JP5569708B2 - Manufacturing method of sheet molding compound - Google Patents

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JP5569708B2 JP2009006820A JP2009006820A JP5569708B2 JP 5569708 B2 JP5569708 B2 JP 5569708B2 JP 2009006820 A JP2009006820 A JP 2009006820A JP 2009006820 A JP2009006820 A JP 2009006820A JP 5569708 B2 JP5569708 B2 JP 5569708B2
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Description

この発明は、シートモールディングコンパウンドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a sheet molding compound.

シートモールディングコンパウンド(以下、SMCという。)は、金型内で加熱加圧されると、補強繊維と樹脂組成物とが一体として流動してキャビティを充填するので、部分的に肉厚の異なるもの、リブ・ボスを有するものなど各種形状の成形品を得るのに有利な中間材料である。   When a sheet molding compound (hereinafter referred to as SMC) is heated and pressurized in a mold, the reinforcing fibers and the resin composition flow together to fill the cavity, so that the thickness is partially different. It is an intermediate material advantageous for obtaining molded products of various shapes such as those having ribs and bosses.

一方、SMC中の強化繊維は繊維長が短く、その配向がランダムであることから、機械的強度を高くできないという欠点があった。さらに、機械的強度は場所によるむらが大きいという欠点があった。   On the other hand, the reinforcing fibers in SMC have a drawback that the mechanical strength cannot be increased because the fiber length is short and the orientation is random. Further, the mechanical strength has a drawback that the unevenness is large depending on the place.

非特許文献1には、炭素繊維ストランドのフィラメント数が増えるほど、SMC成形品の強度と弾性率が低下することが示されている。   Non-Patent Document 1 shows that the strength and elastic modulus of the SMC molded product decrease as the number of filaments of the carbon fiber strand increases.

そこで、太物ストランドを細く分割して使用する検討がなされている。特許文献1には、スプリットトウという表現でフィラメント数が48000(48K)の炭素繊維ストランドを、頂部(crown)のある拡幅棒(spreading bar)と溝(groove)付きの分割棒(splitting bar)を通過させることで、フィラメント数が数千単位の細い炭素繊維ストランドに分割する装置が開示されている。   Thus, studies have been made to use a thick strand divided into thin pieces. In Patent Document 1, a carbon fiber strand having the number of filaments of 48000 (48K) expressed as split tow, a spreading bar with a crown and a splitting bar with a groove are provided. An apparatus is disclosed in which it is divided into thin carbon fiber strands having a filament number of several thousand units.

また、特許文献2には、連続した炭素繊維ストランドに張力をかけながら連続走行させ走行途中に配した拡幅冶具で該炭素繊維ストランドを拡幅すると同時に、または、拡幅した後、拡幅状態の炭素繊維繊維ストランドを、該炭素繊維ストランドの走行方向と平行に回転する切断刃により一部の炭素繊維フィラメントを切断する炭素繊維ストランドの分割方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a carbon fiber fiber in a widened state at the same time as or after widening the carbon fiber strand with a widening jig that is continuously run while applying tension to the continuous carbon fiber strand and arranged in the middle of running. A method for dividing a carbon fiber strand is disclosed in which a part of the carbon fiber filament is cut by a cutting blade that rotates the strand in parallel with the running direction of the carbon fiber strand.

通常、炭素繊維ストランド中の炭素繊維フィラメント同士の位置関係は一定ではない。すなわち、炭素繊維ストランド中の炭素繊維フィラメントの一本を長手方向にトレースしていくと、炭素繊維ストランドの外側の見える部分にきたり、炭素繊維ストランドの内部の外からは見えない箇所に入り込んだり、また左右に振れたり、螺旋状になっていたりする。このため、特許文献1のように、太物ストランドを溝付きの棒/ロールを通過させて分割するという方法では、連続処理する炭素繊維のストランド長が長いと、次第に炭素繊維ストランドが回転し、撚りが溜まって、炭素繊維ストランドを巻き取ることができなくなったり、撚りによって炭素繊維ストランドが切断されたりして分割できなくなる。溜まった撚りを取り除くためには、装置を停機させなければならず、連続生産が出来ないという問題があった。   Usually, the positional relationship between the carbon fiber filaments in the carbon fiber strand is not constant. In other words, when one of the carbon fiber filaments in the carbon fiber strand is traced in the longitudinal direction, the carbon fiber strand can be seen outside the carbon fiber strand, or the carbon fiber strand can be seen from outside the inside, It also swings from side to side or spirals. For this reason, as in Patent Document 1, in the method of dividing a thick strand through a grooved rod / roll, if the strand length of the carbon fiber to be continuously processed is long, the carbon fiber strand gradually rotates, Twist accumulates and the carbon fiber strand cannot be wound up, or the carbon fiber strand is cut by the twist and cannot be divided. In order to remove the accumulated twist, there was a problem that the apparatus had to be stopped and continuous production was not possible.

また、炭素繊維ストランドの走行方向と平行に回転する切断刃により一部の炭素繊維フィラメントを切断すると、毛羽立ち、繊維の切断等が生じ、炭素繊維束の品質が低下し、SMC成形品の機械的強度が低下する欠点があった。   In addition, cutting some carbon fiber filaments with a cutting blade that rotates parallel to the running direction of the carbon fiber strands causes fluffing, fiber cutting, etc., resulting in a deterioration in the quality of the carbon fiber bundle, and the mechanical properties of the SMC molded product. There was a drawback that the strength decreased.

米国特許第6385828号明細書US Pat. No. 6,385,828 特開2006−219780号公報JP 2006-219780 A

N. Tsuchiyama, “The Mechanical Properties of Carbon Fiber SMC”, Proceedings of the Fourth International Conference on Composite Materials (ICCM−IV), 1982, p.497−503N. Tsuchiyama, “The Mechanical Properties of Carbon Fiber SMC”, Proceedings of the Fourth International Materials (ICCM-IV), 1988. 497-503

本発明は、上述した従来の問題点を解消し、機械的強度と場所による強度むらを満足できるレベルのSMCを得ることのできるSMCの製造方法を提供する。   The present invention provides an SMC manufacturing method that can solve the above-described conventional problems and obtain an SMC at a level that satisfies the mechanical strength and the strength unevenness depending on the location.

本発明の第1の要旨は、複数の、それぞれ収束性が付与された炭素繊維束が引き揃えることなく単一のボビンに巻き取られてなる複数炭素繊維束巻取体から複数炭素繊維束が引き出され、ロービングカッターで切断されると同時に炭素繊維束ごとに分割され、切断された炭素繊維束と樹脂組成物とを混合、シート化するシートモールディングコンパウンドの製造方法である。   The first gist of the present invention is that a plurality of carbon fiber bundles are formed from a plurality of carbon fiber bundle wound bodies in which a plurality of carbon fiber bundles each imparted with convergence properties are wound around a single bobbin without being aligned. This is a method for producing a sheet molding compound that is pulled out, cut with a roving cutter, and simultaneously divided into carbon fiber bundles, and the cut carbon fiber bundles and a resin composition are mixed and sheeted.

また、本発明の第2要旨は、複数の、それぞれ収束性が付与された炭素繊維束が、互いに並列に配置されていて、かつ単一のボビンに巻き取られてなる複数炭素繊維束巻取体から複数炭素繊維束が引き出され、ロービングカッターで切断されると同時に炭素繊維束ごとに分割され、切断された炭素繊維束と樹脂組成物とを混合、シート化するシートモールディングコンパウンドの製造方法である。   The second gist of the present invention is that a plurality of carbon fiber bundles each provided with convergence are arranged in parallel to each other and wound around a single bobbin. A method for producing a sheet molding compound in which a plurality of carbon fiber bundles are pulled out from a body, cut with a roving cutter and simultaneously divided into carbon fiber bundles, and the cut carbon fiber bundles and a resin composition are mixed and sheeted. is there.

これらの発明において、互いに隣接する前記炭素繊維束同士が、サイズ剤によって接着されていること、ロービングカッターとして、ゴムロールと周面にカッターを配したカッターロールとの間に被切断物を挟んで切断するロービングカッターを用いることが好ましい。   In these inventions, the carbon fiber bundles adjacent to each other are bonded with each other by a sizing agent, and as a roving cutter, a material to be cut is sandwiched between a rubber roll and a cutter roll having a cutter disposed on the peripheral surface. It is preferable to use a roving cutter.

本発明に従う特定の複数炭素繊維束巻取体を選択することにより、複数炭素繊維束から各炭素繊維束への切断と同時に分繊が可能となる。これにより、複数の炭素繊維前駆体繊維束を焼成して得られた複数炭素繊維束をそのまま単一のボビンに巻き取ることができ、炭素繊維束巻取りのためのワインダー及びボビン等の新たな設備投資が不要となるばかりか、SMC製造の際のクリール数を減らすことができる。   By selecting a specific multi-carbon fiber bundle wound body according to the present invention, it is possible to separate the fibers simultaneously with cutting from the multi-carbon fiber bundle to each carbon fiber bundle. As a result, a plurality of carbon fiber bundles obtained by firing a plurality of carbon fiber precursor fiber bundles can be wound as they are on a single bobbin, and new winders, bobbins and the like for winding a carbon fiber bundle can be obtained. Not only is capital investment unnecessary, but the number of creel during SMC production can be reduced.

特に、本出願人の出願に係る特開2002−20037号公報、同2002−255448号公報に記載の炭素繊維前駆体繊維束の巻取体を使用することにより、「単一のボビンに巻かれた前駆体繊維束→焼成工程→単一のボビンに巻かれた炭素繊維束」という一連の流れを形成するため、従来の焼成装置をそのまま流用することができる。   In particular, by using the winding body of the carbon fiber precursor fiber bundle described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-20037 and 2002-255448 related to the application of the present applicant, “winding on a single bobbin” In order to form a series of flow of “precursor fiber bundle → firing step → carbon fiber bundle wound around a single bobbin”, a conventional firing apparatus can be used as it is.

また、単一のボビンから多数の炭素繊維束を任意の速度で引き出してそのまま使用することもできるので、炭素繊維分割装置を別途準備して炭素繊維束を分割しておく必要がなく、工程の省略、設備コストの削減を図ることができる。別途炭素繊維分割装置を使用する場合であっても、高速で分割することが可能であるため、数台の分繊装置を有効に使用して効率よく分割することができる。さらに、全体として工程数を削減できるため、炭素繊維束の品質向上も期待できる。   In addition, since a large number of carbon fiber bundles can be pulled out from a single bobbin at an arbitrary speed and used as they are, it is not necessary to separately prepare a carbon fiber splitting device and split the carbon fiber bundle. Omission and reduction of equipment costs can be achieved. Even when a separate carbon fiber splitting device is used, splitting can be performed at high speed. Therefore, it is possible to split efficiently by using several splitting devices effectively. Furthermore, since the number of steps can be reduced as a whole, quality improvement of the carbon fiber bundle can be expected.

さらに本発明により得られるSMCは、機械的強度と場所による強度むらを満足できるレベルのものである。
Furthermore, the SMC obtained by the present invention has a level that can satisfy the mechanical strength and the unevenness in strength depending on the location.

複数の、それぞれ収束性が付与された炭素繊維束が引き揃えることなく単一のボビンに巻き取られてなる複数炭素繊維束巻取体の概念図Conceptual diagram of a plurality of carbon fiber bundle wound bodies in which a plurality of carbon fiber bundles each having a converging property are wound around a single bobbin without being aligned. 複数の、それぞれ収束性が付与された炭素繊維束が引き揃えることなく単一のボビンに巻き取られてなる複数炭素繊維束巻取体の概念図Conceptual diagram of a plurality of carbon fiber bundle wound bodies in which a plurality of carbon fiber bundles each having a converging property are wound around a single bobbin without being aligned. 図2の巻き取られている複数炭素繊維の拡大図FIG. 2 is an enlarged view of a plurality of carbon fibers wound up. シートモールディングコンパウンド(SMC)の製造装置の概念図Conceptual diagram of sheet molding compound (SMC) manufacturing equipment ロービングカッターの装置の概念図Conceptual diagram of roving cutter device

以下、本発明について、詳細に説明する。
<複数炭素繊維束巻取体>
本発明では、複数の、それぞれ収束性が付与された炭素繊維束が引き揃えることなく単一のボビンに巻き取られてなる複数炭素繊維束巻取体を用いることが重要である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Multi-carbon fiber bundle winder>
In the present invention, it is important to use a plurality of carbon fiber bundle wound bodies in which a plurality of carbon fiber bundles each having a converging property are wound around a single bobbin without being aligned.

この複数炭素繊維束巻取体は、本出願人の出願に係る特開2002−255448号公報に記載の複数炭素繊維束巻取体を使用することができる。   As this multiple carbon fiber bundle wound body, the multiple carbon fiber bundle wound body described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-255448 related to the applicant's application can be used.

本発明で使用する複数炭素繊維束巻取体の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態における複数炭素繊維束巻取体1は、炭素繊維束4が、単一のボビン2に巻き取られてなるものである。   An embodiment of a multiple carbon fiber bundle wound body used in the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the multiple carbon fiber bundle wound body 1 in the present embodiment is obtained by winding a carbon fiber bundle 4 around a single bobbin 2.

炭素繊維束4は、500〜24000本、好ましくは、1000〜8000本の炭素繊維フィラメントからなる。本発明における炭素繊維束は、通常、ポリアクリロニトリル、ピッチおよびセルロース等の炭素繊維前駆体束を焼成して得られる既存の炭素繊維束が使用できる。さらに、本実施形態の炭素繊維束4は、収束性が付与されたものである。ここで、「収束性が付与された」とは、炭素繊維束がそれを構成する本数毎にばらけることなく、まとまっている状態をいう。例えば3000本の炭素繊維に収束性を付与することにより、1本のまとまりある繊維形態を形成する。   The carbon fiber bundle 4 is composed of 500 to 24000, preferably 1000 to 8000 carbon fiber filaments. As the carbon fiber bundle in the present invention, an existing carbon fiber bundle obtained by firing a carbon fiber precursor bundle such as polyacrylonitrile, pitch and cellulose can be used. Furthermore, the carbon fiber bundle 4 of this embodiment is provided with convergence. Here, “convergence is imparted” refers to a state in which the carbon fiber bundles are gathered without being scattered for each number of the carbon fiber bundles. For example, by giving convergence to 3000 carbon fibers, one unitary fiber form is formed.

収束性を付与することにより、毛羽の発生やロールへの巻付き等を防止し、焼成工程通過性や後述の分繊工程通過性を改善するという利点が生ずる。収束性を付与する手段としては、例えば、気体交絡処理、ニードルパンチ処理等のフィラメント同士を交絡させる手段及び仮撚り等による手段等、公知の手段を用いることができる。好ましくは、80〜650kPaの気体圧力で気体交絡処理を行うことが、十分な収束性の付与、及び炭素繊維束の毛羽発生防止のためには好適である。   By imparting convergence, there is an advantage that generation of fluff, winding around a roll, and the like are prevented, and the passage through the firing process and the passage through the separation process described later are improved. As means for imparting convergence, for example, known means such as means for entanglement of filaments such as gas entanglement treatment and needle punch treatment, and means by false twisting can be used. Preferably, performing the gas entanglement treatment at a gas pressure of 80 to 650 kPa is suitable for imparting sufficient convergence and preventing the fluff generation of the carbon fiber bundle.

本発明における複数炭素繊維束巻取体の実施形態としては、図1に示すように、少なくとも2本、好ましくは、2〜6本の炭素繊維束4を、引き揃えることなく単一のボビン2に巻き取られたものであってもよい。ここで、「引き揃えることなく」とは、図1に示すように、各炭素繊維束が互いに重なり合うことなく、互いに並列に独立して存在していることを意味する。従って、複数の炭素繊維束を並列又は上下に重ね合わせ、任意に撚りをかけたり、交絡させたりして、これら炭素繊維束を1本のまとまりある炭素繊維糸条とする「合糸」とは異なる状態である。   As an embodiment of the multiple carbon fiber bundle wound body in the present invention, as shown in FIG. 1, a single bobbin 2 without aligning at least two, preferably 2 to 6 carbon fiber bundles 4. It may be wound around. Here, “without aligning” means that the carbon fiber bundles do not overlap each other and exist independently in parallel as shown in FIG. Therefore, what is referred to as “synthetic yarn”, in which a plurality of carbon fiber bundles are stacked in parallel or vertically and are arbitrarily twisted or entangled to make these carbon fiber bundles into a single carbon fiber yarn. It is a different state.

このように複数炭素繊維束を巻き取ることにより、後述する分繊装置で各炭素繊維束に分割する際、毛羽立ち及び繊維の切断を抑えつつ、任意の速度で分割することができる。また、本発明における複数炭素繊維巻取体の実施形態としては、図2に示すように、少なくとも2本、好ましくは、2〜6本の炭素繊維束4を、互いに並列に配置した状態を保持したまま単一のボビン2に巻き取られたものであってもよい。ここで、「互いに並列に配置した」とは、図2に示すように、各炭素繊維束が互いに重なり合うことなく、互いに並列に隣接して存在していることを意味する。例えば、2本の炭素繊維束4は、上下に重ね合わせることなく、互いに隙間なく並列に配列される。このように複数炭素繊維束を巻き取ることにより、後述するロービングカッターで所望の長さに切断する際、毛羽立ち及び繊維の破損を抑えつつ、通常のロービングカッターの運転速度で切断・分割することができる。   By winding a plurality of carbon fiber bundles in this way, when dividing into carbon fiber bundles by a separating apparatus described later, the carbon fiber bundles can be divided at an arbitrary speed while suppressing fuzz and fiber cutting. Moreover, as embodiment of the multiple carbon fiber winding body in this invention, as shown in FIG. 2, the state which has arrange | positioned the carbon fiber bundle 4 of at least 2 pieces, Preferably 2-6 pieces in parallel mutually is maintained. It may be wound around a single bobbin 2 as it is. Here, “arranged in parallel with each other” means that the carbon fiber bundles are adjacent to each other in parallel without overlapping each other, as shown in FIG. For example, the two carbon fiber bundles 4 are arranged in parallel with no gap between each other without overlapping each other. By winding a plurality of carbon fiber bundles in this way, when cutting to a desired length with a roving cutter described later, it is possible to cut and split at a normal roving cutter operating speed while suppressing fuzz and fiber breakage. it can.

さらに、炭素繊維束4は、図2における複数炭素繊維束3の先端部の拡大図である図3に示すように、互いに隣接する炭素繊維束4同士が、隣接面5でサイズ剤によって接着されていることが好ましい。単に複数の炭素繊維束を巻き取るのみでは、複数炭素繊維束巻取体に巻き取られた炭素繊維束がばらけてしまい、取扱いが不便だからである。サイズ剤による接着は、例えば、2本の炭素繊維束前駆体を互いに並列に配置された状態で焼成し、乾燥し、得られた2本の炭素繊維束を、並列に配置した状態を保持しつつサイズ剤溶液に浸し、乾燥することにより行われる。これにより、炭素繊維束4に含まれるフィラメント同士がサイズ剤により接着されると共に、隣接する炭素繊維束4同士も隣接面5において接着される。ここで使用されるサイズ剤としては特に限定はしないが、例えば、エポキシ系、ウレタン系、エステル系及びそれらの混合系等を主成分としたものを使用できる。水に不溶な化合物からなるサイズ剤溶液を調製する際には、分散の安定性のため、界面活性剤を利用することが好ましい。ここで使用される界面活性剤としては、ノニオン系、カチオン系及びアニオン系等のいずれのものも用いることができる。また、脂肪酸エチレンオキシド付加物等の柔軟剤を配合することにより、分繊性の点でより優れた炭素繊維にすることができる。なお、このときに添加する柔軟剤としては、水溶性タイプのものを選択することが好ましい。複数炭素繊維束3を、並列に配置した状態を保持したまま、ボビン2に巻き取ることによって、本発明の一実施形態である複数炭素繊維束巻取体1が得られる。   Further, as shown in FIG. 3 which is an enlarged view of the front end portion of the plurality of carbon fiber bundles 3 in FIG. 2, the carbon fiber bundles 4 are bonded to each other by adjoining surfaces 5 with a sizing agent. It is preferable. This is because simply winding a plurality of carbon fiber bundles causes the carbon fiber bundles wound around the plurality of carbon fiber bundle winding bodies to be scattered, which is inconvenient to handle. Bonding with the sizing agent is performed by, for example, firing two carbon fiber bundle precursors arranged in parallel to each other and drying, and maintaining the obtained two carbon fiber bundles arranged in parallel. It is carried out by immersing in a sizing solution while being dried. Thereby, the filaments contained in the carbon fiber bundle 4 are bonded to each other by the sizing agent, and the adjacent carbon fiber bundles 4 are also bonded to each other on the adjacent surface 5. The sizing agent used here is not particularly limited, but for example, those mainly composed of epoxy, urethane, ester and mixed systems thereof can be used. When preparing a sizing agent solution composed of a compound insoluble in water, it is preferable to use a surfactant for dispersion stability. As the surfactant used here, any of nonionic, cationic, anionic and the like can be used. Further, by blending a softener such as an adduct of fatty acid ethylene oxide, it is possible to obtain a carbon fiber that is more excellent in terms of fineness. In addition, as a softening agent added at this time, it is preferable to select a water-soluble type. The multiple carbon fiber bundle wound body 1 according to an embodiment of the present invention is obtained by winding the multiple carbon fiber bundles 3 around the bobbin 2 while maintaining the state in which the multiple carbon fiber bundles 3 are arranged in parallel.

ボビン2への巻取り方法としては、例えば、いわゆるチーズ巻き、パーン巻き、コーン巻き等、公知の巻取り方法を使用し得る。ボビン2は、いかなる材料から形成されてもよいが、紙、プラスチック、金属が好ましい。ボビン2の形状は、炭素繊維束4を巻き取るのに適していれば、いかなる公知の形状であってもよい。例えば円筒形のような形状のボビンを使用し得る。ボビン2の大きさは、その形状にもよるが、例えば円筒形ボビンの場合、外径60〜210mm、内径50〜200mm、長さ150〜1000mmである。このようなボビンに複数炭素繊維束を、例えば500〜20000m、好ましくは、800〜12000m巻き取る。得られた複数炭素繊維束巻取体の大きさは、巻取り回数、ボビンの形状にもよるが、例えば、直径70〜1000mm、幅150〜1000mmである。   As a winding method around the bobbin 2, for example, a known winding method such as so-called cheese winding, parn winding, cone winding or the like can be used. The bobbin 2 may be formed of any material, but is preferably paper, plastic, or metal. The shape of the bobbin 2 may be any known shape as long as it is suitable for winding the carbon fiber bundle 4. For example, a bobbin shaped like a cylinder may be used. For example, in the case of a cylindrical bobbin, the size of the bobbin 2 is 60 to 210 mm in outer diameter, 50 to 200 mm in inner diameter, and 150 to 1000 mm in length. A plurality of carbon fiber bundles are wound on such a bobbin, for example, 500 to 20000 m, preferably 800 to 12000 m. The size of the obtained multiple carbon fiber bundle wound body is, for example, 70 to 1000 mm in diameter and 150 to 1000 mm in width, although it depends on the number of windings and the shape of the bobbin.

<シートモールディングコンパウンドの製造装置>
本発明に好適に使用可能なシートモールディングコンパウンドの製造装置の一実施形態を図4により説明する。シートモールディングコンパウンドの製造装置100は、
複数炭素繊維束巻取体を回転自在に保持するクリール(図示していない)、
引き出された複数炭素繊維束1を所望の繊維長に切断するロービングカッター31、
上下フィルムを巻きだす巻き出し機21、
樹脂組成物11を所望の厚みでフィルム上に塗布するドターブレイド12、
樹脂組成物を炭素繊維束に含浸するために押圧を加えるローラー群24、
含浸途中のシートモールディングコンパウンドを移送するメッシュベルト22、および、含浸が完了した)シートモールディングコンパウンドを巻き取る巻取り機25からなる。
<Sheet molding compound manufacturing equipment>
An embodiment of a sheet molding compound manufacturing apparatus that can be suitably used in the present invention will be described with reference to FIG. The sheet molding compound manufacturing apparatus 100 includes:
A creel (not shown) for rotatably holding a plurality of carbon fiber bundle winding bodies,
A roving cutter 31 for cutting the drawn multiple carbon fiber bundles 1 to a desired fiber length;
Unwinder 21 for unwinding upper and lower films,
A daughter blade 12 for applying a resin composition 11 on a film with a desired thickness;
Roller group 24 for applying pressure to impregnate the carbon fiber bundle with the resin composition,
It comprises a mesh belt 22 for transferring the sheet molding compound in the middle of impregnation, and a winder 25 for winding up the sheet molding compound that has been impregnated.

<ロービングカッター>
本発明に使用するロービングカッターの一実施形態を、図面を参照して説明する。図4及び図5に示すように、本実施形態のロービングカッター31は、ゴムローラー32とカッターローラー33とからなる。さらにカッターローラーには、その周面に所望のカット長だけ離して刃34が設けられている。
<Roving cutter>
An embodiment of a roving cutter used in the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 4 and 5, the roving cutter 31 of this embodiment includes a rubber roller 32 and a cutter roller 33. Further, the cutter roller is provided with a blade 34 on its peripheral surface separated by a desired cut length.

本発明のシートモールディングコンパウンドの製造方法では、炭素繊維束として、複数の、それぞれ収束性が付与された炭素繊維束が引き揃えることなく単一のボビンに巻き取られてなる複数炭素繊維束巻取体から複数炭素繊維束を引き出すことにより、ロービングカッターで切断されると同時に炭素繊維束ごとに容易に剥離し、炭素繊維束毎の分割を円滑かつ連続的に行うことができる。
(実施例)
以下、実施例をあげて本発明の効果を具体的に説明する。
In the method for producing a sheet molding compound of the present invention, a plurality of carbon fiber bundles each provided with convergence properties are wound as a carbon fiber bundle on a single bobbin without being aligned. By pulling out a plurality of carbon fiber bundles from the body, the carbon fiber bundles can be easily separated at the same time as being cut with a roving cutter, and the carbon fiber bundles can be divided smoothly and continuously.
(Example)
Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described with reference to examples.

<複数炭素繊維束巻取体1>
ポリアクリロニトリル系炭素繊維前駆体3000本に、空気交絡処理機を用いて収束性を付与し、炭素繊維前駆体束を得た。
<Multi-carbon fiber bundle wound body 1>
Convergence was imparted to 3000 polyacrylonitrile-based carbon fiber precursors using an air entanglement processor to obtain a carbon fiber precursor bundle.

この炭素繊維前駆体束を230〜270℃の空気中で45分間耐炎化処理を行い、続いて1400℃で1分間炭素化処理を施した。得られた炭素繊維束を、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、jER828)80部をノニオン系乳化剤20部で乳化したエポキシ系サイズ剤溶液に浸し、その後乾燥した。   This carbon fiber precursor bundle was subjected to a flameproofing treatment in air at 230 to 270 ° C. for 45 minutes, and subsequently subjected to a carbonization treatment at 1400 ° C. for 1 minute. The obtained carbon fiber bundle was immersed in an epoxy sizing agent solution obtained by emulsifying 80 parts of an epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., jER828) with 20 parts of a nonionic emulsifier, and then dried.

この炭素繊維束の目付は、2000dtexであった。得られた炭素繊維束4本を引き揃えることなく独立してかつ同一速度(100m/s)で同時に引き出しながら、内径76mm、外径82mm、長さ280mmの円筒形ボビンに巻き、複数炭素繊維束巻取体1を得た。   The basis weight of this carbon fiber bundle was 2000 dtex. A plurality of carbon fiber bundles are wound around a cylindrical bobbin having an inner diameter of 76 mm, an outer diameter of 82 mm, and a length of 280 mm while simultaneously pulling out the four obtained carbon fiber bundles independently and at the same speed (100 m / s). Winding body 1 was obtained.

<複数炭素繊維束巻取体2>
ポリアクリロニトリル系炭素繊維前駆体3000本を6000本に替えた他は、<複数炭素繊維束巻取体1>と同様に操作し、得られた炭素繊維束2本を引き揃えることなく独立してかつ同一速度(100m/s)で同時に引き出しながら、内径76mm、外径82mm、長さ280mmの円筒形ボビンに巻き、複数炭素繊維束巻取体2を得た。
<Multi-carbon fiber bundle wound body 2>
Other than changing 3000 polyacrylonitrile-based carbon fiber precursors to 6000, the same operation as in <multiple carbon fiber bundle wound body 1> was carried out independently, and the obtained two carbon fiber bundles were independently arranged. And while drawing simultaneously at the same speed (100 m / s), it wound around the cylindrical bobbin of inner diameter 76mm, outer diameter 82mm, and length 280mm, and obtained the multiple carbon fiber bundle winding body 2.

<複数炭素繊維束巻取体3>
得られた炭素繊維束8本を引き揃えることなく独立してかつ同一速度(100m/s)で同時に引き出した他は、<複数炭素繊維束巻取体2>と同様に操作し、複数炭素繊維束巻取体3を得た。
<Multi-carbon fiber bundle wound body 3>
A plurality of carbon fiber bundles were operated in the same manner as in <multiple carbon fiber bundle wound body 2> except that the obtained eight carbon fiber bundles were pulled out independently and at the same speed (100 m / s) at the same time. A bundle wound body 3 was obtained.

<樹脂組成物>
表1に示した樹脂等をその配合量で加え、混合撹拌し、樹脂組成物を得た。
<Resin composition>
Resins and the like shown in Table 1 were added at the blending amounts, mixed and stirred to obtain a resin composition.

Figure 0005569708
Figure 0005569708

<平板状の成形板の成形>
SMCを、成形用金型にチャージ率65%(金型面積に対するSMCの面積の割合)でチャージし、金型温度145℃、圧力8Mpaの条件下で2分間加熱加圧硬化させ、厚さ2mm、300mm角の平板状の成形板を得た。
<Formation of flat molded plate>
SMC was charged into a molding die at a charge rate of 65% (ratio of SMC area to mold area) and cured by heating and pressing for 2 minutes under the conditions of a mold temperature of 145 ° C. and a pressure of 8 Mpa, and a thickness of 2 mm. A 300 mm square flat plate was obtained.

<成形板の機械物性測定>
成形板より、長さ60mm、幅25mmの曲げ強度試験片を切り出した。5kNインストロン万能試験機を用い、L/D=16、クロスヘッド速度2.6mm/分で3点曲げ試験を実施し、曲げ強度を測定した。測定した試験片の数はn=6とし、平均値を曲げ強度とした。さらに標準偏差を当該平均値で割って変動係数(CV(%))を求めた。
<Measurement of mechanical properties of molded plate>
A bending strength test piece having a length of 60 mm and a width of 25 mm was cut out from the molded plate. Using a 5 kN Instron universal testing machine, a three-point bending test was performed at L / D = 16 and a crosshead speed of 2.6 mm / min, and the bending strength was measured. The number of test pieces measured was n = 6, and the average value was the bending strength. Further, the coefficient of variation (CV (%)) was obtained by dividing the standard deviation by the average value.

図4に示したSMC製造装置を用い、複数炭素繊維束巻取体1と樹脂組成物を使用してシートモールディングコンパウンドを製造した。   Using the SMC manufacturing apparatus shown in FIG. 4, a sheet molding compound was manufactured using the multiple carbon fiber bundle wound body 1 and the resin composition.

このとき、上下のフィルム上の樹脂組成物の目付は、それぞれ600g/mになるように厚み調整を行い、複数炭素繊維束巻取体1をロービングカッター(カット長25mm)に幅1cm当たりの本数を調整して、炭素繊維束の目付が1350g/mになるように調整した。得られたSMC(炭素繊維含有量53質量%)を23℃にて24時間静置したのち、上記条件で成型して平板状の成形板を得た。評価結果を表2に示した。 At this time, the weight of the resin composition on the upper and lower films is adjusted to 600 g / m 2 , and the multiple carbon fiber bundle wound body 1 is placed on a roving cutter (cut length: 25 mm) per 1 cm width. The number was adjusted so that the basis weight of the carbon fiber bundle was 1350 g / m 2 . The obtained SMC (carbon fiber content 53 mass%) was allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, and then molded under the above conditions to obtain a flat molded plate. The evaluation results are shown in Table 2.

複数炭素繊維束巻取体を複数炭素繊維束巻取体2に替えたほかは、実施例1と同様にしてSMCおよび平板状の成形板を得た。評価結果を表2に示した。   SMC and a flat molded plate were obtained in the same manner as in Example 1 except that the multiple carbon fiber bundle wound body was replaced with the multiple carbon fiber bundle wound body 2. The evaluation results are shown in Table 2.

複数炭素繊維束巻取体を複数炭素繊維束巻取体3に替えたほかは、実施例1と同様にしてSMCおよび平板状の成形板を得た。評価結果を表2に示した。
(比較例1)
An SMC and a flat molded plate were obtained in the same manner as in Example 1 except that the multiple carbon fiber bundle wound body was changed to the multiple carbon fiber bundle wound body 3. The evaluation results are shown in Table 2.
(Comparative Example 1)

フィラメント数が48000本(48K)の単一炭素繊維束巻取体を用いるほかは、実施例1と同様にしてSMCおよび平板状の成形板を得た。評価結果を表2に示した。
(比較例2)
SMC and a flat molded plate were obtained in the same manner as in Example 1 except that a single carbon fiber bundle wound body having 48,000 filaments (48K) was used. The evaluation results are shown in Table 2.
(Comparative Example 2)

フィラメント数が12000本の単一炭素繊維束巻取体を用いるほかは、実施例1と同様にしてSMCおよび平板状の成形板を得た。評価結果を表2に示した。
(比較例3)
SMC and a flat molded plate were obtained in the same manner as in Example 1 except that a single carbon fiber bundle wound body having 12,000 filaments was used. The evaluation results are shown in Table 2.
(Comparative Example 3)

フィラメント数が3000本(3K)の単一炭素繊維束巻取体を用いるほかは、実施例1と同様にしてSMCおよび平板状の成形板を得た。評価結果を表2に示した。   An SMC and a flat molded plate were obtained in the same manner as in Example 1 except that a single carbon fiber bundle wound body having 3000 filaments (3K) was used. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 0005569708
Figure 0005569708

本発明は、金型内で加熱加圧されると、補強繊維と樹脂組成物とが一体として流動してキャビティを充填するので、部分的に肉厚の異なるもの、リブ・ボスを有するものなど各種形状の成形品を得るのに有利な中間材料であるSMCの製造方法に関する。   In the present invention, when heated and pressed in a mold, the reinforcing fiber and the resin composition flow as one body and fill the cavity, so that the thickness is partially different, the rib has a boss, etc. The present invention relates to a method for producing SMC, which is an intermediate material advantageous for obtaining molded products of various shapes.

1 複数炭素繊維束巻取体
2 ボビン
3 複数炭素繊維束
4 炭素繊維束
11 樹脂組成物
12 ドクターブレード
21 フィルム巻き出し機
22 メッシュベルト
24 ローラー群
25 SMC
31 ロービングカッター
32 ゴムローラー
33 カッターローラー
34 刃
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multiple carbon fiber bundle winding body 2 Bobbin 3 Multiple carbon fiber bundle 4 Carbon fiber bundle 11 Resin composition 12 Doctor blade 21 Film unwinding machine 22 Mesh belt 24 Roller group 25 SMC
31 Roving cutter 32 Rubber roller 33 Cutter roller 34 Blade

Claims (4)

複数の、それぞれ収束性が付与された炭素繊維束が引き揃えることなく単一のボビンに巻き取られてなる複数炭素繊維束巻取体から複数炭素繊維束が引き出され、ロービングカッターで切断されると同時に炭素繊維束ごとに分割され、切断された炭素繊維束と樹脂組成物とを混合、シート化するシートモールディングコンパウンドの製造方法。   A plurality of carbon fiber bundles, each of which has been imparted with convergence, are drawn out from a wound body of a plurality of carbon fiber bundles wound around a single bobbin without being aligned, and cut with a roving cutter. At the same time, a method for producing a sheet molding compound, in which a carbon fiber bundle divided and cut into carbon fiber bundles and a resin composition are mixed and formed into a sheet. 複数の、それぞれ収束性が付与された炭素繊維束が、互いに並列に配置されていて、かつ単一のボビンに巻き取られてなる複数炭素繊維束巻取体から複数炭素繊維束が引き出され、ロービングカッターで切断されると同時に炭素繊維束ごとに分割され、切断された炭素繊維束と樹脂組成物とを混合、シート化するシートモールディングコンパウンドの製造方法。   A plurality of carbon fiber bundles each provided with convergence properties are arranged in parallel to each other, and a plurality of carbon fiber bundles are drawn from a plurality of carbon fiber bundle wound bodies wound around a single bobbin, A method for producing a sheet molding compound in which a carbon fiber bundle that has been cut with a roving cutter and divided into carbon fiber bundles at the same time is mixed and sheeted. 互いに隣接する前記炭素繊維束同士が、サイズ剤によって接着されている、請求項2に記載の、シートモールディングコンパウンドの製造方法。   The method for producing a sheet molding compound according to claim 2, wherein the carbon fiber bundles adjacent to each other are bonded together by a sizing agent. ロービングカッターとして、ゴムロールと周面にカッターを配したカッターロールとの間に被切断物を挟んで切断するロービングカッターを用いる請求項1〜3のいずれか1項記載のシートモールディングコンパウンドの製造方法。   The manufacturing method of the sheet molding compound of any one of Claims 1-3 using the roving cutter which pinches | interrupts a to-be-cut object between a rubber roll and the cutter roll which has arranged the cutter on the surrounding surface as a roving cutter.
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