JP2002307379A

JP2002307379A - 強化繊維基材の裁断装置

Info

Publication number: JP2002307379A
Application number: JP2001112285A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Yoshimura; 康輔吉村; Akihiko Kitano; 彰彦北野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）の基材の裁断
に関し、さらに詳しくは、ハンドレイアップや、Ｖａ−
ＲＴＭなどの各種ＦＲＰ成形法で使用する、樹脂が未含
浸である強化繊維の織物やマットからなる強化繊維基材
を裁断するのに最適な自動裁断装置を提供する。【解決手段】所定の裁断ラインに沿って強化繊維基材を
裁断する裁断刃機構と、該裁断機構の上流側に設けられ
た、裁断ラインに沿って低融点樹脂の繊維よりなる布帛
テープを強化繊維基材に熱融着させる目止め機構とを具
備することを特徴とする強化繊維基材の裁断装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック（ＦＲＰ）の基材の裁断に関し、さらに詳しくは、
ハンドレイアップや、Ｖａ−ＲＴＭなどの各種のＦＲＰ
成形法で使用する、樹脂が未含浸である強化繊維の織物
やマットからなる強化繊維基材を裁断するのに最適な自
動裁断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）は、ハ
ンドレイアップ成形による人手作業や、半硬化状態の熱
硬化性樹脂を含浸させた中間基材（プリプレグ）を積層
し、オートクレーブ内で加圧加熱成形するなどの各種成
形法により、一般産業用途に広く適用されている。

【０００３】しかし、最近では自動車など輸送機器部材
などの低コスト大量生産が必要な用途が増加し、成形サ
イクル短縮、自動化などのより一層の生産性向上が望ま
れている。

【０００４】そのため、これまでのプリプレグを使用し
た成形方法よりも、大幅に成形サイクルが短縮できるＲ
ＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）、成
形型内を真空吸引して、樹脂の含浸を助けるＶａ−ＲＴ
Ｍ法、ＲＩＭ（レジン・インジェクション・モールデ
ィング）など、樹脂が未含浸の強化繊維基材を使用して
プリフォームを形成した後に樹脂を一括含浸させる成形
法が盛んになってきている。

【０００５】その際の課題として、樹脂が未含浸の強化
繊維基材を裁断する作業がある。

【０００６】ＦＲＰの成形作業時には、積層前に強化繊
維基材を所定の形状、大きさに裁断した後、成形型上に
順次積層している。

【０００７】プリプレグなどの樹脂が含浸した強化繊維
基材では、繊維間に含浸した樹脂により切断後も形態が
安定している。そのため、自動化に関しても、一般的な
衣料用織物の自動裁断装置と同様な装置を利用し、強化
繊維に対応した切断刃ユニットを使うことで、容易に実
施できるので、航空宇宙用途などでプリプレグの自動裁
断装置が利用されている。

【０００８】それに対して、樹脂が未含浸の（ドライ
の）強化繊維基材では、基材が柔軟で形態が変わり易
く、各繊維がプリプレグのように樹脂で繋がっていない
ため、切断後に端面の繊維がほつれ易く、切断した強化
繊維基材の移送時や積層作業時に、強化繊維基材の形態
不良が発生し易いという問題があった。

【０００９】また、自動化に関しても、上記理由のた
め、プリプレグの自動裁断装置と同様の装置では端面の
目止めができないため、手作業と同様に強化繊維基材の
形態不良が発生し易かった。

【００１０】織物の自動裁断装置に関しては、衣料用途
で、従来から自動裁断装置が利用されており、裁断面が
ほつれ易い織物の場合には、裁断面のほつれ防止のた
め、次のように各種の手段が提案されている。

【００１１】特公平６−２１４１７号公報では、毛布な
どの裁断時に、裁断端面から少し間隔を置いた位置の毛
布表面にノズルで高温エアを吹き付け、裁断端面を熱融
着することが提案されている。

【００１２】特開平４−１４４５８５号公報では、衣料
用織物の裁断ラインに、ほつれ止め液を所定の幅で予め
コーティングする工程を実施した後、コーティングライ
ン上を裁断することが、また特開平８−１５８２４７号
公報では、裁断装置のカッターの後方近傍に、ほつれ止
め剤を供給するノズルを設置し、裁断時に、切断端面に
ほつれ止め剤を塗布することが提案されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、ＦＲＰ用の強化繊維基材の裁断に関
しては、下記のような問題点があり適していない。

【００１４】一般的な強化繊維として、ガラス繊維、ア
ラミド繊維、炭素繊維などがあるが、そういった強化繊
維自体を、衣料用合成繊維織物のように高温エアで熱融
着させることが困難である。

【００１５】裁断するライン上に、ほつれ止め剤を所定
の幅で予めコーティングしておく場合、ほつれ止め剤
が、切断面付近に帯状に残る。そのため、強化繊維基材
に適用すると、成形時にほつれ止め剤が積層間に帯状に
残り、積層間の接着不良などの原因となる。

【００１６】ほつれ止め剤を裁断直後に塗布する場合に
は、繊維束内部に、ほつれ止め剤が含浸してしまう。そ
のため、強化繊維基材に適用すると、成形時にほつれ止
め剤が繊維に含浸した部分には、マトリックス樹脂が含
浸できないため、強度低下や成形不良などの原因とな
る。

【００１７】液状のほつれ止め剤を塗布する場合、乾燥
工程が余計に必要となるため、裁断作業の時間短縮が図
れない。

【００１８】そのため、従来技術では強化繊維基材の裁
断において、切断端面のほつれ防止には適用できず、し
たがって、生産性向上、製造コストダウンを実現するこ
とは困難である。

【００１９】本発明は、これら従来技術の問題点を解決
すべくなされたものであって、強化繊維基材を自動裁断
する際に、裁断端面のほつれ防止の処置を施すことによ
り、その後の移送や、積層作業での基材の形態不良の発
生を防止し、かつ成形時にも前記ほつれ防止の処置部
が、成形不良や強度低下の原因とならない自動裁断装置
を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、以下の構成を採用する。すなわち、（１）所定の裁断ラインに沿って強化繊維基材を裁断す
る裁断刃機構と、該裁断機構の上流側に設けられた、裁
断ラインに沿って低融点樹脂の繊維よりなる布帛テープ
を強化繊維基材に熱融着させる目止め機構とを具備する
ことを特徴とする強化繊維基材の裁断装置。

【００２１】（２）前記目止め機構が、裁断刃機構の上
流側であって、かつ該裁断刃機構とともに裁断ラインに
沿って移動可能に取り付けられていることを特徴とする
前記（１）に記載の強化繊維基材の裁断装置。

【００２２】（３）前記低融点樹脂の繊維よりなる布帛
テープが、不織布よりなることを特徴とする前記（１）
または（２）に記載の強化繊維基材の裁断装置。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照して詳述する。

【００２４】本発明の強化繊維基材の自動裁断装置を具
体化した実施例の一つとして、図１に概略斜視図を、図
２に裁断刃機構および目止め機構の構成を示す概略側面
図を示す。

【００２５】ここで、本発明の自動裁断装置１は、裁断
刃機構６および低融点樹脂の繊維よりなる布帛テープ２
０を熱融着する目止め機構５に特徴を有するものであ
る。

【００２６】本発明の好ましい実施形態としては、図２
に示すように、前記目止め機構５が前記裁断刃機構６の
直前に装備されて一体化された構造をとることができ
る。また、被裁断物２に目止め機構５および裁断刃機構
６を押し当てたり、移動時に上方に待避させるためのＺ
軸方向移動機構１２と、裁断ラインに沿って目止め機構
５および裁断刃機構６の裁断刃２４の向きを合わせるた
めの、回転機構１３を装備することが好ましい。

【００２７】また、本発明の基本構成部分は、被裁断物
２を載置するテーブル３と、裁断刃機構６と目止め機構
５をテーブル３上の所定の位置および所望の裁断ライン
に沿って移動させる移動手段４、および裁断パターンを
記憶し、前記移動手段４など装置全体を制御する制御手
段７などからなる。

【００２８】前記移動手段４の一例としては、図１の概
略斜視図に示すように、Ｘ軸方向移動機構１０、Ｙ軸方
向移動機構１１、Ｚ軸方向移動機構１２からなる構成が
一般的であるが、その他の構成であってももちろん構わ
ない。

【００２９】なお、図１に示された実施例以外の構成と
して、移動手段４が、裁断刃機構６と目止め機構５に対
して、個別に装備されていて、先に目止め機構５が裁断
ラインに沿って移動し、低融点樹脂の繊維よりなる布帛
テープ２０を被裁断物２に熱融着させてから、裁断刃機
構６が裁断する構成でも良い。

【００３０】前記の目止め機構５および裁断刃機構６
は、前記移動手段４により、裁断パターンに従って所定
の位置まで移動した後、下降し、被裁断物（強化繊維基
材）２に押し当てられる。続いて、裁断ラインに沿っ
て、低融点樹脂の繊維よりなる布帛テープ２０を低融点
樹脂の繊維よりなる布帛テープ供給用リール２１から送
り出して、ホットローラ２３により被裁断物（強化繊維
基材）２に熱融着させ、その直後の裁断刃２４により、
裁断パターンに沿って、強化繊維基材２を裁断する。裁
断ラインの末端部で目止め機構５および裁断刃機構６が
上昇し、次の裁断ラインへと移動する。

【００３１】裁断刃２４は図２の概略側面図に示すよう
に、ナイフ状の固定式カッターの他、上下振動式カッタ
ー、、回転刃などの一般的な構造および切断手段を適用
できるが、裁断される強化繊維の物性、織物やマットな
ど基材形態に併せて、最適な切断手段を用いることが望
ましい。また、前記のカッターについても、超音波カッ
ターなどが適用できる。

【００３２】目止め機構５は、図２の概略構成図に示す
ように、本実施例では、例えば、低融点樹脂の繊維より
なる布帛テープ２０の供給用リール２１と、テープカッ
ターおよびテープ端部保持機構２２、熱融着用ホットロ
ーラー２３などで構成される。裁断パターンが、不連続
の場合などは、ある裁断ラインの末端で布帛テープの端
部を前記テープカッターおよび端部保持機構２２で保持
・切断後、次の裁断ライン始点に、移動するなどの動作
が可能である。また、熱融着用のホットローラー２３
は、表面にテフロン（登録商標）コーティングなどの非
粘着処理が施されていることが好ましい。熱融着用加熱
加圧手段としては、ホットローラーの他、アイロン状の
固定ヒータープレートなど他の手段を用いることもでき
る。

【００３３】前記目止め機構５で使用される低融点樹脂
の繊維よりなる布帛テープ２０については、強化繊維基
材の裁断ラインに熱融着されて、裁断後の切断部分の繊
維のほつれを防ぐ目止め機能の他、ＦＲＰ成形時に、強
化繊維基材やマトリックス樹脂と一体化して構造体とな
っても、低融点樹脂の繊維よりなる布帛テープに起因す
る接着不良や局所的な低強度部分の発生などの不具合が
生じないことが重要である。

【００３４】低融点樹脂フィルムのテープを用いる場合
には、フィルムが積層間に異物として局在するため、強
化繊維基材やマトリックス樹脂と一体化して構造体とな
っても、低融点樹脂フィルムテープに起因する接着不良
や局所的な強度低下が発生する可能性があり、使用に適
さない。

【００３５】それに対して、低融点樹脂の繊維よりなる
布帛テープでは、布帛テープ内にもマトリックス樹脂が
含浸するため、強化繊維基材やマトリックス樹脂と一体
化し易く、接着不良や局所的な低強度部分の発生などの
不具合が生じ難く、ＦＲＰ成形に使用する強化繊維基材
の切断面の目止めに適している。

【００３６】本発明において、低融点樹脂の繊維よりな
る布帛としては、低融点樹脂の繊維よりなる不織布テー
プであることが好ましいが、低融点樹脂の繊維からなる
帯状の織物や編物でも、同様に目止め用途に使用するこ
とが可能である。

【００３７】接着性に関して、低融点樹脂の繊維よりな
る布帛テープの材質面からいえば、構成繊維としては、
ナイロン、共重合ナイロン、塩化ビニエリデン、塩化ビ
ニル、ポリエステル、ポリウレタンなどが使用できる。
その中でも、ＦＲＰのマトリックス樹脂として一般的
な熱硬化性樹脂との接着性の点で、共重合ナイロンが好
適である。共重合ナイロンとしては、具体的に、ナイロ
ン６，ナイロン６６、および６１０の共重合ナイロンな
どが好ましいが、前記に上げていない材質であっても、
前述の目止め機能やマトリックス樹脂との接着性などの
性能が高いものであれば、利用可能である。

【００３８】また、低融点樹脂の繊維よりなる布帛テー
プの目付は、目止めする強化繊維基材やマトリックス樹
脂、ＦＲＰ成形品に要求される強度などにより異なる
が、２〜３０ｇ／ｍ²が好ましい。２ｇ／ｍ²未満である
と強化繊維基材の切断面の目止め効果が充分に得られな
い。逆に、３０ｇ／ｍ²を越えると強化繊維基材の切断
面の目止め効果としては充分であるが、ＦＲＰ成形時
に、樹脂の含浸を阻害し易く、接着不良や局所的な強度
低下が発生する可能性が高くなる。

【００３９】また、強化繊維基材に用いられる強化繊維
としては、高強度、高弾性率繊維が望ましく、例えば、
ガラス繊維、炭素繊維、ポリアミド繊維などが使用でき
るが、その他の材料であっても、性能面で良好な材料で
あれば、使用可能である。

【００４０】

【実施例】以下に本発明のより具体的な実施例を図１お
よび図２を用いて説明する。

【００４１】まず、自動裁断装置１のテーブル３の上
に、被裁断物２として強化繊維織物（ガラス繊維織物）
を配置し、テーブル３の下部に設けられた真空吸引機構
（図示せず）により、吸着固定した。

【００４２】続いて、制御装置７に入力しておいた所定
の裁断パターン通りに、一体構成の目止め機構５および
裁断刃機構６を移動させ、裁断パターンに沿って、低融
点樹脂不織布テープ２０を熱融着しながら、その直後
に、裁断刃２４で裁断した。

【００４３】前記目止め機構５の目止め用低融点樹脂不
織布テープ２０には、共重合ナイロン繊維（ナイロン
６）の不織布テープ（リール状の巻物：幅２０ｍｍ、目
付２０ｇ／ｍ²）を使用した。

【００４４】その結果、裁断されたガラス繊維の強化繊
維織物は、目止め処理により、切断面のホツレや形態崩
れも発生せず、良好な切断面が得られた。また、裁断後
の移送においても、同様に切断面のホツレや形態崩れは
生じなかった。

【００４５】低融点樹脂不織布テープを熱融着すること
による目止め方法は、目止め剤を塗布・乾燥させる方法
に比べて、短時間でできるため、裁断時間も、短時間で
実施できた。

【００４６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、強化
繊維の織物やマットからなる強化繊維基材を自動的に裁
断する装置において、裁断される強化繊維基材上を自在
に移動し、所定の所定の裁断パターンに沿って基材を裁
断する裁断刃機構と、前記裁断工程の前に裁断ラインに
沿って低融点樹脂の繊維よりなる布帛テープを熱融着す
る目止め機構を備えたものである。したがって、被裁断
物の強化繊維基材を、自動裁断する際に、目止め処理を
実施しながら、裁断できるので、裁断された基材の裁断
面のホツレや形態崩れが生じることがなく、工程および
装置を簡素化することができ、作業時間も短縮すること
が可能である。

【００４７】また、目止め処理に使用する低融点樹脂の
繊維よりなる布帛テープは、ＦＲＰ成形品内に、そのま
ま一体成形されても、強度低下や接着不良などの問題を
生じ難いため、ＦＲＰ成形作業を大幅に効率化すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な実施例の一つの形態を示す、
概略斜視図である。

【図２】本発明の具体的な裁断刃機構および目止め機構
の一例を示す概略側面図である。

【符号の説明】

１：自動裁断装置２：被裁断物（強化繊維基材）３：テーブル４：移動手段５：目止め機構６：裁断刃機構７：制御手段１０：Ｘ軸方向移動機構１１：Ｙ軸方向移動機構１２：Ｚ軸方向移動機構１３：回転機構２０：低融点樹脂の繊維よりなる布帛テープ２１：布帛テープ供給用リール２２：テープカッターおよびテープ端部保持機構２３：ホットローラー２４：裁断刃

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の裁断ラインに沿って強化繊維基材を
裁断する裁断刃機構と、該裁断機構の上流側に設けられ
た、裁断ラインに沿って低融点樹脂の繊維よりなる布帛
テープを強化繊維基材に熱融着させる目止め機構とを具
備することを特徴とする強化繊維基材の裁断装置。
【請求項２】前記目止め機構が、裁断刃機構の上流側で
あって、かつ該裁断刃機構とともに裁断ラインに沿って
移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項
１に記載の強化繊維基材の裁断装置。
【請求項３】前記低融点樹脂の繊維よりなる布帛テープ
が、不織布よりなることを特徴とする請求項１または２
に記載の強化繊維基材の裁断装置。