JP2020029014A - Manufacturing method for prepreg and sheet-like integrated product, and coating device - Google Patents

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祥和 河野
Sachikazu Kono
祥和 河野
越智 隆志
Takashi Ochi
隆志 越智
惇一 青木
Junichi Aoki
惇一 青木
西野 聡
Satoshi Nishino
聡 西野
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Abstract

To provide a manufacturing method for prepreg in which coating liquid is applied to a reinforcement fiber sheet, which can be continuously run without clogging of generated fuzz even at high running speed, and can efficiently impregnate the reinforcement fiber sheet with the coating liquid, and a coating device.SOLUTION: In a manufacturing method for prepreg 1b, a reinforcement fiber sheet 1a is passed downward in a substantially vertical direction to inside a coating part 20 storing coating liquid 2 and the coating liquid 2 is applied to the reinforcement fiber sheet 1a. The coating part 20 comprises a liquid pool part and a narrowed part communicated with each other. The liquid pool part has a part at which a cross-sectional area continuously reduces along a running direction of the reinforcement fiber sheet 1a. The narrowed part has a slit-like cross section and has a cross sectional area smaller than an upper surface of the liquid pool part. Surface roughness Rz of a surface forming a tip of the narrowed part is 0.005 μm or more and 5 μm or less.SELECTED DRAWING: Figure 1a

Description

本発明は、プリプレグおよびシート状一体物の製造方法、塗工装置に関し、特に、強化繊維シートに塗液を均一に含浸する方法、および装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for producing a prepreg and a sheet-like integrated body, and more particularly to a method and an apparatus for uniformly impregnating a reinforcing fiber sheet with a coating liquid.

熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含むマトリックス樹脂を強化繊維で補強した繊維強化複合材料(FRP)は、航空・宇宙用材料、自動車材料、産業用材料、圧力容器、建築材料、筐体、医療用途、スポーツ用途など様々な分野で用いられている。特に高い力学特性と軽量性が必要な場合には、炭素繊維強化複合材料(CFRP)が幅広く好適に用いられている。一方、力学特性や軽量性よりもコストが優先される場合にはガラス繊維強化複合材料(GFRP)が用いられる場合がある。FRPは強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸し中間基材を得、これを積層、成形し、さらに熱硬化樹脂を用いた場合には熱硬化させて、FRPからなる部材を製造している。前記用途では平面状物やそれを折り曲げた形態のものが多く、FRPの中間基材としても1次元のストランドやロービング状物よりも、2次元のシート状物の方が部材を作製する際の積層効率や成形性の観点から幅広く使用されている。   Fiber reinforced composite material (FRP), which is a matrix resin containing thermoplastic resin and thermosetting resin reinforced with reinforcing fibers, is a material for aviation and space, automotive material, industrial material, pressure vessel, building material, housing, medical equipment. It is used in various fields such as applications and sports. Particularly when high mechanical properties and lightness are required, carbon fiber reinforced composite materials (CFRP) are widely and suitably used. On the other hand, when cost is prioritized over mechanical properties and light weight, a glass fiber reinforced composite material (GFRP) may be used. In the FRP, a reinforcing fiber bundle is impregnated with a matrix resin to obtain an intermediate base material, which is laminated and molded, and when a thermosetting resin is used, is thermoset to produce a member made of FRP. In the above-mentioned applications, there are many planar objects and those obtained by bending the same, and the two-dimensional sheet-like material is more often used as an intermediate substrate of FRP than a one-dimensional strand or roving-like material when producing a member. It is widely used from the viewpoint of lamination efficiency and moldability.

また、最近、FRPからなる部材の生産効率を向上させるため、シート状中間基材の積層の機械化・自動化が推進されており、ここでは細幅テープ状中間基材が好適に使用されている。細幅テープ状中間基材は広幅シート状中間基材を所望の幅でスライスしたり、細幅の強化繊維シートに直接マトリックス樹脂を含浸させて得ることができる。   Recently, in order to improve the production efficiency of members made of FRP, mechanization and automation of lamination of sheet-like intermediate base materials have been promoted, and narrow tape-like intermediate base materials are preferably used here. The narrow tape-shaped intermediate substrate can be obtained by slicing a wide sheet-shaped intermediate substrate at a desired width, or by directly impregnating a narrow reinforcing fiber sheet with a matrix resin.

2次元のシート状中間基材としては、強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグが幅広く使用されている。プリプレグに用いる強化繊維シートとしては、強化繊維を一方向に配列させシート状としたUD基材や多方向に配列させた織物である強化繊維ファブリックがある。特に力学特性が優先される場合には一方向配列強化繊維束が使用される場合が多い。一方、複雑形状のFRPを作製する場合には賦形性に優れ形状追従性のある強化繊維ファブリックが使用される場合が多い。   As a two-dimensional sheet-like intermediate substrate, a prepreg in which a matrix resin is impregnated into a reinforcing fiber sheet is widely used. Examples of the reinforcing fiber sheet used for the prepreg include a UD base material in which reinforcing fibers are arranged in one direction and in a sheet form, and a reinforcing fiber fabric which is a woven fabric arranged in multiple directions. In particular, when the mechanical properties are prioritized, the unidirectional array reinforcing fiber bundle is often used. On the other hand, when producing an FRP having a complicated shape, a reinforcing fiber fabric having excellent shapeability and shape following properties is often used.

プリプレグの製造方法の一つであるホットメルト法は、マトリックス樹脂を溶融した後、離型紙上にコーティングし、これを強化繊維シートの上面、下面でサンドイッチした積層構造を作製後、熱と圧力でマトリックス樹脂を強化繊維シート内部に含浸するものである。本方法は工程数が多く、また生産速度も上げられず、高コストとなる問題があった。   Hot-melt method, one of the prepreg manufacturing methods, is to melt the matrix resin, coat it on release paper, create a laminated structure sandwiched between the upper and lower surfaces of the reinforcing fiber sheet, and apply heat and pressure. The matrix resin is impregnated inside the reinforcing fiber sheet. This method has a problem that the number of steps is large, the production speed cannot be increased, and the cost is high.

含浸の効率化としては、例えば特許文献1のような提案があった。これはガラス繊維を溶融紡糸し、それを集束してストランドやロービング状としたものを熱可塑性樹脂を満たした円錐状の流路を有する液溜り部に通過させる方法であった。   For improving the efficiency of impregnation, for example, there has been a proposal as in Patent Document 1. In this method, a glass fiber is melt-spun and then bundled into a strand or roving to pass through a liquid reservoir having a conical flow path filled with a thermoplastic resin.

他方、シート状物の両面に同時に塗膜形成する方法が特許文献2に記載されているが、これは塗膜形成時のシート状物の揺らぎを防止するため、ウエブガイドにシート状物を通し、その後、パイプ型ドクターで塗工するものである。   On the other hand, a method for simultaneously forming a coating film on both sides of a sheet material is described in Patent Document 2. However, in order to prevent the fluctuation of the sheet material at the time of forming the coating film, the sheet material is passed through a web guide. After that, coating is performed with a pipe type doctor.

熱可塑性樹脂を用いた帯状プリプレグの製造方法として、帯状強化繊維束を水平方向(横方向)に搬送し、ダイに通過させ、帯状強化繊維束に熱可塑性樹脂を付与・含浸する横型引き抜き方式(特許文献3、特許文献4など)が知られている。特許文献3には、テープ状強化繊維をクロスヘッド(特許文献3の図2)に通し、クロスヘッド内の直線状のダイ部直前で樹脂がテープ状強化繊維束に付与される。特許文献4には、複数の帯状強化繊維束を別々に溶融熱可塑樹脂が満たされたダイ内へ導入し、固定ガイド(例えばスクイーズバー)により、開繊、含浸、積層し、最終的に1枚のシート状プリプレグとしてダイから引き抜くことが記載されている。   As a method for producing a strip-shaped prepreg using a thermoplastic resin, a strip-type reinforcing fiber bundle is conveyed in a horizontal direction (horizontal direction), passed through a die, and a thermoplastic resin is applied to and impregnated into the strip-shaped reinforcing fiber bundle. Patent Literature 3, Patent Literature 4, etc.) are known. In Patent Document 3, a tape-like reinforcing fiber is passed through a crosshead (FIG. 2 of Patent Document 3), and a resin is applied to a tape-like reinforcing fiber bundle immediately before a linear die portion in the crosshead. Patent Document 4 discloses that a plurality of band-shaped reinforcing fiber bundles are separately introduced into a die filled with a molten thermoplastic resin, opened, impregnated, and laminated by a fixed guide (for example, a squeeze bar). It is described that the sheet-shaped prepreg is pulled out from a die.

また、特許文献5には、強化繊維束を熱可塑性樹脂を満たしたマニホールドに通し、ダイから引き抜くプルトルージョン法においてダイを超音波で振動させ、含浸性を高めることが記載されている。   Further, Patent Document 5 describes that a reinforcing fiber bundle is passed through a manifold filled with a thermoplastic resin, and the die is ultrasonically vibrated by a pull-pulling method in which the reinforcing fiber bundle is pulled out from the die, thereby improving impregnation.

国際公開WO2001/028951パンフレットInternational Publication WO2001 / 028551 pamphlet 特許第3252278号明細書Patent No. 3252278 特開平6−31821号公報JP-A-6-31821 国際公開WO2012/002417パンフレットInternational Publication WO2012 / 002417 Pamphlet 特開平1−178412号公報JP-A-1-178412

しかしながら、特許文献1の方法ではストランドやロービング状物しか製造できず、本発明の対象とするシート状のプリプレグの製造には適用できない。また、特許文献1では含浸効率を向上させるため、ストランドやロービング状強化繊維束側面に熱可塑性樹脂の流体を当て円錐状流路内で乱流を積極的に発生させている。これは強化繊維束の配列を一部乱してマトリックス樹脂を流入させることを意図していると考えられるが、この思想を強化繊維シートに適用すると、強化繊維束の配列が乱れ、プリプレグの品位が低下するばかりか、FRPの力学特性が低下してしまうと考えられる。   However, the method of Patent Document 1 can only produce strands or rovings, and cannot be applied to the production of sheet-shaped prepregs that are the subject of the present invention. Further, in Patent Literature 1, in order to improve the impregnation efficiency, a fluid of a thermoplastic resin is applied to the strand or the side surface of the roving-like reinforcing fiber bundle to generate turbulent flow positively in the conical flow path. It is thought that this is intended to partially disturb the arrangement of the reinforcing fiber bundles and allow the matrix resin to flow in.However, when this idea is applied to the reinforcing fiber sheet, the arrangement of the reinforcing fiber bundles is disturbed, and the quality of the prepreg is degraded. It is considered that not only does FRP decrease, but also the mechanical properties of FRP decrease.

また、特許文献2におけるシート状物は、フィルム、布、紙、箔、パンチングプレート、網状シート材などであり、本発明の対象である強化繊維シートは意図されていない。仮に、炭素繊維からなる強化繊維シートに特許文献2の技術を適用した場合には、ウエブガイドでの擦過により毛羽が発生し、強化繊維シートが走行困難になると考えられる。また、特許文献2の技術は樹脂の塗工であり、含浸は意図されていない。   Further, the sheet-like material in Patent Document 2 is a film, cloth, paper, foil, a punching plate, a net-like sheet material, and the like, and the reinforcing fiber sheet which is the object of the present invention is not intended. If the technique of Patent Literature 2 is applied to a reinforcing fiber sheet made of carbon fibers, it is considered that fluff is generated by rubbing with a web guide, and the running of the reinforcing fiber sheet becomes difficult. Further, the technique of Patent Document 2 is coating of a resin, and impregnation is not intended.

特許文献3の技術では、クロスヘッド内のダイ部の前部は樹脂が無い状態でテープ状強化繊維がスリット状のガイダーチップを通過するため、毛羽が詰まり易く、また毛羽を除去する機能も無いため、長時間連続走行させることは困難と考えられる。特に毛羽が発生し易い炭素繊維ではこの傾向が顕著になると考えられる。   In the technique of Patent Document 3, since the tape-like reinforcing fiber passes through the slit-shaped guider chip without resin at the front portion of the die portion in the crosshead, the fluff is easily clogged, and there is no function of removing the fluff. Therefore, it is considered difficult to continuously run for a long time. In particular, it is considered that this tendency is remarkable in carbon fibers in which fluff is easily generated.

また、特許文献4の方法では連続生産時に液溜り部に毛羽が滞留し易く、引き抜き部で毛羽が詰まり易い。特に、帯状強化繊維束を高速で連続走行させると、毛羽が詰まる頻度が非常に高まるため、非常に遅い速度でしか生産ができず、生産性が上がらない問題点があった。また、横型引き抜き方式の場合、ダイ部は液漏れ防止のため密閉する必要があり、連続生産中に毛羽を回収することも十分ではない。さらに、横型引き抜き方式においては、強化繊維シートの内部に塗液が含浸する際、強化繊維シートの内部に残留していた気泡は、浮力により強化繊維シートの走行方向と直交する方向に排出されるため、含浸してくる塗液を押しのけるようにして気泡の排出が進む。そのため、気泡の移動が液によって阻害される上に、塗液の含浸も気泡によって阻害されるため、含浸効率が悪いという問題点があった。なお、特許文献4では気泡をベントから排気することも提案されているが、ダイ出口付近のみであり、その効果は限定的と考えられる。   Further, in the method of Patent Document 4, fluff is likely to stay in the liquid pool portion during continuous production, and fluff is likely to be clogged in the withdrawn portion. In particular, when the band-shaped reinforcing fiber bundle is continuously run at a high speed, the frequency of clogging of the fluff is extremely increased, so that production can be performed only at a very low speed, and there is a problem that productivity is not improved. Further, in the case of the horizontal drawing method, it is necessary to seal the die portion to prevent liquid leakage, and it is not sufficient to collect fluff during continuous production. Further, in the horizontal drawing method, when the coating liquid is impregnated inside the reinforcing fiber sheet, bubbles remaining inside the reinforcing fiber sheet are discharged in a direction orthogonal to the running direction of the reinforcing fiber sheet by buoyancy. Therefore, the discharge of air bubbles proceeds as if the impregnating coating liquid is pushed away. Therefore, there is a problem that impregnation efficiency is poor because the movement of bubbles is inhibited by the liquid and the impregnation of the coating liquid is also inhibited by the bubbles. In addition, although patent document 4 proposes exhausting air bubbles from a vent, the effect is considered to be limited only in the vicinity of the die outlet.

特許文献5の技術でも、樹脂が塗布される前に強化繊維シートは細い通路を通るため毛羽が発生し易く、また、それが間にホールド、ダイに持ち込まれるためダイで毛羽が詰まり易く、強化繊維シートの長時間走行性には限界があると考えられる。   Also in the technique of Patent Document 5, the reinforced fiber sheet passes through a narrow passage before the resin is applied, so that fluff is easily generated, and since it is held between the dies and brought into the die, the nap is easily clogged with the die. It is considered that the long-term running property of the fiber sheet is limited.

このように、UD基材や強化繊維ファブリックなど強化繊維シートへの効率的な塗液付与方法および製造方法は未だ確立されていなかった。   Thus, a method for efficiently applying a coating liquid to a reinforcing fiber sheet such as a UD base material or a reinforcing fiber fabric and a manufacturing method have not been established yet.

本発明の課題は、プリプレグの製造方法に関して、毛羽発生を抑制し、かつ毛羽が詰まることなく連続生産が可能であり、強化繊維シートに塗液を効率よく含浸させ、生産速度の高速化が可能で、さらに得られたプリプレグの折れなどが抑制され目付量が均一で外観および加工性に優れる、プリプレグの製造方法および塗工装置を提供することにある。   An object of the present invention is to reduce the generation of fluff in the prepreg production method, to enable continuous production without clogging, to impregnate the reinforcing fiber sheet with the coating liquid efficiently, and to increase the production speed. It is another object of the present invention to provide a prepreg manufacturing method and a coating apparatus, in which the obtained prepreg is prevented from being broken, has a uniform basis weight, and is excellent in appearance and workability.

前記の課題を解決する本発明のプリプレグの製造方法は、塗液が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを実質的に鉛直方向下向きに通過させて塗液を強化繊維シートに付与するプリプレグの製造方法であって、前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有し、前記狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzが0.005μm以上5μm以下とすることを特徴とすることを満たす、プリプレグの製造方法である。   The method for producing a prepreg of the present invention that solves the above-mentioned problem provides a coating liquid to the reinforcing fiber sheet by passing the reinforcing fiber sheet substantially vertically downward inside the coating section where the coating liquid is stored. A method for manufacturing a prepreg, wherein the application section includes a liquid reservoir and a constricted portion that are communicated with each other, and the liquid reservoir has a portion where a cross-sectional area decreases continuously along a running direction of a reinforcing fiber sheet. The constricted portion has a slit-shaped cross section and has a cross-sectional area smaller than the upper surface of the liquid reservoir portion, and the surface forming the tip of the constricted portion has a surface roughness Rz of 0.005 μm or more and 5 μm or less. A method for producing a prepreg, which satisfies the following.

本発明のプリプレグの製造方法によれば、毛羽による詰まりを大幅に抑制、防止できる。さらに、強化繊維シートを連続かつ高速で走行させることが可能となり、塗液を付与した強化繊維シートの生産性が向上する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method of the prepreg of this invention, clogging by fluff can be suppressed and prevented greatly. Further, the reinforcing fiber sheet can be run continuously and at a high speed, and the productivity of the reinforcing fiber sheet to which the coating liquid is applied is improved.

さらに得られたプリプレグの折れなどが抑制され目付が均一で外観および加工性に優れる、プリプレグを得ることが可能となる。   Further, it is possible to obtain a prepreg having a uniform basis weight and excellent appearance and workability, in which the obtained prepreg is prevented from being broken.

本発明の一実施形態に係るプリプレグの製造方法および塗工装置を示す概略横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a prepreg manufacturing method and a coating apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1aとは別の本発明の一実施形態に係るプリプレグの製造方法および塗工装置を示す概略横断面図である。FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a prepreg and a coating apparatus according to another embodiment of the present invention, which is different from FIG. 1A. 図1における塗布部20の部分を拡大した詳細横断面図である。FIG. 2 is an enlarged detailed cross-sectional view of a coating section 20 in FIG. 1. 図2における狭窄部先端を形成する面の断面方向からの拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a surface forming a distal end of a stenosis portion in FIG. 2 from a cross-sectional direction. 図2における塗布部20を、図2のAの方向から見た下面図である。FIG. 3 is a bottom view of the application unit 20 in FIG. 2 as viewed from a direction A in FIG. 2. 図2における塗布部20を、図2のBの方向から見た場合の塗布部内部の構造を説明する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure inside the coating unit when the coating unit 20 in FIG. 2 is viewed from a direction B in FIG. 2. 図5における隙間26での塗液2の流れを表す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a flow of a coating liquid 2 in a gap 26 in FIG. 5. 幅規制機構の設置例を示す図であるIt is a figure showing an example of installation of a width regulation mechanism. 図2とは別の実施形態の塗布部20bの詳細横断面図である。FIG. 4 is a detailed cross-sectional view of a coating unit 20b according to another embodiment different from FIG. 2. 図8とは別の実施形態の塗布部20cの詳細横断面図である。FIG. 9 is a detailed cross-sectional view of a coating section 20c of another embodiment different from FIG. 図8とは別の実施形態の塗布部20dの詳細横断面図である。FIG. 9 is a detailed cross-sectional view of a coating unit 20d according to another embodiment different from FIG. 8. 図8とは別の実施形態の塗布部20eの詳細横断面図である。FIG. 9 is a detailed cross-sectional view of a coating unit 20e of another embodiment different from FIG. 本発明とは異なる実施形態の塗布部30の詳細横断面図である。FIG. 4 is a detailed cross-sectional view of a coating unit 30 according to an embodiment different from the present invention. 本発明の実施形態の一例である液溜まり部内にバーを具備した態様を示す図である。It is a figure showing the mode provided with the bar in the liquid pool part which is an example of an embodiment of the present invention. 本発明を用いたプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いたプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。It is the schematic of an example of another prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いたプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。It is the schematic of an example of another prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いたプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。It is the schematic of an example of another prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いたプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。It is the schematic of an example of another prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。It is the schematic of an example of another prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の概略図である。It is the schematic of another prepreg manufacturing process and apparatus using this invention. 本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の概略図である。It is the schematic of another prepreg manufacturing process and apparatus using this invention.

本発明の望ましい実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は発明の実施形態を例示するものであり、本発明はこれに限定して解釈されるものではなく、本発明の目的・効果を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the following description exemplifies embodiments of the present invention, and the present invention is not construed as being limited thereto, and various modifications can be made without departing from the objects and effects of the present invention. .

<プリプレグの製造方法および塗工装置の概略>
まず、図1aにより本発明のプリプレグの製造方法の概略を述べる。図1aは本発明の一実施形態に係る強化繊維シートとしてUD基材を用いた時のプリプレグの製造方法および装置を示す概略断面図である。塗工装置100には、強化繊維シート1aを実質的に鉛直方向下向きZに走行させる走行機構である搬送ロール13、14と、搬送ロール13、14の間に設けられ、塗布機構である塗液2が溜められた塗布部20が具備されている。また、塗工装置100の前後には、強化繊維1を巻き出す複数のクリール11aと、巻き出された強化繊維1を一方向に配列しUD基材とした強化繊維シート1a(図1aでは紙面奥行き方向に配列)を得る配列装置12aとプリプレグ1bの巻取り装置15を備えることができ、また、図示していないが塗工装置100には塗液の供給装置が具備されている。さらに、必要に応じ、離型シート3を供給する離型シート供給装置16を備えることもできる。また、強化繊維シートとして強化繊維ファブリックを用いる場合、図1bのとおり、11bに強化繊維ファブリックを巻き出す巻出し装置11bと、強化繊維ファブリックを引き出すニップロール12bを備えることで図1aと同様に製造することができる。
<Outline of prepreg manufacturing method and coating apparatus>
First, an outline of a method for producing a prepreg of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1a is a schematic cross-sectional view showing a prepreg manufacturing method and apparatus when a UD base material is used as a reinforcing fiber sheet according to one embodiment of the present invention. The coating apparatus 100 is provided between the transport rolls 13 and 14 as transport mechanisms 13 and 14 which are traveling mechanisms for traveling the reinforcing fiber sheet 1a substantially vertically downward Z, and a coating liquid as an application mechanism. 2 is provided with an application section 20 in which 2 is stored. In addition, before and after the coating apparatus 100, a plurality of creels 11a for unwinding the reinforcing fibers 1 and a reinforcing fiber sheet 1a in which the unwound reinforcing fibers 1 are arranged in one direction and used as a UD base (in FIG. An arrangement device 12a for obtaining an arrangement in the depth direction) and a winding device 15 for the prepreg 1b can be provided, and the coating device 100 (not shown) is provided with a coating liquid supply device. Further, if necessary, a release sheet supply device 16 for supplying the release sheet 3 can be provided. When a reinforcing fiber sheet is used as the reinforcing fiber sheet, as shown in FIG. 1B, an unwinding device 11b for unwinding the reinforcing fiber fabric and a nip roll 12b for extracting the reinforcing fiber fabric are provided in the same manner as in FIG. 1A. be able to.

<強化繊維シート>
ここで、強化繊維1としては、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、金属酸化物繊維、金属窒化物繊維、有機繊維(アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維など)などを例示することができるが、炭素繊維を用いることが、FRPの力学特性、軽量性の観点から好ましい。
<Reinforced fiber sheet>
Here, examples of the reinforcing fiber 1 include carbon fiber, glass fiber, metal fiber, metal oxide fiber, metal nitride fiber, organic fiber (aramid fiber, polybenzoxazole fiber, polyvinyl alcohol fiber, polyethylene fiber, etc.). However, it is preferable to use carbon fibers from the viewpoint of the mechanical properties and light weight of the FRP.

本発明で用いられる強化繊維シートとしては強化繊維を一方向に配列したUD基材や織物としての強化繊維ファブリックがあげられる。   Examples of the reinforcing fiber sheet used in the present invention include a UD substrate in which reinforcing fibers are arranged in one direction and a reinforcing fiber fabric as a woven fabric.

強化繊維シートとしての一方向に配列したUD基材とは、複数本の強化繊維を一方向に面上で配列させたものを言い、必ずしも該複数の強化繊維は相互に絡み合う等して一体化している必要は無い。すなわち、本発明の製造方法によれば、塗液の塗布後には塗液が含浸されたシート状物として得られることから強化繊維が配列された状態として便宜上強化繊維シートと称している。ここで、強化繊維シートは厚み、幅には特に制限は無く、目的、用途に応じ適宜選択することができる。炭素繊維の場合には、通常、1,000本〜1,000,000本程度の単繊維がテープ状に集合したものを「トウ」と呼んでおり、このトウを配列させて強化繊維シートを得ることができるが、トウが厚み方向に積層されていても良い。なお、強化繊維シートは、その幅/厚みで定義されるアスペクト比は10以上であると、取り扱い易く好ましい。なお、本発明では、テープ状の「トウ」1本も強化繊維シートの一形態と解される。   The UD base material arranged in one direction as a reinforcing fiber sheet refers to a material in which a plurality of reinforcing fibers are arranged on a surface in one direction, and the plurality of reinforcing fibers are not necessarily integrated by being entangled with each other. You don't have to. That is, according to the production method of the present invention, after the application of the coating liquid, the coating liquid is obtained as a sheet impregnated with the coating liquid. Here, the thickness and width of the reinforcing fiber sheet are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose and application. In the case of a carbon fiber, a fiber in which about 1,000 to about 1,000,000 single fibers are aggregated in a tape shape is called a "tow", and the tow is arranged to form a reinforcing fiber sheet. Although it can be obtained, tows may be laminated in the thickness direction. The reinforcing fiber sheet preferably has an aspect ratio defined by the width / thickness of 10 or more because it is easy to handle. In the present invention, one tape-shaped “toe” is also understood as one form of the reinforcing fiber sheet.

また、強化繊維シートを形成する方法は公知の方法を用いることができ、特に制限は無いが、単繊維をあらかじめ配列させた強化繊維束を形成し、この強化繊維束を更に配列させて強化繊維シートを形成させることが、工程効率化、配列均一化の観点から好ましい。例えば炭素繊維では、前記したようにテープ状の強化繊維束である「トウ」がボビンに巻かれているが、ここから引き出されたテープ状の強化繊維束を配列させて強化繊維シートを得ることができる。また、クリールにかけられたボビンから引き出された強化繊維束を整然と並べ、強化繊維シート束中で強化繊維束の望ましくない重なりや折りたたみ、強化繊維束間の隙間を無くするための強化繊維配列機構を有することが好ましい。強化繊維配列機構としては公知のローラーやくし型配列装置などを用いることができる。また、予め配列した強化繊維シートを複数枚重ねることも強化繊維間の隙間を減じる観点から有用である。なお、クリールには強化繊維を引き出す際に張力制御機構が付与されていることが好ましい。張力制御機構としては、公知のものを使用可能であるが、ブレーキ機構などが挙げられる。また、糸道ガイドの調整などによっても張力を制御することができる。   The method for forming the reinforcing fiber sheet can be a known method, and is not particularly limited. A reinforcing fiber bundle in which single fibers are arranged in advance is formed, and the reinforcing fiber bundle is further arranged to form a reinforcing fiber. Forming a sheet is preferable from the viewpoints of process efficiency and uniform arrangement. For example, in carbon fiber, as described above, a `` toe '' which is a tape-shaped reinforcing fiber bundle is wound around a bobbin, and a reinforcing fiber sheet is obtained by arranging a tape-shaped reinforcing fiber bundle drawn out from this. Can be. Also, a reinforcing fiber arrangement mechanism for orderly arranging reinforcing fiber bundles drawn out from the creeled bobbin, eliminating undesirable overlapping and folding of reinforcing fiber bundles in the reinforcing fiber sheet bundle, and gaps between reinforcing fiber bundles. It is preferred to have. As the reinforcing fiber arranging mechanism, a known roller or comb-type arranging device can be used. It is also useful to stack a plurality of pre-arranged reinforcing fiber sheets from the viewpoint of reducing the gap between the reinforcing fibers. The creel is preferably provided with a tension control mechanism when drawing out the reinforcing fibers. As the tension control mechanism, a known mechanism can be used, and a brake mechanism or the like can be used. The tension can also be controlled by adjusting the thread guide.

また、本発明の強化繊維シートとしての強化繊維ファブリックとは、強化繊維を多軸で配列させる、またはランダム配置してシート化したものである。具体的には、織物や編物などの他、強化繊維を2次元で多軸配置したものや、不織布やマット、紙など強化繊維をランダム配向させたものを挙げることができる。この場合、強化繊維はバインダー付与、交絡、溶着、融着などの方法を利用してシート化することもできる。織物としては、平織、ツイル、サテンの基本織組織の他、ノンクリンプ織物やバイアス構造、絡み織、多軸織物、多重織物などを用いることができる。バイアス構造とUD基材を組み合わせた織物は、UD構造により塗布・含浸工程での引っ張りでの織物の変形を抑制するだけでなく、バイアス構造による擬似等方性も併せ持っており、好ましい形態である。また、多重織物では織物上面/下面、また織物内部の構造・特性をそれぞれ設計できる利点がある。編物では塗布・含浸工程での形態安定性を考慮すると経編が好ましいが、筒状編み物であるブレードを用いることもできる。   In addition, the reinforcing fiber fabric as the reinforcing fiber sheet of the present invention is a sheet in which reinforcing fibers are arranged in a multiaxial manner or randomly arranged. Specific examples thereof include those in which reinforcing fibers are two-dimensionally arranged in a multiaxial manner, and those in which reinforcing fibers such as a nonwoven fabric, a mat, and paper are randomly oriented, in addition to a woven fabric or a knitted fabric. In this case, the reinforcing fibers can be formed into a sheet using a method such as binder application, entanglement, welding, or fusion. As the woven fabric, a non-crimp woven fabric, a bias structure, an entangled woven fabric, a multiaxial woven fabric, a multiple woven fabric, or the like can be used in addition to the plain woven fabric, twill fabric, and satin woven fabric. The woven fabric combining the bias structure and the UD substrate not only suppresses the deformation of the woven fabric due to the tension in the coating / impregnation process due to the UD structure, but also has the pseudo-isotropy due to the bias structure, which is a preferable form. . In addition, the multi-layer fabric has an advantage that the structure / characteristics of the fabric upper / lower surface and the inside of the fabric can be individually designed. In the case of knitted fabrics, warp knitting is preferred in view of the form stability in the coating / impregnation step, but a blade which is a tubular knitted fabric can also be used.

強化繊維ファブリックの厚みは、本発明の効果が得られる範囲であれば特に制限は無く、必要とされるFRP性能と塗布工程の安定性を勘案して決めればよい。狭窄部の通過性を考慮すると、1mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.3mm以下である。   The thickness of the reinforcing fiber fabric is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, and may be determined in consideration of the required FRP performance and the stability of the coating process. In consideration of the permeability of the stenosis, it is preferably 1 mm or less, more preferably 0.3 mm or less.

強化繊維ファブリックは目的に応じた適切なものを市場から入手、作製可能であるが、その一例を下記する。織物としては、例えば、東レ(株)製“トレカ”クロスのC06142、C06347B、C05642等、HEXCEL社製“HexForce”Fabricsや“PrimeTex”の84、G0801、XAGP282P、43195、G0939、G0803、43364、XSGP196P、SGP203CS、XC1400、48200、48287、46150、“Injetex”FabricsのGB201、G0986、G0926等、炭素繊維とガラス繊維のハイブリッド織物であるG1088、G0874、G0973、43743等、アラミド繊維織物である20796、21263、Quartz織物である610、593等、が挙げられる。不織布・マット・紙としては、例えば、東レ(株)製“トレカ”マットB030、B050、BV03等やオリベスト社製“カーボライト”のCEO−030、CBP−030、ZX−020等が挙げられる。   A reinforcing fiber fabric suitable for the purpose can be obtained and manufactured from the market, and an example thereof will be described below. Examples of the fabric include, for example, C06142, C06347B, and C05642 of “Treca” cloth manufactured by Toray Industries, Inc., “HexForce” Fabrics manufactured by HEXCEL and 84, G0801, XAGP282P, 43195, G0939, G0803, 43936PXXG of “PrimeTex”. , SGP203CS, XC1400, 48200, 48287, 46150, "Injetex" Fabrics GB201, G0986, G0926, etc., and G1088, G0874, G0973, 43743, etc., which are hybrid fabrics of carbon fiber and glass fiber, and 20796, 21263, which are aramid fiber fabrics And Quartz fabrics 610, 593, and the like. Examples of the nonwoven fabric, mat, and paper include “Torayca” mats B030, B050, and BV03 manufactured by Toray Industries, Inc., and CEO-030, CBP-030, and ZX-020 manufactured by Olivet “Carbolite”.

<強化繊維シートの平滑化>
本発明においては、強化繊維シートの表面平滑性を高くすることで、塗布部での塗布量の均一性を向上させることができる。このため、強化繊維シートを平滑化処理した後、液溜り部に導くことが好ましい。平滑化処理法は特に制限は無いが、対向ロールなどで物理的に押しつける方法や空気流を用いて強化繊維を動かす方法などを例示できる。物理的に押しつける方法は簡便かつ、強化繊維の配列を乱しにくいため好ましい。より具体的にはカレンダー加工などを用いることができる。空気流を用いる方法は擦過が起こりにくいだけでなく、強化繊維シートを拡幅する効果もあり好ましい。
<Smoothing of reinforcing fiber sheet>
In the present invention, by increasing the surface smoothness of the reinforcing fiber sheet, it is possible to improve the uniformity of the application amount in the application section. For this reason, it is preferable to guide the reinforcing fiber sheet to the liquid pool after performing the smoothing treatment. The method of smoothing is not particularly limited, and examples thereof include a method of physically pressing with a facing roll or the like, and a method of moving a reinforcing fiber using an air flow. The physical pressing method is preferred because it is simple and does not easily disturb the arrangement of the reinforcing fibers. More specifically, calendering or the like can be used. The method using an air flow is preferable because it not only causes less abrasion but also has the effect of widening the reinforcing fiber sheet.

<強化繊維シートの拡幅>
また、本発明において、強化繊維シートを拡幅処理した後、液溜り部に導くことも、薄いプリプレグを効率的に製造できる観点から好ましい。拡幅処理方法は特に制限は無いが、機械的に振動を付与する方法、空気流により強化繊維を拡げる方法などを例示できる。機械的に振動を付与する方法としては、例えば特開2015−22799号公報記載のように、振動するロールに強化繊維シートを接触させる方法がある。振動方向としては、強化繊維シートの進行方向をX軸とすると、Y軸方向(水平方向)、Z軸方向(垂直方向)の振動を与えることが好ましく、水平方向振動ロールと垂直方向振動ロールを組み合わせて用いることも好ましい。また振動ロール表面は複数の突起を設けておくと、ロールでの強化繊維の擦過を抑制でき、好ましい。空気流を用いる方法としては、例えば、SEN−I GAKKAISHI,vol.64,P−262−267(2008).記載の方法を用いることができる。
<Widening of reinforced fiber sheet>
In the present invention, it is also preferable to guide the reinforcing fiber sheet to the liquid pool after widening the reinforcing fiber sheet from the viewpoint of efficiently producing a thin prepreg. There is no particular limitation on the widening method, and examples thereof include a method of mechanically applying vibration and a method of expanding the reinforcing fibers by an air flow. As a method of mechanically applying vibration, there is a method of bringing a reinforcing fiber sheet into contact with a vibrating roll as described in, for example, JP-A-2015-22799. As the vibration direction, when the traveling direction of the reinforcing fiber sheet is the X axis, it is preferable to apply vibrations in the Y axis direction (horizontal direction) and the Z axis direction (vertical direction). It is also preferable to use them in combination. It is preferable that a plurality of projections are provided on the surface of the vibrating roll, because the abrasion of the reinforcing fibers by the roll can be suppressed. As a method using an air flow, for example, SEN-IGAKKAISHI, vol. 64, P-262-267 (2008). The described method can be used.

<強化繊維シートの予熱>
また、本発明において、強化繊維シートを加熱した後、液溜り部に導くと、塗液の温度低下を抑制し、塗液の粘度均一性を向上させられるため好ましい。強化繊維シートは塗液温度近傍まで加熱されることが好ましいが、このための加熱手段としては、空気加熱、赤外線加熱、遠赤外線加熱、レーザー加熱、接触加熱、熱媒加熱(スチームなど)など多様な手段を用いることができる。中でも赤外線加熱は装置が簡便であり、また強化繊維シートシートを直接加熱できるため、走行速度が速くても所望の温度まで効率よく加熱が可能であり、好ましい。
<Preheating of reinforced fiber sheet>
In addition, in the present invention, it is preferable that the reinforcing fiber sheet is heated and then guided to the liquid pool portion, because the temperature decrease of the coating liquid can be suppressed and the viscosity uniformity of the coating liquid can be improved. The reinforcing fiber sheet is preferably heated to a temperature close to the temperature of the coating solution, and various heating means for this purpose include air heating, infrared heating, far infrared heating, laser heating, contact heating, and heating medium heating (such as steam). Means can be used. Above all, infrared heating is preferable because the apparatus is simple and the reinforcing fiber sheet can be directly heated, so that it can be efficiently heated to a desired temperature even at a high running speed.

<塗液>
本発明で用いる塗液は、付与する目的に応じ適宜選択することができるが、例えばシート状プリプレグの製造に適用する場合には、マトリックス樹脂の塗液を使用することができる。本発明により得られるマトリックス樹脂が塗工されたプリプレグは、強化繊維シートにマトリックス樹脂が含浸した状態となり、そのままシート状プリプレグとして積層、成形してFRPからなる部材を得ることができる。含浸度は、塗布部の設計や、塗布以降の追含浸により制御することができる。マトリックス樹脂としては、用途に応じ適宜選択可能であるが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることが一般的である。マトリックス樹脂は、加熱し溶融させた溶融樹脂でも室温で塗液のものでも良い。また、溶媒を用いて溶液やワニス化したものでも良い。
<Coating liquid>
The coating liquid used in the present invention can be appropriately selected according to the purpose of application. For example, when applied to the production of a sheet-shaped prepreg, a coating liquid of a matrix resin can be used. The prepreg coated with the matrix resin obtained by the present invention is in a state where the matrix resin is impregnated in the reinforcing fiber sheet, and can be laminated and molded as it is as a sheet-shaped prepreg to obtain a member made of FRP. The degree of impregnation can be controlled by the design of the application section and the additional impregnation after application. The matrix resin can be appropriately selected depending on the application, but it is common to use a thermoplastic resin or a thermosetting resin. The matrix resin may be a molten resin heated and melted or a coating liquid at room temperature. Further, a solution or a varnish formed using a solvent may be used.

マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などFRPに一般的に使用されるものを用いることができる。また、これらは室温で液体であればそのまま用いても良いし、室温で固体や粘稠液体であれば、加温して低粘度化する、あるいは溶融し融液として用いても良いし、溶媒に溶解し溶液やワニス化して用いても良い。   As the matrix resin, those generally used for FRP, such as a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photocurable resin, can be used. Further, these may be used as they are if they are liquids at room temperature, or may be used as solids or viscous liquids at room temperature to reduce the viscosity by heating, or may be used as a melt by melting, or a solvent. May be used as a solution or varnish.

熱可塑性樹脂としては、主鎖に、炭素・炭素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イミダゾール結合、カルボニル結合から選ばれる結合を有するポリマーを用いることができる。具体的には、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリスルホン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)、ポリアミドイミド(PAI)などを例示できる。航空機用途などの耐熱性が要求される分野では、PPS、PES、PI、PEI、PSU、PEEK、PEKK、PAEKなどが好適である。一方、産業用途や自動車用途などでは、成形効率を上げるため、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィンやPA、ポリエステル、PPSなどが好適である。これらはポリマーでも良いし、低粘度、低温塗布のため、オリゴマーやモノマーを用いても良い。もちろん、これらは目的に応じ、共重合されていても良いし、各種を混合しポリマーブレンド・アロイとして用いることもできる。   The thermoplastic resin is selected from a carbon-carbon bond, an amide bond, an imide bond, an ester bond, an ether bond, a carbonate bond, a urethane bond, a urea bond, a thioether bond, a sulfone bond, an imidazole bond, and a carbonyl bond in the main chain. A polymer having a bond can be used. Specifically, polyacrylate, polyolefin, polyamide (PA), aramid, polyester, polycarbonate (PC), polyphenylene sulfide (PPS), polybenzimidazole (PBI), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSU), polyether sulfone (PES), polyether ketone (PEK), polyether ether ketone (PEEK), polyether ketone ketone (PEKK), polyaryl ether ketone (PAEK), polyamide imide (PAI), etc. it can. In fields requiring heat resistance such as aircraft applications, PPS, PES, PI, PEI, PSU, PEEK, PEKK, PAEK, and the like are suitable. On the other hand, for industrial applications and automotive applications, polyolefins such as polypropylene (PP), PA, polyester, PPS, and the like are preferable in order to increase molding efficiency. These may be polymers or oligomers or monomers for low viscosity and low temperature coating. Of course, these may be copolymerized depending on the purpose, or may be used as a polymer blend alloy by mixing various types.

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アセチレン末端を有する樹脂、ビニル末端を有する樹脂、アリル末端を有する樹脂、ナジック酸末端を有する樹脂、シアン酸エステル末端を有する樹脂があげられる。これらは、一般に硬化剤や硬化触媒と組合せて用いることができる。また、適宜、これらの熱硬化性樹脂を混合して用いることも可能である。   Examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, a maleimide resin, a polyimide resin, a resin having an acetylene terminal, a resin having a vinyl terminal, a resin having an allyl terminal, a resin having a nadic acid terminal, and a resin having a cyanate ester terminal. Can be These can be generally used in combination with a curing agent or a curing catalyst. In addition, these thermosetting resins can be appropriately used in combination.

本発明に適した熱硬化性樹脂として、耐熱性、耐薬品性、力学特性に優れていることからエポキシ樹脂が好適に用いられる。特に、アミン類、フェノール類、炭素・炭素二重結合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂が好ましい。具体的には、アミン類を前駆体とするエポキシ樹脂として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−p−アミノフェノール、トリグリシジル−m−アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾールの各種異性体、フェノール類を前駆体とするエポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、炭素・炭素二重結合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂としては脂環式エポキシ樹脂等があげられるが、これに限定されない。またこれらのエポキシ樹脂をブロモ化したブロモ化エポキシ樹脂も用いられる。テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンに代表される芳香族アミンを前駆体とするエポキシ樹脂は耐熱性が良好で強化繊維との接着性が良好なため本発明に最も適している。   As a thermosetting resin suitable for the present invention, an epoxy resin is preferably used because of its excellent heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties. In particular, an epoxy resin using an amine, a phenol, or a compound having a carbon-carbon double bond as a precursor is preferable. Specifically, various isomers of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidyl-p-aminophenol, triglycidyl-m-aminophenol, and triglycidylaminocresol, and phenols are used as epoxy resins having amines as precursors. Bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, a compound having a carbon-carbon double bond as a precursor Examples of the epoxy resin include, but are not limited to, alicyclic epoxy resins. Brominated epoxy resins obtained by brominating these epoxy resins are also used. An epoxy resin having an aromatic amine represented by tetraglycidyldiaminodiphenylmethane as a precursor has a good heat resistance and a good adhesion to a reinforcing fiber, and is most suitable for the present invention.

熱硬化性樹脂は硬化剤と組合せて、好ましく用いられる。例えばエポキシ樹脂の場合には、硬化剤はエポキシ基と反応しうる活性基を有する化合物であればこれを用いることができる。好ましくは、アミノ基、酸無水物基、アジド基を有する化合物が適している。具体的には、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体、アミノ安息香酸エステル類が適している。具体的に説明すると、ジシアンジアミドはプリプレグの保存性に優れるため好んで用いられる。またジアミノジフェニルスルホンの各種異性体は、耐熱性の良好な硬化物を与えるため本発明には最も適している。アミノ安息香酸エステル類としては、トリメチレングリコールジ−p−アミノベンゾエートやネオペンチルグリコールジ−p−アミノベンゾエートが好んで用いられ、ジアミノジフェニルスルホンに比較して、耐熱性に劣るものの、引張強度に優れるため、用途に応じて選択して用いられる。また、もちろん必要に応じ硬化触媒を用いることも可能である。また、塗液のポットライフを向上させる意味から、硬化剤や硬化触媒と錯体形成可能な錯化剤を併用することも可能である。   A thermosetting resin is preferably used in combination with a curing agent. For example, in the case of an epoxy resin, the curing agent may be a compound having an active group capable of reacting with an epoxy group. Preferably, a compound having an amino group, an acid anhydride group, or an azide group is suitable. Specifically, dicyandiamide, various isomers of diaminodiphenylsulfone, and aminobenzoic acid esters are suitable. More specifically, dicyandiamide is preferably used because of its excellent prepreg preservability. Further, various isomers of diaminodiphenyl sulfone are most suitable for the present invention because they give cured products having good heat resistance. As the aminobenzoic acid esters, trimethylene glycol di-p-aminobenzoate and neopentyl glycol di-p-aminobenzoate are preferably used. Compared with diaminodiphenyl sulfone, the heat resistance is lower, but the tensile strength is lower. Because it is excellent, it is selected and used according to the application. It is also possible to use a curing catalyst if necessary. From the viewpoint of improving the pot life of the coating liquid, it is also possible to use a complexing agent capable of forming a complex with a curing agent or a curing catalyst.

また本発明では、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合して用いることも好適である。熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物は、熱硬化性樹脂を単独で用いた場合より良好な結果を与える。これは、熱硬化性樹脂が、一般に脆い欠点を有しながらオートクレーブによる低圧成形が可能であるのに対して、熱可塑性樹脂が、一般に強靭である利点を有しながらオートクレーブによる低圧成形が困難であるという二律背反した特性を示すため、これらを混合して用いることで物性と成形性のバランスをとることができるためである。混合して用いる場合は、プリプレグを硬化させてなるFRPの力学特性の観点から熱硬化性樹脂を50質量%より多く含むことが好ましい。   In the present invention, it is also preferable to use a thermoplastic resin mixed with a thermosetting resin. A mixture of a thermosetting resin and a thermoplastic resin gives better results than using the thermosetting resin alone. This is because while thermosetting resins generally have the disadvantage of being brittle, low-pressure molding with an autoclave is possible, whereas thermoplastic resins have the advantage of being generally tough, but low-pressure molding with an autoclave is difficult. This is because they exhibit a trade-off characteristic, that is, they can be used in combination to balance physical properties and moldability. When mixed and used, it is preferable to contain the thermosetting resin in an amount of more than 50% by mass from the viewpoint of the mechanical properties of the FRP obtained by curing the prepreg.

<ポリマー粒子>
また、本発明では、ポリマー粒子を含んだ塗液を用いると、得られるCFRPの靱性や耐衝撃性を向上させることができ、好ましい。この時、ポリマー粒子のガラス転移温度(Tg)または融点(Tm)は塗液温度よりも20℃以上高くすると、塗液中でポリマー粒子の形態を保持し易く、好ましい。ポリマー粒子のTgは温度変調DSCを用い、以下の条件で測定することができる。温度変調DSC装置としては、TA Instrments社製 Q1000などが好適であり、窒素雰囲気下、高純度インジウムで校正して用いることができる。測定条件は、昇温速度は2℃/分、温度変調条件は周期60秒、振幅1℃とすることができる。これで得られた全熱流から可逆成分を分離し、階段状シグナルの中点の温度をTgとすることができる。
<Polymer particles>
In the present invention, it is preferable to use a coating liquid containing polymer particles because the toughness and impact resistance of the obtained CFRP can be improved. At this time, it is preferable that the glass transition temperature (Tg) or the melting point (Tm) of the polymer particles is higher than the coating liquid temperature by 20 ° C. or more, because the shape of the polymer particles can be easily maintained in the coating liquid. The Tg of the polymer particles can be measured using a temperature-modulated DSC under the following conditions. As the temperature modulation DSC device, Q1000 manufactured by TA Instruments or the like is suitable, and it can be used after being calibrated with high-purity indium in a nitrogen atmosphere. The measurement conditions are as follows: the temperature rise rate is 2 ° C./min, and the temperature modulation condition is a cycle of 60 seconds and an amplitude of 1 ° C. The reversible component is separated from the total heat flow obtained in this way, and the temperature at the middle point of the step signal can be set to Tg.

また、Tmは通常のDSCで昇温速度10℃/分で測定し、融解に相当するピーク状シグナルのピークトップ温度をTmとすることができる。   In addition, Tm is measured by a normal DSC at a heating rate of 10 ° C./min, and the peak top temperature of a peak signal corresponding to melting can be defined as Tm.

また、ポリマー粒子としては、塗液に溶けないことが好ましく、このようなポリマー粒子としては、例えば、WO2009/142231パンフレット記載などを参照し、適切なものを用いることができる。より、具体的には、ポリアミドやポリイミドを好ましく用いることができ、優れた靭性のため耐衝撃性を大きく向上できる、ポリアミドは最も好ましい。ポリアミドとしてはポリアミド12、ポリアミド11、ポリアミド6、ポリアミド66やポリアミド6/12共重合体、特開平01−104624号公報の実施例1記載のエポキシ化合物にてセミIPN(高分子相互侵入網目構造)化されたポリアミド(セミIPNポリアミド)などを好適に用いることができる。この熱可塑性樹脂粒子の形状としては、球状粒子でも非球状粒子でも、また多孔質粒子でもよいが、球状の方が樹脂の流動特性を低下させないため、本発明の製造法では特に好ましい。また、球状であれば応力集中の起点がなく、高い耐衝撃性を与えるという点でも好ましい態様である。   Further, the polymer particles are preferably insoluble in the coating liquid. As such polymer particles, for example, appropriate ones can be used by referring to the description in WO2009 / 142231 pamphlet and the like. More specifically, polyamide or polyimide can be preferably used, and polyamide, which can greatly improve impact resistance due to excellent toughness, is most preferable. As the polyamide, semi-IPN (polymer interpenetrating network structure) using polyamide 12, polyamide 11, polyamide 6, polyamide 66 or polyamide 6/12 copolymer, or the epoxy compound described in Example 1 of JP-A-01-104624. Polyamide (semi-IPN polyamide) or the like can be suitably used. The shape of the thermoplastic resin particles may be a spherical particle, a non-spherical particle, or a porous particle, but a spherical shape is particularly preferable in the production method of the present invention since the flow characteristics of the resin are not deteriorated. Further, a spherical shape is a preferable embodiment in that there is no starting point of stress concentration and high impact resistance is given.

ポリアミド粒子の市販品としては、SP−500、SP−10、TR−1、TR−2、842P−48、842P−80(以上、東レ(株)製)、“オルガソール(登録商標)”1002D、2001UD、2001EXD、2002D、3202D、3501D,3502D、(以上、アルケマ(株)製)、“グリルアミド(登録商標)”TR90(エムザベルケ(株)社製)、“TROGAMID(登録商標)”CX7323、CX9701、CX9704、(デグサ(株)社製)等を使用することができる。これらのポリアミド粒子は、単独で使用しても複数を併用してもよい。   Commercially available polyamide particles include SP-500, SP-10, TR-1, TR-2, 842P-48, 842P-80 (all manufactured by Toray Industries, Inc.) and "Orgasol (registered trademark)" 1002D. , 2001UD, 2001EXD, 2002D, 3202D, 3501D, 3502D (all manufactured by Arkema Co., Ltd.), "Grillamide (registered trademark)" TR90 (manufactured by Mazaverke Co., Ltd.), "TROGAMID (registered trademark)" CX7323, CX9701 , CX9704 (manufactured by Degussa Co., Ltd.) and the like can be used. These polyamide particles may be used alone or in combination of two or more.

また、CFRPの層間樹脂層を高靭性化するためには、ポリマー粒子を層間樹脂層に留めておくことが好ましい。そのため、ポリマー粒子の数平均粒径は5〜50μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは7〜40μmの範囲、さらに好ましくは10〜30μmの範囲である。数平均粒径を5μm以上とすることで、粒子が強化繊維の束の中に侵入せず、得られる繊維強化複合材料の層間樹脂層に留まることができる。数平均粒径を50μm以下とすることで、プリプレグ表面のマトリックス樹脂層の厚みを適正化し、ひいては得られるCFRPにおいて、繊維質量含有率を適正化することができる。   Further, in order to increase the toughness of the CFRP interlayer resin layer, it is preferable to keep the polymer particles in the interlayer resin layer. Therefore, the number average particle size of the polymer particles is preferably in the range of 5 to 50 μm, more preferably in the range of 7 to 40 μm, and still more preferably in the range of 10 to 30 μm. By setting the number average particle diameter to 5 μm or more, the particles do not enter the bundle of the reinforcing fibers and can stay in the interlayer resin layer of the obtained fiber-reinforced composite material. By setting the number average particle size to 50 μm or less, the thickness of the matrix resin layer on the prepreg surface can be optimized, and thus, in the obtained CFRP, the fiber mass content can be optimized.

<塗液粘度>
本発明で用いる塗液としては、工程通過性・安定性の観点から最適な粘度を選択することが好ましい。具体的には、粘度を1〜60Pa・sの範囲とすると、狭窄部出口での液垂れを抑制するとともに強化繊維シートの高速走行性、安定走行性を向上させることができ、好ましい。ここで、粘度は歪み速度3.14s−1で液溜り部での塗液温度で測定したものを言う。測定装置としては平行円盤型やコーン型などの粘弾性測定装置を用いることができる。塗液の粘度はより好ましくは10〜30Pa・sである。
<Coating liquid viscosity>
As the coating liquid used in the present invention, it is preferable to select an optimum viscosity from the viewpoint of processability and stability. Specifically, when the viscosity is in the range of 1 to 60 Pa · s, it is possible to suppress the liquid dripping at the outlet of the constriction portion and to improve the high-speed running property and the stable running property of the reinforcing fiber sheet, which is preferable. Here, the viscosity refers to a value measured at a coating liquid temperature in a liquid pool at a strain rate of 3.14 s -1 . As the measuring device, a viscoelasticity measuring device such as a parallel disk type or a cone type can be used. The viscosity of the coating liquid is more preferably from 10 to 30 Pa · s.

<塗布工程>
強化繊維シートとしてUD基材を用いた場合について図1aを参照して説明すると、塗工装置100における塗液2を強化繊維シート1aに付与する方法は、クリール11から巻き出された複数本の強化繊維1を、配列装置12aによって一方向(紙面奥行き方向)に配列してUD基材とした強化繊維シート1aを得た後、強化繊維シート1aを塗布部20に実質的に鉛直方向下向きZに通過させて、シート状強化繊維シート1aの両面に塗液2を付与するものである。これにより、プリプレグ1bを得ることができる。なお、強化繊維ファブリックを用いる場合は、図1クリール11部を強化繊維ファブリックの巻きだし設備に置き換え、ニップロール12によって引き出せばよい。
<Coating process>
The case where a UD base material is used as the reinforcing fiber sheet will be described with reference to FIG. 1A. The method of applying the coating liquid 2 to the reinforcing fiber sheet 1a in the coating apparatus 100 is based on a method in which a plurality of the creels 11 are unwound. After arranging the reinforcing fibers 1 in one direction (in the depth direction of the paper) by the arrangement device 12a to obtain a reinforcing fiber sheet 1a as a UD base material, the reinforcing fiber sheet 1a is applied to the application section 20 in a substantially vertically downward Z direction. To apply the coating liquid 2 to both sides of the sheet-like reinforcing fiber sheet 1a. Thereby, the prepreg 1b can be obtained. In the case where a reinforcing fiber fabric is used, the creel 11 shown in FIG.

さらに、必要に応じ、プリプレグ1bの少なくとも片面に離型シート3を付与し、巻取り装置15でプリプレグ1bと離型シート3を同時に巻き取ってもよい。特に、プリプレグ1bに付与された塗液2が搬送ロール14に至っても、塗液2の一部または全部がプリプレグ1b表面に存在し、かつ流動性や粘着性が高い場合には、離型シート3により、プリプレグ1b表面の塗液2の一部が搬送ロール14に転写されるのを防ぐことができる。さらに、プリプレグ1b同士の接着も防ぐことができ、後工程での取り扱いが容易になる。離型シートとしては、前記効果を奏するものであれば特に制限は無いが、例えば、離型紙の他、有機ポリマーフィルム表面に離型剤を塗布したもの等を挙げることができる。   Further, if necessary, the release sheet 3 may be provided on at least one side of the prepreg 1b, and the prepreg 1b and the release sheet 3 may be simultaneously wound by the winding device 15. In particular, even when the coating liquid 2 applied to the prepreg 1b reaches the transport roll 14, a part or all of the coating liquid 2 is present on the surface of the prepreg 1b, and when the fluidity or the adhesiveness is high, the release sheet is used. 3 prevents a part of the coating liquid 2 on the prepreg 1b from being transferred to the transport roll 14. Further, the adhesion between the prepregs 1b can be prevented, and the handling in the subsequent process becomes easy. The release sheet is not particularly limited as long as it has the above-mentioned effect, and examples thereof include release paper, and those obtained by applying a release agent to the surface of an organic polymer film.

次に図2〜6により、強化繊維シート1aへの塗液2の付与工程について詳述する。図2は、図1における塗布部20を拡大した詳細横断面図である。塗布部20は、所定の隙間Dを開けて対向する壁面部材21a、21bを備え、壁面部材21a、21bの間には、鉛直方向下向きZ(すなわち強化繊維シートの走行方向)に断面積が連続的に減少する液溜り部22と、液溜り部22の下方(強化繊維シート1aの搬出側)に位置し、液溜り部22の上面(強化繊維シート1aの導入側)の断面積よりも小さい断面積を有するスリット状の狭窄部23が形成されている。図2において、強化繊維シート1aは、紙面の奥行き方向に配列されている。   Next, the step of applying the coating liquid 2 to the reinforcing fiber sheet 1a will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is an enlarged detailed cross-sectional view of the application unit 20 in FIG. The coating unit 20 includes wall members 21a and 21b facing each other with a predetermined gap D therebetween, and a cross-sectional area between the wall members 21a and 21b is continuous in a vertically downward Z (that is, a running direction of the reinforcing fiber sheet). The liquid reservoir 22 which is gradually reduced, is located below the liquid reservoir 22 (the side where the reinforcing fiber sheet 1a is carried out), and is smaller than the cross-sectional area of the upper surface of the liquid reservoir 22 (the side where the reinforcing fiber sheet 1a is introduced). A slit-shaped constriction 23 having a cross-sectional area is formed. In FIG. 2, the reinforcing fiber sheets 1a are arranged in the depth direction of the paper surface.

塗布部20において、液溜り部22に導入された強化繊維シート1aは、その周囲の塗液2を随伴しながら、鉛直方向下向きZに走行する。その際、液溜り部22の断面積は鉛直方向下向きZ(強化繊維シート1aの走行方向)に向かって減少するため、随伴する塗液2は徐々に圧縮され、液溜り部22の下部に向かうにつれて塗液2の圧力が増大する。液溜り部22の下部の圧力が高くなると、前記随伴液流がそれ以上は下部に流動し難くなり、壁面部材21a、21b方向に流れ、その後、壁面部材21a、21bに阻まれ、上方へ流れるようになる。結果、液溜り部22内では強化繊維シート1aの平面と、壁面部材21a、21b壁面に沿った循環流Tを形成する。これにより、仮に強化繊維シート1aが毛羽を液溜り部22に持ち込んだとしても毛羽は循環流Tに沿って運動し、液圧の大きな液溜り部22下部や狭窄部23に近づくことができない。さらに下で述べるとおり、気泡が毛羽に付着することにより毛羽が循環流Tから上方に移動し、液溜り部22の上部液面付近を通過する。そのため、毛羽が液溜り部22の下部および狭窄部23に詰まることが防止されるだけでなく、滞留する毛羽は液溜り部22の上部液面から容易に回収することも可能となる。さらに、強化繊維シート1aを高速で走行させた場合、前記の液圧はさらに増大するため、毛羽の排除効果がより高くなる。その結果、強化繊維シート1aにより高速で塗液2を付与することが可能となり、生産性が大きく向上する。   In the application section 20, the reinforcing fiber sheet 1a introduced into the liquid pool section 22 travels in the vertical downward Z while accompanying the surrounding coating liquid 2. At that time, since the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 decreases in the vertical downward direction Z (the running direction of the reinforcing fiber sheet 1a), the accompanying coating liquid 2 is gradually compressed and moves toward the lower part of the liquid reservoir 22. As the pressure increases, the pressure of the coating liquid 2 increases. When the pressure in the lower part of the liquid reservoir 22 becomes higher, the accompanying liquid flow becomes more difficult to flow further downward, flows in the direction of the wall members 21a and 21b, and is then blocked by the wall members 21a and 21b and flows upward. Become like As a result, a circulating flow T is formed in the liquid reservoir 22 along the flat surface of the reinforcing fiber sheet 1a and the wall surfaces of the wall members 21a and 21b. Thereby, even if the reinforcing fiber sheet 1a brings the fluff into the liquid reservoir 22, the fluff moves along the circulating flow T and cannot approach the lower part of the liquid reservoir 22 or the narrowed portion 23 where the hydraulic pressure is large. As described further below, the air bubbles adhere to the fluff, and the fluff moves upward from the circulating flow T and passes near the upper liquid level of the liquid reservoir 22. Therefore, not only is it possible to prevent the fluff from clogging the lower portion of the liquid reservoir 22 and the narrowed portion 23, but also it is possible to easily collect the retained fluff from the upper liquid surface of the liquid reservoir 22. Furthermore, when the reinforcing fiber sheet 1a is run at a high speed, the above-mentioned liquid pressure is further increased, so that the effect of eliminating fluff becomes higher. As a result, it becomes possible to apply the coating liquid 2 at high speed to the reinforcing fiber sheet 1a, and productivity is greatly improved.

また、前記の増大した液圧により、塗液2が強化繊維シート1aの内部に含浸しやすくなる効果がある。これは、UD基材や強化繊維ファブリックのような多孔質体に塗液が含浸される際、その含浸度が塗液の圧力で増大する性質(ダルシーの法則)に基づく。これについても、強化繊維シート1aをより高速で走行させた場合、液圧がより増大することから、含浸効果をより高めることができる。なお、塗液2は強化繊維シート1aの内部に残留する気泡と気/液置換で含浸されるが、気泡は前記の液圧と浮力により強化繊維シート1aの内部の隙間を通って、繊維の配向方向(鉛直方向上向き)に排出される。このとき、気泡は含浸してくる塗液2を押しのけずに排出されるため、含浸を阻害しない効果もある。また、気泡の一部は強化繊維シート1aの表面から面外方向(法線方向)に排出されるが、この気泡も前記の液圧と浮力により速やかに鉛直方向上向きに排除されるため、含浸効果の高い液溜り部22の下部に留まらず、効率よく気泡の排出が進む効果もある。これらの効果により、強化繊維シート1aに塗液2を効率よく含浸させることが可能となり、その結果、塗液2が均一に含浸された高品質のプリプレグ1bを得ることが可能となる。   Further, there is an effect that the coating liquid 2 is easily impregnated into the inside of the reinforcing fiber sheet 1a by the increased liquid pressure. This is based on the property (Darcy's law) that when a coating liquid is impregnated into a porous body such as a UD substrate or a reinforcing fiber fabric, the degree of impregnation increases with the pressure of the coating liquid. Also in this case, when the reinforcing fiber sheet 1a is run at a higher speed, the hydraulic pressure is further increased, so that the impregnation effect can be further enhanced. The coating liquid 2 is impregnated with the air bubbles remaining inside the reinforcing fiber sheet 1a by gas / liquid replacement. It is discharged in the orientation direction (vertically upward). At this time, since the air bubbles are discharged without displacing the impregnated coating liquid 2, there is also an effect of not impairing the impregnation. Some of the air bubbles are discharged out of the surface of the reinforcing fiber sheet 1a in the out-of-plane direction (normal direction). However, the air bubbles are also quickly eliminated vertically upward by the above-mentioned liquid pressure and buoyancy. There is also an effect that the discharge of air bubbles proceeds efficiently without staying at the lower part of the liquid reservoir 22 having a high effect. By these effects, it is possible to impregnate the reinforcing fiber sheet 1a with the coating liquid 2 efficiently, and as a result, it is possible to obtain a high-quality prepreg 1b in which the coating liquid 2 is uniformly impregnated.

さらに、前記の増大した液圧により、強化繊維シート1aが隙間Dの中央に自動的に調心され、強化繊維シート1aが液溜り部22や狭窄部23の壁面に直接擦過せず、ここでの毛羽発生を抑制する効果もある。これは、外乱などにより強化繊維シート1aが隙間Dのどちらかに接近した場合、接近した側ではより狭い隙間に塗液2が押し込まれて圧縮されるため、接近した側で液圧がより増大し、強化繊維シート1aを隙間Dの中央に押し戻すためである。   Further, the reinforcing fiber sheet 1a is automatically centered at the center of the gap D by the increased liquid pressure, and the reinforcing fiber sheet 1a does not directly rub against the wall surface of the liquid reservoir 22 or the narrowed portion 23. It also has the effect of suppressing the generation of fluff. This is because when the reinforcing fiber sheet 1a approaches one of the gaps D due to disturbance or the like, the coating liquid 2 is pushed into the narrower gap on the approaching side and compressed, so that the hydraulic pressure increases on the approaching side. Then, the reinforcing fiber sheet 1a is pushed back to the center of the gap D.

狭窄部23は、液溜り部22の上面よりも断面積が小さく設計される。図2から理解されるとおり専ら強化繊維シート束による疑似平面の垂線方向の長さが小さい、すなわち部材間の間隔が狭い、ことで断面積は小さくなる。これは、前記のように狭窄部で液圧を高くすることで、含浸や自動調心効果を得るためである。また、狭窄部23の最上部の面の断面形状は、液溜り部22の最下部の面の断面形状と一致させることが、強化繊維シート1aの走行性や塗液2の流れ制御の観点から好ましいが、必要に応じ狭窄部23の方を若干大きくしてもよい。   The constricted portion 23 is designed to have a smaller sectional area than the upper surface of the liquid reservoir 22. As can be understood from FIG. 2, the length of the pseudo plane due to the reinforcing fiber sheet bundle in the perpendicular direction is small, that is, the interval between the members is small, so that the cross-sectional area is small. This is because the impregnation and the self-centering effect can be obtained by increasing the fluid pressure at the constricted portion as described above. The cross-sectional shape of the uppermost surface of the constricted portion 23 should be made to match the cross-sectional shape of the lowermost surface of the liquid reservoir 22, from the viewpoint of the running property of the reinforcing fiber sheet 1a and the flow control of the coating liquid 2. Although preferred, the constriction 23 may be slightly larger if necessary.

ここで、図2の塗布部20では、強化繊維シート1aが完全に鉛直方向下向きZ(水平面から90度)に走行しているが、これに限定されず、前記の毛羽回収、気泡の排出効果が得られ、強化繊維シート1aが安定して連続走行可能な範囲で、実質的に鉛直方向下向きであればよい。   Here, in the application section 20 of FIG. 2, the reinforcing fiber sheet 1a runs completely downward in the vertical direction Z (90 degrees from the horizontal plane), but the present invention is not limited to this. Is obtained, and the reinforcing fiber sheet 1a may be directed substantially vertically downward within a range in which the fiber sheet 1a can be stably and continuously driven.

また、強化繊維シート1aに付与される塗液2の総量は、狭窄部23の隙間Dで制御可能であり、例えば、強化繊維シート1aに付与する塗液2の総量を多くしたい(目付けを大きくしたい)場合は、隙間Dが広くなるよう、壁面部材21a、21bを設置すればよい。   Further, the total amount of the coating liquid 2 applied to the reinforcing fiber sheet 1a can be controlled by the gap D of the narrowed portion 23. For example, it is desired to increase the total amount of the coating liquid 2 applied to the reinforcing fiber sheet 1a (to increase the basis weight). In this case, the wall members 21a and 21b may be installed so that the gap D is widened.

図3には、図2の狭窄部の先端50の拡大図を示す。狭窄部の先端は、狭窄面51と前記狭窄面に隣接する大気に開放されている大気開放面52を有し、それぞれの面で形成された角53で構成される。狭窄部の先端を形成する面とは、前記狭窄面51と前記大気開放面52のことを指す。本発明の塗布部は、前記狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRz(表面高さ粗さ)が0.005μm以上5μm以下とすることが必要である。なお、壁面部材加工の観点より、狭窄面51および大気開放面52のそれぞれ面全体が前記の表面粗さRzの範囲を満たすことが好ましいが、狭窄面51および大気開放面52において角53周辺の表面粗さRzのみ前記範囲を満たした場合でも、本発明の効果を発現することができる。図3中のUは該当位置付近での塗液流れUである。塗液流れUは狭窄面51と大気開放面52とが交わって作る角に沿うように流れ、その後壁面部材より離型する。狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzが0.005μm以上でないと塗液流れUの壁面部材からの離型性が悪化し、塗布される塗液量が不安定になり、目付がばらつく。また、塗液流れUの離型性が悪いと、狭窄面と大気開放面とが交わって作る角付近において、塗液が固化し、プリプレグ上に塗液がスジ状となる外観不良や、固化した塗液の壁面からの脱離による欠点などの外観不良を引き起こす。また、プリプレグ上の塗液のスジは、プリプレグ幅方向の塗液の厚み変動であるため、プリプレグを後加工における搬送シワや、プリプレグのスリット時に蛇行や切削不良などの加工不良を引き起こす原因となる。好ましくは狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzが0.1μm以上であることが好ましい。一方。狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzが5μm以下であることが必要である。表面粗さRzが5μmより大きいと狭窄面の凹凸形状が塗液に転写してスジ状になる外観不良や、スジによる目付のばらつき、また、塗液と壁面との摩擦が小さくなることで塗液が垂れ下がり目付のばらつきの原因となる。より好ましくは狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzが1μm以下である。   FIG. 3 shows an enlarged view of the distal end 50 of the stenosis part in FIG. The distal end of the constricted portion has a constricted surface 51 and an open-to-atmosphere surface 52 that is open to the atmosphere adjacent to the constricted surface, and is formed by corners 53 formed by the respective surfaces. The surface forming the distal end of the constricted portion refers to the constricted surface 51 and the open-to-atmosphere surface 52. In the application section of the present invention, it is necessary that the surface forming the front end of the constriction has a surface roughness Rz (surface height roughness) of 0.005 μm or more and 5 μm or less. From the viewpoint of wall member processing, it is preferable that the entire surface of the constricted surface 51 and the open-to-atmosphere surface 52 satisfy the above range of the surface roughness Rz. Even when only the surface roughness Rz satisfies the above range, the effects of the present invention can be exhibited. U in FIG. 3 is a coating liquid flow U near the corresponding position. The coating liquid flow U flows along the corner formed by the constriction surface 51 and the open-to-atmosphere surface 52, and then separates from the wall member. If the surface roughness Rz of the surface forming the distal end of the constricted portion is not 0.005 μm or more, the releasability of the coating liquid flow U from the wall member is deteriorated, the amount of the coating liquid applied becomes unstable, and the basis weight is reduced. Vary. If the releasability of the coating liquid flow U is poor, the coating liquid solidifies in the vicinity of the corner formed by the constriction surface and the open air surface, and the coating liquid becomes streaky on the prepreg. It causes poor appearance such as defects due to detachment of the applied coating liquid from the wall surface. In addition, the streak of the coating liquid on the prepreg is a variation in the thickness of the coating liquid in the width direction of the prepreg. . Preferably, the surface forming the tip of the constriction has a surface roughness Rz of 0.1 μm or more. on the other hand. It is necessary that the surface forming the tip of the constriction has a surface roughness Rz of 5 μm or less. If the surface roughness Rz is greater than 5 μm, the unevenness of the stenotic surface is transferred to the coating liquid and becomes streak-like, the appearance is poor, the weight per unit area is reduced, and the friction between the coating liquid and the wall surface is reduced. The liquid drips and causes variations in the basis weight. More preferably, the surface forming the tip of the constriction has a surface roughness Rz of 1 μm or less.

図4は、塗布部20を、図2のAの方向から見た下面図である。塗布部20には、強化繊維シート1aの配列方向両端から塗液2が漏れるのを防ぐための側壁部材24a、24bが設けられており、壁面部材21a、21bと側壁部材24a、24bに囲われた空間に狭窄部23の出口26が形成されている。ここで、出口26はスリット状をしており、断面アスペクト比(図4のY/D)は塗液2を付与したい強化繊維シート1aの形状に合わせて設定すればよい。   FIG. 4 is a bottom view of the application unit 20 as viewed from the direction of A in FIG. The coating section 20 is provided with side wall members 24a and 24b for preventing the coating liquid 2 from leaking from both ends in the arrangement direction of the reinforcing fiber sheet 1a, and is surrounded by the wall members 21a and 21b and the side wall members 24a and 24b. The outlet 26 of the constricted portion 23 is formed in the closed space. Here, the outlet 26 has a slit shape, and the sectional aspect ratio (Y / D in FIG. 4) may be set according to the shape of the reinforcing fiber sheet 1a to which the coating liquid 2 is to be applied.

図5は塗布部20を、Bの方向から見た場合の塗布部内部の構造を説明する断面図である。なお、図を見やすくするため壁面部材21bは省略してある。   FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the structure inside the application section when the application section 20 is viewed from the direction B. Note that the wall member 21b is omitted for easy viewing of the drawing.

図6は隙間26での塗液2の流れを示している。隙間26が大きいと塗液2には、Rの向きに渦流れが発生する。この渦流れRは、液溜り部22の下部では外側に向かう流れ(Ra)となるため、強化繊維シートを引き裂いてしまう(繊維の割れが発生する)可能性がある。一方、液溜り部22の上部では、内側に向かう流れ(Rb)となるため、強化繊維シート1aが幅方向に圧縮され、その端部が折れてしまう場合がある。特許文献2(特許第3252278号公報)に代表されるような、一体物の基材(特にフィルム)に塗液を両面塗布する装置ではこのような隙間26での渦流れが発生しても品質への影響が少ないため、注意がされていなかった。   FIG. 6 shows the flow of the coating liquid 2 in the gap 26. If the gap 26 is large, a vortex flows in the coating liquid 2 in the direction of R. Since the vortex flow R becomes a flow (Ra) directed outward at a lower portion of the liquid pool 22, there is a possibility that the reinforcing fiber sheet is torn (fibers are broken). On the other hand, in the upper part of the liquid reservoir 22, since the flow becomes inward (Rb), the reinforcing fiber sheet 1a is compressed in the width direction, and the end may be broken. In an apparatus represented by Patent Document 2 (Japanese Patent No. 3252278) for applying a coating liquid to both surfaces of a monolithic substrate (especially, a film), even if such a vortex occurs in the gap 26, the quality is high. Attention was not paid to the impact on the environment.

そこで、本発明においては、隙間26を小さくする幅規制を行い、端部での渦流れの発生を抑制することが好ましい。具体的には、液溜り部22の幅L、すなわち、側板部材24aと24bの間隔Lは、狭窄部23の直下で測定した強化繊維シートの幅Wと以下の関係を満たすよう構成することが好ましい。
L≦W+10(mm)。
Therefore, in the present invention, it is preferable to restrict the width of the gap 26 so as to suppress the generation of the vortex at the end. Specifically, the width L of the liquid reservoir 22, that is, the interval L between the side plate members 24a and 24b may be configured to satisfy the following relationship with the width W of the reinforcing fiber sheet measured immediately below the narrowed portion 23. preferable.
L ≦ W + 10 (mm).

これにより、端部での渦流れ発生が抑制され、強化繊維シート1aの割れや端部折れを抑制でき、プリプレグ1bの全幅(W)にわたって均一に強化繊維1が配列された、高品位で安定性の高いプリプレグ1bを得ることができる。さらに、この技術をプリプレグに適用した場合には、プリプレグの品位、品質を向上させるのみならず、これを用いて得られるFRPの力学特性や品質を向上させることができる。LとWの関係はより好ましくは、L≦W+2(mm)とすると、さらに強化繊維シートの割れや端部折れを抑制することができる。   Thereby, the generation of vortex flow at the end is suppressed, the cracking of the reinforcing fiber sheet 1a and the breaking of the end can be suppressed, and the reinforcing fibers 1 are uniformly arranged over the entire width (W) of the prepreg 1b, and high quality and stable. A highly reliable prepreg 1b can be obtained. Furthermore, when this technology is applied to a prepreg, not only can the quality and quality of the prepreg be improved, but also the mechanical properties and quality of the FRP obtained using the prepreg can be improved. More preferably, when the relationship between L and W is L ≦ W + 2 (mm), cracks and end breaks in the reinforcing fiber sheet can be further suppressed.

また、Lの下限は、W−5(mm)以上となるよう調整することが、プリプレグ1bの幅方向寸法の均一性を向上させる観点から好ましい。   Further, it is preferable to adjust the lower limit of L to be not less than W-5 (mm) from the viewpoint of improving the uniformity of the dimension in the width direction of the prepreg 1b.

なお、この幅規制は、液溜り部22下部の高い液圧による渦流れR発生を抑制する観点から、少なくとも液溜り部22の下部(図5のGの位置)で行うことが好ましい。さらに、この幅規制はより好ましくは、液溜り部22の全域で行うと、渦流れRの発生をほぼ完全に抑制することができ、その結果、強化繊維シートの割れや端部折れをほぼ完全に抑制することが可能となる。   Note that this width regulation is preferably performed at least at the lower part of the liquid reservoir 22 (the position G in FIG. 5) from the viewpoint of suppressing the generation of the vortex R due to the high liquid pressure below the liquid reservoir 22. Further, more preferably, when this width regulation is performed in the entire area of the liquid pool 22, the generation of the vortex flow R can be almost completely suppressed, and as a result, cracks and end breaks of the reinforcing fiber sheet can be almost completely prevented. Can be suppressed.

また、前記幅規制は、前記隙間26の渦流れ抑制の観点からは、液溜り部22だけでもよいが、狭窄部23も同様に行うとプリプレグ1bの側面に過剰な塗液2が付与されることを抑制する観点から好ましい。   In addition, from the viewpoint of suppressing the vortex flow in the gap 26, the width regulation may be performed only on the liquid pool portion 22, but when the constriction portion 23 is similarly performed, the excess coating liquid 2 is applied to the side surface of the prepreg 1b. It is preferable from the viewpoint of suppressing this.

<幅規制機構>
前記では幅規制を側壁部材24a、24bが担う場合を示したが、図7に示すように、側壁部材24a、24b間に幅規制機構27a、27bを設け、かかる機構で幅規制を行うこともできる。これにより、幅規制機構によって規制される幅を自在に変更可能とすることで一つの塗布部により、種々の幅のプリプレグを製造できる観点から好ましい。ここで、狭窄部の直下における強化繊維シートの幅(W)と該幅規制機構下端において幅規制機構により規制される幅(L2)との関係はL2≦W+10(mm)とすることが好ましく、より好ましくは、L2≦W+2(mm)である。また、L2の下限は、W−5(mm)以上となるよう調整することが、プリプレグ1bの幅方向寸法の均一性を向上させる観点から好ましい。幅規制機構の形状および材質に特に制限は無いが、板形状のブッシュであると簡便であり、好ましい。また、上部、すなわち液面に近い場所では壁面部材21a、21bとの間隔よりも小さい幅(図7参照。「Z方向からみた図」中、幅規制機構の上下方向の長さを指す)を有することで、塗液の水平方向の流れを妨げないようにでき、好ましい。一方、幅規制機構の中間部から下部にかけては塗布部の内部形状に沿った形状とすることが液溜り部での塗液の滞留を抑制でき、塗液の劣化を抑制できることから好ましい。この意味から、幅規制機構は狭窄部23まで挿入されることが好ましい。図7は、幅規制機構として板形状ブッシュの例を示しているが、ブッシュの中間より下部が液溜り部22のテーパー形状に沿い、狭窄部23まで挿入される例を示している。図7にはL2が液面から出口まで一定の例を示しているが、幅規制機構の目的を達成する範囲で部位によって規制する幅を変更してもよい。幅規制機構は任意の方法で塗布部20に固定することができるが、板形状ブッシュの場合には、上下方向で複数の部位で固定することで、高液圧による板形状ブッシュの変形による規制幅の変動を抑制することができる。例えば、上部はステーを用い、下部は塗布部に差し込むようにすると、幅規制機構による幅の規制が容易であり、好ましい。
<Width regulation mechanism>
In the above, the case where the side wall members 24a and 24b play the width regulation has been described. However, as shown in FIG. 7, width regulation mechanisms 27a and 27b may be provided between the side wall members 24a and 24b, and the width regulation may be performed by such a mechanism. it can. This is preferable from the viewpoint that prepregs having various widths can be manufactured by one coating portion by allowing the width regulated by the width regulating mechanism to be freely changed. Here, the relationship between the width (W) of the reinforcing fiber sheet immediately below the constriction and the width (L2) regulated by the width regulating mechanism at the lower end of the width regulating mechanism is preferably L2 ≦ W + 10 (mm), More preferably, L2 ≦ W + 2 (mm). Further, it is preferable to adjust the lower limit of L2 to be equal to or more than W-5 (mm) from the viewpoint of improving the uniformity of the dimension in the width direction of the prepreg 1b. There is no particular limitation on the shape and material of the width regulating mechanism, but a plate-shaped bush is simple and preferable. In the upper part, that is, in a place close to the liquid surface, the width is smaller than the distance between the wall members 21a and 21b (refer to FIG. 7, which indicates the length in the vertical direction of the width regulating mechanism in the "view from the Z direction"). By having this, the flow of the coating liquid in the horizontal direction can be prevented, which is preferable. On the other hand, from the middle part to the lower part of the width regulating mechanism, it is preferable that the shape conforms to the internal shape of the application part, because the retention of the coating liquid in the liquid pool part can be suppressed and the deterioration of the coating liquid can be suppressed. In this sense, it is preferable that the width regulating mechanism is inserted up to the constriction 23. FIG. 7 shows an example of a plate-shaped bush as the width regulating mechanism, but shows an example in which the lower part from the middle of the bush follows the tapered shape of the liquid reservoir 22 and is inserted to the constriction 23. FIG. 7 shows an example in which L2 is constant from the liquid surface to the outlet, but the width regulated by the portion may be changed within a range that achieves the purpose of the width regulating mechanism. The width regulating mechanism can be fixed to the application section 20 by an arbitrary method. In the case of a plate-shaped bush, by fixing the plate-shaped bush at a plurality of portions in the up-down direction, regulation by deformation of the plate-shaped bush due to high hydraulic pressure. Variation in width can be suppressed. For example, it is preferable to use a stay for the upper portion and to insert the lower portion into the application portion, since the width can be easily regulated by the width regulating mechanism.

<液溜り部の形状>
前記で詳述したように、本発明においては、液溜り部22で強化繊維シートの走行方向に断面積が連続的に減少することで、強化繊維シートの走行方向に液圧を増大させることが重要であるが、ここで強化繊維シートの走行方向に断面積が連続的に減少するとは、走行方向に連続的に液圧を増大可能であれば、その形状には特に制限は無い。液溜り部の横断面図において、テーパー状(直線状)であったり、ラッパ状などのように曲線的な形態を示してもよい。また、断面積減少部は液溜り部全長にわたって連続してもよいし、本発明の目的、効果が得られる範囲であれば、一部に断面積が減少しない部分や逆に拡大する部分を含んでいてもよい。これらについて、以下に図8〜11で例を挙げて詳述する。
<Shape of liquid pool>
As described in detail above, in the present invention, the liquid pressure is increased in the running direction of the reinforcing fiber sheet by continuously decreasing the cross-sectional area in the running direction of the reinforcing fiber sheet in the liquid reservoir 22. It is important to note that the continuous decrease in the cross-sectional area in the running direction of the reinforcing fiber sheet is not particularly limited as long as the hydraulic pressure can be continuously increased in the running direction. In the cross-sectional view of the liquid reservoir, the liquid reservoir may have a curved shape such as a tapered shape (linear shape) or a trumpet shape. In addition, the cross-sectional area decreasing portion may be continuous over the entire length of the liquid pool portion, or may include a portion where the cross-sectional area does not decrease or a portion which expands conversely as long as the object and effects of the present invention can be obtained. You may go out. These will be described in detail below with reference to FIGS.

図8は、図2とは別の実施形態の塗布部20bの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21c、21dの形状が異なる以外は、図2の塗布部20と同じである。図8の塗布部20bのように、液溜り部22が、鉛直方向下向きZに断面積が連続的に減少する領域22aと、断面積が減少しない領域22bに分かれていてもよい。このとき、断面積が連続的に減少する鉛直方向高さHは10mm以上であることが好ましい。さらに好ましい断面積が連続的に減少する鉛直方向高さHは50mm以上である。これにより、強化繊維シート1aによって随伴された塗液2が、液溜まり部22の断面積が連続的に減少する領域22aで圧縮される距離が確保され、液溜り部22の下部で発生する液圧を十分に増大させることができる。その結果、液圧により毛羽が狭窄部23に詰まるのを防止し、また液圧により塗液2が強化繊維シート1aに含浸する効果を得ることができる。   FIG. 8 is a detailed cross-sectional view of the application section 20b of another embodiment different from FIG. It is the same as the coating unit 20 of FIG. 2 except that the shapes of the wall members 21c and 21d constituting the liquid pool 22 are different. As in the application section 20b in FIG. 8, the liquid reservoir 22 may be divided into a region 22a in which the cross-sectional area continuously decreases in the vertical direction Z downward and a region 22b in which the cross-sectional area does not decrease. At this time, the vertical height H at which the cross-sectional area is continuously reduced is preferably 10 mm or more. The vertical height H at which the more preferable cross-sectional area is continuously reduced is 50 mm or more. As a result, the distance in which the coating liquid 2 entrained by the reinforcing fiber sheet 1a is compressed in the region 22a where the cross-sectional area of the liquid pool 22 is continuously reduced is secured, and the liquid generated in the lower part of the liquid pool 22 is secured. The pressure can be increased sufficiently. As a result, it is possible to prevent the fluff from clogging the constricted portion 23 due to the hydraulic pressure, and to obtain the effect of impregnating the reinforcing fiber sheet 1a with the coating liquid 2 by the hydraulic pressure.

ここで、図2の塗布部20や図8の塗布部20bのように、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aをテーパー状とする場合、テーパーの開き角度θは小さい方が好ましく、具体的には鋭角(90°以下)にすることが好ましい。これにより、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22a(テーパー部)で塗液2の圧縮効果を高め、高い液圧を得やすくすることができる。   Here, when the region 22a where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 is continuously reduced is tapered like the coating portion 20 in FIG. 2 or the coating portion 20b in FIG. 8, the opening angle θ of the taper is smaller. More specifically, it is preferable to form an acute angle (90 ° or less). Thereby, the compression effect of the coating liquid 2 can be enhanced in the region 22a (tapered portion) where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 is continuously reduced, and a high liquid pressure can be easily obtained.

図9は、図8とは別の実施形態の塗布部20cの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21e、21fの形状が2段テーパー状となっている以外は、図8の塗布部20bと同じである。このように、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aを2段以上の多段テーパー部で構成してもよい。このとき、狭窄部23に最も近いテーパー部の開き角度θを鋭角にするのが、前記の圧縮効果を高める観点から好ましい。またこの場合も、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aの高さHを10mm以上にすることが好ましい。さらに好ましい断面積が連続的に減少する鉛直方向高さHは50mm以上である。図9のように液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aを多段のテーパー部にすることで、液溜り部22に貯留できる塗液2の体積を維持しつつ、狭窄部23に最も近いテーパー部の角度θをより小さくすることができる。これにより液溜り部22の下部で発生する液圧がより高くなり、毛羽の排除効果や塗液2の含浸効果をさらに高めることが可能となる。   FIG. 9 is a detailed cross-sectional view of the application section 20c of another embodiment different from FIG. 8 is the same as the application section 20b in FIG. 8 except that the wall members 21e and 21f forming the liquid pool section 22 have a two-step tapered shape. As described above, the region 22a where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 is continuously reduced may be configured by a multi-stage taper portion of two or more stages. At this time, it is preferable to make the opening angle θ of the tapered portion closest to the constricted portion 23 an acute angle from the viewpoint of enhancing the compression effect. Also in this case, it is preferable that the height H of the region 22a where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 is continuously reduced is 10 mm or more. The vertical height H at which the more preferable cross-sectional area is continuously reduced is 50 mm or more. As shown in FIG. 9, the area 22 a where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 is continuously reduced is formed as a multi-stage tapered portion, so that the volume of the coating liquid 2 that can be stored in the liquid reservoir 22 is maintained while the constricted portion 23 is maintained. Can be further reduced. As a result, the liquid pressure generated in the lower part of the liquid reservoir 22 is further increased, and the effect of removing fluff and the effect of impregnating the coating liquid 2 can be further enhanced.

図10は、図8とは別の実施形態の塗布部20dの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21g、21hの形状が階段状となっている以外は、図8の塗布部20bと同じである。このように、液溜り部22の最下部に断面積が連続的に減少する領域22aがあれば、本発明の目的である液圧の増大効果は得られるため、液溜り部22の他の部分に断面積が断続的に減少する領域22cを含んでいてもよい。液溜り部22を図10のような形状にすることで、断面積が連続的に減少する領域22aの形状を維持しつつ、液溜り部22の奥行きBを拡大して貯留できる塗液2の体積を大きくすることができる。その結果、塗布部20dに塗液2を連続して供給できない場合でも、長時間強化繊維シート1aに塗液2を付与し続けることが可能となり、プリプレグ1bの生産性がより向上する。   FIG. 10 is a detailed cross-sectional view of a coating unit 20d according to another embodiment different from FIG. It is the same as the application part 20b of FIG. 8 except that the shape of the wall members 21g and 21h constituting the liquid pool part 22 is stepped. As described above, if there is a region 22a in which the cross-sectional area is continuously reduced at the lowermost portion of the liquid reservoir 22, the effect of increasing the hydraulic pressure, which is the object of the present invention, can be obtained. May include a region 22c in which the cross-sectional area decreases intermittently. By forming the liquid reservoir 22 in a shape as shown in FIG. 10, the depth B of the liquid reservoir 22 can be stored while expanding the depth B of the liquid reservoir 22 while maintaining the shape of the region 22 a where the cross-sectional area is continuously reduced. The volume can be increased. As a result, even when the coating liquid 2 cannot be continuously supplied to the coating section 20d, the coating liquid 2 can be continuously applied to the reinforcing fiber sheet 1a for a long time, and the productivity of the prepreg 1b is further improved.

図11は、図8とは別の実施形態の塗布部20eの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21i、21jの形状がラッパ状(曲線状)となっている以外は、図8の塗布部20bと同じである。図8の塗布部20bでは、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aはテーパー状(直線状)だが、これに限定されず、例えば図11のようにラッパ状(曲線状)でもよい。ただし、液溜り部22の下部と、狭窄部23の上部は滑らかに接続することが好ましい。これは、液溜り部22の下部と、狭窄部23の上部の境界に段差があると、強化繊維シート1aが段差に引っ掛かり、この部分で毛羽が発生する懸念があるためである。また、このように液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域をラッパ状とする場合は、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aの最下部における仮想接線の開き角度θを鋭角にするのが好ましい。   FIG. 11 is a detailed cross-sectional view of a coating unit 20e according to another embodiment different from FIG. It is the same as the application section 20b of FIG. 8 except that the shape of the wall members 21i and 21j forming the liquid pool section 22 is a trumpet shape (curved shape). In the application section 20b of FIG. 8, the area 22a where the cross-sectional area of the liquid pool section 22 is continuously reduced is tapered (linear), but is not limited to this. For example, as shown in FIG. May be. However, it is preferable that the lower part of the liquid pool part 22 and the upper part of the narrow part 23 are connected smoothly. This is because if there is a step at the boundary between the lower part of the liquid pool part 22 and the upper part of the narrow part 23, the reinforcing fiber sheet 1a is caught by the step, and there is a concern that fluff is generated at this part. When the region where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 is continuously reduced is a trumpet-like shape, the opening of the virtual tangent line at the lowermost part of the region 22a where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 is continuously reduced. It is preferable that the angle θ be an acute angle.

なお、上記は滑らかに断面積が減少する例をあげて説明したが、本発明の目的を損なわない限り、本発明において液溜まり部の断面積は必ずしも滑らかに減少しなくともよい。   In the above description, an example in which the cross-sectional area is smoothly reduced has been described. However, in the present invention, the cross-sectional area of the liquid reservoir does not necessarily have to be smoothly reduced unless the object of the present invention is impaired.

図12は本発明とは別の実施形態の塗布部30の詳細横断面図である。本発明の実施形態とは異なり、図12の液溜り部32は鉛直方向下向きZに断面積が連続的に減少する領域を含まず、狭窄部23との境界33で断面積が不連続で急激に減少する構成である。このため、強化繊維シート1aが詰まり易い。   FIG. 12 is a detailed cross-sectional view of a coating unit 30 according to another embodiment different from the present invention. Unlike the embodiment of the present invention, the liquid reservoir 32 in FIG. 12 does not include a region in which the cross-sectional area continuously decreases in the vertical direction Z, and the cross-sectional area is discontinuous and sharp at the boundary 33 with the constriction 23. It is a structure which reduces to. Therefore, the reinforcing fiber sheet 1a is easily clogged.

また、塗布部内で強化繊維シートを複数本のバーに接触させることで含浸効果を向上させることも可能である。図13にバー(35a、35bおよび35c)を3本用いた例を示しているが、バーは本数が大きいほど、強化繊維シートとバーの接触長が長いほど、接触角が大きいほど、含浸率を向上させることができる。図13の例では含浸率を90%以上とすることが可能である。なお、係る含浸効果の向上手段は複数種を組み合わせて用いても良い。   In addition, it is also possible to improve the impregnation effect by bringing the reinforcing fiber sheet into contact with a plurality of bars in the application section. FIG. 13 shows an example in which three bars (35a, 35b, and 35c) are used. The greater the number of bars, the longer the contact length between the reinforcing fiber sheet and the bars, the larger the contact angle, the greater the impregnation ratio. Can be improved. In the example of FIG. 13, the impregnation rate can be set to 90% or more. The means for improving the impregnation effect may be used in combination of plural kinds.

<走行機構>
強化繊維シートや本発明のプリプレグを搬送するための走行機構としては、公知のローラー等を好適に用いることができる。本発明では強化繊維シートが鉛直下向きに搬送されるため、塗布部を挟んで上下にローラーを配置することが好ましい。
<Travel mechanism>
As a traveling mechanism for transporting the reinforcing fiber sheet or the prepreg of the present invention, a known roller or the like can be suitably used. In the present invention, since the reinforcing fiber sheet is conveyed vertically downward, it is preferable to arrange rollers vertically above and below the application section.

また、本発明では、強化繊維の配列乱れや毛羽立ちを抑制するため、強化繊維シートの走行経路はなるべく直線状であることが好ましい。また、プリプレグと離型シートの積層体であるシート状一体物の搬送工程において、屈曲部を有すると、内層と外層の周長差による皺が発生する場合が有るため、シート状一体物の走行経路もなるべく直線状であることが好ましい。この観点からは、シート状一体物の走行経路中では、ニップロールを用いる方が好ましい。   In the present invention, it is preferable that the running path of the reinforcing fiber sheet is as linear as possible in order to suppress the arrangement disorder and the fluffing of the reinforcing fibers. In addition, in the process of transporting the sheet-like integrated material, which is a laminate of the prepreg and the release sheet, if there is a bent portion, wrinkles may occur due to a difference in circumference between the inner layer and the outer layer. It is also preferable that the path is as straight as possible. From this viewpoint, it is preferable to use a nip roll in the traveling path of the sheet-like integrated object.

S字ロールとニップロールのどちらを用いるかは、製造条件や製造物の特性に応じ、適宜選択することが可能である。   Whether to use the S-shaped roll or the nip roll can be appropriately selected according to the manufacturing conditions and the characteristics of the product.

<高張力引き取り装置>
本発明では、塗布部からプリプレグを引き出すための高張力引き取り装置を塗布部より工程下流に配置することが好ましい。これは、塗布部で、強化繊維シートと塗液の間で高い摩擦力、せん断応力が発生するため、それに打ち勝ってプリプレグを引き出すためには、工程下流で高い引き取り張力を発生させることが好ましいためである。高張力引き取り装置としては、ニップロールやS字ロールなどを用いることができるが、いずれもロールとプリプレグの間の摩擦力を高めることで、スリップを防止し、安定した走行を可能とすることができる。このためには、摩擦係数の高い材料をロール表面に配したり、ニップ圧力やS字ロールへのプリプレグの押し付け圧を高くすることが好ましい。スリップを防止する観点からは、S字ロールの方がロール径や接触長などで容易に摩擦力を制御でき、好ましい。
<High tension take-up device>
In the present invention, it is preferable to arrange a high tension take-up device for drawing out the prepreg from the application section downstream of the application section. This is because high frictional force and shear stress are generated between the reinforcing fiber sheet and the coating liquid in the application section, and it is preferable to generate a high take-up tension downstream of the process in order to overcome the drawback and draw out the prepreg. It is. As the high tension take-up device, a nip roll or an S-shaped roll can be used, but by increasing the frictional force between the roll and the prepreg, slip can be prevented and stable running can be achieved. . For this purpose, it is preferable to arrange a material having a high coefficient of friction on the roll surface or to increase the nip pressure or the pressing pressure of the prepreg against the S-shaped roll. From the viewpoint of preventing the slip, the S-shaped roll is preferable because the frictional force can be easily controlled by the roll diameter and the contact length.

<離型シート供給装置、ワインダー>
本発明を用いてのプリプレグやFRPの製造においては適宜離型シート供給装置やワインダーを用いることができ、そのようなものとしては公知のものを使用することができるが、いずれも巻き出し、あるいは巻き取り張力を巻き出しあるいは巻き取り速度にフィードバックできる機構を備えていることがシートの安定走行の観点から好ましい。
<Release sheet feeding device, winder>
In the production of a prepreg or FRP using the present invention, a release sheet feeding device or a winder can be used as appropriate, and as such a device, a known device can be used. It is preferable to provide a mechanism capable of feeding back the winding tension or feeding back the winding speed from the viewpoint of stable running of the sheet.

<追含浸>
所望の含浸度に調整するために、本発明にさらに塗布後に別途、含浸装置を用いて更に含浸度を高める手段を組み合わせることも可能である。ここでは、塗布部での含浸と区別するために、塗布後に追加で含浸することを追含浸、そのための装置を追含浸装置と称することとする。追含浸装置として用いられる装置には特に制限は無く、目的に応じて公知のものから適宜選択することができる。例えば、特開2011−132389号公報やWO2015/060299パンフレット記載のように、シート状炭素繊維束と樹脂の積層体を、熱板で予熱しシート状炭素繊維束上の樹脂を十分軟化させた後、やはり加熱されたニップロールで加圧する装置を用いることで含浸を進めることができる。予熱のための熱板温度やニップロール表面温度、ニップロールの線圧、ニップロールの直径・数は所望の含浸度になるように適宜選択することができる。また、WO2010/150022パンフレット記載のようなプリプレグシートがS字型に走行する“S−ラップロール”を用いることも可能である。本発明では“S−ラップロール”を単に“S字ロール”と称することとする。WO2010/150022パンフレット図1ではプリプレグシートがS字型に走行する例が記載されているが、含浸が可能であれば、U字型や、V型またはΛ型のようにシートとロールの接触長を調整してもよい。また、含浸圧を高め含浸度を上げる場合には、対向するコンタクトロールを付加することも可能である。さらにWO2015/076981パンフレット図4記載のように、“S−ラップロール”に対向してコンベヤーベルトを配することで含浸効率を向上させ、プリプレグの製造速度の高速化をはかることも可能である。また、WO2017/068159パンフレットや特開2016−203397号公報などに記載のように、含浸前にプリプレグに超音波を付与し、プリプレグを急速昇温することで、含浸効率を向上させることも可能である。また、特開2017−154330号公報記載のように、超音波発生装置で複数の“しごき刃”振動させる含浸装置を用いることも可能である。また、特開2013−22868号公報記載のようにプリプレグを折り畳んで含浸することも可能である。
<Addition impregnation>
In order to adjust the degree of impregnation to a desired degree, it is also possible to combine a means for further increasing the degree of impregnation using an impregnating apparatus separately after coating with the present invention. Here, in order to distinguish it from the impregnation in the application section, additional impregnation after application is referred to as additional impregnation, and an apparatus therefor is referred to as an additional impregnation apparatus. The device used as the additional impregnation device is not particularly limited, and can be appropriately selected from known devices according to the purpose. For example, as described in JP-A-2011-132389 and WO2015 / 060299, after laminating a sheet-like carbon fiber bundle and a resin with a hot plate and sufficiently softening the resin on the sheet-like carbon fiber bundle, The impregnation can also be advanced by using a device that presses with a heated nip roll. The temperature of the hot plate for preheating, the surface temperature of the nip roll, the linear pressure of the nip roll, and the diameter and number of the nip rolls can be appropriately selected so as to obtain a desired impregnation degree. It is also possible to use an “S-wrap roll” in which a prepreg sheet travels in an S-shape as described in WO 2010/150022 pamphlet. In the present invention, “S-wrap roll” is simply referred to as “S-shaped roll”. WO 2010/150022 Pamphlet FIG. 1 shows an example in which the prepreg sheet runs in an S-shape, but if impregnation is possible, the contact length between the sheet and the roll, such as a U-shape, V-shape or Λ-shape, is described. May be adjusted. When the impregnation pressure is increased to increase the degree of impregnation, it is also possible to add an opposing contact roll. Further, as shown in FIG. 4 of the pamphlet of WO2015 / 076981, it is possible to improve the impregnation efficiency by arranging the conveyor belt opposite to the “S-wrap roll”, thereby increasing the production speed of the prepreg. Further, as described in WO 2017/068159 pamphlet or JP-A-2006-20397, etc., it is possible to improve the impregnation efficiency by applying ultrasonic waves to the prepreg before impregnation and rapidly raising the temperature of the prepreg. is there. Further, as described in JP-A-2017-154330, it is also possible to use an impregnation device that vibrates a plurality of “ironing blades” with an ultrasonic generator. Further, it is also possible to fold and impregnate the prepreg as described in JP-A-2013-22868.

<簡易追含浸>
上記では、従来の追含浸装置を適用する例を示したが、塗布部直下では未だプリプレグの温度が高い場合があり、そのような場合には塗布部を出て後、あまり時間が経っていない段階で追含浸操作を加えると、プリプレグを再昇温するための熱板などの加熱装置を省略あるいは簡略化し、含浸装置を大幅に簡略化・小型化することも可能である。このように塗布部直下に位置させる含浸装置を簡易追含浸装置と称することとする。簡易追含浸装置としては加熱ニップロールや加熱S字ロールを用いることができるが、通常の含浸装置に比較し、ロール径や設定圧力、プリプレグとロールの接触長を減じることができ、装置を小型化できるだけでなく消費電力なども減じることができ、好ましい。
<Simple additional impregnation>
In the above, the example of applying the conventional additional impregnation device was shown, but there is a case where the temperature of the prepreg is still high immediately below the application section, and in such a case, after leaving the application section, not much time has passed. When the additional impregnation operation is added at the stage, a heating device such as a hot plate for reheating the prepreg can be omitted or simplified, and the impregnation device can be greatly simplified and downsized. Such an impregnating device located immediately below the coating section is referred to as a simple additional impregnating device. As a simple additional impregnating device, a heating nip roll or a heated S-shaped roll can be used, but the roll diameter, the set pressure, and the contact length between the prepreg and the roll can be reduced as compared with a normal impregnating device, and the device can be downsized. This is preferable because power consumption can be reduced as much as possible.

また、プリプレグが簡易追含浸装置に入る前に、プリプレグに離形シートを付与すると、プリプレグの走行性が向上し好ましい。   In addition, it is preferable that a release sheet be provided to the prepreg before the prepreg enters the simple additional impregnation device, because the running property of the prepreg is improved.

<プリプレグ>
本発明の製造方法で得られるプリプレグにおいて塗液の含浸率は10%以上であることが望ましい。塗液の含浸率は、採取したプリプレグを裂き、内部を目視することで含浸の有無を確認することができ、より定量的には例えば剥離法で評価することが可能である。剥離法による塗液の含浸率は以下のようにして測定することができる。すなわち、採取したプリプレグを粘着テープで挟み、これを剥離し、塗液が付着した強化繊維と塗液が付着していない強化繊維を分離する。そして、投入した強化繊維シート全体の質量に対する塗液が付着した強化繊維の質量の比率を剥離法による塗液の含浸率とすることができる。
<Prepreg>
In the prepreg obtained by the production method of the present invention, the impregnation ratio of the coating liquid is preferably 10% or more. The impregnation rate of the coating liquid can be checked by tearing the collected prepreg and visually inspecting the inside, and more quantitatively, for example, by a peeling method. The impregnation rate of the coating liquid by the peeling method can be measured as follows. That is, the collected prepreg is sandwiched between adhesive tapes, peeled off, and the reinforcing fibers to which the coating liquid has adhered and the reinforcing fibers to which the coating liquid has not adhered are separated. Then, the ratio of the mass of the reinforcing fibers to which the coating liquid has adhered to the mass of the whole reinforcing fiber sheet put therein can be taken as the impregnation rate of the coating liquid by the peeling method.

<プリプレグ幅>
FRPの前駆体の一種であるプリプレグは本発明で得られるプリプレグの一形態であるため、本発明をFRP用途に適用する場合として、プリプレグをプリプレグと称して以下説明する。
<Prepreg width>
Since the prepreg, which is one of the precursors of FRP, is one form of the prepreg obtained by the present invention, the prepreg will be described below as a prepreg when the present invention is applied to FRP applications.

プリプレグの幅には、特に制限は無く、幅が数十cm〜2m程度の広幅でも良いし、幅数mm〜数十mmのテープ状でも良く、用途に応じ幅を選択することができる。近年では、プリプレグの積層工程を効率化するため、細幅プリプレグやプリプレグテープを自動積層していくATL(Automated Tape Laying)やAFP(Automated Fiber Placement)と呼ばれる装置が広く用いられるようになってきており、これに適合した幅とすることも好ましい。   The width of the prepreg is not particularly limited, and may be a wide width of about several tens cm to 2 m or a tape having a width of several mm to several tens mm. The width can be selected according to the application. In recent years, devices called ATL (Automated Tape Laying) or AFP (Automated Fiber Placement) for automatically laminating narrow prepregs and prepreg tapes have been widely used in order to increase the efficiency of the prepreg lamination process. Therefore, it is also preferable that the width is adjusted to this.

所望の幅のプリプレグを得る方法には特に制限は無く、幅1m〜2m程度の広幅プリプレグを細幅にスリットする方法を用いることができる。また、スリット工程を簡略化あるいは省略するため、最初から所望の幅となるよう本発明で用いる塗布部の幅を調整することもできる。例えば、ATL用に30cm幅の細幅プリプレグを製造する場合には、塗布部出口の幅をそれに応じて調整すればよい。   There is no particular limitation on a method of obtaining a prepreg having a desired width, and a method of slitting a wide prepreg having a width of about 1 m to 2 m into a narrow width can be used. Further, in order to simplify or omit the slitting step, the width of the coating portion used in the present invention can be adjusted so as to have a desired width from the beginning. For example, when manufacturing a narrow prepreg having a width of 30 cm for ATL, the width of the application section outlet may be adjusted accordingly.

<スリット>
プリプレグのスリット方法にも特に制限は無く、公知のスリット装置を用いることができる。プリプレグを一旦巻き取った後、改めてスリット装置に設置し、スリットを行っても良いし、効率化のため、プリプレグ一旦巻き取ることなくプリプレグ作製工程から連続してスリット工程を配置しても良い。また、スリット工程は1m以上の広幅プリプレグを直接、所望の幅にスリットしても良いし、一旦、30cm程度の細幅プリプレグにカット・小分けした後、これを改めて所望の幅にスリットしても良い。
<Slit>
The method of slitting the prepreg is not particularly limited, and a known slit device can be used. After winding the prepreg once, it may be installed in the slit device again to perform slitting, or for efficiency, a slitting step may be arranged continuously from the prepreg producing step without winding the prepreg once. Also, in the slitting step, a wide prepreg of 1 m or more may be directly slit to a desired width, or once cut and divided into narrow prepregs of about 30 cm, and then slit again to a desired width. good.

<塗液供給機構>
本発明において塗布部内に塗液は貯留されているが、塗工が進行するので塗液を適宜補給することが好ましい。塗液を塗布部に供給する機構には特に制限は無く、公知の装置を使用することができる。塗液は連続的に塗布部に供給することが、塗布部の上部液面を乱さず、強化繊維シートの走行を安定化でき、好ましい。例えば、塗液を貯留する槽から自重を駆動力として供給したり、ポンプなどを用いて連続的に供給することができる。ポンプとしては、ギヤポンプやチューブポンプ、圧力ポンプなど塗液の性質に応じ適宜使用することができる。また、塗液が室温で固体の場合には、貯留層上部にメルターを備えておくことが好ましい。また、連続押し出し機などを用いることもできる。また、塗液供給量は塗液の塗布部上部の液面がなるべく一定となるよう、塗布量に応じ連続供給できる機構を備えることが好ましい。このためには、例えば液面高さや塗布部重量などをモニタリングし、それを供給装置にフィードバックするような機構が考えられる。
<Coating liquid supply mechanism>
In the present invention, the coating liquid is stored in the coating section, but it is preferable to appropriately supply the coating liquid because the coating proceeds. The mechanism for supplying the coating liquid to the coating unit is not particularly limited, and a known device can be used. It is preferable that the coating liquid is continuously supplied to the coating section because the running of the reinforcing fiber sheet can be stabilized without disturbing the upper liquid level of the coating section. For example, self-weight can be supplied as a driving force from a tank storing the coating liquid, or can be supplied continuously using a pump or the like. As the pump, a gear pump, a tube pump, a pressure pump, or the like can be used as appropriate according to the properties of the coating liquid. When the coating liquid is solid at room temperature, it is preferable to provide a melter above the reservoir. Further, a continuous extruder or the like can be used. Further, it is preferable to provide a mechanism capable of continuously supplying the coating liquid in accordance with the amount of the coating liquid so that the liquid level above the coating portion of the coating liquid is as constant as possible. For this purpose, for example, a mechanism that monitors the liquid level, the weight of the application section, and the like and feeds it back to the supply device is conceivable.

<オンラインモニタリング>
また、塗布量のモニタリングのために、塗布量をオンラインモニタリングできる機構を備えることが好ましい。オンラインモニタリング方法についても特に制限は無く、公知のものを使用可能である。例えば、厚みを計測する装置として、例えばベータ線計などを用いることができる。この場合は、強化繊維シート厚みとプリプレグの厚みを計測し、その差分を解析することで塗布量を見積もることが可能である。オンラインモニタリングされた塗布量は、直ぐに塗布部にフィードバックされ、塗布部の温度や狭窄部23の隙間D(図2参照)の調整に利用することができる。塗布量モニタリングは、もちろん欠点モニタリングとしても使用可能である。厚み計測位置としては、例えば図14で言えば、方向転換ロール419近傍で強化繊維シート416の厚みを計測し、塗布部430から方向転換ロール441の間でプリプレグの厚みを計測することができる。また、赤外線、近赤外線、カメラ(画像解析)などを用いたオンライン欠点モニタリングを行うことも好ましい。
<Online monitoring>
Further, it is preferable to provide a mechanism capable of online monitoring of the application amount for monitoring the application amount. The online monitoring method is not particularly limited, and a known method can be used. For example, as a device for measuring the thickness, for example, a beta-ray meter or the like can be used. In this case, it is possible to estimate the coating amount by measuring the thickness of the reinforcing fiber sheet and the thickness of the prepreg and analyzing the difference. The application amount monitored online is immediately fed back to the application unit, and can be used for adjusting the temperature of the application unit and the gap D (see FIG. 2) of the constricted portion 23. Application amount monitoring can of course be used as defect monitoring. As the thickness measurement position, for example, in FIG. 14, the thickness of the reinforcing fiber sheet 416 can be measured in the vicinity of the direction change roll 419, and the thickness of the prepreg can be measured between the application section 430 and the direction change roll 441. It is also preferable to perform online defect monitoring using infrared rays, near infrared rays, a camera (image analysis), or the like.

本発明の塗工装置は、強化繊維シートを実質的に鉛直方向下向きに走行させる走行機構と、塗布機構を有し、前記塗布機構はその内部に塗液を貯留可能であり、さらに互いに連通された液溜り部と狭窄部を備えており、前記液溜り部は、強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部は、スリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有し、前記狭窄部を形成する狭窄面と、前記狭窄面に隣接する大気に開放されている大気開放面を有し、前記狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzが0.005μm以上5μm以下である。   The coating apparatus of the present invention has a traveling mechanism for causing the reinforcing fiber sheet to travel substantially vertically downward, and an application mechanism, wherein the application mechanism can store a coating liquid therein, and is further communicated with each other. Liquid pool portion and a constricted portion, the liquid reservoir portion has a portion whose cross-sectional area continuously decreases along the running direction of the reinforcing fiber sheet, and the constricted portion has a slit-shaped cross section. Having a cross-sectional area smaller than the upper surface of the liquid reservoir, and having a constricted surface forming the constricted portion, and an atmosphere-opening surface that is open to the atmosphere adjacent to the constricted portion. The surface forming the tip has a surface roughness Rz of 0.005 μm or more and 5 μm or less.

以下では、プリプレグの一態様であるプリプレグの例に、当該塗工装置を用いたプリプレグの製造例を具体的に挙げて本発明をより詳細に説明する。なお、以下は例示であり、本発明は以下に説明される態様に限定して解釈されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with a specific example of the production of a prepreg using the coating apparatus, as an example of a prepreg which is one embodiment of the prepreg. Note that the following is an example, and the present invention is not construed as being limited to the embodiments described below.

図14aは強化繊維シートとして、UD基材を用いた時の本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の例の概略図である。複数個の強化繊維ボビン412aはクリール411aに掛けられ、方向転換ガイド413aを経て、上方に引き出される。この時、クリールに付与されたブレーキ機構により一定張力で強化繊維束414を引き出すことができる。引き出された複数本の強化繊維束414は強化繊維配列装置415により整然と配列され、強化繊維シート416が形成される。なお、図14aでは強化繊維束は3糸条しか描画されていないが、実際には、2糸条〜数百糸条とすることができ、所望のプリプレグ幅、繊維目付けとするよう調整可能である。その後、拡幅装置417、平滑化装置418を経て、方向転換ロール419を経て、鉛直下向きに搬送される。図14aでは、強化繊維配列装置415〜方向転換ロール419まで強化繊維シート416は装置間を直線状に搬送される。なお、拡幅装置417、平滑化装置418は、目的に応じ公知のものを使用したり適宜スキップすることもできるし、装置を配置しないこともできる。また、強化繊維配列装置415、拡幅装置417、平滑化装置418の配列順序は目的に応じ適宜変更することもできる。強化繊維シート416は方向転換ロール419から鉛直下向きに走行し、強化繊維予熱装置420、塗布部430を経て方向転換ロール441に到達する。塗布部430は本発明の目的を達成する範囲で任意の塗布部形状を採用することができる。例えば、図2、図8〜図11のような形状が挙げられる。また、必要に応じ図7のようにブッシュを備えることもできる。さらに、図15のように、塗布部内にバーを備えることもできる。図14aでは、離型シート(上)供給装置442から巻き出された離型シート446を方向転換ロール441上でプリプレグ、この場合はプリプレグ471に積層し、シート状一体物とすることができる。さらに、離型シート(下)供給装置443から巻き出された離型シート446を前記シート状一体物の下面に挿入することができる。ここでは、離型シートは離型紙や離型フィルムなどを用いることができる。これを高張力引取り装置444で引き取ることができる。図14aでは高張力引き取り装置444としてニップロールを描画している。その後、シート状一体物は熱板451と加熱ニップロール452を備えた追含浸装置450を経て、冷却装置461で冷却された後、引き取り装置462で引き取られ、上側の離型シート446を剥がした後、ワインダー464で巻き取り、製品となるプリプレグ/離型シートからなるシート状一体物472を得ることができる。方向転換ロール441からワインダー464までシート状一体物は基本直線状に搬送されるため、皺の発生を抑制することができる。なお、図14aでは、塗液供給装置、オンラインモニタリング装置の描画は省略してある。図14bは強化繊維ファブリックを強化繊維シートとして用いる場合の装置である。411bに巻出し装置、412bに強化繊維ファブリックロール、413bにニップロールを用いている以外は図14aと同じ構成である。   FIG. 14a is a schematic diagram of an example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the present invention when a UD substrate is used as a reinforcing fiber sheet. The plurality of reinforcing fiber bobbins 412a are hung on a creel 411a, and are drawn upward through a direction changing guide 413a. At this time, the reinforcing fiber bundle 414 can be pulled out with a constant tension by the brake mechanism provided to the creel. The plurality of pulled out reinforcing fiber bundles 414 are orderly arranged by the reinforcing fiber arrangement device 415, and the reinforcing fiber sheet 416 is formed. In FIG. 14a, only three yarns are drawn on the reinforcing fiber bundle, but in practice, it can be made from two yarns to several hundred yarns, and can be adjusted to have a desired prepreg width and fiber weight. is there. Thereafter, the sheet is conveyed vertically downward through a widening device 417, a smoothing device 418, and a direction change roll 419. In FIG. 14 a, the reinforcing fiber sheet 416 is transported linearly between the reinforcing fiber arranging devices 415 to the turning roll 419. As the widening device 417 and the smoothing device 418, known devices can be used or can be appropriately skipped according to the purpose, or the devices can be omitted. The arrangement order of the reinforcing fiber arrangement device 415, the widening device 417, and the smoothing device 418 can be appropriately changed according to the purpose. The reinforcing fiber sheet 416 travels vertically downward from the direction changing roll 419, and reaches the direction changing roll 441 via the reinforcing fiber preheating device 420 and the application unit 430. The application section 430 can adopt any application section shape as long as the object of the present invention is achieved. For example, the shapes as shown in FIG. 2 and FIGS. Further, a bush can be provided as shown in FIG. 7 if necessary. Further, as shown in FIG. 15, a bar can be provided in the application section. In FIG. 14A, the release sheet 446 unwound from the release sheet (upper) supply device 442 can be laminated on a prepreg, in this case, a prepreg 471, on a direction change roll 441 to form a sheet-like integrated body. Furthermore, the release sheet 446 unwound from the release sheet (lower) supply device 443 can be inserted into the lower surface of the sheet-like integrated body. Here, release paper, release film, or the like can be used as the release sheet. This can be taken off by the high tension take-up device 444. In FIG. 14a, a nip roll is drawn as the high tension take-up device 444. Thereafter, the sheet-like integrated material passes through an additional impregnating device 450 provided with a hot plate 451 and a heating nip roll 452, is cooled by a cooling device 461, is taken off by a take-off device 462, and peels off the upper release sheet 446. Then, a sheet-like integrated body 472 composed of a prepreg / release sheet as a product can be obtained by winding with a winder 464. Since the sheet-like integrated object is conveyed in a basic straight line from the direction changing roll 441 to the winder 464, generation of wrinkles can be suppressed. In FIG. 14A, illustrations of the coating liquid supply device and the online monitoring device are omitted. FIG. 14b shows an apparatus when a reinforcing fiber fabric is used as a reinforcing fiber sheet. It has the same configuration as that of FIG. 14A except that an unwinding device is used for 411b, a reinforcing fiber fabric roll for 412b, and a nip roll for 413b.

図15aは強化繊維シートとして、UD基材を用いた時の本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。図15aでは、クリール411aから強化繊維束414を引き出し、そのまま強化繊維配列装置415で強化繊維シート416を形成し、その後、拡幅装置417、平滑化装置418まで直線状に搬送され、その後、強化繊維シート416を上方に導く点が図14aとは異なる。このような構成とすることで、上方に装置を設置することが不要となり、足場などの設置を大幅に簡略化することができる。   FIG. 15a is a schematic view of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the present invention when a UD substrate is used as a reinforcing fiber sheet. In FIG. 15a, the reinforcing fiber bundle 414 is pulled out from the creel 411a, and the reinforcing fiber sheet 416 is formed as it is by the reinforcing fiber arrangement device 415, and then is linearly conveyed to the widening device 417 and the smoothing device 418. FIG. 14A is different from FIG. 14A in that the sheet 416 is guided upward. With such a configuration, it is not necessary to install the device above, and the installation of a scaffold or the like can be greatly simplified.

図16aは強化繊維シートとして、UD基材を用いた時の本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。図16aでは、階上にクリール411aを設置し、強化繊維シート416の走行経路を更に直線化している。   FIG. 16a is a schematic view of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the present invention when a UD substrate is used as a reinforcing fiber sheet. In FIG. 16a, a creel 411a is installed on the floor, and the running path of the reinforcing fiber sheet 416 is further linearized.

図17aは強化繊維シートとして、UD基材を用いた時の本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。図14aで示した通常の追含浸装置の代わりに、簡易追含浸装置を用いた例を示している。図17aにおいては、簡易追含浸装置453は塗布部430の直下に設置されているため、プリプレグ471が高温状態で簡易追含浸装置453に導かれるため、含浸装置を簡略化・小型化できる。図17aでは、一例として加熱ニップロール454を描画しているが、目的によっては、もちろん小型の加熱S字ロールでも良い。簡易追含浸装置を用いるとプリプレグ製造装置全体を非常にコンパクトにすることができることもメリットである。   FIG. 17a is a schematic view of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the present invention when a UD substrate is used as a reinforcing fiber sheet. An example in which a simple additional impregnation device is used instead of the normal additional impregnation device shown in FIG. 14A is shown. In FIG. 17 a, since the simple additional impregnation device 453 is installed immediately below the coating unit 430, the prepreg 471 is guided to the simple additional impregnation device 453 in a high temperature state, so that the impregnation device can be simplified and downsized. In FIG. 17a, the heating nip roll 454 is drawn as an example, but a small heating S-shaped roll may be used depending on the purpose. The use of the simple additional impregnation apparatus is also advantageous in that the entire prepreg manufacturing apparatus can be made very compact.

図15a、図16a、図17aは、図14aと同様に強化繊維シートとして、一方向配列強化繊維束を用いた時のプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図であったが、図15b、図16b、図17bのように411bに巻出し装置、412bに強化繊維ファブリックロール、413bにニップロールを用いていることで、図14bと同様に強化繊維ファブリックについても各装置用いることができる。   FIGS. 15a, 16a, and 17a are schematic diagrams of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus when a unidirectional array reinforcing fiber bundle is used as a reinforcing fiber sheet as in FIG. 14a. As shown in FIG. 15b, FIG. 16b, and FIG. 17b, the unwinding device is used for 411b, the reinforcing fiber fabric roll is used for 412b, and the nip roll is used for 413b, so that each device can be used for the reinforcing fiber fabric as in FIG. 14b.

図18は本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。図19では、高張力引き取り装置として高張力引取りS字ロール449、追含浸装置として “S−ラップロール”型の加熱S字ロール455を2ロール−2セット(合計4個)用いた例を描画しているが、ロール数は目的に応じ、もちろん増減できる。また、図19では含浸効果を高めるためのコンタクトロール456も描画しているが、目的により省略することももちろん可能である。   FIG. 18 is a schematic view of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the present invention. FIG. 19 shows an example in which a high tension take-up S-shaped roll 449 is used as a high tension take-up device, and two S-2 rolls 455 of “S-wrap roll” type are used as the additional impregnating device (two in total). Although the drawing is performed, the number of rolls can of course be increased or decreased according to the purpose. Further, in FIG. 19, a contact roll 456 for enhancing the impregnation effect is also drawn, but it is of course possible to omit it depending on the purpose.

図19は本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。この例では“S−ラップロール”型の加熱S字ロールを高張力引き取り装置と兼用する例を示している。プリプレグ製造装置全体を非常にコンパクトにすることができるメリットがある。   FIG. 19 is a schematic view of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the present invention. In this example, an example is shown in which a heated S-shaped roll of the "S-wrap roll" type is also used as a high tension take-up device. There is an advantage that the entire prepreg manufacturing apparatus can be made very compact.

[表面粗さ]
ミツトヨ製表面粗さ測定器(SV−C4500S4)を用いてJIS B 0601(2001)に準じて最大高さRzを測定した。
[Surface roughness]
The maximum height Rz was measured using a Mitutoyo surface roughness measuring instrument (SV-C4500S4) according to JIS B0601 (2001).

評価方法として下の通りそれぞれ判断し、いずれにおいても「◎」「○」「△」を合格、「×」を不合格とした。   Each of the evaluation methods was determined as follows. In each case, “「 ”,“ ○ ”, and“ △ ”were passed, and“ × ”was rejected.

[走行安定性]
強化繊維シートの塗液付与部での走行安定性(連続生産性)を評価するため、60分間連続走行させ、毛羽詰まり・糸切れが全く無いものを「◎」、60分間連続走行させ、毛羽詰まり・糸切れは無かったが塗布部を分解して壁面部材21の接液面を目視で観察し、塗液の中に毛羽が目視で確認できたものを「○」、毛羽が詰まり糸切れしたものを「×」とした。
[Running stability]
In order to evaluate the running stability (continuous productivity) of the reinforced fiber sheet in the coating liquid application section, continuous running was performed for 60 minutes, and if there was no fuzz clogging or yarn breakage, "◎" was continuously run for 60 minutes. There was no clogging or thread breakage, but the dispensed part was disassembled and the liquid contact surface of the wall member 21 was visually observed. In the coating liquid, fluff was visually observed. The result is indicated by "x".

[繊維束の折れ]
強化繊維シートに端部の折れ・変形が全くみられないものを「◎」、問題となるほどではないが時折端部の折れ・変形が若干みられたものを「○」、60分連続走行において問題となる端部の折れ・変形がみられたが、その時間が30分以下であったものを「△」、60分連続走行において問題となる端部の折れ・変形がみられ、その時間が30分以上であったものを「×」とした。
[Break of fiber bundle]
When the end of the reinforcing fiber sheet is not broken or deformed at all, "◎" is shown. When the end is not slightly problematic, occasionally the end is slightly broken or deformed. The problematic end was broken or deformed, but the time that was less than 30 minutes was changed to "△". The end was problematic in continuous running for 60 minutes. Was 30 minutes or more, was rated "x".

[幅方向目付測定]
プリプレグを幅方向(シート走行方向と垂直方向)に、幅25mm×長手方向200mmの短冊状に切断していく。得られた短冊状シートの樹脂組成物の質量を、電子天秤によって小数点第三位まで計測し、樹脂組成物の質量を得る。この質量を短冊の面積によって割り返すことにより、1m当たりの樹脂組成物目付を得る。プリプレグの端部から反対の端部までこの操作を行い、両端部を除いて、得られた樹脂組成物目付の平均値、最大値、最小値を求め,(最大値−最小値)÷平均値を計算し、目付ばらつきを求めた。長手方向に1mおきにこの操作を合計3回行い、それぞれ求めた目付ばらつきの平均値をその樹脂含浸強化繊維シートの目付ばらつきとした。例えば350mm巾の樹脂シートであれば、14枚短冊が得られ、その両端部を除いて12枚分の各値を求めることになる。20%よりも大きい場合は「×」、10%より大きく20%以下は「○」、10%以下は「◎」とした。
[Weight-wise basis weight measurement]
The prepreg is cut in the width direction (perpendicular to the sheet running direction) into a strip having a width of 25 mm and a length of 200 mm. The mass of the resin composition of the obtained strip-shaped sheet is measured to the third decimal place by an electronic balance to obtain the mass of the resin composition. By returning dividing the mass by the area of the strip, to obtain a resin composition having a basis weight per 1 m 2. This operation is performed from the end of the prepreg to the opposite end, and the average, maximum, and minimum values of the obtained resin composition are calculated except for both ends, and (maximum value−minimum value) ÷ average value Was calculated to determine the basis weight variation. This operation was performed a total of three times at intervals of 1 m in the longitudinal direction, and the average value of the obtained areal variation was defined as the areal variation of the resin-impregnated reinforced fiber sheet. For example, in the case of a resin sheet having a width of 350 mm, 14 strips are obtained, and values for 12 strips are obtained except for both end portions. When it was larger than 20%, it was evaluated as "x".

[実施例1]
塗液には下記のエポキシ樹脂から構成される塗液Aを用いた。
[Example 1]
A coating liquid A composed of the following epoxy resin was used as the coating liquid.

塗布部は図9に示される塗布部20cタイプの塗布部を用い、プリプレグ製造装置として図20a記載の構成の装置(樹脂供給部は描画を省略)を用いた。塗布部20cは、液溜り部22および狭窄部23を形成する壁面部材21e、21fにはステンレス製のブロックを用い、また側板部材24a、24bにはステンレス製のプレートを用いた。さらに塗液を加温するため、壁面部材21e、21fおよび側板部材24a、24bの外周にプレートヒーターを貼り付け、熱電対で温度計測を行いながら、塗液の温度および粘度を調整し、塗布時の温度が90℃となるようにして実施した。炭素繊維シート1aの走行方向は鉛直方向下向きZ、液溜り部22はテーパー状(テーパー開き角度60°、テーパー高さ(すなわちH)100mm)のものを用いた。液溜まり部22の幅は306mmのものを用いた。狭窄部23の隙間Dは0.2mmとした。この場合、出口スリットのアスペクト比は1500となる。また、狭窄部出口から塗液が漏れないように、狭窄部出口下面においてブッシュより外側は塞いで使用した。狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzは0.5μmになるように加工した。   As the application unit, an application unit of the application unit 20c type shown in FIG. 9 was used, and an apparatus having a configuration shown in FIG. 20a (a resin supply unit was omitted) was used as a prepreg manufacturing apparatus. In the application part 20c, a stainless steel block was used for the wall members 21e and 21f forming the liquid reservoir 22 and the constricted part 23, and a stainless steel plate was used for the side plate members 24a and 24b. In order to further heat the coating liquid, a plate heater is attached to the outer periphery of the wall members 21e, 21f and the side plate members 24a, 24b, and the temperature and viscosity of the coating liquid are adjusted while measuring the temperature with a thermocouple. Was carried out at a temperature of 90 ° C. The running direction of the carbon fiber sheet 1a was vertically downward Z, and the liquid reservoir 22 was tapered (taper opening angle 60 °, taper height (ie, H) 100 mm). The width of the liquid reservoir 22 was 306 mm. The gap D of the constriction 23 was 0.2 mm. In this case, the aspect ratio of the exit slit is 1500. In addition, in order to prevent the coating liquid from leaking from the stenotic portion outlet, the lower surface of the stenotic portion outlet was closed with the outside of the bush being used. The surface forming the tip of the constriction was processed so that the surface roughness Rz was 0.5 μm.

プリプレグの作製は、強化繊維として炭素繊維(東レ製、“トレカ(登録商標)”T800S(24K))を用い、塗液として後記する熱硬化性エポキシ樹脂組成物を用い、上記装置によりCFRP用シート状プリプレグの作製を行った。また、強化繊維ボビン412aの数は作製するプリプレグに応じて変更を行ったが、特に断らない限り、56とした。   The prepreg was prepared by using a carbon fiber (“Torayca (registered trademark)” T800S (24K) manufactured by Toray Co., Ltd.) as a reinforcing fiber, using a thermosetting epoxy resin composition described later as a coating liquid, and using the above apparatus to prepare a CFRP sheet. A prepreg was prepared. The number of the reinforcing fiber bobbins 412a was changed according to the prepreg to be produced, but was set to 56 unless otherwise specified.

強化繊維シート1aは鉛直方向下向きに走行させ、液溜り部22および狭窄部23を通過させた。走行速度は20m/分とした。   The reinforcing fiber sheet 1a was caused to travel vertically downward, and passed through the liquid reservoir 22 and the narrowed portion 23. The running speed was 20 m / min.

クリール411aに掛けられた複数の強化繊維ボビン412aから強化繊維束414を引き出し、強化繊維配列装置415で強化繊維シート416を形成させ、方向転換ロール419で一旦上方に導いた。その後、強化繊維シート416は方向転換ロール419を経て、鉛直下向きに搬送され、強化繊維予熱装置420で塗布部温度以上に加熱され、塗布部430に導かれ、下記の塗液Aが塗布された。その後、塗布部430からプリプレグ(プリプレグ)471が引き出され、方向転換ロール441上で上側離型シート446(この場合は離型紙)と積層され、高張力引取りS字ロール449で引き取られた。そして、高張力引取りS字ロール449の上部ロールに下側離型シート446(この場合は離型紙)が供給され、プリプレグを離型紙で挟んだシート状一体物が形成された。さらに、これが熱板451と加熱ニップロール452を備えた追含浸装置450に導かれ、場合により追含浸を行った。その後、冷却装置461を経て、上側離型紙を剥がし、シート状一体物472が巻き取られた。   The reinforcing fiber bundle 414 was pulled out from the plurality of reinforcing fiber bobbins 412 a hung on the creel 411 a, the reinforcing fiber sheet 416 was formed by the reinforcing fiber arrangement device 415, and once guided upward by the direction change roll 419. Thereafter, the reinforcing fiber sheet 416 is conveyed vertically downward through the direction change roll 419, heated to a temperature equal to or higher than the application unit temperature by the reinforcing fiber preheating device 420, guided to the application unit 430, and the following coating liquid A is applied. . Thereafter, the prepreg (prepreg) 471 was pulled out from the application section 430, stacked on the direction change roll 441 with the upper release sheet 446 (release paper in this case), and taken up by the high tension take-off S-shaped roll 449. Then, the lower release sheet 446 (release paper in this case) was supplied to the upper roll of the high tension take-off S-shaped roll 449, and a sheet-like integrated body in which the prepreg was sandwiched by the release paper was formed. Further, this was guided to an additional impregnation device 450 provided with a hot plate 451 and a heating nip roll 452, and additional impregnation was performed in some cases. Thereafter, the upper release paper was peeled off via the cooling device 461, and the sheet-like integrated material 472 was wound.

この時の各種安定走行評価項目を表1に示す。なお、塗布装置直下で塗液含浸炭素繊維を素早く取得し、塗液の含浸性を目視確認しところ塗液含浸炭素繊維内部の繊維まで塗液で濡れていることを確認した。また外観は良好であることを確認した。   Table 1 shows various stable running evaluation items at this time. The carbon fiber impregnated with the coating liquid was quickly obtained immediately below the coating apparatus, and the impregnating property of the coating liquid was visually checked, and it was confirmed that the fibers inside the carbon fiber impregnated with the coating liquid were wet with the coating liquid. It was also confirmed that the appearance was good.

<塗液>
熱硬化性エポキシ樹脂組成物1(塗液A):
エポキシ樹脂(芳香族アミン型エポキシ樹脂+ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物)、硬化剤(ジアミノジフェニルスルホン)、ポリエーテルスルホンの混合物であり、ポリマー粒子は含有していない。この熱硬化性エポキシ樹脂1の粘度をTA Instruments社製ARES−G2を用いて、測定周波数0.5Hz、昇温速度1.5℃/分で測定したところ、75℃で50Pa・s、90℃で15Pa・s、105℃で4Pa・sであった。
<Coating liquid>
Thermosetting epoxy resin composition 1 (coating liquid A):
It is a mixture of an epoxy resin (a mixture of an aromatic amine type epoxy resin and a bisphenol type epoxy resin), a curing agent (diaminodiphenyl sulfone), and a polyether sulfone, and does not contain polymer particles. The viscosity of the thermosetting epoxy resin 1 was measured using ARES-G2 manufactured by TA Instruments at a measurement frequency of 0.5 Hz and a heating rate of 1.5 ° C./min. At 15 ° C. and 4 Pa · s at 105 ° C.

<強化繊維ファブリック>
炭素繊維織物(東レ製“トレカ”クロス C6343B)
炭素繊維:トレカT300B(3K))
織組織:平織
経密度:12.5本/25mm 緯密度:12.5本/25mm
目付け:198g/m 厚み:0.23mm
<Reinforced fiber fabric>
Carbon fiber fabric (Toray “Torayca” cloth C6343B)
Carbon fiber: Trading card T300B (3K))
Woven structure: plain weave density: 12.5 strands / 25 mm Weft density: 12.5 strands / 25 mm
Weight: 198 g / m 2 Thickness: 0.23 mm

Figure 2020029014
Figure 2020029014

[実施例2〜8]
狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzを表1の通りに変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。いずれの水準においても使用可能以上の評価のものを採取可能であった。結果を表1に示す。
[Examples 2 to 8]
The evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the surface roughness Rz of the surface forming the distal end of the constriction was changed as shown in Table 1. At any level, samples with evaluations higher than usable could be collected. Table 1 shows the results.

[比較例1]
図12は本発明とは別の実施形態の塗布部30の詳細横断面図である。本発明の実施形態とは異なり、図10の液溜り部32は鉛直方向下向きZに断面積が連続的に減少する領域を含まず、狭窄部23との境界33で断面積が断続的に(急激に)減少する構成である。この塗布部30を用いて、実施例1と同様の条件で強化繊維シート1aに塗液Aを付与したところ、走行速度20m/分での走行開始直後に強化繊維シート1aが塗布部30の内部で切断し、走行不可能となった。その後、塗布部30を分解して内部を確認したところ、液溜り部32と狭窄部23の境界33に大量の毛羽が詰まっていることを確認した。結果を表2に示す。
[Comparative Example 1]
FIG. 12 is a detailed cross-sectional view of a coating unit 30 according to another embodiment different from the present invention. Unlike the embodiment of the present invention, the liquid reservoir 32 in FIG. 10 does not include a region where the cross-sectional area decreases continuously in the vertical downward direction Z, and the cross-sectional area is intermittent at the boundary 33 with the constriction 23 ( This is a configuration that decreases rapidly. When the coating liquid A was applied to the reinforcing fiber sheet 1a using the application unit 30 under the same conditions as in Example 1, the reinforcing fiber sheet 1a was placed inside the application unit 30 immediately after the running at a running speed of 20 m / min. And it became impossible to run. Then, when the application part 30 was disassembled and the inside was confirmed, it was confirmed that a large amount of fluff was clogged at the boundary 33 between the liquid pool part 32 and the constricted part 23. Table 2 shows the results.

Figure 2020029014
Figure 2020029014

[比較例2、3]
狭狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzを表2とした以外は実施例1と同様に評価を実施した。走行安定性に問題は無かったものの、目付のばらつきが大きく、外観を確認したところ塗液がスジ状になっていることを確認した。結果を表2に示す。
[Comparative Examples 2 and 3]
The evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the surface roughness Rz of the surface forming the distal end of the stenosis portion was set in Table 2. Although there was no problem in running stability, the variation in the basis weight was large, and the appearance was confirmed. As a result, it was confirmed that the coating liquid had a streak shape. Table 2 shows the results.

[実施例8、9]
液溜まり部22の幅を表3の通りに変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。いずれの水準においても使用可能以上の評価のものを採取可能であった。結果を表3に示す。
[Examples 8 and 9]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the width of the liquid pool 22 was changed as shown in Table 3. At any level, samples with evaluations higher than usable could be collected. Table 3 shows the results.

Figure 2020029014
Figure 2020029014

[実施例10、11]
幅規制機構として、図7記載のような塗布部内部形状に合わせた板状ブッシュ27を備えており、さらにこの板状ブッシュの設置位置自在に変更し、強化繊維シートの幅が表4の通りとなるようにした以外は実施例8と同様に実験を実施した。いずれの水準においても使用可能以上の評価のものを採取可能であった。結果を表4に示す。
[Examples 10 and 11]
As a width regulating mechanism, a plate-shaped bush 27 adapted to the inner shape of the application section as shown in FIG. 7 is provided, and the installation position of the plate-shaped bush is changed freely. An experiment was performed in the same manner as in Example 8, except that the following conditions were satisfied. At any level, samples with evaluations higher than usable could be collected. Table 4 shows the results.

Figure 2020029014
Figure 2020029014

[実施例12]
図20bの装置を用いて、強化繊維ファブリックとして前記の炭素繊維織物を300mm幅にカットした炭素繊維織物を用い、プリプレグを作製した。巻出しとして強化繊維ファブリックを用い、塗布部の狭窄部23の隙間Dを0.3mmとした以外は実施例1と同様に実験を実施した。つまり、隙間以外の塗布部や含浸部分、搬送巻き取り部分は実施例1と同じである。結果を表5に示す。
[Example 12]
Using the apparatus shown in FIG. 20b, a prepreg was produced using a carbon fiber fabric obtained by cutting the carbon fiber fabric into a 300 mm width as the reinforcing fiber fabric. An experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that a reinforcing fiber fabric was used for unwinding, and the gap D of the narrowed portion 23 of the application portion was set to 0.3 mm. That is, the application portion, the impregnated portion, and the transport winding portion other than the gap are the same as those in the first embodiment. Table 5 shows the results.

Figure 2020029014
Figure 2020029014

[実施例13]
狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzを表5の通りに変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。使用可能以上の評価のものを採取可能であった。結果を表5に示す。
Example 13
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the surface roughness Rz of the surface forming the distal end of the constriction was changed as shown in Table 5. Samples with evaluations higher than usable could be collected. Table 5 shows the results.

[実施例14、15、比較例4]
実施例1および実施例2で得られた300mm幅プリプレグ/離型紙からなるシート状一体物をスリットし、幅7mmのプリプレグテープを得た。実施例1および実施例2のプリプレグテープは含浸が十分進んでいるため、スリッターのカッター刃への樹脂の付着は少ないものであった。一方、比較例2のプリプレグテープは、スリッターにおいて切削時の蛇行が発生した。
[Examples 14 and 15, Comparative Example 4]
The sheet-like integrated product made of the prepreg / release paper having a width of 300 mm obtained in Example 1 and Example 2 was slit to obtain a prepreg tape having a width of 7 mm. Since the impregnation of the prepreg tapes of Example 1 and Example 2 was sufficiently advanced, adhesion of the resin to the cutter blade of the slitter was small. On the other hand, in the prepreg tape of Comparative Example 2, meandering occurred during cutting in the slitter.

[実施例16〜19、参考例1]
実施例1〜4で得られたプリプレグ、プリプレグテープを6層積層し、オートクレーブを用いて180℃、6kgf/cm(0.588MPa)で2時間硬化させ、CFRPを得た(実施例18〜21)。得られたCFRPは何れも引っ張り強度が2.8GPa〜3.1GPaの範囲にあり、航空・宇宙用の構造材料として好適な機械特性を有していた。
[Examples 16 to 19, Reference Example 1]
Six layers of the prepregs and prepreg tapes obtained in Examples 1 to 4 were laminated and cured at 180 ° C. and 6 kgf / cm 2 (0.588 MPa) for 2 hours using an autoclave to obtain CFRP (Examples 18 to 18). 21). Each of the obtained CFRPs had a tensile strength in the range of 2.8 GPa to 3.1 GPa, and had mechanical properties suitable as structural materials for aerospace.

また、実施例1で用いた炭素繊維および熱硬化性エポキシ樹脂1(塗液A)を用い、従来のホットメルト法で作製したプリプレグをオートクレーブを用いて180℃、6kgf/cm(0.588MPa)で2時間硬化させたCFRPの引っ張り強度2.92GPaであった(参考例1)。 A prepreg prepared by the conventional hot melt method using the carbon fiber and the thermosetting epoxy resin 1 (coating liquid A) used in Example 1 was used at 180 ° C., 6 kgf / cm 2 (0.588 MPa) using an autoclave. ) Had a tensile strength of 2.92 GPa (Reference Example 1).

なお、CFRP引っ張り強度は、WO2011/118106パンフレットと同様に測定を行い、プリプレグ中の強化繊維の体積%を56.5%に規格化した値を用いた。   The CFRP tensile strength was measured in the same manner as in WO2011 / 118106, and the value obtained by standardizing the volume% of the reinforcing fibers in the prepreg to 56.5% was used.

本発明の製造方法で得られるプリプレグは、CFRPに代表されるFRPとして、航空・宇宙用途や自動車・列車・船舶などの構造材や内装材、圧力容器、産業資材用途、スポーツ材料用途、医療機器用途、筐体用途、土木・建築用途など広く適用することができる。   The prepreg obtained by the production method of the present invention is a FRP typified by CFRP, and is a structural material or interior material for aerospace applications, automobiles, trains, ships, etc., a pressure vessel, an industrial material application, a sports material application, a medical device. It can be widely used for applications, housing applications, civil engineering and construction applications.

1 強化繊維
1a 強化繊維シート
1b プリプレグ
2 塗液
3 離型シート
11a クリール
11b 巻出し装置
12a 配列装置
12b ニップロール
13、14 搬送ロール
15 巻取り装置
16 離型シート供給装置
20 塗布部
20b 別の実施形態の塗布部
20c 別の実施形態の塗布部
20d 別の実施形態の塗布部
20e 別の実施形態の塗布部
21a、21b 壁面部材
21c、21d 別の形状の壁面部材
21e、21f 別の形状の壁面部材
21g、21h 別の形状の壁面部材
21i、21j 別の形状の壁面部材
22 液溜り部
22a 液溜り部のうち断面積が連続的に減少する領域
22b 液溜り部のうち断面積が減少しない領域
22c 液溜り部のうち断面積が断続的に減少する領域
23 狭窄部
24a、24b 側板部材
25 出口
26 隙間
27 板状ブッシュ
27a 幅規制機構の片端
27b 幅規制機構の27aと異なる片端
30 比較例1の塗布部
31a、31b 比較例1の壁面部材
32 比較例1の液溜り部
33 比較例1の液溜り部のうち断面積が断続的に減少する領域
35a、35b、35c バー
50 狭窄部の先端
51 狭窄面
52 大気開放面
53 狭窄面と大気開放面とが交わって作る角
100 塗工装置
B 液溜り部22の奥行き
C 液溜り部22の上部液面までの高さ
D 狭窄部の隙間
G 幅規制を行う位置
H 液溜り部22の断面積が連続的に減少する鉛直方向高さ
I 壁面高さ
L 液溜り部22の幅
M 壁面への距離
R、Ra、Rb 渦流れ
T 循環流
U 狭窄面と大気開放面とが交わって作る角付近の塗液流れ
W 狭窄部23の直下で測定した塗液含浸強化繊維シート1bの幅
Y 狭窄部23の幅
Z 強化繊維シート1aの走行方向(鉛直方向下向き)
θ テーパー部の開き角度
411a クリール
411b 巻出し装置
412a 強化繊維ボビン
413a 方向転換ガイド
414 強化繊維束
415 強化繊維配列装置
416 強化繊維シート
417 拡幅装置
418 平滑化装置
419 方向転換ロール
420 強化繊維予熱装置
430 塗布部
431 第1の塗布部
432 第2の塗布部
441 方向転換ロール
442 離型シート(上)供給装置
443 離型シート(下)供給装置
444 高張力引取り装置
445 方向転換ロール
446 離型シート
447 積層ロール
448 高張力引取り装置
449 高張力引取りS字ロール
450 追含浸装置
451 熱板
452 加熱ニップロール
453 簡易追含浸装置
454 加熱ニップロール
455 加熱S字ロール
456 コンタクトロール
461 冷却装置
462 引き取り装置
463 離型シート(上)巻取装置
464 ワインダー
471 プリプレグ
472 プリプレグ/離型シート(シート状一体物)
REFERENCE SIGNS LIST 1 reinforcing fiber 1a reinforcing fiber sheet 1b prepreg 2 coating liquid 3 release sheet 11a creel 11b unwinding device 12a array device 12b nip rolls 13, 14 transport roll 15 winding device 16 release sheet supply device 20 coating unit 20b Another embodiment Coating part 20c of another embodiment Coating part 20d of another embodiment Coating part 20e of another embodiment Coating parts 21a and 21b of another embodiment Wall members 21c and 21d Wall members 21e and 21f of different shapes Wall members of different shapes 21g, 21h Differently shaped wall members 21i, 21j Differently shaped wall members 22 Liquid reservoir 22a Region in which cross-sectional area decreases continuously in liquid reservoir 22b Region 22c in which cross-sectional area does not decrease in liquid reservoir A region 23 of the liquid reservoir where the cross-sectional area is intermittently reduced 23 Narrowing portions 24a, 24b Side plate member 25 Outlet 26 Gap 27 Plate Bush 27a One end 27b of width regulating mechanism One end 30 different from 27a of width regulating mechanism 30 Coating portions 31a and 31b of Comparative Example 1 Wall member 32 of Comparative Example 1 Liquid reservoir 33 of Comparative Example 1 Liquid reservoir 33 of Comparative Example 1 Of these, the areas 35a, 35b, and 35c where the cross-sectional area decreases intermittently. C The height D to the upper liquid surface of the liquid reservoir 22 D The gap G between the constrictions The position H where the width is regulated The vertical height I where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 continuously decreases I The wall height L The liquid Width M of reservoir 22 Distance R to wall surface R, Ra, Rb Vortex flow T Circulation flow U Coating liquid flow W near corner formed by intersection of constricted surface and open air surface Coating liquid impregnation measured just below constricted portion 23 The width Y constricted portion 23 of the reinforcing fiber sheet 1b Width Z running direction of the reinforcing fiber sheet 1a (vertically downward)
θ Taper opening angle 411a Creel 411b Unwinding device 412a Reinforcement fiber bobbin 413a Redirection guide 414 Reinforcement fiber bundle 415 Reinforcement fiber arrangement device 416 Reinforcement fiber sheet 417 Widening device 418 Smoothing device 419 Redirection roll 420 Reinforcement fiber preheating device 430 Coating section 431 First coating section 432 Second coating section 441 Direction change roll 442 Release sheet (upper) supply device 443 Release sheet (lower) supply device 444 High tension take-up device 445 Direction change roll 446 Release sheet 447 Laminating roll 448 High tension take-up device 449 High tension take-off S-shaped roll 450 Additional impregnating device 451 Heating plate 452 Heating nip roll 453 Simple additional impregnating device 454 Heating nip roll 455 Heating S-shaped roll 456 Contact roll 461 Cooling device 462 Pulling-in 463 release sheet (upper) winding device 464 winder 471 prepreg 472 prepreg / release sheet (sheet-like integrated product)

Claims (16)

塗液が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを実質的に鉛直方向下向きに通過させて塗液を強化繊維シートに付与するプリプレグの製造方法であって、前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有し、前記狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzが0.005μm以上5μm以下である、プリプレグの製造方法。   A method for producing a prepreg for applying a coating liquid to a reinforcing fiber sheet by passing a reinforcing fiber sheet substantially vertically downward inside an application section in which a coating liquid is stored, wherein the application sections are communicated with each other. Liquid pool portion and a constricted portion, the liquid reservoir portion has a portion whose cross-sectional area is continuously reduced along the running direction of the reinforcing fiber sheet, the constricted portion has a slit-shaped cross section, and A method for producing a prepreg, wherein the prepreg has a cross-sectional area smaller than an upper surface of a liquid reservoir portion, and a surface roughness Rz of a surface forming a tip of the constricted portion is 0.005 μm or more and 5 μm or less. 強化繊維の配列方向における液溜り部の下部の幅Lと、狭窄部の直下における強化繊維シートの幅Wが、L≦W+10(mm)を満たす、請求項1に記載のプリプレグの製造方法。   The prepreg manufacturing method according to claim 1, wherein a width L of a lower portion of the liquid reservoir in a direction in which the reinforcing fibers are arranged and a width W of the reinforcing fiber sheet immediately below the constriction satisfy L ≦ W + 10 (mm). 液溜り部内に強化繊維シートの幅を規制するための幅規制機構を備え、狭窄部の直下における強化繊維シートの幅(W)と該幅規制機構下端において幅規制機構により規制される幅(L2)との関係が、L2≦W+10(mm)を満たす、請求項1または2に記載のプリプレグの製造方法。   A width regulating mechanism for regulating the width of the reinforcing fiber sheet is provided in the liquid reservoir. The width (W) of the reinforcing fiber sheet immediately below the constriction and the width (L2) regulated by the width regulating mechanism at the lower end of the width regulating mechanism. The method for producing a prepreg according to claim 1, wherein the relationship with L) satisfies L2 ≦ W + 10 (mm). 前記幅規制機構が前記液溜り部および狭窄部の全域にわたって具備されている請求項3に記載のプリプレグの製造方法。   4. The method for producing a prepreg according to claim 3, wherein the width regulating mechanism is provided over the entire area of the liquid pool and the constriction. 塗液が熱硬化性樹脂を含む請求項1〜4の何れかに記載のプリプレグの製造方法。   The method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 4, wherein the coating liquid contains a thermosetting resin. ポリマー粒子を含んだ塗液を用い、かつ、塗布部内における該塗液の温度を前記ポリマー粒子を構成する樹脂のガラス転移温度(Tg)または融点(Tm)よりも20℃以上低い状態で塗液を強化繊維シートに付与することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のプリプレグの製造方法。   Using a coating liquid containing polymer particles, and keeping the temperature of the coating liquid in the coating section at least 20 ° C. lower than the glass transition temperature (Tg) or melting point (Tm) of the resin constituting the polymer particles. A method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 5, wherein the method is applied to a reinforcing fiber sheet. 強化繊維シートを加熱した後、液溜り部に導く請求項1〜6の何れかに記載のプリプレグの製造方法。   The method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 6, wherein the reinforcing fiber sheet is heated and then guided to a liquid reservoir. 強化繊維シートを平滑化処理した後、液溜り部に導く請求項1〜7の何れかに記載のプリプレグの製造方法。   The method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 7, wherein the reinforcing fiber sheet is guided to a liquid pool after smoothening treatment. 強化繊維シートを拡幅処理した後、液溜り部に導く請求項1〜8の何れかに記載のプリプレグの製造方法。   The method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 8, wherein after the reinforcing fiber sheet is subjected to a widening process, the reinforcing fiber sheet is guided to a liquid reservoir. 請求項1〜9の何れかに記載のプリプレグの製造方法によりプリプレグを得て、得られたプリプレグの少なくとも片面に離型シートを付与してシート状一体物とした後、シート状一体物を引き取るシート状一体物の製造方法。   A prepreg is obtained by the method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 9, and a release sheet is applied to at least one surface of the obtained prepreg to form a sheet-like integrated body. A method for producing a sheet-like monolith. シート状一体物を形成した後に追含浸を行う請求項10に記載のシート状一体物の製造方法。   The method for producing a sheet-like integrated body according to claim 10, wherein the additional impregnation is performed after the sheet-like integrated body is formed. 強化繊維シートに塗液を付与する塗工装置であって、強化繊維シートを実質的に鉛直方向下向きに走行させる走行機構と、塗布機構を有し、前記塗布機構はその内部に塗液を貯留可能であり、さらに互いに連通された液溜り部と狭窄部を備えており、前記液溜り部は、強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部は、スリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有し、前記狭窄部の先端を形成する面の表面粗さRzが0.005μm以上5μm以下である塗工装置。   A coating device for applying a coating liquid to a reinforcing fiber sheet, comprising a traveling mechanism for causing the reinforcing fiber sheet to travel substantially vertically downward, and a coating mechanism, wherein the coating mechanism stores the coating liquid therein. A liquid reservoir and a constriction, which are communicated with each other, wherein the liquid reservoir has a portion having a continuously decreasing cross-sectional area along a running direction of the reinforcing fiber sheet; The coating has a slit-shaped cross section and a smaller cross-sectional area than the upper surface of the liquid reservoir, and has a surface roughness Rz of the surface forming the tip of the constricted portion of not less than 0.005 μm and not more than 5 μm. apparatus. 強化繊維を配列し強化繊維シートを形成する機構と強化繊維シートを加熱する機構と請求項12に記載の塗工装置と離型シートの供給装置とニップロールおよび/またはS字ロールとワインダーとを備えたシート状一体物の製造装置。   A mechanism for arranging reinforcing fibers to form a reinforcing fiber sheet, a mechanism for heating the reinforcing fiber sheet, a coating device according to claim 12, a supply device for a release sheet, a nip roll and / or an S-shaped roll, and a winder. Equipment for manufacturing sheet-like monoliths. 請求項1〜11の何れか記載の製造方法および/または請求項12もしくは13に記載の製造装置により製造されたプリプレグ。   A prepreg manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 11 and / or the manufacturing apparatus according to claim 12 or 13. 請求項14に記載のプリプレグをスリットしてなるプリプレグテープ。   A prepreg tape obtained by slitting the prepreg according to claim 14. 請求項14に記載のプリプレグおよび/または請求項15に記載のプリプレグテープを成形してなる繊維強化複合材料。   A fiber-reinforced composite material obtained by molding the prepreg according to claim 14 and / or the prepreg tape according to claim 15.
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