JP2001040119A - Tow prepreg and its manufacture - Google Patents

Tow prepreg and its manufacture

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JP2001040119A
JP2001040119A JP2000156482A JP2000156482A JP2001040119A JP 2001040119 A JP2001040119 A JP 2001040119A JP 2000156482 A JP2000156482 A JP 2000156482A JP 2000156482 A JP2000156482 A JP 2000156482A JP 2001040119 A JP2001040119 A JP 2001040119A
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JP
Japan
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tow prepreg
resin
fiber
roll
tow
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JP2000156482A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Ozaki
篤 尾崎
Fumiaki Noman
文昭 乃万
Shoji Yamane
祥司 山根
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide tow prepreg giving little disturbance in orientation of a reinforced fiber and generating little void during molding, giving high occurrence rate of tensile strength of the reinforced fiber, and capable of forming moldings of high strength, and its manufacturing method. SOLUTION: This tow prepreg has following characters: 1) the thickest part of any cross section perpendicular to fiber lies in a distance range of 20-80% from an end of the total width of the tow prepreg; 2) total width of the tow prepreg is 2-20 mm; 3) the ratio (w/t) of the total width (w) (mm) to the thickness (t) (mm) at the thickest part of any cross section perpendicular to fiber is 3-30; and 4) any cross section perpendicular to fiber becomes smaller from the region where there is the thickest part to the both ends. In a manufacturing method of the tow prepreg, first. a default amount of a resin is attached on a strand extended to width direction, and it is heated until the viscosity of the resin becomes not higher than 500 poise to impregnate the resin in the strand, then cooled until the viscosity of the attached resin becomes not lower than 5000 poise, and rolled on a bobbin.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、補強繊維の引張強
度の発現率の大きい、強度に優れた成形体を得るための
トウプリプレグ及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tow prepreg for obtaining a molded article having a high degree of tensile strength of a reinforcing fiber and excellent strength, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】補強用繊維とマトリックス樹脂からなる
繊維強化複合材料は、力学特性、耐蝕性などが優れてい
ることから、航空・宇宙、スポーツ、土木・建築などの
一般産業用分野で広く用いられており、これまでにも様
々な樹脂、特に種々な組成のエポキシ樹脂と様々な性質
を有する補強繊維の組み合わせによるトウプリプレグが
提案されている。補強繊維としては、強度、弾性率、取
り扱い性、コストの面からガラス繊維、アラミド繊維、
また特に炭素繊維が好適に使用される。
2. Description of the Related Art Fiber-reinforced composite materials comprising a reinforcing fiber and a matrix resin are widely used in general industrial fields such as aerospace, sports, civil engineering and construction because of their excellent mechanical properties and corrosion resistance. So far, there have been proposed tow prepregs using combinations of various resins, particularly epoxy resins having various compositions, and reinforcing fibers having various properties. As the reinforcing fiber, glass fiber, aramid fiber,
In particular, carbon fibers are preferably used.

【0003】炭素繊維強化複合材料は、代表的には中間
素材としてマトリックス樹脂が硬化していない状態のい
わゆるプリプレグとして提供される。プリプレグは一般
にシート状をしており、シート平面の中で連続繊維が一
方向に配列したものや、連続繊維を織物状としたもの、
不連続繊維を任意の方向に配列させたものなど、目的に
応じて様々な補強形態のものがある。
[0003] Carbon fiber reinforced composite materials are typically provided as so-called prepregs in which the matrix resin is not cured as an intermediate material. The prepreg is generally in the form of a sheet, one in which continuous fibers are arranged in one direction in a sheet plane, or one in which continuous fibers are woven,
There are various reinforcing forms depending on the purpose, such as those in which discontinuous fibers are arranged in an arbitrary direction.

【0004】上記シート状のプリプレグ以外に、炭素繊
維の連続繊維束に樹脂を含浸させた、いわゆるトウプリ
プレグ(いわゆるヤーンプリプレグを含む)と呼ばれる
ものがある。このトウプリプレグは、通常のシート状の
プリプレグでは適用困難な用途、例えば橋梁用ケーブル
やプレストレスドコンクリートの緊張材として、予め定
められた本数を合糸又は合撚し、線状のロープに成形し
て使用される。
In addition to the above-mentioned sheet-shaped prepreg, there is a so-called tow prepreg (including a so-called yarn prepreg) in which a continuous fiber bundle of carbon fibers is impregnated with a resin. This tow prepreg is used in applications that are difficult to apply with ordinary sheet-shaped prepregs, for example, as a tension material for bridge cables or prestressed concrete, twisted or twisted in a predetermined number, and formed into a linear rope. Used as

【0005】緊張材やロープとして使用される場合は、
特に材料の引張強度が要求されるため、補強繊維の引張
強度を効率よく発現させることが必要となる。補強繊維
の引張強度を効率よく発現させるためには、成形体にお
いて補強繊維に配列の乱れがないことやボイドを含まな
いことが特に重要である。しかし、従来のトウプリプレ
グでは幅方向に厚みのバラツキがあることが多く、合糸
又は合撚するときに厚みの薄い部分で屈曲を生じ、補強
繊維の配列が乱れたり、屈曲部に、空気が抱き込まれボ
イドが発生する問題があった。
[0005] When used as a tendon or a rope,
In particular, since the tensile strength of the material is required, it is necessary to efficiently develop the tensile strength of the reinforcing fiber. In order to efficiently develop the tensile strength of the reinforcing fibers, it is particularly important that the reinforcing fibers have no disorder in the arrangement and do not contain voids in the molded article. However, in conventional tow prepregs, there is often a variation in the thickness in the width direction, and bending occurs at a thin portion when plying or plying, and the arrangement of the reinforcing fibers is disturbed, and air is bent at the bent portion. There was a problem of being trapped and generating voids.

【0006】トウプリプレグは、複雑な形状を有する成
形体や、厚物の成形体を製造する際のフィラメントワイ
ンド用としても好適に使用される。また、近年、ファイ
バープレスメントと呼ばれる複数本のトウプリプレグを
引き揃えてテープ状とし、複雑な形状のマンドレル面に
配置し、成形体を得る方法が開発された。
[0006] Tow prepreg is also suitably used as a filament wound material for producing a molded article having a complicated shape or a thick molded article. In recent years, a method has been developed in which a plurality of tow prepregs called a fiber pressment are arranged in a tape shape, arranged on a mandrel surface having a complicated shape, and a molded body is obtained.

【0007】フィラメントワインドやファイバープレス
メントに使用されるトウプリプレグは、複数本の糸条を
揃えてマンドレル上に配列する必要があるため、その断
面形状によって、以下の理由により成形体中の補強繊維
の配列が影響を受ける。すなわち、端部の厚みが大きい
トウプリプレグでは、積層して成形とする際に、隣接す
るトウプリプレグの端部の厚い部分同士が重なることに
より、厚みのバラツキが助長される。また、交差させて
積層する際に、厚みのバラツキが大きな層を交差させて
積層した場合、その後加熱加圧して含浸樹脂を硬化させ
るときに樹脂が流動することにより、補強繊維の配列に
乱れが生じやすい。
Tow prepregs used for filament winding and fiber pressment require a plurality of yarns to be aligned and arranged on a mandrel. Therefore, depending on the cross-sectional shape of the tow prepreg, the reinforcing fibers in the molded article are formed for the following reasons. Is affected. That is, in the case of a toe prepreg having a large end portion, when laminating and forming, the thick portions of the end portions of adjacent toe prepregs overlap with each other, thereby promoting the thickness variation. In addition, when laminating the layers in a crossed manner, when laminating the layers having a large variation in the thickness in a crossed state, the resin flows when the impregnated resin is cured by applying heat and pressure thereafter, and the arrangement of the reinforcing fibers is disturbed. Easy to occur.

【0008】また、隣接する糸条との間に空隙を生じた
場合には、積層したときに空隙部分を生じ易い。このよ
うな空隙部分を有する積層体を加熱加圧して硬化する
と、空隙部周辺が十分に加圧されず、加圧ムラにより、
ボイドが発生しやすい。かかるボイドが欠陥となり得ら
れる成形体の引張強度が低下するのである。
Further, when a gap is formed between adjacent yarns, a gap portion is likely to be formed when laminating. When the laminate having such a void portion is heated and pressurized and cured, the periphery of the void portion is not sufficiently pressed, and due to uneven pressure,
Voids are easily generated. Such voids become defects, and the tensile strength of the obtained molded article decreases.

【0009】このため、従来、トウプリプレグから成形
体を製造する場合、弾性率や強度が低下し易く、設計通
りの性能を有する成形体を得るのが困難であった。
[0009] For this reason, conventionally, when manufacturing a molded article from tow prepreg, it has been difficult to obtain a molded article having performance as designed because the elastic modulus and strength are liable to decrease.

【0010】繊維強化複合材料の引張強度については、
一般に高靭性の樹脂を使用することにより向上すること
が知られており、トウプリプレグから作製した成形体の
引張強度低下についても、高靭性の樹脂を適用すること
により、ある程度の改善効果がある。この技術の例とし
て特開平9−227693号公報に樹脂を高靭性化し引
張強度低下を改善する方法が開示されているが、本方法
によれば、ボイドによる補強繊維の引張強度の利用率の
低下分を補うことからある程度の効果は得られるもの
の、上述した補強繊維の配列の乱れによる強度の低下に
対しては改善効果がほとんどないため、高強度の成形体
を得るには限界があった。
Regarding the tensile strength of the fiber-reinforced composite material,
It is generally known that the use of a high toughness resin can improve the effect, and the use of a high toughness resin also has a certain improvement effect on the reduction in tensile strength of a molded product made from tow prepreg. As an example of this technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-227693 discloses a method of improving the toughness of a resin and improving the decrease in tensile strength. However, according to this method, a reduction in the utilization rate of the tensile strength of the reinforcing fiber due to voids is reduced. Although some effect can be obtained by supplementing the content, there is almost no improvement effect on the decrease in strength due to the above-mentioned disorder of the arrangement of the reinforcing fibers, and there is a limit in obtaining a high-strength molded body.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、成形時の補
強繊維の配列の乱れとボイドの発生が少なく、補強繊維
の引張強度の発現率の高い、高強度の成形体を提供する
ことができるトウプリプレグ及びその製造法を提供せん
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high-strength molded article which is less likely to disturb the arrangement of reinforcing fibers and voids during molding and has a high rate of expression of the tensile strength of the reinforcing fibers. It is an object of the present invention to provide a tow prepreg and a method for producing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、繊維と直交する任意の断面における最も
厚い部分が、トウプリプレグの全幅に対して、一方の端
部から20〜80%の距離の範囲にあるトウプリプレグ
である。
The present invention employs the following means in order to solve the above-mentioned problems. That is, the thickest portion in any cross section orthogonal to the fiber is the tow prepreg within a range of 20 to 80% from one end to the entire width of the tow prepreg.

【0013】また、本発明はかかる課題を解決するため
に、次のような手段を採用するものである。すなわち、
拡幅したストランドに規定量の樹脂を付与し、該付与樹
脂の粘度が500ポアズ以下となるよう加熱して樹脂を
ストランドに含浸せしめた後、さらに付与樹脂の粘度が
5000ポアズ以上となるよう冷却し、ボビン上に巻き
取るトウプリプレグの製造方法である。
Further, the present invention employs the following means in order to solve such a problem. That is,
A prescribed amount of resin is applied to the widened strand, and the applied resin is heated so that the viscosity of the applied resin is 500 poise or less to impregnate the resin into the strand, and then cooled so that the applied resin has a viscosity of 5000 poise or more. And a method for producing a tow prepreg wound on a bobbin.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明者らは、成形時の補強繊維
の配列の乱れとボイドの発生が少なく、補強繊維の引張
強度発現率の高い、高強度の成形体を提供することがで
きるトウプリプレグについて、鋭意検討し、最も厚い部
分が、トウプリプレグの全幅に対して特定される領域に
ある、トウプリプレグによって、かかる課題を一挙に解
決することを究明したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors can provide a high-strength molded article which has less disorder in the arrangement of reinforcing fibers and the occurrence of voids at the time of molding and has a high tensile strength expression rate of reinforcing fibers. The present inventors have intensively studied the tow prepreg, and have found that such a problem can be solved at once by the tow prepreg in which the thickest portion is in a region specified with respect to the entire width of the tow prepreg.

【0015】本発明でいうトウプリプレグとは、ストラ
ンドに樹脂を含浸したものを指していう呼称であり、か
かるトウプリプレグとしては、繊維と直交する任意の断
面における最も厚い部分、即ち最厚部が、トウプリプレ
グの全幅に対し、一方の端部から20〜80%の距離の
範囲にあることが必要である。かかる最厚部は、30〜
70%、好ましくは35〜65%の範囲にあるのが良
い。かかる最厚部が、トウプリプレグの、繊維軸と直交
する方向の全幅に対し、一方の端部から20%より短い
距離の範囲にあると、トウプリプレグに厚みの薄い部分
が生じ、緊張材やロープなどの用途の成形品を製造する
際に、合糸又は合撚時に屈曲することとなり、補強繊維
に配列の乱れを生じ、引張強度発現率が低くなり、成形
品の強度が低下してしまう欠点を惹起する。また、ファ
イバープレイスメント用途では、積層して成形品を得る
際に、厚みのバラツキが大きくなってしまう欠点を惹起
する。また、かかる屈曲により生じた空隙への空気の抱
き込みにより、樹脂中にボイドが発生し、成形品の強度
が低下してしまう欠点を惹起するものである。
The term "tow prepreg" as used in the present invention refers to a material obtained by impregnating a strand with a resin. As such tow prepreg, the thickest portion in an arbitrary cross section orthogonal to the fiber, that is, the thickest portion, It must be within a distance of 20 to 80% from one end to the entire width of the tow prepreg. The thickest part is 30 to
It is good to be in the range of 70%, preferably 35-65%. When such a thickest portion is within a range of less than 20% from one end with respect to the entire width of the tow prepreg in a direction perpendicular to the fiber axis, a thin portion is generated in the tow prepreg, and a tension member or the like is generated. When manufacturing a molded article for use such as a rope, it will bend at the time of twining or twisting, causing disorder in the arrangement of the reinforcing fibers, lowering the tensile strength expression rate, and lowering the strength of the molded article. Cause drawbacks. In addition, in the case of fiber placement, when a laminated product is obtained by lamination, there is a disadvantage that the variation in thickness is increased. In addition, the incorporation of air into the voids caused by the bending causes voids in the resin, which causes a disadvantage that the strength of the molded product is reduced.

【0016】本発明におけるトウプリプレグは、繊維軸
と直交する方向の全幅が、概して2〜20mmのものが
好ましく使用される。かかる全幅は、さらに好ましくは
2.5〜10mm、特に好ましくは3〜8mmが良い。
かかる全幅が、2.5mm未満であると、成形品を製造
する際の操作が煩雑となったり、さらに合糸時や積層時
に、トウプリプレグが屈曲したり、ねじれたりすること
で、補強繊維に配列の乱れを生じ、引張強度発現率が低
くなり、成形品の強度が低下してしまう。また、全幅が
10mmを超えると、曲率半径が大きい部位を有する成
形品を得る際に、皺や屈曲により生じた空隙への空気の
抱き込みにより、樹脂中にボイドが発生し、成形品の強
度が低下してしまう。
The tow prepreg of the present invention preferably has a total width in a direction perpendicular to the fiber axis of generally 2 to 20 mm. The total width is more preferably 2.5 to 10 mm, particularly preferably 3 to 8 mm.
If the total width is less than 2.5 mm, the operation when manufacturing a molded article becomes complicated, and furthermore, at the time of joining or laminating, the tow prepreg bends or twists, thereby forming a reinforcing fiber. The arrangement is disturbed, the tensile strength expression rate is reduced, and the strength of the molded article is reduced. Further, when the total width exceeds 10 mm, when obtaining a molded product having a portion with a large radius of curvature, voids are generated in the resin due to the inclusion of air in the voids caused by wrinkles and bending, and the strength of the molded product is increased. Will decrease.

【0017】本発明におけるトウプリプレグは、幅w
(mm)と厚みt(mm)との比(w/t)が3〜3
0、好ましくは4〜20のものである。この比(w/
t)が3を下回ると、合糸時や積層時に、トウプリプレ
グが屈曲したり、ねじれたりすることで、補強繊維に配
列の乱れを生じ、引張強度発現率が低くなり、成形品の
強度が低下してしまう。比(w/t)が30を超える
と、曲率半径が大きい部位を有する成形品を得る際に、
皺や屈曲により生じた空隙への空気の抱き込みにより、
樹脂中にボイドが発生し、成形品の強度が低下してしま
う。
The tow prepreg of the present invention has a width w.
(Mm) and thickness t (mm) ratio (w / t) is 3 to 3
0, preferably 4 to 20. This ratio (w /
When t) is less than 3, when the tow prepreg is bent or twisted at the time of twining or lamination, the arrangement of the reinforcing fibers is disturbed, and the tensile strength expression rate decreases, and the strength of the molded product decreases. Will drop. When the ratio (w / t) exceeds 30, when obtaining a molded product having a portion having a large radius of curvature,
By embracing air in the voids caused by wrinkles and bending,
Voids are generated in the resin, and the strength of the molded product is reduced.

【0018】本発明におけるトウプリプレグは、その任
意の断面が、該最厚部を有する領域から両端部に向かう
に従い小さくなる形状を有するものである。たとえば繊
維軸と直交する任意の断面を、5等分して5つの領域に
分割したとき、最厚部を有する領域から、両端部に向か
うに従い、その他の領域の断面積が順を追って小さくな
る如きものである。最厚部を有する領域の断面積に対し
て、それ以外の領域の断面積は80%以下であるのが、
得られる成形品の品位を高める観点から好ましい。
The tow prepreg of the present invention has a shape in which an arbitrary cross section decreases from the region having the thickest portion toward both ends. For example, when an arbitrary cross section perpendicular to the fiber axis is divided into five equal parts and divided into five regions, the cross-sectional areas of the other regions gradually decrease from the region having the thickest portion toward both ends. Something like that. The cross-sectional area of the region other than the region having the thickest portion is 80% or less,
It is preferable from the viewpoint of improving the quality of the obtained molded product.

【0019】本発明におけるトウプリプレグは、例えば
次に示すような方法によって製造される。すなわち、拡
幅したストランドに、規定量の樹脂を付与した後、複数
の加熱含浸ロールからなる含浸部を通過せしめて、該付
与樹脂の粘度が500ポアズ以下とし、樹脂をストラン
ドに含浸せしめた後、ガイドロール等によって冷却し
て、該樹脂粘度を5000ポアズ以上としてから、ボビ
ン上に巻き取るものである。なお、ガイドロール等によ
る冷却は、トウプリプレグが通過する部分で冷却するも
のである。
The tow prepreg in the present invention is produced, for example, by the following method. That is, after applying a specified amount of resin to the widened strand, the resin is passed through an impregnating section composed of a plurality of heat impregnating rolls, the viscosity of the applied resin is set to 500 poise or less, and the resin is impregnated into the strand. The resin is cooled by a guide roll or the like to make the viscosity of the resin 5,000 poise or more, and then wound on a bobbin. In addition, cooling by a guide roll or the like is performed by cooling at a portion where the tow prepreg passes.

【0020】上述のストランドの拡幅方法としては、回
転ロールや固定バーなどで補強繊維をしごくことによる
方法、軸方向に振動するロールを通過させる方法、又は
高圧の空気を吹きつける方法などが好ましく使用され
る。
As the above-mentioned method of widening the strand, a method of drawing reinforcing fibers with a rotating roll or a fixed bar, a method of passing a roll vibrating in the axial direction, or a method of blowing high-pressure air are preferably used. Is done.

【0021】また、ストランドに樹脂を付与する方法と
しては、加熱含浸ロールに樹脂を一定量転写しながらス
トランドを加熱含浸ロールに擦過させ樹脂を転写し含浸
させる、いわゆるキスロール法や拡幅したストランドに
口金を介して直接ギヤポンプで定量した樹脂を供給する
方法などが、好ましい手段として使用される。
As a method for applying resin to the strand, a so-called kiss-roll method, in which a predetermined amount of resin is transferred to a heating impregnating roll, and the resin is transferred and impregnated by rubbing the strand against the heating impregnating roll, A method in which a fixed amount of resin is directly supplied by a gear pump through the above method is used as a preferable means.

【0022】ストランドに付与された樹脂は、加熱含浸
ロール等によって加熱して粘度を低下せしめた後ストラ
ンド内に含浸される。このとき加熱含浸ロールにおける
樹脂の粘度は、樹脂の含浸性の観点から500ポアズ以
下とすることが必要であり、、好ましくは300ポアズ
以下、より好ましくは200ポアズ以下とするのが良
い。500ポアズを超えると、トウプリプレグの内部
に、樹脂の未含浸部を生じ、成形品にボイドが混入発生
することがある。ここで、樹脂の粘度は50程度あれば
本発明の効果を奏するに当たり、充分であることが多
い。
The resin applied to the strand is heated by a heating impregnating roll or the like to reduce the viscosity, and then impregnated in the strand. At this time, the viscosity of the resin in the heating impregnation roll needs to be 500 poise or less, preferably 300 poise or less, and more preferably 200 poise or less from the viewpoint of resin impregnation. If it exceeds 500 poise, an unimpregnated portion of the resin may be formed inside the tow prepreg, and voids may be mixed in the molded product. Here, if the viscosity of the resin is about 50, it is often sufficient to achieve the effects of the present invention.

【0023】また、樹脂は、樹脂の含浸性とトウプリプ
レグの形態保持性を高めるために、前記加熱含浸ロール
は、2個以上使用して含浸させるのが良い。該加熱含浸
ロールの数は、好ましくは3個以上、より好ましくは4
個以上であるのが良い。
The resin is preferably impregnated with two or more heat impregnating rolls in order to enhance the impregnation property of the resin and the shape retention of the tow prepreg. The number of the heat impregnating rolls is preferably 3 or more, more preferably 4 or more.
It is good to have more than one.

【0024】加熱含浸ロールとは、ストランドなどに樹
脂を含浸させるためのロールであり、ロールの内部又は
外部に加熱のための手段を有するものである。具体的に
は、内部に熱媒を循環させるタイプ、ヒーターを内蔵す
るタイプ、外部から熱風を吹き付けて加熱するタイプが
好ましく使用される。加熱含浸ロールが複数個ある場合
は、平ロールのみから構成されていても良いし、平ロー
ルとV字断面ロール、U字断面ロールを適宜組み合わせ
て使用しても良い。
The heating impregnating roll is a roll for impregnating a strand or the like with a resin, and has a means for heating inside or outside the roll. Specifically, a type in which a heat medium is circulated inside, a type in which a heater is incorporated, and a type in which hot air is blown from the outside to heat are preferably used. When there are a plurality of heat impregnating rolls, the rolls may be composed of only flat rolls, or may be used by appropriately combining a flat roll with a V-shaped cross-section roll and a U-shaped cross-section roll.

【0025】平ロールの場合は、プレスロールで加圧し
ながら、樹脂の含浸を促進させても良いし、また、樹脂
の含浸性を高めるため、平ロールとU字断面のロールを
交互に設置するのも好ましい。
In the case of a flat roll, the impregnation of the resin may be promoted while pressurizing with a press roll, and a flat roll and a roll having a U-shaped cross section are alternately provided to enhance the impregnation of the resin. Is also preferred.

【0026】本発明では、上述した方法により、樹脂を
含浸せしめた後、該含浸樹脂粘度を上昇させるために、
該トウプリプレグを冷却する。、例えば、冷却用ガイド
ロールや冷却板に接触させて冷却させる方法、冷風を直
接吹き付ける方法、引き取りの過程で、パス長を長く採
るなどして自然冷却させる方法等が使用される。
In the present invention, in order to increase the viscosity of the impregnated resin after the resin is impregnated by the method described above,
The tow prepreg is cooled. For example, a method of cooling by contacting with a cooling guide roll or a cooling plate, a method of directly blowing cold air, a method of naturally cooling by taking a long path length in the process of taking over, and the like are used.

【0027】ここで、冷却用のガイドロールは、トウプ
リプレグに接触する部位における断面の曲率が小さいガ
イドロールが良い。かかる曲率の小さいガイドロールと
は、軸方向の断面が、実質的に凹形状又は凸形状で、そ
のトウプリプレグに接触する部位における曲率半径がト
ウプリプレグの全幅より大きいもの、好ましくは実質的
に円筒形状のものが使用される。ここで曲率半径がトウ
プリプレグの全幅より小さいと、断面が凹形状のとき
は、トウプリプレグの端部に折れ曲がりが生じ、断面が
凸形状のときは、トウプリプレグが、幅方向に拡幅する
力を受け、中央部に厚みの薄い部分が生じたりする。
Here, the guide roll for cooling is preferably a guide roll having a small cross-sectional curvature at a portion in contact with the tow prepreg. Such a guide roll having a small curvature is one in which the cross section in the axial direction is substantially concave or convex, and the radius of curvature at the portion in contact with the tow prepreg is larger than the entire width of the tow prepreg, preferably a substantially cylindrical shape. Shaped ones are used. Here, if the radius of curvature is smaller than the entire width of the tow prepreg, if the cross section is concave, the end of the tow prepreg will be bent, and if the cross section is convex, the tow prepreg will exert a force that widens in the width direction. In this case, a thin portion may be formed at the center.

【0028】またガイドロールが実質的に円筒形状の場
合は、側板を備えていても良いが、この側板間の距離は
トウプリプレグの全幅間隔以上であるのが良い。側板間
の距離は、トウプリプレグの全幅間隔より2mm以上長
いのが良い。トウプリプレグの端部より側板間の距離が
短いと、ガイドロールを通過する際に、トウプリプレグ
が左右に振動し、側板に接触したときにトウプリプレグ
の端部が折れ曲がり易くなる。
When the guide roll has a substantially cylindrical shape, a side plate may be provided, but the distance between the side plates is preferably equal to or longer than the entire width of the tow prepreg. The distance between the side plates is preferably longer than the entire width interval of the tow prepreg by 2 mm or more. If the distance between the side plates is shorter than the end portion of the tow prepreg, the tow prepreg vibrates right and left when passing through the guide roll, and the end portion of the tow prepreg is easily bent when it comes into contact with the side plate.

【0029】この冷却過程において、含浸せしめた樹脂
の粘度が1000ポアズ以下になるまでの間、トウプリ
プレグがロール等に触れない状態で、1ストランド当た
り、1kgf以上の張力が1秒以上連続して架かる工程
を設けることが好ましい。
In this cooling process, until the viscosity of the impregnated resin becomes 1000 poise or less, the tension of 1 kgf or more per strand is continuously applied for 1 second or more in a state where the tow prepreg does not touch the rolls or the like. It is preferable to provide a bridging step.

【0030】ここで、張力の付与には、常法通りダンサ
ーロールを使用しても良いし、前後の駆動ロールの回転
数を適宜調整することで行っても良い。後者の場合は、
樹脂の付与にキスロール法を用いた場合、キスロールの
回転速度を変更し、引き取りロールとの速度の比率を変
更することで、張力を調節することができる。
Here, the tension may be applied by using a dancer roll as usual, or by appropriately adjusting the number of rotations of the front and rear drive rolls. In the latter case,
When the kiss roll method is used to apply the resin, the tension can be adjusted by changing the rotation speed of the kiss roll and changing the ratio of the speed to the take-up roll.

【0031】かかる製造方法によって、補強繊維に適度
な張力が与えられ、かつトウプリプレグ内で樹脂が流動
することにより、前述したような、品位に優れるトウプ
リプレグが得られる。このとき、トウプリプレグの断面
形状を変化させないために、含浸させた樹脂の粘度
が、、4000ポアズ以上、好ましくは5000ポアズ
以上となるまでは、トウプリプレグの横方向から、ガイ
ドロールなどによって、外力が架からないようにするこ
とが好ましい。
According to such a production method, an appropriate tension is given to the reinforcing fiber, and the resin flows in the tow prepreg, so that a tow prepreg excellent in quality as described above can be obtained. At this time, in order not to change the cross-sectional shape of the tow prepreg, an external force is applied by a guide roll or the like from the lateral direction of the tow prepreg until the viscosity of the impregnated resin becomes 4000 poise or more, preferably 5000 poise or more. It is preferable not to be bridged.

【0032】こうして得られたトウプリプレグは、ボビ
ンに巻き取られる。巻き取り後、ボビン上で、トウプリ
プレグは巻き取り時の張力により締めつけられるため、
断面形状が変形する可能性がある。このため、巻き取り
前に、樹脂粘度が5000ポアズ以上になるよう冷却す
ることが必要であり、好ましくは7500ポアズ以上、
より好ましくは10000ポアズ以上となる温度以下に
トウプリプレグを冷却するのが良い。ここでは、冷却用
のガイドロールや冷却板に接触させて冷却させる手段、
冷風を直接吹き付ける手段、引き取りの過程で、パス長
を長く採るなどして自然冷却させる手段等が使用でき
る。
The tow prepreg thus obtained is wound around a bobbin. After winding, on the bobbin, the tow prepreg is tightened by the tension at the time of winding,
The cross-sectional shape may be deformed. For this reason, before winding, it is necessary to cool the resin so as to have a viscosity of 5000 poise or more, preferably 7500 poise or more.
More preferably, the tow prepreg is cooled to a temperature not higher than 10,000 poise. Here, means for cooling by contacting a cooling guide roll or a cooling plate,
Means for directly blowing cold air, means for naturally cooling by taking a long path length in the process of taking over, and the like can be used.

【0033】巻き取りの形態としては、トウプリプレグ
及びガイドロールを幅方向に移動させず、同一面上に巻
き上げていく、いわゆるレコード巻きと呼ばれる形態
や、ボビン又はガイドロールをトラバースさせ、綾角を
つけて糸巻き状に巻き取る通常の巻き取り形態を採用す
ることができる。レコード巻は、トラバースの返し部が
ないため、断面形状が長手方向にわたって均一になると
いう利点があり、連続巻き長さが短い場合には、有効な
巻き形態である。レコード巻きでは、巻き量が制限され
るため、好ましくはボビン又はガイドをトラバースさ
せ、綾角をつけて糸巻き状に巻き取る形態を採用する。
As a form of winding, a so-called record winding form in which the tow prepreg and the guide roll are wound on the same surface without moving in the width direction, or a bobbin or a guide roll is traversed, and a twill angle is set. A normal winding mode of attaching and winding in a wound state can be adopted. The record winding has an advantage that the cross-sectional shape becomes uniform in the longitudinal direction because there is no turn-back portion of the traverse, and is effective when the continuous winding length is short. In the case of record winding, since the winding amount is limited, it is preferable to adopt a form in which the bobbin or guide is traversed, and the winding is made in a thread form with a traversing angle.

【0034】ここで使用するガイドロールは、円筒形状
のものを使用したり、U字断面のロールを使用したりす
ることができる。このU字ロールにおける、トウプリプ
レグに接触する部位における曲率半径は、トウプリプレ
グの全幅の0.6倍以上、好ましくは0.8倍以上であ
るのが良い。0.6未満であると、トウプリプレグに屈
曲や変形が生じたりする。
As the guide roll used here, a cylindrical roll or a roll having a U-shaped cross section can be used. The radius of curvature at the portion of the U-shaped roll that contacts the tow prepreg is at least 0.6 times, preferably at least 0.8 times the entire width of the tow prepreg. If it is less than 0.6, the tow prepreg may be bent or deformed.

【0035】本発明を図面に従って説明する。図1はト
ウプリプレグを製造するための基本的な工程の一例を示
す側面図である。図1において、クリール1にかけられ
たボビン2から巻出した補強繊維ストランドを解繊部3
で解繊し、樹脂供給部4で樹脂を定量付与した後、複数
のロールからなる加熱含浸部5で樹脂を含浸させる。
The present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing an example of a basic process for manufacturing a tow prepreg. In FIG. 1, a reinforcing fiber strand unwound from a bobbin 2 hung on a creel 1
Then, after the resin is supplied in a fixed amount in the resin supply unit 4, the resin is impregnated in the heating impregnation unit 5 including a plurality of rolls.

【0036】加熱含浸部を出たトウプリプレグは、冷却
部6で冷却される。冷却部6を通過したトウプリプレグ
を引き取りロール7により定速で引き取り、ワインダー
8でボビン上に巻取る。
The tow prepreg that has exited the heat impregnating section is cooled in the cooling section 6. The tow prepreg that has passed through the cooling unit 6 is taken out at a constant speed by a take-up roll 7 and wound on a bobbin by a winder 8.

【0037】ライン速度は、引き取りロール7の回転数
で制御する。引き取りロール7より前の張力はクリール
1のブレーキ、及び/又は、引き取りロール対比低速の
駆動ロールの設置による擦過抵抗の付与、及び/又は、
メカニカルダンサーの設置等で調整する。引き取りロー
ル7後の張力はワインダー8のダンサーロールで調節す
る。各ロールの温度調整は、サイズに応じ、熱媒循環或
いは、熱/冷風吹き付けを適宜選択する。
The line speed is controlled by the number of rotations of the take-up roll 7. The tension before the take-up roll 7 is applied to the brake of the creel 1 and / or the provision of a rubbing resistance by the installation of a drive roll having a lower speed than the take-up roll, and / or
Adjust by installing a mechanical dancer. The tension after the take-up roll 7 is adjusted by the dancer roll of the winder 8. In order to adjust the temperature of each roll, circulation of a heat medium or blowing of hot / cold air is appropriately selected according to the size.

【0038】図2は、補強繊維ストランドへの樹脂供給
部の一例としてキスロール方式を示す模式図である。ブ
レードとロール間のクリアランスを調整することにより
樹脂の付与量を調整する。本ロールは駆動ロールであ
り、引き取りロール速度より低速で駆動する。この駆動
速度を調整することで張力調節を行うことが可能であ
る。
FIG. 2 is a schematic view showing a kiss-roll method as an example of a resin supply section to a reinforcing fiber strand. The amount of resin applied is adjusted by adjusting the clearance between the blade and the roll. This roll is a drive roll and is driven at a speed lower than the take-up roll speed. It is possible to adjust the tension by adjusting the driving speed.

【0039】[0039]

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明する。なお、実施例においては、各物性値は次に示す
方法で測定した。 <トウプリプレグの厚さ及び断面積>以下の2種の方法
で測定した。 (1)トウプリプレグを40℃保温環境下で1ヶ月間静
置してある程度硬化を進めることにより、エポキシ樹脂
を浸漬する際に、マトリックス樹脂が溶出して形態が崩
れないようにする。硬化が進んだトウプリプレグをエポ
キシ樹脂で包埋後、強化繊維束と直交する面で切断す
る。該切断面を研磨して平滑とし、縦横(X軸・Y軸)
の2方向へ移動可能な、微動装置を備えたサンプルステ
ージに固定し、カメラ付き顕微鏡によって、精度0.0
1mmで採寸可能な倍率(例えば20倍)で断面の写真撮
影を行う。得られる断面写真をコピーした後に切り抜い
て重量を測定し、断面積と重量の判明した標準試料と比
較する重量測定法、又は断面写真をスキャナーなどでパ
ソコンに取り込み、画像解析ソフトを用いて処理する方
法などで断面積を得る。また、パソコンを用いる場合に
は断面を顕微鏡に接続したCCDカメラにより取り込
み、画像解析ソフトでの処理により断面積を得ても良
い。 (2)2本の平ロールを平行に設置し、その間にトウプ
リプレグを通過させ、張力を付与して固定する。2台の
レーザー変位計を用い、光軸を一致させたレーザー光を
トウプリプレグの上下両面から照射し、幅方向の厚みの
変化プロファイルを得る。ここで、レーザー光を走査し
センサー自体を固定して測定する装置も使用できる。 <トウプリプレグの全幅> (1)トウプリプレグを固定し、サンプリング間隔10
cmで、読み取り顕微鏡にて、精度0.01mmで幅方
向に測定して得られる数値の相加平均値(サンプル数n
=100)をトウプリプレグの全幅とする。 (2)レーザー光使用の一次元測長器を用い、トウプリ
プレグを走行させながらサンプリング間隔10cmで、
精度0.01mmで幅方向に測定して得られる数値の相
加平均値(サンプル数n≧100)をトウプリプレグの
全幅とする。 <樹脂の粘度>温度範囲20〜200℃において、粘弾
性測定装置・B型粘度計又はE型粘度計などを用いて測
定した樹脂の粘度と、スポットの赤外放射温度計や赤外
線熱画像装置などを用いて測定した樹脂の表面温度を
5、6点プロットして、温度−粘度の関係グラフを得
る。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. In the examples, each physical property value was measured by the following method. <Thickness and cross-sectional area of tow prepreg> Measured by the following two methods. (1) The tow prepreg is allowed to stand for one month in a heat-retaining environment at 40 ° C. to proceed to a certain degree of curing, so that when the epoxy resin is immersed, the matrix resin is eluted and the form is not collapsed. After the cured tow prepreg is embedded in an epoxy resin, it is cut along a plane perpendicular to the reinforcing fiber bundle. The cut surface is polished and smoothed, and the length and width (X axis, Y axis)
Fixed on a sample stage equipped with a fine movement device that can move in two directions of
A photograph of the cross section is taken at a magnification (for example, 20 times) that can be measured with 1 mm. After copying the obtained cross-sectional photo, cut it out, measure the weight, and compare it with a standard sample whose cross-sectional area and weight are known.Or, take the cross-sectional photo into a personal computer with a scanner or the like and process it using image analysis software. The cross-sectional area is obtained by a method. When a personal computer is used, the cross section may be captured by a CCD camera connected to a microscope, and the cross section may be obtained by processing with image analysis software. (2) Two flat rolls are installed in parallel, between which the tow prepreg is passed, tension is applied and fixed. Using two laser displacement meters, laser beams having the same optical axis are irradiated from both the upper and lower surfaces of the tow prepreg to obtain a thickness change profile in the width direction. Here, a device that scans with a laser beam and fixes the sensor itself for measurement can also be used. <Total width of toe prepreg> (1) Fix toe prepreg and set sampling interval to 10
cm, the arithmetic mean of the numerical values obtained by measuring in the width direction with a reading microscope with an accuracy of 0.01 mm (sample number n
= 100) is the full width of the tow prepreg. (2) Using a one-dimensional length measuring device using a laser beam, while running the tow prepreg, at a sampling interval of 10 cm,
The arithmetic mean value of the numerical values obtained by measuring in the width direction with an accuracy of 0.01 mm (the number of samples n ≧ 100) is defined as the total width of the tow prepreg. <Viscosity of resin> The viscosity of the resin measured using a viscoelasticity measuring device, a B-type viscometer or an E-type viscometer in a temperature range of 20 to 200 ° C., and a spot infrared radiation thermometer or infrared thermal imager The surface temperature of the resin measured using, for example, 5 or 6 points is plotted to obtain a temperature-viscosity relationship graph.

【0040】測定サンプルの樹脂の表面温度を前記スポ
ットの赤外放射温度計や赤外線熱画像装置などを用いて
測定し、前記関係グラフより、樹脂粘度を得る。
The surface temperature of the resin of the measurement sample is measured by using an infrared radiation thermometer, an infrared thermal imager or the like of the spot, and the resin viscosity is obtained from the relationship graph.

【0041】ここで、樹脂の粘度の測定装置としては、
レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー
製、粘弾性測定装置 型番:ARESが一例として挙げ
られる。ここでの測定条件は、通常、1〜5℃/分昇
温、測定周波数0.5Hz、データ取り込み間隔15秒
とする。スポットの赤外放射温度計としては、KEYE
NCE(株)製、IT2−02/IT2−50:スポッ
ト径1.2mmが一例として使用できる。赤外線熱画像
装置としては、日本アビオニクス製TVS−610:空
間分解能1.4mradが一例として使用できる。 (実施例1)補強繊維として、東レ(株)製、”トレ
カ”(登録商標)T700S(型番)の12000フィ
ラメントの炭素繊維を使用した。
Here, as an apparatus for measuring the viscosity of the resin,
A viscoelasticity measuring device manufactured by Rheometric Scientific F. E. Model number: ARES is mentioned as an example. The measurement conditions here are usually 1-5 ° C./min temperature rise, measurement frequency 0.5 Hz, and data acquisition interval 15 seconds. As the infrared radiation thermometer of the spot, KEYE
IT2-02 / IT2-50 manufactured by NCE Co., Ltd .: A spot diameter of 1.2 mm can be used as an example. As an infrared thermal imaging device, TVS-610 manufactured by Nippon Avionics: a spatial resolution of 1.4 mrad can be used as an example. (Example 1) As a reinforcing fiber, a carbon fiber of 12,000 filaments of "Treca" (registered trademark) T700S (model number) manufactured by Toray Industries, Inc. was used.

【0042】これに、ガラス転移点(Tg)が5℃のエ
ポキシ樹脂を樹脂含有率が35%になるよう付与して、
トウプリプレグを製造した。ここで、炭素繊維(型番:
T700S)の引張強さは4.9GPa、引張弾性率は
230GPa、破壊歪みエネルギーは、52000KJ/m
3 であり、撚り数は0T/m であった。
An epoxy resin having a glass transition point (Tg) of 5 ° C. was applied thereto so that the resin content became 35%.
Tow prepreg was manufactured. Here, carbon fiber (model number:
T700S) has a tensile strength of 4.9 GPa, a tensile modulus of 230 GPa, and a fracture strain energy of 52000 KJ / m.
3 , and the number of twists was 0 T / m.

【0043】エポキシ樹脂としては、テトラグリシジル
ジアミノジフェニルメタンタイプのエポキシ樹脂と、ビ
スフェノールAのジグリシジルエーテルタイプのエポキ
シ樹脂、さらに硬化剤として4、4’ジフェニルジアミ
ノスルフォンを使用し、熱可塑性ポリマーとしてポリエ
ーテルスルフォン及び粒子状のエポキシ変性ナイロンを
添加し、原料樹脂の粘度や配合比を調整することにより
樹脂の粘度を400ポアズ/70℃、ガラス転移点を上
述した値に調整した。
As the epoxy resin, an epoxy resin of a tetraglycidyl diaminodiphenylmethane type, an epoxy resin of a diglycidyl ether type of bisphenol A, and 4,4'-diphenyldiaminosulfone as a curing agent, and a polyether as a thermoplastic polymer. Sulfone and particulate epoxy-modified nylon were added, and the viscosity and the mixing ratio of the raw material resin were adjusted to adjust the viscosity of the resin to 400 poise / 70 ° C. and the glass transition point to the above values.

【0044】ここでは、樹脂の粘度を、レオメトリック
・サイエンティフィック・エフ・イー製粘弾性測定装置
ARES等を用い、2℃/分昇温で測定周波数0.5H
z、データ取り込み間隔15秒で測定した。得られた粘
度値は、30℃で50000ポアズ、50℃で4000
ポアズ、60℃で1200ポアズ、80℃で90ポアズ
であった。
Here, the viscosity of the resin was measured using a rheometric Scientific F.E.
z, measured at a data capture interval of 15 seconds. The viscosity value obtained is 50,000 poise at 30 ° C. and 4000 at 50 ° C.
Poise was 1200 poise at 60 ° C and 90 poise at 80 ° C.

【0045】炭素繊維への樹脂の含浸は、熱媒循環式の
含浸ロールの熱媒温度を85℃以上にコントロールする
ことでトウプリプレグの温度を80℃として含浸させ
た。ここで、トウプリプレグは糸速10m/minで走
行させた。含浸部を通過した後30cmの位置にある円
筒形状のガイドロールまでの間で冷風によりトウプリプ
レグを冷却した。ガイドロール直前でのトウプリプレグ
温度をサーモグラフィーで測定したところ、30℃にな
っていた。含浸部から先の前記ガイドロールまでの時間
は1.8秒であった。このガイドロールのトウプリプレ
グに接触していた部位の曲率半径は、3.0mmで、ト
ウプリプレグの全幅の0.8倍であった。
The carbon fiber was impregnated with the resin by controlling the temperature of the heating medium of the impregnating roll of the heating medium circulation type to 85 ° C. or higher and setting the temperature of the tow prepreg to 80 ° C. Here, the tow prepreg was run at a yarn speed of 10 m / min. After passing through the impregnating section, the tow prepreg was cooled by cold air between the cylindrical guide roll located at a position of 30 cm. The temperature of the tow prepreg immediately before the guide roll was measured by thermography and found to be 30 ° C. The time from the impregnation section to the guide roll was 1.8 seconds. The radius of curvature of the portion of the guide roll that was in contact with the tow prepreg was 3.0 mm, which was 0.8 times the entire width of the tow prepreg.

【0046】このようにして作製したトウプリプレグの
幅は3.8mm、最厚部の厚さは0.3mmであり、最
厚部は幅方向のほぼ中央部にあった。
The width of the thus prepared tow prepreg was 3.8 mm, the thickness of the thickest portion was 0.3 mm, and the thickest portion was almost at the center in the width direction.

【0047】このトウプリプレグを、撚り線とした後、
硬化して引張強度発現率を測定したところ95%と良好
であった。 (実施例2)炭素繊維として、東レ(株)製”トレカ”
T800Hの12000フィラメントの糸条に実施例1
のエポキシ樹脂を樹脂含有率で35%付与して、実施例
1と同様にトウプリプレグを製造した。使用したT80
0Hの繊維引張強さは5.6GPa、引張弾性率は29
4GPa、破壊歪みエネルギーは、53000KJ/m3
撚り数は0.2T/mであった。幅3.2mm、最厚部
の厚さは0.2mmであり、最厚部は幅方向のほぼ中央
部にあった。
After the tow prepreg is formed into a stranded wire,
When cured, the tensile strength development rate was measured and found to be as good as 95%. (Example 2) As a carbon fiber, "Torayca" manufactured by Toray Industries, Inc.
Example 1 on 1800 filament yarn of T800H
In the same manner as in Example 1, a tow prepreg was manufactured by adding 35% of the epoxy resin in a resin content ratio. T80 used
The fiber tensile strength at 0H is 5.6 GPa and the tensile modulus is 29.
4 GPa, the breaking strain energy is 53000 KJ / m 3 ,
The number of twists was 0.2 T / m. The width was 3.2 mm, the thickness of the thickest part was 0.2 mm, and the thickest part was almost at the center in the width direction.

【0048】このトウプリプレグを、撚り線とし硬化し
て引張強度発現率を測定したところ94%と良好な結果
となった。 (比較例1)含浸部の温度を60℃とした他は、実施例
1と同様にトウプリプレグを製造した。含浸時の粘度が
高かったため十分に樹脂が含浸せず、中央部にくびれが
あり、最厚部は端から10%の位置にあった。
The tow prepreg was hardened into a stranded wire and cured, and the tensile strength development ratio was measured. The result was as good as 94%. (Comparative Example 1) A tow prepreg was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the impregnated portion was set to 60 ° C. Since the viscosity at the time of impregnation was high, the resin was not sufficiently impregnated, there was a neck at the center, and the thickest portion was at a position of 10% from the end.

【0049】このトウプリプレグを、撚り線とし硬化し
たところ、くびれ部で屈曲されるためボイドの多い硬化
物となった。このため引張強度発現率を測定したところ
74%と不十分な引張強度発現率となった。 (実施例3)ストランドの走行速度を25m/分にし、
含浸部以降のガイドロールに曲率半径1mmのものを使
用した以外は、実施例1と同様にトウプリプレグを製造
した。含浸部の次のガイドロール直前でのトウプリプレ
グ温度は80℃であり、ガイドロール通過時の粘度が低
くロールの曲率が大きいためトウプリプレグが丸まり、
最厚部は中央部にあるものの最厚部の厚さ(t)と幅
(w)の比(w/t)は2.5となった。
When this tow prepreg was cured into a stranded wire and cured, it was bent at the constricted portion and became a cured product having many voids. For this reason, when the tensile strength expression rate was measured, it was 74%, which was an insufficient tensile strength expression rate. (Example 3) The traveling speed of the strand was set to 25 m / min,
A tow prepreg was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a guide roll having a radius of curvature of 1 mm was used for the guide rolls after the impregnation section. The tow prepreg temperature immediately before the next guide roll of the impregnation part is 80 ° C., and the viscosity at the time of passing the guide roll is low and the curvature of the roll is large, so that the tow prepreg is rounded,
Although the thickest portion was at the center, the ratio (w / t) of the thickness (t) to the width (w) of the thickest portion was 2.5.

【0050】このトウプリプレグを、撚り線とし硬化さ
せたところ、少量ボイドを含む硬化物となった。引張強
度発現率を測定したところ85%と実用上問題のない引
張強度発現率が得られた。 (実施例4)炭素繊維として、東レ(株)製”トレカ”
T700Sの24000フィラメントの糸条に実施例1
のエポキシ樹脂を樹脂含有率で35%付与して、含浸部
の後のガイドロールの曲率半径が、5.2mmであるこ
と以外は、実施例1と同様にしてトウプリプレグを製造
した。使用した炭素繊維(型番:T700S)の引張強
さは4.9GPa、引張弾性率は230GPa、破壊歪
みエネルギーは、52000KJ/m3 であり、撚り数は0
T/m であった。幅6.5mm、最厚部の厚さは0.3m
mであり、最厚部は幅方向のほぼ中央部にあった。
When this tow prepreg was cured as a stranded wire, a cured product containing a small amount of voids was obtained. When the tensile strength development rate was measured, it was 85%, which was a practically problematic tensile strength development rate. (Example 4) As a carbon fiber, "Torayca" manufactured by Toray Industries, Inc.
Example 1 for 2700 filament yarn of T700S
The prepreg was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 35% of the epoxy resin was given as a resin content and the radius of curvature of the guide roll after the impregnated portion was 5.2 mm. The carbon fiber used (model number: T700S) has a tensile strength of 4.9 GPa, a tensile modulus of 230 GPa, a breaking strain energy of 52000 KJ / m 3 , and a twist number of 0.
T / m. 6.5mm wide, 0.3m thickest part
m, and the thickest part was almost at the center in the width direction.

【0051】このトウプリプレグを、撚り線として硬化
せしめて引張強度発現率を測定したところ92%と良好
な結果が得られた。 (実施例5)実施例4と同一の炭素繊維を用い、ガラス
転移点(Tg)が−4℃のエポキシ樹脂を樹脂含有率が
35%になるよう付与して、トウプリプレグを製造し
た。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールAのジグリ
シジルエーテルタイプの液状エポキシ樹脂と、ビスフェ
ノールAのジグリシジルエーテルタイプの固形エポキシ
樹脂、フェノールノボラック型の液状エポキシ樹脂、さ
らに硬化剤としてジシアンジアミドと硬化促進剤として
3,−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチ
ルウレアを使用し、熱可塑性ポリマーとしてポリビニル
ホルマールを添加し、原料樹脂の粘度や配合比を調整す
ることにより樹脂の粘度を50ポアズ/70℃、ガラス
転移点を上述した値に調整した。
The tow prepreg was cured as a stranded wire, and the tensile strength development rate was measured. As a result, a good result of 92% was obtained. Example 5 A tow prepreg was manufactured using the same carbon fiber as in Example 4 and applying an epoxy resin having a glass transition point (Tg) of −4 ° C. so that the resin content became 35%. As the epoxy resin, a liquid epoxy resin of a diglycidyl ether type of bisphenol A, a solid epoxy resin of a diglycidyl ether type of bisphenol A, a liquid epoxy resin of a phenol novolak type, dicyandiamide as a curing agent, and 3,3 as a curing accelerator Using-(3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea, adding polyvinyl formal as a thermoplastic polymer, and adjusting the viscosity and blending ratio of the raw resin to reduce the viscosity of the resin to 50 poise / 70 ° C. The glass transition point was adjusted to the value described above.

【0052】ここでは、樹脂の粘度を、レオメトリック
・サイエンティフィック・エフ・イー製粘弾性測定装置
ARES等を用い、2℃/分昇温で測定周波数0.5H
z、データ取り込み間隔15秒で測定した。30℃で9
400ポアズ、50℃で430ポアズ、70℃で50ポ
アズであった。
Here, the viscosity of the resin was measured using a viscoelasticity measuring device ARES manufactured by Rheometric Scientific F.E.
z, measured at a data capture interval of 15 seconds. 9 at 30 ° C
400 poise, 430 poise at 50 ° C, and 50 poise at 70 ° C.

【0053】炭素繊維への樹脂の含浸は、熱媒循環式の
含浸ロールを用い、熱媒温度を75℃以上にコントロー
ルすることでトウプリプレグ温度を70℃として含浸さ
せた。ここで、トウプリプレグは糸速10m/minで
走行させた。含浸部を通過した後30cmの位置にある
円筒形状のガイドロールまでの間で冷風によりトウプリ
プレグを冷却した。ガイドロール直前でのトウプリプレ
グ温度をサーモグラフィーで測定したところ、25℃に
なっていた。含浸部から先のガイドロールまでの時間は
1.8秒であった。このガイドロールのトウプリプレグ
に接触していた部位の曲率半径は、5.2mmで、トウ
プリプレグの全幅の0.8倍であった。
The impregnation of the resin into the carbon fibers was carried out by using a heating medium circulation type impregnating roll and controlling the temperature of the heating medium to 75 ° C. or higher and setting the tow prepreg temperature to 70 ° C. Here, the tow prepreg was run at a yarn speed of 10 m / min. After passing through the impregnating section, the tow prepreg was cooled by cold air between the cylindrical guide roll located at a position of 30 cm. The temperature of the tow prepreg immediately before the guide roll was measured by thermography and found to be 25 ° C. The time from the impregnation section to the preceding guide roll was 1.8 seconds. The radius of curvature of the portion of the guide roll that was in contact with the tow prepreg was 5.2 mm, which was 0.8 times the entire width of the tow prepreg.

【0054】このようにして作製したトウプリプレグの
幅は6.5mm、最厚部の厚さは0.3mmであり、最
厚部は幅方向のほぼ中央部にあった。
The width of the tow prepreg prepared in this manner was 6.5 mm, the thickness of the thickest portion was 0.3 mm, and the thickest portion was almost at the center in the width direction.

【0055】このトウプリプレグを、撚り線とした後、
硬化して引張強度発現率を測定したところ95%と良好
であった。 (比較例2)実施例4と同一の炭素繊維を用い、ガラス
転移点(Tg)が4℃のエポキシ樹脂を樹脂含有率が3
5%になるよう付与して、トウプリプレグを製造した。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールAのジグリシ
ジルエーテルタイプの液状エポキシ樹脂と、ビスフェノ
ールAのジグリシジルエーテルタイプの固形エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型の液状エポキシ樹脂、さら
に硬化剤としてジシアンジアミドと硬化促進剤として
3,−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチ
ルウレアを使用し、熱可塑性ポリマーとしてポリビニル
ホルマールを添加し、原料樹脂の粘度や配合比を調整す
ることにより樹脂の粘度を1100ポアズ/80℃、ガ
ラス転移点を上述した値に調整した。
After converting this tow prepreg into a stranded wire,
When cured, the tensile strength development rate was measured and found to be as good as 95%. (Comparative Example 2) An epoxy resin having a glass transition point (Tg) of 4 ° C and a resin content of 3 was used, using the same carbon fiber as in Example 4.
Tow prepreg was produced by applying 5%.
As the epoxy resin, a liquid epoxy resin of a diglycidyl ether type of bisphenol A, a solid epoxy resin of a diglycidyl ether type of bisphenol A, a liquid epoxy resin of a phenol novolak type, dicyandiamide as a curing agent, and 3,3 as a curing accelerator Using-(3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea, adding polyvinyl formal as a thermoplastic polymer, and adjusting the viscosity and blending ratio of the raw resin, the viscosity of the resin is 1100 poise / 80 ° C. The glass transition point was adjusted to the value described above.

【0056】ここでは、樹脂の粘度を、レオメトリック
・サイエンティフィック・エフ・イー製粘弾性測定装置
ARES等を用い、2℃/分昇温で測定周波数0.5H
z、データ取り込み間隔15秒で測定した。50℃で4
5000ポアズ、70℃で4000ポアズ、80℃で1
100ポアズ、90℃で400ポアズであった。
Here, the viscosity of the resin was measured using a viscoelasticity measuring device ARES manufactured by Rheometric Scientific F.E.
z, measured at a data capture interval of 15 seconds. 4 at 50 ° C
5000 poise, 4000 poise at 70 ° C, 1 at 80 ° C
It was 100 poise and 400 poise at 90 ° C.

【0057】炭素繊維への樹脂の含浸は、熱媒循環式の
含浸ロールを用い、熱媒温度を85℃以上にコントロー
ルすることでトウプリプレグ温度を80℃として含浸さ
せた。トウプリプレグは糸速10m/minで走行させ
た。含浸部を通過した後30cmの位置にある円筒形状
のガイドロールまでの間で冷風によりトウプリプレグを
冷却した。ガイドロール直前でのトウプリプレグ温度を
サーモグラフィーで測定したところ、30℃になってい
た。含浸部から先のガイドロールまでの時間は1.8秒
であった。このガイドロールのトウプリプレグに接触し
ていた部位の曲率半径は、5.2mmで、トウプリプレ
グの全幅の0.8倍であった。
The impregnation of the resin into the carbon fiber was carried out by using a heating medium circulation type impregnating roll and controlling the temperature of the heating medium to 85 ° C. or higher and setting the tow prepreg temperature to 80 ° C. The tow prepreg was run at a yarn speed of 10 m / min. After passing through the impregnating section, the tow prepreg was cooled by cold air between the cylindrical guide roll located at a position of 30 cm. The temperature of the tow prepreg immediately before the guide roll was measured by thermography and found to be 30 ° C. The time from the impregnation section to the preceding guide roll was 1.8 seconds. The radius of curvature of the portion of the guide roll that was in contact with the tow prepreg was 5.2 mm, which was 0.8 times the entire width of the tow prepreg.

【0058】含浸時の粘度が高かったため十分に樹脂が
含浸せず、中央部にくびれがあり、最厚部は端から10
%の位置にあった。
Since the viscosity at the time of impregnation was high, the resin was not sufficiently impregnated.
% Position.

【0059】このトウプリプレグを、撚り線とし硬化し
たところ、くびれ部で屈曲されるためボイドの多い硬化
物となった。このため引張強度発現率を測定したところ
71%と不十分な引張強度発現率となった。
When this tow prepreg was cured into a stranded wire and cured, it was bent at the constricted portion and became a cured product having many voids. For this reason, when the tensile strength development rate was measured, it was 71%, which was an insufficient tensile strength development rate.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明のトウプリプレグによれば、補強
繊維の配列の乱れが少なく、樹脂中に実質的にボイドの
ない、高強度の成形品を提供することができる。
According to the tow prepreg of the present invention, it is possible to provide a high-strength molded article with little disturbance in the arrangement of the reinforcing fibers and substantially no voids in the resin.

【0061】本発明のトウプリプレグの製造方法によれ
ば、高強度の成形品を安定して再現性よく製造すること
ができる。
According to the method for producing tow prepreg of the present invention, a high-strength molded product can be produced stably with good reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のトウプリプレグを製造するための基本
的な工程の一例を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing an example of a basic process for producing a tow prepreg of the present invention.

【図2】補強繊維ストランドへの樹脂供給部の一例とし
てキスロール方式を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a kiss-roll method as an example of a resin supply unit to a reinforcing fiber strand.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:クリール 2:ボビン 3:補強繊維ストランドの開繊部 4:樹脂供給部 5:加熱含浸部 6:トウプリプレグの冷却部 7:トウプリプレグの引き取りロール 8:ワインダー 9:樹脂量調節ナイフ 10:溶融樹脂 11:樹脂塗膜 12:ロール 13:補強繊維 1: creel 2: bobbin 3: reinforcing fiber strand opening section 4: resin supply section 5: heating and impregnating section 6: tow prepreg cooling section 7: tow prepreg take-off roll 8: winder 9: resin amount adjusting knife 10: Molten resin 11: Resin coating 12: Roll 13: Reinforcing fiber

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】繊維と直交する任意の断面における最も厚
い部分が、トウプリプレグの全幅に対して、一方の端部
から20〜80%の距離の範囲にあるトウプリプレグ。
1. A tow prepreg wherein the thickest part in any cross section perpendicular to the fibers is at a distance of 20 to 80% from one end to the entire width of the tow prepreg.
【請求項2】前記トウプリプレグの全幅が、2〜20m
mである請求項1記載のトウプリプレグ。
2. The tow prepreg has a total width of 2 to 20 m.
The tow prepreg according to claim 1, wherein m is m.
【請求項3】繊維と直交する任意の断面における最も厚
い部分の厚さt(mm)と全幅w(mm)との比(w/
t)が3〜30の範囲にある請求項1又は2記載のトウ
プリプレグ。
3. The ratio (w / mm) between the thickness t (mm) of the thickest part and the total width w (mm) in an arbitrary cross section orthogonal to the fiber.
3. The tow prepreg according to claim 1, wherein t) is in the range of 3 to 30.
【請求項4】繊維と直交する任意の断面が、前記最も厚
い部分を有する領域から両端部に向かうに従い小さくな
る形状となる請求項1〜3のいずれかに記載のトウプリ
プレグ。
4. The tow prepreg according to claim 1, wherein an arbitrary cross section orthogonal to the fiber has a shape which becomes smaller from the region having the thickest portion toward both ends.
【請求項5】拡幅したストランドに規定量の樹脂を付与
し、該付与樹脂の粘度が500ポアズ以下となるよう加
熱して樹脂をストランドに含浸せしめた後、さらに付与
樹脂の粘度が5000ポアズ以上となるよう冷却し、ボ
ビン上に巻き取るトウプリプレグの製造方法。
5. A method for applying a prescribed amount of resin to a widened strand and heating the applied resin so that the viscosity of the applied resin becomes 500 poise or less to impregnate the resin into the strand, and further, the applied resin has a viscosity of 5000 poise or more. A method for producing a tow prepreg that is cooled so as to be wound on a bobbin.
【請求項6】前記ボビン上にトウプリプレグを巻き取る
際にガイドロールを使用し、該ガイドロールが、トウプ
リプレグと接触する部位における曲率半径がトウプリプ
レグの全幅の0.6倍以上である請求項5記載のトウプ
リプレグの製造方法。
6. A guide roll is used when winding the tow prepreg on the bobbin, and a radius of curvature at a position where the guide roll comes into contact with the tow prepreg is at least 0.6 times the entire width of the tow prepreg. Item 6. A method for producing a tow prepreg according to Item 5.
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