JP2005335296A - Manufacturing method of tow prepreg - Google Patents

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Takayuki Matsumoto
隆之 松本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a tow prepreg which can impregnate a flat tow with a matrix resin sufficiently and uniformly, which can inhibit the fluctuations of tensile strength due to the individual difference at the time when the obtained tow prepreg is cured, and which can produce the tow prepreg excellent in the average tensile strength with a good yield. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the tow prepreg comprises the step of sufficiently and uniformly dispersing a resin and a curing agent into the tow by supplying a specific amount of a resin containing material (X) containing the resin and the curing agent through a nozzle from both sides of the continuous flat tow, or by supplying a given amount of a curing agent aqueous solution (Y) through a nozzle from the surface of the continuous flat tow and then supplying a given amount of a resin solution (Z) through a nozzle from the surface of the continuous flat tow. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、繊維強化プラスチックの成形、特にFW(フィラメントワインディング法)成形、組み紐、織物プリプレグ等に使用するトウプリプレグの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a tow prepreg used for molding fiber reinforced plastics, particularly FW (filament winding method) molding, braids, woven prepregs and the like.

炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂からなる複合材料は、比強度、比弾性率に優れているため、スポーツ用途、航空機等の構造材料、土木材料、ロール等の分野に広く使用されている。
これらの複合材料を製造するため、強化繊維をそのまま加工用材料として用いる場合もあるが、多くの場合は樹脂を含浸して織物プリプレグ、チョップドファイバープリミックス、シートプリプレグ、トウプリプレグ等の中間加工材料として使用される場合が多い。
いずれの場合においても最終製品である複合材料成形品の製造コストを低減させ、一方では品質を高くすることが望まれている。特に複合材料成形品の繊維とマトリックス樹脂との割合をコントロールすることは、複合材料成形品の強度、弾性率、熱膨張率等の物性を高くし、品質の安定した製品を得る上で極めて重要なことである。
トウプリプレグは、FW成形、組み紐、織物等の製造に用いられており、既存の方法に比べトウプリプレグを用いると、毛羽立ちが少なく、歩留まりが良いことによる作業効率の高さと、樹脂含浸工程が不要になること等によって、製造コストを低減することが可能である。
Composite materials consisting of carbon fiber, glass fiber, aromatic polyamide fiber and other reinforcing fibers and epoxy resin are excellent in specific strength and specific elastic modulus, so it can be used for sports applications, structural materials for aircraft, civil engineering materials, rolls, etc. Widely used in the field.
In order to produce these composite materials, reinforcing fibers may be used as processing materials as they are, but in many cases, they are impregnated with resin and used as intermediate processing materials such as woven prepregs, chopped fiber prepregs, sheet prepregs, and tow prepregs. Often used as.
In any case, it is desired to reduce the manufacturing cost of the composite material molded product, which is the final product, while increasing the quality. In particular, controlling the ratio of fibers and matrix resin in composite material molded products is extremely important for improving the properties of composite material molded products such as strength, elastic modulus, and coefficient of thermal expansion, and obtaining products with stable quality. It is a thing.
Toe prepregs are used in the manufacture of FW molding, braided cords, woven fabrics, etc. When using toe prepregs, compared to existing methods, there is less fuzz and high yield and high work efficiency and no resin impregnation step is required. Thus, the manufacturing cost can be reduced.

ところで、トウプリプレグは、成形時に含浸させた樹脂を硬化させることによって優れた強度を発現する。このような優れた強度を発現させるためには、トウプリプレグの製造時においてトウにマトリックス樹脂をなるべく均一に含浸させる必要がある。
そこで、特許文献1においては、扁平にしたトウの少なくとも片面に樹脂を定量供給し、樹脂をトウに接触させると同時に又はその直後にトウの厚さ方向に浸透させ、トウを構成するフィラメントの横方向移動によりトウ内に樹脂を均一に含浸させ、その後冷却して巻取るトウプリプレグの製造方法が提案されている。また、特許文献2には、扁平かつ幅方向に構成するフィラメント密度に疎密を形成したトウの少なくとも片面に樹脂を定量供給し、樹脂をトウに接触させると同時に又はその直後にトウの厚さ方向に浸透させ、トウを構成するフィラメントの横方向移動によりトウ内に樹脂を均一に含浸させ、その後冷却して巻取るトウプリプレグの製造方法が提案されている。更に、特許文献3には、ノズルを介してマトリックス樹脂を一定の供給量でトウに供給し、かつ該ノズル上を通過するトウを一定速度とすることを特徴とするトウプリプレグの製造方法が提案されている。
これらの製造方法においては、トウにマトリックス樹脂を略均一に含浸させることができ、従来のレジンバス法、回転ロール法、紙上転写法等により製造されたトウプリプレグに比べて優れた強度を発揮させることができる。
しかし、前記特許文献等に記載される方法により製造された樹脂含浸量が十分であるトウプリプレグであっても、例えば、得られるトウプリプレグを硬化させた際に、平均引張強度が樹脂含浸量から求められる理論値よりも10%以上も低い場合や、引張強度のばらつきが大きいものが生じる場合がある。更に、このような傾向は特に繊度(TEX)の大きい扁平な糸束を用いた場合にその割合が高くなるようである。
そこで、得られるトウプリプレグの個体差による強度のばらつきをより抑制することができ、更には平均引張強度の更なる向上が期待しうるトウプリプレグの製造方法の開発が望まれている。
特開平8−73630号公報 特開平9−31219号公報 特開平9−176346号公報
By the way, the tow prepreg exhibits excellent strength by curing the resin impregnated at the time of molding. In order to develop such excellent strength, it is necessary to impregnate the tow with a matrix resin as uniformly as possible during the production of the tow prepreg.
Therefore, in Patent Document 1, a resin is quantitatively supplied to at least one side of a flattened tow, and the resin is infiltrated in the thickness direction of the tow at the same time or immediately after the resin is brought into contact with the tow. There has been proposed a method for producing a tow prepreg in which resin is uniformly impregnated in the tow by moving in the direction, and then cooled and wound. Further, in Patent Document 2, a resin is quantitatively supplied to at least one side of a tow that is flat and has a dense filament density that is configured in the width direction, and at the same time or immediately after the resin is brought into contact with the tow, the thickness direction of the tow A tow prepreg manufacturing method has been proposed in which resin is uniformly impregnated in the tow by lateral movement of the filaments constituting the tow and then cooled and wound. Further, Patent Document 3 proposes a method for producing a tow prepreg characterized in that a matrix resin is supplied to the tow through a nozzle at a constant supply amount, and the tow passing over the nozzle has a constant speed. Has been.
In these production methods, the matrix resin can be impregnated almost uniformly into the tow, and it exhibits superior strength compared to the tow prepreg produced by the conventional resin bath method, rotating roll method, on-paper transfer method, etc. Can do.
However, even if the tow prepreg produced by the method described in the above-mentioned patent document has a sufficient amount of resin impregnation, for example, when the obtained tow prepreg is cured, the average tensile strength is determined from the amount of resin impregnation. There may be a case where the theoretical value is 10% or more lower than the required theoretical value, or a case where the variation in tensile strength is large. Further, such a tendency seems to be high when a flat yarn bundle having a high fineness (TEX) is used.
Therefore, development of a method for producing a tow prepreg that can further suppress variation in strength due to individual differences in the obtained tow prepreg and that can be expected to further improve the average tensile strength is desired.
JP-A-8-73630 Japanese Patent Laid-Open No. 9-31219 JP-A-9-176346

本発明の課題は、扁平なトウに対してマトリックス樹脂を十分に且つ均一に含浸させることができ、しかも、得られるトウプリプレグを硬化させた際に個体差による引張強度のばらつきを抑制することができ、更には平均引張強度に優れたトウプリプレグを歩留まり良く製造することが可能なトウプリプレグの製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to sufficiently and uniformly impregnate a matrix resin into a flat tow and to suppress variation in tensile strength due to individual differences when the obtained tow prepreg is cured. Furthermore, another object of the present invention is to provide a method for producing a tow prepreg capable of producing a tow prepreg excellent in average tensile strength with a high yield.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。まず、扁平なトウに対してマトリックス樹脂を十分に且つ均一に含浸させることが可能であっても、例えば、得られたトウプリプレグを硬化させた際に、得られる平均引張強度が樹脂含浸量から求められる理論値よりもかなり低くなる場合や、平均引張強度のばらつきが大きくなるものが生じる場合があることの原因について検討した。その結果、得られるトウプリプレグを成形する際に硬化させるために用いる硬化剤が、通常はマトリックス樹脂を含む樹脂含有物に分散させてマトリックス樹脂と共にトウに含浸されるため、該硬化剤の粒子径や扁平なトウの繊維径等の関係によって、樹脂自体は十分に且つ均一にトウに含浸させることが可能であっても、硬化剤は均一分散されない状況が生じることがあるのではないかと推測した。
そして、このような推測に基づいて、マトリックス樹脂と共に硬化剤をもトウにより均一に分散させうる工程を考え、それを実行したところ、上述の平均引張強度の低下やばらつきが抑制しうることを見出し本発明を完成した。
The present inventors diligently studied to solve the above problems. First, even if the matrix resin can be sufficiently and uniformly impregnated into flat tow, for example, when the obtained tow prepreg is cured, the average tensile strength obtained is determined from the amount of resin impregnation. The cause of the occurrence of a case where the value is considerably lower than the required theoretical value or a case where the variation in the average tensile strength is increased may be examined. As a result, the curing agent used for curing the resulting tow prepreg is usually dispersed in a resin-containing material containing a matrix resin and impregnated in the tow together with the matrix resin. It was speculated that the curing agent might not be uniformly dispersed even if the resin itself could be sufficiently and uniformly impregnated in the tow due to the fiber diameter of the flat tow and the like. .
Based on this assumption, we considered a process that can uniformly disperse the curing agent together with the matrix resin with tow, and when it was executed, it was found that the above-described decrease and variation in average tensile strength could be suppressed. The present invention has been completed.

すなわち本発明によれば、扁平なトウにマトリックス樹脂を供給し、均一に含浸させて巻取るトウプリプレグの製造方法であって、マトリックス樹脂及び硬化剤を含む樹脂含有物(X)を、第1のノズルを介して連続する扁平なトウの一方の面から特定量供給する工程(A-1)と、第2のノズルを介して前記連続する扁平なトウの他方の面から前記樹脂含有物(X)を特定量供給する工程(B-1)と、前記連続する扁平なトウが、工程(A-1)における第1のノズルと工程(B-1)における第2のノズルとを一定速度で通過するよう制御してトウプリプレグを巻取る工程(C-1)とを含み、前記工程(A-1)及び工程(B-1)における樹脂含有物(X)を供給する各特定量を、工程(A-1)及び工程(B-1)によって扁平なトウにマトリックス樹脂及び硬化剤を均一に含浸させる量となるように制御することを特徴とするトウプリプレグの製造方法(以下、本発明の第1の方法ということがある)が提供される。
また本発明によれば、扁平なトウにマトリックス樹脂を供給し、均一に含浸させて巻取るトウプリプレグの製造方法であって、マトリックス樹脂の硬化剤を含む硬化剤水溶液(Y)を、第1のノズルを介して連続する扁平なトウの表面から一定量供給する工程(A-2)と、マトリックス樹脂を含む樹脂溶液(Z)を、第2のノズルを介して連続する扁平なトウの表面から一定量供給する工程(B-2)と、前記連続する扁平なトウが、工程(A-2)における第1のノズルと工程(B-2)における第2のノズルとを一定速度で通過するよう制御してトウプリプレグを巻取る工程(C-2)とを含み、前記工程(A-2)による硬化剤水溶液(Y)の供給を行なった後に、前記工程(B-2)による樹脂溶液(Z)の供給を行なうことを特徴とするトウプリプレグの製造方法(以下、本発明の第2の方法ということがある)が提供される。
That is, according to the present invention, there is provided a method for producing a tow prepreg in which a matrix resin is supplied to a flat tow, uniformly impregnated and wound, and the resin-containing material (X) containing the matrix resin and the curing agent is first Supplying a specific amount from one surface of the continuous flat tow via the nozzle of the second and the resin-containing material (A-1) from the other surface of the continuous flat tow via the second nozzle ( A specific amount of X), and the continuous flat tow feeds the first nozzle in step (A-1) and the second nozzle in step (B-1) at a constant speed. And the step (C-1) of winding the tow prepreg by controlling so as to pass through each of the specific amounts for supplying the resin-containing material (X) in the step (A-1) and the step (B-1). In step (A-1) and step (B-1), control is performed so that the flat tow is uniformly impregnated with the matrix resin and the curing agent. A method for producing a tow prepreg (hereinafter sometimes referred to as the first method of the present invention) is provided.
Further, according to the present invention, there is provided a method for producing a tow prepreg in which a matrix resin is supplied to a flat tow, uniformly impregnated and wound up, and the curing agent aqueous solution (Y) containing a curing agent for the matrix resin is first The step (A-2) of supplying a certain amount from the surface of the flat tow continuous through the nozzle of the nozzle and the surface of the flat tow continuous through the second nozzle of the resin solution (Z) containing the matrix resin (B-2) in which a constant amount is supplied from the nozzle, and the continuous flat tow passes through the first nozzle in the step (A-2) and the second nozzle in the step (B-2) at a constant speed. A step (C-2) of winding the tow prepreg so as to control the resin, and after supplying the aqueous solution of the curing agent (Y) in the step (A-2), the resin in the step (B-2) A method for producing a tow prepreg characterized by supplying the solution (Z) (hereinafter referred to as the second method of the present invention) There are Ukoto) is provided.

本発明のトウプリプレグの製造方法では、前記工程(A-1)、工程(B-1)及び工程(C-1)を含み、工程(A-1)及び工程(B-1)における樹脂含有物(X)を供給する各特定量を制御するので、若しくは前記工程(A-2)、工程(B-2)及び工程(C-2)を含み、前記工程(A-2)による硬化剤水溶液(Y)の供給を行なった後に、前記工程(B-2)による樹脂溶液(Z)の供給を行なうので、扁平なトウに対してマトリックス樹脂及び硬化剤を十分に且つ均一に含浸させることができ、しかも、得られるトウプリプレグを硬化させた際に個体差による引張強度のばらつきを抑制することができ、更には平均引張強度に優れたトウプリプレグを歩留まり良く製造することができる。   The method for producing a tow prepreg of the present invention includes the step (A-1), the step (B-1), and the step (C-1), and includes the resin in the step (A-1) and the step (B-1). Curing agent according to the step (A-2), because each specific amount to be supplied with the product (X) is controlled or includes the step (A-2), the step (B-2) and the step (C-2) After supplying the aqueous solution (Y), the resin solution (Z) is supplied by the step (B-2), so that the flat tow is sufficiently and uniformly impregnated with the matrix resin and the curing agent. Moreover, when the obtained tow prepreg is cured, variations in tensile strength due to individual differences can be suppressed, and furthermore, a tow prepreg excellent in average tensile strength can be produced with high yield.

以下、本発明の製造方法を更に詳細に説明する。
本発明の製造方法に用いる扁平なトウとしては、トウとして適用される強化繊維束を扁平に束ねたものであって、例えば、幅と厚みの比が通常10〜1000:1、好ましくは30〜100:1の範囲となる扁平形状のトウが挙げられる。該強化繊維は特に限定されず、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維等が挙げられ、特に炭素繊維の使用が好ましい。また、樹脂が含浸し難い、繊維径が6μm以下でかつ繊度が800g/km以上の炭素繊維を用いることにより本発明の所望の効果がより顕著になる。
本発明の製造方法に用いるマトリックス樹脂は特に限定されず、トウプリプレグ用として用いられる熱硬化性樹脂が挙げられ、特にエポキシ樹脂が取扱い性の点で好ましい。
Hereinafter, the production method of the present invention will be described in more detail.
As a flat tow used in the production method of the present invention, a bundle of reinforcing fibers applied as a tow is flatly bundled, and for example, the ratio of width to thickness is usually 10 to 1000: 1, preferably 30 to A flat tow that falls within a range of 100: 1 can be mentioned. The reinforcing fiber is not particularly limited, and examples thereof include carbon fiber, glass fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, and aramid fiber, and the use of carbon fiber is particularly preferable. Moreover, the desired effect of the present invention becomes more remarkable by using carbon fibers which are hard to be impregnated with resin, have a fiber diameter of 6 μm or less and a fineness of 800 g / km or more.
The matrix resin used in the production method of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a thermosetting resin used for tow prepreg, and an epoxy resin is particularly preferable in terms of handleability.

本発明の第1の方法に用いる樹脂含有物(X)は、前記マトリックス樹脂に加えて、該樹脂を硬化させるための硬化剤を含む。該硬化剤は、マトリックス樹脂の種類に応じて適宜選択でき、その配合割合も樹脂の種類や量に応じて適宜決定することができる。
前記樹脂含有物(X)は、マトリックス樹脂を溶解する溶媒や硬化促進剤を含んでいても良く、その粘度は、第1又は第2のノズルから扁平なトウに供給し易くするために、例えば15〜30℃において、通常0.01〜300ポイズ、好ましくは0.1〜100ポイズ、最も好ましくは0.1〜10ポイズの範囲の低粘度に溶剤等により調整することができる。該粘度が300ポイズを超える場合はトウへの含浸が不十分になり易く、かつトウの毛羽が発生し易くなり、一方粘度が0.01ポイズに満たない場合は液だれし易くなる場合があり好ましくない。
尚、トウへのマトリックス樹脂の含浸し易さは、樹脂含有物(X)の粘度だけでなく、トウのフィラメント径や使用されるサイジング剤でも異なり、一般に、フィラメント径が小さいトウや硬めのサイジング剤を使用したトウはマトリックス樹脂を含浸させ難いので、これらを考慮して樹脂含有物(X)の粘度等を適宜決定することが望ましい。
The resin-containing material (X) used in the first method of the present invention contains a curing agent for curing the resin in addition to the matrix resin. The curing agent can be appropriately selected according to the type of the matrix resin, and the blending ratio can also be appropriately determined according to the type and amount of the resin.
The resin-containing material (X) may contain a solvent or a curing accelerator that dissolves the matrix resin, and the viscosity thereof can be easily supplied to the flat tow from the first or second nozzle, for example, At 15 to 30 ° C., the viscosity can be adjusted to a low viscosity in the range of usually 0.01 to 300 poise, preferably 0.1 to 100 poise, most preferably 0.1 to 10 poise with a solvent or the like. If the viscosity exceeds 300 poise, impregnation into the tow tends to be insufficient and fluffing of the tow tends to occur. On the other hand, if the viscosity is less than 0.01 poise, the liquid may be easily drained. It is not preferable.
The ease of impregnation of the matrix resin into the tow differs not only with the viscosity of the resin-containing material (X) but also with the tow filament diameter and the sizing agent used. Since the tow using the agent is difficult to impregnate the matrix resin, it is desirable to appropriately determine the viscosity and the like of the resin-containing material (X) in consideration of these.

本発明の第1の方法における工程(A-1)及び(B-1)において、前記樹脂含有物(X)を、第1のノズルを介して連続する扁平なトウの一方の面から特定量供給する際、若しくは第2のノズルを介して連続する扁平なトウの他方の面から特定量供給する際の樹脂含有物(X)の温度は、マトリックス樹脂が硬化しない温度であれば良いが、トウ内部へ樹脂含有物(X)を含浸し易くするために、通常、マトリックス樹脂の硬化温度より30℃低い温度を上限とし、15〜150℃の範囲に調整することが好ましく、特に粘度を安定化させるために15〜90℃の範囲に調整することが望ましい。   In steps (A-1) and (B-1) in the first method of the present invention, the resin-containing material (X) is added in a specific amount from one surface of a flat tow that is continuous through the first nozzle. The temperature of the resin-containing material (X) when supplying a specific amount from the other surface of the flat tow continuous through the second nozzle may be a temperature at which the matrix resin does not cure, In order to facilitate the impregnation of the resin-containing material (X) inside the tow, it is usually preferable to adjust the temperature within the range of 15 to 150 ° C., with the upper limit being 30 ° C. lower than the curing temperature of the matrix resin. It is desirable to adjust to the range of 15 to 90 ° C. in order to make it.

前記工程(A-1)及び工程(B-1)における樹脂含有物(X)を供給する各特定量は、工程(A-1)及び工程(B-1)によって扁平なトウにマトリックス樹脂及び硬化剤を均一に含浸させる量となるように制御する必要がある。好ましくは、工程(A-1)及び工程(B-1)における樹脂含有物(X)の供給量を扁平なトウにマトリックス樹脂を均一に含浸させる量となるように略同量に制御することが好ましい。このような扁平なトウの両面から樹脂含有物(X)を特定量づつ供給することにより、該樹脂含有物(X)に含まれる硬化剤が供給した表面側等に多く存在してトウ内部への供給量が減少することによる硬化剤の分散性低下が抑制され、マトリックス樹脂と共に硬化剤も均一分散され易くなる。
また、樹脂含有物(X)を供給する第1のノズル及び第2のノズルの形状は、特に限定されないが、樹脂含有物(X)のトウへの含浸をより容易に均一化するために、排出口の形状が扁平なトウの幅に略合致するような扁平形状とすることが特に好ましい。更に好ましくは、トウ上に供給された樹脂含有物(X)が均一に分散されるようにノズル通過直後に柔軟なシリコンゴム等で作製されたヘラを用いて該樹脂含有物(X)を伸ばすことが良い。このような好ましい形状のノズルは、後述する本発明の第2の方法に用いる第1のノズル及び第2のノズルの形態としても好ましく挙げることができる。
更に、前記工程(A-1)及び工程(B-1)において樹脂含有物(X)を両面側から供給した後の扁平なトウを、後述する工程(C-1)の前に、例えば、加熱可能なニップロール等を通して加熱加圧することによって樹脂含有物(X)をより強制的にトウに均一含浸させることができる。
Each specific amount for supplying the resin-containing material (X) in the step (A-1) and the step (B-1) is a matrix resin and a flat tow by the step (A-1) and the step (B-1). It is necessary to control the amount so that the curing agent is uniformly impregnated. Preferably, the supply amount of the resin-containing material (X) in the step (A-1) and the step (B-1) is controlled to be approximately the same so that the matrix resin is uniformly impregnated into the flat tow. Is preferred. By supplying a specific amount of the resin-containing material (X) from both sides of such a flat tow, a large amount is present on the surface side to which the curing agent contained in the resin-containing material (X) is supplied and into the tow. Decrease in the dispersibility of the curing agent due to a decrease in the supply amount of is suppressed, and the curing agent is easily dispersed uniformly together with the matrix resin.
Further, the shapes of the first nozzle and the second nozzle for supplying the resin-containing material (X) are not particularly limited, but in order to make the impregnation of the resin-containing material (X) into the tow easier, It is particularly preferable that the discharge port has a flat shape that substantially matches the width of the flat tow. More preferably, the resin-containing material (X) is stretched using a spatula made of soft silicone rubber or the like immediately after passing through the nozzle so that the resin-containing material (X) supplied on the tow is uniformly dispersed. That is good. A nozzle having such a preferable shape can also be preferably exemplified as the form of the first nozzle and the second nozzle used in the second method of the present invention described later.
Furthermore, the flat tow after supplying the resin-containing material (X) from both sides in the step (A-1) and the step (B-1), before the step (C-1) described later, for example, By heating and pressing through a heatable nip roll or the like, the resin-containing material (X) can be more uniformly impregnated into the tow.

一方、本発明の第2の方法において工程(A-2)は、マトリックス樹脂の硬化剤を含む硬化剤水溶液(Y)を、第1のノズルを介して連続する扁平なトウの表面から一定量供給する工程である。
工程(A-2)に用いる硬化剤は、後述する工程(B-2)に用いるマトリックス樹脂の硬化剤であって、硬化剤水溶液(Y)としうる水溶性の硬化剤であれば特に限定されず、マトリックス樹脂の種類等に応じて適宜選択することができる。また、硬化剤の濃度は、工程(B-2)に用いるマトリックス樹脂の量に応じて、また、第1のノズルによりトウに供給した際にトウに留まるように適宜選択することができる。
工程(A-2)においては、例えば、本発明の第1の方法に用いる前記樹脂含有物(X)のように、硬化剤が分散されたものではなく、硬化剤が溶解した硬化剤水溶液(Y)を用いるので、硬化剤を容易に扁平なトウの内部や裏面にまで均一に浸透させることができる。従って、本発明の第2の方法では、第1の方法のように扁平なトウの両面から硬化剤水溶液(Y)を供給することは必ずしも必要ではない。
On the other hand, in the second method of the present invention, the step (A-2) comprises a constant amount of a curing agent aqueous solution (Y) containing a matrix resin curing agent from the surface of the flat tow continuous through the first nozzle. It is a process of supplying.
The curing agent used in the step (A-2) is not particularly limited as long as it is a matrix resin curing agent used in the step (B-2) described later and is a water-soluble curing agent that can be used as the curing agent aqueous solution (Y). However, it can be appropriately selected depending on the type of the matrix resin. Further, the concentration of the curing agent can be appropriately selected according to the amount of the matrix resin used in the step (B-2) and so as to remain in the tow when supplied to the tow by the first nozzle.
In the step (A-2), for example, as in the resin-containing material (X) used in the first method of the present invention, the curing agent is not dispersed but a curing agent aqueous solution in which the curing agent is dissolved ( Since Y) is used, the curing agent can be easily infiltrated evenly into the inside and the back surface of the flat tow. Therefore, in the second method of the present invention, it is not always necessary to supply the aqueous curing agent solution (Y) from both sides of the flat tow as in the first method.

工程(A-2)により、扁平なトウに硬化剤水溶液(Y)を供給した後、次の工程(B-2)に進む前に、扁平なトウに供給された水分を、マトリックス樹脂への悪影響を考慮して乾燥させる必要がある。該乾燥は、自然乾燥であっても良いが、工業的生産においては各工程を連続的に行なうために、工程(A-2)の後、工程(B-2)の前に、乾燥炉等を用いて強制的に乾燥させる乾燥工程を行なうことが好ましい。このような乾燥を強制的に行なうことで、水分を乾燥させることができると共に、工程(A-2)により供給した硬化剤を扁平なトウ内に速やかに固定させることができる。   After supplying the aqueous curing agent solution (Y) to the flat tow in step (A-2), before proceeding to the next step (B-2), the moisture supplied to the flat tow is supplied to the matrix resin. It is necessary to dry in consideration of adverse effects. The drying may be natural drying, but in industrial production, in order to perform each step continuously, after step (A-2), before step (B-2), etc. It is preferable to perform a drying step of forcibly drying using By forcibly performing such drying, moisture can be dried and the curing agent supplied in the step (A-2) can be quickly fixed in the flat tow.

本発明の第2の方法において工程(B-2)は、マトリックス樹脂を含む樹脂溶液(Z)を、第2のノズルを介して連続する扁平なトウの表面から一定量供給する工程である。
工程(B-2)において樹脂溶液(Z)は、前述の第1の方法に用いる樹脂含有物(X)と同様な好ましい粘度や温度となるように溶剤や加温等により調整することが望ましい。
工程(B-2)においては、樹脂溶液(Z)を供給する扁平なトウには既に硬化剤が均一に分散固定されているので、マトリックス樹脂が扁平なトウに均一分散するように第2のノズルから一定量供給すれば良い。
In the second method of the present invention, the step (B-2) is a step of supplying a predetermined amount of the resin solution (Z) containing the matrix resin from the surface of the continuous flat tow through the second nozzle.
In the step (B-2), the resin solution (Z) is desirably adjusted by a solvent, heating or the like so as to have the same preferable viscosity and temperature as the resin-containing material (X) used in the first method. .
In the step (B-2), since the curing agent is already uniformly dispersed and fixed on the flat tow to which the resin solution (Z) is supplied, the second resin so that the matrix resin is uniformly dispersed on the flat tow. A certain amount may be supplied from the nozzle.

本発明の第2の方法においては、更に、前記工程(A-2)及び工程(B-2)における硬化剤及びマトリックス樹脂の供給を行なった後の扁平なトウを、後述する工程(C-2)の前に、例えば、加熱可能なニップロール等を通して加熱加圧することによってマトリックス樹脂をより強制的にトウに均一含浸させることができる。   In the second method of the present invention, the flat tow after the supply of the curing agent and the matrix resin in the step (A-2) and the step (B-2) is further performed in a step (C- Prior to 2), the matrix resin can be more forcibly uniformly impregnated with the matrix resin by, for example, heating and pressing through a heatable nip roll or the like.

本発明の第1及び第2の方法において、工程(A-1)又は工程(A-2)における第1のノズル、若しくは工程(B-1)又は工程(B-2)における第2のノズルから、樹脂含有物(X)を特定量で、また、硬化剤水溶液(Y)又は樹脂溶液(Z)を一定量で、扁平なトウに供給するには、例えば、重力を利用して各ノズルに所望の液を供給するか、あるいは供給ポンプ等を用いて強制的に各ノズルに所望の液を供給する方法等により行なうことができる。
重力を利用する場合には、流量計や流量調節弁等でノズルへの供給量を調整することが好ましい。供給ポンプを使用する場合には、定量供給性に優れるポンプ、例えばロータリーポンプ、プランジャーポンプ、ギアポンプ、モーノポンプ、渦巻ポンプ、カスケードポンプ、ミッドランドポンプ、ダイヤフラムポンプ等を用いてノズルに供給することが好ましい。
In the first and second methods of the present invention, the first nozzle in step (A-1) or step (A-2) or the second nozzle in step (B-1) or step (B-2) In order to supply the resin-containing material (X) to the flat tow in a specific amount and a certain amount of the curing agent aqueous solution (Y) or the resin solution (Z), for example, each nozzle using gravity The desired liquid can be supplied to the nozzle, or the desired liquid can be forcibly supplied to each nozzle using a supply pump or the like.
When gravity is used, it is preferable to adjust the supply amount to the nozzle with a flow meter, a flow control valve or the like. When using a supply pump, it is preferable to supply to the nozzle using a pump excellent in quantitative supply, for example, a rotary pump, a plunger pump, a gear pump, a Mono pump, a spiral pump, a cascade pump, a midland pump, a diaphragm pump, etc. .

トウプリプレグ中のマトリックス樹脂含有量は、後述する工程(C)において、連続する扁平なトウの各ノズルを通過する際の糸速を一定に制御するので、樹脂含有物(X)又は硬化剤水溶液(Y)及び樹脂溶液(Z)の供給量を調整することにより容易に制御することができる。
樹脂含有物(X)又は硬化剤水溶液(Y)及び樹脂溶液(Z)の供給量は、(糸速)×(単位長さあたりのトウの重さ)×(マトリックス樹脂含有量(質量%)の設定値)/[100−(マトリックス樹脂含有量(質量%)の設定値)]で決定できるが、通常、含有されるマトリックス樹脂換算量で0.1〜240g/分、好ましくは1〜100g/分の範囲で設定することができる。
上記方法によるマトリックス樹脂含有量の設定範囲は特に限定されないが、トウに対して通常5〜50質量%、好ましくは10〜40質量%にすることができる。マトリックス樹脂の含有量が50質量%を超える場合は液だれが生じ樹脂含有量を精度よく制御することが困難であり、また5質量%未満ではトウ内部にマトリックス樹脂を均一に含浸させることが困難となるので好ましくない。前記マトリックス樹脂含有量の設定値に対する精度は、±2%以下、好ましくは±1%以下が好ましい。
The matrix resin content in the tow prepreg controls the yarn speed when passing through each nozzle of the continuous flat tow in the step (C) to be described later, so that the resin-containing material (X) or the curing agent aqueous solution It can be easily controlled by adjusting the supply amounts of (Y) and the resin solution (Z).
Supply amount of resin-containing material (X) or aqueous curing agent solution (Y) and resin solution (Z) is (yarn speed) x (weight of tow per unit length) x (matrix resin content (mass%) Set value) / [100- (set value of matrix resin content (mass%))], but usually 0.1 to 240 g / min, preferably 1 to 100 g in terms of matrix resin content to be contained. It can be set in the range of / min.
Although the setting range of the matrix resin content by the above method is not particularly limited, it is usually 5 to 50% by mass, preferably 10 to 40% by mass with respect to the tow. When the content of the matrix resin exceeds 50% by mass, dripping occurs and it is difficult to control the resin content accurately, and when it is less than 5% by mass, it is difficult to uniformly impregnate the matrix resin inside the tow. Therefore, it is not preferable. The accuracy with respect to the set value of the matrix resin content is ± 2% or less, preferably ± 1% or less.

本発明の第1及び第2の方法においては、前記連続する扁平なトウが、工程(A-1)又は工程(A-2)における第1のノズルと工程(B-1)又は工程(B-2)における第2のノズルとを一定速度で通過するよう制御してトウプリプレグを巻取る工程(C-1)又は工程(C-2)(以下、これらを求めて工程(C)ということがある)を行なうことによって所望のトウプリプレグを製造することができる。
前記工程(C)において前記連続する扁平なトウを、第1のノズル及び第2のノズルを一定速度で通過させる際の速度、即ち糸速は、マトリックス樹脂を含む前記樹脂含有物(X)又は樹脂溶液(Z)の供給量やその粘度、更には強化繊維の種類等に応じて適宜選択することができる。扁平なトウにマトリックス樹脂を均一に含浸させるために設定する目的の糸速は、その変動が±5%以内、好ましくは±3%以内になるように制御することが好ましい。
強化繊維の種類が炭素繊維の場合の糸速は、通常5〜200m/分、好ましくは5〜150m/分であることが作業性の点で好ましい。前記糸速が5m/分未満ではトウプリプレグの生産性が悪く好ましくなく、また200m/分を超えると糸切れや毛羽が発生し易くなるので好ましくない。
前記樹脂含有物(X)又は樹脂溶液(Z)の粘度が0.01〜10ポイズの場合の糸速は、通常5〜200m/分、好ましくは5〜150m/分である。また前記樹脂含有物(X)又は樹脂溶液(Z)の粘度が10ポイズを超え100ポイズ以下の場合の糸速は、通常5〜150m/分、好ましくは5〜120m/分である。更に前記樹脂含有物(X)又は樹脂溶液(Z)の粘度が100ポイズを超え300ポイズ以下の場合の糸速は、通常5〜120m/分、好ましくは5〜100m/分である。
前記樹脂含有物(X)又は樹脂溶液(Z)の粘度が300ポイズより大きい場合の糸速は、低速化し、該粘度が0.01ポイズ未満の場合の糸速は高速化することが可能であるが、液だれが発生し易いので好ましくない。
In the first and second methods of the present invention, the continuous flat tow comprises the first nozzle in the step (A-1) or the step (A-2) and the step (B-1) or the step (B Step (C-1) or step (C-2) (hereinafter referred to as step (C) for obtaining these tow prepregs by controlling to pass through the second nozzle at a constant speed in -2) A desired tow prepreg can be produced.
In the step (C), the speed at which the continuous flat tow passes through the first nozzle and the second nozzle at a constant speed, that is, the yarn speed, is the resin-containing material (X) containing a matrix resin or It can be appropriately selected according to the supply amount of the resin solution (Z), its viscosity, and the type of reinforcing fiber. The target yarn speed set for uniformly impregnating the matrix resin into the flat tow is preferably controlled so that the fluctuation is within ± 5%, preferably within ± 3%.
The yarn speed when the type of reinforcing fiber is carbon fiber is usually 5 to 200 m / min, preferably 5 to 150 m / min, from the viewpoint of workability. If the yarn speed is less than 5 m / min, the productivity of the tow prepreg is bad and not preferable, and if it exceeds 200 m / min, yarn breakage and fluff are likely to occur, which is not preferable.
When the viscosity of the resin-containing material (X) or the resin solution (Z) is 0.01 to 10 poise, the yarn speed is usually 5 to 200 m / min, preferably 5 to 150 m / min. The yarn speed when the viscosity of the resin-containing material (X) or the resin solution (Z) is more than 10 poise and not more than 100 poise is usually 5 to 150 m / min, preferably 5 to 120 m / min. Furthermore, the yarn speed when the viscosity of the resin-containing material (X) or the resin solution (Z) is more than 100 poise and not more than 300 poise is usually 5 to 120 m / min, preferably 5 to 100 m / min.
When the viscosity of the resin-containing material (X) or the resin solution (Z) is greater than 300 poise, the yarn speed can be reduced, and when the viscosity is less than 0.01 poise, the yarn speed can be increased. However, it is not preferable because dripping easily occurs.

以下に、図1及び図2を参照して本発明の製造方法の好ましい実施態様を説明する。
図1は、本発明の第1の方法を説明するための模式概略図であって、10はトウ11の繰出し部、20は樹脂含浸部、30は多段式定速フィードローラ部、40はトウプリプレグ41の巻取り部である。
繰出し部10は、クリール12を備えており、該クリール12からトウ11が、ガイドローラ13を介して樹脂含浸部20に繰出される。
Below, with reference to FIG.1 and FIG.2, the preferable embodiment of the manufacturing method of this invention is described.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the first method of the present invention, in which 10 is a feeding portion of a tow 11, 20 is a resin impregnation portion, 30 is a multistage constant speed feed roller portion, and 40 is a tow. This is a winding portion of the prepreg 41.
The feeding unit 10 includes a creel 12, and the tow 11 is fed from the creel 12 to the resin impregnated unit 20 through the guide roller 13.

樹脂含浸部20は、予熱プーリー(21a,21c)、熱プーリー(21b,21d)、マトリックス樹脂及び硬化剤を含む樹脂含有物(X)のタンク22からギヤポンプ23を介して樹脂含有物(X)を特定量供給するための第1の扁平ノズル24a及び第2の扁平ノズル24b、及び加熱可能なニップロール25を備える。
樹脂含浸部20においては、繰出し部10から繰出されるトウ11が、予熱プーリー(21a,21c)に通されて、所定温度まで加熱され同時にトウの断面を扁平な形状としながら進行する。予熱プーリー21aから熱プーリー21bに進むトウ11には、該熱プーリー21b上で第1の扁平ノズル24aから特定量の樹脂含有物(X)が一方の面側から供給される。続いて、トウ11は、予熱プーリー21cを通過させることにより反転させ、熱プーリー21dに進行する。そして該熱プーリー21d上において第2の扁平ノズル24bから特定量の樹脂含有物(X)が、トウ11の他方の面側に供給される。この際、第1及び第2の扁平ノズル(24a,24b)から供給される樹脂含有物(X)の供給量は同量に制御することが好ましい。
樹脂含有物(X)が両面側から供給されたトウ11は、ニップロール25において樹脂含有物(X)を更に強制的にトウ11内に均一に含浸させ、一定速度で回転する多段式フィードローラ部30を通過させ、巻取り部40においてトウプリプレグ41として巻き取られる。この際、線速度が一定であるため、巻き始めから巻き終わりまで、巻取り部40におけるボビンの径が変化しても、終始一定の樹脂含量でトウプリプレグを製造することができる。
The resin-impregnated portion 20 includes a preheat pulley (21a, 21c), a heat pulley (21b, 21d), a resin-containing material (X) through a gear pump 23 from a tank 22 of a resin-containing material (X) containing a matrix resin and a curing agent. Are provided with a first flat nozzle 24a and a second flat nozzle 24b for supplying a specific amount of heat, and a heatable nip roll 25.
In the resin impregnation unit 20, the tow 11 fed from the feeding unit 10 is passed through the preheating pulleys (21a, 21c) and heated to a predetermined temperature, and at the same time, the tow 11 advances while making the cross-section of the tow flat. A specific amount of the resin-containing material (X) is supplied from the first flat nozzle 24a to the tow 11 that advances from the preheating pulley 21a to the heat pulley 21b from one surface side on the heat pulley 21b. Subsequently, the tow 11 is reversed by passing the preheating pulley 21c, and proceeds to the heat pulley 21d. A specific amount of the resin-containing material (X) is supplied from the second flat nozzle 24b to the other surface side of the tow 11 on the heat pulley 21d. At this time, it is preferable to control the supply amount of the resin-containing material (X) supplied from the first and second flat nozzles (24a, 24b) to the same amount.
The tow 11 supplied with the resin-containing material (X) from both sides is further forcedly impregnated with the resin-containing material (X) in the nip roll 25 uniformly in the tow 11 and rotated at a constant speed. 30 is passed, and is wound up as a tow prepreg 41 in the winding unit 40. At this time, since the linear velocity is constant, the tow prepreg can be manufactured with a constant resin content from start to finish even if the diameter of the bobbin in the winding portion 40 changes.

前記タンク22は、樹脂含有物(X)におけるマトリックス樹脂の可使時間を長くできるように密閉型が好ましい。また樹脂含有物(X)の加熱は、タンク22、並びに第1及び第2の扁平ノズル(24a,24b)の加熱により行うことができる。
前記ノズル(24a,24b)として扁平ノズルを用いることにより、樹脂含有物(X)は広がったトウの幅全面に引き伸ばされた状態でトウ11に供給される。
The tank 22 is preferably a sealed type so that the pot life of the matrix resin in the resin-containing material (X) can be increased. The resin-containing material (X) can be heated by heating the tank 22 and the first and second flat nozzles (24a, 24b).
By using flat nozzles as the nozzles (24a, 24b), the resin-containing material (X) is supplied to the tow 11 while being stretched over the entire width of the expanded tow.

図2は、本発明の第2の方法を説明するための模式概略図であって、繰出し部10、多段式定速フィードローラ部30及び巻取り部40は、図1と同様であるので図1と同一番号を付してその説明は省略する。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the second method of the present invention. The drawing portion 10, the multistage constant speed feed roller portion 30 and the winding portion 40 are the same as those in FIG. The same reference numerals as those in FIG.

図2において50は、繰出し部10からガイドローラ13を通過して繰出されるトウ11に樹脂を含浸させる樹脂含浸部であって、熱プーリー(51a,51b)、硬化剤水溶液(Y)のタンク53aからギヤポンプ54aを介して硬化剤水溶液(Y)を一定量供給するための第1の扁平ノズル55a、マトリックス樹脂を含む樹脂溶液(Z)のタンク53bからギヤポンプ54bを介して樹脂溶液(Z)を一定量供給するための第2の扁平ノズル55b、これら第1及び第2の扁平ノズル(55a,55b)の間に設けた乾燥炉52及び加熱可能なニップロール25を備える。
樹脂含浸部50においては、繰出し部10から繰出されるトウ11が、熱プーリー51aに通されて、所定温度まで加熱され同時にトウの断面を扁平な形状としながら該熱プーリー51a上で第1の扁平ノズル55aから一定量の硬化剤水溶液(Z)が供給される。続いて、トウ11は、乾燥炉52に通されて水分を乾燥し、硬化剤をトウ内部に固定した後、熱プーリー51bに進み、該熱プーリー51b上において第2の扁平ノズル55bから一定量の樹脂溶液(Z)がトウ11に供給される。
硬化剤水溶液(Y)及び樹脂溶液(Z)が供給されたトウ11は、ニップロール25において樹脂溶液(Z)を更に強制的にトウ11内に均一に含浸させ、一定速度で回転する多段式フィードローラ部30を通過させ、巻取り部40においてトウプリプレグ41として巻き取られる。この際、線速度が一定であるため、巻き始めから巻き終わりまで、巻取り部40におけるボビンの径が変化しても、終始一定の樹脂含量でトウプリプレグを製造することができる。
In FIG. 2, reference numeral 50 denotes a resin-impregnated portion for impregnating the tow 11 fed from the feeding portion 10 through the guide roller 13, with a heat pulley (51a, 51b) and a tank of a hardener aqueous solution (Y). The first flat nozzle 55a for supplying a fixed amount of the curing agent aqueous solution (Y) from 53a through the gear pump 54a, the resin solution (Z) from the tank 53b of the resin solution (Z) containing the matrix resin through the gear pump 54b Are provided with a second flat nozzle 55b for supplying a constant amount of water, a drying furnace 52 and a heatable nip roll 25 provided between the first and second flat nozzles (55a, 55b).
In the resin impregnation unit 50, the tow 11 fed from the feeding unit 10 is passed through the heat pulley 51a and heated to a predetermined temperature, and at the same time, the first cross section of the tow is made flat on the heat pulley 51a. A fixed amount of the curing agent aqueous solution (Z) is supplied from the flat nozzle 55a. Subsequently, the tow 11 is passed through a drying furnace 52 to dry the moisture, and the curing agent is fixed inside the tow. Then, the tow 11 proceeds to the heat pulley 51b, and reaches a certain amount from the second flat nozzle 55b on the heat pulley 51b. The resin solution (Z) is supplied to the tow 11.
The tow 11 supplied with the aqueous curing agent solution (Y) and the resin solution (Z) is further forcedly impregnated with the resin solution (Z) in the nip roll 25 uniformly in the tow 11 and rotated at a constant speed. The roller part 30 is passed through and taken up as a tow prepreg 41 in the take-up part 40. At this time, since the linear velocity is constant, the tow prepreg can be manufactured with a constant resin content from start to finish even if the diameter of the bobbin in the winding portion 40 changes.

図1及び図2において、クリール、ガイドプーリー、予熱プーリー等の数は適宜選択でき、またこれらを並列に設置して複数のトウプリプレグを同時に製造することもできる。また、前記トウの加熱方法はどのような方法でもよいが、トウの加熱、トウの扁平化及び樹脂含有物(X)や硬化剤水溶液(Y)、樹脂溶液(Z)の含浸を同時に行える予熱プーリー及び熱プーリーの使用が好ましい。該プーリーの使用によって樹脂含有物(X) や硬化剤水溶液(Y)、樹脂溶液(Z)の含浸を効果的に促進することができる。また並列に熱プーリーを2個以上並べて、複数本のトウプリプレグを製造することも容易であり、場所をとらずかつ大量生産を行なうことができる。
均一な樹脂含有量のトウプリプレグを得るには、前記各プーリーの溝の断面形状が影響する場合がある。予熱プーリー及び熱プーリーの溝の断面形状は、U字型、V字型、逆U字型、底が平らなU字型等いずれの形状でも使用することができるが、底が平らなU字型のものが、均一な厚みにトウを扁平化でき、かつ樹脂含有物(X)を均一に含浸することができるので好ましく用いられる。
なお、本発明においては、前記のような同様な効果が得られるならばプーリーの替わりにドラムやロール等を使用することもできる。
1 and 2, the number of creels, guide pulleys, preheating pulleys, and the like can be selected as appropriate, and a plurality of tow prepregs can be manufactured simultaneously by installing them in parallel. The tow heating method may be any method, but preheating that allows tow heating, toe flattening, and impregnation with the resin-containing material (X), the curing agent aqueous solution (Y), and the resin solution (Z) simultaneously. The use of pulleys and heat pulleys is preferred. The use of the pulley can effectively promote the impregnation of the resin-containing material (X), the curing agent aqueous solution (Y), and the resin solution (Z). It is also easy to produce a plurality of tow prepregs by arranging two or more heat pulleys in parallel, and it is possible to perform mass production without taking up space.
In order to obtain a tow prepreg having a uniform resin content, the cross-sectional shape of the groove of each pulley may be affected. The cross-sectional shape of the preheating pulley and the groove of the heat pulley can be any of U shape, V shape, inverted U shape, U shape with flat bottom, etc., but U shape with flat bottom The mold is preferably used because the tow can be flattened to a uniform thickness and the resin-containing material (X) can be uniformly impregnated.
In the present invention, a drum, a roll or the like can be used instead of the pulley if the same effect as described above can be obtained.

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが本発明はこれにより限定されない。
実施例1
トウとして三菱レイヨン(株)製の炭素繊維TRH50−12K(商品名、フィラメント数12000本、トウの単位長さ当たりの重量0.81g/m)を用い、25℃における粘度が30ポイズで、かつ80℃における粘度が0.4ポイズであり、マトリックス樹脂として硬化温度が130℃の熱硬化性エポキシ樹脂を含み、硬化剤としてジシアンジアミドを含む樹脂含有物(X)を用い、前述の図1に示される製造工程によってトウプリプレグを製造した。
樹脂含有物(X)を供給する第1のノズル及び第2のノズルを通過するトウの糸速は50m/分とした。樹脂含有物(X)の供給量は17g/分(第1のノズル及び第2のノズルから各8.5g/分)として、樹脂含有量目標値30質量%のトウプリプレグを製造した。得られたトウプリプレグの実際の樹脂含有量を測定した。結果を表1に示す。
また、このトウプリプレグを用いてフィラメントワインディング法により繊維が一方向に配列した厚さ約0.9mmのシートを作製し、オートクレーブにて加熱硬化させて成形板を得た。得られた板に対してJIS K7073試験法に準拠して引張り試験を実施した。結果を表1に示す。なお、各値の測定回数は7回であり、表1にはその結果における平均値と標準偏差を示す。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited by this.
Example 1
Carbon fiber TRH50-12K manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. (trade name, number of filaments 12,000, weight per unit length of tow 0.81 g / m) as tow, viscosity at 25 ° C. is 30 poise, and Using a resin-containing material (X) having a viscosity at 80 ° C. of 0.4 poise, a thermosetting epoxy resin having a curing temperature of 130 ° C. as a matrix resin, and dicyandiamide as a curing agent, it is shown in FIG. A tow prepreg was manufactured by a manufacturing process.
The yarn speed of the tow passing through the first nozzle and the second nozzle for supplying the resin-containing material (X) was 50 m / min. A tow prepreg having a resin content target value of 30% by mass was produced with the resin content (X) supplied at 17 g / min (each 8.5 g / min from the first nozzle and the second nozzle). The actual resin content of the obtained tow prepreg was measured. The results are shown in Table 1.
Further, using this tow prepreg, a sheet having a thickness of about 0.9 mm in which fibers were arranged in one direction was produced by a filament winding method, and heat-cured in an autoclave to obtain a molded plate. A tensile test was performed on the obtained plate according to the JIS K7073 test method. The results are shown in Table 1. In addition, the measurement frequency | count of each value is 7 times, and Table 1 shows the average value and standard deviation in the result.

比較例1
実施例1と同様のトウに、実施例1と同様の樹脂含有物(X)を、ドクターブレードを有する回転ドラムを使用して含浸させ、実施例1と同様の樹脂含有量となるようにトウプリプレグを製造した。得られたトウプリプレグの樹脂含有量を測定した。結果を表1に示す。
また、このトウプリプレグを実施例1と同様に成形し、成形板の引張り試験を行なった。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
The tow similar to that in Example 1 is impregnated with the same resin-containing material (X) as in Example 1 using a rotating drum having a doctor blade, and the tow is adjusted so as to have the same resin content as in Example 1. A prepreg was produced. The resin content of the obtained tow prepreg was measured. The results are shown in Table 1.
Further, this tow prepreg was molded in the same manner as in Example 1, and a tensile test of the molded plate was performed. The results are shown in Table 1.

比較例2
実施例1において、第1のノズルから樹脂含有物(X)を供給せずに、実施例1における第1のノズル及び第2のノズルからの樹脂含有物(X)の全供給量を第2のノズルのみから行なった。要するに、トウの片面のみの含浸を行なった以外は実施例1と同様にトウプリプレグを製造した。得られたトウプリプレグの樹脂含有量を測定した結果を表1に示す。
また、このトウプリプレグを実施例1と同様に成形し、成形板の引張り試験を行なった。結果を表1に示す。
Comparative Example 2
In Example 1, the total supply amount of the resin-containing material (X) from the first nozzle and the second nozzle in Example 1 is set to the second without supplying the resin-containing material (X) from the first nozzle. This was done only from the nozzle. In short, a tow prepreg was produced in the same manner as in Example 1 except that only one side of the tow was impregnated. The results of measuring the resin content of the obtained tow prepreg are shown in Table 1.
Further, this tow prepreg was molded in the same manner as in Example 1, and a tensile test of the molded plate was performed. The results are shown in Table 1.

Figure 2005335296
Figure 2005335296

表1から、本発明の製造方法により製造された実施例1のトウプリプレグ及び比較例2により製造されたトウプリプレグは、比較例1で製造されトウプリプレグに比して樹脂含有量の均一性が極めて高いことが判る。更に、本発明の製造方法により製造された実施例1のトウプリプレグは、比較例2により製造されたトウプリプレグと樹脂含有量の均一性が同程度であるにもかかわらず、最終製品としての機械物性(平均引張強度)が比較例2により製造されたトウプリプレグより高く、かつばらつきが小さいという優れた性能を有していることが判る。   From Table 1, the tow prepreg of Example 1 manufactured by the manufacturing method of the present invention and the tow prepreg manufactured by Comparative Example 2 have resin content uniformity compared to the tow prepreg manufactured in Comparative Example 1. It turns out that it is extremely expensive. Furthermore, although the tow prepreg of Example 1 manufactured by the manufacturing method of the present invention has the same degree of uniformity in resin content as the tow prepreg manufactured by Comparative Example 2, the machine as the final product It can be seen that the physical property (average tensile strength) is higher than that of the tow prepreg produced in Comparative Example 2 and has excellent performance that variation is small.

本発明のトウプリプレグの製造方法における一実施態様を説明するための模式概略図である。It is a schematic diagram for demonstrating one embodiment in the manufacturing method of the tow prepreg of this invention. 本発明のトウプリプレグの製造方法における他の実施態様を説明するための模式概略図である。It is a schematic diagram for demonstrating the other embodiment in the manufacturing method of the tow prepreg of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10:繰出し部
11:トウ
12:クリール
13:ガイドプーリー
20,50:樹脂含有部
21a,21c:予熱プーリー
21b,21d,51a,51b:予熱プーリー
22:樹脂含有物(X)タンク
23,54a,54b:ギヤポンプ
53a:硬化剤水溶液(Y)タンク
53b:樹脂溶液(Z)タンク
24a,55a:第1の扁平ノズル
24b,55b:第2の扁平ノズル
25:ニップロール
30:多段式定速フィードローラ部
40:巻取り部
41:トウプリプレグ
10: Feeding part 11: Tow 12: Creel 13: Guide pulley 20, 50: Resin-containing part 21a, 21c: Preheating pulley 21b, 21d, 51a, 51b: Preheating pulley 22: Resin-containing material (X) tanks 23, 54a, 54b: Gear pump 53a: Curing agent aqueous solution (Y) tank 53b: Resin solution (Z) tank 24a, 55a: First flat nozzle 24b, 55b: Second flat nozzle 25: Nip roll 30: Multistage constant speed feed roller section 40: Winding part 41: Toe prepreg

Claims (3)

扁平なトウにマトリックス樹脂を供給し、均一に含浸させて巻取るトウプリプレグの製造方法であって、
マトリックス樹脂及び硬化剤を含む樹脂含有物(X)を、第1のノズルを介して連続する扁平なトウの一方の面から特定量供給する工程(A-1)と、
第2のノズルを介して前記連続する扁平なトウの他方の面から前記樹脂含有物(X)を特定量供給する工程(B-1)と、
前記連続する扁平なトウが、工程(A-1)における第1のノズルと工程(B-1)における第2のノズルとを一定速度で通過するよう制御してトウプリプレグを巻取る工程(C-1)とを含み、
前記工程(A-1)及び工程(B-1)における樹脂含有物(X)を供給する各特定量を、工程(A-1)及び工程(B-1)によって扁平なトウにマトリックス樹脂及び硬化剤を均一に含浸させる量となるように制御することを特徴とするトウプリプレグの製造方法。
A method for producing a tow prepreg which supplies a matrix resin to a flat tow, uniformly impregnates and winds it up,
Supplying a specific amount of a resin-containing material (X) containing a matrix resin and a curing agent from one surface of a continuous flat tow via the first nozzle;
Supplying a specific amount of the resin-containing material (X) from the other surface of the continuous flat tow through a second nozzle (B-1);
A step of winding the tow prepreg by controlling the continuous flat tow to pass through the first nozzle in the step (A-1) and the second nozzle in the step (B-1) at a constant speed (C -1) and
Each specific amount for supplying the resin-containing material (X) in the step (A-1) and the step (B-1) is added to the matrix resin and the flat tow by the step (A-1) and the step (B-1). A method for producing a tow prepreg, wherein the amount is controlled so as to uniformly impregnate a curing agent.
扁平なトウにマトリックス樹脂を供給し、均一に含浸させて巻取るトウプリプレグの製造方法であって、
マトリックス樹脂の硬化剤を含む硬化剤水溶液(Y)を、第1のノズルを介して連続する扁平なトウの表面から一定量供給する工程(A-2)と、
マトリックス樹脂を含む樹脂溶液(Z)を、第2のノズルを介して連続する扁平なトウの表面から一定量供給する工程(B-2)と、
前記連続する扁平なトウが、工程(A-2)における第1のノズルと工程(B-2)における第2のノズルとを一定速度で通過するよう制御してトウプリプレグを巻取る工程(C-2)とを含み、
前記工程(A-2)による硬化剤水溶液(Y)の供給を行なった後に、前記工程(B-2)による樹脂溶液(Z)の供給を行なうことを特徴とするトウプリプレグの製造方法。
A method for producing a tow prepreg which supplies a matrix resin to a flat tow, uniformly impregnates and winds it up,
A step (A-2) of supplying a predetermined amount of a curing agent aqueous solution (Y) containing a matrix resin curing agent from the surface of a continuous flat tow through the first nozzle;
A step (B-2) of supplying a predetermined amount of a resin solution (Z) containing a matrix resin from the surface of a continuous flat tow through a second nozzle;
A step of winding the tow prepreg by controlling the continuous flat tow to pass through the first nozzle in the step (A-2) and the second nozzle in the step (B-2) at a constant speed (C -2)
A method for producing a tow prepreg, comprising: supplying the resin solution (Z) in the step (B-2) after supplying the aqueous curing agent solution (Y) in the step (A-2).
前記工程(A-2)の後、工程(B-2)の前に、扁平なトウに供給した硬化剤水溶液(Y)の水分を乾燥させる乾燥工程を行なうことを特徴とする請求項2記載の製造方法。   The drying step of drying the moisture of the aqueous solution of the curing agent (Y) supplied to the flat tow is performed after the step (A-2) and before the step (B-2). Manufacturing method.
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