JP3635773B2 - Yarn prepreg manufacturing method and apparatus - Google Patents
Yarn prepreg manufacturing method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP3635773B2 JP3635773B2 JP7039996A JP7039996A JP3635773B2 JP 3635773 B2 JP3635773 B2 JP 3635773B2 JP 7039996 A JP7039996 A JP 7039996A JP 7039996 A JP7039996 A JP 7039996A JP 3635773 B2 JP3635773 B2 JP 3635773B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber bundle
- resin
- molten resin
- yarn prepreg
- groove
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂複合材料用の素材であるヤーンプリプレグの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特願昭５７−２２６９８９号では、Ｂステージの熱硬化性樹脂を塗布したシート上に補強繊維をスペーサを介在させながら平行かつシート状に引き揃え、もう一方の面にシートを積層し、加圧加熱して補強繊維に樹脂を含浸後、一方のシートおよびスペーサが介在していた部分をスリッタでスリットして巻き取るか、樹脂含浸補強繊維をシートからはぎ取ることによってテープ状プリプレグを作る方法が記載されている。
【０００３】
この方法は、所定の樹脂量を正確に繊維に含浸できるという点ではもっとも確実な方法であるが、樹脂を塗布するためのシートが必要なことや、ライン速度をあげるのが技術的に困難なためにコスト面で不利である。
【０００４】
また、特公平５−８０３３０号公報には、連続繊維束をひろげてバンドを作りながら搬送し、加熱ローラとドクターブレードを使って溶媒のない樹脂でバンドの対向する面を樹脂で被覆し、その次の工程で被覆したバンドをこねることによって樹脂を含浸させ、ついで樹脂含浸バンドを圧縮し、最後に冷却することによって断面形状を決定させるヤーンプリプレグの製造方法が記載されている。
【０００５】
この方法は、被覆工程で繊維束への樹脂のコーティング厚さをローラとドクターブレードの間のダイ間隔または孔によって調節している点に特徴がある方法で、上述の特願昭５７−２２６９８９号に記載のものよりは生産性の点で優れていると思われる。
【０００６】
しかしながら、下記のような理由から、この方法では、複数の連続繊維束を同時に処理することが困難と考えられる。
【０００７】
まず、表面に溝を有しない平ローラを用いた場合を想定すると、ローラ表面に幅方向に一様厚さの樹脂が塗布されるので繊維束の存在しないローラ表面にも樹脂が塗布される。この部分の樹脂はローラ面から繊維束が離れる瞬間に、繊維束の幅の両端部に付着して持って行かれやすいので繊維束の幅の両端部でのフィラメント切れを起こしやすく、そのため単糸巻き付きなどの問題が多い。
【０００８】
また、一度に複数の連続繊維束を処理する場合を想定すると、所定のピッチで平行に配列された繊維束をローラ表面に接触させることになるので、上述の繊維束両端部でのフィラメント切れのトラブルが連続繊維束の本数分だけ発生することになり、必ずしも生産性に優れた方法とはいい難い。
【０００９】
さらに、特公平５−８０３３０号公報では、バンドの対向する表面をそれぞれ被覆する工程を有するので、前述の理由からフィラメント切れのトラブルがさらに多くなることが容易に想像できる。
【００１０】
また特公平５−８０３３０号公報では、樹脂含浸バンドをこねる、圧縮する、冷却するなど多くの工程が含まれており、設備面でもコストアップ要因を多くかかえている。
【００１１】
また、特公平５−８０３３０ではドクターブレードにもっとも近いローラ表面上で被覆がなされるとの記述がある。すなわち、ドクターブレードの上流側で溶融樹脂と繊維束とをまず接触させ、その後に、ドクターブレードとローラ表面の間に形成されるすき間に繊維束を通過させることによって樹脂の付着量を調整している。
【００１２】
この方法では、搬送される繊維束の随伴流によって樹脂を狭いすき間に一緒に引き込むので、より高い含浸効果が期待できる反面、ブレードの上流側に繊維の毛羽が詰りやすく、連続して安定な状態でヤーンプリプレグを製造することはむつかしいという欠点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決し、高速で工程安定性にすぐれた無溶媒樹脂を用いたヤーンプリプレグの製造方法および装置を提供することにある。
【００１４】
上記のような問題点を解決するための本発明のヤーンプリプレグの製造方法は、回転する溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給し、該溝部の溝内に、溝幅とほぼ同じ幅を有するブレードを挿入し、溝の底部とブレードの間に形成されるすき間の大きさを調整することによって繊維束に含浸させる樹脂の量を制御しながら、回転方向の下流側でこの溝付きローラの溝部に繊維束を接触させることによって、繊維束に溶融樹脂を含浸することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明は、このような方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって繊維強化樹脂製管状物を製造する方法を特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明のヤーンプリプレグの製造装置は、繊維束に溶融樹脂を含浸するための溝付きローラと、該溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給するための溶融樹脂の溜め部を有し、該溜め部の樹脂を前記溝付きローラの溝部に供給するブレードを備えた溶融樹脂供給装置とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
ここでいうヤーンプリプレグとは、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの未硬化の熱硬化性樹脂組成物をヤーン、トウ、ロービング、マルチフィラメントなどの連続繊維束に対して所定の組成比で含浸したもので、通常、ボビンなどにいったん巻上げられた形で製品化されている。また、ヤーンプリプレグを出発材料とする繊維強化複合材料は、通常、ヤーンプリプレグが巻上げられたボビンを所定の本数だけクリールに仕掛けたのち、ヤーンプリプレグを解舒しながらフィラメントワインディング装置、オートテープレイアップ装置、ドラムワインディング装置などに導き、管状、シート状など任意の形態に積層、賦形したのち、これらを加熱してマトリックス樹脂を硬化させることにより成形される。
【００１８】
本発明では、第一に、回転する溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給し、該溝部の溝内に、溝幅とほぼ同じ幅を有するブレードを挿入し、溝の底部とブレードの間に形成されるすき間の大きさを調整することによって繊維束に含浸させる樹脂の量を制御しながら、回転方向の下流側でこの溝付きローラの溝部に繊維束を接触させることによって、繊維束に溶融樹脂を含浸することを特徴とするヤーンプリプレグの製造方法を提供する。
【００１９】
ここで、溝付きローラは、円筒状のローラ表面の周方向に一定の幅と深さで加工された溝を有するローラである。溝の幅は、得ようとするヤーンプリプレグの幅に応じて決められるが、およそ２ｍｍ以上３０ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。２ｍｍ未満では溝加工がしにくく、また得られる製品の幅が狭くなりヤーンプリプレグとしての実用性が劣るようになる。一方、溝の幅が３０ｍｍを越えると繊維束の平行度を維持するのがむつかしくなり、得られるコンポジットの力学特性に不安を生じる。
【００２０】
また溝の深さは、製造するヤーンプリプレグの樹脂付着量（以下、Ｗｒという）とは無関係に決められ、およそ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下が適当である。１ｍｍ未満では、後述するブレードと溝底部のすき間調整がむつかしくなり、１０ｍｍを越えても実質的に意味がなくなり、またヤーンプリプレグの製造工程で繊維巻き付きがあった場合に繊維を除去することがむつかしくなってくる。
【００２１】
なお、溝付きローラの溝の形状は、前記した矩形状のものに限らず、台形状、Ｖ字状、Ｕ字状のものであってもよい。
【００２２】
また、溝付きローラへの溶融樹脂の供給は、溝付きローラの溝底部に供給することが好ましいが、台形状や、Ｖ字状のように、溝の側壁が垂直でない場合は、溝側壁部に供給してもよい。
【００２３】
繊維束と溝底部に塗付された樹脂の接触時間は、ローラ径、回転数、繊維束の接触角などによって決まるが、ローラ径については溝底部で５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下、さらに好ましくは９０ｍｍ以上３００ｍｍ以下が使いやすく好ましい。また、繊維束と溝付きローラの接触角は３０〜１８０゜、さらに好ましくは６０〜１２０゜となるようにする。接触角が３０゜未満になると、繊維束と溶融樹脂の接触時間が短過ぎるので樹脂の含浸性が悪くなり、一方で１８０゜を越えるとローラへの繊維の巻き付きが起こりやすくなる。また、ローラの溝底部での周速は、繊維束の搬送速度とほぼ同じにするのが好ましい。
【００２４】
本発明によれば、塗布された樹脂と繊維束との接触が完了した溝底部にはほとんど樹脂が残らず、ローラが１回転後溝底部にあらたに溶融樹脂が塗布される。繊維束に含浸させる樹脂量は、回転する溝付きローラの溝の内側に、溝幅とほぼ同様の幅を有するブレードを挿入し、溝の底部とブレードの間に形成されるすき間の大きさを調整することによって制御される。
【００２５】
この時、すき間の調整しろは０．０１ｍｍから２ｍｍが好ましく、０．０１ｍｍから１ｍｍがさらに好ましい。
【００２６】
また、ブレードは溝に挿入されるので、その幅がほぼ溝幅に一致することが重要である。ブレードの幅が溝幅より小さいと、溝の側面とブレードの間に形成されるすき間から必要以上の量の樹脂が下流側の溝底部に塗布されるため所定のＷｒが得られなかったり、平（溝なし）ローラを用いた場合と同じようにヤーンプリプレグの幅の両端部での単糸切れが起こりやすくなる。
【００２７】
このとき溝付きローラは少なくとも樹脂の粘度が１ポイズ以上２００ポイズ以下、さらに好ましくは１ポイズ以上１００ポイズ以下の範囲となるような温度に、加熱されているのが好ましい。
【００２８】
樹脂の粘度が１ポイズ以下の場合は、粘度が低過ぎてブレードと溝の底部のすき間を調整するだけでは塗布される樹脂量を正確に制御することがむつかしくなり、１００ポイズを越えると樹脂の繊維束への含浸性が十分でなくなることがある。
【００２９】
本発明では、繊維束が溶融樹脂と接触する前に、繊維束を予熱することがさらに好ましい。その理由は、繊維束を予熱することによって繊維束と溶融樹脂が接触したときに樹脂粘度が下がり、樹脂含浸がさらに容易となり、予熱しない場合より繊維束の搬送速度を上げることができ、生産性向上につながるからである。繊維束の予熱温度範囲は溶融樹脂の温度以上で、かつ（溶融樹脂の温度＋１００℃）以下が好ましい。繊維束の予熱温度が溶融樹脂の温度未満では、繊維束と溶融樹脂が接触した瞬間に樹脂温度が下がって粘度上昇を起こし、含浸が不十分となることがある。一方、予熱温度が（溶融樹脂の温度＋１００℃）を越えると樹脂のゲル化が起こり、良好な品位のヤーンプリプレグが得られにくくなる。
【００３０】
繊維束が溶融樹脂と接触する前に、繊維束を拡幅すればさらに樹脂含浸性の向上が可能になる。もっとも好ましいのは、繊維束が溶融樹脂と接触する前に、繊維束を予熱しながら拡幅することである。
【００３１】
繊維束を拡幅する方法は、複数のバーを繊維束の搬送方向に対して直角に、交互に配置して、繊維束をしごくなど既知の方法を用いることができる。
【００３２】
本発明では、第１の溝付きローラによって繊維束に樹脂を含浸した後に、少なくとも１個の回転する加熱ローラに接触させることによって樹脂の含浸を促進することも可能である。このとき、繊維束が第２のローラと接触する面は、第１の溝付きローラと接触した面と同じ側でもよいし、反対側でもよい。
【００３３】
本発明では、芯材に巻上げる直前の樹脂含浸繊維束の温度が、０℃〜３５℃の範囲に制御されていることが好ましい。０℃未満で巻上げると、繊維束が凍って剛直なためヤーンプリプレグの折れ曲がりが生じ、一方、３５℃を越えると、巻上げなどの工程で樹脂が移動しやすくなり、ヤーンプリプレグのＷｒの変動をもたらす。
【００３４】
ヤーンプリプレグを０℃〜３５℃の温度範囲に制御する方法は、ドライブシテーションのローラに冷却水を循環する、ヤーンプリプレグに冷風をあてるなどの方法があるが、ヤーンプリプレグの搬送速度が１００ｍ／分以下ならば、積極的に冷却しなくとも室温雰囲気下であれば、ヤーンプリプレグはだいたい０℃〜３５℃の温度範囲に保てる。
【００３５】
本発明では、繊維束に樹脂を含浸した後に、ヤーンプリプレグとの離型性にすぐれた材質からなる被膜を形成した芯材の表面に、２〜４０゜の綾角でヤーンプリプレグを巻上げることを特徴とするヤーンプリプレグ巻上げ方法を提供する。芯材としては、コスト的にすぐれている紙管がよく使われるが、紙管の表面に直接ヤーンプリプレグを巻くと、ヤーンプリプレグの粘着性の樹脂が紙管の表面に取られるため、解舒されたヤーンプリプレグのＷｒが低下するという問題点がある。そこで、紙管などの芯材の表面に、塩ビ、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレンなどのフィルムで被膜を形成し、この上にヤーンプリプレグを２〜４０゜の綾角で巻上げるのが好ましい。
【００３６】
ここで綾角とは芯材の軸に対して直交する軸に対する角度のことを指し、この角度が２゜未満では、樹脂のタック性のためにヤーンプリプレグが解舒しにくくなり、一方、綾角が４０゜を越えるとヤーンプリプレグの巻姿が悪くなり、輸送中の振動などによってヤーンプリプレグが芯材から脱落するおそれがある。なお、綾角は５〜３５゜がさらに好ましい。
【００３７】
本発明では、前述の方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって芯材に巻回し、芯材ごと加熱することによって樹脂を硬化させたのち脱芯することを特徴とする繊維強化樹脂製管状物の製造方法を提供する。
【００３８】
従来、フィラメントワインディング法によって繊維強化樹脂製管状物を製造するには、樹脂の付着していない連続繊維束を所定の樹脂溶液の貯蔵された浴の中に浸漬しながら芯材に巻回し、芯材ごと加熱することによって樹脂を硬化させたのち脱芯するという方法が採用されてきた。本発明は、前述の方法によって樹脂を含浸させた繊維束、すなわちヤーンプリプレグを、そのままフィラメントワインディングすることに特徴がある。従来のフィラメントワインディング方法では、巻き取り速度、および樹脂溶液濃度などによってＷｒが変動しやすいとか、過剰な樹脂を繊維束に付着させたのちに樹脂を絞りとる工程が必要などの問題点があったが、本発明では、樹脂含浸の過程でＷｒが所定の値に設定されているので、従来のような煩雑な工程を省略し、繊維含有率の安定した繊維強化樹脂製管状物を得ることが可能である。
【００３９】
本発明では、前述の方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって可とう性チューブをかぶせた芯材に巻回したのち、芯材のみをぬいて可とう性チューブ付きのプリフォームとし、このプリフォームを型のキャビティ内に設置し、可とう性チューブに内圧をかけながら加熱することによって樹脂を硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂製管状物の製造方法を提供する。
【００４０】
従来、内圧成形によってテニスラケットなどに代表される繊維強化樹脂製管状物を製造する場合は、樹脂の付着していない連続繊維束を所定の樹脂溶液の貯蔵された浴の中に浸漬しながらフィラメントワインディング法によって可とう性チューブをかぶせた芯材に巻回したのち、芯材のみをぬいて可とう性チューブ付きのプリフォームとし、このプリフォームを型のキャビティ内に設置し、可とう性チューブに内圧をかけながら加熱することによって樹脂を硬化させるという方法が取られてきた。
【００４１】
本発明では、前述の方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって可とう性チューブをかぶせた芯材に巻回するので、前述と同様の理由から、従来の工程を省略し、かつ安定した繊維強化樹脂製管状物を効率よく製造できる。
【００４２】
さらに、本発明では、繊維束に溶融樹脂を含浸するための溝付きローラと、該溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給するための溶融樹脂の溜め部を有し、該溜め部の樹脂を前記溝付きローラの溝部に供給するブレードを備えた溶融樹脂供給装置とを備えたことを特徴とするヤーンプリプレグの製造装置を提供する。
【００４３】
さらに、本発明のヤーンプリプレグ製造装置の好ましい態様は、
（Ａ）繊維束を供給するクリール、
（Ｂ）樹脂溶融装置、
（Ｃ）溶融樹脂を計量しながら樹脂溜めに供給する溶融樹脂計量供給装置、
（Ｄ）溶融樹脂溜め部を有し、溝付きローラへ溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置、
（Ｅ）溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ、
（Ｆ）ヤーンプリプレグを巻上げるワインダ、
（Ｇ）クリールからワインダまで繊維束を搬送するドライブステーション、
（Ｈ）（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）部に熱媒を循環させる装置、
を備えたものである。
【００４４】
すなわち、連続繊維束は、繊維束を供給するクリール（Ａ）から引出され、溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）に導かれる。溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）には、樹脂溶融装置（Ｂ）および溶融樹脂を計量しながら樹脂溜めに供給する溶融樹脂計量供給装置（Ｃ）、溶融樹脂溜め部を有し、溝付きローラへ溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置（Ｄ）が付帯装置として付いており、所定の樹脂量を連続繊維束に供給できる機構を有する。繊維束の搬送はクリールからワインダまで繊維束を搬送するドライブステーション（Ｇ）によって行なわれ、最終的にヤーンプリプレグはヤーンプリプレグを巻上げるワインダ（Ｆ）で芯材の上に巻き取られる。
【００４５】
また、上記の装置（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）には加熱のために、熱媒を循環させる装置（Ｈ）が連結され、所定の温度に保持される。
【００４６】
繊維束を供給するクリール（Ａ）は、繊維束の巻径がかわっても、同じ解舒張力で解舒できるような機構を有するものが好ましい。
【００４７】
樹脂溶融装置（Ｂ）は、固形樹脂に加熱ローラを接触させることによって接触部のみの樹脂を溶融し、下部の樹脂溜まりへ落下させる方式のものが構造が簡単で好ましい。この方式では、加熱ローラに押し当てる仕切板を取り付けることによって、溶融樹脂を計量しながら樹脂溜めに供給する溶融樹脂計量供給装置（Ｃ）を兼ねることができる。すなわち、ローラ表面のすき間の大きさ、ローラの回転数と幅をかえることによって溶融樹脂を計量しながら樹脂溜めに供給することができる。
【００４８】
ただし、溶融樹脂計量供給装置（Ｃ）は上述の方式に限定されるものではなく、既知のチューブポンプやギアポンプなどを用いることもできる。なお、溶融樹脂計量供給装置（Ｃ）として、チューブポンプやギアポンプを用いた場合は、溶融樹脂の溜め部を有し、溝付きローラへ溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置（Ｄ）を省略してもよい。
【００４９】
溶融樹脂の溜め部を有し、溝付きローラへ溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置（Ｄ）は、ブレードを組込んだ形で溝付きローラに取り付けられ、この部分に溜まった樹脂は、ブレードと溝底部に形成されたすき間を通って、溝底部に塗布される。
【００５０】
溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）は、実質的には溝付きキスローラであって、溝底部に塗布された溶融樹脂と繊維束が接触する。
【００５１】
ヤーンプリプレグを巻上げるワインダ（Ｆ）は、既知のワインダを用いることができる。
【００５２】
本発明の目的からはボビントラバース方式が好ましいが、特に限定されない。また、巻姿が良好となるようにいわゆる“端面くずし”と呼ばれる方式のものが好ましい。
【００５３】
クリールからワインダまで繊維束を搬送するドライブステーション（Ｇ）は、少なくとも１個の回転ローラで構成され、少なくとも繊維束との３００ｍｍの接触長さを確保できるものが好ましい。
【００５４】
回転ローラの表面は、ヤーンプリプレグの粘着性の樹脂が付着しないようにテフロン、シリコンラバー、ポリプロピレンフィルムなどで被覆するのが好ましい。
【００５５】
また、本発明では（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）部に熱媒を循環させる装置（Ｈ）を含む。熱媒を循環する装置（Ｈ）としては、温水装置と循環ポンプを組合わせたものやオイルヒーターと循環ポンプを組合わせたものが用いられる。
【００５６】
また、繊維束を供給するクリール（Ａ）と溶融樹脂を繊維束に含浸するための装置（Ｅ）の間に繊維束を予熱する装置を有するのがさらに好ましい。
【００５７】
この理由は、繊維束の温度が溶融樹脂の温度より低いと、繊維束と溶融樹脂が接触した瞬間に樹脂温度が低下して、樹脂の粘度が高くなり、樹脂の繊維束への含浸を阻害するためである。繊維束の予熱温度は、前述のとおり、溶融樹脂の温度以上で、（溶融樹脂の温度＋１００℃）以下であることが好ましい。
【００５８】
繊維束の予熱には、熱板、遠赤外線ヒーターなど通常の加熱装置が使えるが、毛羽の発生を抑制し、かつ高速での処理が可能なことから、回転する加熱ローラに繊維束を接触させるのがもっとも好ましい。この場合、毛羽発生を抑えるために、キスローラの周速は繊維束の搬送速度と同じにするのが好ましい。
【００５９】
本発明による装置は、繊維束を供給するクリール（Ａ）と、溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）の間に繊維束を拡幅する装置を有するのが好ましい。その理由は、繊維束が拡幅されているほど樹脂含浸が促進されるからで、繊維束を拡幅しながら加熱できるように加熱ゾーンに前述のしごきバーなどを配置すると、さらに拡幅効果が増す。
【００６０】
本発明における溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）には、溶融樹脂の溜め部を有し、溝付きローラへの溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置（Ｄ）、すなわち溝付き加熱ローラ、溝付き加熱ローラの溝の内側に挿入するブレード、および溶融樹脂を溜める装置が組み込まれていることを特徴とする。このような装置構成をとることによって、溶融樹脂を溜める装置の所で溶融樹脂が、ブレードの先端と加熱ローラの溝底部との間に形成されたすき間から、溝底部へ一定量だけ塗布されていく。溝底部に塗布される樹脂量はすき間の大きさとローラの回転数によって一義的に決定付けられ、すき間が一定であれば溝底部の周速と繊維束の搬送速度が同じであるかぎり、繊維束の搬送速度に無関係に一定のＷｒを保つことができる。
【００６１】
本発明では、溝付き加熱ローラの溝の内側に挿入するブレードの先端と溝底面との間に形成されるすき間の大きさは、０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲で制御可能なことを特徴とする。樹脂粘度にもよるが、すき間の大きさ０．０１ｍｍ未満では樹脂が供給されないのでほとんど樹脂が付着せず、２ｍｍを越えると樹脂がたれ流し状態となり、実質的にＷｒが制御しにくくなる。
【００６２】
本発明では、溶融樹脂の溜め部を有する溶融樹脂供給装置（Ｄ）が、加熱可能であって、溶融樹脂を繊維束に含浸する溝付きローラ（Ｅ）の繊維束とローラの接触する部分よりローラ回転方向の上流側に位置することを特徴とする。
【００６３】
このことによって、溝付きローラ上で効率よく、かつ正確に溶融樹脂を溝底面に一定量塗布することが可能であり、しかも繊維束とローラの接触する部分は、この部分より下流側にあるので、確実に塗布された樹脂が繊維束に含浸されて、次工程に搬送される。
【００６４】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
【００６５】
【実施例】
実施例１
図１は、本発明にかかるヤーンプレプレグの製造装置の一実施例を示す概略図である。
【００６６】
図２は、溝付きローラ部の概略平面図であり、図３は、溝付きローラ部の概略正面図である。
【００６７】
図１に示すように、クリール１に仕掛けられた連続繊維束２は引き出されて、溝付きローラ３の下部に接触し、次いでドライブステーション８を通じて、ワインダ９に導かれ巻き取られる。溝付きローラ３に近接して、ブレード５Ａを先端に有する樹脂を貯める底板が設けられた溶融樹脂供給装置４、該溶融樹脂供給装置４の上方に、樹脂供給装置７が配置されている。該樹脂供給装置７は、加熱ローラ７Ａと、該加熱ローラ７Ａに供給される樹脂ブロック７Ｂが加熱ローラ７Ａによって溶融され、該溶融樹脂を加熱ローラ７Ａに押し当てる仕切板７Ｃを取り付けることによって、溶融樹脂を計量しながら樹脂溜め部４に供給するようになっている。
【００６８】
溝付きローラ３は、図２、図３に示すように、溝部１０を有しており、該溝部１０の底部とブレード５Ａの間には一定のすき間６が形成され、溝付きキスローラ３の回転によって樹脂溜まりにある樹脂が所定量、溝底部に塗布され、該溝部１０接触して走行する繊維束２に樹脂を含浸させるようになっている。
【００６９】
上記の装置で、東レ株式会社製炭素繊維トレカＴ７００ＳＣ−２４０００−５０Ｃと、エポキシ樹脂を用いて、ヤーンプリプレグを製造した。
【００７０】
なお、エポキシ樹脂の組成はエピビス液状樹脂エピコート８２８を２０部、エピビス固形樹脂エピコート１００１を４５部、フェノールノボラック型エポキシ樹脂エピコート１５４を３５部、硬化剤としてジシアンジアミド３．５部、ＤＣＭＵ（３，４ジクロロフェニル１、１ジメチルウレア）を４部とした。
【００７１】
溝付きキスローラ温度および樹脂溜まり温度を８０℃に保持し、この部分に８０℃で溶融させたエポキシ樹脂を一定量供給した。このとき、ブレードと溝底のすき間の大きさを０．１２ｍｍ〜０．１８ｍｍの範囲で変化させるとともに、糸の搬送速度を５ｍ／分から３０ｍ／分まで変化させてヤーンプリプレグを作製し、あとで溶媒（メチルエチルケトン）を用いてエポキシ樹脂を除去することによってＷｒを測定した。なお、溝幅は１０ｍｍとし、樹脂粘度は４５ポイズ（８０℃）であった。結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
実施例２
綾角を１〜４５゜まで変化させた以外は、実施例１と全く同様の方法でヤーンプリプレグを作製し、ボビンに巻上げた。巻上げたヤーンプリプレグを室温２３℃の部屋で、糸速度３ｍ／分で解舒しながら、解舒張力を測定し、解舒性を評価した。
【００７４】
結果は表２のとおりで、２〜４０゜では低い張力で、問題なくヤーンプリプレグを解舒できることがわかる。
【００７５】
【表２】
実施例１と同様の方法でヤーンプリプレグを製作しながら、ワインダに装着されたボビンのかわりに、直接フィラメントワインディング装置に装着されたナイロンチューブ（厚さ：５０μｍ）をかぶせた芯材（マンドレル）に約３０゜の角度でヤーンプリプレグを巻上げたのち芯材を抜いた。ついで、巻上がったプリフォームをラケットフレームの形状のキャビティを有する金型に収納し、ナイロンチューブ中に空気を吹込みながら、型を１３０℃で３０分間加熱してエポキシ樹脂を効果させ、ラケットフレームの形状をしたコンポジットを得た。ボイドもなく、外観、フレームの剛性など特に問題のない良好なラケットフレームが得られた。
【００７６】
【発明の効果】
本発明による製造方法および装置によって、効率よく、安定して、所定の無溶媒樹脂付着量Ｗｒを有するヤーンプリプレグを製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるヤーンプレプレグの製造装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】溝付きローラ部の概略平面図である。
【図３】図３は、溝付きローラ部の概略正面図である。
【符号の説明】
１：クリール
２：繊維束
３：溝付きローラ
４：樹脂溜め部
５：溶融樹脂供給装置
５Ａ：ブレード
６：すき間
７：樹脂計量供給装置
７Ａ：加熱ローラ
７Ｂ：樹脂ブロック
７Ｃ：仕切板
８：ドライブステーション
９：ワインダー
１０：溝部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a yarn prepreg that is a material for a fiber-reinforced resin composite material.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application No.57-226989 In No. 2, the reinforcing fibers are arranged in parallel and in a sheet shape with a spacer interposed on the sheet coated with the thermosetting resin of the B stage, the sheets are laminated on the other surface, and heated under pressure to form the reinforcing fibers. After impregnating the resin, a method of making a tape-shaped prepreg by slitting and winding a portion where one sheet and the spacer were interposed with a slitter or peeling off the resin-impregnated reinforcing fiber from the sheet is described.
[0003]
This method is the most reliable method in that the fiber can be impregnated accurately with a predetermined amount of resin, but a sheet for applying the resin is necessary and it is technically difficult to increase the line speed. Therefore, it is disadvantageous in terms of cost.
[0004]
In Japanese Patent Publication No. 5-80330, a continuous fiber bundle is spread and transported while making a band, and the opposite surfaces of the band are covered with a resin without solvent using a heating roller and a doctor blade, A method for producing a yarn prepreg is described in which the resin is impregnated by kneading the band coated in the next step, then the resin-impregnated band is compressed and finally cooled to determine the cross-sectional shape.
[0005]
This method is characterized in that the coating thickness of the resin on the fiber bundle is adjusted by the die interval or the hole between the roller and the doctor blade in the coating process. Japanese Patent Application No.57-226989 It seems to be superior in productivity to the one described in the issue.
[0006]
However, for the following reasons, it is considered difficult to process a plurality of continuous fiber bundles simultaneously with this method.
[0007]
First, assuming a case where a flat roller having no groove on the surface is used, since a resin having a uniform thickness is applied to the roller surface in the width direction, the resin is also applied to the roller surface where no fiber bundle is present. This part of the resin tends to be attached to both ends of the width of the fiber bundle at the moment when the fiber bundle is separated from the roller surface, so that the filament breaks easily at both ends of the width of the fiber bundle. There are many problems such as sticking.
[0008]
Also, assuming a case where a plurality of continuous fiber bundles are processed at a time, the fiber bundles arranged in parallel at a predetermined pitch are brought into contact with the roller surface. Trouble will occur as many as the number of continuous fiber bundles, and it is not necessarily a method with excellent productivity.
[0009]
Furthermore, since Japanese Patent Publication No. 5-80330 has a step of covering the opposing surfaces of the bands, it can be easily imagined that troubles of filament breakage are further increased for the reasons described above.
[0010]
Japanese Patent Publication No. 5-80330 includes many processes such as kneading, compressing, and cooling a resin-impregnated band, and has many factors for cost increase in terms of equipment.
[0011]
Japanese Patent Publication No. 5-80330 describes that the coating is made on the surface of the roller closest to the doctor blade. That is, the molten resin and the fiber bundle are first contacted on the upstream side of the doctor blade, and then the resin adhesion amount is adjusted by passing the fiber bundle through a gap formed between the doctor blade and the roller surface. Yes.
[0012]
In this method, the resin is drawn together by the accompanying flow of the fiber bundle being conveyed, so a higher impregnation effect can be expected, but on the upstream side of the blade, the fiber fluff is easily clogged and continuously stable. However, it is difficult to produce a yarn prepreg.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a yarn prepreg using a solvent-free resin which solves the above-described problems and is excellent in process stability at high speed.
[0014]
In order to solve the above-described problems, the yarn prepreg manufacturing method of the present invention includes a rotating grooved roller. A fiber bundle is obtained by supplying molten resin to the groove, inserting a blade having substantially the same width as the groove width into the groove of the groove, and adjusting the size of the gap formed between the bottom of the groove and the blade. While controlling the amount of resin impregnated in The fiber bundle is impregnated with molten resin by bringing the fiber bundle into contact with the groove portion of the grooved roller on the downstream side in the rotation direction.
[0015]
Further, the present invention is characterized in that a fiber bundle impregnated with a resin by such a method is used to produce a fiber reinforced resin tubular product as it is by a filament winding method.
[0016]
Furthermore, the yarn prepreg manufacturing apparatus of the present invention is provided with a grooved roller for impregnating a fiber bundle with a molten resin, and for supplying the molten resin to a groove portion of the grooved roller. A molten resin supply apparatus comprising a blade having a molten resin reservoir and supplying the resin of the reservoir to the groove of the grooved roller; It is provided with.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The yarn prepreg as used herein refers to an uncured thermosetting resin composition such as an epoxy resin, vinyl ester resin, or unsaturated polyester resin having a predetermined composition for a continuous fiber bundle such as yarn, tow, roving, and multifilament. It is impregnated at a ratio and is usually commercialized once wound up on a bobbin or the like. In addition, fiber reinforced composite materials that use yarn prepreg as a starting material are usually used for the filament winding device and auto tape layup while unwinding the yarn prepreg after a predetermined number of bobbins wound with yarn prepreg are placed on the creel. It is guided to a device, a drum winding device, etc., and laminated and shaped into an arbitrary form such as a tube or sheet, and then molded by heating these to cure the matrix resin.
[0018]
In the present invention, first, the rotating grooved roller A fiber bundle is obtained by supplying molten resin to the groove, inserting a blade having substantially the same width as the groove width into the groove of the groove, and adjusting the size of the gap formed between the bottom of the groove and the blade. While controlling the amount of resin impregnated in The yarn prepreg manufacturing method is characterized in that the fiber bundle is impregnated with molten resin by bringing the fiber bundle into contact with the groove portion of the grooved roller on the downstream side in the rotation direction.
[0019]
Here, the grooved roller is a roller having a groove processed with a certain width and depth in the circumferential direction of the surface of the cylindrical roller. The width of the groove is determined according to the width of the yarn prepreg to be obtained, but is approximately 2 mm or more and 30 mm or less, more preferably 3 mm or more and 20 mm or less. If it is less than 2 mm, groove processing is difficult, and the width of the resulting product becomes narrow, so that the practicality as a yarn prepreg becomes poor. On the other hand, when the width of the groove exceeds 30 mm, it becomes difficult to maintain the parallelism of the fiber bundle, which causes anxiety about the mechanical properties of the obtained composite.
[0020]
The depth of the groove is determined irrespective of the resin adhesion amount (hereinafter referred to as Wr) of the yarn prepreg to be produced, and is appropriately about 1 mm to 10 mm, more preferably 3 mm to 10 mm. If it is less than 1 mm, it will be difficult to adjust the gap between the blade and the groove bottom, which will be described later. It becomes.
[0021]
The groove shape of the grooved roller is not limited to the rectangular shape described above, but may be a trapezoidal shape, a V shape, or a U shape.
[0022]
The molten resin is preferably supplied to the grooved roller at the groove bottom of the grooved roller. However, if the groove sidewall is not vertical, such as trapezoidal or V-shaped, the groove sidewall May be supplied.
[0023]
The contact time between the fiber bundle and the resin applied to the groove bottom is determined by the roller diameter, the number of rotations, the contact angle of the fiber bundle, etc., but the roller diameter is 50 mm to 500 mm, more preferably 90 mm to 300 mm at the groove bottom. The following are preferred and easy to use. The contact angle between the fiber bundle and the grooved roller is 30 to 180 °, more preferably 60 to 120 °. When the contact angle is less than 30 °, the contact time between the fiber bundle and the molten resin is too short, so that the resin impregnation property is deteriorated. On the other hand, when the contact angle exceeds 180 °, the fiber is easily wound around the roller. Moreover, it is preferable that the peripheral speed at the groove bottom portion of the roller is substantially the same as the conveying speed of the fiber bundle.
[0024]
According to the present invention, almost no resin remains in the groove bottom where the contact between the applied resin and the fiber bundle is completed, and the molten resin is newly applied to the groove bottom after one rotation of the roller. The amount of resin impregnated into the fiber bundle is determined by inserting a blade having a width substantially the same as the groove width inside the groove of the rotating grooved roller, and determining the size of the gap formed between the bottom of the groove and the blade. Controlled by adjusting.
[0025]
At this time, the clearance adjustment gap is preferably 0.01 mm to 2 mm, and more preferably 0.01 mm to 1 mm.
[0026]
In addition, since the blade is inserted into the groove, its width may substantially match the groove width. is important. If the width of the blade is smaller than the groove width, an excessive amount of resin is applied to the groove bottom on the downstream side from the gap formed between the side surface of the groove and the blade. As in the case of using a (no groove) roller, single yarn breakage tends to occur at both ends of the width of the yarn prepreg.
[0027]
At this time, the grooved roller is preferably heated to a temperature at which the viscosity of the resin is in the range of 1 poise to 200 poise, more preferably 1 poise to 100 poise.
[0028]
When the viscosity of the resin is 1 poise or less, it is difficult to accurately control the amount of resin applied by adjusting the gap between the blade and the bottom of the groove because the viscosity is too low. The impregnation property of the fiber bundle may be insufficient.
[0029]
In the present invention, it is more preferable to preheat the fiber bundle before the fiber bundle comes into contact with the molten resin. The reason for this is that by preheating the fiber bundle, the resin viscosity decreases when the fiber bundle comes into contact with the molten resin, the resin impregnation is further facilitated, and the conveyance speed of the fiber bundle can be increased as compared with the case where preheating is not performed. It leads to improvement. The preheating temperature range of the fiber bundle is preferably not less than the temperature of the molten resin and not more than (temperature of the molten resin + 100 ° C.). When the preheating temperature of the fiber bundle is lower than the temperature of the molten resin, the resin temperature decreases at the moment when the fiber bundle and the molten resin come into contact with each other, thereby increasing the viscosity and impregnation may be insufficient. On the other hand, if the preheating temperature exceeds (the temperature of the molten resin + 100 ° C.), gelation of the resin occurs, and it becomes difficult to obtain a yarn prepreg of good quality.
[0030]
If the fiber bundle is widened before the fiber bundle comes into contact with the molten resin, the resin impregnation property can be further improved. Most preferably, the fiber bundle is widened while preheating before the fiber bundle comes into contact with the molten resin.
[0031]
As a method of widening the fiber bundle, a known method such as squeezing the fiber bundle by alternately arranging a plurality of bars at right angles to the conveying direction of the fiber bundle can be used.
[0032]
In the present invention, it is also possible to promote the impregnation of the resin by impregnating the fiber bundle with the resin by the first grooved roller and then bringing the fiber bundle into contact with at least one rotating heating roller. At this time, the surface where the fiber bundle contacts the second roller may be the same side as the surface contacted with the first grooved roller, or may be the opposite side.
[0033]
In the present invention, it is preferable that the temperature of the resin-impregnated fiber bundle immediately before being wound on the core material is controlled in the range of 0 ° C to 35 ° C. If it is coiled below 0 ° C, the fiber bundle will freeze and become stiff, resulting in bending of the yarn prepreg. On the other hand, if it exceeds 35 ° C, the resin will easily move during the winding process, etc. Bring.
[0034]
There are methods for controlling the yarn prepreg in the temperature range of 0 ° C. to 35 ° C., such as circulating cooling water to the drive sitation roller and applying cold air to the yarn prepreg, but the conveyance speed of the yarn prepreg is 100 m / If it is less than or equal to minutes, the yarn prepreg can be kept in a temperature range of about 0 ° C. to 35 ° C. in a room temperature atmosphere without being actively cooled.
[0035]
In the present invention, after impregnating a resin into a fiber bundle, the yarn prepreg is wound on the surface of the core material formed with a film made of a material excellent in releasability from the yarn prepreg at a crossing angle of 2 to 40 °. A yarn prepreg winding method is provided. As the core material, a paper tube with excellent cost is often used. However, when the yarn prepreg is wound directly on the surface of the paper tube, the adhesive resin of the yarn prepreg is taken on the surface of the paper tube. There is a problem that the Wr of the produced yarn prepreg is lowered. Therefore, it is preferable to form a film with a film of vinyl chloride, polyester, polyamide, polypropylene or the like on the surface of a core material such as a paper tube, and to wind up the yarn prepreg on the surface at an angle of 2 to 40 °.
[0036]
Here, the twill angle refers to an angle with respect to an axis orthogonal to the axis of the core material. If this angle is less than 2 °, the yarn prepreg is difficult to unwind due to the tackiness of the resin, while the twill angle If the angle exceeds 40 °, the winding shape of the yarn prepreg becomes poor, and the yarn prepreg may fall off the core material due to vibration during transportation. The twill angle is more preferably 5 to 35 °.
[0037]
In the present invention, a fiber bundle impregnated with a resin by the above-described method is wound around a core material as it is by a filament winding method, and the core is heated to cure the resin, followed by decentering. A method for producing a reinforced resin tubular product is provided.
[0038]
Conventionally, in order to manufacture a fiber reinforced resin tubular product by the filament winding method, a continuous fiber bundle without resin attached is wound around a core material while being immersed in a bath in which a predetermined resin solution is stored. A method has been adopted in which the resin is cured by heating the whole material and then decentered. The present invention is characterized in that a fiber bundle impregnated with a resin by the above-described method, that is, a yarn prepreg, is subjected to filament winding as it is. In the conventional filament winding method, there is a problem that Wr is likely to fluctuate depending on the winding speed and the concentration of the resin solution, or that a process of squeezing the resin after attaching an excessive resin to the fiber bundle is required. However, in the present invention, since Wr is set to a predetermined value during the resin impregnation process, it is possible to omit the conventional complicated steps and obtain a fiber reinforced resin tubular product having a stable fiber content. Is possible.
[0039]
In the present invention, the fiber bundle impregnated with the resin by the above-described method is wound as it is on a core material covered with a flexible tube by the filament winding method, and then only the core material is removed to remove the bundle with the flexible tube. There is provided a method for producing a fiber-reinforced resin tubular product, characterized in that the preform is placed in a cavity of a mold and the resin is cured by heating while applying an internal pressure to a flexible tube.
[0040]
Conventionally, when manufacturing a fiber reinforced resin tubular product typified by a tennis racket by internal pressure molding, filaments are immersed while a continuous fiber bundle with no resin attached is immersed in a bath in which a predetermined resin solution is stored. After winding on a core material covered with a flexible tube by the winding method, only the core material is removed to form a preform with a flexible tube, and this preform is placed in the mold cavity. A method has been adopted in which the resin is cured by heating it while applying an internal pressure.
[0041]
In the present invention, the fiber bundle impregnated with the resin by the above-described method is wound as it is on the core material covered with the flexible tube by the filament winding method, so that the conventional process is omitted for the same reason as described above. In addition, a stable fiber-reinforced resin tubular product can be efficiently produced.
[0042]
Furthermore, in the present invention, a grooved roller for impregnating the fiber bundle with the molten resin, and a molten resin for supplying the molten resin to the groove portion of the grooved roller A molten resin supply apparatus comprising a blade having a molten resin reservoir and supplying the resin of the reservoir to the groove of the grooved roller; An apparatus for producing a yarn prepreg characterized by comprising:
[0043]
Furthermore, a preferred embodiment of the yarn prepreg manufacturing apparatus of the present invention is:
(A) creel supplying fiber bundles,
(B) a resin melting device,
(C) Molten resin metering device for feeding molten resin to the resin reservoir while weighing it,
(D) a molten resin supply device that has a molten resin reservoir and supplies the molten resin to the grooved roller;
(E) a grooved roller for impregnating the fiber bundle with molten resin,
(F) Winder to wind up the yarn prepreg,
(G) a drive station for conveying fiber bundles from creel to winder,
(H) (B), (C), (D), a device for circulating a heat medium in the (E) part,
It is equipped with.
[0044]
That is, the continuous fiber bundle is drawn from the creel (A) that supplies the fiber bundle, and guided to a grooved roller (E) for impregnating the fiber bundle with molten resin. The grooved roller (E) for impregnating the fiber bundle with the molten resin includes a resin melting device (B), a molten resin metering device (C) for feeding the molten resin to the resin reservoir while measuring the molten resin, and a molten resin reservoir portion. And a molten resin supply device (D) for supplying the molten resin to the grooved roller is attached as an auxiliary device, and has a mechanism capable of supplying a predetermined amount of resin to the continuous fiber bundle. The fiber bundle is conveyed by a drive station (G) that conveys the fiber bundle from the creel to the winder. Finally, the yarn prepreg is wound on the core by a winder (F) that winds the yarn prepreg.
[0045]
In addition, a device (H) for circulating a heating medium is connected to the devices (B), (C), (D), and (E) for heating, and is maintained at a predetermined temperature.
[0046]
The creel (A) for supplying the fiber bundle preferably has a mechanism capable of unwinding with the same unwinding tension even if the winding diameter of the fiber bundle is changed.
[0047]
The resin melting apparatus (B) preferably has a simple structure because it melts the resin only in the contact portion by bringing the heating roller into contact with the solid resin and drops it into the resin reservoir below. In this system, by attaching a partition plate that is pressed against the heating roller, it can also serve as a molten resin metering device (C) that feeds the molten resin to the resin reservoir while metering. That is, the molten resin can be supplied to the resin reservoir while changing the size of the gap on the roller surface and the rotation speed and width of the roller.
[0048]
However, the molten resin metering device (C) is not limited to the above-described method, and a known tube pump, gear pump, or the like can also be used. When a tube pump or gear pump is used as the molten resin metering supply device (C), the molten resin supply device (D) that has a molten resin reservoir and supplies the molten resin to the grooved roller is omitted. May be.
[0049]
A molten resin supply device (D) having a molten resin reservoir and supplying molten resin to the grooved roller is attached to the grooved roller in a form of incorporating a blade. And applied to the bottom of the groove through the gap formed in the bottom of the groove.
[0050]
The grooved roller (E) for impregnating the fiber bundle with the molten resin is substantially a grooved kiss roller, and the molten resin applied to the bottom of the groove comes into contact with the fiber bundle.
[0051]
As the winder (F) for winding the yarn prepreg, a known winder can be used.
[0052]
The bobbin traverse method is preferable for the purpose of the present invention, but is not particularly limited. Further, a so-called “end face scrap” is preferable so that the winding shape is good.
[0053]
The drive station (G) that conveys the fiber bundle from the creel to the winder is preferably composed of at least one rotating roller and can secure at least a contact length of 300 mm with the fiber bundle.
[0054]
The surface of the rotating roller is preferably covered with Teflon, silicon rubber, polypropylene film or the like so that the adhesive resin of the yarn prepreg does not adhere.
[0055]
Moreover, in this invention, the apparatus (H) which circulates a heat medium is included in a (B), (C), (D), (E) part. As the device (H) for circulating the heat medium, a combination of a hot water device and a circulation pump or a combination of an oil heater and a circulation pump is used.
[0056]
It is further preferable to have a device for preheating the fiber bundle between the creel (A) for supplying the fiber bundle and the device (E) for impregnating the fiber bundle with molten resin.
[0057]
The reason for this is that if the temperature of the fiber bundle is lower than the temperature of the molten resin, the resin temperature decreases at the moment when the fiber bundle comes into contact with the molten resin, the resin viscosity increases, and impregnation of the resin into the fiber bundle is inhibited. It is to do. As described above, the preheating temperature of the fiber bundle is preferably not less than the temperature of the molten resin and not more than (temperature of the molten resin + 100 ° C.).
[0058]
A normal heating device such as a hot plate or far-infrared heater can be used to preheat the fiber bundle. However, since the generation of fluff is suppressed and high-speed processing is possible, the fiber bundle is brought into contact with a rotating heating roller. Is most preferred. In this case, in order to suppress the occurrence of fluff, it is preferable that the peripheral speed of the kiss roller is the same as the conveying speed of the fiber bundle.
[0059]
The apparatus according to the present invention preferably has a device for widening the fiber bundle between the creel (A) for supplying the fiber bundle and the grooved roller (E) for impregnating the fiber bundle with molten resin. The reason is that as the fiber bundle is widened, the resin impregnation is promoted. Therefore, if the above-described iron bar or the like is arranged in the heating zone so that the fiber bundle can be heated while being widened, the widening effect is further increased.
[0060]
The grooved roller (E) for impregnating the fiber bundle with the molten resin in the present invention has a molten resin reservoir and a molten resin supply device (D) for supplying the molten resin to the grooved roller, that is, A grooved heating roller, a blade inserted inside the groove of the grooved heating roller, and a device for accumulating molten resin are incorporated. By adopting such an apparatus configuration, a certain amount of molten resin is applied to the groove bottom from the gap formed between the tip of the blade and the groove bottom of the heating roller at the place where the molten resin is stored. Go. The amount of resin applied to the bottom of the groove is uniquely determined by the size of the gap and the number of rotations of the roller. If the gap is constant, the fiber bundle will be used as long as the peripheral speed of the groove bottom and the conveying speed of the fiber bundle are the same. A constant Wr can be maintained regardless of the transport speed.
[0061]
In the present invention, the size of the gap formed between the tip of the blade inserted inside the groove of the grooved heating roller and the groove bottom is 0.01 mm or more and 2 mm or less, more preferably 0.01 mm or more and 1 mm or less. It is controllable in the range of. Depending on the viscosity of the resin, if the gap is less than 0.01 mm, the resin is not supplied, so that the resin hardly adheres. If the gap exceeds 2 mm, the resin drips and the Wr becomes substantially difficult to control.
[0062]
In the present invention, the molten resin supply device (D) having a molten resin reservoir is capable of being heated, and the portion of the grooved roller (E) where the molten resin is impregnated into the fiber bundle is in contact with the fiber bundle and the roller. It is located on the upstream side in the roller rotation direction.
[0063]
This makes it possible to apply a certain amount of molten resin to the bottom surface of the groove efficiently and accurately on the grooved roller, and the portion where the fiber bundle and the roller are in contact is downstream of this portion. The resin that has been reliably applied is impregnated into the fiber bundle and conveyed to the next step.
[0064]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on embodiments shown in the drawings.
[0065]
【Example】
Example 1
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a yarn prepreg manufacturing apparatus according to the present invention.
[0066]
FIG. 2 is a schematic plan view of the grooved roller portion, and FIG. 3 is a schematic front view of the grooved roller portion.
[0067]
As shown in FIG. 1, the
[0068]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0069]
A yarn prepreg was manufactured using the above-described apparatus using carbon fiber trading card T700SC-24000-50C manufactured by Toray Industries, Inc. and an epoxy resin.
[0070]
The composition of the epoxy resin is 20 parts of Epibis liquid resin Epicoat 828, 45 parts of Epibis solid resin Epicoat 1001, 35 parts of phenol novolac type epoxy resin Epicoat 154, 3.5 parts of dicyandiamide as a curing agent, DCMU (3,4) 4 parts of
[0071]
The grooved kiss roller temperature and the resin pool temperature were maintained at 80 ° C., and a fixed amount of epoxy resin melted at 80 ° C. was supplied to this portion. At this time, the size of the gap between the blade and the groove bottom was changed in the range of 0.12 mm to 0.18 mm, and the yarn conveying speed was changed from 5 m / min to 30 m / min to prepare a yarn prepreg. Wr was measured by removing the epoxy resin using a solvent (methyl ethyl ketone). The groove width was 10 mm, and the resin viscosity was 45 poise (80 ° C.). The results are shown in Table 1.
[0072]
[Table 1]
[0073]
Example 2
A yarn prepreg was prepared in the same manner as in Example 1 except that the twill angle was changed to 1 to 45 °, and wound on a bobbin. While unwinding the wound yarn prepreg in a room at a room temperature of 23 ° C. at a yarn speed of 3 m / min, the unwinding tension was measured to evaluate the unwinding property.
[0074]
The results are shown in Table 2. It can be seen that the yarn prepreg can be unwound without problems at a low tension of 2 to 40 °.
[0075]
[Table 2]
While producing a yarn prepreg in the same manner as in Example 1, instead of a bobbin attached to a winder, a core material (mandrel) covered with a nylon tube (thickness: 50 μm) directly attached to a filament winding apparatus. After winding the yarn prepreg at an angle of about 30 °, the core material was removed. Next, the rolled preform is stored in a mold having a cavity in the shape of a racket frame, and while blowing air into the nylon tube, the mold is heated at 130 ° C. for 30 minutes to make the epoxy resin effective, and the racket frame A composite with the following shape was obtained. There was no void, and a good racket frame with no particular problems such as appearance and frame rigidity was obtained.
[0076]
【The invention's effect】
With the production method and apparatus according to the present invention, it is possible to produce a yarn prepreg having a predetermined solvent-free resin adhesion amount Wr efficiently and stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a yarn prepreg manufacturing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of a grooved roller portion.
FIG. 3 is a schematic front view of a grooved roller portion.
[Explanation of symbols]
1: Creel
2: Fiber bundle
3: Roller with groove
4: Resin reservoir
5: Molten resin supply device
5A: Blade
6: Clearance
7: Resin metering device
7A: Heating roller
7B: Resin block
7C: Partition plate
8: Drive station
9: Winder
10: Groove
Claims (18)
ローラの溝部に溶融樹脂を供給するための溶融樹脂の溜め部を有し、該溜め部の樹脂を前記溝付きローラの溝部に供給するブレードを備えた溶融樹脂供給装置とを備えたことを特徴とするヤーンプリプレグの製造装置。A grooved roller for impregnating the fiber bundle with the molten resin, and a molten resin reservoir for supplying the molten resin to the groove of the grooved roller, the resin of the reservoir being the groove of the grooved roller An apparatus for producing a yarn prepreg, comprising: a molten resin supply device including a blade for supplying to a substrate.
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7039996A JP3635773B2 (en) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | Yarn prepreg manufacturing method and apparatus |
| DE1997633387 DE69733387T2 (en) | 1996-02-21 | 1997-02-21 | COMPOSITE AND FIBER-REINFORCED COMPOSITE MATERIALS MANUFACTURED THEREFROM |
| EP97904610A EP0825222B1 (en) | 1996-02-21 | 1997-02-21 | Yarn preprared and fiber-reinforced composite material prepeared therefrom |
| PCT/JP1997/000502 WO1997031052A1 (en) | 1996-02-21 | 1997-02-21 | Epoxy resin composition for fiber-reinforced composite material, yarn prepreg, and process and apparatus for preparing the same |
| ES97904610T ES2243977T3 (en) | 1996-02-21 | 1997-02-21 | PREPARED THREAD AND FIBER COMPOSITE MATERIAL FOR REINFORCEMENT FROM THIS. |
| CA 2218723 CA2218723A1 (en) | 1996-02-21 | 1997-02-21 | Epoxy resin composition for a fiber-reinforced composite material, yarn prepreg, and process and apparatus for preparing the same |
| US08/945,071 US6228474B1 (en) | 1996-02-21 | 1997-02-21 | Epoxy resin composition for a fiber-reinforced composite material, yarn prepreg, and process and apparatus for preparing the same |
| KR1019970707488A KR19990007964A (en) | 1996-02-21 | 1997-02-21 | EPOXY RESIN COMPOSITION FOR FIBER-REINFORCED COMPOSITE MATERIAL, YAN PREPLEG AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| AT97904610T ATE296851T1 (en) | 1996-02-21 | 1997-02-21 | COMPOSITE THREAD AND FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIALS MADE THEREFROM |
| US09/757,652 US6656302B2 (en) | 1996-02-21 | 2001-01-11 | Epoxy resin composition for a fiber-reinforced composite material, yarn prepreg, and process and apparatus for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7039996A JP3635773B2 (en) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | Yarn prepreg manufacturing method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09255799A JPH09255799A (en) | 1997-09-30 |
| JP3635773B2 true JP3635773B2 (en) | 2005-04-06 |
Family
ID=13430345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7039996A Expired - Fee Related JP3635773B2 (en) | 1996-02-21 | 1996-03-26 | Yarn prepreg manufacturing method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3635773B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3275921A1 (en) | 2016-07-27 | 2018-01-31 | Toray Carbon Fibers Europe | Impregnated prepreg comprising reinforcing fibers |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5113964B2 (en) * | 2001-06-14 | 2013-01-09 | 日立化成工業株式会社 | Resin impregnation method and apparatus |
| JP4869107B2 (en) * | 2007-02-28 | 2012-02-08 | 京セラ株式会社 | Fiber bundle aligner |
| JP5251723B2 (en) * | 2009-05-15 | 2013-07-31 | トヨタ自動車株式会社 | Resin impregnation equipment and high pressure gas tank production equipment |
| JP5482212B2 (en) * | 2010-01-14 | 2014-05-07 | 東レ株式会社 | Manufacturing method and manufacturing apparatus for reinforcing fiber laminate |
| JP5540722B2 (en) * | 2010-01-20 | 2014-07-02 | 三菱樹脂株式会社 | Prepreg manufacturing apparatus and manufacturing method |
| JP6443764B2 (en) * | 2015-12-24 | 2018-12-26 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of prepreg |
| KR102032819B1 (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 주식회사 이지컴퍼지트 | Apparatus for manufacturing tow prepreg and method for the same |
| CN110763591A (en) * | 2019-12-02 | 2020-02-07 | 核工业理化工程研究院 | Method and device for testing fiber gum dipping and fluffing amount |
| CN114074434A (en) * | 2020-08-19 | 2022-02-22 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | Winding device for manufacturing composite material NOL ring |
| CN113334628B (en) * | 2021-06-28 | 2023-08-01 | 四川省新万兴碳纤维复合材料有限公司 | Air-floating type rolling continuous fiber prepreg production device |
| CN115161906B (en) * | 2022-07-28 | 2023-07-04 | 扬州市明盛化纤新材料科技有限公司 | High count yarn pendulum type yarn sizing device and working method thereof |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP7039996A patent/JP3635773B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3275921A1 (en) | 2016-07-27 | 2018-01-31 | Toray Carbon Fibers Europe | Impregnated prepreg comprising reinforcing fibers |
| WO2018019682A1 (en) | 2016-07-27 | 2018-02-01 | Toray Carbon Fibers Europe | Impregnated tape-shaped prepreg comprising reinforcing fibers and method and apparatus for making it |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09255799A (en) | 1997-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3635773B2 (en) | Yarn prepreg manufacturing method and apparatus | |
| EP0272104B1 (en) | Hot-melt prepreg tow process and apparatus | |
| JPH07251437A (en) | Method and device for manufacture of long fiber reinforced thermoplastic composite material | |
| JPH0232133B2 (en) | ||
| CN108724769B (en) | Apparatus and method for manufacturing tow prepreg | |
| JP2008290309A (en) | Method for impregnating fiber bundle with resin and apparatus for impregnating fiber bundle with resin | |
| JPS61229535A (en) | Method and device for manufacturing fiber reinforced resin sheet | |
| JPH11130882A (en) | Yarn prepreg and its preparation | |
| KR102032819B1 (en) | Apparatus for manufacturing tow prepreg and method for the same | |
| JP3698268B2 (en) | FRP cylinder manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| KR890003570B1 (en) | Manufacturing process of orientated fiber reinforced prepreg sheet resinforced by woven cloth | |
| JP2004292604A (en) | Continuous production process for strand prepreg | |
| JPH02169B2 (en) | ||
| EP2899396B1 (en) | Method for manufacturing windmill blade | |
| JPS646012B2 (en) | ||
| EP1022112B1 (en) | High temperature wet filament winding arrangement | |
| JP2004162055A (en) | Method for producing prepreg and apparatus for the same | |
| JPS61229534A (en) | Method and device for manufacturing fiber reinforced resin sheet | |
| JPS61229536A (en) | Method and apparatus for producing fiber-reinforced resin sheet | |
| JPH0550434A (en) | Continuous preparation of rod-shaped fiber-reinforced resin material and apparatus thereof | |
| CN110877428A (en) | Device and method for preparing high-performance pre-impregnated yarn | |
| JPH11254435A (en) | Film for manufacture of prepreg, prepreg and manufacture of film and prepreg | |
| JP3571767B2 (en) | Method for producing tow prepreg and sheet prepreg | |
| CN111844521B (en) | Melt impregnation device and preparation method of continuous fiber reinforced thermoplastic prepreg tape | |
| JPS59184614A (en) | Manufacture of preimpregnated cloth |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040914 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041115 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20041214 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041227 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 3 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080114 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100114 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100114 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110114 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120114 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |