技术领域
本发明涉及纤维强化复合材料所使用的预浸料的制造方法。
本申请基于2013年10月22日在日本申请的特愿2013-219394号主张优先权，将其内容引用到本文中。
背景技术
纤维强化复合材料轻量且具有优异的机械特性。因此广泛用于航空机、车辆、船舶、建筑物等结构材料、高尔夫球杆、钓竿、网球拍等体育用具。
纤维强化复合材料的制造中，广泛采用使用布预浸料、单向预浸料来制造纤维强化复合材料的方法。布预浸料是在将强化纤维束制成织物的布中含浸了基体树脂组合物的预浸料。单向预浸料是将多束纤维束沿一个方向拉齐而形成强化纤维片，在其中含浸了基体树脂组合物的预浸料。基体树脂组合物使用热固性树脂和热塑性树脂，其中使用热固性树脂的情况多。
预浸料的制造中，一般使用包含将基体树脂组合物与强化纤维片重叠，将它们用加压辊夹着进行加压、加热的热熔法的加压含浸法。
通过加压含浸法来制造预浸料时可能产生的第一个问题是，采用加压辊进行压缩的结果是，比强化纤维片的宽度宽，基体树脂组合物溢出。溢出的基体树脂组合物有时过剩地附着在预浸料的两侧端部，导致预浸料的操作性的恶化、和纤维强化复合材料的强度降低。
通过加压含浸法来制造预浸料时可能产生的第二个问题是，采用加压辊进行压缩的结果是，预浸料的两侧端部的强化纤维的目付(每单位面积的重量)变低。这可能是因为通过采用加压辊进行的压缩而强化纤维片在宽度方向上被摊开，在强化纤维片的两侧端部，强化纤维束向着外侧大幅移动而产生的。
针对上述第一个问题，专利文献1提出了将基体树脂组合物与亲和性的带材接触配置在强化纤维片的两侧端部的制造方法。根据该制造方法，溢出的基体树脂组合物伴随着与其具有亲和性的带材而被除去，因此从预浸料本身被除去。
然而专利文献1所记载的制造方法中，不能防止基体树脂组合物的溢出本身。因此，留有基体树脂组合物的溢出对工序稳定性带来影响的担心。
此外，专利文献1所记载的制造方法中，如果接触配置在强化纤维片的两侧端部的带材的厚度为预浸料的厚度以下，则预浸料从加压辊与该带材之间流出而产生上述第二个问题。此外，如果该带材的厚度比预浸料的厚度厚，则不能对预浸料充分加压。因此，不能使基体树脂组合物充分地含浸于强化纤维束中。此外，在专利文献1所记载的基体树脂组合物中使用具有亲和性的带的情况下，需要过剩地使用基体树脂组合物。进一步，由于一次性吸附了基体树脂组合物的片不能再次使用，因此存在制造成本会上升的问题。
此外，专利文献2中通过从脱模片的外侧做出突起来弯折脱模片，抑制基体树脂组合物从脱模片流出。该方法可以防止基体树脂组合物从脱模片溢出。然而，无法抑制基体树脂组合物从预浸料流出，即使是上述第一个问题的解决方法，效果也不充分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-170847号公报
专利文献2：日本特开平6-200051号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是鉴于上述情况而作出的。即本发明提供一种预浸料的制造方法，该制造方法可以防止将强化纤维片与基体树脂组合物加压而将基体树脂组合物含浸于强化纤维片的工序中的基体树脂组合物的溢出和强化纤维片在宽度方向上的摊开，可以容易地避免由过剩地附着在预浸料的两侧端部的树脂组合物引起的预浸料的操作性的恶化、纤维强化复合材料的强度降低，此外，可以容易地避免由强化纤维片的加宽引起的预浸料的两侧端部的强化纤维的目付的降低。
用于解决课题的方法
本发明的一方案涉及的预浸料的制造方法是，准备包含多束强化纤维束的强化纤维片、基体树脂组合物、第一脱模片和第二脱模片、以及一对弹性体；向上述强化纤维片赋予上述基体树脂组合物来形成预浸料前体；以上述第一脱模片和第二脱模片的第一面与上述预浸料前体相接的方式、并且以上述第一脱模片和第二脱模片具有在宽度方向上从上述预浸料前体的两端延伸的延伸部的方式，在上述第一脱模片与上述第二脱模片之间夹住上述预浸料前体；将上述一对弹性体以与上述第二脱模片的上述延伸部对置的方式并且以与上述第二脱模片的第二面相接的方式配置；将上述预浸料前体、上述第一脱模片和第二脱模片、以及上述弹性体同时在上述预浸料前体的厚度方向上加压。
上述弹性体可以在上述预浸料前体的长度方向上连续。
上述弹性体可以为环状。
上述弹性体的张力可以受到控制。
上述弹性体可以为发泡体。
可以对上述弹性体实施润滑处理。
上述第二脱模片可以为热塑性树脂膜。
上述强化纤维片可以包含拉齐了的强化纤维束。
上述强化纤维片可以包含二维随机堆积的短强化纤维束。
上述强化纤维片由第一强化纤维片和第二强化纤维片构成，上述预浸料的制造方法可以进一步具有下述工序：在上述第一强化纤维片的一面涂布基体树脂组合物，在第一强化纤维片的上述一面重叠第二强化纤维片而形成上述预浸料前体。
发明的效果
根据本发明的上述方案涉及的预浸料的制造方法，可以获得在两端部没有树脂组合物的溢出，两端部的强化纤维片的强化纤维目付的降低少的预浸料。
附图说明
图1是显示本发明的第1实施方式涉及的预浸料的制造方法的图。
图2是说明本发明的第1实施方式涉及的预浸料的制造方法的主要部分的、图1的线I-I时的截面图。
图3是显示本发明的第2实施方式涉及的预浸料的制造方法的图。
图4是说明本发明的第2实施方式涉及的预浸料的制造方法的主要部分的、图3的线J-J时的截面图。
图5是显示实施例2和比较例2中获得的SMC的宽度的图。
图6A是显示将基体树脂组合物的涂覆宽度设为620mm的情况下的实施例2中获得的SMC的目付分布的图。
图6B是显示将基体树脂组合物的涂覆宽度设为620mm的情况下的比较例2中获得的SMC的目付分布的图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细地说明。
(第1实施方式)
将本发明的第1实施方式涉及的预浸料的制造方法示于图1和图2中。
在图1中，强化纤维片1是多束强化纤维束在一个方向上被拉齐了的片。作为将多束强化纤维束沿一个方向拉齐的方法，有例如，准备必要数量的卷绕于线轴的强化纤维束，拉出各个强化纤维束平行地拉齐而形成片状的方法。
图1中，在被传送的第一强化纤维片1的一面上涂布从模涂机6排出的基质树脂组合物。接着，在涂布于第一强化纤维片1的基体树脂组合物上重叠经由导辊7供给的第二强化纤维片1’而形成预浸料前体(A)。即，预浸料前体(A)具有基体树脂组合物、和夹着该基体树脂组合物的第一强化纤维片1和第二强化纤维片1’。
在基体树脂组合物上重叠第二强化纤维片1’时，在从卷出辊15送出的第一脱模片2和第二脱模片2’之间夹着预浸料前体(A)。第一脱模片2和第二脱模片2’具有与预浸料前体(A)接触的第一面、以及与该第一面为相反侧的面的第二面。即，以第一脱模片2的第一面2a和第二脱模片2’的第一面2a’与预浸料前体(A)对置的方式，在预浸料前体(A)上重叠第一脱模片2和第二脱模片2’。这里，如图2所示，第一脱模片2和第二脱模片2’的宽度方向(与传送方向垂直的方向)的尺寸比预浸料前体(A)的宽度方向的尺寸长。此外，第一脱模片2和第二脱模片2’具有在与预浸料前体(A)重叠了的状态下从预浸料前体(A)的宽度方向的两端延伸的延伸部2A、2A’。
进一步，被第一脱模片2和第二脱模片2’夹着的预浸料前体(A)被送到一对夹持导辊8之间。一对夹持导辊8空出一定间隙而配置。重叠的第一脱模片2和第二脱模片2’与预浸料前体(A)在通过该间隙时被推压。
接着，预浸料前体(A)通过加热板9被加热。加热温度为80～120℃左右。
接下来，预浸料前体(A)通过一对加压辊10经由第一脱模片2和第二脱模片2’而在预浸料前体(A)的厚度方向上被加压。一对加压辊10在传送方向上配置多对。通过在传送方向上多个设置的加压辊10的加压，预浸料前体(A)中的基体树脂组合物逐步地含浸在强化纤维片1、1’中。
接着，使预浸料前体(A)通过从配置在传送方向的后方侧(后段)的加压辊10A和加压辊10B之间通过来被加压。使用作为图1的线I-I时的截面图的图2对采用加压辊10A、10B加压时的状况进行说明。
一对加压辊10A、10B中的加压辊10B上设置有在预浸料前体(A)的长度方向上连续的一对弹性体5。弹性体5分别平行地配置在第二脱模片2’的与配置预浸料前体(A)的位置相比靠外侧(与延伸部2A、2A’对置的位置)。加压辊10A、10B将弹性体5、预浸料前体(A)和脱模片2、2’同时在预浸料前体(A)的厚度方向上加压。
如图2所示，通过加压辊10A、10B的加压而预浸料前体(A)中的基体树脂组合物被加压，并且弹性体5与第二脱模片2’的第二面2b’接触，将第一脱模片2的延伸部2A和第二脱模片2’的延伸部2A’彼此互相推压。由此，可以将预浸料前体(A)的宽度方向的两端部密闭来防止构成预浸料前体(A)的强化纤维与基体树脂组合物一起在宽度方向上流出而扩展。进一步，可以抑制预浸料的强化纤维目付向着其宽度方向的两端而降低。
另外，图1中弹性体5以环状地循环的方式挂于加压辊10B和弹性体导辊17。此外，弹性体张力调整辊16从弹性体的环的外侧与弹性体5相接。通过调整弹性体张力调整辊16对弹性体5的推压量可以调整弹性体5的张力。
作为加压完成的预浸料前体(A)的预浸料3通过冷却板11被冷却。进一步，预浸料3通过牵引辊12和剥离导辊13来剥离上侧的第一脱模片2，并与第二脱模片2’一起被卷绕装置14卷绕。另外，第一脱模片2通过脱模片卷绕装置18被回收。
另外图1中，为了向强化纤维片1、1’赋予基体树脂组合物，使用了将基体树脂组合物用模涂机6直接涂布于强化纤维片1的方式。然而本发明不限定于图1所示的方法，也可以使用其它方法。例如，也可以使用触摸辊方式、浸渍方式、分配器方式等向强化纤维片1赋予基体树脂组合物。此外，图1中，将在涂布了基体树脂组合物的第一强化纤维片1的一面重叠第二强化纤维片1’，被强化纤维片1夹着的基体树脂组合物形成的预浸料前体(A)用2片脱模片夹着。然而本发明不限定于该方法，也可以使用其它方法。例如，也可以将不使用第二强化纤维片而在一面涂布了基体树脂组合物的强化纤维片用2片脱模片夹着。此外，也可以在强化纤维片的两面涂布基体树脂组合物，不使用第二强化纤维片而将第一强化纤维片1用2片脱模片夹着。进一步，也可以用多片强化纤维片与多片基体树脂组合物的涂布膜制作交替的叠层物。此外，也可以使用刮刀、模涂机在第一脱模片2和第二脱模片2’的第一面分别涂布基体树脂组合物，不使用第二强化纤维片而用涂布于脱模片2、2’的基体树脂组合物夹着第一强化纤维片1。
作为强化纤维片1所使用的强化纤维，可以使用各种无机纤维或有机纤维。作为强化纤维的例子，有例如，碳纤维、石墨纤维、芳族聚酰胺纤维、尼龙纤维、高强度聚酯纤维、玻璃纤维、硼纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维等。其中，碳纤维和石墨纤维作为强化纤维是适合的。这是因为，碳纤维和石墨纤维具有阻燃性、高比强度和高比弹性模量。作为碳纤维和石墨纤维，能够根据用途而使用各种纤维材料。特别优选为拉伸伸长率1.5％以上的碳纤维。更优选为抗拉强度4.4GPa以上，拉伸伸长率1.7％以上的碳纤维，进一步优选为拉伸伸长率1.9％以上的碳纤维。
强化纤维片的纤维目付根据纤维强化复合材料的要求而调整。例如，被第一脱模片2和第二脱模片2’夹着的强化纤维片的合计目付为150g/m2以上时由于可显著获得本发明的效果因此优选，进一步优选为300g/m2以上。
作为基体树脂组合物的材料，需要含浸在强化纤维片1中。因此，在操作性没有问题的范围适合低粘度的液体状的树脂。作为这样的基体树脂组合物的材料，可举出例如环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、酚树脂、马来酰亚胺树脂等热固化树脂。
在作为强化纤维使用碳纤维的情况下，优选使用环氧树脂或乙烯基酯树脂，因为其与碳纤维的粘接优异。
作为环氧树脂的具体例，有缩水甘油基醚型环氧树脂、缩水甘油基胺型环氧树脂、缩水甘油基酯型环氧树脂、脂环式环氧树脂等。根据需要将上述树脂与固化剂、固化助剂、其它添加剂等混合来调制基体树脂组合物而使用。
基体树脂组合物的附着量根据纤维强化复合材料的要求而调整。例如，相对于预浸料的质量为20～50质量％。
作为第一脱模片2和第二脱模片2’的具体例，可举出例如木质纸、对使用了软质或硬质的聚合物的膜根据需要涂布了有机硅树脂等脱模剂的脱模纸或脱模膜等。
作为木质纸的例子，可举出牛皮纸、玻璃纸等。作为软质的聚合物的例子，可举出具有工序温度以上的耐热性的聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏1,1-二氯乙烯、聚乳酸、聚酰胺等。作为硬质的聚合物的例子，可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
特别是，作为与弹性体5相接的第二脱模片2’的材料，木质纸和使用了软质的聚合物的膜如果为110μm以下的厚度则脱模片2’易于沿着弹性体5而变形因此优选，进一步优选为80μm以下。如果是使用了硬质聚合物的膜则优选为75μm以下的厚度，进一步优选为25μm以下。另一方面，如果是脱模纸和使用了软质聚合物的膜则优选为50μm以上。如果是使用了硬质聚合物的膜则优选为15μm以上。如果上述脱模纸和膜满足上述的厚度条件，则具有制造中仅仅不破损的强度是适合的。
此外，作为形成被第一脱模片2和第二脱模片2’夹着的预浸料前体(A)的其它方式，有在第一脱模片2和第二脱模片2’各自的第一面涂覆基体树脂组合物，从强化纤维片1的两面以第一脱模片和第二脱模片的第一面与强化纤维片1相接的方式夹着，形成预浸料前体(A)的方法。此外，有在1片脱模片的第一面涂覆基体树脂组合物，以该脱模片的第一面与强化纤维片1的一个面相接的方式重叠于强化纤维片1，进一步将未涂覆基体树脂组合物的脱模片重叠于强化纤维片1的另一面而将强化纤维片1用脱模片夹着的方法。
预浸料前体(A)的加压可以通过以加压辊10为代表的公知装置来进行。此时，如果使用能够调节温度的装置进行加压，则可以在所希望的温度环境下进行加压。因此，使基体树脂组合物对强化纤维片1的含浸条件能够更精密地控制。这样的加压装置可以使用公知的装置。有例如在其内部能够导入温水等热介质的加压辊、表面配有诱导加热加热器的加压辊等。此外，对于包含多束强化纤维束沿一个方向被拉齐了的片的预浸料前体(A)，优选通过加压的力强的加压辊进行加压。然而，本发明中加压方法不限定于此，只要可以具备弹性体则根据预浸料的构成可以使用各种加压方法。
此外，如果使用直径细的加压辊则由于急剧的压力上升而易于产生基体树脂的倒流。因此，优选加压辊的直径为300mm以上，更优选为400mm以上，如果为500mm以上则能够施加高压，是进一步适合的。
加压所需的加压辊的推压力根据预浸料3的宽度和目付、基体树脂含有率、基体树脂组合物的粘度、弹性体5的弹性模量、厚度和宽度而变化。因此通过基于它们的算术计算和试行实验来确定。但是，在本实施方式中，可以采用在对置的一对加压辊之间预先设定规定的间隙，相对于未图示的间隙设定机构将加压辊以充分的荷重推压的方式。加压辊的间隙以考虑了制造的预浸料的纤维目付/纤维的密度的厚度、与考虑了预浸料的树脂目付/树脂的密度的厚度、与第一脱模片和第二脱模片各自的厚度的合计作为下限，从前段的加压辊向后段的加压辊逐渐变窄。
在本实施方式中，通过上述那样弹性体5将第一脱模片2的延伸部2A和第二脱模片2’的2A’彼此互相推压将预浸料前体(A)的宽度方向密闭，从而可以防止构成预浸料前体(A)的强化纤维与基体树脂组合物一起沿宽度方向流出而扩展，可以抑制预浸料的强化纤维目付向着该宽度方向的两端而降低。
将预浸料前体(A)通过加压辊10A、10B进行加压时，通过加压辊10A、10B的夹压而基体树脂组合物相对于强化纤维片1的进行方向相对地向后方(从加压辊10A和10B的入侧后退的方向，上游侧)流动。在该情况下，为了获得本实施方式的上述效果，需要在通过上述基体树脂组合物的流动而形成的树脂堆积的范围中将预浸料前体(A)的宽度方向的两端密闭。因此，需要弹性体5在加压前具有最终获得的预浸料片的1～10倍的厚度，通过加压而变为与预浸料片同等的厚度。进一步，需要弹性体5具有对抵抗基体树脂的压力而将第一脱模片2和第二脱模片2’保持在互相接触的状态的程度的变形的抵抗力。
因此作为弹性体5，优选使用断裂伸长率为100％以上，杨氏模量为0.01～40MPa的材料，特别优选使用断裂伸长率为200％以上，杨氏模量为0.1～5MPa的材料。作为弹性体5的材料的例子，优选使用具有弹性的弹性体及其发泡体。作为弹性体的例子，可举出例如，天然橡胶、丁二烯橡胶、腈橡胶、丙烯酸类橡胶等合成橡胶、氨基甲酸酯系树脂、EPM、EPDM等烯烃系弹性体、硅橡胶等。弹性体的发泡体由于能够使被容许的压缩率大因此优选。连续气泡的发泡体和独立气泡的发泡体都可以优选使用。进一步，如果是使用了硅橡胶的发泡体，则耐热性优异，高温时的压缩永久应变小。因此，弹性体能够多次反复使用因此优选。
关于弹性体的与延伸方向垂直的截面形状，只要可以防止强化纤维与树脂一起沿宽度方向流出而扩展则没有限定，可以适用圆形、椭圆形、正方形、长方形等。
此外，弹性体5通过被夹压在加压辊10B与第二脱模片2’之间而在上游侧伸长，因此优选在第二脱模片2’和加压辊10B之间滑动。因此，优选对第二脱模片2’的第二面2b’和加压辊10B的表面预先进行涂布硅油、氟树脂等的润滑或低摩擦化处理，或预先进行对弹性体5涂布硅油、氟树脂等、对弹性体5赋予滑石等固体润滑剂、在弹性体5与第二脱模片2’和加压辊10B之间供给一般使用的润滑油等。
弹性体5与预浸料前体(A)的端部所设的规定间隔根据预浸料3的宽度、强化纤维片1的宽度和目付、基体树脂组合物的目付、加压空间的厚度、加压压力、弹性体5的弹性模量、弹性体5的形状而变化。因此，通过基于它们的算术计算和试行实验，可以确定弹性体5与预浸料前体(A)的端部的间隔。
弹性体5的供给方法没有特别限定。图1中将环状的弹性体5仅仅绕加压辊组的最后段的加压辊10B旋转而循环供给。然而，也可以对加压辊10A设置环状的弹性体5，使弹性体与第一脱模片2的第二面2b接触而将第一脱模片2和第二脱模片2’彼此互相推压。此外，可以将环状的弹性体5绕加压辊10A和10B两者单独旋转，从预浸料前体(A)的两面侧将第一脱模片2和第二脱模片2’彼此互相推压。此外，可以将环状的弹性体5绕多个加压辊10各自单独旋转，可以绕全部加压辊一并旋转。此外，也可以使弹性体5为长条体，在需要密封的加压辊组的前后配置弹性体5的供给装置和卷绕装置。
此外，图1中虽然弹性体5以环状地循环的方式挂于加压辊10B和弹性体导辊17，但本发明不限定于此。可以以仅仅在加压辊10B的外周上循环的方式设置，也可以以设置多个弹性体导辊17而在它们的周围循环的方式设置。
此外，图1中，为了逐步地将基体树脂组合物含浸在强化纤维片1、1’中而使用了多个加压辊10。然而，只要包含具备弹性体5的加压辊则加压辊数没有限定。
此外，图1中，虽然通过从一对配置的加压辊之间通过来将预浸料前体(A)加压但是没有限定。例如，也可以从一个加压辊与板等之间通过而将预浸料前体(A)加压。
(第2实施方式)
将本发明的第2实施方式涉及的预浸料的制造方法示于图3和图4中。
在本实施方式中，显示作为强化纤维片21使用包含二维随机堆积的短强化纤维束的片，来制造作为片模制复合物(SMC)的预浸料的方法。
如图3所示，本实施方式中，利用涂布装置26通过刮刀法在第一脱模片22上涂布基体树脂组合物。接着，将从线轴40供给并通过切断机41切断成例如10～50mm的规定长度的强化纤维束均匀地散布于基质树脂组合物上并使其堆积，从而在涂布于第一脱模片22上的基体树脂组合物上形成强化纤维片21。进一步利用涂布装置26’通过刮刀法在第二脱模片22’上涂布基体树脂组合物。于是，以第二脱模片22’的涂布有基体树脂组合物的面(第一面22a’)与第一脱模片22的涂布有基体树脂组合物的面(第一面22a)上的强化纤维片21相接的方式将其重叠。由此，通过涂布于第一脱模片22和第二脱模片22’的基体树脂组合物来夹着强化纤维片21，在强化纤维片21中含浸基体树脂组合物，形成由基质树脂组合物与强化纤维片21的混合体构成的预浸料前体(B)。即，预浸料前体(B)具有强化纤维片21、和夹着该强化纤维片21的基体树脂组合物。此外，第一脱模片22和第二脱模片22’具有与预浸料前体(B)接触的第一面、和与预浸料前体(B)接触的面为相反侧的面的第二面。
在本实施方式中与第1实施方式同样地，第一脱模片22和第二脱模片22’的宽度方向(与传送方向垂直的方向)的尺寸比预浸料前体(B)的宽度方向的尺寸长。此外，如图4所示，第一脱模片22和第二脱模片22’以具有从预浸料前体(B)向宽度方向的两端延伸的延伸部22A、22A’的方式重叠。
接下来，使预浸料前体(B)从规定的间隙且与长度方向平行配置的第二网带输送机43与第三网带输送机44之间通过。进一步对于第二网带输送机43与第三网带输送机44的间隙，适当降低压缩辊38’，将预浸料前体(B)加压压缩并且使基体树脂组合物含浸在强化纤维片21中。
另外，采用网带输送机43和44的加压以与第1实施方式的加压辊10、10A、10B的加压相比充分小的力来进行。SMC的预浸料前体(B)所包含的基体树脂组合物的粘度与多束强化纤维束沿一个方向拉齐了的预浸料前体(A)所包含的基体树脂组合物的粘度相比极端低，因此采用通过对置的加压辊而夹着的方法的加压时加压力过强，因此有时预浸料前体(B)过剩地流动而难以保持片形状。为了实现采用充分小的力的加压，对于包含切断成规定长度的强化纤维束的预浸料前体(B)，优选交替配置了上下压缩辊38’、38的采用上下网带输送机的加压。在这样的加压装置中，加压力由将压缩辊38’、38分离而通过的网带的张力和曲率半径而产生。然而，本发明中加压方法不限定于此，只要可以具备弹性体则可以根据预浸料的构成而使用各种加压方法。
图3中，在第二网带输送机43上设置在预浸料前体(B)的长度方向上连续的一对弹性体25。使用作为图3的线J-J时的截面图的图4说明采用第二网带输送机43和第三网带输送机44的加压时的状况。
如图4所示，弹性体25在与第二脱模片22’的配置预浸料前体(B)的位置相比靠外侧(与延伸部22A、22A’对置的位置)分别平行地配置。第二和第三网带输送机43、44将弹性体25、预浸料前体(B)、以及第一脱模片22和第二脱模片22’同时在预浸料前体(B)的厚度方向上加压。如图4所示，通过该加压而预浸料前体(B)中的基体树脂组合物被加压，并且弹性体25与第二脱模片22’的第二面22b’接触，将第一脱模片22的延伸部22A和第二脱模片22’的延伸部22A’彼此互相推压。由此，可以将预浸料前体(B)的宽度方向的两端部密闭而防止构成预浸料前体(B)的强化纤维与基体树脂组合物一起沿宽度方向流出而扩展。进一步，可以抑制预浸料的强化纤维目付向着该宽度方向的两端而降低。
另外，图3中弹性体25以环状地循环的方式挂于第二网带输送机43和弹性体导辊37。
从第二网带输送机43与第三网带输送机44之间通过的预浸料前体(B)通过未图示的回收装置被回收。而且，为了提高预浸料前体(B)中的基体树脂组合物的粘性，通过将预浸料前体(B)在规定温度静置一定时间来获得预浸料(SMC)。
作为基体树脂组合物的材料，需要含浸于强化纤维片21的强化纤维束。因此，在操作性没有问题的范围内适合低粘度的液体状的树脂。作为这样的基体树脂组合物的材料，可举出例如乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚树脂、马来酰亚胺树脂等热固化树脂。
在作为强化纤维使用碳纤维的情况下，优选使用乙烯基酯树脂或环氧树脂，因为其与碳纤维的粘接优异。
根据需要将上述树脂与固化剂、固化助剂、其它添加剂等混合来调制基体树脂组合物而使用。
基体树脂组合物的附着量根据纤维强化复合材料的要求来调整。例如，相对于预浸料的质量为30～70质量％。
作为弹性体25的材料，优选使用断裂伸长率为100％以上，杨氏模量为0.01～40MPa的材料，特别优选使用断裂伸长率为200％以上，杨氏模量为0.1～5MPa的材料。作为弹性体5的材料的例子，优选使用具有弹性的弹性体及其发泡体。作为弹性体的例子，可举出例如，天然橡胶、丁二烯橡胶、腈橡胶、丙烯酸类橡胶等合成橡胶、氨基甲酸酯系树脂、EPM、EPDM等烯烃系弹性体、硅橡胶等。此外，也可以作为弹性体5使用上述弹性体的发泡体、管等。弹性体的发泡体由于能够使被容许的压缩率大因此优选。连续气泡的发泡体和独立气泡的发泡体都可以优选使用。
关于弹性体的与延伸方向垂直的截面形状，只要可以防止强化纤维与树脂一起沿宽度方向流出而扩展则没有限定，可以适用圆形、椭圆形、正方形、长方形等，实心和中空都可以适用。在使用截面形状为中空的弹性体的情况下，优选使用以无负荷时的截面形状的最大宽度为基准的仅弹性体受到的压缩弹性模量为0.01～40MPa的弹性体，特别优选使用0.1～5MPa的弹性体。优选使用产生永久应变的最小压碎率以无负荷时的截面形状的最大高度为基准的压碎率计为30％以上的弹性体。仅仅具有中空截面形状的弹性体受到的压缩弹性模量也可以通过调整封入到弹性体的中空部的压缩空气等流体的压力而成为优选的范围。
此外，弹性体25通过被夹压第二网带输送机43与第二脱模片22’之间而向上游侧伸长，因此优选在第二脱模片22’和第二网带输送机43之间滑动。为此的处理可以使用与第1实施方式中举出的处理同样的处理。
作为强化纤维片21、第一脱模片22和第二脱模片22’，可以适当使用与第1实施方式的强化纤维片1、第一脱模片2和第二脱模片2’中举出的材料同样的材料。
另外图3中，将基体树脂组合物通过刮刀法涂布于第一脱模片22和第二脱模片22’，在其间夹着强化纤维片21。然而本发明不限定于图3所示的涂覆方法，例如也可以用模涂机将基体树脂组合物涂布于第一脱模片22和第二脱模片22’。此外，也可以如第1实施方式那样用强化纤维片21夹着基体树脂组合物，形成预浸料前体。在该情况下，有例如在脱模片上散布切断成规定长度的强化纤维束使其堆积，在其上叠层基体树脂组合物，进一步在其上散布切短的强化纤维束使其堆积，最后重叠脱模片的方法。
图3中，不限定在第二网带输送机43上设置弹性体25。也可以在第三网带输送机44上设置环状的弹性体25，使第一脱模片22的第二面22b与弹性体接触而将脱模片22、22’彼此互相推压。此外，也可以将环状的弹性体25绕第二网带输送机43和第三网带输送机44两者单独地旋转，从预浸料前体(B)的两面侧将脱模片22、22’互相推压。
此外，图3中弹性体25以环状地循环的方式挂于第二网带输送机43和弹性体导辊37，但不限定。可以以仅在第二网带输送机43的外周上循环的方式设置。此外，可以具有用于调整弹性体25的张力的弹性体张力调整机构。此外，也可以使弹性体25为长条体，在第二网带输送机43、第三网带输送机44的前后配置弹性体25的供给装置和卷绕装置。
实施例
[第1实施例]
以下对作为第1实施方式的实施例的第1实施例进行说明。
＜原料＞
以下显示本实施例中使用的材料。
碳纤维束：三菱丽阳株式会社制碳纤维制品名“TRH50-60M”(长丝数：60000根，抗拉强度：4.9GPa，拉伸伸长率：2.0％，拉伸弹性模量250GPa，目付：3.2g/m)
环氧树脂A：三菱化学株式会社制双酚A型环氧树脂制品名“jER8 28”(jER为注册商标)
环氧树脂B：旭化成E-materials株式会社制含有唑烷酮环的环氧树脂制品名“AER4152”(AER为注册商标)
固化剂：三菱化学株式会社制双氰胺制品名“DICY15”
固化助剂：保土谷化学工业株式会社制3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲制品名“DCMU99”
＜基体树脂的调制＞
采取环氧树脂A 8.3质量份、固化剂1质量份、固化助剂4.1质量份，进行搅拌混合。将所得的混合物用三辊磨进一步细细地混合而调整为固化剂母料。与这分开地，在玻璃烧瓶中采取环氧树脂A 75.7质量份和环氧树脂B 16质量份，使用油浴加热到130℃进行混合。然后，将环氧树脂A与环氧树脂B的混合物冷却到60℃左右，添加固化剂母料13.4质量份，进行搅拌混合，从而获得了基体树脂组合物。通过以下测定条件测定所得的基体树脂组合物的30℃时的粘度，结果为50Pa·s。
＜粘度测定条件＞
·装置：粘弹性测定装置(Reologica Instruments A.B.社制，“VAR-100”)
·使用板：40φ平行板
·板间隔：0.5mm
·测定频率：1.59Hz
·升温速度：2℃/分钟
·应力：300Pa
(实施例1)
将孔隙率50％、ASKER C硬度35度的有机硅海绵橡胶加工成自然厚度2mm、自然宽度20mm，准备出2根作为无张力状态的周长1800mm的环而获得的弹性体5来进行使用。使用了将硅油(吴工业社制制品名“Silicone-lube Spray”)分别涂布并进行了表面润滑处理的弹性体。
使用图1和2所示的制造装置，以线速度5m/分钟从粗纱架拉出强化纤维束，将宽度150mm的均匀的强化纤维片1和1’以成为各400g/m2的方式分别拉齐。将如上所述调制的基体树脂以成为392g/m2的方式均匀地涂布在强化纤维片1的一面，在涂覆了基体树脂组合物的面重叠强化纤维片1’。然后，在夹着基体树脂组合物的状态的强化纤维片1和1’(本实施例中的、预浸料前体(A))的两外面贴近厚度25μm的第一脱模片2和第二脱模片2’(三菱树脂株式会社制聚对苯二甲酸乙二醇酯膜制品名“MRF-25”)的第一面，通过于将辊间间隙设定为0.8mm的夹持导辊8而将预浸料前体(A)用第一脱模片2和第二脱模片2’夹着。然后，将预浸料前体(A)用加热板9加热。而且，将直径500mm的加热到130℃的2段的加压辊10各自的辊间间隙的第一段设定为0.680mm，将第二段设定为0.625mm，从它们之间通过。由此，将预浸料前体(A))在夹于第一脱模片2和第二脱模片2’的状态下加压。此时，在后段(第二段)的加压辊10B中将弹性体5从靠第二脱模片2的第二面为预浸料的目标宽度的179mm的两端位置每次5mm分次向外侧分离的位置匹配弹性体5的内侧边缘而连续地供给。
目视确认的结果是，弹性体5将第一脱模片2和第二脱模片2’互相密合，树脂没有从第一脱模片2和第二脱模片2’的密合部分流出。将所得的预浸料3通过冷却板11冷却，通过牵引辊12，通过剥离导辊13而剥离第一脱模片2，与第二脱模片2’一起用卷绕装置14卷绕。
这样获得了宽度为179mm的单向预浸料。目视观察该单向预浸料的结果是，在预浸料的两端部没有树脂的溢出，从第二脱模片2’能够容易地剥离且操作性良好。此外，将预浸料分割成宽度方向为20mm(在端部为各29mm)长度方向为200mm的长条状，对于各长条用充分量的丙酮除去基体树脂而测定了强化纤维的干燥后的质量。由这些值计算各长条的纤维目付和变异系数(以下，长条纤维目付变异系数)，结果显示为长条纤维目付变异系数为2.5％且目付均匀的预浸料。
(比较例1)
作为比较例1，不使用弹性体5，其它与实施例1相同条件而制造预浸料，结果获得了宽度195mm的单向预浸料。该单向预浸料在侧端部持续看见树脂的溢出，从第二脱模片2’剥离单向预浸料时，在预浸料的两端部基体树脂溢出，单向预浸料的操作需要注意。此外，与实施例1同样地操作而求出长条纤维目付变异系数(在端部，分割成宽度26mm和29mm)4.7％。
将以上的结果归纳于表1中。这里将长条纤维目付的变异系数小于4％的情况设为良，将变异系数为4％以上的情况设为不良。此外，将看不见宽度方向的两侧端部中的树脂附着的情况设为良，将树脂继续附着的情况设为不良。
[表1]
根据以上的结果，在使用了第1实施方式的制造方法的实施例1中，可以制造端部没有树脂溢出的纤维目付均匀的单向预浸料。
[第2实施例]
以下，对作为第2实施方式的实施例的第2实施例进行说明。
＜原料＞
以下显示本实施例中使用的材料。
碳纤维束：
三菱丽阳株式会社制碳纤维制品名“TR50S-15L”
基体树脂：
树脂：环氧丙烯酸酯树脂：日本u-pica株式会社制“NEOPOL 8051”(NEOPOL为注册商标)
固化剂：1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷液体石蜡稀释液(浓度70％)：日本油脂株式会社制“PERHEXA C”(PERHEXA为注册商标)
内部脱模剂：硬脂酸锌：日本油脂株式会社制
增稠剂：改性二苯基甲烷二异氰酸酯：DOW Chemical日本株式会社制“ISONATE143LP”(ISONATE为注册商标)
稳定剂：1,4-苯醌：和光纯药工业株式会社制
＜基体树脂的调制＞
与实施例1同样地测定将树脂、固化剂、内部脱模剂、增稠剂、稳定剂以100.0：10.0：3.0：15.3：0.02的比例进行混合而获得的树脂的粘度，为0.3Pa·s。
(实施例2)
准备2根将孔隙率80％、asker C硬度25度的氯丁二烯(注册商标Neoprene)海绵橡胶加工成自然厚度5mm、自然宽度15mm，作为环状而获得的弹性体25来进行使用。
使用图3所示的制造装置为了使最终满足规格的预浸料的宽度为600mm以上，考虑宽度方向的端部的损耗而将基体树脂的涂覆宽度设定为620mm。
将如上所述调整的基体树脂组合物通过刮刀法以成为740g/m2的方式均匀地涂布在第一脱模片22(聚乙烯膜：株式会社トクザ制polysheet 50μm)的第一面。接下来在第一脱模片22的涂覆了基体树脂的面(第一面)均匀地散布通过切断机41切断成25mm的强化纤维并使其堆积。进一步将上述的基体树脂组合物通过刮刀法以成为740g/m2的方式均匀地涂布在第二脱模片22’(株式会社トクザ制polysheet 50μm)的第一面。而且以第二脱模片22’的第一面与第一脱模片22上的强化纤维片21相接的方式将其重叠，通过第一网带输送机42来压缩强化纤维片21，获得了预浸料前体(B)。
而且，使预浸料前体(B)从与长度方向平行配置的第二网带输送机43与第三网带输送机44之间通过。由此，进一步压缩预浸料前体(B)并且使基体树脂组合物含浸在强化纤维片21中。此外，弹性体25从靠第二脱模片22’的第二面22b’为树脂的涂覆宽度的620mm的两端位置每次5mm分次向外侧分离的位置匹配弹性体25的内侧边缘而连续地供给，从而设定了预浸料的目标宽度。
然后将预浸料前体(B)通过回收装置来回收，为了提高预浸料前体(B)中的基体树脂组合物的粘性而将预浸料前体(B)放置一定时间，获得了预浸料(SMC)。
将所得的SMC的宽度示于图5中。此外，将所得的SMC的中央600mm分割成50mm宽度的长条并测定出的各自的目付示于图6A中。
(比较例2)
作为比较例2，将不使用弹性体25，其它与实施例2为相同条件而获得的SMC的宽度示于图5中。此外，将所得的SMC的中央600mm分割成50mm长条而测定出的各自的目付示于图6B中。
如图5可知，在基质树脂的涂覆宽度相同的情况下，实施例2与比较例2相比获得了宽度小20mm左右的SMC。一般而言，SMC中仅仅标准宽度部分是制品，因此制造相同标准宽度的制品时仅制造狭窄宽度即可的实施例2与比较例2相比可以更有效地使用投入材料。
此外，如图6B可知，涂覆宽度620mm时尝试600mm的制品宽度时在端部(以距L端的距离25mm的位置为中心的宽度50mm的长条)产生显著的目付的降低。
另一方面，图6A所示的实施例2中涂覆宽度620mm时在600mm的制品宽度的全部部位为目标目付±20％的范围，不产生端部的目付的降低。
另一方面，对于比较例2的目付，变异系数为10.3％，与此相对，对于实施例2的目付，变异系数为5.1％，实施例2可以制造均匀的制品。
因此，实施例2与比较例2相比可以提高制品的成品率而大量生产。
符号的说明
1、1’、21：强化纤维片
2、2’、22、22’：脱模片
2A、2A’、22A、22A’：延伸部
2a、2a’、22a、22a’：脱模片的第一面
2b、2b’、22b、22b’：脱模片的第二面
3：预浸料
5、25：弹性体
38、38’：压缩辊
(A)、(B)：预浸料前体。

Claims (10)

1.一种预浸料的制造方法，
准备包含多束强化纤维束的强化纤维片、基体树脂组合物、第一脱模片和第二脱模片、以及一对弹性体，
向所述强化纤维片赋予所述基体树脂组合物来形成预浸料前体，
以所述第一脱模片和第二脱模片的第一面与所述预浸料前体相接的方式、并且以所述第一脱模片和第二脱模片具有在宽度方向上从所述预浸料前体的两端延伸的延伸部的方式，在所述第一脱模片与所述第二脱模片之间夹住所述预浸料前体，
将所述一对弹性体以与所述第二脱模片的所述延伸部对置的方式并且以与所述第二脱模片的第二面相接的方式配置，
将所述预浸料前体、所述第一脱模片和第二脱模片、以及所述弹性体同时在所述预浸料前体的厚度方向上加压。
2.根据权利要求1所述的预浸料的制造方法，所述弹性体在所述预浸料前体的长度方向上连续。
3.根据权利要求1所述的预浸料的制造方法，所述弹性体为环状。
4.根据权利要求1所述的预浸料的制造方法，所述弹性体的张力受到控制。
5.根据权利要求1所述的预浸料的制造方法，所述弹性体为发泡体。
6.根据权利要求1所述的预浸料的制造方法，对所述弹性体实施了润滑处理。
7.根据权利要求1所述的预浸料的制造方法，所述第二脱模片为热塑性树脂膜。
8.根据权利要求1所述的预浸料的制造方法，所述强化纤维片包含拉齐了的强化纤维束。
9.根据权利要求1～7的任一项所述的预浸料的制造方法，所述强化纤维片包含二维随机堆积的短强化纤维束。
10.根据权利要求1～8的任一项所述的预浸料的制造方法，所述强化纤维片由第一强化纤维片和第二强化纤维片构成，
所述预浸料的制造方法进一步具有下述工序：在所述第一强化纤维片的一面涂布基体树脂组合物，在第一强化纤维片的所述一面重叠第二强化纤维片而形成所述预浸料前体。
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