JP2022150681A - Scraper and unidirectional fiber-reinforced resin sheet manufacturing apparatus - Google Patents

Scraper and unidirectional fiber-reinforced resin sheet manufacturing apparatus Download PDF

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Hiroshi Miyazaki
和也 水本
Kazuya Mizumoto
篤史 宮田
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Abstract

To provide a scraper that can efficiently scrape off adherent materials, such as pieces of reinforcing fibers, attached to an impregnating body for impregnating resin into reinforcing fibers.SOLUTION: A scraper is positioned adjacent to an impregnated material to impregnate a reinforcing fiber with resin. The scraper has a scraping part that scrapes off adhered material on a surface of the impregnated material and a holder that holds the scraping part, and a maximum deflection of the scraping part at a load of 30 N is 0.04 mm or less when the scraper is held by the holder.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スクレーパーおよび一方向繊維強化樹脂シートの製造装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a scraper and a manufacturing apparatus for a unidirectional fiber reinforced resin sheet.

一方向に配向して配列された複数の強化繊維と、上記強化繊維に含浸された樹脂組成物(マトリクス樹脂)と、を含む薄膜状の繊維強化樹脂(以下、単に「Uni-Direction(UD)シート」ともいう。)が知られている。 A thin film-like fiber reinforced resin (hereinafter simply referred to as "Uni-Direction (UD) Also called "sheet".) is known.

特許文献1には、ロール体から繰り出された強化繊維を、樹脂材料を表面に担持する含浸ローラーに接触させて、上記樹脂材料を上記強化繊維に含浸させる、UDシートの製造方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method for manufacturing a UD sheet, in which reinforcing fibers fed from a roll body are brought into contact with an impregnating roller carrying a resin material on the surface thereof to impregnate the reinforcing fibers with the resin material. there is

特表2001-525749号公報Japanese Patent Publication No. 2001-525749

本発明者らの新たな知見によると、特許文献1に記載の方法でUDシートを製造する際に、製造されたUDシート中に強化繊維の切れ端などが混入することがある。これは、含浸ローラーへの接触時に生じた上記切れ端が含浸ローラー上に残留し、含浸ローラーに新たに供給された樹脂材料の中に混入してしまい、上記樹脂材料とともに、後続して搬送されてきた強化繊維に含浸されてしまうためだと考えられる。 According to new findings of the present inventors, when a UD sheet is produced by the method described in Patent Document 1, scraps of reinforcing fibers and the like may be mixed into the produced UD sheet. This is because the chips generated when contacting the impregnating roller remain on the impregnating roller, are mixed in the resin material newly supplied to the impregnating roller, and are subsequently conveyed together with the resin material. This is considered to be due to impregnation of the reinforcing fibers.

そこで、本発明者らは、上記含浸ローラーに市販の樹脂製のスクレーパーを取り付けて、上記切れ端を掻き取って除去しようとしたが、それでも十分に切れ端を除去することはできなかった。 Therefore, the present inventors attached a commercially available resin scraper to the impregnation roller and attempted to scrape and remove the scraps, but the scraps could not be sufficiently removed.

本発明は、上記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、強化繊維に樹脂を含浸させるための含浸体に付着した、強化繊維の切れ端などの付着物を、効率よく掻き取ることができるスクレーパー、および当該スクレーパーを有する一方向繊維強化樹脂シートの製造装置を提供することを、その目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and is a scraper capable of efficiently scraping off deposits such as cut pieces of reinforcing fibers adhering to an impregnating body for impregnating reinforcing fibers with resin. , and an apparatus for manufacturing a unidirectional fiber-reinforced resin sheet having the scraper.

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に関するスクレーパーは、強化繊維に樹脂を含浸させるための含浸体に隣接して配置されるスクレーパーである。前記スクレーパーは、前記含浸体の表面に付着した付着物を掻き取る掻取部と、前記掻取部を保持するホルダーと、を有し、前記ホルダーに保持された状態における、前記掻取部の荷重30Nにおける最大たわみが0.04mm以下である。 A scraper relating to one embodiment of the present invention for solving the above problems is a scraper arranged adjacent to an impregnation body for impregnating reinforcing fibers with a resin. The scraper has a scraping part for scraping off deposits adhering to the surface of the impregnated body, and a holder for holding the scraping part. The maximum deflection at a load of 30N is 0.04 mm or less.

本発明によれば、強化繊維に樹脂を含浸させるための含浸体に付着した、強化繊維の切れ端などの付着物を、効率よく掻き取ることができるスクレーパー、および当該スクレーパーを有する一方向繊維強化樹脂シートの製造装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a scraper capable of efficiently scraping off deposits such as cut pieces of reinforcing fibers adhering to an impregnation body for impregnating reinforcing fibers with resin, and a unidirectional fiber-reinforced resin having the scraper. A sheet manufacturing apparatus is provided.

図1は、本発明の一実施形態に関する繊維強化樹脂の製造装置の例示的な構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an exemplary configuration of a fiber-reinforced resin manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention. 図2Aは、本発明の一実施形態において用いるスクレーパーの構成を示す模式斜視図であり、図2Bは、スクレーパーを分解した様子を示す模式斜視図である。FIG. 2A is a schematic perspective view showing the configuration of a scraper used in one embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a schematic perspective view showing a disassembled scraper. 図3は、図2Aに示すスクレーパーの上面図である。FIG. 3 is a top view of the scraper shown in FIG. 2A. 図4Aおよび図4Bは、突出部がホルダーから突き出す長さlを説明するための模式図である。FIG. 4A and FIG. 4B are schematic diagrams for explaining the length l by which the protrusion protrudes from the holder. 図5は、d、t、sおよびbが示す長さを示すための、突出部がホルダーから突き出す方向に垂直な、突出部の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the protrusion perpendicular to the direction in which the protrusion protrudes from the holder to indicate the lengths indicated by d, t, s and b.

図1は、本発明の一実施形態に関する繊維強化樹脂の製造装置の例示的な構成を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an exemplary configuration of a fiber-reinforced resin manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.

繊維強化樹脂の製造装置100は、給糸部110に配置されたボビン112、ボビンから繰り出された強化繊維200を移動させるガイド路120、開繊部130、含浸体140、および回収ロール150を有する。 A fiber-reinforced resin manufacturing apparatus 100 includes a bobbin 112 arranged in a yarn supplying section 110, a guide path 120 for moving reinforcing fibers 200 drawn out from the bobbin, a spread section 130, an impregnated body 140, and a recovery roll 150. .

給糸部110は、含浸体140において樹脂を含浸されて繊維強化樹脂を構成することになる強化繊維を、供給する。給糸部110は、たとえば、複数のスピンドルが配置されたクリールであって、それぞれのスピンドルに、強化繊維200が巻き付けられたボビン112が回転可能に設置された構成とすることができる。 The yarn supplying section 110 supplies reinforcing fibers that are impregnated with the resin in the impregnation body 140 to constitute the fiber-reinforced resin. The yarn supplying section 110 may be, for example, a creel having a plurality of spindles, and a bobbin 112 around which the reinforcing fibers 200 are wound may be rotatably installed on each spindle.

本実施形態において、強化繊維200は炭素繊維である。ただし、強化繊維200は、ガラス繊維およびアラミド繊維などの、繊維強化樹脂に用いられるいかなる繊維であってもよい。 In this embodiment, the reinforcing fibers 200 are carbon fibers. However, the reinforcing fibers 200 may be any fibers used in fiber reinforced resins, such as glass fibers and aramid fibers.

ガイド路120は、給糸部110から供給された強化繊維200を、開繊部130、含浸体140および回収ロール150の各構成部に、この順番で導く。ガイド路120は、複数のガイドロール122、および強化繊維200を挟んで対向する2つのロールにより構成されるフィーダー124を有する。フィーダー124を構成する2つのロールが、互いに逆方向かつ強化繊維を挟み込むように回転することにより、ガイドロール122により構成された移動経路上に、強化繊維200を移動させる。 The guide path 120 guides the reinforcing fibers 200 supplied from the yarn supplying section 110 to the constituent sections of the spread section 130, the impregnated body 140 and the collection roll 150 in this order. The guide path 120 has a plurality of guide rolls 122 and a feeder 124 composed of two rolls facing each other with the reinforcing fiber 200 interposed therebetween. The two rolls that make up the feeder 124 rotate in opposite directions to sandwich the reinforcing fibers, thereby moving the reinforcing fibers 200 on the moving path formed by the guide rolls 122 .

ボビン112から強化繊維200が連続的に繰り出され、フィーダー124により移動させられることにより、ガイド路120上には、途切れることなく強化繊維200が移動し続ける。 The reinforcing fibers 200 are continuously fed out from the bobbin 112 and moved by the feeder 124 so that the reinforcing fibers 200 continue to move on the guide path 120 without interruption.

ボビン112から強化繊維200が連続的に繰り出され、フィーダー124により移動させられることにより、ガイド路120上には、途切れることなく強化繊維200が移動し続ける。 The reinforcing fibers 200 are continuously fed out from the bobbin 112 and moved by the feeder 124 so that the reinforcing fibers 200 continue to move on the guide path 120 without interruption.

このとき、フィーダー124は、強化繊維200に所定のテンションを付与する。上記テンションにより、強化繊維は移動方向に直線状に配向する。この状態で含浸体140において樹脂を含浸されることにより、一方向に配向して配列された複数の強化繊維200と、強化繊維200に含浸されたマトリクス樹脂と、を有するUDシートが製造される。 At this time, the feeder 124 applies a predetermined tension to the reinforcing fibers 200 . The tension causes the reinforcing fibers to be oriented linearly in the moving direction. By impregnating the impregnation body 140 with resin in this state, a UD sheet having a plurality of reinforcing fibers 200 arranged in one direction and a matrix resin impregnated in the reinforcing fibers 200 is manufactured. .

開繊部130は、強化繊維200を開繊する。開繊部130の構成は特に限定されず、回転するローラーまたはバーとの接触(擦過)により強化繊維200を開繊してもよいし、これとともにサイジング槽に貯蔵されたサイジング液に強化繊維200を浸漬させてもよい。また、同時に超音波などにより強化繊維に振動を付与してもよい。 The fiber-spreading section 130 spreads the reinforcing fibers 200 . The structure of the fiber-spreading portion 130 is not particularly limited, and the reinforcing fibers 200 may be spread by contact (rubbing) with a rotating roller or bar, or the reinforcing fibers 200 may be spread in a sizing liquid stored in a sizing tank. may be immersed. At the same time, ultrasonic waves may be used to apply vibration to the reinforcing fibers.

含浸体140は、開繊された強化繊維200に樹脂(熱可塑性樹脂)を含浸する。 The impregnation body 140 impregnates the opened reinforcing fibers 200 with resin (thermoplastic resin).

本実施形態において、含浸体140は回転する含浸ローラーである。含浸体140の回転する表面には、押出機142から押出された溶融した樹脂144が付着して回転移動している。また、含浸体140は、付図示の加熱部により、溶融した樹脂144が強化繊維200に含浸するような温度に、加熱されている。 In this embodiment, impregnation body 140 is a rotating impregnation roller. A molten resin 144 extruded from an extruder 142 adheres to the rotating surface of the impregnated body 140 and rotates. In addition, the impregnated body 140 is heated to a temperature at which the reinforcing fibers 200 are impregnated with the molten resin 144 by the heating unit shown in the accompanying drawings.

ガイド路120により移動する強化繊維200は、含浸ローラーである含浸体140の、樹脂144が付着して回転する表面に、ガイドローラー146によって押し付けられ、含浸体ローラーの表面に接触しながら、上記表面に沿って移動する。上記接触および移動により、溶融した樹脂144が強化繊維200に含浸する。 The reinforcing fibers 200 moving along the guide path 120 are pressed by a guide roller 146 against the rotating surface of the impregnated body 140, which is an impregnation roller, on which the resin 144 is adhered, and while being in contact with the surface of the impregnated body roller, the surface move along. Due to the contact and movement, the reinforcing fibers 200 are impregnated with the molten resin 144 .

その後、樹脂144が含浸した強化繊維200は、含浸体140から離れてガイド路120により移動され、冷却して樹脂144が固化した後に、回収ロール150に巻き取られて回収される。 Thereafter, the reinforcing fibers 200 impregnated with the resin 144 are separated from the impregnated body 140 and moved by the guide path 120, cooled, and after the resin 144 is solidified, are wound around the collection roll 150 and collected.

上記接触および移動の際に、強化繊維の一部が切断されて、含浸ローラーの表面に付着することがある。あるいは、上記接触および移動の際に、強化繊維200に生じた毛羽立ちが、強化繊維200から離脱して含浸ローラーの表面に付着することがある。 During the contact and movement, some of the reinforcing fibers may be cut and adhere to the surface of the impregnation roller. Alternatively, fluff generated on the reinforcing fibers 200 during the contact and movement described above may separate from the reinforcing fibers 200 and adhere to the surface of the impregnation roller.

上記切断および離脱などにより含浸ローラーの表面に付着した強化繊維200(以下、単に「切れ端」ともいう。)が含浸ローラー上に残留すると、含浸ローラーに新たに供給された樹脂144の中に上記切れ端が混入してしまう。そして、上記切れ端が、そのまま樹脂144とともに、後続して搬送されてきた強化繊維200に含浸されてしまうと、製造されるUDシートは、上記切れ端が混入したものとなってしまう。 When the reinforcing fibers 200 attached to the surface of the impregnation roller by cutting and detachment (hereinafter also simply referred to as "fragments") remain on the impregnation roller, the above-mentioned fragments are added to the resin 144 newly supplied to the impregnation roller. is mixed in. If the cut pieces are impregnated with the resin 144 as they are into the subsequently conveyed reinforcing fibers 200, the manufactured UD sheet will be mixed with the cut pieces.

そこで、本実施形態では、含浸ローラーの回転方向において、表面から強化繊維200が離れた後、新たに樹脂144が供給されるまでの間に、含浸ローラーに隣接して配置されたスクレーパー300によって含浸ローラーの表面に付着した上記切れ端を掻き取る。 Therefore, in this embodiment, in the rotation direction of the impregnation roller, after the reinforcing fibers 200 are separated from the surface and before the resin 144 is newly supplied, the impregnation is performed by the scraper 300 arranged adjacent to the impregnation roller. Scrape off the pieces adhering to the surface of the roller.

ところで、本発明者らの知見によると、汎用されている樹脂製のスクレーパーを用いて上記切れ端を掻き取っても、含浸ローラーの表面に付着した切れ端を十分に除去できず、依然として製造されるUDシートへの上記切れ端の混入が解消されなかった。 By the way, according to the findings of the present inventors, even if the scraps are scraped using a general-purpose resin scraper, the scraps attached to the surface of the impregnation roller cannot be sufficiently removed, and the UD that is still produced The contamination of the scraps in the sheet was not eliminated.

本発明者らは、上記問題について鋭意研究し、従来のスクレーパーでは、硬度が高い強化繊維の切れ端によってスクレーパーの、切れ端を掻き取る掻取部が微小に変形してしまう(たわんでしまう)ことを見出した。そして、上記変形によりスクレーパーと含浸体140との間に微小な隙間が生じてしまうため、切れ端の除去が十分に行えなかった、との知見に至った。上記知見に基づき、スクレーパーをより変形しにくくすることにより、上記切れ端の除去効率を高める方法を種々検討した結果、スクレーパーの掻取部を、荷重30Nにおける最大たわみが0.04mm以下であるようなものとすることにより、切れ端の除去を十分に行えることに想到し、本発明をなすに至った。なお、上記観点から、上記最大たわみは、0.03mm以下であることが好ましく、0.02mm以下であることがより好ましい。上記最大たわみの下限値は特に限定されないものの、0mmとすることができる。 The present inventors have made intensive studies on the above problem, and have found that in conventional scrapers, the scraping portion of the scraper for scraping off the scraps is slightly deformed (deflected) due to the scraps of the reinforcing fiber with high hardness. Found it. Then, the inventors have found that the deformation causes a minute gap between the scraper and the impregnated body 140, so that the scrap cannot be sufficiently removed. Based on the above knowledge, various methods of improving the removal efficiency of the scraps by making the scraper more difficult to deform were investigated. The present inventors have conceived that the removal of scraps can be sufficiently performed by using a material, and have completed the present invention. From the above viewpoint, the maximum deflection is preferably 0.03 mm or less, more preferably 0.02 mm or less. Although the lower limit of the maximum deflection is not particularly limited, it can be 0 mm.

図2Aは、上記知見に基づく、本実施形態において用いるスクレーパー300の構成を示す模式斜視図であり、図2Bは、スクレーパー300を分解した様子を示す模式斜視図である。図3は、図2Aに示すスクレーパー300の上面図である。 FIG. 2A is a schematic perspective view showing the configuration of the scraper 300 used in this embodiment based on the above findings, and FIG. 2B is a schematic perspective view showing the scraper 300 disassembled. FIG. 3 is a top view of the scraper 300 shown in FIG. 2A.

スクレーパー300は、上記切れ端を掻き取る掻取部310と、掻取部310を保持するホルダー320と、を有する。ホルダー320は、掻取部310の一部が挿入される挿入孔322を有している。 The scraper 300 has a scraping portion 310 that scrapes the scrap and a holder 320 that holds the scraping portion 310 . The holder 320 has an insertion hole 322 into which a portion of the scraping portion 310 is inserted.

掻取部310は、上面から見た形状が矩形状の平板部312と、平板部312の両端に配置された一対のリブ314と、を有する。 The scraping portion 310 has a flat plate portion 312 having a rectangular shape when viewed from above, and a pair of ribs 314 arranged at both ends of the flat plate portion 312 .

平板部312は、上記矩形状の一端側がホルダー320の挿入孔322に挿入される挿入部312aであり、挿入部312aが挿入孔322に挿入されることよりホルダー320に保持される。そして、上記挿入孔322に挿入される一端とは対向する他の端部側が、ホルダー320に保持されたときにホルダー320から突出する突出部312bである。スクレーパー300は、製造装置100に装着されたときに、ホルダー320から含浸体140に向かう方向に突出部312bが突出するように配置される。そして、突出部312bの先端312cが、回転する含浸体140の表面に付着した上記切れ端に当接して掻き取る。 One end of the rectangular plate portion 312 is an insertion portion 312 a inserted into the insertion hole 322 of the holder 320 , and is held by the holder 320 by inserting the insertion portion 312 a into the insertion hole 322 . The other end opposite to the one end inserted into the insertion hole 322 is a protruding portion 312b that protrudes from the holder 320 when held by the holder 320. As shown in FIG. The scraper 300 is arranged such that the protruding part 312b protrudes from the holder 320 toward the impregnated body 140 when the scraper 300 is attached to the manufacturing apparatus 100 . Then, the tip 312c of the protruding portion 312b comes into contact with and scrapes off the scrap adhering to the surface of the impregnated body 140 that rotates.

リブ314は、突出部312bが突出する方向に略平行になるように、平板部312の両端(平板部312の表面のうち、突出部312bが突出する方向に直行する方向における両端)に配置された、平板部312の表面から突出する部材である。スクレーパー300は、製造装置100に装着されたときに、含浸体140が回転する方向(より一般的な表現をすると、含浸体140の表面がスクレーパー300に対して相対移動する方向)とは反対側の方向に平板部312からリブ314が突出するように配置される。リブ314は、平板部312の両端を補強して平板部312の変形(たわみ)を抑制する。ホルダー320の挿入孔322は、リブ314も挿入可能な形状であり、平板部312の挿入部312aがホルダー320の挿入孔322に挿入されるとき、リブ314のうち、挿入部312aに対応する位置に設けられた一部も、同時に挿入孔322に挿入される。 The ribs 314 are arranged at both ends of the flat plate portion 312 (both ends of the surface of the flat plate portion 312 in the direction perpendicular to the direction in which the protruding portion 312b protrudes) so as to be substantially parallel to the direction in which the protruding portion 312b protrudes. Also, it is a member protruding from the surface of the flat plate portion 312 . The scraper 300 is on the side opposite to the direction in which the impregnated body 140 rotates (in general terms, the direction in which the surface of the impregnated body 140 moves relative to the scraper 300) when attached to the manufacturing apparatus 100. The ribs 314 are arranged so as to protrude from the flat plate portion 312 in the direction of . The ribs 314 reinforce both ends of the flat plate portion 312 to suppress deformation (deflection) of the flat plate portion 312 . The insertion hole 322 of the holder 320 is shaped so that the rib 314 can also be inserted. is also inserted into the insertion hole 322 at the same time.

ホルダー320は、平板部312の挿入部312aを挿入孔322に挿入することにより、掻取部310を保持する。挿入孔322は、平板部312およびリブ314の断面形状と略同一の形状および大きさを有する開口を有し、かつ上記開口からホルダー320の奥行方向に略同一の形状および大きさの穴部である。ホルダー320の形状、大きさおよび素材、ならびに挿入孔322の開口部の大きさおよび深さなどは、切れ端を掻き取る際の応力に耐え得る程度であれば特に限定されない。 The holder 320 holds the scraping portion 310 by inserting the insertion portion 312 a of the flat plate portion 312 into the insertion hole 322 . The insertion hole 322 has an opening having substantially the same shape and size as the cross-sectional shape of the flat plate portion 312 and the rib 314, and extends in the depth direction of the holder 320 from the opening with substantially the same shape and size. be. The shape, size and material of the holder 320 and the size and depth of the opening of the insertion hole 322 are not particularly limited as long as they can withstand the stress when scraping off the scrap.

なお、ホルダー320は、掻取部310およびの挿入部312a(および対応するリブ314の一部)の挿入量を変更可能であり、上記挿入量の変更により、突出部312bの突き出し量を変更することができる。 Note that the holder 320 can change the insertion amount of the scraping portion 310 and the insertion portion 312a (and part of the corresponding rib 314), and by changing the insertion amount, the projection amount of the projecting portion 312b is changed. be able to.

スクレーパー300は、掻取部310がホルダー320に保持された状態における、掻取部310の荷重30Nにおける最大たわみが0.04mm以下である。上記最大たわみは、掻取部310がホルダー320に保持された状態において、常温で、平板部312の先端312cの全体に、切れ端を掻き取る際に応力が印加される方向(図2A、図2Bおよび図3における図中下方)に向けて30Nの荷重をかけたときの、先端312cの中央が変形した(たわんだ)長さを測定した値であってもよいし、計算から求めた値であってもよい。 The scraper 300 has a maximum deflection of 0.04 mm or less at a load of 30 N of the scraping portion 310 when the scraping portion 310 is held by the holder 320 . The maximum deflection is the direction in which stress is applied to the entire tip 312c of the flat plate portion 312 at normal temperature when scraping off the scrap in a state where the scraping portion 310 is held by the holder 320 (FIGS. 2A and 2B It may be a value obtained by measuring the length of deformation (deflection) at the center of the tip 312c when a load of 30 N is applied toward the bottom of the figure in FIG. 3, or a value obtained from calculation There may be.

上記最大たわみは、以下の計算式により求めることができる。 The maximum deflection can be obtained by the following formula.

Figure 2022150681000002
Figure 2022150681000002

式(1)において、Pは平板部312の先端312cにかかる荷重であり、スクレーパー300を実際に使用する際の想定される荷重である、30Nとする。 In the formula (1), P is the load applied to the tip 312c of the flat plate portion 312, which is assumed to be 30N when the scraper 300 is actually used.

lは、平板部312の突出部312bがホルダー320から突き出す長さである(図3参照)。図4Aおよび図4Bは、突出部312bがホルダー320から突き出す長さlを説明するための模式図である。図4Aおよび図4Bでは、理解を容易にするため、含浸体140およびスクレーパー300のみを図示している。図4Aに示すように、平板部312の上面と下面とで、平板部312のうちホルダー320と接する長さが同じであるときは、上面側および下面側のいずれの突き出し長さを測定してlとして用いてもよい。一方で、図4Bに示すように、平板部312の上面と下面とで、平板部312のうちホルダー320と接する長さが異なるときは、含浸体140が回転する方向(含浸体140の表面がスクレーパー300に対して相対移動する方向)における下流側における、平板部312の突出部312bがホルダー320から突き出す長さをlとする。すなわち、図4Bの態様では、平板部312には、掻き取り時に、先端312cを力点とし、上記下流側の表面がホルダー320と最初に接する点を支点とする、てこの原理により、平板部312にたわみ応力がかかる。そのため、力点と支点との間の距離である、上記下流側において突出部312bが突き出す長さを、lとする。 l is the length by which the protruding portion 312b of the flat plate portion 312 protrudes from the holder 320 (see FIG. 3). FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams for explaining the length l by which the protruding portion 312b protrudes from the holder 320. FIG. 4A and 4B only show the impregnated body 140 and the scraper 300 for easy understanding. As shown in FIG. 4A, when the length of the flat plate portion 312 that is in contact with the holder 320 is the same between the upper surface and the lower surface of the flat plate portion 312, the protrusion length of either the upper surface side or the lower surface side is measured. You may use it as l. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the length of the flat plate portion 312 in contact with the holder 320 differs between the upper surface and the lower surface of the flat plate portion 312, the direction in which the impregnated body 140 rotates (the surface of the impregnated body 140 Let l be the length of protrusion 312b of flat plate portion 312 protruding from holder 320 on the downstream side in the direction of relative movement with respect to scraper 300). That is, in the embodiment of FIG. 4B, the tip 312c of the flat plate portion 312 is used as a force point during scraping, and the point where the downstream surface first contacts the holder 320 is used as a fulcrum. is subjected to flexural stress. Therefore, l is the length by which the projecting portion 312b protrudes on the downstream side, which is the distance between the force point and the fulcrum.

なお、本明細書において、ヤング率の値には、突出部312bの素材(平板部312の素材)ごとに知られているヤング率を用いればよい。ヤング率が不明であるときは、金属についてはJISZ 2241(2011年)に準じた方法で測定して求めればよい。 In this specification, as the Young's modulus value, a Young's modulus known for each material of the projecting portion 312b (material of the flat plate portion 312) may be used. When the Young's modulus is unknown, it can be obtained by measuring it according to JISZ 2241 (2011) for metals.

式(1)において、Iは、突出部312bの断面2次モーメントである。断面2次モーメントは、公知の方法により計算して求めることができる。たとえば、図2Aおよび図2Bに記載の、平板部312とその両端に配置された一対のリブ314とを有する突出部312bの断面2次モーメントは、以下の計算式により求めることができる。 In Equation (1), I is the geometrical moment of inertia of the protrusion 312b. The moment of inertia of area can be obtained by calculation by a known method. For example, the geometrical moment of inertia of the projecting portion 312b having the flat plate portion 312 and the pair of ribs 314 arranged at both ends thereof, shown in FIGS. 2A and 2B, can be obtained by the following formula.

Figure 2022150681000003
Figure 2022150681000003

Figure 2022150681000004
Figure 2022150681000004

Figure 2022150681000005
Figure 2022150681000005

式(2)~式(4)において、eは突出部312bがホルダー320から突き出す方向に垂直な断面における、図心からリブ314の先端までの距離、eは上記断面における、図心から平板部312の下端までの距離、Iは断面2次モーメントである。また、dはリブ314の高さ、tはリブ314の幅、sは平板部312の厚さ、bは平板部312の幅を、それぞれ表す。なお、d、t、sおよびbの単位はいずれも、mm(ミリメートル)である。d、t、sおよびbが示す長さを、突出部312bがホルダー320から突き出す方向に垂直な、突出部312bの断面図である図5に示す。 In the formulas ( 2 ) to ( 4 ), e1 is the distance from the centroid to the tip of the rib 314 in the cross section perpendicular to the direction in which the projecting portion 312b protrudes from the holder 320, and e2 is the flat plate portion from the centroid in the above cross section. The distance to the lower end of 312, I, is the area moment of inertia. Also, d is the height of the rib 314, t is the width of the rib 314, s is the thickness of the flat plate portion 312, and b is the width of the flat plate portion 312, respectively. Note that the units of d, t, s and b are all mm (millimeters). The lengths indicated by d, t, s and b are shown in FIG.

なお、突出部312bの形状が上記以外の形状であるときは、当該形状に応じた計算式により算出してもよい。また、突出部312bの形状がホルダー320から先端312cにかけて変化するときは、突き出し長さlの値の微小長さΔlから算出される断面2次モーメントΔIの積算値として断面2次モーメントIを求めてもよい。 In addition, when the shape of the projecting portion 312b is a shape other than the above, it may be calculated by a calculation formula according to the shape. In addition, when the shape of the projecting portion 312b changes from the holder 320 to the tip 312c, the geometrical moment of inertia I is obtained as an integrated value of the geometrical moment of inertia ΔI calculated from the minute length Δl of the value of the projection length l. may

掻取部310の材料および形状は、突出部312bの、掻取部310がホルダー320に保持された状態における、掻取部310の荷重30Nにおける最大たわみが0.04mm以下となる限りにおいて、限定されない。 The material and shape of the scraping portion 310 are limited as long as the maximum deflection of the projecting portion 312b at a load of 30 N of the scraping portion 310 when the scraping portion 310 is held by the holder 320 is 0.04 mm or less. not.

たとえば、掻取部310は、ヤング率が70000MPa以上である素材を成形してなることが好ましい。掻取部310の材料をより硬質のものとすること(式(1)におけるヤング率をより大きくすること)で、上記最大たわみをより小さくすることができる。上記観点からは、掻取部310の素材は、ヤング率が70000MPa以上であることがより好ましく、100000MPa以上であることがさらに好ましく、150000MPa以上であることが特に好ましい。 For example, scraping portion 310 is preferably formed by molding a material having a Young's modulus of 70000 MPa or more. By using a harder material for the scraping portion 310 (increasing the Young's modulus in formula (1)), the maximum deflection can be made smaller. From the above viewpoint, the material of the scraping portion 310 preferably has a Young's modulus of 70000 MPa or more, more preferably 100000 MPa or more, and particularly preferably 150000 MPa or more.

掻取部310の素材の例には、各種樹脂および金属などが含まれる。これらのうち、ヤング率がより高い素材である金属が好ましい。上記金属の例には、鉄、銅、ニッケル、金、銀、プラチナ、コバルト、亜鉛、チタン、クロム、アルミニウム、マンガン、およびこれらの合金(たとえば、鋼(ステンレスなど)、真鍮、リン青銅など)などが含まれる。これらのうち、入手の容易さなどから鉄系金属およびアルミニウム系金属が好ましく、さらにヤング率がより高いことから鉄系金属がより好ましい。 Examples of materials for the scraping portion 310 include various resins and metals. Among these, metals, which are materials having a higher Young's modulus, are preferred. Examples of the above metals include iron, copper, nickel, gold, silver, platinum, cobalt, zinc, titanium, chromium, aluminum, manganese, and alloys thereof (e.g., steel (such as stainless steel), brass, phosphor bronze, etc.). and so on. Of these, iron-based metals and aluminum-based metals are preferred because of their availability, and iron-based metals are more preferred because of their higher Young's modulus.

また、掻取部310の形状を、突出部312bの断面2次モーメントがより大きくなるように設計してもよい。たとえば、図2Aおよび図2Bに記載の、平板部312とその両端に配置された一対のリブ314とを有する突出部312bにおける、d、t、s、bおよびlの長さを調整して、突出部312bの断面2次モーメントをより大きくすることにより、上記最大たわみをより小さくしてもよい。 Also, the shape of the scraping portion 310 may be designed so that the second moment of area of the projecting portion 312b is increased. For example, by adjusting the lengths d, t, s, b and l of the protrusion 312b having the plate portion 312 and the pair of ribs 314 disposed at both ends thereof, as shown in FIGS. 2A and 2B, By increasing the geometrical moment of inertia of the protruding portion 312b, the maximum deflection may be reduced.

また、図2Aおよび図2Bに記載の構成において、リブ314の高さであるdは、0.1mm以上20mm以下であることが好ましく、0.2mm以上10mm以下であることがより好ましい。 2A and 2B, the height d of the rib 314 is preferably 0.1 mm or more and 20 mm or less, more preferably 0.2 mm or more and 10 mm or less.

上記観点からは、図2Aおよび図2Bに記載の構成において、リブ314の幅であるtは、0.05mm以上10.0mm以下であることが好ましく、0.1mm以上5.0mm以下であることがより好ましい。 From the above viewpoint, in the configuration shown in FIGS. 2A and 2B, the width t of the rib 314 is preferably 0.05 mm or more and 10.0 mm or less, and more preferably 0.1 mm or more and 5.0 mm or less. is more preferred.

また、図2Aおよび図2Bに記載の構成において、平板部312の厚さであるsは、0.05mm以上5.0mm以下であることが好ましく、0.07mm以上1.0mm以下であることがより好ましい。厚さsは、上記上限値以下であると、含浸ローラー上の樹脂の量を精密に調整できるため、好ましい。また、厚さsは、上記下限値以上であると、たわみ量をより低下できる傾向にあるため好ましい。 2A and 2B, the thickness s of the flat plate portion 312 is preferably 0.05 mm or more and 5.0 mm or less, and more preferably 0.07 mm or more and 1.0 mm or less. more preferred. When the thickness s is equal to or less than the above upper limit, the amount of resin on the impregnation roller can be precisely adjusted, which is preferable. Moreover, it is preferable that the thickness s is equal to or more than the above lower limit value, because the amount of deflection tends to be further reduced.

また、図2Aおよび図2Bに記載の構成において、平板部312の幅であるbは、200mm以上2000mm以下であることが好ましく、300mm以上1500mm以下であることがより好ましい。 2A and 2B, the width b of the flat plate portion 312 is preferably 200 mm or more and 2000 mm or less, more preferably 300 mm or more and 1500 mm or less.

また、図2Aおよび図2Bに記載の構成において、平板部312の突出部312bがホルダー320から突き出す長さであるlは、1.0mm以上100mm以下であることが好ましく、3.0mm以上45mm以下であることがより好ましい。 In the configuration shown in FIGS. 2A and 2B, l, which is the length by which the projecting portion 312b of the flat plate portion 312 protrudes from the holder 320, is preferably 1.0 mm or more and 100 mm or less, and 3.0 mm or more and 45 mm or less. is more preferable.

[材料等]
上記強化繊維の材料は、特に限定されない。たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、および金属繊維などを、上記強化繊維として用いることができる。
[Materials, etc.]
The material of the reinforcing fiber is not particularly limited. For example, carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, metal fiber, and the like can be used as the reinforcing fiber.

上記強化繊維は、強化繊維による強度の向上効果を十分に高める観点からは、平均直径が1μm以上20μm以下であることが好ましく、4μm以上10μm以下であることがより好ましい。 The reinforcing fibers preferably have an average diameter of 1 μm or more and 20 μm or less, more preferably 4 μm or more and 10 μm or less, from the viewpoint of sufficiently enhancing the strength improvement effect of the reinforcing fibers.

また、上記強化繊維は、サイジング剤によりサイジング処理されていてもよい。 Further, the reinforcing fibers may be sized with a sizing agent.

上記サイジング剤は特に限定されないが、変性ポリオレフィンが好ましく、特には、カルボン酸金属塩を含む変性ポリオレフィンであることがより好ましい。上記変性ポリオレフィンは、たとえば、未変性ポリオレフィンの重合体鎖に、カルボン酸基、カルボン酸無水物基またはカルボン酸エステル基をグラフト導入し、かつ上記官能基と金属カチオンとの間で塩を形成させたものである。 Although the sizing agent is not particularly limited, it is preferably modified polyolefin, and more preferably modified polyolefin containing a carboxylic acid metal salt. The modified polyolefin is obtained by, for example, grafting a carboxylic acid group, a carboxylic acid anhydride group, or a carboxylic acid ester group to the polymer chain of the unmodified polyolefin, and forming a salt between the functional group and the metal cation. It is a thing.

上記未変性ポリオレフィンは、エチレンに由来する構成単位の含有量が50モル%以上であるエチレン系重合体、またはプロピレンに由来する構成単位の含有量が50モル%以上であるプロピレン系重合体であることが好ましい。上記エチレン系重合体の例には、エチレン単独重合体、およびエチレンと炭素原子数3以上10以下のα-オレフィンとの共重合体が含まれる。上記プロピレン系重合体の例には、プロピレン単独重合体、およびプロピレンとエチレンまたは炭素原子数4以上10以下のα-オレフィンとの共重合体が含まれる。上記未変性ポリオレフィンは、ホモポリプロピレン、ホモポリエチレン、エチレン・プロピレン共重合体、プロピレン・1-ブテン共重合体、またはエチレン・プロピレン・1-ブテン共重合体であることが好ましい。 The unmodified polyolefin is an ethylene polymer in which the content of structural units derived from ethylene is 50 mol% or more, or a propylene polymer in which the content of structural units derived from propylene is 50 mol% or more. is preferred. Examples of the ethylene-based polymer include ethylene homopolymers and copolymers of ethylene and α-olefins having 3 to 10 carbon atoms. Examples of the propylene-based polymer include propylene homopolymers and copolymers of propylene and ethylene or α-olefins having 4 to 10 carbon atoms. The unmodified polyolefin is preferably homopolypropylene, homopolyethylene, ethylene/propylene copolymer, propylene/1-butene copolymer, or ethylene/propylene/1-butene copolymer.

また、上記強化繊維は、集束されて繊維束となっていてもよい。このとき集束された強化繊維束あたりの単糸数は、100本以上100,000本以下であることが好ましく、1,000本以上50,000本以下であることがより好ましい。 Further, the reinforcing fibers may be bundled to form a fiber bundle. At this time, the number of single yarns per bundled reinforcing fiber bundle is preferably 100 or more and 100,000 or less, more preferably 1,000 or more and 50,000 or less.

上記マトリクス樹脂の材料は、特に限定されず、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。上記熱可塑性樹脂の例には、ポリプロピレン系樹脂およびポリエチレン系樹脂などを含むポリオレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ならびにポリスルホン樹脂などが含まれる。これらのうち、ポリプロピレン系樹脂およびポリアミド系樹脂が好ましい。また、上記サイジング剤によりサイジング処理された強化繊維との親和性を高める観点から、上記マトリクス樹脂は、上述した変性ポリオレフィンを含んでいてもよい。 The material of the matrix resin is not particularly limited, and may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resins including polypropylene resins and polyethylene resins, polyamide resins, polyester resins, polycarbonate resins, polyacetal resins, polyetherketone resins, polyetheretherketone resins, and polysulfone resins. is included. Among these, polypropylene-based resins and polyamide-based resins are preferred. Moreover, from the viewpoint of enhancing affinity with reinforcing fibers sized with the sizing agent, the matrix resin may contain the above-described modified polyolefin.

[その他の実施形態]
なお、上述の各実施形態はそれぞれ本発明の一例を示すものであり、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において、他の種々多様な各実施形態も可能であることは言うまでもない。
[Other embodiments]
It should be noted that each of the above-described embodiments is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments. It goes without saying that embodiments are also possible.

たとえば、上述の実施形態では、スクレーパーは、強化繊維の切れ端を掻き取るものとしたが、含浸体の表面に付着したその他の付着物(微小なごみや、強化繊維に含浸せずに含浸体の表面に残留した樹脂や、サイジング剤の塊など)を掻き取ってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the scraper scrapes off pieces of the reinforcing fibers, but other deposits attached to the surface of the impregnated body (such as fine dust and the surface of the impregnated body without impregnating the reinforcing fibers Residual resin, lumps of sizing agent, etc.) may be scraped off.

また、上述の実施形態では、含浸体が回転するローラーであって、スクレーパーは上記ローラーの表面に付着した付着物(強化繊維の切れ端等)を掻き取るものとしたが、含浸体は、強化繊維と接触し、強化繊維の切れ端がその表面に付着し得る構成であればよく、ローラー以外の形状であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the impregnated body is a rotating roller, and the scraper scrapes off deposits (such as scraps of reinforcing fibers) attached to the surface of the roller. It may be in a shape other than a roller as long as it can be in contact with and the cut ends of the reinforcing fibers can adhere to the surface.

また、上述の実施形態では、スクレーパーは、含浸体が回転する方向(含浸体の表面がスクレーパーに対して相対移動する方向)とは反対側の方向に平板部からリブが突出するように、製造装置に配置されるとした。しかし、スクレーパーの取り付けの向きはこれに限定されず、含浸体が回転する方向(含浸体の表面がスクレーパーに対して相対移動する方向)に平板部からリブが突出するように、製造装置に配置されてもよい。スクレーパーがリブを有さないときも、同様に、含浸体に対する平板部の表裏の配置方向は特に限定されない。 Further, in the above-described embodiments, the scraper is manufactured so that the rib protrudes from the flat plate portion in the direction opposite to the direction in which the impregnated body rotates (the direction in which the surface of the impregnated body moves relative to the scraper). placed in the device. However, the mounting direction of the scraper is not limited to this, and it is arranged in the manufacturing device so that the rib protrudes from the flat plate portion in the direction in which the impregnated body rotates (the direction in which the surface of the impregnated body moves relative to the scraper). may be Likewise, when the scraper does not have ribs, there is no particular limitation on the direction in which the flat plate portion is arranged with respect to the impregnated body.

上記製造装置により製造されたUDシートは、インストルメントパネル、ドアビーム、アンダーカバー、ランプハウジング、ペダルハウジング、ラジエータサポート、スペアタイヤカバー、およびフロントエンドなどの各種モジュールなどを含む自動車部品、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラ、PDA、およびプラズマディスプレーなどを含む電気・電子部品、ならびに、電話、ファクシミリ、VTR、コピー機、テレビ、電子レンジ、音響機器、トイレタリー用品、レーザーディスク(登録商標)、冷蔵庫、エアコンなどを家庭・事務電気製品部品などに用いることができる。また、UDシートをさらに成形して、パイプおよび圧力容器などに用いることもできる。 UD seats manufactured by the above manufacturing equipment are used for automobile parts, notebook computers, mobile phones, including various modules such as instrument panels, door beams, undercovers, lamp housings, pedal housings, radiator supports, spare tire covers, and front ends. Electric/electronic parts including telephones, digital still cameras, PDAs, and plasma displays, as well as telephones, facsimiles, VTRs, copiers, televisions, microwave ovens, audio equipment, toiletries, laser discs (registered trademark), refrigerators, It can be used for home/office electric product parts such as air conditioners. UD sheets can also be further molded and used for pipes, pressure vessels, and the like.

上記用途の具体例には、主翼、垂直および水平尾翼などを含む一次構造材、補助翼、方向舵および昇降舵などを含む二次構造材、座席およびテーブルなどを含む内装材、動力装置、油圧シリンダー、ならびにコンポジットブレーキなどを含む、航空機およびヘリコプターなどの一般的な飛行体の部品部材、ノズルコーンおよびモーターケースなどを含むロケット部品部材、アンテナ、構造体、太陽電池パネル、バッテリーケースおよび望遠鏡などを含む人工衛星部品部材、フレーム、シャフト、ローラー、板バネ、工作機械ヘッド、ロボットアーム、搬送ハンドおよび合成繊維ポットなどを含む機械部品部材、遠心分離機ローターおよびウラン濃縮筒などを含む高速回転体部品部材、パラボラアンテナ、電池部材、レーダー、音響スピーカーコーン、コンピューター部品、プリンター部品、パソコン筐体およびタブレット筐体などを含む電子電機部品部材、骨格部品、準構造部品、外板部品、内外装部品、動力装置、他機器-油圧シリンダー、ブレーキ、バッテリーケース、ドライブシャフト、エンジンパーツ、スポイラー、レーシングカーボディー、クラッシュコーン、イス、タブレット、電話カバー、アンダーカバー、サイドカバー、トランスミッションカバー、バッテリートレイ、リアステップ、スペアタイア容器、バス車体壁およびトラック車体壁などを含む自動車・バイク部品部材、内装材、床板パネル、天井パネル、リニアモーターカー車体、新幹線・鉄道車体、窓拭きワイパー、台車および座席などを含む車両部品部材、ヨット、クルーザーおよびボートなどを含む船舶船体、マスト、ラダー、プロペラ、硬帆、スクリュー、軍用艦胴体、潜水艦胴体および深海探査船などを含む船舶部品部材・機体、アクチュエーター、シリンダー、ボンベ、水素タンク、CNGタンクおよび酸素タンクなどを含む圧力容器部品部材、攪拌翼、パイプ、タンク、ピットフロアーおよびプラント配管などを含む科学装置部品・部材、ブレード、スキン、骨格構造および除氷システムなどを含む風力発電部品部材、X線診断装置部品、車椅子、人工骨、義足・義手、松葉杖、介護補助器具・ロボット(パワーアシストスーツ)、歩行機および介護用ベッドなどを含む医療・介護機器部品部材・用品、CFコンポジットケーブル、コンクリート補強部材、ガードレール、橋梁、トンネル壁、フード、ケーブル、テンションロッド、ストランドロッドおよびフレキシブルパイプなどを含む土木建築・インフラ部品部材、マリンライザー、フレキシブルジャンパー、フレキシブルライザーおよびドリリングライザーなどを含む海底油田採掘用部品部材、釣竿、リール、ゴルフクラブ、テニスラケット、バドミントンラケット、スキー板、ストック、スノーボード、アイスホッケースティック、スノーモービル、弓具、剣道竹刀、野球バット、水泳飛び込み台、障害者用スポーツ用品およびスポーツヘルメットなどを含むスポーツ・レジャー用品、フレーム、ディスクホイール、リム、ハンドルおよびサドルなどを含む自転車部品、メガネ、鞄、洋傘およびボールペンなどを含む生活用品、ならびに、プラスチックパレット、コンテナ、物流資材、樹脂型、家具、洋傘、ヘルメット、パイプ、足場板、安全靴、プロテクター、燃料電池カバー、ドローンブレード、フレーム、ジグおよびジグフレームなどを含むその他産業用途の部品部材・用品などが含まれる。 Specific examples of the above applications include primary structural members including main wings, vertical and horizontal stabilizers, etc., secondary structural members including ailerons, rudders and elevators, etc., interior materials including seats and tables, power units, and hydraulic cylinders. , and components of general air vehicles such as aircraft and helicopters, including composite brakes, etc., rocket components including nozzle cones and motor cases, antennas, structures, solar panels, battery cases and telescopes, etc. Artificial satellite parts, machine parts including frames, shafts, rollers, leaf springs, machine tool heads, robot arms, transfer hands and synthetic fiber pots, high-speed rotating body parts including centrifuge rotors and uranium enrichment cylinders , parabolic antennas, battery parts, radars, acoustic speaker cones, computer parts, printer parts, electronic and electrical parts including computer housings and tablet housings, frame parts, semi-structural parts, outer panel parts, interior and exterior parts, power Devices, other equipment - hydraulic cylinders, brakes, battery cases, drive shafts, engine parts, spoilers, racing car bodies, crash cones, chairs, tablets, phone covers, under covers, side covers, transmission covers, battery trays, rear steps, Vehicle parts including spare tire containers, bus body walls and truck body walls, interior materials, floor panels, ceiling panels, linear motor car bodies, Shinkansen and railroad bodies, window wipers, bogies and seats, etc. Parts, ship hulls including yachts, cruisers and boats, masts, rudders, propellers, rigid sails, screws, military ship fuselages, submarine fuselages and deep-sea exploration vessels, etc. pressure vessel parts and materials including tanks, CNG tanks and oxygen tanks; scientific equipment parts and materials including agitator blades, pipes, tanks, pit floors and plant piping; wind power including blades, skins, frameworks and de-icing systems, etc. Power generation parts, X-ray diagnostic equipment parts, wheelchairs, artificial bones, prosthetic legs/arms, crutches, nursing aids/robots (power assist suits), walkers and nursing care beds, etc. CF composite cables, concrete reinforcing members, guardrails, bridges, tunnel walls, hoods, cables, tension rods, Strand rods, flexible pipes, and other civil engineering and infrastructure components; marine risers, flexible jumpers, flexible risers, and drilling risers, fishing rods, reels, golf clubs, tennis rackets, badminton rackets, and skis. Sports and leisure equipment including boards, poles, snowboards, ice hockey sticks, snowmobiles, bows, kendo shinais, baseball bats, diving boards, sports equipment for the disabled and sports helmets, frames, disc wheels, rims, handles and Bicycle parts including saddles, daily necessities including glasses, bags, umbrellas and ballpoint pens, plastic pallets, containers, distribution materials, resin molds, furniture, umbrellas, helmets, pipes, scaffolding boards, safety shoes, protectors, fuel This includes parts and supplies for other industrial applications including battery covers, drone blades, frames, jigs and jig frames.

本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。 The present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

1.強化繊維束の製造
炭素繊維束(三菱ケミカル株式会社製、商品名パイロフィルTR50S12L、フィラメント数24000本、ストランド強度5000MPa、ストランド弾性率242GPa)をアセトン中に浸漬し、10分間超音波を作用させ、その後炭素繊維束を引き上げさらに3回アセトンで洗浄し、室温で8時間乾燥することにより付着しているサイジング剤が除去された炭素繊維束を得た。
1. Production of reinforcing fiber bundle A carbon fiber bundle (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name Pyrofil TR50S12L, number of filaments 24000, strand strength 5000 MPa, strand elastic modulus 242 GPa) is immersed in acetone, subjected to ultrasonic waves for 10 minutes, and then The carbon fiber bundle was pulled up, washed with acetone three times, and dried at room temperature for 8 hours to obtain a carbon fiber bundle from which the adhering sizing agent was removed.

2.サイジング剤の調製
ショアD硬度が52であり、100質量部のプロピレン・ブテン共重合体(GPCで測定した重量平均分子量Mwが350,000)と、10質量部の無水マレイン酸変性プロピレン系樹脂(GPCで測定した重量平均分子量Mwが20,000、酸価が45mgKOH/g、無水マレイン酸含有率が4質量%、融点が140℃)と、3質量部の界面活性剤としてのオレイン酸カリウムと、を混合した。
2. Preparation of sizing agent Shore D hardness is 52, 100 parts by mass of propylene-butene copolymer (weight average molecular weight Mw measured by GPC is 350,000) and 10 parts by mass of maleic anhydride-modified propylene resin ( The weight average molecular weight Mw measured by GPC is 20,000, the acid value is 45 mgKOH / g, the maleic anhydride content is 4% by mass, the melting point is 140 ° C.), and 3 parts by mass of potassium oleate as a surfactant. , were mixed.

この混合物を2軸スクリュー押出機(池貝鉄工株式会社製、PCM-30,L/D=40)のホッパーより3000g/時間の速度で供給し、押出機のベント部に設けた供給口より20%の水酸化カリウム水溶液を90g/時間の割合で連続的に供給しながら、加熱温度210℃で連続的に押出した。 This mixture is supplied from the hopper of a twin screw extruder (manufactured by Ikegai Iron Works, PCM-30, L/D = 40) at a rate of 3000 g / hour, and 20% was continuously extruded at a heating temperature of 210° C. while continuously supplying an aqueous solution of potassium hydroxide at a rate of 90 g/hour.

押出した樹脂混合物を、押出機口に設置したジャケット付きスタティックミキサーで110℃まで冷却し、さらに80℃の温水中に投入してサイジング剤用のエマルションを得た。得られたエマルションの固形分濃度は45%(質量基準)であった。 The extruded resin mixture was cooled to 110° C. with a jacketed static mixer installed at the mouth of the extruder, and then put into warm water of 80° C. to obtain an emulsion for a sizing agent. The resulting emulsion had a solid concentration of 45% (by mass).

なお、上記無水マレイン酸変性プロピレン系樹脂は、96質量部のプロピレン・ブテン共重合体、4質量部の無水マレイン酸、および0.4質量部の重合開始剤(日本油脂(株)製、商品名パーヘキシ25B)を混合し、加熱温度160℃、2時間で変性を行って得られた変性樹脂である。 The maleic anhydride-modified propylene resin contains 96 parts by mass of a propylene-butene copolymer, 4 parts by mass of maleic anhydride, and 0.4 parts by mass of a polymerization initiator (manufactured by NOF Co., Ltd., product It is a modified resin obtained by mixing the name Perhexy 25B) and modifying it at a heating temperature of 160° C. for 2 hours.

3.スクレーパーの準備
SUS304またはAl5083を用いて、図2Aおよび図2Bに示す形状を有するスクレーパーを12種類用意して、ホルダーに設置した。このとき、それぞれのスクレーパーの形状およびホルダーからの平板部の突き出し長さを変えて、荷重30Nにおける最大たわみ量を互いに異なる値にした。
3. Preparation of Scraper Using SUS304 or Al5083, 12 types of scrapers having shapes shown in FIGS. 2A and 2B were prepared and installed in a holder. At this time, the shape of each scraper and the projection length of the flat plate portion from the holder were changed to set the maximum deflection amounts at a load of 30 N to different values.

4.UDシートの製造
図1に示す製造装置にそれぞれのスクレーパーを設置し、UDシートを製造した。具体的には、炭素繊維ボビンをガイドに50本設置し、搬出装置にて各トウに1200cNの張力がかかるように調整し、シート状に引き揃えた。繊維シートを、開繊バーと接触させて開繊した後に、含浸ロールに供給した。
4. Production of UD Sheet Each scraper was installed in the production apparatus shown in FIG. 1 to produce a UD sheet. Specifically, 50 carbon fiber bobbins were placed on a guide, adjusted so that a tension of 1200 cN was applied to each tow by an unloading device, and aligned into a sheet. The fibrous sheet was fed to impregnation rolls after being opened by contact with the opening bar.

同時に、ポリプロピレン(株式会社プライムポリマー製、商品名J108M、MFR(ASTM D 1238、230℃、荷重2.16kg)=45g/10分)および無水マレイン酸変性ポリプロピレン系樹脂(三井化学株式会社製、商品名アドマーQE800、MFR(ASTM D 1238、230℃、荷重2.16kg)=9.1g/10分)を90/10の質量比でブレンドして、Tダイを有する押出機中で溶融混合した。そして、この樹脂をTダイから回転する含侵ローラの周面に押出供給した。この押出機およびTダイの温度は260℃とし、含侵ローラの温度も260℃に調整した。樹脂の供給量は、炭素繊維束と樹脂の質量比が67/33となるように調整した。 At the same time, polypropylene (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., trade name J108M, MFR (ASTM D 1238, 230 ° C., load 2.16 kg) = 45 g / 10 minutes) and maleic anhydride-modified polypropylene resin (manufactured by Mitsui Chemicals, product Admer QE800, MFR (ASTM D 1238, 230°C, 2.16 kg load) = 9.1 g/10 min) were blended at a weight ratio of 90/10 and melt mixed in an extruder with a T-die. Then, this resin was extruded from a T-die onto the peripheral surface of a rotating impregnation roller. The temperature of the extruder and the T-die was 260°C, and the temperature of the impregnation roller was also adjusted to 260°C. The amount of resin supplied was adjusted so that the mass ratio of carbon fiber bundles to resin was 67/33.

6時間連続して製造装置を稼働させて、長尺状のUDシートを得た。成形終了後、含浸ロールの表面を観察し、下記評価基準に従って、各スクレーパーの掻き取り性を評価した。
〇 炭素繊維の切れ端の付着は見られなかった
△ 運転終了後のUDシート表面に炭素繊維の切れ端の付着が見られた
× 炭素繊維の切れ端の塊が含浸体に混入し、UDシートに樹脂が含浸されていない部位が生じて割れが発生した
The manufacturing apparatus was operated continuously for 6 hours to obtain a long UD sheet. After completion of molding, the surface of the impregnated roll was observed, and the scraping performance of each scraper was evaluated according to the following evaluation criteria.
〇 Carbon fiber fragments were not found adhering. △ Adherence of carbon fiber fragments was observed on the surface of the UD sheet after the operation was completed. Cracks occurred due to the occurrence of non-impregnated parts

それぞれのスクレーパーについての、材料およびそのヤング率、形状(リブの高さd、リブの幅t、平板部の厚さs、平板部の幅b、および突出部の突き出し長さl)、断面2次モーメント、荷重30Nにおける最大たわみ、および掻き取り性の評価結果を、表1および表2に示す。なお、表1および表2における断面2次モーメント、荷重30Nにおける最大たわみは、式(1)~式(4)を用いた計算により得られた値である。 For each scraper, material and its Young's modulus, shape (rib height d, rib width t, flat plate thickness s, flat plate width b, and projection length l), cross section 2 Tables 1 and 2 show the following moment, the maximum deflection at a load of 30 N, and the evaluation results of scraping properties. The geometrical moment of inertia and the maximum deflection at a load of 30 N in Tables 1 and 2 are values obtained by calculation using formulas (1) to (4).

Figure 2022150681000006
Figure 2022150681000006

Figure 2022150681000007
Figure 2022150681000007

表1および表2から明らかなように、ホルダーに保持された状態における掻取部の荷重30Nにおける最大たわみが0.04mm以下であるスクレーバーを用いると、強化繊維の切れ端の混入を効果的に抑制することができた。 As is clear from Tables 1 and 2, using a scraper with a maximum deflection of 0.04 mm or less at a load of 30 N at the scraping portion while being held by the holder effectively suppresses the contamination of scraps of reinforcing fibers. We were able to.

本発明に関するスクレーパーを用いれば、UDシート製造時の強化繊維の切れ端の混入を抑制することができる。UDシートの性能向上および生産性の向上を達成することができる。そのため、本発明は、UDシートの性能および生産性を向上させて、UDシートを使用する各種分野の発展に寄与すると期待される。 By using the scraper according to the present invention, it is possible to suppress the contamination of pieces of reinforcing fibers during the production of the UD sheet. Improved performance and improved productivity of the UD sheet can be achieved. Therefore, the present invention is expected to improve the performance and productivity of UD sheets and contribute to the development of various fields using UD sheets.

100 繊維強化樹脂の製造装置
110 給糸部
112 ボビン
120 ガイド路
122 ガイドロール
124 フィーダー
130 開繊部
140 含浸体
142 押出機
144 溶融した樹脂
146 ガイドローラー
150 回収ロール
200 強化繊維
300 スクレーパー
310 掻取部
312 平板部
312a 挿入部
312b 突出部
312c 先端
314 リブ
320 ホルダー
322 挿入孔
REFERENCE SIGNS LIST 100 Fiber-reinforced resin manufacturing apparatus 110 Yarn feeding unit 112 Bobbin 120 Guide path 122 Guide roll 124 Feeder 130 Spreading unit 140 Impregnated body 142 Extruder 144 Molten resin 146 Guide roller 150 Recovery roll 200 Reinforcing fiber 300 Scraper 310 Scraping unit 312 flat plate portion 312a insertion portion 312b protrusion 312c tip 314 rib 320 holder 322 insertion hole

Claims (4)

強化繊維に樹脂を含浸させるための含浸体に隣接して配置されるスクレーパーであって、
前記含浸体の表面に付着した付着物を掻き取る掻取部と、
前記掻取部を保持するホルダーと、を有し、
前記ホルダーに保持された状態における、前記掻取部の荷重30Nにおける最大たわみが0.04mm以下である、
スクレーパー。
A scraper disposed adjacent to an impregnating body for impregnating reinforcing fibers with resin,
a scraping unit for scraping off deposits adhering to the surface of the impregnated body;
a holder for holding the scraping part,
The maximum deflection of the scraping portion at a load of 30 N while held by the holder is 0.04 mm or less.
scraper.
前記掻取部は、平板部と、前記平板部の両端に配置されたリブと、を有する、請求項1に記載のスクレーパー。 The scraper according to claim 1, wherein the scraping portion has a flat plate portion and ribs arranged at both ends of the flat plate portion. 前記掻取部は、ヤング率が70000MPa以上である素材を成形してなる、請求項1に記載のスクレーパー。 2. The scraper according to claim 1, wherein said scraping portion is formed by molding a material having a Young's modulus of 70000 MPa or more. 強化繊維を搬送する搬送部と、
前記搬送部が搬送する前記強化繊維に樹脂を含浸させる含浸体と、
前記含浸体に隣接して配置され、前記含浸体に付着した付着物を掻き取る、請求項1~3のいずれか1項に記載のスクレーパーと、
を有する、一方向繊維強化樹脂シートの製造装置。
a conveying unit that conveys reinforcing fibers;
an impregnation body for impregnating the reinforcing fibers conveyed by the conveying unit with a resin;
The scraper according to any one of claims 1 to 3, which is disposed adjacent to the impregnated body and scrapes off deposits attached to the impregnated body;
A device for manufacturing a unidirectional fiber reinforced resin sheet.
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