DE19734846C1

DE19734846C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Prepregs

Info

Publication number: DE19734846C1
Application number: DE19734846A
Authority: DE
Inventors: Naoto Okegawa; Hiroshi Harada; Ryuichi Hamabe
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2017-08-13

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs, bei dem ein duroplastisches Harz in flüssigem Zustand als Matrixharz einem blattförmigen (bahnförmigen) Verstärkungssubstrat zugeführt wird, das einen Textilstoff umfaßt, und das Substrat einschließlich des Harzes erhitzt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Herstellung des Prepregs nach einem solchen Verfahren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs, bei dem ein blatt förmiges Verstärkungstextilstoffsubstrat, wie ein Glasgewebe, ohne Verwendung eines Lösungsmittels mit einem Matrixharz imprägniert wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Herstellung des Prepregs nach einem solchen Verfahren.

Zur Herstellung eines Prepregs (Harzmatte) ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein duroplastisches Harz als Matrixharz in einem Lösungsmittel gelöst wird, so daß man eine Lösung mit niedriger Viskosität erhält, ein Verstärkungssubstrat, wie ein Glasgewebe, mit der Lösung imprägniert wird und das imprägnierte Substrat getrocknet wird. Da das Matrixharz aufgrund von Kapillarkräften ausreichend in das Verstärkungssubstrat eindringt, kann das Prepreg bei Verwendung eines solchen Verfahrens relativ leicht hergestellt werden.

Bei dem obigen Verfahren, bei dem das Lösungsmittel verwendet wird, treten die folgenden Probleme auf. Es sind Mittel notwendig, um das Lösungsmittel zurückzugewinnen, und es sind Mittel notwendig, um Explosionen zu verhüten, was die Installationskosten für die Her stellung des Prepregs erhöht; und eine Spur von Lösungsmittelresten im Prepreg führt wegen der Bildung von Blasen zu einer Qualitäts verschlechterung des hergestellten Prepregs.

Um die Probleme mit dem Verfahren, bei dem ein Lösungsmittel ver wendet wird, zu überwinden, offenbart die Japanische Offenlegungs schrift (JP-A) Nr. 5-200748 ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs unter Verwendung einer in Fig. 27 gezeigten Vorrichtung. Bei dem Verfahren wird eine Doppelbandpresse 21 bereitgestellt, und eine Zuführeinheit 22 für ein Verstärkungssubstrat 1, wie ein Glasgewebe, sowie ein Extruder 23 sind vor einem Einlaß der Doppelbandpresse 21 angeordnet. Im Extruder 23 wird ein Matrix harz 2, wie ein Epoxyharz, geschmolzen und zu einer Folie auf das Verstärkungssubstrat extrudiert, so daß das Substrat mit dem Harz beschichtet wird. Der laminare Verbundstoff aus dem Verstärkungs substrat und der Harzmatrix wird in die Doppelbandpresse 21 eingeführt und erhitzt, während ein planarer Druck darauf ausgeübt wird (d. h. ein durch eine ebene Fläche oder durch ebene Flächen ausgeübter Druck). In diesem Stadium schmilzt das Matrixharz und dringt in das Innere des Verstärkungssubstrats ein, wenn der Verbundstoff durch die Doppelbandpresse geleitet wird, so daß das Prepreg entsteht, welches das Matrixharz in halbgehärtetem Zustand enthält.

Aber auch wenn das obige Verfahren unter Verwendung der in Fig. 27 gezeigten Vorrichtung eingesetzt wird, treten immer noch die folgenden Probleme auf:
Bei Verwendung der Doppelbandpresse wird der planare Druck auf beide Seiten des Verbundstoffs ausgeübt, um das Verstärkungssub strat mit dem Matrixharz zu imprägnieren, so daß Blasen nicht so leicht aus dem Inneren des Verbundstoffs entweichen können und wahrscheinlich zurückbleiben, wodurch Hohlräume in dem Prepreg entstehen. Insbesondere wenn das Substrat eine größere Maschen dichte aufweist, so daß die Eindringfähigkeit des Harzes in das Substrat unzureichend ist, besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, daß Hohlräume zurückbleiben. Da der planare Druck auf beide Seiten des Verbundstoffs ausgeübt wird, breitet sich das Matrixharz auf dem Verstärkungssubstrat außerdem wahrscheinlich zu den beiden Randteilen des Verbundstoffs hin aus, so daß der einstellbare Bereich des Gehalts an Matrixharz in und auf dem Substrat eng ist und es schwierig ist, ein Prepreg mit einem größeren Gehalt an Matrixharz herzustellen. Weiterhin kann sich die Menge des Matrixharzes in dem einen Seitenteil des Prepregs von der in dem anderen Seitenteil unterscheiden, und die Oberflächenglätte des Prepregs kann unzureichend sein.

Es ist also ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das die obigen Probleme überwindet und das ein Prepreg ergibt, bei dem ein Matrixharz ausreichend eingedrungen ist und nur wenige Hohlräume zurückbleiben und dessen Oberflächenglätte und Gleichmäßigkeit des Gehalts an eingedrungenem Harz verbessert sind. Es ist ein weiteres Ziel, ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs bereitzustellen, das den Gehalt des Prepregs an eingedrun genem Harz erhöhen kann. Es ist außerdem ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der das Verfahren zur Herstellung eines solchen Prepregs durchgeführt werden kann.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs bereit, bei dem ein blattförmiges Textilmaterial (zum Beispiel eines, das Fasern, Garne aus Fasern oder Bündel von Garnen umfaßt) als Verstärkungssubstrat kontinuierlich bereitge stellt wird, ein duroplastisches Harz als Matrixharz in geschmolze nem Zustand auf das Substrat aufgetragen wird und das Harz erhitzt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

a) einen ersten Schritt des Auftragens, bei dem das Matrixharz unter Verwendung eines ersten Die-Coaters Heißschmelz-Beschichter auf eine Oberfläche des Verstärkungssubstrats aufgetragen wird und die Menge des auf zutragenden Matrixharzes gleich oder größer ist als die Menge des Matrixharzes, die das Verstärkungssubstrat in seinen gesamten Hohlräumen höchstens enthalten kann;
b) einen ersten Schritt des Erhitzens, bei dem das Verstärkungs substrat mit dem Matrixharz unter Verwendung einer ersten kontakt freien Heizeinheit erhitzt wird, so daß das Matrixharz in das Innere des Verstärkungssubstrats eindringt, wobei ein laminarer Verbundstoff erhalten wird, der aus dem Matrixharz und dem Ver stärkungssubstrat besteht;
c) einen zweiten Schritt des Auftragens, bei dem das Matrixharz weiterhin unter Verwendung eines zweiten Die-Coaters Heißschmelz-Beschichter auf wenigstens eine der Oberflächen des laminaren Verbundstoffs aufgetragen wird; und
d) einen zweiten Schritt des Erhitzens, bei dem der laminare Verbundstoff unter Verwendung einer zweiten kontaktfreien Heiz einheit erhitzt wird, so daß das Matrixharz halb gehärtet wird.

Gemäß dem obigen Herstellungsverfahren für das Prepreg gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Matrixharz im ersten Schritt des Auftragens wenigstens in einer solchen Menge auf das Verstärkungs substrat aufgetragen, daß im wesentlichen alle Hohlräume des Verstärkungssubstrats mit dem Matrixharz gefüllt werden. Zu den Hohlräumen gehört jeder Hohlraum, der sich im Verstärkungssubstrat befindet. Zu den Hohlräumen gehören zum Beispiel Zwischenräume zwi schen den Fasern (d. h. Mikrohohlräume) und Zwischenräume zwischen Bündeln von Fasern (d. h. Makrohohlräume). Im allgemeinen ist das Gesamtvolumen der Mikrohohlräume kleiner als das der Makrohohlräu me, so daß die Mikrohohlräume gewöhnlich vernachlässigbar klein sein können. In der Praxis kann die "Menge des Matrixharzes, die das Verstärkungssubstrat in seinen gesamten Hohlräumen aufzunehmen vermag," bestimmt werden, indem man die Dicke und die Maschendichte des Verstärkungssubstrats verwendet. Wenn das blattförmige bzw. bahnförmige Verstärkungssubstrat zum Beispiel eine Blattfläche A (m²), eine Dicke B (m), eine Maschendichte C (g/m²) und eine Reindichte D (g/m³) des Materials, das das Verstärkungssubstrat bildet, besitzt, kann die "Menge des Matrixharzes, die das Verstärkungssubstrat in seinen gesamten Hohlräumen aufzunehmen vermag," E (m³), gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden:

E = A × B - A × C/D

Die Menge "E" entspricht also der Mindestmenge an Matrixharz, die im ersten Schritts des Auftragens aufgetragen wird. Im ersten Schritt des Erhitzens wird das aufgetragene Matrixharz erhitzt, so daß das Harz im wesentlichen in alle Hohlräume des Verstärkungssub strats eindringt. Der erste Schritt des Erhitzens reduziert die Viskosität des Matrixharzes, so daß er das Eindringen des Matrix harzes durch Kapillarkräfte in das Innere des Verstärkungssubstrats fördert. Die Menge des Matrixharzes kann im ersten Schritt des Auf tragens größer sein als die Mindestmenge. Da während des ersten Schritts des Erhitzens nichts mit der Oberfläche des aufgetragenen Matrixharzes oder einer nicht beschichteten Oberfläche des Verstär kungssubstrats in Kontakt kommt (obwohl die umgebende Atmosphäre (zum Beispiel Luft) mit den Oberflächen in Kontakt ist), können Blasen leicht aus dem Inneren des Harzes und des Verstärkungssub strats entweichen. Weiterhin wird das Matrixharz im zweiten Schritt des Auftragens auf die Oberfläche des Verbundstoffs aufgetragen und im zweiten Schritt des Erhitzens erhitzt, wodurch die Viskosität des aufgetragenen Matrixharzes reduziert wird, so daß die Blasen weiterhin aus dem Inneren des Harzes und des Verstärkungssubstrats entweichen, und das Harz gleichzeitig halb gehärtet wird, was schließlich das Prepreg ergibt.

Im ersten Schritt des Auftragens kann das Matrixharz auf die obere Oberfläche (Oberseite) des Verstärkungssubstrats aufgetragen werden, falls sich das Verstärkungssubstrat nicht vertikal, sondern zum Beispiel im wesentlichen horizontal bewegt. Wie unten beschrie ben, wird das Matrixharz im ersten Schritt des Auftragens auf die untere Oberfläche (Unterseite) des Substrats aufgetragen. Im zwei ten Schritt des Auftragens kann das Matrixharz auf die Unterseite und/oder Oberseite des Verstärkungssubstrats aufgetragen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Matrixharz im zweiten Schritt des Auftragens auf die Unterseite aufgetragen, wenn das Harz im ersten Schritt des Auftragens auf die Oberseite des Verstärkungssubstrats aufgetragen wurde.

Bereitgestellt wird auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Prepregs nach dem oben beschriebenen Verfahren, umfassend eine Abwickeleinheit für das Verstärkungssubstrat, eine Akkumulatorein heit, die beim Austausch einer Verstärkungssubstrat-Zuführungsrolle arbeitet, um das Verfahren fortzusetzen, Vorratstanks, die eine Hauptzusammensetzung (A), eine Härterzusammensetzung (B) und eine Härtungsbeschleunigerzusammensetzung (C) bei vorbestimmter Tempera tur jeweils in flüssigem Zustand enthalten, Zuführungsvorrichtun gen, die die Zusammensetzungen aus den jeweiligen Tanks zuführen, eine Mischeinheit, die die zudosierten Zusammensetzungen mitein ander mischt, um ein Matrixharz herzustellen, einen ersten Die- Coater, der das Matrixharz auf das Verstärkungssubstrat aufträgt, eine erste kontaktfreie Heizeinheit, die das Verstärkungssubstrat unter Bildung eines laminaren Verbundstoffs mit dem Matrixharz im prägniert, einen zweiten Die-Coater, der das Matrixharz auf den laminaren Verbundstoff aufträgt, eine zweite Heizeinheit, die das im laminaren Verbundstoff enthaltene Matrixharz halb härtet, eine Kompaktierwalzeneinheit, die das mit dem Matrixharz imprägnierte Verstärkungssubstrat preßt und glättet und außerdem das Verstär kungssubstrat auf einer vorbestimmten Temperatur hält, sowie eine Aufwickelrolle, die das hergestellte Prepreg aufwickelt, oder eine Schneideeinheit, die das hergestellte Prepreg in Querrichtung durchschneidet.

Wie bei dem oben und unten beschriebenen Verfahren der vorliegenden Erfindung, wird das Verstärkungssubstrat bei Verwendung der soeben beschriebenen Vorrichtung durch die erste Heizeinheit gleichmäßig mit dem Matrixharz imprägniert, so daß Blasen aus dem Innern des Verstärkungssubstrats einschließlich des Matrixharzes durch seine Oberflächen entweichen können. Weiterhin trägt die zweite Auf tragungseinheit das Matrixharz auf die Oberfläche des laminaren Verbundstoffs auf, und die zweite Heizeinheit stellt ein Prepreg her, dessen Matrixharz vollständig und gleichmäßig halb gehärtet worden ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Vor richtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt schematisch Zustände eines Matrixharzes und eines Verstärkungssubstrats in Schnittansichten während des Verfahrens der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der in Fig. 1 ge zeigten Vorrichtung, wobei Fig. 2(a) den Zustand unmittelbar nach einem ersten Schritt des Auftragens zeigt, Fig. 2(b) den Zustand unmittelbar nach einem ersten Schritt des Erhitzens zeigt und Fig. 2(c) den Zustand unmittelbar nach einem zweiten Schritt des Auf tragens zeigt;

Fig. 3 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Vor richtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform einer Vor richtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 zeigt schematisch Zustände eines Matrixharzes und eines Verstärkungssubstrats in Schnittansichten während des Verfahrens der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der in Fig. 4 ge zeigten Vorrichtung, wobei Fig. 5(a) den Zustand unmittelbar nach einem ersten Schritt des Auftragens zeigt, Fig. 5(b) den Zustand unmittelbar nach einem ersten Schritt des Erhitzens zeigt und Fig. 5(c) den Zustand unmittelbar nach einem zweiten Schritt des Auf tragens zeigt;

Fig. 6 zeigt schematisch den Unterschied in der Temperaturvertei lung zwischen der Anwesenheit und der Abwesenheit einer zusätzli chen Heizung in einem ersten Schritt des Erhitzens;

Fig. 7 zeigt schematisch eine Heizeinheit, die eine Alternative zu einem im fernen Infrarot strahlenden Heizer in einem ersten Schritt des Erhitzens darstellt;

Fig. 8 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform einer Vor richtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 zeigt schematisch eine alternative Anordnung der Kompak tierwalze in der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 10 zeigt schematisch eine weitere alternative Anordnung der Kompaktierwalze in der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 11 zeigt schematisch eine weitere alternative Anordnung der Kompaktierwalze in der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 12 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform einer Abwickeleinheit für das Verstärkungssubstrat in der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 13 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform eines ersten Schrittes des Auftragens in der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 14 zeigt Ergebnisse einer Laserverschiebungsmessung, wobei Fig. 14(a) schematisch einen überlappenden Teil von Verstärkungs substraten zeigt und Fig. 14(b) Ergebnisse der Messung zeigt;

Fig. 15 zeigt schematisch eine erste Heizeinheit einer fünften Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 zeigt schematisch einen ersten Schritt des Erhitzens und einen zweiten Schritt des Auftragens einer sechsten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 17 ist eine Zeichnung, die schematisch ein CCD-Kamera-Bild eines Oberflächenzustands eines laminaren Verbundstoffs, der ein Glasgewebe umfaßt, nach einem ersten Schritt des Erhitzens zeigt;

Fig. 18 zeigt schematisch einen ersten Schritt des Erhitzens und einen zweiten Schritt des Auftragens einer siebten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Ver fahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 zeigt Ergebnisse einer Oberflächenverschiebungsmessung eines Glasgewebes, wobei Fig. 19(a) schematisch eine Schnitt ansicht des Glasgewebes zeigt und Fig. 19(b) eine Graphik der Verschiebungsmessungen auf der Oberseite und der Unterseite des Glasgewebes zeigt;

Fig. 20 zeigt Ergebnisse einer Oberflächenverschiebungsmessung eines Glasgewebes, die mit Fig. 19 zu vergleichen sind, wobei Fig. 20(a) schematisch eine Schnittansicht des Glasgewebes zeigt und Fig. 20(b) eine Graphik der Verschiebungsmessungen auf der Oberseite und der Unterseite des Glasgewebes zeigt;

Fig. 21 zeigt schematisch einen zweiten Schritt des Auftragens einer achten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 22 zeigt schematisch eine Gegendruckwalze der in Fig. 21 gezeigten Vorrichtung, wobei Fig. 22(a) zeigt, daß die Gegen druckwalze in einem Vergleichsbeispiel vorwärts rotiert, wie es durch einen Pfeil gekennzeichnet ist, und Fig. 22(b) zeigt, daß die Gegendruckwalze im Beispiel der vorliegenden Erfindung rück wärts rotiert, wie es durch einen Pfeil gekennzeichnet ist;

Fig. 23 zeigt schematisch einen zweiten Schritt des Auftragens einer neunten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 24 zeigt schematisch einen zweiten Schritt des Auftragens und den zweiten Schritt des Erhitzens einer zehnten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Ver fahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 25 zeigt schematisch einen ersten Schritt des Auftragens, einen ersten Schritt des Erhitzens, einen zweiten Schritt des Auftragens und den zweiten Schritt des Erhitzens einer elften Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Prepregs gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 26 zeigt schematisch Zustände eines Matrixharzes und eines Glasgewebes in Schnittansichten während des Verfahrens der vor liegenden Erfindung unter Verwendung der in Fig. 25 gezeigten Vorrichtung, wobei Fig. 26(a) den Zustand unmittelbar nach einem ersten Schritt des Auftragens zeigt, Fig. 26(b) den Zustand un mittelbar nach einem ersten Schritt des Erhitzens zeigt und Fig. 26(c) den Zustand unmittelbar nach einem zweiten Schritt des Auf tragens zeigt; und

Fig. 27 zeigt schematisch eine Vorrichtung des Standes der Technik zur Herstellung eines Prepregs (JP-A 5-200 748).

In den Zeichnungen haben die Zahlen die folgende Bedeutung:

Bezugszeichenliste

1

Verstärkungssubstrat

2

Matrixharz

3

erster Die-Coater Heißschmelz-Beschichter

4

erste Heizeinheit

5

zweiter Die-Coater Heißschmelz-Beschichter

5

aAuslaß des zweiten Die-Coaters

6

zweite Heizeinheit

7

aVorratsgefäß

7

bVorratsgefäß

7

cVorratsgefäß

8

Kompaktierwalze

9

Abwickelrolle

9

bBereitschaftsrolle

10

Akkumulator

11

aDosiervorrichtung

11

bDosiervorrichtung

11

cDosiervorrichtung

12

Mischeinheit

13

Aufwickeleinheit

14

aGegendruckwalze

14

bGegendruckwalze

15

Abwickeleinheit

21

Doppelriemenpresse

22

Abwickeleinheit

23

Extruder

24

Verschiebungsmesser

24

aVerschiebungssensor

24

bVerstärker

25

überlappender Teil

26

doppelseitiges Klebeband

30

aHeizzone

30

bHeizzone

30

cHeizzone

31

Hohlraum

32

CCD-Kamera

33

Monitor

34

aPreßwalze

34

bPreßwalze

35

aGlättwalze

35

bGlättwalze

36

Gegenlicht

37

laminarer Verbundstoff

38

Prepreg

40

Überzugsschicht

41

Matrixharz

42

Überzugsschicht

50

Oberseite

51

Unterseite

52

Garn

53

Bündel

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Matrixharz die Komponenten (A) eine Epoxyharzzusammensetzung als Hauptkomponente, (B) eine Harz zusammensetzung, die wenigstens einen Härter umfaßt, und (C) einen Härtungsbeschleuniger. Jede Komponente wird in einem flüssigen oder fluiden Zustand gehalten. Alle Komponenten werden gleichmäßig miteinander gemischt und dem ersten und/oder dem zweiten Die-Coater zugeführt. Da die Epoxyharzzusammensetzung (A) also vor dem Mischen keinen Härter und keinen Härtungsbeschleuniger enthält, findet vor dem Mischen keine Härtungsreaktion statt, und das Matrixharz kann lange Zeit stabil aufbewahrt werden. Da die Harzzusammensetzung (B) weiterhin keinen Härtungsbeschleuniger enthält, reagiert der Härter nicht mit dem Beschleuniger, so daß seine Qualität stabil erhalten bleibt. Das heißt, in der oben beschriebenen Ausführungsform kann jede Komponente lange Zeit stabil aufbewahrt werden. Daher braucht auf die Topfzeit des Matrixharzes nicht geachtet zu werden.

In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform hat jede Komponente eine Viskosität im Bereich zwischen 500 und 500 000 Centipoise (cP), wenn sie aus ihrem Vorratstank einem Mischer zugeführt wird, wo alle Komponenten miteinander gemischt werden. Außerdem hat das Gemisch der Komponenten, das als Matrixharz aus dem Mischer zum Die-Coater übergeführt wird, vorzugsweise eine Viskosität im Be reich zwischen 500 und 500 000 cP. Wenn die Viskosität weniger als 500 cP beträgt, kann das Matrixharz leicht durch das Verstärkungs substrat dringen und sich auf einer Gegendruckwalze abscheiden. Wenn die Viskosität mehr als 500 000 cP beträgt, kann das Matrix harz eine ungenügende Ausbreitungsfähigkeit auf dem Verstärkungs substrat haben, so daß eine gleichmäßige Auftragung auf dem Ver stärkungssubstrat nicht gewährleistet werden kann. Weiterhin wird jede Komponente oder das Gemisch wünschenwerterweise filtriert, um jede Verunreinigung (wie Stäube aus der Umgebungsluft oder Gelie rungsprodukte) auszuschließen. Die angegebene Viskosität ist für eine glatte Filtration vorteilhaft.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung umfaßt die Menge des im ersten Schritt des Auftragens aufzutragenden Matrixharzes außer der Mindestmenge des Harzes eine Menge, die notwendig ist, um eine Beschichtung auf der Oberfläche (d. h. der Beschichtungsseite) des Verstärkungssubstrats zu bilden, auf die das Matrixharz aufgetragen wird, und im zweiten Schritt des Auftragens wird das Matrixharz auf eine Oberfläche des Verstärkungssubstrats (d. h. die Nicht-Beschichtungsseite) aufgetra gen, die der Oberfläche, auf die das Matrixharz im ersten Schritt des Auftragens aufgetragen wird, gegenüberliegt. Die Menge des im zweiten Schritt des Auftragens aufgetragenen Harzes entspricht einer Menge, die notwendig ist, um eine Beschichtung auf der im ersten Schritt des Auftragens nicht beschichteten Seite zu bilden. Da in dieser Ausführungsform im ersten Schritt des Auftragens nicht nur das Verstärkungssubstrat mit dem Matrixharz imprägniert wird, sondern auch die Überzugsschicht auf einer Seite des Verstärkungs substrats gebildet wird, braucht im zweiten Schritt des Auftragens nur die andere Überzugsschicht auf der anderen Seite des Ver stärkungssubstrats gebildet zu werden, so daß dieser Schritt leicht ausgeführt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung ist die Menge des im ersten Schritt des Auf tragens aufzutragenden Matrixharzes im wesentlichen gleich der Mindestmenge des Matrixharzes, und im zweiten Schritt des Auf tragens wird das Matrixharz in einer solchen Menge auf beide Seiten des Verstärkungssubstrats (d. h. des laminaren Verbundstoffs) aufgetragen, daß auf beiden Oberflächen des Verstärkungssubstrats eine Beschichtung gebildet wird. In dieser Ausführungsform können für den zweiten Schritt des Auftragens im wesentlichen die gleichen Auftragsbedingungen verwendet werden, um Beschichtungen auf beiden Seiten zu bilden, so daß die Dicke der Überzugsschicht auf dem Matrixharz auf einer Seite des Verstärkungssubstrats dieselbe sein kann wie auf der anderen Seite.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung umfaßt der erste Schritt des Erhitzens weiter hin einen zusätzlichen Schritt des Erhitzens am Einlaß und/oder am Auslaß der ersten Heizeinheit. In dieser Ausführungsform verhindert der zusätzliche Schritt des Erhitzens eine Abnahme der Temperatur am Einlaß und/oder am Auslaß, so daß die Zone, in der eine vorbe stimmte Temperatur eingehalten werden soll (und die als effektive Imprägnierungszone betrachtet werden kann), ausgedehnt werden kann und eine ausreichende Imprägnierung des Verstärkungssubstrats mit dem Matrixharz gewährleistet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung wird der zweite Schritt des Erhitzens so durch geführt, daß die Heiztemperatur zum Auslaß der zweiten Heizeinheit hin zunimmt. Da in dieser Ausführungsform die Heiztemperatur im Einlaßteil der Heizeinheit niedriger ist, nimmt die Viskosität des Matrixharzes, das noch nicht so sehr gehärtet wurde, wegen der relativ niedrigen Temperatur nicht übermäßig ab, so daß das Matrix harz nicht durch das Verstärkungssubstrat dringen kann. So läuft nichts von dem Verstärkungssubstrat ab. Weiterhin bewirkt die höhe re Temperatur zum Auslaß hin eine rasche Härtung des Matrixharzes.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung umfaßt das Verfahren weiterhin einen Schritt, in dem der Verbundstoff während oder nach dem zweiten Schritt des Erhitzens unter Verwendung von Kompaktierwalzen unter Erhitzen gepreßt wird. In dieser Ausführungsform wird die Dicke des Prepregs durch den Druck von der Kompaktierwalze gleichmäßig, und eine glatte Oberfläche des Prepregs ist gewährleistet.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung umfaßt das Verfahren weiterhin einen Schritt, in dem die Dicke des Verstärkungssubstrats bestimmt wird, bevor das Verstärkungssubstrat dem ersten Die-Coater zugeführt wird, so daß der Zwischenraum zwischen dem ersten Die-Coater und der Gegendruck walze je nach der bestimmten Dicke des Verstärkungssubstrats ange paßt wird. Wenn in dieser Ausführungsform zum Beispiel bei konti nuierlicher Herstellungsweise der Endteil eines Verstärkungssub strats zugeführt wird, während es am Anfangsteil eines anderen Verstärkungssubstrats von einer Bereitschaftswalze befestigt ist und mit diesem überlappt, wird die doppelte Dicke des überlappenden Teils festgestellt, und der Zwischenraum zwischen dem ersten Die- Coater und der Gegendruckwalze wird so weit vergrößert, daß der überlappende Teil glatt durch den Zwischenraum hindurchgeht, ohne hängenzubleiben. So wird ein Reißen des Verstärkungssubstrats verhindert, und die kontinuierliche Herstellung des Prepregs kann glatt durchgeführt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung werden die Temperaturen des Die-Coaters und der Gegendruckwalze im ersten Schritt des Auftragens so eingestellt, daß die Viskosität des Matrixharzes zum Beispiel je nach der Dicke, der Maschendichte und/oder der Webdichte des Verstärkungssubstrats (diese Faktoren beeinflussen die Gas- oder Luftdurchlässigkeit des Substrats) in geeigneter Weise reduziert oder erhöht wird. Die Temperatureinstellung wird so vorgenommen, daß die Temperatur höher ist, wenn das Ausmaß der Gasdurchlässigkeit geringer ist. Wenn das Verstärkungssubstrat in dieser Ausführungsform eine unterschiedli che Dicke, Maschendichte und/oder Webdichte hat, werden die Tempe raturen des Die-Coaters und der Gegendruckwalze auf der Basis der obigen Maßnahme geändert, und dadurch wird verhindert, daß das Matrixharz die Gegendruckwalze erreicht. So wird verhindert, daß sich das Matrixharz auf der Gegendruckwalze abscheidet und das Verstärkungssubstrat durch das Matrixharz an der Gegendruckwalze kleben bleibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung wird die Heiztemperatur im ersten Schritt des Erhitzens so eingestellt, daß die Viskosität des Matrixharzes je nach der Gasdurchlässigkeit des Verstärkungssubstrats (die zum Beispiel durch die Dicke, Maschendichte und/oder Webdichte des Ver stärkungssubstrats beeinflußt wird) in geeigneter Weise reduziert oder erhöht wird. In dieser Ausführungsform kann die Temperaturein stellung genauso vorgenommen werden wie im Falle der soeben beschriebenen Temperatureinstellung des Die-Coaters und der Gegen druckwalze. In dieser Ausführungsform kann die Menge des Matrixhar zes, das die Unterseite (die zuerst beschichtete Seite entspricht der Oberseite) des Verstärkungssubstrats erreicht, vereinheitlicht werden, so daß die Mengen des Matrixharzes auf der Oberseite und auf der Unterseite des Verstärkungssubstrats im wesentlichen gleich sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung wird im ersten Schritt des Erhitzens jeder von mehreren Längsteilen des Verstärkungssubstrats getrennt erhitzt (d. h. die Heiztemperatur ist entlang der Richtung der Breite des Substrats unterschiedlich). Wenn die Gasdurchlässigkeit des Ver stärkungssubstrats in dieser Ausführungsform in Querrichtung von einem Teil zum anderen unterschiedlich ist, kann ein Teil mit einer geringeren Gasdurchlässigkeit auf eine höhere Temperatur erhitzt werden und umgekehrt, so daß die Menge des Matrixharzes, das die Unterseite des Verstärkungssubstrats erreicht, vereinheitlicht werden kann, was dazu führt, daß die Beschichtungsdicken auf der Oberseite und auf der Unterseite des Verstärkungssubstrats im wesentlichen gleich sind, obwohl das Verstärkungssubstrat in Quer richtung unterschiedliche Gasdurchlässigkeiten hat. Im allgemeinen können die Randteile des Verstärkungssubstrats häufig eine relativ große Gasdurchlässigkeit haben.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung umfaßt die vorliegende Erfindung weiterhin den Schritt des Bestimmens des Zustands des Eindringens des Matrixhar zes in das Innere des Verstärkungssubstrats (d. h. der Gegenwart von Hohlräumen) zwischen dem ersten Schritt des Erhitzens und dem zwei ten Schritt des Auftragens, und die Heiztemperatur im ersten Schritt des Erhitzens wird so angepaßt, daß die Hohlräume reduziert werden. Bei der Temperatureinstellung verhält es sich so, daß eine Temperaturerhöhung zur Reduktion der Hohlräume durch die Viskosi tätsabnahme des Matrixharzes führt. Da in dieser Ausführungsform die Hohlräume reduziert werden, ist das Eindringen des Matrixharzes in das Innere des Verstärkungssubstrats ausreichend.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung umfaßt die vorliegende Erfindung weiterhin den Schritt des Bestimmens der Menge des Matrixharzes, das eine Seite (d. h. die nicht zuerst beschichtete Seite) des Verstärkungssub strats erreicht, die der im ersten Schritt des Beschichtens be schichteten Seite (d. h. der zuerst beschichteten Seite) gegenüber liegt, zwischen dem ersten Schritt des Erhitzens und dem zweiten Schritt des Auftragens, und die Heiztemperatur im ersten Schritt des Erhitzens wird so angepaßt, daß die Menge des Matrixharzes, das die Unterseite erreicht, vereinheitlicht wird. Bei der Temperatur einstellung verhält es sich so, daß eine Temperaturerhöhung zu einer Erhöhung der Menge des Matrixharzes führt, das die Unterseite erreicht. In dieser Ausführungsform wird die Gleichmäßigkeit des die Seite erreichenden Matrixharzes durch die Temperatureinstellung verbessert, so daß die Dicken der Harzbeschichtungen auf der Ober seite und auf der Unterseite des Verstärkungssubstrats im wesentli chen vereinheitlicht sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung wird das Verstärkungssubstrat im zweiten Schritt des Auftragens durch eine Gegendruckwalze gestützt, die in der der Bewegungsrichtung des Verstärkungssubstrats entgegenge setzten Richtung rotiert. Da in dieser Ausführungsform die Rotationsrichtung der Gegendruckwalze der Bewegungsrichtung des Substrats entgegengesetzt ist, sammelt sich im wesentlichen kein Matrixharz zwischen der Gegendruckwalze und dem Verstärkungssub strat, so daß das Verstärkungssubstrat eine konstante Menge des Matrixharzes trägt.

In der obigen Ausführungsform wird das Verstärkungssubstrat im zweiten Schritt des Auftragens vorzugsweise durch eine Gegen druckwalze gestützt, die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die größer ist als die Bewegungsgeschwindigkeit des Verstärkungssub strats, rückwärts dreht, so daß das Matrixharz glatt auf das Verstärkungssubstrat aufgetragen wird und die im zweiten Schritt des Auftragens gebildete Harzbeschichtung flach und glatt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung wird das Verstärkungssubstrat im zweiten Schritt des Auftragens durch Preßwalzen vor und hinter der Gegen druckwalze heruntergedrückt, so daß eine konstante Fläche des Kon takts des Verstärkungssubstrats mit der Gegendruckwalze gewähr leistet ist, was die im zweiten Schritt des Auftragens gebildete Harzbeschichtung gleichmäßig glättet.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung werden zwischen dem zweiten Schritt des Auf tragens und dem zweiten Schritt des Erhitzens eine Oberfläche oder beide Oberflächen des Verstärkungssubstrats durch eine Glättwalze oder durch Glättwalzen geglättet, die umgekehrt zur Bewegungs richtung des Verstärkungssubstrats rotieren, so daß die Matrixharz schicht auf der einen oder auf beiden Oberflächen des Verstärkungs substrats gleichmäßig geglättet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung wird das Matrixharz im ersten Schritt des Auftragens auf die Unterseite des Verstärkungssubstrats aufgetra gen, und das Matrixharz wird im zweiten Schritt des Auftragens auf die Oberseite des Verstärkungssubstrats aufgetragen, wenn das Verstärkungssubstrat im wesentlichen horizontal transportiert wird. Da in dieser Ausführungsform das Matrixharz auf die Unterseite des Substrats aufgetragen wird, wird ein übermäßiges Eindringen des Matrixharzes zur Oberseite hin oder durch die Oberseite durch die Wirkung der Schwerkraft vermieden, so daß die Dicke der Harzbe schichtung auf der Oberseite und auf der Unterseite des Verstär kungssubstrats vereinheitlicht werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung wird im zweiten Schritt des Erhitzens jeder von mehreren Längsteilen des Verstärkungssubstrats einschließlich des Matrixharzes (d. h. des laminaren Verbundstoffs) getrennt erhitzt (d. h. die Heiztemperatur ist entlang der Richtung der Breite des Substrats unterschiedlich). Wenn der Härtungsgrad des Matrixharzes in dieser Ausführungsform von einem Teil zum anderen unterschied lich ist, kann ein Teil, in dem der Härtungsgrad höher ist, auf eine niedrigere Temperatur erhitzt werden, um den Härtungsgrad zu reduzieren. So wird ein Prepreg mit einem gleichmäßigen Härtungs grad entlang der Richtung seiner Breite hergestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vor liegenden Erfindung wird wenigstens entweder der erste oder der zweite Schritt des Erhitzens so durchgeführt, daß das Verstärkungs substrat vertikal transportiert wird, so daß die Wirkung der Schwerkraft entlang der Richtung der Dicke des Verstärkungssub strats minimiert wird, was zu einer gleichmäßigen Imprägnierung des Susbtrats mit dem Matrixharz führt.

Die vorliegende Erfindung wird weiterhin im einzelnen anhand von Ausführungsformen, bei denen ein Verstärkungssubstrat mit einem Matrixharz imprägniert wird, unter Bezugnahme auf die Begleitzeich nungen erklärt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrich tung, mit der das Verfahren zur Herstellung des Prepregs gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, und Fig. 2 zeigt schema tisch Zustände des Matrixharzes und des Verstärkungssubstrats in den Schritten des Verfahrens.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Vorrichtung so angeordnet, daß ein Verstärkungssubstrat 1 in Form eines blattförmigen (bahnförmigen) Textilstoffs kontinuierlich von einer Abwickelrolle 9a her zugeführt wird, und das duroplastische Harz 2 als Matrixharz wird dem Verstärkungssubstrat 1 in geschmolzenem Zustand zugeführt und erhitzt, so daß das Prepreg gebildet wird.

Konkret werden bei dem vorliegenden Verfahren zur Herstellung des Prepregs 38 die folgenden Schritte durchgeführt:

a) der erste Schritt des Auftragens, bei dem das Matrixharz 2 unter Verwendung eines ersten Die-Coaters 3 auf eine Oberfläche, zum Beispiel die Oberseite 50, des Verstärkungssubstrats 1 aufge tragen wird und die Menge des aufzutragenden Matrixharzes wenig stens gleich der Menge des Matrixharzes ist, die das Verstärkungs substrat in seinen gesamten Hohlräumen soweit wie möglich auf zunehmen befähigt ist;
b) der erste Schritt des Erhitzens, bei dem das Verstärkungs substrat 1 unter Verwendung der ersten kontaktfreien Heizeinheit 4 erhitzt wird, so daß das aufgetragene Matrixharz 2 in das Innere des Substrats eindringt und der laminare Verbundstoff 37 aus dem Matrixharz und dem Verstärkungssubstrat erhalten wird;
c) der zweite Schritt des Auftragens, bei dem das. Matrixharz 2 weiterhin unter Verwendung des zweiten Die-Coaters 5 auf wenigstens eine der Oberflächen des laminaren Verbundstoffs 37, zum Beispiel die Unterseite 51 des Substrats, aufgetragen wird; und
d) der zweite Schritt des Erhitzens, bei dem der laminare Verbund stoff 37 einschließlich des im zweiten Schritt des Auftragens aufgetragenen Matrixharzes 2 unter Verwendung der zweiten kontakt freien Heizeinheit 6 erhitzt wird, so daß das Matrixharz 38 halb gehärtet wird.

Fig. 2 zeigt schematisch die Zustände des Matrixharzes 2 und des Verstärkungssubstrats 1 in den Schritten des obigen Verfahrens. In Fig. 2 ist das Verstärkungssubstrat, das aus Bündeln 53 von Garnen 52 besteht, durch die Oberseite 50 und die Unterseite 51 definiert. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Oberseite 50 oder die Unterseite 51 nicht tatsächlich vorhanden sind, sondern eine hypothetische Oberfläche darstellen, die durch eine Ebene definiert werden kann, die die äußersten Teile auf einer Seite des Verstärkungssubstrats beinhaltet. Der Zwischenraum zwischen den Seiten 50 und 51 aus schließlich der Garne 53 entspricht also einem Volumen des Matrix harzes, das das Verstärkungssubstrat höchstens enthalten kann. Fig. 2(a) entspricht dem Zustand unmittelbar nach dem ersten Schritt des Auftragens, wobei das aufgetragene Matrixharz 2 an der Oberseite 50 des Verstärkungssubstrats haftet. Wenn das Verstär kungssubstrat 1 und das Matrixharz 2 durch die erste Heizeinheit 4 erhitzt werden, dringt das Matrixharz 2 hauptsächlich durch Ka pillarkräfte in das Innere des Verstärkungssubstrats 1 ein, so daß das Verstärkungssubstrat 1 ganz mit dem Matrixharz 2 imprägniert ist (wodurch der laminare Verbundstoff entsteht, der aus dem Verstärkungssubstrat einschließlich des Matrixharzes 41 sowie der Überzugsschicht 40 aus dem Harz auf der Oberseite 50 des Substrats besteht); dieser Zustand entspricht Fig. 2(b). Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist die Menge des dem Verstärkungssub strat zugeführten Matrixharzes größer als die oben beschriebene Mindestmenge, so daß auf der Oberseite 50 des Verstärkungssubstrats 1 eine Überzugsschicht 40 entsteht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Menge des Harzes, die das Verstärkungssubstrat in seinen gesam ten Hohlraumteilen höchstens enthalten kann, einer Menge des Harzes entspricht, die in Teil 41 außer den Bündeln 52 der Garne 53 ent halten ist. Wenn die Menge des dem Verstärkungssubstrat zugeführten Matrixharzes genau der Mindestmenge entspricht, wie sie oben beschrieben ist, wird im wesentlichen keine Überzugsschicht 40 auf der zuerst beschichteten Seite 50 des Verstärkungssubstrats 1 ge bildet, und nur der Teil 41 wird gebildet. Dann wird im zweiten Schritt des Auftragens das Matrixharz auf die Seite 51 des Ver stärkungssubstrats aufgetragen, die der zuerst beschichteten Seite gegenüberliegt (d. h. auf die Unterseite), so daß eine Überzugs schicht 42 gebildet wird, wie sie in Fig. 2(c) gezeigt ist. In dieser Ausführungsform führt die Auftragung des Matrixharzes im Schritt des zweiten Auftragens in Kombination mit dem Schritt des ersten Auftragens zu den beiden Überzugsschichten 40 und 42 auf den beiden Seiten 50 und 51 des Verstärkungssubstrats 1. Wenn ein Harz gehalt für die Herstellung des Prepregs definiert ist, entspricht der Gehalt im allgemeinen einer Menge des Matrixharzes, die das Verstärkungssubstrat innen und außen enthält. Der Harzgehalt der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist also die Gesamtmenge des Matrixharzes von 40 + 41 + 42 (ausschließlich des Verstärkungssubstrats 1). Wenn der Harzgehalt in Prozent ausgedrückt wird, ist er auf das Gesamtgewicht des Prepregs bezogen. Wenn der Harzgehalt pro Flächeneinheit ausgedrückt wird, ist die Einheit des Gehalts Gramm Harz/m² Prepreg.

Es ist darauf hinzuweisen, daß, wenn die Maschendichte des Textilstoffs (zum Beispiel Glasgewebe) als Verstärkungssubstrat übermäßig offen ist und/oder die Viskosität des Matrixharzes 2 niedrig ist, so daß das Matrixharz rasch eindringt, beim ersten Schritt des Beschichtens außer der Überzugsschicht 40 auch die Überzugsschicht 42 gebildet werden kann, was nicht bevorzugt ist.

Es ist außerdem darauf hinzuweisen, daß es keine klare Grenze zwischen Schicht 40 oder 42 und dem Verstärkungssubstrat mit dem Matrixharz 41 gibt. Um der leichteren Betrachtung willen wird das Prepreg oder seine Vorstufe hypothetisch in diese beiden Teile unterteilt.

Im zweiten Schritt des Erhitzens (d) wird der Verbundstoff mit den Beschichtungen (40 und 42) unter Verwendung der Heizeinheit 6 er hitzt, wodurch das Matrixharz 2 in geeigneter Weise halb gehärtet wird (d. h. bis zum sogenannten B-Stadium gehärtet wird), so daß das Prepreg erhalten wird, in dem die Härtung bis zu einem gewissen Grade fortgeschritten ist.

Die erste und die zweite Heizeinheit 4 und 6 sind solche des kon taktfreien Typs. Wenn das Verstärkungssubstrat 1 also im ersten Schritt des Erhitzens vollständig mit dem Matrixharz 2 imprägniert wird, ist das Verstärkungssubstrat (oder der Verbundstoff) mit nichts in Kontakt, so daß seine Ober- und Unterseite frei sind, so daß Blasen innerhalb des Matrixharzes und/oder des Verstärkungssub strats leicht durch die freien Seiten entweichen können. In dem hergestellten Prepreg bleiben also weniger Hohlräume und vorzugs weise im wesentlichen keine Hohlräume zurück. Außerdem können die Blasen im zweiten Schritt des Erhitzens aufgrund eines ähnlichen Mechanismus, wie er oben beschrieben ist, leicht aus dem Innern entweichen, so daß das hergestellte Prepreg viel weniger Hohlräume enthält. Da die Imprägnierung weiterhin gleichmäßig fortschreitet, weist das hergestellte Prepreg überall eine verbesserte Ober flächenglätte und Gleichmäßigkeit des Harzgehalts auf.

Es ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die erste Heizeinheit 4 eine solche des kontaktfreien Typs ist, da das Substrat 1 im ersten Schritt des Auftragens fast ganz und vorzugs weise im wesentlichen ganz mit dem Matrixharz imprägniert wird.

Als Verstärkungssubstrat 1 kann jedes Textilstoffmaterial, wie etwa Glasgewebe, verwendet werden. Ein anderes blattförmiges (bahnförmi ges) Material ist ebenfalls möglich. Zum Beispiel kann ein gewebter oder ungewebter Textilstoff aus verschiedenen Materialien, wie einer anorganischen Faser oder organischen Faser (zum Beispiel einer aromatischen Polyamidfaser, einer aromatischen Polyesterfaser und einer Carbonfaser) verwendet werden. Es ist auch möglich, Bündel der beschriebenen Fasern von den Rollen aus zuzuführen, so daß ein Verstärkungssubstrat ohne Schußfäden entsteht.

Als duroplastisches Harz für das Matrixharz 2 können verschiedene duroplastische Harze, wie ein Epoxyharz, verwendet werden. Es unterliegt keiner besonderen Einschränkung, vorausgesetzt, das Harz beeinträchtigt nicht das Prepreg, und weiterhin können zum Beispiel die folgenden verwendet werden: ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Polyurethanharz, ein Vinylesterharz, ein Acrylatharz, ein Phenolharz usw.

Typischerweise wird das gemäß der vorliegenden Erfindung herge stellte Prepreg für verschiedene Anwendungen verwendet, zum Beispiel zur Herstellung eines Substrats für eine mehrschichtige Schaltung, und in einem solchen Substrat kann ein nach der vorlie genden Erfindung hergestelltes Glas/Epoxy-Prepreg verwendet werden. Das Prepreg gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch nicht nur zur Herstellung von Gegenständen aus dem elektronischen Bereich, sondern auch zur Herstellung von Gegenständen aus anderen Berei chen, wie eine Dekorfolie oder ein Strukturlaminat, verwendet werden.

Die Herstellung des Prepregs gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden im einzelnen anhand eines Beispiels für ein Prepreg näher erläutert, das im wesentlichen aus einem Glasgewebe als Verstärkungssubstrat und einem Epoxyharz als Matrixharz besteht, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein solches Beispiel beschränkt.

In Fig. 1 führt die Zuführeinheit 15 das Glasgewebe als Verstär kungssubstrat 1 kontinuierlich von einer Abwickelrolle 9a her zu.

Als Glasgewebe kann eines mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,03 und 0,2 mm und einer Maschendichte im Bereich zwischen 25 und 250 g/m² verwendet werden. Unter Verwendung eines solchen Glasgewe bes kann der Harzgehalt im Bereich zwischen 40 und 75 Gew.-% des Gewichts des herzustellenden Prepregs eingestellt werden.

Die Vorratsgefäße 7a, 76 und 7c enthalten die Komponenten (A), (B) bzw. (C) für das Matrixharz 2. Die Komponenten werden durch die Dosiervorrichtungen 11a, 11b und 11c mit vorbestimmten Geschwindig keiten an die Mischeinheit 12 abgegeben. Die Komponenten werden in der Mischeinheit 12 miteinander gemischt, um das Matrixharz 2 herzustellen, das dann dem ersten Die-Coater 3 und dem zweiten Die- Coater 5 zugeführt und auf das Verstärkungssubstrat 1 aufgetragen wird.

Das Matrixharz 2 wird unter Verwendung des ersten Die-Coaters 3 auf eine Oberfläche (z. B. eine Oberseite 50) des Glasgewebes 1 aufge tragen, das von der Gegendruckwalze 14a gestützt wird. Unter Ver wendung des zweiten Die-Coaters 5 wird das Matrixharz 2 auf die Gegendruckwalze 14b, die das Verstärkungssubstrat 1 nach oben stützt, wobei die (durch den ersten Die-Coater) beschichtete Seite (des Substrats) oben liegt, aufgetragen, und dann wird das aufge tragene Harz auf die gegenüberliegende Oberfläche (d. h. die nicht beschichtete Unterseite) des Verstärkungssubstrats 1 übertragen.

Für die Auftragungen des Matrixharzes kann der erste Die-Coater 3 ein solcher des Zahnradpumpe-in-der-Düse-Typs sein, der eine einge baute Zahnradpumpe zum Dosieren enthält, und der zweite Die-Coater 5 kann ein solcher des T-Düsen-Typs sein, der keine Zahnradpumpe enthält, sondern die Zahnradpumpe außen trägt. Der Die-Coater ist jedoch nicht auf diejenigen in der obigen Ausführungsform be schränkt, und eine andere Düse, wie eine Kleiderbügeldüse, eine Fischschwanzdüse oder eine fächerartig geformte Düse, kann eben falls verwendet werden.

Die Menge des durch den ersten Die-Coater 3 aufgetragenen Matrix harzes kann 70 bis 90% der gesamten Harzmenge betragen, die insge samt auf das Substrat aufgetragen wird (d. h. des Harzgehalts des Prepregs), und der Rest (d. h. 30 bis 10%) des Harzes kann durch den zweiten Die-Coater 5 aufgetragen werden.

Die Kompaktierwalzen 8 pressen den Verbundstoff 39, der aus dem Verstärkungssubstrat 1, das mit dem Matrixharz 2 imprägniert ist, und den aufgetragenen Matrixharzbeschichtungen innerhalb und außerhalb des Substrats 1 besteht, so daß die Dicke des Verbund stoffs 39 vereinheitlicht wird und seine Oberflächen geglättet werden. Die Kompaktierwalzen 8 werden auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten, bei der das Matrixharz (im halbgehärteten Zustand) erweicht werden kann, und sie befinden sich auf der Auslaßseite der zweiten Heizeinheit 6 in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.

Die Kompaktierwalzen 8 können sich anstatt auf der Auslaßseite der zweiten Heizeinheit 6 oder zusätzlich dazu auch innerhalb der zwei ten Heizeinheit befinden. Die zweite Heizeinheit 6 kann also in wenigstens zwei Teile unterteilt sein, und die Kompaktierwalzen können sich zwischen diesen Teilen befinden. Weiterhin kann sich ein mehrfaches Paar der Kompaktierwalzen auf verschiedenen Posi tionen befinden.

Das mit dem Matrixharz 2 imprägnierte Verstärkungssubstrat 1 wird mit den Kompaktierwalzen wie oben beschrieben thermisch gepreßt, so daß die Dicke des hergestellten Prepregs 38 vereinheitlicht und seine Oberfläche geglättet wird. Das Prepreg 38 wird mit einer Auf wickelrolle 13 hinter den Kompaktierwalzen 8 kontinuierlich aufge wickelt. Anstelle der Aufwickelrolle 13 kann auch eine Schneideein heit bereitgestellt werden, die das Prepreg in Querrichtung schnei det, so daß eine Prepregplatte mit vorbestimmter Länge entsteht.

Die im Vorratsgefäß 7a enthaltene Komponente (A) ist eine Epoxy harzzusammensetzung als Hauptkomponente, die wenigstens ein Harz, zum Beispiel des Bisphenol-Typs, umfaßt. Die im Vorratsgefäß 76 enthaltene Komponente (B) umfaßt einen Härter (wie Dicyandiamid), der mit einer erheblich weniger reaktiven Harzzusammensetzung gemischt ist, um die Schmelzbarkeit bei der Lagertemperatur zu verbessern. Die im Vorratsgefäß 7c enthaltene Komponente (C) umfaßt einen Härtungsbeschleuniger, wie eine Imidazolverbindung. Jede der Komponenten (A), (B) und (C) wird auf einer vorbestimmten Tempera tur gehalten, so daß ihr flüssiger Zustand stabil aufrechterhalten wird. Die Komponenten werden innig miteinander gemischt und dann dem ersten Die-Coater 3 und/oder dem zweiten Die-Coater 5 zuge führt.

In einer Ausführungsform enthält das Vorratsgefäß 7a als Hauptkom ponente eine Harzzusammensetzung bei einer Temperatur von etwa 65°C in flüssigem Zustand, die ein Epoxyharz des Bisphenol-Typs (als Hauptkomponente), ein bromiertes Epoxyharz und ein polyfunktionel les Epoxyharz umfaßt; das Vorratsgefäß 76 enthält eine Epoxyharzzu sammensetzung bei einer Temperatur von etwa 40°C, die Dicyandiamid als Härter umfaßt; und das Vorratsgefäß 7c enthält einen Härtungs beschleuniger auf Imidazolbasis bei einer Temperatur von etwa 40°C. Diese Komponenten (A), (B) und (C) werden mit einem statischen Mischer (24 Stufen, mittlere Verweilzeit: eine Minute) als Misch einheit 12 gemischt und dann den Die-Coatern 3 und 5 zugeführt, die bei einer Temperatur von 60°C gehalten werden.

Wenn die Komponenten (A), (B) und (C) wie oben beschrieben gelagert und zugeführt werden, reagieren sie auch in flüssigem Zustand bei erhöhten Temperaturen nicht, so daß sie lange Zeit stabil gelagert werden können, was zu einer verbesserten Produktionseffizienz führt.

Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, kann jede Kom ponente auf dem Weg zur Mischeinheit 12 filtriert werden, oder die gemischten Komponenten (d. h. das aufzutragende Matrixharz) können auf dem Weg zu den Die-Coatern 3 und 5 filtriert werden, um Verun reinigungen, wie Stäube und Gelmaterialien, zu entfernen. Durch die Entfernung der Verunreinigungen wird das gleichmäßige Eindringen des Matrixharzes 2 verbessert, und es entsteht ein Prepreg, das weniger Verunreinigungen enthält. Die Viskosität jeder Komponente oder des Matrixharzes liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 500 und 500 000 cP (Centipoise) und noch mehr bevorzugt zwischen 500 und 10 000 cP. Die Filtration wird vorzugsweise durchgeführt, wenn die Viskosität der Komponente oder des Matrixharzes in diesem angegebenen Bereich liegt. Wenn die Viskosität wenigstens 500 cP be trägt, dringt das Matrixharz nicht übermäßig durch das Verstär kungssubstrat, so daß eine größere Menge des Matrixharzes kaum die andere Seite (d. h. die Unterseite) des Verstärkungssubstrats, die der Beschichtungsseite gegenüberliegt, erreicht. Das Matrixharz haftet also kaum an der Gegendruckwalze, so daß das Auftreten einer Betriebsstörung durch ein solches Haften des Matrixharzes unter drückt wird. Wenn die Viskosität nicht größer als 500 000 cP ist, hat das Matrixharz außerdem gewöhnlich eine ausreichende Aus breitungsfähigkeit, was eine gleichmäßige Auftragung auf dem Verstärkungssubstrat 1 gewährleistet.

Fig. 3 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform der Vorrich tung, mit der das Verfahren zur Herstellung des Prepregs gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung befindet sich die Gegen druckwalze 14b auf derselben Seite des Verstärkungssubstrats 1 wie die erste Beschichtungsseite mit dem ersten Die-Coater 3, und der zweite Die-Coater 5 befindet sich auf der anderen Seite, so daß der zweite Die-Coater 5 direkt mit dem Verstärkungssubstrat 1 in Kon takt steht. Der zweite Die-Coater 5 trägt also das Matrixharz 2 direkt auf das Verstärkungssubstrat 1 auf. Diese unterscheiden sich von der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform.

Wie oben beschrieben, kann jede der beiden obigen Auftragungsweisen des Matrixharzes 2 auf das Verstärkungssubstrat 1 verwendet werden:

Eine ist die Auftragung des Matrixharzes 2 auf die Gegendruckwalze 14b mit anschließender Übertragung des Matrixharzes 2 auf das Ver stärkungssubstrat 1; und die andere ist die direkte Auftragung des Matrixharzes 2 auf das Verstärkungssubstrat 1. Die Wahl der Auftra gungsweise beruht gewöhnlich auf der Berücksichtigung verschiedener Faktoren, wie des verfügbaren Raums und der Kosten für die Ein richtungen. Wenn das Matrixharz einmal auf die Gegendruckwalze 14b aufgetragen ist, kann insbesondere der Zwischenraum zwischen dem Die-Coater 5 und der Gegendruckwalze genau gesteuert werden, so daß die Menge des aufgetragenen Matrixharzes leicht zu steuern ist. In diesem Fall kann die Rotationsrichtung der Gegendruckwalze 14b dieselbe wie die Bewegungsrichtung des Verstärkungssubstrats 1 oder dieser entgegengesetzt sein. Vorzugsweise ist die Rotationsrichtung der Bewegungsrichtung entgegengesetzt.

Fig. 4 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform der Vorrich tung, mit der das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Pre pregs durchgeführt wird.

Im Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform werden in der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung zwei zweite Die-Coater 5 verwendet, so daß sich auf jeder Seite des Verstärkungssubstrats 1 (d. h. des laminaren Verbundstoffs 37) ein zweiter Die-Coater 5 befindet. Das Matrixharz 2 wird also auf die beiden Seiten des Substrats aufgetragen. In diesem Fall wird im ersten Schritt des Auftragens das Matrixharz in der Mindestmenge auf das Verstärkungs substrat aufgetragen. Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform verwendet zwei Gegendruckwalzen 14b, die das Verstärkungssubstrat zwischen sich einschließen und transportieren und das Matrixharz (das durch den Die-Coater 5 aufgetragen wird) auf das Verstärkungs substrat übertragen.

Wenn die Auftragungsweise der Ausführungsform von Fig. 4 verwendet wird, wird das Matrixharz unter denselben Bedingungen auf die beiden Seiten des Verstärkungssubstrats 1 aufgetragen, so daß es leicht ist, die Dicken der Schichten des Matrixharzes 2 auf den beiden Seiten des Verstärkungssubstrats zu vereinheitlichen.

Die oben unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschriebene Auftragung kann zum Beispiel wie folgt aussehen: Das Verstärkungssubstrat 1 ist ein Glasgewebe mit einer Dicke von 180 µm und einer Maschendichte von 210 g/m², und ein Epoxyharz wird aufgetragen, wie es oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben ist. Der erste Die-Coater 3 trägt das Matrixharz auf, das eine Viskosität von etwa 6000 cP hat. Die Menge des durch den ersten Die-Coater 3 aufgetragenen Matrix harzes beträgt 80% des Matrixharzgehalts, der bei dem Herstellungs verfahren insgesamt aufgetragen wird, und eine solche Menge (d. h. 80%) entspricht einem Harzgehalt von 122 g/m², und dies ist gerade die Mindestmenge des Matrixharzes für das Glasgewebe. Dann wird das Glasgewebe erhitzt, indem man es in 30 Sekunden durch einen im fer nen Infrarot strahlenden Heizofen als erste Heizeinheit 4 leitet, so daß das Glasgewebe mit dem Matrixharz 2 imprägniert wird. Zu sätzliches Matrixharz 2 mit einer Viskosität von 6000 cP wird durch die zweiten Die-Coater 5 auf die Oberseite und die Unterseite des Glasgewebes aufgetragen. Zehn Prozent des Matrixharzes, das insge samt bei dem Herstellungsverfahren aufgetragen wird, werden auf jede Seite aufgetragen, und eine solche Menge des Matrixharzes entspricht einem Harzgehalt von jeweils 15 g/m². Das Matrixharz wird halb gehärtet (bis zum sogenannten B-Stadium), wenn das Verstärkungssubstrat 1 einschließlich des Matrixharzes 2 durch die zweite Heizeinheit 6 geleitet wird.

Fig. 5 zeigt schematisch die Zustände des Verstärkungssubstrats 1 und des Matrixharzes 2 bei der obigen Auftragung unter Verwendung der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung. Fig. 5(a) entspricht dem Zustand unmittelbar nach der Auftragung des Matrixharzes 2 durch den ersten Schritt des Auftragens und zeigt, daß sich das Matrix harz 2 auf der oberen Oberfläche des Verstärkungssubstrats 1 befindet. Wenn ein solches Substrat durch die zweite Heizeinheit 4 geleitet und darin erhitzt wird, wird der Zustand in den in Fig. 5(b) gezeigten umgewandelt. Es sei angemerkt, daß die Menge des im ersten Schritt des Auftragens aufgetragenen Harzes der Mindestmenge entspricht, so daß auf keiner der beiden Seiten des Substrats eine Schicht des Matrixharzes gebildet wird. Im zweiten Schritt des Auftragens wird jedoch zusätzliches Matrixharz 2 auf die beiden Seiten 50 und 51 des Substrats zugeführt, und die beiden Matrix harzbeschichtungen 40 und 42 werden auf den beiden Seiten gebildet, wie es in Fig. 5(c) gezeigt ist.

Bei jedem der vorliegenden Verfahren, wie sie oben und unten be schrieben sind, kann es vorzuziehen sein, eine zusätzliche Heiz einheit am Einlaß oder/und Auslaß der ersten Heizeinheit 4 bereit zustellen. Eine solche zusätzliche Heizeinheit verhindert eine Ab nahme der Heiztemperatur am Einlaß oder/und Auslaß der ersten Heiz einheit 4, so daß die Zone, die im ersten Schritt des Erhitzens auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden soll, ausgedehnt werden kann, was zu einem ausreichenden Eindringen des Matrixharzes führt.

Als Beispiel für die zusätzliche Heizeinheit kann am Einlaß oder/ und Auslaß der ersten Heizeinheit 4 ein im nahen Infrarot strahlen der Heizer, der Strahlen mit einer Wellenlänge von 0,75 bis 2,0 µm abstrahlt, bereitgestellt werden, so daß das Substrat 5 Sekunden lang durch einen solchen Heizer erhitzt wird. In diesem Fall kann der andere Teil der ersten Heizeinheit ein im fernen Infrarot strahlender Heizer sein, der Strahlen mit einer Wellenlänge von 25 bis 5000 µm abstrahlt.

Fig. 6 ist eine Graphik, die eine Temperaturverteilung in der ersten Heizeinheit (im fernen Infrarot strahlender Heizer) mit den zusätzlichen Heizeinheiten am Einlaß und Auslaß der ersten Heiz einheit 4 zeigt. Zum Vergleich ist in der Graphik auch eine Tempe raturverteilung im Falle ohne zusätzliche Heizung gezeigt. Die erste Heiztemperatur ist in beiden Fällen auf 100°C eingestellt. In der Graphik bezeichnet die horizontale Achse die Zeit nach dem Eintritt in die erste Heizeinheit 4, die der Längsposition in der Heizeinheit 4 vom Einlaß aus entspricht. Da die Heizeinheit so gestaltet ist, daß das Substrat 1 in 30 Sekunden durch die Heiz einheit 4 geführt wird, bezeichnet die Zeit "0" den Einlaß der Heizeinheit, und die Zeit "30 Sekunden" bezeichnet den Auslaß der Heizeinheit.

Wie man aus Fig. 6 erkennt, nimmt die Temperatur in der Heiz einheit, die nur mit dem im fernen Infrarot strahlenden Heizer ausgestattet ist, ohne die zusätzliche Heizung allmählich zu, obwohl die eingestellte Temperatur 100°C beträgt, und erreicht in 25 Sekunden etwa 100°C und geht am Auslaß auf 80°C zurück. Wenn die zusätzliche Heizung durchgeführt wird, erreicht die Temperatur in fünf Sekunden etwa 100°C und nimmt danach selbst am Auslaß kaum ab.

Anstelle des oben beschriebenen, im fernen Infrarot strahlenden Heizers kann auch ein Heizer, wie er in Fig. 7 schematisch gezeigt ist, als kontaktfreier Heizer verwendet werden. Dieser Heizer ist ein Schwebetrockner, bei dem erhitztes Gas, wie Luft oder Stick stoff, durch eine Vielzahl von Düsen gegen die Ober- und Unterseite des Substrats 1 geblasen wird, so daß das Substrat in der Schwebe gehalten wird, während es im Heizer erhitzt wird. Jeder andere kontaktfreie Heizer, wie etwa einer, der ein Heizmedium verwendet, kann ebenfalls verwendet werden.

Fig. 8 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform der Vorrich tung, mit der das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Pre pregs durchgeführt wird.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Vorrichtung ist die zweite Heizeinheit 6 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in drei Teile 6a, 6b und 6c unterteilt. Die Heiztemperatur des Teils 6a ist am niedrigsten, und die des Teils 6c ist am höchsten. Die Heizerteile 6b und 6c sind solche vom Typ eines vertikalen Heizers, wodurch Installations fläche für den Heizer eingespart wird. Wenn der geteilte zweite Heizer verwendet wird, wird, da die Temperatur im Einlaßteil 6a nicht so hoch ist, die Viskosität des geschmolzenen Matrixharzes nicht übermäßig reduziert, auch wenn die Viskosität wegen der ungenügenden Härtung des Matrixharzes nicht so hoch ist. So wird ein Durchdringen (Durchlaufen) des Harzes durch das Verstärkungs substrat verhindert. Da die Halbhärtung des Harzes weiterhin in den Teilen 6b oder 6c wegen der dortigen höheren Temperatur beträcht lich gefördert wurde, wird die Effizienz der Herstellungsgeschwin digkeit verbessert.

Was das konkrete Ausmaß der Halbhärtungsreaktion betrifft, so kann zum Beispiel in Teil 6a ein Härtungsgrad von etwa 10% erreicht werden, und nach Teil 6c kann ein Härtungsgrad von etwa 50% er reicht werden. Der hier verwendete Härtungsgrad beruht auf dem Reaktionsverhältnis der Epoxygruppen.

Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen alternative Anordnungen der Kom paktierwalzen 8 in der in Fig. 8 gezeigten Vorrichtung.

In der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform werden die Kompaktier walzen 8 auch zwischen dem horizontalen Heizteil 6a und dem verti kalen Heizteil 6b bereitgestellt. Diese Kompaktierwalzen 8 glätten effektiv die Oberflächen der Prepregvorstufe und vereinheitlichen die Dicke der Prepregvorstufe, da der Härtungsgrad des Matrixharzes nach Teil 6a nicht so groß ist und das Harz dort, wo die Walzen angeordnet sind, leicht verformbar ist.

In der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform werden zwei Gruppen der Kompaktierwalzen 8 in Reihen nach der zweiten Heizeinheit 6 bereitgestellt. Die auf das Prepreg, das die Einheit 6 verläßt, ausgeübte Preßkraft wird durch diese Gruppen erhöht, so daß die durch die Walzen ausgeübte Preßkraft erhöht wird, wodurch die Oberflächenglätte und die Gleichmäßigkeit der Dicke des Prepregs verbessert werden.

In der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform werden die Kompaktier walzen 8 in der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform auch zwischen dem horizontalen Heizteil 6a und dem vertikalen Heizteil 6b bereit gestellt (dies ist also die Kombination der in Fig. 9 und 10 ge zeigten Ausführungsformen). Diese Ausführungsform verbessert die Oberflächenglätte und die Gleichmäßigkeit der Dicke des Prepregs weiter.

Fig. 12 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform der Zuführeinheit 15 in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Die in Fig. 12 gezeigte Ausführungsform umfaßt eine Bereitschaftsrolle 9b neben der Abwickelrolle 9a. Nachdem das Glasgewebe von der Rolle 9a her zugeführt und dann durch den Akkumulator 10 geführt worden ist, wird das Matrixharz 2 durch den ersten Die-Coater 3 auf das Glasgewebe aufgetragen. Der Akkumulator 10 wird bereitgestellt, damit die kontinuierliche Zufuhr des Glasgewebes auch dann durch geführt wird, wenn die Abwickelrolle 9a durch die Bereitschafts rolle 9b ersetzt wird.

Fig. 13 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform des ersten Schritts des Auftragens in der in Fig. 12 gezeigten Aus führungsform. In der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform wird ein Verschiebungsmesser 24 bereitgestellt, der eine Dickenänderung des Glasgewebes nachweist, bevor es dem ersten Die-Coater 3 zugeführt wird. Das Meßgerät 24 befindet sich über dem Glasgewebe zwischen der Abwickelrolle 9a und dem Akkumulator 10. Das Meßgerät 24 umfaßt einen Sensor 24a, der die Dicke (oder Dickenänderung) des Glasgewe bes bestimmt, und einen Verstärker 24b, der das vom Sensor 24a erzeugte Signal verstärkt. Wenn der Endteil des Glasgewebes mit dem Anfangsteil eines anderen Glasgewebes überlappt und an diesem befestigt ist und somit ein verbundenes Glasgewebe kontinuierlich zugeführt wird, ermittelt das Meßgerät 24 den Teil des Glasgewebes mit der doppelten Dicke, bevor dieser Teil dem ersten Die-Coater 3 zugeführt wird, und vergrößert den Zwischenraum zwischen dem ersten Die-Coater 3 und der Gegendruckwalze 14a um den Betrag der Dickenzunahme, so daß der überlappende Teil glatt durch den Zwi schenraum gelangen kann, ohne hängenzubleiben. So wird ein Reißen des Glasgewebes durch Hängenbleiben verhindert. Es sei darauf hin gewiesen, daß sich der Verschiebungsmesser 24 unter oder über und unter dem Glasgewebe befinden kann. Jeder andere Sensor als der oben beschriebene Verschiebungsmesser kann ebenfalls verwendet werden, vorausgesetzt, daß er die Änderung der Dicke des Glasgewe bes nachzuweisen vermag.

Fig. 14 zeigt Ergebnisse der Verschiebungsmessung des überlappen den Teils 25, der durch Verbinden eines Endteils und eines Anfangs teils der Glasgewebe mit jeweils einer Dicke von 180 µm und einer Maschendichte von 210 g/m² unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebandes 26 gebildet wird. Ein kontaktfreier Verschiebungsmesser 24 mit einem im sichtbaren Licht strahlenden Laser wurde oberhalb der Mitte, in Querrichtung gesehen, des überlappenden Teils 25 zwischen der Abwickelrolle 9a und dem Akkumulator 10 angeordnet, und die Messung wurde durchgeführt, während der Teil 25 unterhalb des Sensors 24 hindurchgeführt wurde. Fig. 14(a) zeigt schematisch eine Schnittansicht des Teils 25, und Fig. 14(b) zeigt die Ver schiebungsmessung des Glasgewebes, wobei die senkrechte Achse das Ausmaß der Verschiebung des Glasgewebes bezeichnet und die hori zontale Achse die Position der Messung (oder Länge) des Glasgewebes bezeichnet, die bei der Herstellung des Prepregs der Zeit ent spricht.

Wie man aus Fig. 14 erkennt, tritt im überlappenden Teil 25 eine Verschiebung von etwa 250 µm auf. Wenn ein Verschiebungsbetrag von mehr als der Dicke des Glasgewebes auftritt, sendet der Sensor ein Signal, das anzeigt, daß der überlappende Teil 25 hindurchgeführt wird, und dann öffnet das Signal ein Ventil eines Luftzylinders (nicht gezeigt), der die erste Düse vor oder zurück bewegen kann, so daß der Coater 3 zurück bewegt wird. In der Praxis kann der Zwischenraum zwischen dem ersten Die-Coater 3 und der Gegendruck walze 14a auf etwa 100 mm vergrößert werden. Als Ergebnis kann der überlappende Teil mit einer Dicke von 430 µm durch den Zwischenraum gelangen, ohne hängenzubleiben.

Anstelle von oder zusätzlich zu dem Verschiebungsmesser kann eine CCD-Kamera verwendet werden, um den überlappenden Teil nachzuwei sen. Wenn eine CCD-Kamera verwendet wird, wird ein Stück eines schwarzen Bandes geeigneter Größe an dem überlappenden Teil be festigt, so daß die CCD-Kamera ein Bild des Teils mit dem schwarzen Stück aufnehmen kann. Das Bild wird kontinuierlich der zweiwertigen Verarbeitung (d. h. als binäres Bild) durch einen PC unterzogen, und das schwarze Stück und der überlappende Teil 25 werden identifi ziert.

Die Experimente mit dem ersten Schritt des Auftragens (Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 und 2) wurden bei der Herstellung des Prepregs unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unten gezeigt:

Tabelle 1

Das verwendete Matrixharz war das gleiche wie das oben in bezug auf Fig. 1 beschriebene. Die Kombination der Bedingungen wurde so ge ändert, daß die Temperaturen des ersten Die-Coaters 3 und der Gegendruckwalze 14a je nach der Gasdurchlässigkeit des Glasgewebes angepaßt wurden, die durch die Dicke, die Webdichte und die Maschendichte des Glasgewebes beeinflußt wurde. Wenn ein Glasgewebe mit einer großen Gasdurchlässigkeit verwendet wird, dringt das Matrixharz leicht durch das Glasgewebe und scheidet sich auf der Gegendruckwalze 14a ab, und das kontinuierlich zugeführte Glasgewe be haftet wegen des anhaftenden Harzes an der Gegendruckwalze 14a, so daß das Glasgewebe reißen kann. Wenn das Matrixharz auf ein solches Glasgewebe aufgetragen wird, werden die Temperaturen des ersten Die-Coaters 3 und der Gegendruckwalze 14a also niedriger ge halten, so daß die Viskosität des Matrixharzes erhöht wird, wodurch verhindert wird, daß das Matrixharz bis zur Gegendruckwalze 14a gelangt. In den oben beschriebenen Experimenten wurde überprüft, ob sich Matrixharz 2 auf der Gegendruckwalze 14a abscheidet oder nicht. In Vergleichsbeispiel 1 wurde das gleiche Glasgewebe wie in Beispiel 4 verwendet, und in Vergleichsbeispiel 2 wurde das gleiche Glasgewebe wie in Beispiel 5 verwendet.

Wie man aus Tabelle 1 erkennt, wurde in den Beispielen 1 bis 5 keine Abscheidung des Matrixharzes auf der Gegendruckwalze 14a beobachtet, aber in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurde eine Abscheidung des Matrixharzes 2 auf der Gegendruckwalze 14a beob achtet. Es wurde gefunden, daß die Abscheidung des Matrixharzes auf der Gegendruckwalze bei einer größeren Gasdurchlässigkeit des Glasgewebes vermieden werden kann, indem man die Temperaturen des ersten Die-Coaters 3 und der Gegendruckwalze 14a senkt, um die Viskosität des Matrixharzes zu erhöhen.

Die Experimente mit dem ersten Schritt des Erhitzens (Beispiele 6 bis 10 und Vergleichsbeispiele 3 bis 10) wurden bei der Herstellung des Prepregs unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 unten gezeigt:

Tabelle 2

Als Heizeinheit 4 wurde ein im fernen Infrarot strahlender Heizer verwendet. Das verwendete Matrixharz war das gleiche wie das in den obigen Beispielen verwendete. Die Kombination der Bedingungen wurde so geändert, daß die Temperatur der ersten Heizeinheit 4 je nach der Gasdurchlässigkeit des Glasgewebes angepaßt wurde, die wie oben beschrieben durch die Dicke, die Webdichte und die Maschendichte des Glasgewebes beeinflußt wurde. Wenn ein Glasgewebe mit einer größeren Gasdurchlässigkeit verwendet wird, dringt das Matrixharz leicht durch das Glasgewebe, so daß die Unterseite des Verstär kungssubstrats wahrscheinlich eine Beschichtung des Matrixharzes mit einer größeren Dicke trägt. Wenn ein Glasgewebe mit einer kleineren Gasdurchlässigkeit verwendet wird, dringt das Matrixharz nicht leicht durch das Glasgewebe, so daß der Oberseitenteil des Verstärkungssubstrats wahrscheinlich eine Beschichtung des Matrix harzes mit einer größeren Dicke trägt. Wenn das Matrixharz auf ein solches Glasgewebe aufgetragen wird, wird also die Temperatur der ersten Heizeinheit 4 (und damit die Temperatur der Heizatmosphäre in der Heizeinheit 4) niedriger oder höher gehalten, so daß die Viskosität des Matrixharzes erhöht bzw. reduziert wird, wodurch die Menge des Matrixharzes, die den Unterseitenteil erreicht oder im Oberseitenteil des Substrats verbleibt, so gesteuert wird, daß sie die gleiche ist wie die des Teils auf der jeweils anderen Seite des Substrats, so daß das Verstärkungssubstrat auf seinen beiden Seiten Beschichtungen des Matrixharzes mit gleichmäßigen Dicken trägt. In den oben beschriebenen Experimenten wurde die Menge des Matrixhar zes 2, das den Unterseitenteil des Substrats erreichte, visuell überprüft.

Vergleichsbeispiel 3 entspricht Beispiel 6, Vergleichsbeispiele 4 und 5 entsprechen Beispiel 7, Vergleichsbeispiele 6 und 7 ent sprechen Beispiel 8, Vergleichsbeispiele 8 und 9 entsprechen Bei spiel 9, und Vergleichsbeispiel 10 entspricht Beispiel 10. Wie man aus Tabelle 2 ersieht, wurde in den Beispielen 6 bis 10 ein passen der Einschluß des Matrixharzes durch das Verstärkungssubstrat erreicht, indem man die Temperatur der ersten Heizeinheit 4 in ge eigneter Weise reduzierte oder erhöhte, wenn die Gasdurchlässigkeit des Glasgewebes größer bzw. kleiner war. Im Gegensatz dazu war die Viskosität des Matrixharzes in Vergleichsbeispiel 4, 6, 8 und 10, wenn die Temperatur der ersten Heizeinheit 4 übermäßig hoch war, zu niedrig, so daß die Menge des Matrixharzes 2, das den Unter seitenteil des Substrats erreichte, übermäßig groß war, was dazu führte, daß sich eine Harzbeschichtung auf der Unterseite des Substrats befand. Wenn die Temperatur der ersten Heizeinheit 4 in Vergleichsbeispiel 3, 5, 7 und 9 übermäßig niedrig war, war die Viskosität des Matrixharzes weiterhin zu hoch, so daß die Menge des Matrixharzes 2, das im Oberseitenteil des Substrats verblieb, über mäßig groß war, was dazu führte, daß sich eine Harzbeschichtung auf der Oberseite des Substrats befand. Die Ausdrücke "Unterseitenteil" und "Oberseitenteil" sollen in der ganzen Patentbeschreibung den Teil der unteren Hälfte bzw. der oberen Hälfte des Verstärkungssub strats bedeuten, und zwischen diesen Teilen besteht keine klare Grenze. In der Praxis ist der Imprägnierungszustand, der von der Unterseite des Substrats her beobachtet werden kann, der Impräg nierungszustand des Unterseitenteils und umgekehrt.

Fig. 15 zeigt schematisch eine erste Heizeinheit einer fünften Ausführungsform der Vorrichtung, mit der das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Prepregs durchgeführt wird.

Die erste Heizeinheit 4 ist entlang der Bewegungsrichtung des Glas gewebes in drei Längsteile (Heizzonen 30a, 30b und 30c) unterteilt, so daß das Glasgewebe in drei Längsteilen unterschiedlich erhitzt werden kann. So kann die eingestellte Temperatur jeder Heizzone je nach der Gasdurchlässigkeit eines Teils des Glasgewebes gewählt werden. Da die eingestellte Temperatur der Heizzone, die einen Teil des Glasgewebes mit höherer Gasdurchlässigkeit erhitzt, niedriger eingestellt werden kann und umgekehrt, enthält jeder Unterseiten teil des Glasgewebes im wesentlichen dieselbe Menge des Matrixhar zes, und somit ist die Dicke der Beschichtung des Matrixharzes auf der Oberseite des Verstärkungssubstrats im wesentlichen dieselbe wie auf der Unterseite.

Das folgende kann ein Beispiel für die unterteilte Heizung beim ersten Schritt des Erhitzens sein: Ein Glasgewebe mit einer Breite von 1300 mm, einer Dicke von 180 µm und einer Maschendichte von 210 g/m² wird verwendet. Das als Matrixharz verwendete Gemisch um faßt eine Zusammensetzung (A), die ein Epoxyharz des Bisphenol-Typs als Hauptkomponente sowie kleine Mengen einer Phenolverbindung und eines polyfunktionellen Epoxyharzes enthält, eine Epoxyharzzusam mensetzung (B), die ein Dicyandiamid (DICY) als Härter enthält, sowie eine Epoxyharzzusammensetzung (C), die einen Härtungsbe schleuniger auf Imidazolbasis enthält. Ein solches Matrixharz hat eine Viskosität von 6000 cP. Die Menge des durch den ersten Die- Coater 3 aufgetragenen Matrixharzes beträgt 90% des insgesamt bei dem Herstellungsverfahren aufgetragenen Matrixharzes, und eine solche Menge entspricht einem Harzgehalt von 137 g/m², was der Mindestmenge des Matrixharzes plus einer Menge des Harzes, die nur die erste Beschichtungsseite des Verstärkungssubstrats überzieht, entspricht. Jede der Heizzonen 30a, 30b und 30c hat eine Breite von 500 mm.

Unter Verwendung der fünften Ausführungsform einschließlich der oben beschriebenen, in Fig. 15 gezeigten Heizeinheit wurden Experimente (Beispiele 11 bis 15) durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 unten gezeigt:

Tabelle 3

In den obigen Beispielen wurden fünf Arten des Glasgewebes her gestellt, von denen jede drei Teile aufwies, von denen einer eine andere Gasdurchlässigkeit hatte als die anderen beiden Teile. Beim ersten Schritt des Erhitzens wurden verschiedene Heiztemperaturen für die Zonen 30a, 30b und 30c gewählt, und die Imprägnierung des Matrixharzes 2 am Unterseitenteil des Substrats wurde visuell überprüft. Bei allen Beispielen 11 bis 15 war die Gasdurchlässig keit des Teils des Glasgewebes, der der Heizzone 30a gegenüberlag, hoch, und daher wurde die Heiztemperatur der Heizzone 30a niedriger eingestellt, so daß eine in Querrichtung gleichmäßige Imprägnierung des Matrixharzes erreicht wurde.

Fig. 16 zeigt schematisch den ersten Schritt des Erhitzens und den zweiten Schritt des Auftragens einer sechsten Ausführungsform der Vorrichtung, mit der das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Prepregs durchgeführt wird.

Fig. 17 zeigt schematisch ein vergrößertes CCD-Kamera-Bild einer Glasgewebeoberfläche mit Hohlraumteilen 31 nach dem ersten Schritt des Erhitzens. Das Bild wurde unter Verwendung der CCD-Kamera 32 erhalten, die sich oberhalb des mittleren Teils, in Querrichtung gesehen, des Glasgewebes (also des laminaren Verbundstoffs), das die erste Heizeinheit 4 verlassen hat, befindet. Der Schritt des Erhitzens wurde wie in der Ausführungsform durchgeführt, die unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschrieben wurde. Eine Gegenlichtleuchte 36 wurde auf der anderen Seite des Glasgewebes angeordnet. Der Zu stand des Eindringens des Matrixharzes in das Glasgewebe wurde mit einem Monitor 33 beobachtet, der mit der CCD-Kamera verbunden war. Das Licht von der Gegenlichtleuchte gelangt nicht durch die Hohl raumteile 31, so daß diese Teile in dem Bild dunkel aussehen, während die ausreichend imprägnierten Teile hell aussehen, da das Licht durch diese Teile hindurchgelangt.

Wie man aus Fig. 17 ersieht, weist das Glasgewebe Hohlraumteile 31 auf. Wenn diese Teile nach dem ersten Schritt des Erhitzens immer noch vorhanden sind, würden sie schließlich in dem Prepreg verbleiben. Der Imprägnierungszustand des Matrixharzes wird also zwischen dem ersten Schritt des Erhitzens und dem zweiten Schritt des Auftragens unter Verwendung der CCD-Kamera 32 überwacht, und wenn Hohlraumteile 31 in dem laminaren Verbundstoff vorhanden sind, wird die Heiztemperatur der ersten Heizeinheit 4 erhöht, um die Viskosität des Matrixharzes 2 zu reduzieren, so daß das Matrixharz ausreichend in das Glasgewebe eindringen kann, ohne Hohlraumteile zu hinterlassen. Wenn weiterhin ein Bild erhalten werden soll, mit dem eine genauere Bestimmung möglich ist, kann eine zweiwertige Verarbeitung des Bildes unter Verwendung einer Bildverarbeitungs- und Analysiereinheit durchgeführt werden. Wenn außerdem in Quer richtung mehrere der CCD-Kameras angeordnet sind, kann ein Unter schied der Imprägnierung entlang der Richtung der Breite des Glas gewebes nachgewiesen werden, und falls notwendig, kann die erste Heizeinheit in Längsteile unterteilt werden, so daß jeder Längsteil des Glasgewebes getrennt erhitzt werden kann.

Fig. 18 zeigt schematisch den ersten Schritt des Erhitzens und den zweiten Schritt des Auftragens einer siebten Ausführungsform der Vorrichtung, mit der das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Prepregs durchgeführt wird.

In der in Fig. 18 gezeigten Ausführungsform ist ein Verschiebungs messer 24 zwischen dem ersten Schritt des Erhitzens und dem zweiten Schritt des Auftragens angeordnet, so daß die Menge des Matrixhar zes 2, das durch Hohlräume, die von den Kettfäden und Schußfäden gebildet werden, die Unterseite des Verstärkungssubstrats erreicht, nachgewiesen wird. Wenn die Menge übermäßig groß ist, wird die Heiztemperatur der ersten Heizeinheit 4 reduziert, um die Viskosi tät des Matrixharzes 2 zu erhöhen, und umgekehrt. Die Menge des die Seiten erreichenden Harzes kann also vereinheitlicht werden, und die Imprägnierungszustände der Ober- und der Unterseite des Glas gewebes sind im wesentlichen gleich (eine Seite weist nämlich die selbe Beschichtungsdicke auf wie die andere).

Die Fig. 19 und 20 zeigen Ergebnisse der Verschiebungsmessung der oberen und der unteren Oberfläche des Glasgewebes 1 einschließ lich des Matrixharzes 2, wenn der erste Schritt des Auftragens unter Verwendung der in Fig. 18 gezeigten Vorrichtung durchgeführt wurde. Das gleiche Glasgewebe und das gleiche Matrixharz, wie sie in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden, wurden unter denselben Bedingungen verwendet, wie sie ebenfalls in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden. Die Verschiebungsmessung wurde zwischen dem ersten Schritt des Erhitzens und dem zweiten Schritt des Auftragens unter Verwendung des Verschiebungsmessers mit einem im sichtbaren Licht strahlenden Laser durchgeführt, der sich in der Mitte, in Querrichtung gesehen, des Glasgewebes befand. In den Fig. 19 und 20 sind in den mit (a) bezeichneten Figuren schematische Schnitt ansichten des Substrats einschließlich des Matrixharzes (d. h. des laminaren Verbundstoffs) gezeigt, und die Messungen der Verschie bung der Oberflächen (der oberen Oberfläche und der unteren Ober fläche des laminaren Verbundstoffs) sind in den mit (b) bezeichne ten Figuren gezeigt. Die Heiztemperatur der Atmosphäre der ersten Heizeinheit 4 betrug in Fig. 19 160°C (die eingestellte Temperatur der Heizeinheit betrug 350°C) und Fig. 20 80°C (die eingestellte Temperatur der Heizeinheit betrug 150°C).

Da das Matrixharz 2 in Fig. 19 die Unterseite (untere Oberfläche) 51 des Verstärkungssubstrats 1 erreicht hat, ist das Oberflächen verschiebungsmuster der Unterseite 51 unabhängig von der Position des Glasgewebes nicht wesentlich verändert. Im Gegensatz dazu hat das Matrixharz 2 in Fig. 20 die Unterseite 51 des Verstärkungssub strats 1 zwischen d 11990 00070 552 001000280000000200012000285911187900040 0002019734846 00004 11871en Bündeln 52 von Fasern nicht erreicht. Das Oberflächenverschiebungsmuster der Unterseite zeigt also eine wellenartige Form, die der Anwesenheit der Bündel von Fasern ent spricht, und weiterhin werden auch kleine scharfe Veränderungen der Verschiebung beobachtet, die der Anwesenheit der freiliegenden Fasern oder Garne entsprechen (in Fig. 20(a) wegen der schemati schen Zeichnung nicht gezeigt, aber tatsächlich sind freiliegende Fasern oder Garne vorhanden). Wenn mehrere der Verschiebungsmesser mit den im sichtbaren Licht strahlenden Lasern in Querrichtung in bezug auf das Glasgewebe nebeneinander angeordnet sind, kann die Verschiebungsverteilung der Unterseiten des Glasgewebes erkannt werden, so daß der Imprägnierungsunterschied entlang der Richtung der Breite des Glasgewebes nachgewiesen werden kann. Je nach diesem Unterschied kann die Heiztemperatur der ersten Heizeinheit in Quer richtung Teil für Teil geändert werden, indem man die Heizeinheit wie oben beschrieben in Längsteile unterteilt, um die Viskosität des Matrixharzes in Querrichtung Teil für Teil zu ändern, so daß der Imprägnierungszustand des Harzes vereinheitlicht werden kann.

Fig. 21 zeigt schematisch den zweiten Schritt des Auftragens einer achten Ausführungsform der Vorrichtung, mit der das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Prepregs durchgeführt wird. Fig. 22 zeigt eine vergrößerte Gegendruckwalze 14b, die in der in Fig. 21 gezeigten Vorrichtung verwendet wird. Fig. 22(a) zeigt die Gegen druckwalze 14b, die entlang der Bewegungsrichtung des Verstärkungs substrats 1 rotiert (d. h. Vorwärtsrotation), und Fig. 22(b) zeigt die Gegendruckwalze 14b, die entlang einer Richtung rotiert, die der Bewegungsrichtung des Verstärkungssubstrats 1 entgegengesetzt ist (d. h. Rückwärtsrotation), was vorzuziehen ist. Wenn die Gegen druckwalze 14b, die das Substrat 1 stützt, wie es in Fig. 22(b) gezeigt ist, gegen das Substrat 1 rotiert, sammelt sich im wesent lichen kein Matrixharz 2 zwischen dem Verstärkungssubstrat 1 und der Gegendruckwalze 14b an, so daß die auf das Substrat 1 aufzu tragende Menge konstant gehalten werden kann.

Zum Beispiel wurden in der in Fig. 21 und 22 gezeigten Vorrichtung dasselbe Glasgewebe 1 und Matrixharz 2, wie sie in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden, unter denselben Bedingungen des ersten Schritts des Auftragens und des ersten Schritts des Erhitzens ver wendet, wie sie in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden. Nach dem ersten Schritt des Erhitzens wurden 10% des insgesamt aufzutragen den Matrixharzes 2 (Viskosität 6000 cP) (d. h. des gesamten Harz gehalts) unter Verwendung des zweiten Die-Coaters 5 auf die Unter seite des Glasgewebes 1 aufgetragen. Eine solche Menge des Matrix harzes entsprach einem Harzgehalt von 15 g/m². Wenn die Gegendruck walze 14b mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 8 m/min rückwärts rotierte (wie es in Fig. 22(b) gezeigt ist) und die Bewegungs geschwindigkeit des Substrats 8 m/min betrug, wurde eine im wesent lichen gleichmäßige Dicke der Harzbeschichtung mit einer verbesser ten Glätte erhalten. Wenn dagegen die Gegendruckwalze 14b mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 8 m/min vorwärts rotierte (wie es in Fig. 22(a) gezeigt ist), sammelte sich eine Menge des Matrixharzes zwischen dem Substrat 1 und der Gegendruckwalze 14b an, und wenn diese Menge schließlich eine bestimmte Grenze erreichte, wurde das gesamte angesammelte Harz auf das Glasgewebe übertragen.

Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der rückwärts rotierenden Gegen druckwalze 14b weiterhin erhöht wurde, so daß sie größer war als die Bewegungsgeschwindigkeit des Glasgewebes, wurde das Matrixharz 2 glatter auf das Glasgewebe übertragen, so daß eine glatte Harz beschichtung gebildet wurde. Wenn die Geschwindigkeit der Gegen druckwalze 14b auf 12 m/min und auf 16 m/min erhöht wurde, wurde eine viel glattere Beschichtung erhalten. Wenn die Umfangsgeschwin digkeit dagegen auf 4 m/min reduziert wurde, war die Beschichtung weniger glatt.

Fig. 23 zeigt schematisch den zweiten Schritt des Auftragens einer neunten Ausführungsform der Vorrichtung, mit der das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Prepregs durchgeführt wird, wobei das Glasgewebe durch die Preßwalzen 34a und 34b gepreßt wird, zwischen denen sich die Gegendruckwalze 14b befindet. Alternativ dazu kann auch nur eine der Preßwalzen 34a und 34b anstatt beider verwendet werden. In dieser Ausführungsform wird die Kontaktfläche zwischen dem Glasgewebe 1 und der Gegendruckwalze 14b im wesentlichen kon stant gehalten, was zur effektiven Herstellung einer gleichmäßigen und glatten Matrixharzbeschichtung führt.

Zum Beispiel wurden in der in Fig. 23 gezeigten Vorrichtung das selbe Glasgewebe 1 und Matrixharz 2, wie sie in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden, unter denselben Bedingungen des ersten Schritts des Auftragens und des ersten Schritts des Erhitzens verwendet, wie sie in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden. Nach dem ersten Schritt des Erhitzens wurden 10% des insgesamt aufzutragenden Matrixharzes (Viskosität 6000 cP) unter Verwendung des zweiten Die- Coaters 5 und der rückwärts rotierenden Gegendruckwalze 14b auf die Unterseite des Glasgewebes aufgetragen. Eine solche Menge des Matrixharzes entsprach einem Harzgehalt von 15 g/m². Die vorge schaltete Preßwalze 34a und gegebenenfalls die nachgeschaltete Preßwalze 34b wurden gesenkt, um die Kontaktfläche zwischen dem Glasgewebe 1 und der Gegendruckwalze 14b konstant zu halten. Weiterhin kann die Kontaktfläche vergrößert oder verringert werden, indem man die Walzen 34a und/oder 34b entlang der Längsrichtung des Glasgewebes bewegt, wodurch eine optimale Kontaktfläche gewählt werden kann.

Fig. 24 zeigt schematisch den zweiten Schritt des Auftragens einer zehnten Ausführungsform der Vorrichtung, mit der das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Prepregs durchgeführt wird, wobei Glättwalzen 35a und 35b entgegen der Bewegungsrichtung des Glas gewebes rotieren, um die Harzbeschichtung auf beiden Seiten des Glasgewebes zu glätten. Gegebenenfalls kann auch eine einzige Glättwalze verwendet werden.

Zum Beispiel wurden in der in Fig. 24 gezeigten Vorrichtung das selbe Glasgewebe 1 und Matrixharz 2, wie sie in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden, unter denselben Bedingungen des ersten Schritts des Auftragens und des ersten Schritts des Erhitzens verwendet, wie sie in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden. Nach dem ersten Schritt des Erhitzens wurden 10% des insgesamt aufzutragenden Matrixharzes (Viskosität 6000 cP) unter Verwendung des zweiten Die- Coaters 5 und der rückwärts rotierenden Gegendruckwalze 14b auf die Unterseite des Glasgewebes aufgetragen. Eine solche Menge des Matrixharzes entsprach einem Harzgehalt von 15 g/m². Von den Glätt walzen 35a und 35b (die rückwärts rotierten) war eine auf der Ober seite und die andere auf der Unterseite des Glasgewebes angeordnet, wo sich das Matrixharz zwischen dem zweiten Schritt des Auftragens und dem zweiten Schritt des Erhitzens in einem fließfähigen Zustand befand. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Glasgewebes betrug 8 m/min, und die Umfangsgeschwindigkeit jeder der Glättwalzen 35a und 35b betrug ebenfalls 8 m/min. Ein Heizmedium mit einer Tempe ratur von 60°C wurde durch die Glättwalzen 35a und 35b zirkulieren gelassen. Die Glätte der Beschichtung auf der Oberseite und der Unterseite des Glasgewebes wurde durch die Verwendung der Glätt walzen 35a und 35b stark verbessert.

Fig. 25 zeigt schematisch den ersten Schritt des Auftragens, den ersten Schritt des Erhitzens, den zweiten Schritt des Auftragens und den zweiten Schritt des Erhitzens einer elften Ausführungsform der Vorrichtung, mit der das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Prepregs durchgeführt wird, und Fig. 26 zeigt schematisch Zustände des Glasgewebes 1 und des Matrixharzes 2 während des Verfahrens, wobei Fig. 26(a) den Zustand unmittelbar nach dem ersten Schritt des Auftragens zeigt, Fig. 26(b) den Zustand nach dem ersten Schritt des Erhitzens zeigt und Fig. 26(c) den Zustand nach dem zweiten Schritt des Auftragens zeigt.

Wie man aus Fig. 25 und 26 ersieht, wird im ersten Schritt des Auftragens das Matrixharz in einer Menge von wenigstens der Min destmenge (tatsächlich der Mindestmenge plus einer Menge, die für die Bildung der Beschichtung auf der Unterseite 51 des Glasgewebes 1 erforderlich ist) von der Unterseite 51 des Glasgewebes 1 her auf das Glasgewebe aufgetragen. Im zweiten Schritt des Auftragens wird das Matrixharz von der Oberseite 50 des Glasgewebes her aufgetra gen. Da der erste Schritt des Auftragens von der Unterseite her durchgeführt wird, wird durch die Wirkung der Schwerkraft verhin dert, daß eine übermäßige Menge des Matrixharzes die Oberseite 50 des Glasgewebes 1 erreicht, so daß die Mengen des Harzes im Unter seitenteil und im Oberseitenteil im wesentlichen gleichmäßig sind.

Zum Beispiel wurden in der in Fig. 25 gezeigten Vorrichtung das selbe Glasgewebe 1 und Matrixharz 2, wie sie in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden, unter denselben Bedingungen des ersten Schritts des Auftragens verwendet, wie sie in bezug auf Fig. 15 beschrieben wurden, außer daß der erste Schritt des Auftragens so durchgeführt wurde, daß das Harz auf die Unterseite des Glasgewebes aufgetragen wurde. Nach dem ersten Schritt des Erhitzens, in dem das Glasgewebe mit einer Beschichtung auf der Unterseite 30 Sekunden lang mit einem im fernen Infrarot strahlenden Heizer erhitzt wurde, so daß das Matrixharz in das Innere und bis zur Oberseite des Glasgewebes drang, wurden 10% des insgesamt aufzutragenden Matrixharzes (Visko sität 6000 cP) unter Verwendung des zweiten Die-Coaters 5 auf die Oberseite des Glasgewebes aufgetragen. Eine solche Menge des Matrixharzes entsprach einem Harzgehalt von 15 g/m². Im zweiten Schritt des Erhitzens war die Heizeinheit 6 in Längsteile unter teilt, deren Heiztemperaturen getrennt gesteuert wurden, so daß die Heiztemperatur eines Teils der Heizeinheit 6 gesenkt wurde, wenn der durch diesen Teil erhitzte Teil des Matrixharzes übermäßig gehärtet war, so daß das Prepreg als ganzes einen gleichmäßigen Härtungsgrad hatte.

Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen, bei der die Kompaktierwalzen 8 verwendet werden, wird das Substrat beim Kompri mieren des Verstärkungssubstrats mit dem Matrixharz vorzugsweise zum Beispiel mit Hilfe eines Punktkühlers gekühlt, so daß eine Abscheidung des Matrixharzes auf den Kompaktierwalzen vermieden werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs, bei dem ein blatt- bzw. bahnförmiges Textilmaterial als Verstärkungssubstrat kontinuierlich bereitgestellt wird, ein duroplastisches Harz als Matrixharz in geschmolzenem Zustand auf das Substrat aufgetragen wird und das Harz erhitzt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

a) einen ersten Schritt des Auftragens, bei dem das Matrixharz unter Verwendung eines ersten Die-Coaters auf eine Oberfläche des Verstärkungssubstrats aufgetragen wird und die Menge des aufzutragenden Matrixharzes gleich oder größer ist als die Menge des Matrixharzes, die das Ver stärkungssubstrat in seinen gesamten Hohlräumen soweit wie möglich aufzunehmen befähigt ist;
b) einen ersten Schritt des Erhitzens, bei dem das Ver stärkungssubstrat mit dem Matrixharz unter Verwendung einer ersten kontaktfreien Heizeinheit erhitzt wird, so daß das Matrixharz in das Innere des Verstärkungssubstrats ein dringt, wobei ein laminarer Verbundstoff erhalten wird, der aus dem Matrixharz und dem Verstärkungssubstrat besteht;
c) einen zweiten Schritt des Auftragens, bei dem das Matrixharz weiterhin unter Verwendung eines zweiten Die- Coaters auf wenigstens eine der Oberflächen des laminaren Verbundstoffs aufgetragen wird; und
d) einen zweiten Schritt des Erhitzens, bei dem der laminare Verbundstoff mit der in Schritt (c) aufgetragenen Menge des Matrixharzes mit einer zweiten kontaktfreien Heiz einheit erhitzt wird, so daß das Matrixharz halb gehärtet wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei das Matrixharz die Komponenten:

A) eine Epoxyharzzusammensetzung als Hauptkomponente,
B) eine Harzzusammensetzung, die wenigstens einen Härter umfaßt, und
C) einen Härtungsbeschleuniger

umfaßt, wobei jede Komponente in einem fließfähigen Zustand gehalten wird, alle Komponenten gleichmäßig miteinander gemischt und dem ersten und/oder dem zweiten Die-Coater zugeführt werden.

3. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 2, wobei jede Komponente des Matrixharzes oder eine Mischung der gemischten Komponenten zwischen dem Vorratstank und einem Mischer, wo alle Komponenten miteinander gemischt werden, bzw. zwischen dem Mischer und den Die-Coatern filtriert wird, während jede Komponente des Matrixharzes oder das Gemisch eine Viskosität im Bereich zwischen 500 und 500 000 Centipoise hat.

4. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei die Menge des im ersten Schritt des Auftragens auf zutragenden Matrixharzes zusätzlich zu der Menge des Matrixharzes, die das Verstärkungssubstrat in seinen gesamten Hohlräumen soweit wie möglich aufzunehmen befähigt ist, eine Menge umfaßt, die notwendig ist, um eine Beschich tung auf der Oberfläche des Verstärkungssubstrats zu bilden, auf die das Matrixharz aufgetragen wird, und im zweiten Schritt des Auftragens das Matrixharz auf die Oberfläche des Verstärkungssubstrats aufgetragen wird, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf die das Matrixharz im ersten Schritt des Auftragens aufgetragen wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei im zweiten Schritt des Auftragens das Matrixharz in einer solchen Menge auf beide Seiten des laminaren Verbund stoffs aufgetragen wird, daß auf jeder Oberfläche des laminaren Verbundstoffs eine Beschichtung des Matrixharzes entsteht.

6. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei am Einlaß oder/und Auslaß der ersten Heizeinheit des ersten Schritts des Erhitzens eine zusätzliche Erhitzung durchgeführt wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Schritt des Erhitzens so durchgeführt wird, daß die Heiztemperatur zum Auslaß der zweiten Heizeinheit hin zunimmt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin einen Schritt umfaßt, in dem das Verstärkungssubstrat mit dem Matrixharz während oder nach dem zweiten Schritt des Erhitzens unter Verwendung von Kompaktierwalzen unter Erhitzen gepreßt wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin einen Schritt umfaßt, in dem die Dicke des Verstärkungssubstrats bestimmt wird, bevor das Verstärkungssubstrat dem ersten Die-Coater zugeführt wird, so daß der Zwischenraum zwischen dem ersten Die-Coater und der Gegendruckwalze je nach der bestimmten Dicke des Ver stärkungssubstrats angepaßt wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei die Temperaturen des Die-Coaters und der Gegendruck walze im ersten Schritt des Auftragens je nach der Gasdurch lässigkeit des Verstärkungssubstrats eingestellt werden.

11. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei die Heiztemperatur des ersten Schritt des Erhitzens je nach der Gasdurchlässigkeit des Verstärkungssubstrats ein gestellt wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei im ersten Schritt des Erhitzens jeder von mehreren Längsteilen des Verstärkungssubstrats getrennt erhitzt wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei der Zustand des Eindringens des Matrixharzes in das Innere des Verstärkungssubstrats zwischen dem ersten Schritt des Erhitzens und dem zweiten Schritt des Auftragens be stimmt wird und die Heiztemperatur im ersten Schritt des Erhitzens so angepaßt wird, daß die gegebenenfalls vorhande nen Hohlräume in dem laminaren Verbundstoff reduziert werden.

14. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei zwischen dem ersten Schritt des Erhitzens und dem zweiten Schritt des Auftragens der Zustand des Matrixharzes bestimmt wird, das eine Seite des Verstärkungssubstrats erreicht, die der zuerst beschichteten Seite gegenüberliegt, und die Heiztemperatur im ersten Schritt des Erhitzens so angepaßt wird, daß der Zustand des Matrixharzes verein heitlicht wird.

15. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei das Verstärkungssubstrat im zweiten Schritt des Auftragens durch eine Gegendruckwalze gestützt wird, die in der der Bewegungsrichtung des Verstärkungssubstrats ent gegengesetzten Richtung rotiert.

16. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 15, wobei die Gegendruckwalze im zweiten Schritt des Auftragens mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotiert, die größer ist als die Bewegungsgeschwindigkeit des Verstärkungssubstrats.

17. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei das Verstärkungssubstrat im zweiten Schritt des Auf tragens durch eine Preßwalze vor oder hinter der Gegendruck walze oder Preßwalzen vor und hinter der Gegendruckwalze heruntergedrückt wird.

18. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei zwischen dem zweiten Schritt des Auftragens und dem zweiten Schritt des Erhitzens eine Oberfläche oder beide Oberflächen des Verstärkungssubstrats mit dem Matrixharz durch eine Glättwalze oder durch Glättwalzen, die umgekehrt zur Bewegungsrichtung des Verstärkungssubstrats rotieren, geglättet werden.

19. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei das Matrixharz im ersten Schritt des Auftragens auf die Unterseite des Verstärkungssubstrats aufgetragen wird und das Matrixharz im zweiten Schritt des Auftragens auf die Oberseite des Verstärkungssubstrats aufgetragen wird.

20. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei im zweiten Schritt des Erhitzens jeder von mehreren Längsteilen des Verstärkungssubstrats einschließlich des Matrixharzes getrennt erhitzt wird.

21. Verfahren zur Herstellung eines Prepregs gemäß Anspruch 1, wobei die erste Heizeinheit eine vertikale Heizeinheit um faßt, in der das Verstärkungssubstrat vertikal bewegt wird.

22. Vorrichtung zur Herstellung eines Prepregs umfassend eine Abwickeleinheit (15) für das Verstärkungssubstrat (1), eine Akkumula toreinheit (10), die beim Austausch einer Verstärkungssubstrat- Zuführungsrolle arbeitet, um das Verfahren zur Herstellung des Prepregs fortzusetzen, Vorratstanks (7a, 7b, 7c), die eine Hauptzu sammensetzung (A), eine Härterzusammensetzung (B) und eine Härtungsbeschleunigerzusammensetzung (C) bei vorbestimmter Temperatur jeweils in fließfähigem Zustand enthalten, Zufüh rungsvorrichtungen (11a, 11b, 11c), die Zusammensetzungen aus den jewei ligen Tanks zuführen, eine Mischeinheit (12), die die zudosierten Zusammensetzungen miteinander mischt, um ein Matrixharz (2) her zustellen, einen ersten Die-Coater (3), der das Matrixharz (2) auf das Verstärkungssubstrat (1) aufträgt, eine erste kontaktfreie Heizeinheit (4), die das Verstärkungssubstrat (1) unter Bildung eines laminaren Verbundstoffs mit dem Matrixharz (2) impräg niert, einen zweiten Die-Coater (5), der das Matrixharz (2) auf den laminaren Verbundstoff (37) aufträgt, eine zweite Heizeinheit (6), die das im laminaren Verbundstoff (37) enthaltene Matrixharz (2) halb härtet, eine Kompaktierwalzeneinheit (8), die das mit dem Ma trixharz imprägnierte Verstärkungssubstrat preßt und glättet und außerdem das Verstärkungssubstrat auf einer vorbestimm ten Temperatur hält, sowie eine Aufwickelrolle (13), die das hergestellte Prepreg (38) aufwickelt, oder eine Schneideeinheit, die das hergestellte Prepreg in Querrichtung durchschneidet.