JP2005336499A - Method and apparatus for producing prepreg - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層板の製造等に使用されるプリプレグの製造方法及び製造装置に関するものである。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a prepreg used for manufacturing a laminated board.
従来より、ガラス不織布などの基材にワニスを含浸し、これを乾燥させた後、基材中の樹脂を半硬化状態(Bステージ状態)にまで硬化させることによって、プリプレグが製造されているが、基材にワニスを含浸させるにあたっては一般的にプレ含浸と浸漬(ディッピング)を組み合わせた工法が採用されている。すなわち、基材の片面にワニスを塗布して基材の片面からワニスを基材中に含浸させるようにしてプレ含浸を行った後、この基材をワニス中に浸漬することによって、基材にワニスを含浸させるようにしている。そして、この工法ではプレ含浸を行うことにより、基材のワニスを塗布していない他の片面から基材中の空気を押し出すことができるものであり、これにより、ボイドやワニスの未含浸部分が少ないプリプレグを形成することができるのである。 Conventionally, a prepreg is manufactured by impregnating a base material such as a glass nonwoven fabric with varnish, drying it, and then curing the resin in the base material to a semi-cured state (B stage state). In order to impregnate a base material with a varnish, generally, a construction method combining pre-impregnation and dipping (dipping) is employed. That is, after applying the varnish to one side of the substrate and pre-impregnating the varnish into the substrate from one side of the substrate, the substrate is immersed in the varnish, Impregnated with varnish. And by this pre-impregnation in this construction method, the air in the substrate can be pushed out from the other side where the varnish of the substrate is not applied, and thereby, the non-impregnated part of voids and varnishes A small number of prepregs can be formed.
しかし、プレ含浸と浸漬を組み合わせた工法であっても基材の内部にボイドや未含浸部分が多く残留したプリプレグしか製造することができず、このプリプレグを使用して成形しても成形後の積層板にボイドやカスレが生じて成形不良を起こすという問題があった。そこで、ワニスの含浸性を向上させる工法として、特許文献1に記載のように、基材にワニスを含浸させる前に、基材に溶剤を含浸させることが有効であるが、この場合、溶剤を含浸させたり溶剤を乾燥させたりしなければならないために、プリプレグの生産性(生産速度)の低下やコストアップを招くという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、生産性の低下やコストアップになることがなく、ボイドやワニスの未含浸部分がほとんどないプリプレグを製造することができるプリプレグの製造方法及び製造装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and a prepreg manufacturing method capable of manufacturing a prepreg that has almost no unimpregnated portions of voids and varnish without lowering productivity or increasing costs, and The object is to provide a manufacturing apparatus.
本発明の請求項1に係るプリプレグの製造方法は、基材2にワニス1を含浸させるプリプレグの製造方法において、周面が凹凸状に形成された振動発生回転体30と、多数の小孔31を全面に亘って設けた内側筒体32と、多数の大孔33を全面に亘って設けた外側筒体34とを備えて反転ロール15を形成し、外側筒体34の内側に内側筒体32を差し込んで配設すると共に内側筒体32の内側に振動発生回転体30を差し込んで配置し、反転ロール15をワニス1中に配置すると共に基材2を反転ロール15の外周面に接触させてワニス1に浸漬し、振動発生回転体30を内側筒体32及び外側筒体34に対して回転させることにより、内側筒体32内のワニス1が小孔31と大孔33から連続的に噴出と吸引を繰り返すようにしてワニス1の流動を発生させることによって、基材2の厚み方向にワニス1を通過させて基材2中の気泡Bを基材外に押し出すことを特徴とするものである。
The prepreg manufacturing method according to
また、本発明の請求項2に係るプリプレグの製造方法は、請求項1に加えて、基材2をワニス1に浸漬する前に、ワニス1を脱泡することを特徴とするものである。
In addition to
また、本発明の請求項3に係るプリプレグの製造方法は、請求項1又は2に加えて、基材2をワニス1に浸漬する前に、基材2にワニス1をプレ含浸することを特徴とするものである。
Moreover, in addition to
本発明の請求項4に係るプリプレグの製造装置は、基材2にワニス1を含浸させるプリプレグの製造装置において、基材2中の気泡Bを基材2外に押し出すために、ワニス1中に浸漬した基材2にその厚み方向でワニス1が通過するようにワニス1を流動させるためのワニス流動発生機3を備え、ワニス流動発生機3はワニス1を貯留するための流動発生機槽14と、流動発生機槽14に貯留されたワニス1中に配設される反転ロール15とを備え、反転ロール15は周面が凹凸状に形成された振動発生回転体30と、多数の小孔31を全面に亘って設けた内側筒体32と、多数の大孔33を全面に亘って設けた外側筒体34とを備え、外側筒体34の内側に内側筒体32を差し込んで配設すると共に内側筒体32の内側に振動発生回転体30を差し込んで配置し、振動発生回転体30を内側筒体32及び外側筒体34に対して回転させることにより、内側筒体32内のワニス1が小孔31と大孔33から連続的に噴出と吸引を繰り返すようにしてワニス1の流動を発生させることを特徴とするものである。
The prepreg manufacturing apparatus according to claim 4 of the present invention is a prepreg manufacturing apparatus in which the
上記のように本発明の請求項1の発明は、基材中の気泡を除去することができ、ボイドやワニスの未含浸部分がほとんどないようにすることができるものである。しかも、基材中の気泡を除去するにあたってプリプレグに不要な溶剤を用いないので、プリプレグに溶剤を含浸させたり溶剤を乾燥させたりすることがなく、生産性の低下やコストアップになることがないものである。
As described above, the invention according to
また本発明の請求項2の発明は、気泡を含まないワニスを流動させることができ、基材に気泡が供給されにくくなってボイドやワニスの未含浸部分がより発生しにくくなるものである。
In the invention of
また本発明の請求項3の発明は、プレ含浸により基材中の空気を除去することができ、ボイドやワニスの未含浸部分がより発生しにくくなるものである。
In the invention of
本発明の請求項4の発明は、基材にその厚み方向でワニスが通過するようにワニス流動発生機でワニスを流動させて基材中の気泡を基材外に押し出すことによって、基材中の気泡を除去することができ、ボイドやワニスの未含浸部分がほとんどないようにすることができるものである。しかも、基材中の気泡を除去するにあたってプリプレグに不要な溶剤を用いないので、プリプレグに溶剤を含浸させたり溶剤を乾燥させたりすることがなく、生産性の低下やコストアップになることがないものである。 According to the invention of claim 4 of the present invention, the varnish is flowed with a varnish flow generator so that the varnish passes through the substrate in the thickness direction, and bubbles in the substrate are pushed out of the substrate. Bubbles can be removed, and there can be almost no void or varnish unimpregnated portion. Moreover, since no unnecessary solvent is used in the prepreg for removing bubbles in the base material, the prepreg is not impregnated with the solvent or dried, so that the productivity is not lowered and the cost is not increased. Is.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図2に本発明の参考例のプリプレグの製造装置の一例を示す。この製造装置は、プレ含浸機10とワニス流動発生機3と浸漬機(ディップ機)20とを備えて形成されている。
FIG. 2 shows an example of a prepreg manufacturing apparatus according to a reference example of the present invention. The manufacturing apparatus includes a
プレ含浸機10はプレ含浸用のワニス1を貯留するプレ含浸機槽11と、プレ含浸機槽11内に配置される塗布ロール(キッスロール)12と、プレ含浸機槽11の上方に配置される一対の搬送ロール13とを備えて形成されている。塗布ロール12及び搬送ロール13は後述の基材2の搬送方向と直交する方向を回転軸としてモータ等の駆動装置で回転駆動自在に形成されている。また、塗布ロール12はその下側略半分がプレ含浸機槽11に貯留されているワニス1に浸漬されている。また、塗布ロール12は一対の搬送ロール13の間で且つ搬送ロール13よりも下方に配置されている。
The
ワニス流動発生機3は流動用のワニス1を貯留する流動発生機槽14と、流動発生機槽14内に配置される反転ロール15と、流動発生機槽14の上方に配置される一対のガイドロール16と、流動発生機槽14内に配置されるノズル4とを備えて形成されている。反転ロール15及びガイドロール16は後述の基材2の搬送方向と直交する方向を回転軸としてモータ等の駆動装置で回転駆動自在に形成されている。また、反転ロール15はその全体が流動発生機槽14に貯留されているワニス1に浸漬されている。また、反転ロール15は一対のガイドロール16の間で且つガイドロール16よりも下方に配置されている。ノズル4はその全体が流動発生機槽14に貯留されているワニス1に浸漬されており、このワニス1を噴出したり吸引したりするための噴出吸引口17がノズル4に設けられている。また、ノズル4の噴出吸引口17からワニス1を噴出したり吸引したりするための駆動源となるポンプ等が接続管18を介してノズル4に接続されている。
The
浸漬機20は浸漬用のワニス1を貯留する浸漬機槽21と、浸漬機槽21内に配置されるディップロール22と、浸漬機槽21及びディップロール22の上方に配置される一対の除去ロール23とを具備して形成されている。ディップロール22及び除去ロール23は後述の基材2の搬送方向と直交する方向を回転軸としてモータ等の駆動装置で回転駆動自在に形成されている。また、ディップロール22はその全体が浸漬機槽21に貯留されているワニス1に浸漬されている。
The dipping
上記のワニス1としては従来からプリプレグの製造に用いられているものをそのまま使用することができ、例えば、エポキシ樹脂やメラミン樹脂などの熱硬化性樹脂をメチルエチルケトン(MEK)やジメチルホルムアミド(DMF)などの溶剤に溶解させてワニス1を調製することができる。ワニス1の粘度や樹脂濃度は任意に調製することができるが、例えば、粘度は1〜300cps、樹脂濃度は50〜70質量%にそれぞれ設定することができる。また、プレ含浸用のワニス1と流動用のワニス1と浸漬用のワニス1としては同一のものを用いても良いし、粘度や樹脂濃度や樹脂の種類が異なるものを用いても良い。また、上記のワニス1(特に、流動用のワニス1)は基材2に供給される前に予め脱泡しておくのが好ましい。脱泡方法は例えば、内部圧力を真空にしたタンクにワニスを投入することにより行なうことができる。このようにワニス1を脱泡しておくことにより、基材2にワニス1中の気泡が供給されることがなくなって、プリプレグにボイドやワニス1の未含浸部分が発生するのを少なくすることができるものである。
As said
本発明で用いる基材2は長尺に形成されるものであって、従来からプリプレグの製造に用いられているものをそのまま使用することができ、例えば、ガラス不織布、ガラス織布、ポリエステル繊維やポリアミド繊維などの合成繊維を用いた不織布や織布などを用いることができる。また、基材2の厚みや目付量には特に制限はないが、基材2から気泡Bを除去しやすくするために、基材2の厚みは0.06〜0.20mm、目付量は28〜120g/m2にそれぞれ設定するのが好ましい。
The
上記のプリプレグの製造装置を用いて基材2にワニス1を含浸させるにあたっては、次のようにして行う。まず、長尺の基材2が連続的にプレ含浸機10とワニス流動発生機3と浸漬機20とをこの順で通過して進行するように、基材2を図2に示すようにセットする。このように基材2をセットすると、プレ含浸機10においては一対の搬送ロール13の下側周面に基材2の上面(表面)が接触し、且つ塗布ロール12の上側周面に基材2の下面(裏面)が接触した状態となり、また、ワニス流動発生機3においては一対のガイドロール16の上側周面に基材2の下面が接触し、且つ反転ロール15の下側周面に基材2の上面が接触した状態となり、さらに、浸漬機20においては基材2の上面がディップロール22の下側周面に接触し、且つ一対の除去ロール23の間を基材2が通過した状態となる。また、ワニス流動発生機3においては噴出吸引口17が基材2の方に向くようにノズル4が配置されている。すなわち、ノズル4はその噴出吸引口17が一方(導入側)のガイドロール16と反転ロール15の間において基材2の片面(裏面)の方に向くように配置されている。また、ノズル4はその噴出吸引口17が基材2の片面に近接あるいは接触するように配置されている。
When the
そして、上記のように基材2をセットした状態を維持しつつ、搬送ロール13、塗布ロール12、ガイドロール16、反転ロール15、ディップロール22、除去ロール23を回転駆動させることにより、長尺の基材2をその長手方向に連続的に進行させて基材2にワニス1を含浸させていく。
And while maintaining the state which set the
すなわち、まず、プレ含浸機10で基材2にワニス1をプレ含浸する。プレ含浸は塗布ロール12の上側周面を基材2の下面に接触させることにより塗布ロール12の周面に付着したワニス1を基材2の下面に塗布し、基材2の下面から内部及び上面へとワニス1を含浸させるものであり、これにより、基材2内の空気がワニス1の含浸により押されて基材2の下面側から上面側へと移動し、基材2の上面から基材2外へ押し出されて排出されるのである。
That is, first, the
次に、プレ含浸された基材2をワニス流動発生機3に導入し、ここでワニス1の流動により基材2の繊維間に残存している気泡(ボイド)Bを基材2外へ押し出して除去するのである。つまり、プレ含浸だけでは基材2から十分に空気を除去することができず、図1(a)に示すように、プレ含浸した基材2には空気が多数の気泡Bとして残存している。そこで、本発明では図1(b)に矢印で示すようにワニス流動発生機3において、ワニス1が基材2をその厚み方向(表裏方向)に通過するようにワニス1を流動させることによって、基材2中の気泡Bをワニス1の流動で基材2外に強制的に押し出すと共にワニス1を基材2中に強制的に供給して含浸させるものであり、これにより、図1(c)に示すように基材2中に気泡が存在しないようにすることができるものである。図1に示す実施の形態では、ノズル4の噴出吸引口17からワニス1を基材2に向けて連続的に噴出したり、あるいはノズル4の噴出吸引口17からワニス1を連続的に吸引したり、あるいはノズル4の噴出吸引口17からのワニス1の噴出や吸引を交互に繰り返し連続的に行ってワニス1を振動させることによって、上記のワニス1の流動を発生させるものである。この時、ワニス1の流速は基材2の進行速度等によっても異なるが、基材2の進行速度が2m/分の場合、ワニス1の流速は10mm/秒以上にするのが好ましい。尚、基材2の進行速度は通常2〜20m/分であるので、ワニス1の流速は10〜100mm/秒に設定することができる。
Next, the
次に、ワニス流動発生機3で気泡Bがほとんど除去された基材2を浸漬機20に導入し、ここでワニス1に基材2を浸漬する。上記のように基材2にはほとんど気泡Bが残存していないが、浸漬機20でワニス1に基材2を浸漬させることでより完全に気泡Bを基材2から除去するものである。また、ワニス流動発生機3でのワニス1の流動により基材2中でワニス1が偏在化してワニス1の未含浸部分が生じている場合もあるので、浸漬機20でワニス1に基材2を浸漬させることにより均一にワニス1を基材2に含浸させるものである。そして、基材2はワニス1に浸漬後に一対の除去ロール23間を通して引き上げられることになるが、一対の除去ロール23間を通過する際に基材2の両面に除去ロール23が接触するものであり、これにより、基材2の両面に付着した余剰のワニス1を除去するものである。
Next, the
このようにしてプレ含浸機10とワニス流動発生機3と浸漬機20によりワニス1を含浸した基材2を乾燥し、この後、加熱等により基材2中の樹脂を半硬化状態にまで硬化させることによりプリプレグを形成することができる。そして、このプリプレグはワニス1の流動により基材2中の気泡Bを基材2外に強制的に押し出して除去することにより形成されているので、ボイドやワニスの未含浸部分がほとんどないものである。しかも、基材2中の気泡Bを除去するにあたってプリプレグに不要な溶剤を含浸させるのではなく、プリプレグに必要なワニス1を含浸させているので、従来のようにプリプレグに不要な溶剤を含浸させたり溶剤を乾燥させたりすることがなく、生産性の低下やコストアップになることがないものである。
In this way, the
図3に本発明の実施の形態を示す。このプリプレグの製造装置はプレ含浸機10と浸漬機20が上記と同様に形成されており、ワニス流動発生機3が上記と異なるもので形成されている。すなわち、ワニス流動発生機3はノズル4を具備せずに、図4に示すように、流動用のワニス1を貯留する流動発生機槽14と、流動発生機槽14内に配置される反転ロール15と、流動発生機槽14の上方に配置される一対のガイドロール16とを備えて形成されている。反転ロール15及びガイドロール16は後述の基材2の搬送方向と直交する方向を回転軸として回転駆動自在に形成されている。また、反転ロール15はその全体が流動発生機槽14に貯留されているワニス1に浸漬されている。また、反転ロール15は一対のガイドロール16の間で且つガイドロール16よりも下方に配置されている。そして、この反転ロール15は振動装置であって、ワニスを振動させて流動させるためのロール5として形成されている。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. In this prepreg manufacturing apparatus, the
反転ロール15は図5(a)(b)に示すように、周面が凹凸状に形成された振動発生回転体30と、多数の小孔31を全面に亘って設けた内側筒体32と、多数の大孔33を全面に亘って設けた外側筒体34とを備えて形成されている。小孔31は内側筒体32を貫通して形成されており、また、大孔33は外側筒体34を貫通するように形成されている。そして、外側筒体34の内側に内側筒体32を差し込んで配設すると共に内側筒体32の内側に振動発生回転体30を差し込んで配置することによって反転ロール15が形成されており、これにより、反転ロール15の基材接触面(反転ロール15の外周面)は多孔構造に形成されている。また、振動発生回転体30と内側筒体32と外側筒体34とは互いに回転自在に形成されている。さらに、振動発生回転体30と内側筒体32と外側筒体34とは基材2の搬送方向と直交する方向を回転軸としてモータ等の駆動装置で回転駆動自在に形成されているが、振動発生回転体30は内側筒体32及び外側筒体34と逆向きに回転するように設定されている。すなわち、内側筒体32及び外側筒体34はその下部が基材2の進行方向と同方向となるように回転駆動され、振動発生回転体30はその下部が基材2の進行方向と逆方向となるように回転駆動されるものである。
As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the reversing
このようなプリプレグの製造装置を用いて基材2にワニス1を含浸させるにあたっては、次のようにして行う。まず、図2に示す上記のものと同様にして長尺の基材2をプレ含浸機10とワニス流動発生機3と浸漬機20にセットする。次に、上記のように基材2をセットした状態を維持しつつ、搬送ロール13、塗布ロール12、ガイドロール16、反転ロール15、ディップロール22、除去ロール23を回転駆動させることにより、長尺の基材2をその長手方向に連続的に進行させて基材2にワニス1を含浸させていく。
When the
すなわち、まず、上記と同様にしてプレ含浸機10で基材2にワニス1をプレ含浸する。次に、プレ含浸された基材2をワニス流動発生機3に導入し、ここで上記と同様にワニス1の流動により基材2に残存している気泡(ボイド)Bを基材2外へ押し出して除去するのである。図3に示す実施の形態では、反転ロール15の振動発生回転体30を回転させることによって、ワニス1に連続的に振動を起こしてワニス1が基材2をその厚み方向(表裏方向)に通過するようにワニス1を流動させるものである。すなわち、振動発生回転体30を内側筒体32及び外側筒体34に対して回転させると、振動発生回転体30の周面の凹凸形状の作用により内側筒体32に流れ込んだワニス1が、図5(b)に矢印で示すように、小孔31と大孔33とを通じて連続的に反転ロール15から噴出したり反転ロール15内に吸引されたりあるいは噴出と吸引を繰り返したりするものであり、これにより、ワニス1を連続的に振動させてワニス1の流動を発生させるものである。そして、このワニス1の流動により図1(a)〜(c)に示す上記と同様の作用が起こり、基材2に残存している気泡Bを基材2外へ押し出して除去することができるものである。ワニス1の振動の周波数は基材2の進行速度等によっても異なるが、基材2の進行速度が2m/分の場合、ワニス1の振動の周波数は80〜120Hzにするのが好ましい。尚、基材2の進行速度は通常2〜20m/分であるので、ワニス1の振動の周波数は80〜1200Hzに設定することができる。また、外側筒体34は基材2の進行速度と同じ回転速度であってもよいし、異なった回転速度であってもよく、異なる回転速度のほうが、大孔33の位置が進行に従って基材2に対する場所を変えることができ、これにより、ワニス1を基材2に均一に含浸させることができるので好ましい。
That is, first, the
次に、ワニス流動発生機3で気泡Bがほとんど除去された基材2を浸漬機20に導入し、ここで上記と同様にしてワニス1に基材2を浸漬する。この後、上記と同様にして基材2を乾燥した後、加熱等により基材2中の樹脂を半硬化状態にまで硬化させることによりプリプレグを形成することができる。そして、このプリプレグにおいてもワニス1の流動により基材2中の気泡Bを基材2外に強制的に押し出して除去することにより形成されているので、ボイドやワニスの未含浸部分がほとんどないものである。しかも、基材2中の気泡Bを除去するにあたってプリプレグに不要な溶剤を含浸させるのではなく、プリプレグに必要なワニス1を含浸させているので、従来のようにプリプレグに不要な溶剤を含浸させたり溶剤を乾燥させたりすることがなく、生産性の低下やコストアップになることがないものである。
Next, the
図6に他の実施の形態を示す。このプリプレグの製造装置は、図2に示すワニス流動発生機3において、反転ロール15として図3の振動装置として形成されたものを用いたものであり、その他の構成は他の実施の形態と同様に形成されている。このプリプレグの製造装置ではノズル4と反転ロール15の両方によりワニス1の流動を発生させることになる。
FIG. 6 shows another embodiment. This prepreg manufacturing apparatus uses the
そして、プレ含浸機10と浸漬機20のみを用いた従来のプリプレグの製造に比べて、本発明ではボイドやワニス1の未含浸部分の面積を80%減少させることができた。
And compared with the manufacture of the conventional prepreg using only the
1 ワニス
2 基材
3 ワニス流動発生機
14 流動発生機槽
15 反転ロール
30 振動発生回転体
31 小孔
32 内側筒体
33 大孔
34 外側筒体
B 気泡
DESCRIPTION OF
Claims (4)
In a prepreg manufacturing apparatus that impregnates a varnish into a base material, in order to extrude air bubbles in the base material out of the base material, the varnish flows through the base material immersed in the varnish so that the varnish passes in the thickness direction The varnish flow generator includes a flow generator tank for storing the varnish, and a reverse roll disposed in the varnish stored in the flow generator tank. The outer cylinder includes a vibration generating rotating body having an uneven surface, an inner cylinder provided with a large number of small holes over the entire surface, and an outer cylinder provided with a large number of large holes over the entire surface. An inner cylinder is inserted and arranged inside the body, and a vibration generating rotator is inserted and arranged inside the inner cylinder, and the vibration generating rotator is rotated with respect to the inner cylinder and the outer cylinder. The varnish in the inner cylinder is connected from the small and large holes. Prepreg manufacturing apparatus characterized by as to repeat the ejection and suction generates a flow of the varnish.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070313 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070703 |