CN113442334A - 纤维增强树脂材料的制造方法及纤维增强树脂材料的制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供纤维增强树脂材料的制造方法及纤维增强树脂材料的制造装置。所述纤维增强树脂材料的制造方法包括：开纤工序，通过开纤将长条的纤维束沿宽度方向扩宽，成为扁平状态；以及热定型工序，对开纤后的纤维束进行加热，以扁平状态进行热定型。另外，本发明提供一种纤维增强树脂材料的制造装置，其是制造含有多个纤维束和树脂的纤维增强树脂材料的装置，该装置具备：通过开纤将长条的纤维束沿宽度方向扩宽而成为扁平状态的开纤部；以及，对开纤后的纤维进行加热并以扁平状态进行热定型的热定型部。

Description

纤维增强树脂材料的制造方法及纤维增强树脂材料的制造 装置

本申请是申请日为2017年4月7日、中国申请号为201780021030.2、发明名称为“纤维增强树脂材料的制造方法及纤维增强树脂材料的制造装置”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及纤维增强树脂材料的制造方法及纤维增强树脂材料的制造装置。

本申请主张2016年4月11日在日本申请的日本特愿2016-078938号的优先权和2016年6月16日在日本申请的日本特愿2016-120017号的优先权，参照并引用其全部内容作为本申请的一部分。

背景技术

SMC(Sheet Molding Compound)是例如在由将玻璃纤维、碳纤维等长条的增强纤维剪裁成给定长度而成的多个纤维束所形成的片状纤维束组中含浸不饱和聚酯树脂等热固性树脂而得到的纤维增强树脂材料。SMC可以用作用于获得成型品的中间材料，具有利用模具成型时容易流动的性质。因此，在形成成型品中局部壁厚不同的部分、加强筋、凸起等时，优选使用SMC。

SMC例如通过以下的方法制造。在向一个方向输送的片状载体上涂敷包含热固性树脂的糊料而形成带状的树脂片。将长条的纤维束剪裁成给定长度并且散布在行进的树脂片上，形成片状纤维束组。进一步在上述片状纤维束组上叠合树脂片并加压，使树脂含浸于上述片状纤维束组，制成纤维增强树脂材料(SMC)。

在纤维增强树脂材料的制造中，为了降低制造成本，大多使用较廉价的、被称为大纤维束的长丝根数多的纤维束。在该情况下，例如，通过开纤将纤维束沿宽度方向扩宽，然后对开纤后的纤维束进行分纤，分开为多个纤维束，并剪裁分纤后的纤维束(例如，专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献1：美国专利申请公开第2012/0213997号说明书

专利文献2：日本特开2006-219780号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，对于如专利文献1、2中那样剪裁开纤后的纤维束形成片状纤维束组、并使树脂含浸于上述片状纤维束组而制成纤维增强树脂材料(SMC)的方法而言，有时纤维增强树脂材料中产生树脂富集的部分，无法获得足够的强度。

本发明的目的在于提供一种能够抑制在纤维增强树脂材料中产生树脂富集的部分、从而得到具有足够强度的纤维增强树脂材料的纤维增强树脂材料的制造方法、以及纤维增强树脂材料的制造装置。

用于解决课题的方法

本发明提供具有以下构成的纤维增强树脂材料的制造方法及纤维增强树脂材料的制造装置。

[1]一种纤维增强树脂材料的制造方法，该方法包括：

开纤工序，通过开纤将长条的纤维束沿宽度方向扩宽，成为扁平状态；以及

热定型工序，对开纤后的纤维束进行加热，以扁平状态进行热定型。

[2]根据[1]所述的纤维增强树脂材料的制造方法，其中，使用附着有树脂的纤维束作为所述纤维束。

[3]根据[1]所述的纤维增强树脂材料的制造方法，其中，使用附着有上胶剂的纤维束作为所述纤维束。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的纤维增强树脂材料的制造方法，其中，在所述开纤工序与所述热定型工序之间进一步具有：分纤工序，通过分纤将开纤后的纤维束沿宽度方向分开。

[5]根据[1]～[4]中任一项所述的纤维增强树脂材料的制造方法，其是制造含有多个纤维束和树脂的纤维增强树脂材料的方法，其中，在所述热定型工序后进一步具有对所述纤维束进行连续剪裁的工序。

[6]根据[5]所述的纤维增强树脂材料的制造方法，该方法包括：

散布工序，在使树脂形成为片状而成的第1树脂片上将所述剪裁后的多个纤维束散布为片状，形成片状纤维束组；以及

贴合含浸工序，在所述片状纤维束组上贴合使所述树脂形成为片状而成的第2树脂片并加压，使树脂含浸于所述片状纤维束组，得到纤维增强树脂材料。

[7]一种纤维增强树脂材料的制造装置，其是制造含有多个纤维束和树脂的纤维增强树脂材料的装置，该装置具备：

通过开纤将长条的纤维束沿宽度方向扩宽而成为扁平状态的开纤部；以及

对开纤后的纤维进行加热并以扁平状态进行热定型的热定型部。

[8]根据[7]所述的纤维增强树脂材料的制造装置，其中，在所述开纤部和所述热定型部之间，进一步具备通过分纤将开纤后的纤维束沿宽度方向分开的分纤部。

[9]根据[7]或[8]所述的纤维增强树脂材料的制造装置，其中，在所述热定型部之后具备剪裁机，所述剪裁机对热定型后的纤维束进行连续剪裁，在使所述树脂形成为片状而成的第1树脂片上将剪裁后的多个纤维束散布为片状，形成片状纤维束组。

[10]根据[7]～[9]中任一项所述的纤维增强树脂材料的制造装置，其中，在所述剪裁机之后具备含浸部，所述含浸部在所述片状纤维束组上贴合使所述树脂形成为片状而成的第2树脂片并加压，使树脂含浸于所述片状纤维束组，制成纤维增强树脂材料。

[11]一种纤维增强树脂材料的制造方法，该方法包括：在连续剪裁长条的纤维束、并使树脂含浸于由剪裁后的多个纤维束形成的片状纤维束组中而制造纤维增强树脂材料的方法中，剪裁通过下述挠曲试验测定的挠曲量H低于15mm的纤维束，

所述挠曲试验为：

从待剪裁的纤维束中切取长度150mm的试验片，将所述试验片中距长度方向上的第1末端100mm的位置至第2末端的部分设置在平面上，使所述试验片中距所述第1末端100mm的部分为自由状态，将该状态下的所述第1末端的下端与所述平面的距离作为挠曲量H(mm)。

[12]根据[11]所述的纤维增强树脂材料的制造方法，其中，通过开纤将长条的纤维束沿宽度方向扩宽，成为扁平状态，对开纤后的纤维束进行连续剪裁。

[13]根据[12]所述的纤维增强树脂材料的制造方法，其中，对所述开纤后的纤维进行加热，以扁平状态进行热定型，然后进行剪裁。

[14]根据[12]或[13]所述的纤维增强树脂材料的制造方法，其中，通过分纤将所述开纤后的纤维束沿宽度方向分开，然后进行剪裁。

发明效果

根据本发明的纤维增强树脂材料的制造方法，可以抑制在纤维增强树脂材料中产生树脂富集的部分，得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。

在使用纤维增强树脂材料的制造装置时，可抑制在纤维增强树脂材料中产生树脂富集的部分，得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。

附图说明

图1是示出本发明的纤维增强树脂材料的制造装置的一例的示意结构图。

图2是对本发明的挠曲试验进行说明的侧视图。

图3是示出本发明的纤维增强树脂材料的制造装置的其它例子的示意结构图。

图4是示出本发明的纤维增强树脂材料的制造装置的其它例子的示意结构图。

图5是示出本发明的纤维增强树脂材料的制造装置的其它例子的示意结构图。

图6是示出本发明的纤维增强树脂材料的制造装置的其它例子的示意结构图。

符号说明

1 第一制造装置

2 第二制造装置

13 剪裁机

16 含浸部

50 开纤部

52、52A 分纤部

54、54A 热定型部

100、200、300、500 纤维增强树脂材料的制造装置

具体实施方式

本发明的纤维增强树脂材料的制造方法是对在实施了开纤后以扁平状态进行了热定型的长条的纤维束进行连续剪裁、并使树脂含浸于由剪裁后的多个纤维束形成的片状纤维束组中而制造纤维增强树脂材料(SMC)的方法中，剪裁通过后述的挠曲试验测定的挠曲量H低于15mm的纤维束。

[第一实施方式]

以下，基于图1及图2，对本发明的纤维增强树脂材料的制造装置及纤维增强树脂材料的制造方法的一例进行说明。在以下的说明中，设置XYZ正交坐标系，根据需要，参照该XYZ正交坐标系对各构件的位置关系进行说明。

(纤维增强树脂材料的制造装置)

如图1所示，本实施方式的纤维增强树脂材料的制造装置100(以下，简称为“制造装置100”)具备：开纤部50、分纤部52、热定型部54、第1载片供给部11、第1输送部20、第1涂敷部12、剪裁机13、第2载片供给部14、第2输送部28、第2涂敷部15、以及含浸部16。

开纤部50是通过开纤将从绕线管B1拉出的长条的纤维束f1沿宽度方向(Y方向)扩宽而形成扁平状态的部分。开纤部50具备沿X轴方向空开间隔并排设置的多个开纤棒17。对于多个开纤棒17而言，纤维束f1依次曲折地通过各开纤棒17的上下。此时，通过利用各开纤棒17进行加热、摩擦、摆动等方式将纤维束f1沿宽度方向扩宽。通过将纤维束f1开纤，得到扁平状态的纤维束f2。

分纤部52是通过分纤将开纤后的纤维束沿宽度方向(Y方向)分开的部分。分纤部52配置在开纤部50的下游，具备多个旋转刀具18。多个旋转刀具18沿开纤后的纤维束f2的宽度方向(Y轴方向)以给定间隔并排配置。另外，在各旋转刀具18中，多个刀具18a沿圆周方向相连地排列设置。通过一边使旋转刀具18旋转一边使纤维束f2通过，多个刀具18a间歇地刺入纤维束f2，将纤维束f2沿宽度方向分开而成为多个纤维束f3。其中，分纤后的多个纤维束f3可以处于完全分纤的状态，也可以处于局部未分纤的状态(结合的状态)。

热定型部54是对开纤后的纤维进行加热、并以扁平状态进行热定型的部分。热定型部54配置在分纤部52的下游。在该例子中，在开纤部50与热定型部54之间配置有分纤部52，因此，利用热定型部54对开纤并分纤后的纤维束f3进行加热，以扁平状态进行热定型。热定型部54具备多个导辊55、加热装置56及多个导丝辊19。

在热定型部54中，在分纤部52中进行了分纤后的纤维束f3通过多个导辊55沿X方向输送，利用加热装置56加热，并以扁平状态进行热定型。另外，热定型后的纤维束f3通过多个导丝辊19被引导至剪裁机13。通过利用热定型部54对纤维束f3进行热定型，纤维束f3可保持扁平状态直至后续工序。

第1载片供给部11将从第1原料卷R1拉出的长条的第1载片C1供给至第1输送部20。第1输送部20具备在一对带轮21a、21b之间悬架有环形带22的输送机23。对于输送机23而言，通过使一对带轮21a、21b向同一方向旋转，从而使环形带22环绕，且在环形带22的表面上将第1载片C1向X轴方向的右侧输送。

第1涂敷部12位于第1输送部20的带轮21a侧的正上方，且具备供给包含树脂的糊状物P的涂布器24。通过使第1载片C1通过涂布器24，在第1载片C1的表面上以给定的厚度涂敷糊状物P，形成第1树脂片S1。第1树脂片S1随着第1载片C1的输送而行进。

剪裁机13在沿输送方向比第1涂敷部12更下游的部分，且位于第1载片C1的上方。剪裁机13将由多个导丝辊19引导来的热定型后的纤维束f3连续剪裁成给定的长度，其具备导辊25、夹送辊26、以及切割辊27。导辊25使供给来的纤维束f3旋转，并向下方引导。夹送辊26将纤维束f3夹入其与导辊25之间，并与导辊25反向旋转。由此，从绕线管B1拉出纤维束f1。切割辊27以一边旋转一边将纤维束f3切成给定长度的方式进行剪裁。由剪裁机13剪成给定长度的纤维束f4落下并散布在第1树脂片S1上，形成片状纤维束组F。

第2载片供给部14将从第2原料卷R2拉出的长条的第2载片C2供给至第2输送部28。第2输送部28位于由输送机23的输送的第1载片C1的上方，且具备多个导辊29。第2输送部28将从第2载片供给部14供给来的第2载片C2向与第1载片C1相反的方向(X轴方向的左侧)输送，然后通过多个导辊29使输送方向反转为与第1载片C1相同的方向。

第2涂敷部15位于正在向与第1载片C1相反的方向输送的第2载片C2的正上方，且具备供给包含树脂的糊状物P的涂布器30。通过使第2载片C2通过涂布器30，在第2载片C2的表面上以给定的厚度涂敷糊状物P，形成第2树脂片S2。第2树脂片S2随着第2载片C2的输送而行进。

含浸部16是在片状纤维束组F上贴合第2树脂片S2并加压、使树脂含浸于片状纤维束组F而制成纤维增强树脂材料的部分。浸渗部16位于比第1输送部20中的剪裁机13更下游的部分，且具备贴合机构31和加压机构32。贴合机构31位于输送机23的带轮21b的上方，且具备多个贴合辊33。多个贴合辊33在与形成了第2树脂片S2的第2载片C2的背面接触的状态下沿输送方向排列配置。另外，多个贴合辊33以第2载片C2相对于第1载片C1逐渐接近的方式配置。

在贴合机构31中，第1载片C1和第2载片C2以在其间夹入了第1树脂片S1、片状纤维束组F及第2树脂片S2的状态被叠合并输送。这里，将第1载片C1和第2载片C2以夹入了第1树脂片S1、片状纤维束组F及第2树脂片S2的状态贴合而成的层叠体称为贴合片S3。

加压机构32位于贴合机构31的下游，其具备：在一对带轮34a、34b之间悬架有环形带35a的下侧输送机36A、以及在一对带轮34c、34d之间悬架有环形带35b的上侧输送机36B。下侧输送机36A和上侧输送机36B以彼此的环形带35a、35b紧贴的状态相互对置配置。

在加压机构32中，通过使下侧输送机36A的一对带轮34a、34b向同一方向旋转，从而使环形带35a环绕。另外，在加压机构32中，通过使上侧输送机36B的一对带轮34c、34d向同一方向旋转，从而使环形带35b以与环形带35a相同的速度反向环绕。由此，将夹入了环形带35a、35b之间的贴合片S3向X轴方向的右侧输送。

在加压机构32中还设有多个下侧辊37a和多个上侧辊37b。多个下侧辊37a以与环形带35a的紧贴部分的背面接触的状态沿输送方向排列配置。同样地，多个上侧辊37b以与环形带35b的紧贴部分的背面接触的状态沿输送方向排列配置。另外，多个下侧辊37a和多个上侧辊37b沿着贴合片S3的输送方向相互交错地排列配置。

在加压机构32中，在贴合片S3通过环形带35a、35b之间的期间，通过多个下侧辊37a及多个上侧辊37b对夹入第1载片C1与第2载片C2之间的第1树脂片S1，片状纤维束组F及第2树脂片S2进行加压。此时，第1树脂片S1及第2树脂片S2的树脂含浸于片状纤维束组F。由此，得到纤维增强树脂材料(SMC)的原料卷R。原料卷R可以被切断成给定的长度而用于成型。需要说明的是，第1载片C1及第2载片C2在SMC成型前从SMC上被剥离。

如上所述，在本实施方式的制造装置100中，具备对开纤及分纤后的纤维束进行加热、并以扁平状态进行热定型的热定型部54。通过热定型部54将开纤及分纤后的纤维束以扁平状态进行热定型，与未进行热定型的情况相比，在剪裁上述纤维束而形成片状纤维束组时，可保持纤维束的扁平性，且纤维束的折叠也少，各纤维束之间形成的间隙更小。由此，可以抑制在含浸树脂而得到的纤维增强树脂材料中形成树脂富集的部分，因此能够得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。

(纤维增强树脂材料的制造方法)

使用制造装置100的纤维增强树脂材料的制造方法具有下述的开纤工序、分纤工序、热定型工序、散布工序及贴合含浸工序。

开纤工序：通过开纤将长条的纤维束沿宽度方向扩宽，成为扁平状态。

分纤工序：通过分纤将开纤后的纤维束沿宽度方向分开。

热定型工序：对开纤及分纤后的纤维束进行加热，以扁平状态进行热定型。

散布工序：连续剪裁热定型后的纤维束，在使树脂形成为片状而成的第1树脂片上将剪裁后的多个纤维束散布为片状，形成片状纤维束组。

贴合含浸工序：在上述片状纤维束组上贴合使树脂形成为片状而成的第2树脂片并加压，使树脂含浸于上述片状纤维束组，得到纤维增强树脂材料。

<开纤工序>

从绕线管B1拉出长条的纤维束f1，在开纤部50，使纤维束f1依次曲折地通过各开纤棒17的上下，通过开纤沿宽度方向扩宽，形成扁平状态的纤维束f2。

作为纤维束，优选为碳纤维束。需要说明的是，作为纤维束，也可以使用玻璃纤维束。作为纤维束，没有特别限定，例如，可以使用纤维数为3,000根以上的纤维束，也可以优选使用纤维数为12,000根以上的纤维束。通常，为了提高各纤维的成束性而对纤维束赋予了上胶剂。作为上胶剂，没有特别限定，可以使用公知的上胶剂。

<分纤工序>

在分纤部52，一边使多个旋转刀具18旋转，一边使纤维束f2通过，使多个刀具18a间歇地刺入，将纤维束f2沿宽度方向分开，形成多个纤维束f3。

<热定型工序>

在热定型部54，一边利用多个导辊55将开纤及分纤后的纤维束f3向X方向输送，一边利用加热装置56进行加热，以扁平状态进行热定型。接着，利用多个导丝辊19将热定型后的纤维束f3引导至剪裁机13。

玻璃纤维、碳纤维等长条的增强纤维通常通过上胶剂保持束形态，但在上述开纤工序中，由上胶剂粘结的纤维彼此部分分离，束的成束性降低，因此上述纤维束f2及f3的形状保持性降低。但是，通过对开纤后的纤维束进行热定型，赋予纤维束的上胶剂熔融而再次以粘结了纤维彼此的状态固化，因此，上述纤维束f2及f3的形状保持性恢复，开纤后的纤维束的刚直性提高，不易折叠、挠曲。

热定型时的加热温度可以根据上胶剂的种类而适当设定，以使赋予纤维束的上胶剂熔融，优选为85～180℃，更优选为90～150℃。在加热温度为下限值以上时，容易获得热定型的效果。在加热温度为上限值以下时，存在抑制上胶剂挥发的倾向，因此容易获得热定型的效果。另外，通过对纤维束进行加热使上胶剂熔融，使得附着于纤维束的上胶剂的粘度为例如1.5Pa·s以下，由此可以获得热定型的效果。

热定型时的加热时间可以适当设定，以使赋予纤维束的上胶剂熔融，优选为1～15秒钟，更优选为5～15秒钟。

<散布工序>

通过第1载片供给部11，从第1原料卷R1拉出长条的第1载片C1，供给至第1输送部20，通过第1涂敷部12以给定的厚度涂敷糊状物P，形成第1树脂片S1。通过利用第1输送部20输送第1载片C1，使第1载片C1上的第1树脂片S1行进。

作为糊状物P所含的树脂，优选为热固性树脂。作为热固性树脂，没有特别限定，例如，可列举不饱和聚酯树脂等。糊状物P中也可以配合碳酸钙等填充剂、低收缩添加剂、脱模剂、固化引发剂、增稠剂等。

在剪裁机13中将从多个导丝辊19引导来的纤维束f3连续剪裁成给定的长度，使剪裁后的纤维束f4落下并散布在第1树脂片S1上。由此，在行进的第1树脂片S1上连续地形成以无规的纤维取向散布有各纤维束f4的片状纤维束组F。

在本实施方式中，在剪裁机13中对通过以下的挠曲试验测定的挠曲量H低于15mm的纤维束f3进行剪裁。通过使纤维束f3的挠曲量H低于15mm，易于保持剪裁后的纤维束f4的扁平性，使散布后的纤维束f4不易折叠。由此，片状纤维束组F中的各纤维束f4之间形成的间隙变得更小，可以抑制在含浸树脂而得到的纤维增强树脂材料中形成树脂富集的部分。因此，可以得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。

(挠曲试验)

如图2所示，从待剪裁的纤维束f3中切取长度150mm的试验片600，将试验片600中距长度方向上的第1末端600a 100mm的位置PI至第2末端600b的部分设置在平面400上。然后，使试验片600中距第1末端600a100mm的部分为自由状态。由于试验片600中距第1末端600a 100mm的部分弯曲下垂，因此将该状态下的第1末端600a的下端与平面400的距离作为挠曲量H(mm)。

在本发明中，待剪裁的纤维束通过挠曲试验测定的挠曲量H低于15mm，优选为0～14mm，更优选为5～13mm。挠曲量H为下限值以上时，更容易得到高强度的纤维增强树脂材料。挠曲量H越小，形成片状纤维束组时所散布的剪裁后的纤维束越不易折叠，更容易得到高强度的纤维增强树脂材料。

待剪裁的纤维束的挠曲量H可以通过调节纤维束中使用的上胶剂的种类、开纤条件、热定型条件来进行调节。具体而言，通过使用粘结强度更高的上胶剂、增加开纤后的纤维束的厚度、提高热定型的加热温度使上胶剂充分熔融而再次粘结纤维彼此，由此降低挠曲量H。

<贴合含浸工序>

通过第2载片供给部14从第2原料卷R2拉出长条的第2载片C2，供给至第2输送部28。通过第2涂敷部15在第2载片C2的表面上以给定的厚度涂敷糊状物P，形成第2树脂片S2。

通过输送第2载片C2使第2树脂片S2行进，在含浸部16，利用贴合机构31在片状纤维束组F上贴合第2树脂片S2。然后，利用加压机构32对第1树脂片S1、片状纤维束组F及第2树脂片S2进行加压，使第1树脂片S1及第2树脂片S2的树脂含浸于片状纤维束组F。由此，得到由第1载片C1和第2载片C2夹住纤维增强树脂材料而成的原料卷R。

如上所述，在本实施方式的纤维增强树脂材料的制造方法中，对开纤及分纤后的纤维束进行加热，以扁平状态进行热定型。通过使开纤及分纤后的纤维束以扁平状态进行热定型，与未进行热定型的情况相比，上述纤维束易于保持扁平状态。另外，在本发明的纤维增强树脂材料的制造方法中，对挠曲量H低于15mm的纤维束进行剪裁，形成片状纤维束组，使树脂含浸于上述片状纤维束组，制造纤维增强树脂材料。因此，在形成片状纤维束组时所散布的剪裁后的纤维束形成片状纤维束组时，能够保持扁平状态，并且折叠也少，可以进一步减小各纤维束之间形成的间隙。由此，能够抑制在含浸树脂而得到的纤维增强树脂材料中形成树脂富集的部分，因此可以得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。

[第二实施方式]

本发明的增强纤维树脂材料的制造装置及增强纤维树脂材料的制造方法并不限定于上述的制造装置100及使用装置100的方法。例如，在第一实施方式中，利用导丝辊将进行了开纤、分纤及热定型后的纤维束引导至剪裁机，但也可以利用导丝辊引导开纤后的纤维束进行分纤及热定型。利用导丝辊引导开纤后的纤维束进行分纤的方式，与对开纤后的纤维束进行了分纤之后利用导丝辊进行引导的方式相比，即使分纤时在纤维束上产生起毛，也不会因卷绕在辊上而产生不良情况，在这一点上是有利的。另外，容易抑制利用导丝辊引导分纤后的纤维束时纤维束彼此再次密合。

(增强纤维树脂材料的制造装置)

具体而言，作为本发明的增强纤维树脂材料的制造装置，例如，可以为图3所示例出的增强纤维树脂材料的制造装置200(以下，简称为“制造装置200”)。图3中与图1相同的部分赋予相同符号，省略其说明。制造装置200具备分纤部52A及热定型部54A来代替分纤部52及热定型部54，除此以外，与制造装置100相同。

分纤部52A在旋转刀具18的上游具备多个导丝辊19，除此以外，与分纤部52相同。热定型部54A在下游不具备多个导丝辊19，除此以外，与热定型部54相同。在制造装置200中，通过开纤部50对从绕线管B1拉出的纤维束f1进行开纤，在分纤部52A通过多个导丝辊19将开纤后的纤维束f2引导至旋转刀具18，进行分纤，然后，通过热定型部54A对分纤后的纤维束f3进行热定型并供给至剪裁机13。由此，除了多个导丝辊19的位置从加热装置56与剪裁机13之间改变为开纤部50与旋转刀具18之间之外，制造装置200的形式与制造装置100的形式相同。

在本实施方式的制造装置200中，具备对开纤及分纤后的纤维束进行加热、并以扁平状态进行热定型的热定型部54A。通过利用热定型部54A对开纤及分纤后的纤维束以扁平状态进行热定型，与未进行热定型的情况相比，对上述纤维束进行剪裁而形成片状纤维束组时在各纤维束之间形成的间隙进一步减小。由此，能够抑制在含浸树脂而得到的纤维增强树脂材料中形成树脂富集的部分，因此可以得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。

(纤维增强树脂材料的制造方法)

与使用制造装置100的纤维增强树脂材料的制造方法相同，使用制造装置200的纤维增强树脂材料的制造方法具有开纤工序、分纤工序、热定型工序、散布工序及贴合含浸工序。

<开纤工序>

开纤工序可以与第一实施方式同样地进行。

<分纤工序>

在分纤部52A，通过多个导丝辊19将开纤后的纤维束f2引导至多个旋转刀具18，一边使多个旋转刀具18旋转，一边使纤维束f2通过，使多个刀具18a间歇地刺入，将纤维束f2沿宽度方向分开，形成多个纤维束f3。

<热定型工序>

在热定型部54A，通过多个导辊55将开纤及分纤后的纤维束f3沿X方向输送，并且通过加热装置56进行加热，以扁平状态进行热定型，供给至剪裁机13。

<散布工序、贴合含浸工序>

散布工序及贴合含浸工序可以与第一实施方式同样地进行。

在本实施方式的纤维增强树脂材料的制造方法中，对开纤及分纤后的纤维束进行加热，以扁平状态进行热定型。由此，与未进行热定型的情况相比，在对上述纤维束进行剪裁而形成片状纤维束组时，能够保持纤维束的扁平性，并且折叠也少，可以进一步减小在各纤维束之间形成的间隙。因此，能够抑制在含浸树脂而得到的纤维增强树脂材料中形成树脂富集的部分，从而得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。

[第三实施方式]

在第一实施方式及第二实施方式中，将热定型后的纤维束直接供给至剪裁机，但在本发明中，也可以将热定型后的纤维束暂时回收。

需要说明的是，本发明的纤维增强树脂材料的制造方法并不限定于上述的使用制造装置100、制造装置200的方法。例如，在使用制造装置100、制造装置200的制造方法中，将开纤后的纤维束直接供给至剪裁机，但在本发明中，也可以在对开纤后的纤维束进行剪裁之前暂时回收。

(纤维增强树脂材料的制造装置)

具体而言，作为本发明的增强纤维树脂材料的制造装置，例如，也可以为图4及图5中示例出的增强纤维树脂材料的制造装置300(以下，简称为“制造装置300”)。图4及图5中与图1相同的部分赋予相同符号，省略其说明。制造装置300具备第一制造装置1和第二制造装置2。

第一制造装置1依次具备开纤部50、分纤部52、热定型部54、以及回收部58。回收部58可以将分纤后的纤维束f3卷取在绕线管B2上。

第二制造装置2具备第1载片供给部11、第1输送部20、第1涂敷部12、剪裁机13、第2载片供给部14、第2输送部28、第2涂敷部15、以及含浸部16。在第二制造装置2中，剪裁机13的上游设有导辊38，所述导辊38将从卷取在绕线管B2上而回收的回收物中拉出的纤维束f3引导至剪裁机13。在第二制造装置2中，将从卷取在绕线管B2上而回收的回收物中拉出的纤维束f3供给至剪裁机13，连续地剪裁成给定的长度。

在本实施方式的第二制造装置中，可以沿Y方向设置多个回收物，从这些回收物中拉出纤维束并引导至剪裁机。在该情况下，与将这些回收物设置在同一个辊上并拉出相比，优选分别设置在各自的辊上并拉出。在该例子中，在沿Y方向设置回收有纤维束f3的多个绕线管B2的情况下，优选将这些绕线管B2分别设置在各自的辊上并拉出纤维束f3。由此，即使各回收物的纤维束的长度不同，也可以在各自的辊上容易地进行交换操作等。

在本实施方式的制造装置300中具备了对开纤及分纤后的纤维束进行加热、并以扁平状态进行热定型的热定型部54，因此，在形成片状纤维束组时，能够保持纤维束的扁平性，并且折叠也少，在各纤维束之间形成的间隙进一步减少。由此，能够抑制在含浸树脂而得到的纤维增强树脂材料中形成树脂富集的部分，因此可以得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。

另外，由于将热定型后的纤维束暂时回收的回收部和将从上述回收部回收的回收物中拉出的纤维束供给至剪裁机，因此，可以对剪裁机及含浸部中的工序速度进行控制而与开纤部的工序速度无关。因此，也可以抑制纤维束的开纤操作成为限速而使散布部及含浸部的工序速度降低。

(纤维增强树脂材料的制造方法)

使用制造装置300的纤维增强树脂材料的制造方法具有下述的开纤工序、分纤工序、热定型工序、回收工序、散布工序及贴合含浸工序。

开纤工序：将长条的纤维束f1开纤而沿宽度方向将其扩宽，成为扁平状态的纤维束f2的工序。

分纤工序：通过分纤将开纤后的纤维束f2沿宽度方向分开，形成纤维束f3的工序。

热定型工序：对纤维束f3进行加热，以扁平状态进行热定型的工序。

回收工序：将热定型后的纤维束f3卷取在绕线管B2上暂时回收，得到回收物的工序。

散布工序：从上述回收物中拉出热定型后的纤维束f3并连续地剪裁，在使树脂形成为片状而成的第1树脂片S1上将剪裁后的多个纤维束f4散布为片状，形成片状纤维束组F的工序。

贴合含浸工序：在上述片状纤维束组F上贴合使树脂形成为片状而成的第2树脂片S2并加压，使树脂含浸于上述片状纤维束组F，得到纤维增强树脂材料。

<开纤工序、分纤工序、热定型工序及回收工序>

在第一制造装置1中，开纤工序、分纤工序及热定型工序可以与第一实施方式同样地进行。热定型后的纤维束f3由多个导丝辊19引导至绕线管B2进行卷取回收。

<散布工序>

在第二制造装置2中，从绕线管B2中拉出分纤后的长条的纤维束f3，在剪裁机13中连续剪裁成给定的长度，除此以外，与第一实施方式的散布工序同样地进行。

<贴合含浸工序>

在第二制造装置2中，贴合含浸工序可以与第一实施方式同样地进行。

在本实施方式的纤维增强树脂材料的制造方法中，可以对开纤及分纤后的纤维束进行加热，以扁平状态进行热定型，对挠曲量H低于15mm的纤维束进行剪裁，形成片状纤维束组时所散布的剪裁后的纤维束不易折叠。由此，可以进一步减小片状纤维束组中的各纤维束之间的间隙，因此可以抑制在纤维增强树脂材料中形成树脂富集的部分而使强度降低。

[其它实施方式]

本发明的纤维增强树脂材料的制造装置不限定于第一～第三实施方式。例如，本发明的纤维增强树脂材料的制造装置可以为如图6所示那样不具备分纤部的制造装置。另外，在本发明的纤维增强树脂材料的制造装置具备回收部的情况下，并不限定于卷取，也可以采用利用转移等公知的回收方式的回收部。

同样地，本发明的纤维增强树脂材料的制造方法也可以是不具有分纤工序的方法。另外，在本发明的纤维增强树脂材料的制造方法具有回收工序的情况下，纤维束的回收方法并不限定于卷取，也可以采用转移等公知的回收方法。在将开纤后的纤维束于剪裁之前进行卷取而暂时回收的情况下，也可以回收开纤后的纤维束，对从回收物中拉出的纤维束分纤后再进行剪裁。

本发明的纤维增强树脂材料的制造方法也可以是使用除了制造装置100、制造装置200及制造装置300以外的制造装置的方法。例如，在开纤后进行分纤的情况下，可以在开纤与分纤之间进行热定型。其中，在开纤后进行分纤的情况下，优选在分纤后进行热定型。

本发明的纤维增强树脂材料的制造方法也可以是开纤后不进行分纤的方法。

另外，在本发明的纤维增强树脂材料的制造方法中，在待剪裁的纤维束的挠曲量H即使不进行热定型也低于15mm的情况下，可以不进行热定型。

另外，如果待剪裁的纤维束的挠曲量H低于15mm，则本发明的纤维增强树脂材料的制造方法可以是均不进行开纤、分纤及热定型的方法。例如，可以是使用图6所示例出的纤维增强树脂材料的制造装置500(以下，称为“制造装置500”)的方法。

制造装置500具备纤维束供给部60来代替开纤部50、分纤部52及热定型部54，除此以外，与制造装置100相同。纤维束供给部60一边从多个绕线管61拉出长条的纤维束f’，一边经由多个导辊62朝向剪裁机13供给。

在使用制造装置500的制造方法中，纤维束f’的挠曲量H低于15mm时，形成片状纤维束组时所散布的剪裁后的纤维束f4不易折叠。因此，在得到的纤维增强树脂材料中不易形成树脂富集的部分，可获得足够的强度。

实施例

以下，通过实施例对本发明具体地进行说明，但本发明并不限定于以下的记载。

[原料]

将本实施例中使用的原料示于以下。

(纤维束)

α-1：碳纤维束(商品名“TR 50S15L-KL”、拉伸强度：4,900MPa、长丝数：15,000根、宽度：7.5mm、厚度：0.1mm、三菱丽阳株式会社制造)。

α-2：碳纤维束(商品名“TRW40 50L-KN”、拉伸强度：4,120MPa、长丝数：50,000根、宽度：12.5mm、厚度：0.2mm、三菱丽阳株式会社制造)。

(糊状物)

P-1：相对于作为树脂的环氧丙烯酸酯树脂(产品名：NEOPOL 8051，Japan U-PICA公司制造)100质量份，添加1,1-二(叔丁基过氧基)环己烷的75％溶液(产品名：PERHEXA C-75(EB)、日本油脂株式会社制造)0.5质量份和过氧化异丙基碳酸叔丁酯的74％溶液(产品名：Kayacarbon BIC-75，KAYAKUAKZO公司制造)0.5质量份作为固化剂，添加磷酸酯类衍生物组合物(产品名：MOLD WIZ INT-EQ-6、AXEL Plastics Research Laboratories公司制造)0.35质量份作为内部脱模剂，添加改性二苯基甲烷二异氰酸酯(产品名：Cosmonate LL，三井化学株式会社制造)15.5质量份作为增稠剂，配合1,4-苯醌0.02质量份作为稳定剂，由此得到树脂组合物。

[挠曲试验]

在各例中，从即将到达制造装置100中的剪裁机13的纤维束中切取长度150mm的试验片，将上述试验片中距长度方向的第1末端100mm的位置至第2末端的部分设置在平面上。使上述试验片中距第1末端100mm的部分为自由状态，测定该状态下的第1末端的下端与平面的距离作为挠曲量H(mm)。

[实施例1]

使用图1中例示出的制造装置100制造了纤维增强树脂材料。

使用了纤维束α-1作为纤维束，使用了糊状物P-1作为糊状物P。以纤维束的宽度为7.5mm、厚度为0.1mm的方式，进行了开纤。热定型条件设为加热温度为170℃，加热时间为6秒钟。在热定型后从剪裁之前的纤维束中切取试验片，实施了挠曲试验，结果是挠曲量H为8.1mm。

[实施例2]

调节开纤条件，使待剪裁的纤维束的厚度及挠曲量H如表1所示，除此以外，与实施例1同样地制造了纤维增强树脂材料。

[实施例3、4]

使用纤维束α-2代替纤维束α-1，并调节开纤条件，使待剪裁的纤维束的厚度及挠曲量H如表1所示，除此以外，与实施例1相同地制造了纤维增强树脂材料。

[比较例1]

在比较例1中，作为纤维束，使用纤维束α-1，并将热定型温度设为25℃，除此以外，调整为与实施例2相同的开纤条件，制造了纤维增强树脂材料。

[比较例2]

在比较例2中，作为纤维束，使用纤维束α-2，并将热定型温度设为25℃，除此以外，调整为与实施例4相同的开纤条件，制造了纤维增强树脂材料。

将各例中使用的纤维束的种类、热定型的加热温度、待剪裁的纤维束的厚度及挠曲量H的结果示于表1。

[表1]

如表1所示，与挠曲量H为15mm以上的比较例1～2的纤维增强树脂材料相比，待剪裁的纤维束的挠曲量H低于15mm的实施例1～4的纤维增强树脂材料可以得到高强度的纤维增强树脂材料。

工业实用性

根据本发明的纤维增强树脂材料的制造方法，能够抑制在纤维增强树脂材料中产生树脂富集的部分，得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。另外，使用纤维增强树脂材料的制造装置时，能够抑制在纤维增强树脂材料中产生树脂富集的部分，得到具有足够强度的纤维增强树脂材料。

Claims (10)

1.一种用于制造纤维增强树脂材料产品的中间产品的制造方法，所述方法包括：

通过开纤将其上附着有上胶剂的长条的纤维束沿其宽度方向扩宽；以及

对开纤后的纤维束进行加热，以扁平状态进行热定型。

2.根据权利要求1所述的方法，在所述开纤与所述热定型之间进一步包括通过分纤将开纤后的纤维束沿宽度方向分开。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述热定型后，通过分纤将开纤和热定型后的纤维束沿宽度方向分开。

4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其中所述长条的纤维束为碳纤维束。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述长条的纤维束为碳纤维束，并且在所述热定型后，所述长条的纤维束具有通过下述挠曲试验测定的低于15mm的挠曲量H，

所述挠曲试验为：

从待剪裁的纤维束中切取长度150mm的试验片，将所述试验片中距长度方向上的第1末端100mm的位置至第2末端的部分设置在平面上，使所述试验片中距所述第1末端100mm的部分为自由状态，将该状态下的所述第1末端的下端与所述平面的距离作为挠曲量H(mm)。

6.一种用于制造纤维增强树脂材料产品的中间产品的制造装置，所述装置包括：

通过开纤将其上附着有上胶剂的长条的纤维束沿其宽度方向扩宽的开纤部；以及

对开纤后的纤维束进行加热并以扁平状态进行热定型的热定型部。

7.根据权利要求6所述的装置，在所述开纤部和所述热定型部之间，进一步具备通过分纤将开纤后的纤维束沿宽度方向分开的分纤部。

8.根据权利要求6所述的装置，在所述热定型部之后进一步具备通过分纤将开纤后的纤维束沿宽度方向分开的分纤部。

9.一种长条的碳纤维束，其具有通过下述挠曲试验测定的低于15mm的挠曲量H，

所述挠曲试验为：

从待剪裁的纤维束中切取长度150mm的试验片，将所述试验片中距长度方向上的第1末端100mm的位置至第2末端的部分设置在平面上，使所述试验片中距所述第1末端100mm的部分为自由状态，将该状态下的所述第1末端的下端与所述平面的距离作为挠曲量H(mm)。

10.用于制造纤维增强树脂材料的方法，所述方法包括：

对根据权利要求9所述的长条的碳纤维束进行连续剪裁，使所得的剪裁后的纤维束散布在第1树脂片上以在其上形成片状纤维束组，将第2树脂片贴合在所述片状纤维束组上，和通过加压用形成所述第1和第2树脂片的树脂含浸所述片状纤维束组。

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