JP5814964B2 - Prepreg manufacturing apparatus and prepreg manufacturing method - Google Patents

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本発明は、樹脂粉体を炭素繊維織物やUDテープなどのシート状繊維基材又は線状繊維基材に付着させてプリプレグを製造するプリプレグ製造装置及びプリプレグ製造方法に関するものである。   The present invention relates to a prepreg manufacturing apparatus and a prepreg manufacturing method for manufacturing a prepreg by attaching resin powder to a sheet-like fiber substrate or a linear fiber substrate such as a carbon fiber woven fabric or a UD tape.

従来、プリプレグはシート状繊維基材に樹脂を含浸させた後、加熱加圧成形する手法がとられていたが、その製造工程においてシート状繊維基材に対する樹脂の含浸や樹脂の均一性から多量の溶剤が使用されてきたため大気汚染や地球温暖化の原因となっていた。
そのため、多量の溶剤を使用しないように、樹脂粉体を使用してシート状繊維基材に付着させてプリプレグを製造する方法が開示されている(例えば、特許文献1,非特許文献1参照)。
Conventionally, prepregs have been made by heat and pressure molding after impregnating a sheet-like fiber base material with resin, but in the manufacturing process, a large amount of resin is impregnated from the sheet-like fiber base material and the uniformity of the resin. The use of these solvents has caused air pollution and global warming.
Therefore, a method for producing a prepreg by using a resin powder and making it adhere to a sheet-like fiber base so as not to use a large amount of solvent is disclosed (for example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). .

樹脂粉体を繊維基材に付着させてプリプレグを製造する方法としては、ドライパウダーコーティング法があげられる。この方法は、ドライパウダー(樹脂粉体)を繊維基材に付着させた後、次の工程で加熱しパウダーを溶融含浸させるもので、例えば、ドライパウダー(樹脂粉体)に静電気を付与しながら散布して繊維基材に付着させた後、オーブンで加熱溶融含浸させたり、あるいは、流動床で分散させたドライパウダー(樹脂粉体)を繊維基材に付着させ、オーブンで加熱溶融含浸させるものが知られている。   An example of a method for producing a prepreg by attaching resin powder to a fiber base material is a dry powder coating method. In this method, dry powder (resin powder) is attached to a fiber base material, and then heated in the next step to melt and impregnate the powder. For example, while applying static electricity to dry powder (resin powder) After spraying and adhering to the fiber base, heat melt impregnation in an oven, or dry powder (resin powder) dispersed in a fluidized bed is attached to the fiber base and heat melt impregnation in the oven It has been known.

米国特許第5618367号公報US Pat. No. 5,618,367

「平成19年度 熱可塑性樹脂複合材料の機械工業分野への適用に関する調査報告書」 第17頁及び第18頁 発行:平成20年3月,発行者:社団法人 日本機械工業連合会及び財団法人 次世代金属・複合材料研究開発協会,[online],[平成25年2月25日検索] ,インターネット(URL:http://sokeizai.or.jp/japanese/rimcof/images/nikkiren_19.pdf)“2007 Survey Report on Application of Thermoplastic Resin Composite Materials to the Machine Industry Field” Page 17 and 18 Published: March 2008, Publisher: Japan Machinery Federation and Foundation Next Generation Metal and Composite Materials Research and Development Association, [online], [Search on February 25, 2013], Internet (URL: http://sokeizai.or.jp/japanese/rimcof/images/nikkiren_19.pdf)

しかしながら、上述したドライパウダーコーティング法では、繊維基材に対して樹脂粉体を均一に付着させることが困難であるので付着量にむらが生じて安定した品質のプレプレグを製造することはできない。
また、繊維基材の搬送速度も遅いので効率的に製造することも難しい。
特に、流動床法により分散させた樹脂粉体を繊維基材に付着させるものでは、繊維基材の片面にしか付着させることができない。
However, in the dry powder coating method described above, it is difficult to uniformly attach the resin powder to the fiber base material, so that the amount of adhesion is uneven and a stable quality prepreg cannot be manufactured.
Moreover, since the conveyance speed of a fiber base material is also slow, it is difficult to manufacture efficiently.
In particular, if the resin powder dispersed by the fluidized bed method is attached to the fiber base material, it can be attached only to one side of the fiber base material.

そこで、本発明の目的とするところは、樹脂粉体を均一かつ効率的に繊維基材に付着させて品質性能に優れたプリプレグを製造することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to produce a prepreg excellent in quality performance by uniformly and efficiently attaching resin powder to a fiber base material.

上記の目的を達成するために、本発明のプリプレグ製造装置は、樹脂粉体(18)を繊維基材(17)に付着させてプリプレグを製造するプリプレグ製造装置であって、
前記樹脂粉体(18)を空気に混合して連続的に定量供給するフィーダー(1)と、上下に延びる円筒状でその中心軸に沿って前記繊維基材(17)が配置されるチャンバー(5)と、前記フィーダー(1)が後端側に接続され、先端側が略水平に延びるとともに前記チャンバー(5)の下面で前記中心軸から径方向外側にずらした位置に接続される供給管(25)と、前記供給管(25)に設けられ前記樹脂粉体(18)を空気とともに帯電させる帯電器(21)と、前記チャンバー(5)の上面で前記中心軸から径方向外側にずらした位置に接続される排出管(20)と、前記フィーダー(1)により供給される前記樹脂粉体(18)と空気からなる固気二相流を前記供給管(25)から前記チャンバー(5)に入力させ、前記チャンバー(5)内で旋回上昇流(24)とし、前記排出管(20)から出力させるエアー供給装置(13,19,23)と、前記チャンバー(5)の中心軸をその中心軸と一致させた状態で前記チャンバー(5)内に設置された円筒状の電極(6)と、前記電極(6)側に前記帯電器(21)で帯電された樹脂粉体(18)と同極の高圧電圧をかけて前記電極(6)とグランド接続された前記繊維基材(17)との間に高電界を発生させる高圧電源(22)を備え、
前記チャンバー(5)内で前記樹脂粉体(18)を、前記繊維基材(17)に付着させるようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the prepreg production apparatus of the present invention is a prepreg production apparatus for producing a prepreg by attaching a resin powder (18) to a fiber base material (17),
A feeder (1) that mixes the resin powder (18) with air and continuously feeds it in a constant amount, and a chamber (in the shape of a cylinder extending vertically) in which the fiber substrate (17) is disposed along the central axis. 5) and a feeder pipe (1) connected to the rear end side, the front end side extending substantially horizontally and connected to a position shifted radially outward from the central axis on the lower surface of the chamber (5) 25), a charger (21) provided on the supply pipe (25) for charging the resin powder (18) together with air, and an upper surface of the chamber (5) shifted radially outward from the central axis. A discharge pipe (20) connected to a position, and a solid-gas two-phase flow comprising the resin powder (18) and air supplied by the feeder (1) from the supply pipe (25) to the chamber (5) Let the chamber enter In (5), the swirling upward flow (24) and the air supply device (13, 19, 23) to be output from the discharge pipe (20) and the central axis of the chamber (5) are aligned with the central axis. A cylindrical electrode (6) installed in the chamber (5) in the state and a high voltage of the same polarity as the resin powder (18) charged by the charger (21) on the electrode (6) side A high voltage power source (22) that generates a high electric field between the electrode (6) and the fiber base (17) connected to the ground.
The resin powder (18) is attached to the fiber substrate (17) in the chamber (5).

また、本発明は、前記繊維基材(17)は前記チャンバー(5)の中心軸に沿って上下に延びる線状部材であることを特徴とする。   Moreover, the present invention is characterized in that the fiber base material (17) is a linear member extending vertically along the central axis of the chamber (5).

また、本発明は、前記エアー供給装置(13,19,23)は、前記排出管(20)側に設けられ、前記樹脂粉体(18)と空気を負圧により前記供給管(25)側から前記チャンバー(5)を介して前記排出管(20)側に引き込むことを特徴とする。   Further, according to the present invention, the air supply device (13, 19, 23) is provided on the discharge pipe (20) side, and the resin powder (18) and air are negatively supplied to the supply pipe (25) side. It draws in to the said discharge pipe (20) side through the said chamber (5).

また、本発明は、前記繊維基材(17)を前記チャンバー(5)の下面から上面に向けて一定速度で連続的に送る基材搬送装置(2,4,8)を設けたことを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that a base material conveying device (2, 4, 8) is provided which continuously sends the fiber base material (17) at a constant speed from the lower surface to the upper surface of the chamber (5). And

また、本発明のプリプレグ製造方法は、樹脂粉体(18)を繊維基材(17)に付着させてプリプレグを製造するプリプレグ製造方法であって、
連続的に定量供給される前記樹脂粉体(18)に空気を混合して供給管(25)の後側から取り込み、その供給管(25)内で前記樹脂粉体(18)を空気とともに帯電させた後、前記樹脂粉体(18)と空気からなる固気二相流を、上下に延びる円筒状でその中心軸に沿って前記繊維基材(17)が配置されたチャンバー(5)の下面で前記中心軸から径方向外側にずらした位置に接続された前記供給管(25)の先端口から前記チャンバー(5)内に入力させて、前記チャンバー(5)内で旋回上昇流(24)とし、前記チャンバー(5)の上面で前記中心軸から径方向外側にずらした位置に接続された排出管(20)から出力させるとともに、前記チャンバー(5)の中心軸をその中心軸と一致させた状態で前記チャンバー(5)内に設置された円筒状の電極(6)側に前記帯電された樹脂粉体(18)と同極の高圧電圧をかけて前記電極(6)とグランド接続された前記繊維基材(17)との間に高電界を発生させて、前記チャンバー(5)内で前記樹脂粉体(18)を、前記繊維基材(17)に付着させるようにしたことを特徴とする。
The prepreg production method of the present invention is a prepreg production method for producing a prepreg by attaching a resin powder (18) to a fiber substrate (17),
Air is mixed with the resin powder (18) continuously supplied in a fixed quantity and taken in from the rear side of the supply pipe (25), and the resin powder (18) is charged together with air in the supply pipe (25). Then, a solid-gas two-phase flow composed of the resin powder (18) and air is formed in a chamber (5) in which the fiber base material (17) is arranged along the central axis in a cylindrical shape extending vertically. The bottom surface of the supply pipe (25) connected to a position shifted radially outward from the central axis on the lower surface is inputted into the chamber (5), and the swirling upward flow (24 ) And the output from the discharge pipe (20) connected to the position shifted radially outward from the central axis on the upper surface of the chamber (5), and the central axis of the chamber (5) coincides with the central axis In the chamber (5) Between the electrode substrate (6) and the fiber substrate (17) grounded by applying a high voltage of the same polarity as the charged resin powder (18) to the cylindrical electrode (6) side placed A high electric field is generated between the resin powder (18) and the fiber base material (17) in the chamber (5).

なお、括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に記載された対応要素または対応事項を示す。   Note that symbols in parentheses indicate corresponding elements or corresponding matters described in the drawings and modes for carrying out the invention described later.

本発明によれば、円筒状のチャンバーの下面及び上面において樹脂粉体を送り込む供給管及び樹脂粉体を排出する排出管をそれぞれチャンバーの中心軸からずらして接続するとともにエアー供給装置を設けることにより、チャンバー内に旋回上昇流を発生させるようにしたので、チャンバー内で樹脂粉体は均一に分散化される。また、チャンバー内で旋回上昇流を発生させるようにしたことでチャンバー内で樹脂粉体が滞留する時間は長くなるので、ただの上昇流の場合と比較してチャンバー内の樹脂粉体量が多くなり、繊維基材に対する付着量も増加する。   According to the present invention, the supply pipe for feeding the resin powder and the discharge pipe for discharging the resin powder on the lower surface and the upper surface of the cylindrical chamber are connected to each other while being shifted from the central axis of the chamber, and the air supply device is provided. Since the swirling upward flow is generated in the chamber, the resin powder is uniformly dispersed in the chamber. In addition, since the swirling upward flow is generated in the chamber, the time for the resin powder to stay in the chamber becomes longer, so the amount of the resin powder in the chamber is larger than in the case of a simple upward flow. Thus, the amount of adhesion to the fiber substrate also increases.

また、チャンバーに設置された円筒状の電極には樹脂粉体と同極の高圧電圧がかけられているので、予め帯電された樹脂粉体の粒子相互間には斥力がはたらき樹脂粉体は一層均一に分散化される。
そして、電極とグランド接続された繊維基材との間には高電界を発生させるようにしたので、樹脂粉体は、静電力によってチャンバーの中心軸に沿って配置された繊維基材に向かって移動し繊維基材に固着する。このように設けられた電極と繊維基材の間に高圧電圧をかけない場合には、樹脂粉体と繊維基材の間には鏡像力による弱い力の引力のみがはたらくため樹脂粉体が繊維基材に付着する速度は遅く付着力も強固ではないが、本発明では、電極と繊維基材の間に高圧電圧をかけることにより樹脂粉体に強固な引力がはたらくようにしたので樹脂粉体の付着速度は早くなり強固に固着される。
Further, since a high voltage of the same polarity as that of the resin powder is applied to the cylindrical electrode installed in the chamber, a repulsive force acts between the particles of the pre-charged resin powder, Evenly dispersed.
Since a high electric field is generated between the electrode and the grounded fiber base, the resin powder is directed toward the fiber base disposed along the central axis of the chamber by electrostatic force. Move and stick to the fiber substrate. In the case where a high voltage is not applied between the electrode thus provided and the fiber base material, only a weak attractive force due to mirror image force acts between the resin powder and the fiber base material, so that the resin powder is a fiber. Although the adhesion speed to the substrate is slow and the adhesion force is not strong, in the present invention, a strong attractive force is applied to the resin powder by applying a high voltage between the electrode and the fiber substrate. The adhesion speed of the film increases and becomes firmly fixed.

ここでは、繊維基材はシート状でも線状でもよいが、繊維基材はチャンバーの中心軸に沿って上下に延びるように配置されるため、シート状の繊維基材ではその両面に対して樹脂粉体は確実に付着し、特に線状の繊維基材ではその全周に対して円筒状の電極からの距離は等しいので樹脂粉体は一層均一でさらに強固に付着され、その結果、品質性能に優れたプリプレグが提供される。   Here, the fiber base material may be in the form of a sheet or a line, but since the fiber base material is arranged so as to extend vertically along the central axis of the chamber, the sheet-like fiber base material has resin on both sides. The powder adheres securely, especially in the case of a linear fiber substrate, since the distance from the cylindrical electrode is equal to the entire circumference, the resin powder adheres more uniformly and more firmly, resulting in quality performance An excellent prepreg is provided.

エアー供給装置は、チャンバーに対する樹脂粉体の供給側(供給管側)でも排出側(排出管側)でも設けることができるが、排出管側に設けるようにすれば、強い吸引力によって樹脂粉体と空気からなる固気二相流をチャンバー内で容易に旋回上昇流とすることができる。   The air supply device can be provided on either the supply side (supply pipe side) or the discharge side (discharge pipe side) of the resin powder with respect to the chamber. A solid-gas two-phase flow composed of air and air can be easily turned into a swirling upward flow in the chamber.

また、本発明によれば、繊維基材をチャンバーの下面から上面に向けて一定速度で連続的に送る基材搬送装置を設けたので、繊維基材に対して樹脂粉体を連続的かつ自動的に付着させることができる。   In addition, according to the present invention, since the base material transport device for continuously feeding the fiber base material at a constant speed from the lower surface to the upper surface of the chamber is provided, the resin powder is continuously and automatically applied to the fiber base material. Can be attached.

なお、本発明のプリプレグ製造装置及びプリプレグ製造方法のように、帯電させられた空気と樹脂粉体からなる固気二相流をチャンバー内で旋回上昇流とするとともに、チャンバー内に設置された円筒状の電極側に樹脂粉体と同極の高圧電圧をかけてチャンバー内で樹脂粉体を繊維基材に付着させるようにした点は、上述した特許文献1及び非特許文献1には全く記載されていない。   As in the prepreg manufacturing apparatus and prepreg manufacturing method of the present invention, a solid-gas two-phase flow composed of charged air and resin powder is turned into a swirling upward flow in the chamber, and a cylinder installed in the chamber Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 described above completely describe that the resin powder is adhered to the fiber substrate in the chamber by applying a high voltage of the same polarity as that of the resin powder to the electrode side. It has not been.

本発明の実施形態に係るプリプレグ製造装置の構成概要を示す側面図である。It is a side view which shows the structure outline | summary of the prepreg manufacturing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示したチャンバーに対する供給管及び排出管の接続位置を示す一部断面平面図である。It is a partial cross section top view which shows the connection position of the supply pipe and discharge pipe with respect to the chamber shown in FIG. 図1に示したチャンバーに対する供給管及び排出管の接続位置を示す一部断面側面図である。It is a partial cross section side view which shows the connection position of the supply pipe | tube and discharge pipe | tube with respect to the chamber shown in FIG. 図1に示した増風装置の内部構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the internal structure of the wind increasing device shown in FIG. 図2に示したチャンバーの内部構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the internal structure of the chamber shown in FIG. 図5に示したものとは形態の異なるチャンバーの内部構成を示す拡大断面図である。である。It is an expanded sectional view which shows the internal structure of the chamber from which the form differs from what was shown in FIG. It is.

図1乃至図5を参照して本発明の実施形態に係るプリプレグ製造装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るプリプレグ製造装置の構成概要を示し、図2乃至図5は、図1に示す装置構成の要部をそれぞれ示したものである。
A prepreg manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a prepreg manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 5 show main parts of the apparatus configuration shown in FIG.

本発明の実施形態に係るプリプレグ製造装置は、樹脂粉体18を線状の炭素繊維基材17に付着させてプリプレグを製造する装置であって、図1に示すように、樹脂粉体18を空気に混合して連続的に定量供給するフィーダー1と、上下に延びる円筒状でその内部に炭素繊維基材17が配置されるチャンバー5と、フィーダー1が後端側に接続され、先端側がチャンバー5の下面に接続される供給管25と、供給管25に設けられた帯電器21と、チャンバー5の上面に接続される排出管20と、フィーダー1により供給される樹脂粉体18と空気からなる固気二相流を供給管25からチャンバー5に入力させ排出管20から出力させる増風装置13,エアーチューブ19,コンプレッサ23からなるエアー供給装置と、チャンバー5内に設置された円筒状の電極6と、その電極6と炭素繊維基材17の間に高電圧をかける高圧電源22を備えている。
なお、樹脂粉体18としては、一般的に熱硬化性樹脂が使用されるが熱可塑性樹脂や天然樹脂などであってもよい。また、繊維基材17は炭素繊維系以外の金属繊維や鉱物繊維やガラス繊維や合成繊維からなるものであってもよい。
The prepreg manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention is an apparatus that manufactures a prepreg by attaching resin powder 18 to a linear carbon fiber base material 17. As shown in FIG. Feeder 1 that is mixed with air and continuously supplied in quantity, chamber 5 that extends vertically and has carbon fiber substrate 17 disposed therein, feeder 1 is connected to the rear end side, and the front end side is a chamber From the supply pipe 25 connected to the lower surface of the battery 5, the charger 21 provided in the supply pipe 25, the discharge pipe 20 connected to the upper surface of the chamber 5, the resin powder 18 supplied by the feeder 1 and the air An air supply device including a wind increase device 13, an air tube 19, and a compressor 23 that inputs a solid-gas two-phase flow to the chamber 5 from the supply tube 25 and outputs the same from the discharge tube 20. A cylindrical electrode 6, and a high voltage power supply 22 for applying a high voltage between the electrodes 6 and the carbon fiber base material 17.
The resin powder 18 is generally a thermosetting resin, but may be a thermoplastic resin or a natural resin. Moreover, the fiber base material 17 may consist of metal fibers other than carbon fiber type, mineral fibers, glass fibers, or synthetic fibers.

樹脂粉体18を供給するフィーダー1は、その排出口が、略L字状に湾曲した供給管25の後端部に接続された漏斗9の上方に位置するように架台16に設けられている。   The feeder 1 for supplying the resin powder 18 is provided on the gantry 16 so that its discharge port is located above the funnel 9 connected to the rear end portion of the supply pipe 25 curved in an approximately L shape. .

チャンバー5は、縦長で上下に延びる中心軸に沿って同じく上下に延びる線状の炭素繊維基材17が配置されている。炭素繊維基材17は、送り出しリール2から第1ガイドローラー3を介して一定速度送り出し機構4に連続的に送られ、一定速度送り出し機構4からチャンバー5の下面からチャンバー5内に一定速度で送られるとともに、チャンバー5の上面からチャンバー5の外側に排出され、第2ガイドローラー7を介して巻き取りリール8によって巻き取られる。これら送り出しリール2,一定速度送り出し機構4及び巻き取りリール8によって基材搬送装置が構成されている。   The chamber 5 is provided with a linear carbon fiber base material 17 that is vertically long and extends vertically along a central axis that extends vertically. The carbon fiber base material 17 is continuously fed from the feed reel 2 through the first guide roller 3 to the constant speed feed mechanism 4, and sent from the constant speed feed mechanism 4 to the chamber 5 from the lower surface of the chamber 5 at a constant speed. At the same time, it is discharged from the upper surface of the chamber 5 to the outside of the chamber 5 and taken up by the take-up reel 8 through the second guide roller 7. The feed reel 2, the constant speed feed mechanism 4 and the take-up reel 8 constitute a base material transport device.

供給管25の先端側は、後端側よりも低い位置において略水平に延び、その略水平に延びる部位の略中間には、樹脂粉体18を空気とともに帯電させる帯電器21が設けられている。帯電器21は、樹脂粉体18を空気とともにマイナス(逆にプラスでもよい)に帯電させるもので、例えば、(株)増田研究所社製の「ボクサーチャージャー(BCS−70)」などが使用され、高い電荷量が樹脂粉体18に与えられる。
排出管20の先端側は、チャンバー5に接続され、後端側は、増風装置13を介してドラム缶15に接続されている。
The front end side of the supply pipe 25 extends substantially horizontally at a position lower than the rear end side, and a charger 21 that charges the resin powder 18 together with air is provided in the approximate middle of the horizontally extending portion. . The charger 21 charges the resin powder 18 negatively (or may be positive) together with air. For example, “Boxer Charger (BCS-70)” manufactured by Masuda Laboratory Co., Ltd. is used. A high charge amount is given to the resin powder 18.
The front end side of the discharge pipe 20 is connected to the chamber 5, and the rear end side is connected to the drum can 15 via the wind increase device 13.

供給管25の先端側に位置する入口部10は、図2及び図3に示すように、チャンバー5の下面において、チャンバー5の上下に延びる中心軸から径方向外側にずらした位置に接続されるとともに、排出管20の先端側に位置する出口部11も、チャンバー5の上面において、チャンバー5の上下に延びる中心軸から径方向外側にずらした位置に接続されている。なお、ここでは、供給管25及び排出管20ともチャンバー5の中心軸から径方向外側に同じ方向にずらした位置に接続されているが、異なる方向、すなわち、供給管25及び排出管20の接続位置が、チャンバー5の断面形状において中心軸を中心とした点対称になるように接続してもよい。   As shown in FIGS. 2 and 3, the inlet portion 10 located on the distal end side of the supply pipe 25 is connected to a lower surface of the chamber 5 at a position shifted radially outward from a central axis extending vertically in the chamber 5. At the same time, the outlet portion 11 located on the distal end side of the discharge pipe 20 is also connected to the upper surface of the chamber 5 at a position shifted radially outward from the central axis extending vertically in the chamber 5. Here, both the supply pipe 25 and the discharge pipe 20 are connected to positions shifted in the same direction radially outward from the central axis of the chamber 5, but are connected in different directions, that is, the connection between the supply pipe 25 and the discharge pipe 20. The positions may be connected so as to be point-symmetric about the central axis in the cross-sectional shape of the chamber 5.

増風装置13は、例えば、図4に示すように、その圧縮空気供給口に、レギュレーター14を介してコンプレッサ23から出力される圧縮空気を搬送するエアーチューブ19が接続されていて、搬送された圧縮空気を動力源としてチャンバー5から排出される樹脂粉体18と空気からなる固気二相流を大量に吸引(強制吸気)して、圧縮空気とともに増風された固気二相流をドラム缶15側に向けて吐出するようになっている。これら増風装置13,エアーチューブ19及びコンプレッサ23によってエアー供給装置が構成され、チャンバー5の上下に中心軸からずらしたオフセット位置に供給管25及び排出管20を接続することによって、チャンバー5内においては、強い旋回上昇流を発生させることができる。   For example, as shown in FIG. 4, the air increasing device 13 is connected to the compressed air supply port, to which an air tube 19 that conveys compressed air output from the compressor 23 via the regulator 14 is connected. A large amount of solid-gas two-phase flow consisting of resin powder 18 and air discharged from the chamber 5 using compressed air as a power source is sucked (forced intake), and the solid-gas two-phase flow increased with the compressed air is drummed. It discharges toward the 15 side. An air supply device is configured by the wind increase device 13, the air tube 19, and the compressor 23, and the supply pipe 25 and the discharge pipe 20 are connected to offset positions shifted from the central axis above and below the chamber 5. Can generate a strong swirl upflow.

円筒状の電極6は、その中心軸をチャンバー5の中心軸と一致させた状態でチャンバー5内に設置されている。
高圧電源22は、電極6側に帯電器21で帯電された樹脂粉体18と同極の高圧電圧(樹脂粉体18がマイナスに帯電される場合には電極6もマイナスに帯電され、樹脂粉体18がプラスに帯電される場合には電極6もプラスに帯電される)をかけて電極6とグランド接続された繊維基材17との間に高電界を発生させるようになっている。
The cylindrical electrode 6 is installed in the chamber 5 with its central axis coinciding with the central axis of the chamber 5.
The high-voltage power source 22 has a high voltage of the same polarity as the resin powder 18 charged by the charger 21 on the electrode 6 side (when the resin powder 18 is negatively charged, the electrode 6 is also negatively charged, When the body 18 is positively charged, the electrode 6 is also positively charged), and a high electric field is generated between the electrode 6 and the fiber substrate 17 connected to the ground.

次に、このように構成されたプリプレグ製造装置を使用してプリプレグを製造する方法について説明する。
図1に示すように、フィーダー1から樹脂粉体18が、供給管25に取付けられた漏斗9にその上方から連続的に定量供給されると、樹脂粉体18は空気と混合され、供給管25の帯電器21によって、例えばマイナス電極に帯電される。
そして、帯電させられた樹脂粉体18と空気からなる固気二相流は、チャンバー5の下面に中心軸からオフセット状態で接続された供給管25先端の入口部10からチャンバー5に送られる。このとき、チャンバー5の上面には排出管20先端の出口部11が中心軸からオフセット状態で接続され、さらに排出管20には、コンプレッサ23からレギュレーター14を介して送られる圧縮空気を動力源として入力した気流を増風して出力する増風装置13が接続されているので、増風装置13による負圧によって、チャンバー5に送り込まれた固気二相流はチャンバー5内から排出管20側に向かって強く引き込まれ、強い旋回上昇流とされる。これにより樹脂粉体18は均一に分散される。なお、増風装置13から吐出された固気二相流はドラム缶15に送られ、樹脂粉体18は再利用される。
Next, a method for manufacturing a prepreg using the prepreg manufacturing apparatus configured as described above will be described.
As shown in FIG. 1, when the resin powder 18 is continuously supplied from the feeder 1 to the funnel 9 attached to the supply pipe 25 from above, the resin powder 18 is mixed with air, and the supply pipe For example, the negative electrode is charged by 25 chargers 21.
Then, the solid-gas two-phase flow comprising the charged resin powder 18 and air is sent to the chamber 5 from the inlet 10 at the tip of the supply pipe 25 connected to the lower surface of the chamber 5 in an offset state from the central axis. At this time, the outlet 11 at the tip of the discharge pipe 20 is connected to the upper surface of the chamber 5 in an offset state from the central axis. Since the wind-increasing device 13 that winds up and outputs the input airflow is connected, the solid-gas two-phase flow fed into the chamber 5 due to the negative pressure by the wind-inducing device 13 is discharged from the chamber 5 to the discharge pipe 20 side. It is drawn in strongly toward the direction of the strong swirl upward flow. Thereby, the resin powder 18 is uniformly dispersed. In addition, the solid-gas two-phase flow discharged from the wind increase device 13 is sent to the drum 15 and the resin powder 18 is reused.

このときチャンバー5内ではその中心軸に沿って下方から上方に向かって線状の炭素繊維基材17が連続的に引き上げられ、しかも炭素繊維基材17とそれを取り囲むように設けられた円筒状の電極6との間には、電極6側を樹脂粉体18の帯電と同様のマイナス電極とする高圧電圧がかけられているので、樹脂粉体18は斥力により互いに反発することでさらに均一に分散化され、樹脂粉体18は強固な引力により炭素繊維基材17側に早い速度で移動して強固な接着力で付着する。   At this time, in the chamber 5, the linear carbon fiber base material 17 is continuously pulled up from the lower side to the upper side along the central axis, and the carbon fiber base material 17 and the cylindrical shape provided so as to surround the carbon fiber base material 17. Since a high voltage is applied between the electrode 6 and the electrode 6 so that the electrode 6 side is a negative electrode similar to the charging of the resin powder 18, the resin powder 18 repels each other by repulsive force and becomes more uniform. After being dispersed, the resin powder 18 moves to the carbon fiber substrate 17 side at a high speed by a strong attractive force and adheres with a strong adhesive force.

これにより、プリプレグが製造される。なお、本発明でいうプリプレグには炭素繊維基材17に付着する樹脂粉体18の量を抑えたいわゆるセミプレグも含まれる。   Thereby, a prepreg is manufactured. The prepreg referred to in the present invention includes a so-called semi-preg in which the amount of the resin powder 18 attached to the carbon fiber substrate 17 is suppressed.

本発明の実施形態に係るプリプレグ製造装置及びプリプレグ製造方法によれば、円筒状のチャンバー5の下面及び上面において樹脂粉体18を送り込む供給管25及び樹脂粉体18を排出する排出管20をそれぞれチャンバー5の中心軸からずらして接続するとともに、増風装置13,エアーチューブ19,コンプレッサ23からなるエアー供給装置を設けることにより、チャンバー5内に旋回上昇流を発生させるようにしたので、チャンバー5内で樹脂粉体18は均一に分散化される。また、チャンバー5内で旋回上昇流を発生させるようにしたことでチャンバー5内で樹脂粉体18が滞留する時間は長くなるので、ただの上昇流の場合と比較してチャンバー5内の樹脂粉体18の量が多くなり、炭素繊維基材17に対する付着量も増加する。   According to the prepreg manufacturing apparatus and the prepreg manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the supply pipe 25 for feeding the resin powder 18 and the discharge pipe 20 for discharging the resin powder 18 on the lower and upper surfaces of the cylindrical chamber 5 are respectively provided. Since the connection between the center axis of the chamber 5 and the air supply device including the wind increase device 13, the air tube 19, and the compressor 23 is provided, a swirling upward flow is generated in the chamber 5. The resin powder 18 is uniformly dispersed therein. In addition, since the swirling upward flow is generated in the chamber 5, the time for the resin powder 18 to stay in the chamber 5 becomes longer. Therefore, the resin powder in the chamber 5 is compared with the case of a simple upward flow. The amount of the body 18 increases and the amount of adhesion to the carbon fiber substrate 17 also increases.

また、チャンバー5に設置された円筒状の電極6には樹脂粉体18と同極の高圧電圧がかけられているので、予め帯電された樹脂粉体18の粒子相互間には斥力がはたらき樹脂粉体18は一層均一に分散化される。
そして、電極6とグランド接続された炭素繊維基材17との間には高電界を発生させるようにしたので、樹脂粉体18は、静電力によってチャンバー5の中心軸に沿って配置された炭素繊維基材17に向かって移動し炭素繊維基材17に強固に付着する。
Further, since the cylindrical electrode 6 installed in the chamber 5 is applied with a high voltage having the same polarity as the resin powder 18, a repulsive force acts between the particles of the resin powder 18 charged in advance. The powder 18 is more uniformly dispersed.
Since a high electric field is generated between the electrode 6 and the carbon fiber base material 17 connected to the ground, the resin powder 18 is formed of carbon disposed along the central axis of the chamber 5 by electrostatic force. It moves toward the fiber base material 17 and adheres firmly to the carbon fiber base material 17.

なお、本実施形態では、炭素繊維基材17として線状のものをチャンバー5の中心軸に沿って配置するようにしたが、図6に示すように、シート状の炭素繊維基材17(17T)をチャンバー5の中心軸に沿って配置するようにしてもよい。
これによれば、シート状の炭素繊維基材17Tの両面に対して樹脂粉体18は確実に付着するので品質性能に優れたプリプレグが提供される。
In the present embodiment, a linear carbon fiber substrate 17 is arranged along the central axis of the chamber 5, but as shown in FIG. 6, a sheet-like carbon fiber substrate 17 (17T ) May be arranged along the central axis of the chamber 5.
According to this, since the resin powder 18 reliably adheres to both surfaces of the sheet-like carbon fiber base material 17T, a prepreg excellent in quality performance is provided.

また、本実施形態では、増風装置13,エアーチューブ19,コンプレッサ23からなるエアー供給装置を、チャンバー5に対する樹脂粉体18の排出管20側に設けて強い吸引力によって樹脂粉体18と空気からなる固気二相流を供給管25側からチャンバー5内に引き込んで旋回上昇流を発生するようにしたが、チャンバー5に対する樹脂粉体18の供給管25側に設けて強い押圧力によって樹脂粉体18と空気からなる固気二相流を供給管25側からチャンバー5内に押し込んで旋回上昇流を発生するようにしてもよい。   In the present embodiment, an air supply device including the wind increase device 13, the air tube 19, and the compressor 23 is provided on the discharge pipe 20 side of the resin powder 18 with respect to the chamber 5, and the resin powder 18 and the air are strongly attracted. A solid-gas two-phase flow consisting of the above is drawn into the chamber 5 from the supply pipe 25 side to generate a swirling upward flow. A solid-gas two-phase flow composed of the powder 18 and air may be pushed into the chamber 5 from the supply pipe 25 side to generate a swirling upward flow.

1 フィーダー
2 送り出しリール(基材搬送装置)
3 第1ガイドローラー
4 一定速度送り出し機構(基材搬送装置)
5 チャンバー
6 電極
7 第2ガイドローラー
8 巻き取りリール(基材搬送装置)
9 漏斗
10 入口部
11 出口部
12 ヒーター
13 増風装置(エアー供給装置)
14 レギュレーター
15 ドラム缶
16 架台
17 炭素繊維基材
17T 炭素繊維基材(シート状)
18 樹脂粉体
19 エアーチューブ(エアー供給装置)
20 排出管
21 帯電器
22 高圧電源
23 コンプレッサ(エアー供給装置)
24 旋回上昇流(樹脂粉体と空気の固気二相流)
25 供給管
1 Feeder 2 Feeding reel (base material transport device)
3 First guide roller 4 Constant speed feed mechanism (base material transport device)
5 Chamber 6 Electrode 7 Second guide roller 8 Take-up reel (base material transport device)
9 Funnel 10 Inlet 11 Outlet 12 Heater 13 Wind Booster (Air Supply Unit)
14 Regulator 15 Drum 16 Mounting base 17 Carbon fiber base material 17T Carbon fiber base material (sheet shape)
18 Resin powder 19 Air tube (Air supply device)
20 Discharge pipe 21 Charger 22 High voltage power supply 23 Compressor (air supply device)
24 Swirl upflow (solid-gas two-phase flow of resin powder and air)
25 Supply pipe

Claims (5)

樹脂粉体を繊維基材に付着させてプリプレグを製造するプリプレグ製造装置であって、
前記樹脂粉体を空気に混合して連続的に定量供給するフィーダーと、
上下に延びる円筒状でその中心軸に沿って前記繊維基材が配置されるチャンバーと
前記フィーダーが後端側に接続され、先端側が略水平に延びるとともに前記チャンバーの下面で前記中心軸から径方向外側にずらした位置に接続される供給管と、
前記供給管に設けられ前記樹脂粉体を空気とともに帯電させる帯電器と、
前記チャンバーの上面で前記中心軸から径方向外側にずらした位置に接続される排出管と、
前記フィーダーにより供給される前記樹脂粉体と空気からなる固気二相流を前記供給管から前記チャンバーに入力させ、前記チャンバー内で旋回上昇流とし、前記排出管から出力させるエアー供給装置と、
前記チャンバーの中心軸をその中心軸と一致させた状態で前記チャンバー内に設置された円筒状の電極と、
前記電極側に前記帯電器で帯電された樹脂粉体と同極の高圧電圧をかけて前記電極とグランド接続された前記繊維基材との間に高電界を発生させる高圧電源を備え、
前記チャンバー内で前記樹脂粉体を、前記繊維基材に付着させるようにしたことを特徴とするプリプレグ製造装置。
A prepreg manufacturing apparatus for manufacturing a prepreg by attaching resin powder to a fiber substrate,
A feeder for continuously metering the resin powder mixed with air;
A vertically extending cylindrical chamber in which the fiber base material is disposed along the central axis thereof, the feeder is connected to the rear end side, the front end side extends substantially horizontally, and the lower surface of the chamber extends radially from the central axis. A supply pipe connected to a position shifted outward;
A charger provided in the supply pipe for charging the resin powder together with air;
A discharge pipe connected to a position shifted radially outward from the central axis on the upper surface of the chamber;
A solid-gas two-phase flow composed of the resin powder and air supplied by the feeder is input to the chamber from the supply pipe, is a swirling upward flow in the chamber, and is output from the discharge pipe;
A cylindrical electrode installed in the chamber with the central axis of the chamber aligned with the central axis;
A high-voltage power source that generates a high electric field between the electrode and the fiber base connected to the ground by applying a high-voltage of the same polarity as the resin powder charged by the charger on the electrode side,
A prepreg manufacturing apparatus characterized in that the resin powder is adhered to the fiber substrate in the chamber.
前記繊維基材は前記チャンバーの中心軸に沿って上下に延びる線状部材であることを特徴とする請求項1に記載のプリプレグ製造装置。   The prepreg manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the fiber base material is a linear member extending up and down along a central axis of the chamber. 前記エアー供給装置は、前記排出管側に設けられ、前記樹脂粉体と空気を負圧により前記供給管側から前記チャンバーを介して前記排出管側に引き込むことを特徴とする請求項1又は2に記載のプリプレグ製造装置。   The said air supply apparatus is provided in the said discharge pipe side, and draws in the said resin powder and air to the said discharge pipe side through the said chamber from the said supply pipe side by negative pressure. The prepreg manufacturing apparatus described in 1. 前記繊維基材を前記チャンバーの下面から上面に向けて一定速度で連続的に送る基材搬送装置を設けたことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一つに記載のプリプレグ製造装置。   The prepreg manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a base material transport device that continuously feeds the fiber base material from a lower surface to an upper surface of the chamber at a constant speed. . 樹脂粉体を繊維基材に付着させてプリプレグを製造するプリプレグ製造方法であって、
連続的に定量供給される前記樹脂粉体に空気を混合して供給管の後側から取り込み、その供給管内で前記樹脂粉体を空気とともに帯電させた後、
前記樹脂粉体と空気からなる固気二相流を、上下に延びる円筒状でその中心軸に沿って前記繊維基材が配置されたチャンバーの下面で前記中心軸から径方向外側にずらした位置に接続された前記供給管の先端口から前記チャンバー内に入力させて、前記チャンバー内で旋回上昇流とし、前記チャンバーの上面で前記中心軸から径方向外側にずらした位置に接続された排出管から出力させるとともに、
前記チャンバーの中心軸をその中心軸と一致させた状態で前記チャンバー内に設置された円筒状の電極側に前記帯電された樹脂粉体と同極の高圧電圧をかけて前記電極とグランド接続された前記繊維基材との間に高電界を発生させて、前記チャンバー内で前記樹脂粉体を、前記繊維基材に付着させるようにしたことを特徴とするプリプレグ製造方法。
A prepreg manufacturing method for manufacturing a prepreg by attaching a resin powder to a fiber substrate,
Air is mixed into the resin powder that is continuously supplied in a constant amount and taken in from the back side of the supply pipe, and the resin powder is charged together with air in the supply pipe.
A position where the solid-gas two-phase flow composed of the resin powder and air is shifted from the center axis to the outside in the radial direction on the lower surface of the chamber in which the fiber base material is disposed along the center axis in a cylindrical shape extending vertically A discharge pipe connected to a position shifted radially outward from the central axis on the upper surface of the chamber by causing the input into the chamber from the tip end of the supply pipe connected to Output from
A high voltage of the same polarity as the charged resin powder is applied to the side of the cylindrical electrode installed in the chamber in a state where the central axis of the chamber is aligned with the central axis, and the electrode is grounded. A method for producing a prepreg characterized in that a high electric field is generated between the fiber base material and the resin powder is adhered to the fiber base material in the chamber.
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