JP7083544B2 - Manufacturing method of fiber reinforced thermoplastic resin sheet - Google Patents

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Description

本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.

繊維強化プラスチック(FRP)は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂をマトリックスとし、さらに該樹脂中に炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維を含む複合材料である。 The fiber reinforced plastic (FRP) is a composite material in which a thermosetting resin or a thermoplastic resin is used as a matrix, and the resin further contains reinforced fibers such as carbon fibers, aramid fibers, and glass fibers.

エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチックは、軽量かつ高強度であるため、例えば航空宇宙、自動車、スポーツ用品等の分野で使用されている。熱硬化性樹脂は、未硬化の状態で低粘度であるため強化繊維に対して含浸が容易であり、硬化反応により強度を高めることができる。しかし、熱硬化性樹脂は脆く耐衝撃性に劣るという欠点を有する。また、熱硬化性樹脂をマトリックスとして使用し、プリプレグを製造する場合、樹脂の可使時間が短いために取り扱いが難しい場合があったり、貯蔵安定性が十分でない場合がある。また、複合樹脂材料から部品等を成形する際に、長い成形時間を要するという問題もある。近年、樹脂を含浸させていない強化繊維基材を金型内にセットした後、熱硬化性樹脂を流し込むRTM成形方法が提案され、この方法により成形時間は大幅に短縮された。しかしながら、RTM成形方法を用いた場合でも、1つの成形品を成形するまでに10分以上が必要となる。 Fiber reinforced plastics using a thermosetting resin such as an epoxy resin or a urethane resin as a matrix are lightweight and have high strength, and are therefore used in the fields of aerospace, automobiles, sporting goods, and the like. Since the thermosetting resin has a low viscosity in an uncured state, it can be easily impregnated into the reinforcing fibers, and its strength can be increased by a curing reaction. However, thermosetting resins have the disadvantage of being brittle and inferior in impact resistance. Further, when a thermosetting resin is used as a matrix to produce a prepreg, it may be difficult to handle due to the short pot life of the resin, or the storage stability may not be sufficient. Further, there is a problem that a long molding time is required when molding a part or the like from a composite resin material. In recent years, an RTM molding method has been proposed in which a reinforcing fiber base material not impregnated with a resin is set in a mold and then a thermosetting resin is poured, and the molding time is significantly shortened by this method. However, even when the RTM molding method is used, it takes 10 minutes or more to mold one molded product.

これに対して、熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチック(FRTP)は、靭性が高く、プリプレグの保存管理が容易であり、硬化反応が不要なので射出成形・スタンピング成形などに使用可能であり、成形サイクルの高速化が可能である。さらに、FRTPはリサイクル性に優れ、溶接、補修等のリペア性も優れている等、熱硬化性樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチックを上回る多数の利点があることから幅広い分野で実用化されている。 On the other hand, fiber reinforced plastic (FRTP) using a thermoplastic resin as a matrix has high toughness, easy storage and management of prepreg, and does not require a curing reaction, so it can be used for injection molding, stamping molding, etc. It is possible to increase the speed of the molding cycle. Furthermore, FRTP has many advantages over fiber reinforced plastics using a thermosetting resin as a matrix, such as excellent recyclability and excellent repairability such as welding and repair, and is therefore put into practical use in a wide range of fields. ..

例えば特許文献1には、所定の長さに切断されたチョップド炭素繊維を樹脂ペレットあるいは樹脂パウダーと共に押出機で溶融混練してペレット化し、これを射出成型によって成形品とする方法において使用される、チョップド炭素繊維の製造方法が記載されている。特許文献2には、SMC(シートモールディングコンパウンド)やスタンパブルシートに使用されるチョップド繊維束の製造方法が記載されている。 For example, Patent Document 1 uses a method in which chopped carbon fibers cut to a predetermined length are melt-kneaded together with resin pellets or resin powder in an extruder to be pelletized, and this is made into a molded product by injection molding. A method for producing chopped carbon fiber is described. Patent Document 2 describes a method for producing a chopped fiber bundle used for SMC (Sheet Molding Compound) and stampable sheets.

特許文献3には、薄型成形品にも対応でき、等方的に力学的に優れた成形品を得ることができるとされる、特定の繊維長と特定の二次元配向角を有する強化繊維を含むプリプレグが記載されている。特許文献3に記載されるプリプレグ中で、強化繊維は単糸状で存在している。 Patent Document 3 describes a reinforcing fiber having a specific fiber length and a specific two-dimensional orientation angle, which can be applied to a thin molded product and can obtain an isotropically mechanically excellent molded product. Prepregs to include are listed. In the prepreg described in Patent Document 3, the reinforcing fibers are present in the form of single threads.

熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチックの製造方法として、熱可塑性樹脂と強化繊維を含むチョップド・プリプレグが積層された積層物である繊維強化熱可塑性樹脂シートも知られている。例えば特許文献4には、所定の繊維方向の長さを有するチョップドストランドプリプレグを、繊維配向が二次元ランダムになるようにシート状に積層させて得た積層物を点溶着することで一体化して得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートが記載されている。特許文献5には、特定のチョップドストランドプリプレグを繊維配向がランダムになるように積層して得た積層物を加熱・加圧してなる等方性の繊維強化熱可塑性樹脂シートが記載されている。 As a method for producing a fiber-reinforced plastic using a thermoplastic resin as a matrix, a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, which is a laminate in which a chopped prepreg containing a thermoplastic resin and a reinforcing fiber is laminated, is also known. For example, in Patent Document 4, chopped strand prepregs having a length in a predetermined fiber direction are laminated in a sheet shape so that the fiber orientation is two-dimensionally random, and the laminate obtained is integrated by spot welding. The fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained is described. Patent Document 5 describes an isotropic fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by heating and pressurizing a laminate obtained by laminating a specific chopped strand prepreg so that the fiber orientation is random.

特許第4161409号公報Japanese Patent No. 4161409 特開2009-114612号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-114612 特開2010-235779号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-235779 特開2007-262360号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-262360 特開2013-221040号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-22140

繊維強化プラスチックの製造方法について、上記種々の方法が提案されてはいるが、繊維強化プラスチックの強度の向上に対する要求はなお存在する。また、高強度で強度ばらつきの少ない繊維強化プラスチックに対する要求も存在する。例えば、特許文献1および特許文献2等に開示されている方法は、射出成型時またはプレス成形時に成形用の型内で繊維と樹脂とを含浸させるために、薄肉の成形品の製造が困難である。また、成形時に、樹脂が流動することにより繊維配向が乱れ、繊維の配向性の制御が困難である等の問題がある。特許文献3に開示されるようにプリプレグ中の強化繊維が単糸状となる場合、繊維長が長くなると繊維の直線性が維持できなくなり、物性が低下する場合がある。 Although the above-mentioned various methods for producing fiber-reinforced plastics have been proposed, there is still a demand for improving the strength of fiber-reinforced plastics. There is also a demand for fiber reinforced plastics with high strength and little variation in strength. For example, in the methods disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is difficult to manufacture a thin-walled molded product because the fiber and the resin are impregnated in the molding mold at the time of injection molding or press molding. be. Further, there is a problem that the fiber orientation is disturbed due to the flow of the resin during molding, and it is difficult to control the fiber orientation. As disclosed in Patent Document 3, when the reinforcing fiber in the prepreg is in the form of a single thread, if the fiber length becomes long, the linearity of the fiber cannot be maintained and the physical properties may deteriorate.

さらに、特許文献4および5に開示されるように、チョップドストランドプリプレグを繊維配向が二次元ランダムになるようにシート状に積層させる工程を経て繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造することが知られてはいるが、特許文献4および5は、落下高さや基材重量の明確な規定はなく、それら方法による繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度のばらつきについて何ら着目するものではない。 Further, as disclosed in Patent Documents 4 and 5, it is known to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet through a step of laminating chopped strand prepregs in a sheet shape so that the fiber orientation becomes two-dimensionally random. However, Patent Documents 4 and 5 do not clearly specify the drop height and the weight of the base material, and do not pay any attention to the variation in the strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet due to these methods.

そのため、本発明は、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを、任意のサイズで自由に製造できることで、材料ロスを最小限に抑えつつ高品質なシートを効率的に製造する方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can freely manufacture a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having high strength and little variation in strength in any size, thereby efficiently producing a high-quality sheet while minimizing material loss. It is intended to provide a method of manufacturing.

前記目的を達成するために、本発明者らは鋭意検討を行った結果、一方向プリプレグを落下高さ、基材重量および体積が特定の関係を満たす条件下において自由落下させて散布および積層することにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to achieve the above object, the present inventors have conducted diligent studies, and as a result, the unidirectional prepreg is freely dropped and sprayed and laminated under the condition that the drop height, the base weight and the volume satisfy a specific relationship. As a result, it was found that the above object could be achieved, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、以下の好適な態様を包含する。
[1]強化繊維および熱可塑性樹脂を含む一方向プリプレグが、繊維方向がランダムになるように積層された、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法であって、
一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部、および、一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部を少なくとも有する装置を用いて、被積層面の上方に位置する散布口から一方向プリプレグを被積層面に落下させる散布工程を含み、ここで、一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積をVmmとし、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量をXgとし、被積層面から散布口までの距離をHmmとすると、V、XおよびHから次の式(1):

Figure 0007083544000001
により算出される値Aは0.7以下である、製造方法。
[2]1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg)、および、被積層面から散布口までの距離(Hmm)から次の式(2):
Figure 0007083544000002
により算出される値Bは0.03以下である、前記[1]に記載の製造方法。
[3]一方向プリプレグの平均体積(Vmm)は、4~60mmである、前記[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]被積層面を1または2以上の積層区画に分け、各積層区画において前記散布工程を行う、前記[1]~[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]1つの積層区画に対し2回以上の散布工程を行う、前記[4]に記載の製造方法。
[6]2つ以上の散布口から一方向プリプレグを落下させる、前記[1]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]散布部および/または積層部が、被積層面に対して略水平方向に連続的または間欠的に移動する、前記[1]~[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8]各積層区画の大きさ(Lmm)、および、被積層面から散布口までの距離(Hmm)から次の式(3):
Figure 0007083544000003
により算出される値Cは1~50である、前記[4]~[7]のいずれかに記載の製造方法。
[9]散布工程により得た積層物を加熱して一次接着凝集物を得る工程をさらに含む、前記[1]~[8]のいずれかに記載の製造方法。
[10]繊維強化熱可塑性樹脂シートの単位面積あたりの重量は300~1600g/mである、前記[1]~[9]のいずれかに記載の製造方法。
[11]繊維強化熱可塑性樹脂シートの繊維体積含有率は10~99体積%である、前記[1]~[10]のいずれかに記載の製造方法。
[12]強化繊維は炭素繊維である、前記[1]~[11]のいずれかに記載の製造方法。
[13]繊維強化熱可塑性樹脂シートにおいて、JIS K 7164に従い測定した引張強度のCV値は20.0%未満である、前記[1]~[12]のいずれかに記載の製造方法。 That is, the present invention includes the following preferred embodiments.
[1] A method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet in which unidirectional prepregs containing reinforcing fibers and a thermoplastic resin are laminated so that the fiber directions are random.
Using a device having at least a spraying portion provided with a spraying port for spraying the one-way prepreg and a laminated portion having a laminated surface for laminating the one-way prepreg, a spraying port located above the laminated surface. Including the spraying step of dropping the one-way prepreg from the to the laminated surface, the average volume per one-way prepreg is V mm 3 , and the weight of the one-way prepreg dropped from one spray port at one time is Xg. Assuming that the distance from the laminated surface to the spray port is H mm, the following equation (1): from V, X and H:
Figure 0007083544000001
The manufacturing method, wherein the value A calculated by the above method is 0.7 or less.
[2] From the weight (Xg) of the one-way prepreg dropped from one spraying port at one time and the distance (Hmm) from the laminated surface to the spraying port, the following equation (2):
Figure 0007083544000002
The manufacturing method according to the above [1], wherein the value B calculated by the above method is 0.03 or less.
[3] The production method according to the above [1] or [2], wherein the average volume (Vmm 3 ) of the one-way prepreg is 4 to 60 mm 3 .
[4] The production method according to any one of [1] to [3], wherein the surface to be laminated is divided into one or two or more laminated sections, and the spraying step is performed in each laminated section.
[5] The manufacturing method according to the above [4], wherein the spraying step is performed two or more times on one laminated section.
[6] The production method according to any one of [1] to [5] above, wherein the unidirectional prepreg is dropped from two or more spray ports.
[7] The manufacturing method according to any one of [1] to [6] above, wherein the spraying portion and / or the laminated portion moves continuously or intermittently in a substantially horizontal direction with respect to the laminated surface.
[8] From the size of each laminated section (Lmm 2 ) and the distance from the laminated surface to the spray port (Hmm), the following equation (3):
Figure 0007083544000003
The production method according to any one of [4] to [7] above, wherein the value C calculated by the above method is 1 to 50.
[9] The production method according to any one of [1] to [8] above, further comprising a step of heating the laminate obtained by the spraying step to obtain a primary adhesive aggregate.
[10] The production method according to any one of [1] to [9] above, wherein the weight per unit area of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is 300 to 1600 g / m 2 .
[11] The production method according to any one of [1] to [10] above, wherein the fiber volume content of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is 10 to 99% by volume.
[12] The production method according to any one of [1] to [11] above, wherein the reinforcing fiber is carbon fiber.
[13] The production method according to any one of [1] to [12] above, wherein the CV value of the tensile strength measured according to JIS K 7164 is less than 20.0% in the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.

本発明の製造方法によれば、薄層でありながらも高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを、効率的に製造することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to efficiently manufacture a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having high strength while having a thin layer and having little variation in strength.

本発明の製造方法の一実施形態で用いる装置の散布部および積層部の概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic diagram of the spraying part and the laminated part of the apparatus used in one Embodiment of the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法における散布工程の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the spraying process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法の一実施形態で用いる装置全体の概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic diagram of the whole apparatus used in one Embodiment of the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法における散布工程の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the spraying process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法における散布工程の別の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of the spraying process in the manufacturing method of this invention. 本発明の実施例で使用した装置を説明するための概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic diagram for demonstrating the apparatus used in the Example of this invention. 本発明の実施例および比較例で使用した装置を説明するための概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic diagram for demonstrating the apparatus used in the Example and the comparative example of this invention. 本発明の実施例および比較例における散布工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spraying process in an Example and a comparative example of this invention. 本発明の実施例および比較例における散布工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spraying process in an Example and a comparative example of this invention. 本発明の実施例および比較例における散布工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spraying process in an Example and a comparative example of this invention. 本発明の実施例および比較例における散布工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spraying process in an Example and a comparative example of this invention. 本発明の実施例および比較例における散布工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spraying process in an Example and a comparative example of this invention. 本発明の実施例および比較例における散布工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spraying process in an Example and a comparative example of this invention.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明の範囲はここで説明する実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更をすることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The scope of the present invention is not limited to the embodiments described here, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

〔繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法〕
本発明の製造方法は、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む一方向プリプレグが、繊維方向がランダムになるように積層された、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法であって、一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部、および、一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部を少なくとも有する装置を用いて、被積層面の上方に位置する散布口から一方向プリプレグを被積層面に落下させる散布工程を含み、ここで、一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積をVmmとし、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量をXgとし、被積層面から散布口までの距離をHmmとすると、V、XおよびHから次の式(1):

Figure 0007083544000004
により算出される値Aは0.7以下である、製造方法である。上記特徴を有する本発明の製造方法によれば、薄層でありながらも高い強度と賦形性とを兼ね備え、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを効率的に製造することができる。 [Manufacturing method of fiber reinforced thermoplastic resin sheet]
The manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet in which unidirectional prepregs containing reinforced fibers and a thermoplastic resin are laminated so that the fiber directions are random, and the unidirectional prepreg is sprayed. Using a device having at least a spraying portion having a spraying port for laminating and a laminating part having a laminated surface for laminating the one-way prepreg, a one-way prepreg is provided from the spraying port located above the laminated surface. It includes a spraying step of dropping onto the laminated surface, where the average volume per one-way prepreg is Vmm 3 , and the weight of the one-way prepreg dropped from one spray port at one time is Xg. Assuming that the distance from the spray port to the spray port is H mm, the following equation (1): from V, X and H:
Figure 0007083544000004
The value A calculated by the above method is 0.7 or less, which is a manufacturing method. According to the production method of the present invention having the above-mentioned characteristics, it is possible to efficiently produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having high strength and shapeability while having a thin layer and having little variation in strength.

上記式(1)により算出される値Aが0.7を超える場合、一方向プリプレグを十分なランダム性で散布および積層させることができない。その結果、得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度が低下し、強度のばらつきが大きくなる。ここで、本明細書において一方向プリプレグのランダム性とは、特に被積層面に対しての2次元方向における強化繊維のランダム性であり、プリプレグを2次元方向においてランダムに積層することにより、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを得ることができる。値Aが上記の上限以下である場合、引張強度等の機械的強度のばらつきを抑制することができる。値Aの下限値は特に限定されないが、延べ散布回数を低下させて生産効率を高めやすい観点からは、1回あたりの散布重量が大きい条件が好ましく、例えば0.05以上であることが好ましい。値Aは、上記式(1)から理解されるように、一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積(Vmm)、および/または、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg)を大きくするか、被積層面から散布口までの距離(Hmm)を小さくすることにより、増大する値である。そのため、これらの条件を適宜設定することにより、値Aを上記範囲に調整することができる。なお、一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積(Vmm)、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg)、および、被積層面から散布口までの距離(Hmm)は、後述する方法により測定される。 If the value A calculated by the above equation (1) exceeds 0.7, the one-way prepreg cannot be sprayed and laminated with sufficient randomness. As a result, the strength of the obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is lowered, and the variation in strength is increased. Here, the randomness of the unidirectional prepreg in the present specification is particularly the randomness of the reinforcing fibers in the two-dimensional direction with respect to the laminated surface, and is increased by randomly laminating the prepregs in the two-dimensional direction. It is possible to obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having strength and little variation in strength. When the value A is equal to or less than the above upper limit, variations in mechanical strength such as tensile strength can be suppressed. The lower limit of the value A is not particularly limited, but from the viewpoint of reducing the total number of sprays and easily increasing the production efficiency, a condition in which the spray weight per spray is large is preferable, and for example, 0.05 or more is preferable. The value A is, as understood from the above equation (1), the average volume per unidirectional prepreg (Vmm 3 ) and / or the weight of the unidirectional prepreg dropped from one spray port at one time (1). It is a value that is increased by increasing Xg) or decreasing the distance (H mm) from the surface to be laminated to the spray port. Therefore, the value A can be adjusted to the above range by appropriately setting these conditions. The average volume per one-way prepreg (Vmm 3 ), the weight of the one-way prepreg dropped from one spray port at one time (Xg), and the distance from the laminated surface to the spray port (Hmm) are , Measured by the method described below.

本発明の製造方法において、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg)、および、被積層面から散布口までの距離(Hmm)から次の式(2):

Figure 0007083544000005
により算出される値Bは、好ましくは0.03以下である。値Bが上記の上限以下である場合、繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度ばらつきを抑制しやすい。値Bの下限値は特に限定されず、例えば0.001以上であることが好ましい。値Bは、上記式(2)から理解されるように、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg)を大きくするか、被積層面から散布口までの距離(Hmm)を小さくすることにより、増大する値である。そのため、これらの条件を適宜設定することにより、値Bを上記範囲に調整することができる。なお、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg)、および、被積層面から散布口までの距離(Hmm)は、後述する方法により測定される。 In the manufacturing method of the present invention, the following formula (2):
Figure 0007083544000005
The value B calculated by is preferably 0.03 or less. When the value B is not more than the above upper limit, it is easy to suppress the strength variation of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. The lower limit of the value B is not particularly limited, and is preferably 0.001 or more, for example. As understood from the above equation (2), the value B increases the weight (Xg) of the one-way prepreg dropped from one spray port at one time, or increases the weight (Xg) from the laminated surface to the spray port (H mm). ) Is reduced, and the value is increased. Therefore, the value B can be adjusted to the above range by appropriately setting these conditions. The weight (Xg) of the one-way prepreg dropped from one spraying port at one time and the distance (Hmm) from the laminated surface to the spraying port are measured by the method described later.

本発明の製造方法によれば、一方向プリプレグが、繊維方向がランダムになるように積層された繊維強化熱可塑性樹脂シートを効率的に製造することができる。ここで、繊維強化熱可塑性樹脂シートにおいて一方向プリプレグが、繊維方向がランダムになるように積層されている場合、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性を高めることができる。これは、繊維方向が一定の方向に対し局所的に過多とならないために、繊維を介した繊維軸方向と異にする方向への応力伝達が十分に行われ、等方的に本来繊維が持つ強度を十分に活かすことができるためであると考えられる。また、一方向プリプレグの繊維方向がランダムになるように積層されている場合、繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度のばらつきを抑制することができ、等方性を高めやすい。これは以下の理由によると考えられる。まず、繊維強化熱可塑性樹脂シートに含まれる一方向プリプレグ1枚に着目すると、繊維方向に対しては機械的強度が高く、繊維方向に直交する幅方向に対しては機械的強度が弱い傾向にある。そのため、繊維強化熱可塑性樹脂シートのある方向に対し繊維方向が局所的に過多となっている場合には、該方向に対しては高い機械的強度を有するが、該方向に直交する方向に対しては機械的強度が低下する。そのため、繊維強化熱可塑性樹脂シート中に、このような局所的に繊維方向が過多となる部分が存在すると、ある方向に対しては高い機械的強度を示すが、別のある方向に対しては機械的強度が低くなり、十分な等方性が得られなくなると考えられる。この場合、繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度を測定し、変動係数を算出すると、ばらつきが多いために変動係数が高くなる傾向がある。本発明においては、繊維強化熱可塑性樹脂シートの引張強度の変動係数(CV値)が好ましくは20.0%未満、より好ましくは19.0%以下、さらに好ましくは15.0%以下、特に好ましくは10.0%以下となるように一方向プリプレグがランダムに積層されることが好ましい。なお、繊維強化熱可塑性樹脂シートの引張強度は、JIS K 7164に従い測定される。測定条件の詳細は後述する通りである。変動係数(CV値)は、少なくとも5個の測定試料について測定した結果から得た標準偏差および平均値から、次の式:

Figure 0007083544000006
により算出される。変動係数の値が小さいほど、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性が高く、強度のばらつきが少ないことを表す。ここで、本発明においては、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性の指標として、機械的強度、特に引張強度のばらつき(変動係数)に着目している。繊維強化熱可塑性樹脂シートについて測定可能な機械的強度としては、引張強度の他に、曲げ強度、曲げ弾性率等が挙げられる。この中でも、引張強度は、繊維強化熱可塑性樹脂シート全体における一方向プリプレグの配向性の影響をより受けやすい。そのため、引張強度のばらつきから、繊維強化熱可塑性樹脂シート全体における一方向プリプレグの配向性(等方性)のばらつきをより精度よく評価できると考えられる。これに対し、曲げ強度および曲げ弾性率は、実際には繊維強化熱可塑性樹脂シートの表層における一方向プリプレグの配向性の影響を反映しやすいため、これらの機械的強度のばらつきからは、シート全体におけるばらつきを高い精度で評価しにくい場合がある。本発明の製造方法により製造した繊維強化熱可塑性樹脂シートは、等方性が高く、強度のばらつきが少ないため、高い賦形性を有している。 According to the manufacturing method of the present invention, the unidirectional prepreg can efficiently manufacture a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet laminated so that the fiber directions are random. Here, when the unidirectional prepregs are laminated in the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet so that the fiber directions are random, the isotropic property of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet can be enhanced. This is because the fiber direction does not become excessive locally with respect to a certain direction, so that stress is sufficiently transmitted in a direction different from the fiber axial direction via the fiber, and the fiber is isotropically originally possessed. It is considered that this is because the strength can be fully utilized. Further, when the unidirectional prepregs are laminated so that the fiber directions are random, the variation in the mechanical strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet can be suppressed, and the isotropic property can be easily enhanced. This is considered to be due to the following reasons. First, focusing on one unidirectional prepreg contained in the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, the mechanical strength tends to be high in the fiber direction and weak in the width direction orthogonal to the fiber direction. be. Therefore, when the fiber direction is locally excessive with respect to a certain direction of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, it has high mechanical strength in that direction, but with respect to the direction orthogonal to the direction. As a result, the mechanical strength decreases. Therefore, if such a portion where the fiber direction is locally excessive is present in the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, it exhibits high mechanical strength in one direction, but exhibits high mechanical strength in another direction. It is considered that the mechanical strength becomes low and sufficient isotropic properties cannot be obtained. In this case, when the mechanical strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is measured and the coefficient of variation is calculated, the coefficient of variation tends to be high due to the large variation. In the present invention, the fluctuation coefficient (CV value) of the tensile strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preferably less than 20.0%, more preferably 19.0% or less, still more preferably 15.0% or less, particularly preferably. It is preferable that the unidirectional prepregs are randomly laminated so as to be 10.0% or less. The tensile strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is measured according to JIS K 7164. Details of the measurement conditions are as described later. The coefficient of variation (CV value) is calculated from the standard deviation and mean value obtained from the measurement results for at least 5 measurement samples, and the following formula:
Figure 0007083544000006
Is calculated by. The smaller the value of the coefficient of variation, the higher the isotropic property of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, and the smaller the variation in strength. Here, in the present invention, as an index of the isotropic property of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, attention is paid to the variation (coefficient of variation) in the mechanical strength, particularly the tensile strength. Examples of the measurable mechanical strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet include bending strength, bending elastic modulus, and the like, in addition to tensile strength. Among these, the tensile strength is more susceptible to the orientation of the unidirectional prepreg in the entire fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. Therefore, it is considered that the variation in the orientation (isotropy) of the unidirectional prepreg in the entire fiber-reinforced thermoplastic resin sheet can be evaluated more accurately from the variation in the tensile strength. On the other hand, the bending strength and the flexural modulus tend to reflect the influence of the orientation of the unidirectional prepreg on the surface layer of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. It may be difficult to evaluate the variation in the above with high accuracy. The fiber-reinforced thermoplastic resin sheet produced by the production method of the present invention has high isotropic properties and little variation in strength, and thus has high shapeability.

本発明において、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に使用する一方向プリプレグの1枚あたりの平均体積(Vmm)は、好ましくは4~60mm、より好ましくは4~40mmである。一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積が上記の上限を超えると、単位面積あたりに散布できる基材枚数が減少することにより、物性のばらつきが増大する場合がある。該平均体積が上記の上限以下であると、基材枚数を等方性を高めるに十分な量としやすく、物性のばらつきを抑制しやすい。一方向プリプレグの1枚あたりの体積(Vmm)は、一方向プリプレグについて繊維方向、繊維方向と直交する幅方向、厚み方向の長さを、デジタルノギスを用いて測定し、それらの積を算出することにより測定される。上記測定を任意に選出した少なくとも10枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行い、得られた結果の平均値を一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積とする。 In the present invention, the average volume (Vmm 3 ) per unidirectional prepreg used for producing the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preferably 4 to 60 mm 3 , more preferably 4 to 40 mm 3 . If the average volume per unidirectional prepreg exceeds the above upper limit, the number of substrates that can be sprayed per unit area decreases, and the variation in physical properties may increase. When the average volume is not more than the above upper limit, it is easy to make the number of base materials sufficient to enhance the isotropic property, and it is easy to suppress the variation in physical properties. For the volume per one-way prepreg (Vmm 3 ), the lengths in the fiber direction, the width direction orthogonal to the fiber direction, and the thickness direction of the one-way prepreg are measured using a digital caliper, and the product thereof is calculated. It is measured by doing. The above measurement is performed for each of at least 10 unidirectional prepregs arbitrarily selected, and the average value of the obtained results is taken as the average volume per unidirectional prepreg.

本発明において、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に使用する一方向プリプレグの繊維方向の平均長さは、好ましくは10~50mm、より好ましくは10~30mmである。一方向プリプレグの繊維方向の平均長さが上記の下限以上であると、繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度を高めやすく、そのばらつきを低減しやすい。また、該平均長さが上記の上限以下であると、繊維強化熱可塑性樹脂シートにおけるボイドの発生を抑制しやすい。一方向プリプレグの繊維方向の長さは、デジタルノギスを用いて測定される。上記測定を任意に選出した少なくとも10枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行い得た結果の平均値を一方向プリプレグの繊維方向の平均長さとする。 In the present invention, the average length of the unidirectional prepreg used for producing the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet in the fiber direction is preferably 10 to 50 mm, more preferably 10 to 30 mm. When the average length of the unidirectional prepreg in the fiber direction is at least the above lower limit, the mechanical strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet can be easily increased and the variation thereof can be easily reduced. Further, when the average length is not more than the above upper limit, it is easy to suppress the generation of voids in the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. The length of the unidirectional prepreg in the fiber direction is measured using a digital caliper. The average value of the results obtained for each of at least 10 unidirectional prepregs arbitrarily selected is taken as the average length in the fiber direction of the unidirectional prepreg.

本発明において、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に使用する一方向プリプレグの幅方向の平均長さは、好ましくは10~20mm、より好ましくは12~20mm、さらに好ましくは15~20mmである。ここで、一方向プリプレグの幅方向とは、一方向プリプレグの繊維方向に直交する方向である。一方向プリプレグの幅方向の平均長さが上記の下限以上であると、単位厚さあたりの積層枚数を十分な枚数としやすく、機械的強度のばらつきを抑制しやすい。また、該平均長さが上記の上限以下であると、テープの割れを防止しやすいため、一方向プリプレグ1枚あたりの基材体積を安定させやすく、機械的強度のばらつきを抑制しやすい。一方向プリプレグの幅方向の長さは、デジタルノギスを用いて測定される。上記測定を任意に選出した少なくとも10枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行い得た結果の平均値を一方向プリプレグの幅方向の平均長さとする。 In the present invention, the average length in the width direction of the unidirectional prepreg used for producing the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preferably 10 to 20 mm, more preferably 12 to 20 mm, still more preferably 15 to 20 mm. Here, the width direction of the unidirectional prepreg is a direction orthogonal to the fiber direction of the unidirectional prepreg. When the average length in the width direction of the unidirectional prepreg is equal to or greater than the above lower limit, it is easy to set the number of laminated sheets per unit thickness to a sufficient number, and it is easy to suppress variations in mechanical strength. Further, when the average length is not more than the above upper limit, it is easy to prevent the tape from cracking, so that it is easy to stabilize the volume of the base material per one-way prepreg, and it is easy to suppress the variation in mechanical strength. The widthwise length of a unidirectional prepreg is measured using a digital caliper. The average value of the results obtained for each of at least 10 unidirectional prepregs arbitrarily selected is taken as the average length in the width direction of the unidirectional prepreg.

本発明において、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に使用する一方向プリプレグの平均厚みは、好ましくは115~55μm、より好ましくは96~55μm、さらに好ましくは77~55μmである。一方向プリプレグの平均厚みが上記の下限以上であると、テープの割れを抑制しやすいため、一方向プリプレグ1枚あたりの基材体積を安定させやすく、機械的強度のばらつきを抑制しやすい。また、該平均厚みが上記の上限以下であると、単位厚さあたりの積層枚数を十分な枚数としやすく、機械的強度のばらつきを抑制しやすい。一方向プリプレグの厚みは、マイクロメーターを用いて測定される。上記測定を任意に選出した少なくとも10枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行って得た結果の平均値を一方向プリプレグの平均厚みとする。 In the present invention, the average thickness of the unidirectional prepreg used for producing the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preferably 115 to 55 μm, more preferably 96 to 55 μm, still more preferably 77 to 55 μm. When the average thickness of the unidirectional prepreg is at least the above lower limit, it is easy to suppress the cracking of the tape, so that it is easy to stabilize the volume of the base material per one-way prepreg, and it is easy to suppress the variation in mechanical strength. Further, when the average thickness is not more than the above upper limit, it is easy to set the number of laminated sheets per unit thickness to a sufficient number, and it is easy to suppress the variation in mechanical strength. The thickness of the unidirectional prepreg is measured using a micrometer. The average value of the results obtained by performing the above measurement for each of at least 10 unidirectional prepregs arbitrarily selected is taken as the average thickness of the unidirectional prepregs.

(装置)
次に、本発明の製造方法において使用する装置について説明する。本発明の製造方法においては、一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部、および、一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部を少なくとも有する装置を使用する。本発明の製造方法において、例えば図1に示すような構成を有する装置を使用してよい。散布装置は、散布部および積層部の他に、散布部の高さを調整する機構や、散布部または積層部を2次平面方向(例えば被積層面に対して略水平な方向)に移動させるための機構などを有していてもよい。移動させるための機構としては、例えば電動モーターや油圧式モーターなどを用いてよい。
(Device)
Next, the apparatus used in the manufacturing method of the present invention will be described. In the manufacturing method of the present invention, an apparatus having at least a spraying portion provided with a spray port for spraying the unidirectional prepreg and a laminated portion having a laminated surface for laminating the unidirectional prepreg is used. In the manufacturing method of the present invention, for example, an apparatus having a configuration as shown in FIG. 1 may be used. In the spraying device, in addition to the spraying portion and the laminated portion, a mechanism for adjusting the height of the spraying portion and the spraying portion or the laminated portion are moved in a quadric plane direction (for example, a direction substantially horizontal to the laminated surface). It may have a mechanism for the purpose. As the mechanism for moving, for example, an electric motor, a hydraulic motor, or the like may be used.

(散布部)
一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部は、所定量の一方向プリプレグを散布口から被積層面に散布することができる限りその構成は特に限定されない。散布部は、例えば、一方向プリプレグを散布するための散布口、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(以下において、「散布量」とも称する)を調整するための計量部、プリプレグを貯留しておくための貯留槽、貯留槽から計量部へとプリプレグを輸送するための輸送部等を備えていてよい。該装置においては、貯留槽に貯留された一方向プリプレグが、輸送部を経て計量部へと供給され、軽量部にて重量計測が行われ、所定の重量に達すると散布口が開き、一方向プリプレグが被積層面へと自由落下する。この際、散布口から被積層面までの環境は、重力以外の外力が加わらない環境とすることが好ましい。
(Spraying part)
The configuration of the spraying portion provided with the spray port for spraying the unidirectional prepreg is not particularly limited as long as a predetermined amount of the unidirectional prepreg can be sprayed from the spray port to the surface to be laminated. The spraying unit is, for example, a spraying port for spraying a one-way prepreg, and a measuring unit for adjusting the weight of the one-way prepreg dropped at one time from one spraying port (hereinafter, also referred to as “spraying amount”). , A storage tank for storing the prepreg, a transportation unit for transporting the prepreg from the storage tank to the measuring unit, and the like may be provided. In the device, the one-way prepreg stored in the storage tank is supplied to the measuring section via the transport section, the weight is measured in the lightweight section, and when the predetermined weight is reached, the spray port opens and one-way. The prepreg freely falls onto the surface to be laminated. At this time, it is preferable that the environment from the spray port to the surface to be laminated is an environment in which no external force other than gravity is applied.

散布口は、通常、被積層面の上方に位置しており、開閉可能であり、散布口が開くことにより所定の散布量の一方向プリプレグが散布され、被積層面に積層されるように設定されている。本発明の装置において、散布部は1つの散布口を有していてもよいし、2つ以上の散布口を有していてもよい。本発明の製造方法による繊維強化熱可塑性樹脂シートの生産効率を高めやすい観点からは、散布部は、好ましくは2つ以上の散布口を有する。散布口の大きさや形状は特に限定されず、所望の大きさおよび形状の散布口を使用してよいが、一方向プリプレグが引っかからず、散布させやすい形状が好ましい。散布工程において一方向プリプレグが自由落下する際、基本的には、散布点を中心に放射状に広がり積層が行われる。 The spray port is usually located above the surface to be laminated and can be opened and closed. By opening the spray port, a predetermined amount of unidirectional prepreg is sprayed and set to be laminated on the surface to be laminated. Has been done. In the apparatus of the present invention, the spraying portion may have one spraying port or may have two or more spraying ports. From the viewpoint of easily increasing the production efficiency of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet by the production method of the present invention, the spraying portion preferably has two or more spraying ports. The size and shape of the spray port are not particularly limited, and a spray port having a desired size and shape may be used, but a shape that does not catch the unidirectional prepreg and is easy to spray is preferable. When the one-way prepreg freely falls in the spraying process, it basically spreads radially around the spraying point and is laminated.

(積層部)
一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部は、散布口から散布された一方向プリプレグが被積層面に積層されるような装置である限りその構成は特に限定されない。被積層面は、通常、散布口の下方に位置し、散布口から重力により落下した一方向プリプレグが、被積層面に積層されるように設定される。積層部は、例えば、ダブルベルトプレス機、ベルトコンベア、金型(例えばシアエッジ構造の平板金型等)、テーブル等であってよい。
(Laminated part)
The configuration of the laminated portion including the surface to be laminated for laminating the unidirectional prepreg is not particularly limited as long as the device is such that the unidirectional prepreg sprayed from the spray port is laminated on the surface to be laminated. The surface to be laminated is usually located below the spray port, and the one-way prepreg dropped from the spray port by gravity is set to be laminated on the surface to be laminated. The laminated portion may be, for example, a double belt press machine, a belt conveyor, a die (for example, a flat plate die having a shear edge structure, etc.), a table, or the like.

(散布工程)
本発明の製造方法は、上記のような散布部および積層部を少なくとも有する装置を用いて、被積層面の上方に位置する散布口から一方向プリプレグを被積層面に落下させる散布工程を含む。本明細書においては、1つの散布口から、所定の散布量(Xg)の一方向プリプレグを1回散布することを、1回の散布工程が行われたと考える。その場合、散布口の中心の下方に位置する被積層面上の所定の座標点を中心とする1つの区画に対し、1回の散布工程が行われたと考える。1回の散布工程により積層が行われる上記1つの区画を、以下において、積層区画とも称する。具体的には、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさに応じて、最終的に得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する被積層面を1つの積層区画として散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造してもよいし、最終的に得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する被積層面を2以上の積層区画に分けて2回以上の散布工程を行い、1つの熱可塑性樹脂シートを製造してもよい。
(Spraying process)
The manufacturing method of the present invention includes a spraying step of dropping a one-way prepreg onto the laminated surface from a spraying port located above the laminated surface by using an apparatus having at least a spraying portion and a laminated portion as described above. In the present specification, it is considered that one spraying step is performed by spraying one-way prepreg of a predetermined spraying amount (Xg) once from one spraying port. In that case, it is considered that one spraying step was performed on one section centered on a predetermined coordinate point on the laminated surface located below the center of the spraying port. The above-mentioned one section in which laminating is performed by one spraying step is also referred to as a laminating section below. Specifically, the spraying step is performed using the laminated surface having the size of the finally obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet as one lamination section according to the desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. A thermoplastic resin sheet may be produced, or the surface to be laminated having the size of the finally obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is divided into two or more laminated sections, and two or more spraying steps are performed. Two thermoplastic resin sheets may be manufactured.

繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度を高めると共に、機械的強度のばらつきを抑制し等方性を高めやすい観点からは、被積層面における1つの積層区画に対して行う散布工程の回数(プライ数)は、好ましくは2回以上、より好ましくは3回以上、さらに好ましくは4回以上である。1つの積層区画に対して行う散布回数の上限は特に限定されず、例えば50回以下、好ましくは20回以下、より好ましくは10回以下程度であればよい。また、同様の観点から、平米あたりの被積層面を好ましくは25以上、より好ましくは45以上、さらに好ましくは100以上の積層区画に分けて、散布を行うことが好ましい。なお、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造を連続的に行ってもよいため、被積層面における積層区画の区画数の上限は特に限定されない。 From the viewpoint of increasing the mechanical strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, suppressing the variation in mechanical strength, and easily increasing the isotropic property, the number of spraying steps (ply) performed on one laminated section on the laminated surface. The number) is preferably 2 times or more, more preferably 3 times or more, and further preferably 4 times or more. The upper limit of the number of times of spraying to one laminated section is not particularly limited, and may be, for example, 50 times or less, preferably 20 times or less, and more preferably 10 times or less. Further, from the same viewpoint, it is preferable to divide the surface to be laminated per square meter into a stacking section of preferably 25 or more, more preferably 45 or more, still more preferably 100 or more, and perform spraying. Since the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet may be continuously produced, the upper limit of the number of laminated sections on the surface to be laminated is not particularly limited.

散布工程において、1回の散布による被積層面の単位面積あたりの重量(以下において、「散布目付け」とも称する)は、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの単位面積あたりの重量(以下において「シート目付け」とも称する)に応じて適宜設定してよい。繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度および等方性を高めやすい観点からは、好ましくは1600g/m以下、より好ましくは1100g/m以下である。該シート目付の下限は特に限定されず、例えば300g/m以上程度であればよい。ここで、散布目付けは、散布部のロードセルにて計測した1回あたりの散布量を、積層区画の大きさにより除することで算出される。 In the spraying step, the weight per unit area of the surface to be laminated by one spraying (hereinafter, also referred to as "spraying grain") is the weight per unit area of the desired fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (hereinafter, "" It may be set as appropriate according to (also referred to as "sheet marking"). From the viewpoint of easily increasing the strength and isotropic property of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, it is preferably 1600 g / m 2 or less, more preferably 1100 g / m 2 or less. The lower limit of the sheet weight is not particularly limited, and may be, for example, about 300 g / m 2 or more. Here, the spraying basis weight is calculated by dividing the spraying amount per spraying amount measured by the load cell of the spraying portion by the size of the laminated section.

散布工程において、一方向プリプレグを繊維方向がランダムになるように積層させる観点から、値Aが上記所定の範囲になるように、被積層面から散布口までの距離(Hmm、以下において「散布高さ」とも称する)を調整することが好ましい。被積層面から散布口までの距離は、一方向プリプレグの落下が開始される部分である散布口の位置と、落下した一方向プリプレグが積層する被積層面の位置との間の距離である。具体的には、例えば図1中に散布高さ10として示される部分の距離である。該距離は、例えばスケール用いて測定される。散布高さ(Hmm)は、本発明の製造方法において使用する一方向プリプレグの平均体積や、一方向プリプレグの散布量等に応じて、例えば上記所定の範囲の値Aが得られるように適宜設定すればよいが、自然の摂理を十分に作用させる観点から好ましくは100mm以上である。また、基材が広範囲に広がりすぎることを抑制する観点から好ましくは1000mm以下である。 In the spraying step, from the viewpoint of laminating the unidirectional prepregs so that the fiber directions are random, the distance from the laminated surface to the spray port (H mm, or less, “spray height” so that the value A is within the above-mentioned predetermined range. It is preferable to adjust (also referred to as "sa"). The distance from the laminated surface to the spray port is the distance between the position of the spray port where the one-way prepreg starts to fall and the position of the layered surface on which the dropped one-way prepreg is laminated. Specifically, for example, it is the distance of the portion shown as the spray height 10 in FIG. The distance is measured, for example, using a scale. The spray height (H mm) is appropriately set so that, for example, a value A in the above-mentioned predetermined range can be obtained according to the average volume of the unidirectional prepreg used in the manufacturing method of the present invention, the spray amount of the unidirectional prepreg, and the like. However, it is preferably 100 mm or more from the viewpoint of fully acting the providence of nature. Further, it is preferably 1000 mm or less from the viewpoint of suppressing the base material from spreading too wide.

本発明の製造方法において、散布部および/または積層部は、連続的または間欠的に移動してよい。上記被積層面から散布口までの距離を維持して複数回の散布工程を行いやすい観点からは、散布部および/または積層部が被積層面に対して略水平方向に連続的または間欠的に移動することが好ましい。 In the production method of the present invention, the sprayed portion and / or the laminated portion may move continuously or intermittently. From the viewpoint of easily performing a plurality of spraying steps while maintaining the distance from the laminated surface to the spraying port, the spraying portion and / or the laminated portion is continuously or intermittently in a substantially horizontal direction with respect to the laminated surface. It is preferable to move.

散布部および/または積層部を連続的または間欠的に移動させ、一方向プリプレグを散布および積層させることで、面方向に等方性の積層物を形成することができる。散布部または積層部を一方向に連続的に移動させながら連続的に熱可塑性樹脂シートを製造する場合、生産性を高めやすい観点からは、移動方向と垂直な方向に、並列に、2個以上の散布口を据えつけることが好ましい。この場合、散布間隔(散布部または積層部を移動させる間隔)と、隣り合う散布口間の間隔とを等しくすることが好ましい。 By continuously or intermittently moving the spraying portion and / or the laminating portion and spraying and laminating the unidirectional prepreg, an isotropic laminate in the plane direction can be formed. When continuously manufacturing a thermoplastic resin sheet while continuously moving the spraying part or the laminated part in one direction, from the viewpoint of easily increasing productivity, two or more in parallel in the direction perpendicular to the moving direction. It is preferable to install a spray port. In this case, it is preferable to make the spraying interval (the interval for moving the spraying portion or the laminated portion) equal to the spacing between the adjacent spraying openings.

散布部および/または積層部を間欠的に移動させる場合、一つの散布口でも散布は可能であり、この際所定のシート幅に対して積層部か散布部の送り量を合わせることで積層を行ってもよい。 When the spraying part and / or the laminated part is moved intermittently, it is possible to spray even with one spraying port, and at this time, laminating is performed by adjusting the feed amount of the laminated part or the spraying part to a predetermined sheet width. You may.

油圧プレス機などによるバッチ式生産の場合、所望される被積層面の大きさに合わせて散布部および/または積層部を連続的または間欠的に移動させながら、積層物が所定の厚みとなるまで、散布工程を繰り返すことが好ましい。広範囲に散布をする場合には、等しい散布間隔で、升目状に順次積層させることが好ましい。ダブルベルトプレス機などによる連続式生産の場合、所定厚みの積層に必要なシート積層数だけ、散布部を多条化させることが好ましい。また、ベルトの進行方向に対して垂直な方向に、並列に並べられた散布口の間隔に合わせて、ベルト進行方向に対しても等間隔で散布することが好ましい。 In the case of batch production using a hydraulic press or the like, the spraying portion and / or the laminated portion is continuously or intermittently moved according to the desired size of the surface to be laminated until the laminate reaches a predetermined thickness. , It is preferable to repeat the spraying step. When spraying over a wide area, it is preferable to sequentially stack them in a grid pattern at equal spray intervals. In the case of continuous production using a double belt press or the like, it is preferable to increase the number of spraying portions by the number of sheets required for laminating a predetermined thickness. Further, it is preferable to spray the belts in a direction perpendicular to the traveling direction of the belt at equal intervals in the traveling direction of the belt according to the spacing of the spraying ports arranged in parallel.

(被積層面および積層区画)
本発明の製造方法において、被積層面を1または2以上の積層区画に分け、各積層区画において前記散布工程を行ってよい。具体的には上記に述べたように、被積層面において、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を1つの積層区画として散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造してもよいし、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を2以上の積層区画に分けて2回以上の散布工程を行い、1つの熱可塑性樹脂シートを製造してもよい。等方性に優れる繊維強化熱可塑性樹脂シートを得やすい観点からは、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を2以上の積層区画に分けて2回以上の散布工程を行い、1つの熱可塑性樹脂シートを製造することが好ましい。
(Laminated surface and laminated section)
In the manufacturing method of the present invention, the surface to be laminated may be divided into one or two or more laminated sections, and the spraying step may be performed in each laminated section. Specifically, as described above, even if a section having the desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is used as one laminated section on the surface to be laminated, a spraying step is performed to produce the thermoplastic resin sheet. Alternatively, the section having the desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet may be divided into two or more laminated sections and sprayed twice or more to produce one thermoplastic resin sheet. From the viewpoint of easily obtaining a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having excellent isotropic properties, a section having a desired fiber-reinforced thermoplastic resin sheet size is divided into two or more laminated sections, and spraying steps are performed twice or more. It is preferable to produce one thermoplastic resin sheet.

高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造しやすい観点から、各積層区画の大きさ(Lmm)、および、被積層面から散布口までの距離(Hmm)から次の式(3):

Figure 0007083544000007
により算出される値Cは、好ましくは1~50、より好ましくは1~30である。値Cが上記の範囲内である場合、隣り合う積層区画間での積層された一方向プリプレグの重なりが良好となりやすく、繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度のばらつきを抑制しやすい。 From the viewpoint that it is easy to manufacture a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having high strength and little variation in strength, from the size of each laminated section (Lmm 2 ) and the distance from the laminated surface to the spray port (H mm). The following equation (3):
Figure 0007083544000007
The value C calculated by is preferably 1 to 50, more preferably 1 to 30. When the value C is within the above range, the overlap of the laminated unidirectional prepregs between the adjacent laminated sections is likely to be good, and the variation in the mechanical strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is likely to be suppressed.

各積層区画の大きさは次のようにして算出される。例えば被積層面において所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を1つの積層区画として散布工程を行う場合には、最終的に得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさが積層区画の大きさとなる。例えば1口の散布口を用いて、被積層面において所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を2以上の積層区画に分けて散布工程を行う場合には、散布部および/または積層部を、被積層面に略水平方向のx軸およびy軸方向に移動させて2回以上の散布を行う必要がある。この場合、x軸およびy軸方向の移動距離の積を各積層区画の大きさとする。また、例えば2口以上の散布口を用いて、被積層面において所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を2以上の積層区画に分けて散布工程を行う場合には、該2口以上の散布口を有する散布部および/または積層部を、被積層面に略水平方向のx軸および/またはy軸方向に移動させて2回以上の散布を行う必要があるが、この場合、散布口間の距離と、x軸および/またはy軸方向の移動距離との積を各積層区画の大きさとする。各積層区画の形状は、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの形状に応じて適宜決定してよいが、散布工程において一方向プリプレグが自由落下する際、基本的には、散布点を中心に放射状に広がり積層が行われるため、正方形や円形などの形状の積層区画を対象として散布を行うことが好ましく、積層区画が正方形となるように移動距離および/または散布口間距離を互いに等しい長さとすることがより好ましい。 The size of each laminated section is calculated as follows. For example, when the spraying step is performed using a section having the desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet on the laminated surface as one laminated section, the size of the finally obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is laminated. It will be the size of the compartment. For example, when the spraying step is performed by dividing the section having the desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet on the laminated surface into two or more laminated sections by using one spraying port, the spraying section and / Alternatively, it is necessary to move the laminated portion to the surface to be laminated in the x-axis and y-axis directions in the substantially horizontal direction and perform spraying twice or more. In this case, the product of the moving distances in the x-axis and y-axis directions is taken as the size of each laminated section. Further, when the spraying step is performed by dividing the section having the desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet on the laminated surface into two or more laminated sections by using, for example, two or more spraying ports, the spraying step is performed. It is necessary to move the spraying portion and / or the laminated portion having two or more spraying ports to the surface to be laminated in the x-axis and / or y-axis directions in the substantially horizontal direction to perform spraying twice or more. In this case, the product of the distance between the spray ports and the moving distance in the x-axis and / or the y-axis direction is taken as the size of each laminated section. The shape of each laminated section may be appropriately determined according to the desired shape of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, but when the one-way prepreg freely drops in the spraying step, it is basically centered on the spraying point. Since it spreads radially and the stacking is performed, it is preferable to spray the laminated section having a shape such as a square or a circle, and the moving distance and / or the distance between the spraying openings is set to be equal to each other so that the laminated section becomes a square. It is more preferable to do so.

被積層面を1または2以上の積層区画に分け、各積層区画において前記散布工程を行い繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造する方法としては、例えば次の態様(1)~(3)が挙げられる。 Examples of the method of dividing the surface to be laminated into one or two or more laminated sections and performing the spraying step in each laminated section to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet include the following embodiments (1) to (3). ..

(1)被積層面を1つの積層区画に分け、1つの散布口を用い散布工程を行う態様
この態様において、具体的には、被積層面において、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を1つの積層区画として散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造する。1つの積層区画における散布回数は1回でもよいし、2回以上であってもよいが、1つの積層区画に対し2回以上の散布工程を行うことが好ましい。
(1) A mode in which the surface to be laminated is divided into one laminated section and a spraying step is performed using one spray port. In this embodiment, specifically, the size of the desired fiber-reinforced thermoplastic resin sheet on the surface to be laminated. A thermoplastic resin sheet is manufactured by performing a spraying step using the section having a fiber as one laminated section. The number of spraying times in one laminated section may be once or may be two or more, but it is preferable to perform the spraying step two or more times in one laminated section.

(2)被積層面を2以上の積層区画に分け、1つの散布口を用い散布工程を行う態様
この態様において、具体的には、被積層面において、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を2以上のn個の積層区画に分けて、各積層区画において散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造する。この態様において、散布部および/または積層部を、被積層面に対して略水平方向に連続的または間欠的に移動させて、n個の積層区画のそれぞれにおいて散布工程を行う。ここで、1つの積層区画における散布回数は1回でもよいし、2回以上であってもよいが、1つの積層区画に対し2回以上の散布工程を行うことが、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを効率的に製造しやすい観点から好ましい。
(2) A mode in which the surface to be laminated is divided into two or more laminated sections and a spraying step is performed using one spraying port. The compartments having a size are divided into two or more n laminated compartments, and a spraying step is performed in each laminated compartment to produce a thermoplastic resin sheet. In this embodiment, the spraying portion and / or the laminated portion is continuously or intermittently moved in a substantially horizontal direction with respect to the surface to be laminated, and the spraying step is performed in each of the n laminated sections. Here, the number of times of spraying in one laminated section may be once or twice or more, but performing the spraying step twice or more in one laminated section has high strength and has high strength. It is preferable from the viewpoint that it is easy to efficiently manufacture a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet with little variation in strength.

(3)被積層面を2以上の積層区画に分け、2つの散布口を用い散布工程を行う態様
この態様において、具体的には、被積層面において、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を2以上のn個の積層区画に分けて、各積層区画において散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造する。この態様において、散布部および/または積層部を、被積層面に対して略水平方向に連続的または間欠的に移動させて、n個の積層区画のそれぞれにおいて散布工程を行う。ここで、1つの積層区画における散布回数は1回でもよいし、2回以上であってもよいが、1つの積層区画に対し2回以上の散布工程を行うことが、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを効率的に製造しやすい観点から好ましい。
(3) A mode in which the surface to be laminated is divided into two or more laminated sections and a spraying step is performed using two spray ports. In this embodiment, specifically, the desired fiber-reinforced thermoplastic resin sheet on the surface to be laminated. The compartments having a size are divided into two or more n laminated compartments, and a spraying step is performed in each laminated compartment to produce a thermoplastic resin sheet. In this embodiment, the spraying portion and / or the laminated portion is continuously or intermittently moved in a substantially horizontal direction with respect to the surface to be laminated, and the spraying step is performed in each of the n laminated sections. Here, the number of times of spraying in one laminated section may be once or twice or more, but performing the spraying step twice or more in one laminated section has high strength and has high strength. It is preferable from the viewpoint that it is easy to efficiently manufacture a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet with little variation in strength.

上記の(2)および(3)の態様について、n個の積層区画のそれぞれに対しm回の散布工程を行う方法について、より詳細に説明する(ここでnおよびmは2以上の整数である)。この場合、例えば次の(a)および(b)の態様が考えられる。(a)の態様としては、n個の積層区画の1つの区画において1回の散布工程を行った後、x軸方向またはy軸方向に所定の距離で散布部または積層部を移動させて次の区画へと移動し、次の区画において1回の散布工程を行う。これをn個の積層区画の全てについて行い、合計してn回の散布工程を行った後、同様にして各積層区画において2回目の散布工程を行い、合計して2×n回の散布工程を行う。そして、各積層区画における散布回数がm回となるまで上記工程を繰り返す方法が挙げられる。(b)の態様としては、n個の積層区画の1つの区画においてm回の散布工程を行った後、x軸方向またはy軸方向に所定の距離で散布部または積層部を移動させて次の区画へと移動し、次の区画においてm回の散布工程を行う方法が挙げられる。上記(a)の態様が、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを効率的に製造しやすい観点から好ましい。 The method of performing the spraying step m times for each of the n laminated sections will be described in more detail with respect to the above-mentioned aspects (2) and (3) (where n and m are integers of 2 or more). ). In this case, for example, the following aspects (a) and (b) can be considered. As an aspect of (a), after performing one spraying step in one section of n laminated sections, the spraying section or the laminated section is moved at a predetermined distance in the x-axis direction or the y-axis direction to be next. Move to one section and perform one spraying step in the next section. This was performed for all n laminated sections, and after performing a total of n spraying steps, a second spraying step was performed in each laminated section in the same manner, and a total of 2 × n spraying steps were performed. I do. Then, a method of repeating the above-mentioned steps until the number of times of spraying in each laminated section becomes m times can be mentioned. As an aspect of (b), after performing m times of spraying steps in one section of n laminated sections, the spraying section or the laminated section is moved at a predetermined distance in the x-axis direction or the y-axis direction to be next. A method of moving to one section and performing m spraying steps in the next section can be mentioned. The aspect (a) is preferable from the viewpoint that it is easy to efficiently manufacture a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having high strength and little variation in strength.

(積層物)
本発明の製造方法において、上記のような散布工程を経て被積層面上に一方向プリプレグの積層物が得られる。積層物の高さは、シート成形時に含まれるボイドを抑制する観点から、好ましくは5~50mm、より好ましくは5~30mm、さらに好ましくは5~15mmである。ここで、積層物の高さは、平均高さとしてスケールにより測定することができる。
(Laminate)
In the production method of the present invention, a unidirectional prepreg laminate can be obtained on the surface to be laminated through the spraying step as described above. The height of the laminate is preferably 5 to 50 mm, more preferably 5 to 30 mm, still more preferably 5 to 15 mm from the viewpoint of suppressing voids contained during sheet molding. Here, the height of the laminate can be measured by a scale as the average height.

〔加熱工程〕
上記のようにして得た一方向プリプレグの積層物を加熱することにより、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造することができる。加熱と共に、加圧を行ってもよい。繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度を高めやすい観点からは、該積層物を加熱および加圧して、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造することが好ましい。繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造するための加熱工程における加熱温度は、好ましくは100~300℃である。加圧を行う場合、加圧時の圧力は、好ましくは0.1~10MPa、より好ましくは0.5~5.0MPaである。具体的には、例えばスチールベルト等のコンベア上に堆積・積層させた一方向プリプレグの積層物を、スチールベルトごと熱ロール間に通過させ、加熱、加圧、あるいは間欠プレスする方法や、ベルトプレスにより加熱および冷却を連続して行う方法、遠赤外線ヒーターによって予熱した後、コールドプレスする方法、あるいは、加熱冷却プレスを用いるバッチ方式などが挙げられる。繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造するための加熱工程の温度は、樹脂のガラス転移温度より100℃以上高いことが好ましい。これにより、樹脂の流動性が良好となり、さらに加圧することで積層されたプリプレグ間に存在する隙間を埋めることが可能となる。この結果、得られる成形体のボイドを低減させやすくなる。
[Heating process]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet can be produced by heating the laminate of unidirectional prepregs obtained as described above. Pressurization may be performed together with heating. From the viewpoint of easily increasing the mechanical strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, it is preferable to heat and pressurize the laminate to produce the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. The heating temperature in the heating step for producing the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preferably 100 to 300 ° C. When pressurizing, the pressure at the time of pressurization is preferably 0.1 to 10 MPa, more preferably 0.5 to 5.0 MPa. Specifically, for example, a method of passing a one-way prepreg laminate deposited and laminated on a conveyor such as a steel belt between heat rolls together with a steel belt and heating, pressurizing, or intermittently pressing, or a belt press. A method of continuously heating and cooling with a heating and cooling method, a method of preheating with a far-infrared heater and then cold pressing, a method of using a heating and cooling press, and the like can be mentioned. The temperature of the heating step for producing the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preferably 100 ° C. or higher higher than the glass transition temperature of the resin. As a result, the fluidity of the resin becomes good, and it becomes possible to fill the gap existing between the laminated prepregs by further applying pressure. As a result, it becomes easy to reduce the voids of the obtained molded product.

〔本発明の製造方法の実施形態〕
次に、本発明の製造方法を以下の実施形態により詳細に説明する。なお、以下において、図面に表された構成を説明するうえで、「上」、「下」等の方向を示す用語、およびそれらを含む別の用語を使用するが、それらの用語を使用する目的は図面を通じて実施形態の理解を容易にすることである。したがって、それらの用語は本発明の実施形態が実際に使用されるときの方向を示すものとは限らないし、それらの用語によって特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲は何ら限定されない。
[Embodiment of the manufacturing method of the present invention]
Next, the production method of the present invention will be described in detail by the following embodiments. In the following, in explaining the configuration shown in the drawings, terms indicating directions such as "up" and "down" and other terms including them are used, but the purpose of using these terms is used. Is to facilitate understanding of embodiments through drawings. Therefore, these terms do not necessarily indicate the direction in which the embodiments of the present invention are actually used, and the terms do not limit the technical scope of the invention described in the claims.

(第1実施形態)
本発明の製造方法の第1実施形態を、図1および図2を用いて説明する。図1は本実施形態に用いる装置の散布部および積層部の概略図である。図1に示すように、本実施形態の製造方法で使用する装置は、一方向プリプレグを散布するための散布口1、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg)を調整するための計量部2、プリプレグを貯留しておくための貯留槽3、および、貯留槽3から計量部2へとプリプレグを輸送するための輸送部4を備える散布部5を1つ有する。本実施形態においては、被積層面を図2に示すように25の積層区画に分けて、各積層区画において3回の散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造する。具体的には、図2に示すように1回目の散布工程をa1として示す積層区画において行った後、散布部および/または積層部が図2中のx軸またはy軸方向に移動することにより、隣のa2として示す積層区画において2回目の散布工程を行う。そして、25の積層区画のそれぞれにおいて1回の散布工程(合計して25回の散布工程)を行った後、次にa26として示す積層区画において、該区画における2回目の散布工程を行い、これを25の積層区画のそれぞれにおいて行う。例えばこの散布工程を3回繰り返し、合計して75回の散布工程を行い、プライ数が3の繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造することができる。この実施形態において、各積層区画の大きさ(Lmm)は、散布工程間で散布口をx軸方向に移動させる距離と、y軸方向に移動させる距離との積から算出される。図2に示すように、積層区画が正方形となるように、x軸およびy軸方向の移動距離を等しく設定することが、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性を高めやすい観点から好ましい。
(First Embodiment)
A first embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic view of a spraying portion and a laminated portion of the apparatus used in this embodiment. As shown in FIG. 1, the apparatus used in the manufacturing method of the present embodiment has one spray port for spraying the one-way prepreg, and the weight (Xg) of the one-way prepreg dropped from one spray port at one time. It has one measuring unit 2 for adjusting, a storage tank 3 for storing the prepreg, and a spraying unit 5 including a transport unit 4 for transporting the prepreg from the storage tank 3 to the measuring unit 2. In the present embodiment, the surface to be laminated is divided into 25 laminated sections as shown in FIG. 2, and the spraying step is performed three times in each laminated section to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. Specifically, as shown in FIG. 2, after the first spraying step is performed in the laminated section shown as a1, the spraying portion and / or the laminated portion moves in the x-axis or y-axis direction in FIG. , The second spraying step is performed in the adjacent laminated section shown as a2. Then, after performing one spraying step (a total of 25 spraying steps) in each of the 25 laminated sections, the second spraying step in the section is then performed in the laminated section shown as a26. Is carried out in each of the 25 laminated sections. For example, this spraying step is repeated 3 times, and a total of 75 spraying steps are performed to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having 3 plies. In this embodiment, the size of each laminated section (Lmm 2 ) is calculated from the product of the distance for moving the spray port in the x-axis direction and the distance for moving the spray port in the y-axis direction between the spraying steps. As shown in FIG. 2, it is preferable to set the moving distances in the x-axis and y-axis directions to be equal so that the laminated section is square, from the viewpoint of easily enhancing the isotropic property of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.

(第2実施形態)
本発明の製造方法の第2実施形態を、図1、図3および図4を用いて説明する。図1については、第1実施形態について述べたとおりである。本実施形態の製造方法で使用する装置は、図3に示すように、図1に示す散布部5を5つ並列に並べた構造を有する。本実施形態においては、被積層面6に積層される積層物が複数回の散布工程により得られるものであることが好ましく、例えば1つの積層区画において3回の散布工程が行われたものであることが好ましい。具体的な散布工程を、図4を用いて説明する。図4には、被積層面を25個の積層区画に分けた概略図が記載されている。本実施形態の製造方法で使用する装置は、5つの散布口を有し、各散布口を散布口a~eとすると、散布口aから1回目の散布工程により散布された一方向プリプレグは、図4に示すa1として記載する積層区画に積層される。同様に散布口b~eのそれぞれから、1回目の散布工程により散布された一方向プリプレグは、それぞれ、図4に示すb1~e1として記載する積層区画に積層される。本実施形態では、5つの散布口a~eから散布された一方向プリプレグが互いに重なり合い、1つの積層物が得られるように、隣り合う散布口の間隔を設定している。なお、1回目の散布工程と記載するが、この場合、5個の散布口のそれぞれにおいて1回の散布工程が行われていることから、散布工程の回数としては5回と数える。以下についても同様である。1回目の散布工程の後、積層部7が図4の矢印方向とは反対方向に所定の距離で移動する、および/または、散布部5が図4の矢印方向に所定の距離で移動することにより、次のa2~e2として示す積層区画に積層させる。本実施形態においては、1回目の散布工程において散布されたa1~e1の区画に積層された一方向プリプレグと、2回目の散布工程において散布されたa2~e2の区画に積層された一方向プリプレグとが互いに重なり合い、1つの積層物が得られるように、散布部または積層部の移動距離および/または移動速度を設定している。全25の積層区画のそれぞれにおいて1回目の散布工程を行った後、この操作を3回繰り返して、最終的に5つの散布口のそれぞれから、15回の散布工程を行い、図4に示す正方形の積層物を得ることができる。この実施形態において、各積層区画の大きさ(Lmm)は、散布口の中心間の距離と、散布部または積層部を図4中の矢印方向またはその反対方向に移動させる距離との積から算出される。図4に示すように、積層区画が正方形となるように、散布口間隔および移動距離を等しく設定することが、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性を高めやすい観点から好ましい。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 4. FIG. 1 is as described for the first embodiment. As shown in FIG. 3, the apparatus used in the manufacturing method of the present embodiment has a structure in which five spraying portions 5 shown in FIG. 1 are arranged in parallel. In the present embodiment, it is preferable that the laminate laminated on the surface to be laminated 6 is obtained by a plurality of spraying steps, for example, three spraying steps are performed in one laminated section. Is preferable. A specific spraying process will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a schematic view in which the surface to be laminated is divided into 25 laminated sections. The apparatus used in the manufacturing method of the present embodiment has five spray ports, and if each spray port is a spray port a to e, the one-way prepreg sprayed from the spray port a by the first spraying step is It is laminated in the stacking section described as a1 shown in FIG. Similarly, the one-way prepregs sprayed from each of the spray ports b to e in the first spraying step are laminated in the stacking section described as b1 to e1 shown in FIG. 4, respectively. In the present embodiment, the distance between the adjacent spray ports is set so that the unidirectional prepregs sprayed from the five spray ports a to e overlap each other and one laminate can be obtained. Although it is described as the first spraying step, in this case, since one spraying step is performed at each of the five spraying ports, the number of spraying steps is counted as five. The same applies to the following. After the first spraying step, the laminated portion 7 moves in the direction opposite to the arrow direction in FIG. 4 by a predetermined distance, and / or the spraying portion 5 moves in the direction of the arrow in FIG. 4 by a predetermined distance. Then, it is laminated in the stacking section shown as the following a2 to e2. In the present embodiment, the one-way prepreg laminated in the sections a1 to e1 sprayed in the first spraying step and the one-way prepreg laminated in the sections a2 to e2 sprayed in the second spraying step. The moving distance and / or moving speed of the spraying portion or the laminated portion is set so that the above and the two overlap each other to obtain one laminated product. After performing the first spraying step in each of the 25 laminated sections, this operation was repeated 3 times, and finally 15 spraying steps were performed from each of the 5 spray ports, and the square shown in FIG. 4 Laminates can be obtained. In this embodiment, the size of each laminated section (Lmm 2 ) is derived from the product of the distance between the centers of the spray ports and the distance to move the sprayed portion or the laminated portion in the direction of the arrow in FIG. 4 or the opposite direction. Calculated. As shown in FIG. 4, it is preferable to set the spray port spacing and the moving distance to be equal so that the laminated section is square, from the viewpoint of easily enhancing the isotropic property of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.

本実施形態の変形例として、散布口の数は、5個より多くてもよいし、5個より少なくてもよい。5つの散布口はそれぞれから散布された一方向プリプレグが互いに重なり合わないような間隔に設定されていてもよい。上記実施形態においては、被積層面の1つの積層区画に対し3回の散布工程が行われていると理解され、この場合の繊維強化熱可塑性樹脂シートにおけるプライ数は3回であると記載する。1つの被積層面に対する散布工程の回数は、3回よりも少なくてもよいし、3回より多くてもよい。散布部および/または積層部の移動は、間欠的であってもよいし、連続的であってもよい。さらに、散布部における貯留槽の数は、1つの散布口に対して1つであってもよいし、複数の散布口に対して1つであってもよい。 As a modification of the present embodiment, the number of spray ports may be more than 5 or less than 5. The five spray ports may be set at intervals such that the unidirectional prepregs sprayed from each do not overlap each other. In the above embodiment, it is understood that the spraying step is performed three times for one laminated section of the laminated surface, and it is described that the number of plies in the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet in this case is three times. .. The number of spraying steps on one laminated surface may be less than 3 times or more than 3 times. The movement of the spray and / or laminate may be intermittent or continuous. Further, the number of storage tanks in the spraying portion may be one for one spraying port or one for a plurality of spraying ports.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態の製造方法を、図1および図5を用いて説明する。図1については、第1実施形態について述べたとおりである。本実施形態で使用する装置全体の概略図は図示していないが、図1に示される散布部が2つ並列に並び、散布口の下方に積層部が位置する構成を有する。本実施形態においても、被積層面6に積層される積層物は、複数回の散布工程により得られるものであることが好ましく、例えばそれぞれの散布口から1つの積層区画に対し1回の散布工程で、合計して2つの積層区画に対して積層を行った後、散布部および/または積層部が移動することにより、隣り合う被積層面にさらなる散布・積層が行われることが好ましい。具体的な散布工程を、図5を用いて説明する。図5には、被積層面を16個の積層区画に分けた概略図が記載されている。本実施形態の製造方法で使用する装置は、2つの散布口を有し、各散布口を散布口aおよびbとすると、散布口aから1回目の散布工程により散布された一方向プリプレグは、図5に示すa1として記載する積層区画に積層される。同様に散布口bから1回目の散布工程により散布された一方向プリプレグは、図5に示すb1として記載する積層区画に積層される。本実施形態では、2つの散布口aおよびbから散布された一方向プリプレグが互いに重なり合い、1つの積層物が得られるように、隣り合う散布口の間隔を設定している。次いで、積層部7が図5中のxとは反対の方向に移動する、および/または、散布部5が図5中のx方向に移動することにより、次のa2およびb2で示される積層区画において2回目の散布工程を行う。次に、積層部7が図5中のx方向およびy方向に移動する、および/または、散布部5が図5中のx方向とは反対の方向およびy方向とは反対の方向に移動し、次の3回目の散布工程により散布口aおよびbから散布された一方向プリプレグを、それぞれ、図5に示すa3およびb3として記載する被積層面に積層させる。本実施形態においては、1回目の散布工程において散布された一方向プリプレグと、2回目の散布工程において散布された一方向プリプレグとが互いに重なり合い、1つの積層物が得られるように、散布口の間隔、散布部または積層部の移動距離および/または移動速度を設定している。このようにして、最終的に2つの散布口のそれぞれから24回の散布工程を行い、図5に示すような積層物を得ることができる。図5に示すように、積層区画が正方形となるように、散布口間隔および移動距離を等しく設定することが、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性を高めやすい観点から好ましい。
(Third Embodiment)
The production method of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 5. FIG. 1 is as described for the first embodiment. Although a schematic view of the entire apparatus used in the present embodiment is not shown, it has a configuration in which two spraying portions shown in FIG. 1 are arranged in parallel and a laminated portion is located below the spraying port. Also in this embodiment, the laminate to be laminated on the surface to be laminated 6 is preferably obtained by a plurality of spraying steps, for example, one spraying step from each spraying port to one laminated section. Therefore, it is preferable that after laminating on a total of two laminated sections, the spraying portion and / or the laminating portion moves to further spray and laminate on the adjacent laminated surfaces. A specific spraying process will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a schematic view in which the surface to be laminated is divided into 16 laminated sections. The apparatus used in the manufacturing method of the present embodiment has two spray ports, and if each spray port is a spray port a and b, the one-way prepreg sprayed from the spray port a by the first spraying step is It is laminated in the stacking section described as a1 shown in FIG. Similarly, the one-way prepreg sprayed from the spray port b in the first spraying step is laminated in the stacking section described as b1 shown in FIG. In the present embodiment, the distance between the adjacent spray ports is set so that the unidirectional prepregs sprayed from the two spray ports a and b overlap each other to obtain one laminate. Then, the laminated portion 7 moves in the direction opposite to x in FIG. 5, and / or the sprayed portion 5 moves in the x direction in FIG. 5, whereby the laminated section shown by the following a2 and b2 is shown. The second spraying step is performed in. Next, the laminated portion 7 moves in the x-direction and the y-direction in FIG. 5, and / or the spraying portion 5 moves in the direction opposite to the x-direction and the direction opposite to the y-direction in FIG. , The one-way prepreg sprayed from the spray ports a and b by the next third spraying step is laminated on the surface to be laminated described as a3 and b3 shown in FIG. 5, respectively. In the present embodiment, the one-way prepreg sprayed in the first spraying step and the one-way prepreg sprayed in the second spraying step overlap each other so that one laminate can be obtained. The interval, the moving distance and / or the moving speed of the spraying part or the laminated part are set. In this way, the spraying step is finally performed 24 times from each of the two spraying ports, and the laminate as shown in FIG. 5 can be obtained. As shown in FIG. 5, it is preferable to set the spray port spacing and the moving distance to be equal so that the laminated section is square, from the viewpoint of easily enhancing the isotropic property of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.

〔繊維強化熱可塑性樹脂シート〕
本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む一方向プリプレグのランダム積層体であり、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む。本明細書において、一方向プリプレグのランダム積層体とは、複数の一方向プリプレグが、各一方向プリプレグにおける繊維方向が互いにランダムになるように積層された積層体である。一方向プリプレグに含まれる強化繊維は、通常、開繊された強化繊維である。
[Fiber reinforced thermoplastic resin sheet]
The fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention is a random laminate of unidirectional prepregs containing reinforced fibers and a thermoplastic resin, and includes reinforced fibers and a thermoplastic resin. As used herein, the random laminate of unidirectional prepregs is a laminate in which a plurality of unidirectional prepregs are laminated so that the fiber directions in each unidirectional prepreg are random to each other. The reinforcing fibers contained in the one-way prepreg are usually opened reinforcing fibers.

本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、上記に述べたように、局所的に繊維配向が過多となる部分がなく、繊維を介した繊維軸方向と異にする方向への応力伝達が均一である。このような特徴を有する本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、あらゆる方向に対する強度のばらつきが少ないと考えられる。そのため、繊維強化熱可塑性樹脂シートから成形体を製造する際に、成形性が良好となり、強度ばらつきの少ない均質な成形体を製造することが可能となる。 As described above, the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention has no portion where the fiber orientation is locally excessive, and is oriented in a direction different from the fiber axial direction via the fiber. Stress transfer is uniform. It is considered that the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention having such characteristics has little variation in strength in all directions. Therefore, when a molded product is manufactured from a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, the moldability is improved, and it is possible to manufacture a homogeneous molded product with little variation in strength.

繊維強化熱可塑性樹脂シートの引張強度等の機械的強度は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に用いる繊維の種類、樹脂の種類、繊維体積含有率(Vf)等によって異なり、繊維強化熱可塑性樹脂シートから得た成形体に所望される強度に応じて、上記を適宜選択して設定することができる。本発明の製造方法によれば、本発明の製造方法によらない方法で製造した熱可塑性樹脂シートと比較して、相対的に高い機械的強度を達成することができる。また、本発明の製造方法によれば、上記に述べたように、機械的強度のばらつきを抑制することができる。具体的には、繊維強化熱可塑性樹脂シートの引張強度の変動係数(CV値)は、好ましくは20.0%未満、より好ましくは19.0%以下、さらに好ましくは15.0%以下、特に好ましくは10.0%以下である。引張弾性率の変動係数(CV値)は、好ましくは20.0%以下であり、より好ましくは10.0%以下である。上記変動係数(CV値)は、低ければ低いほどばらつきが少ないことを表し、その下限は特に限定されず、0%以上であればよい。なお、変動係数は、後述する方法で測定した平均引張強度と、該引張強度の少なくとも5回の測定結果の標準偏差から、変動係数(CV値)=標準偏差/平均値×100(%)の式により算出される。 The mechanical strength such as the tensile strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet varies depending on the type of fiber used for manufacturing the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, the type of resin, the fiber volume content (Vf), etc., and the fiber-reinforced thermoplastic resin. The above can be appropriately selected and set according to the strength desired for the molded product obtained from the sheet. According to the manufacturing method of the present invention, relatively high mechanical strength can be achieved as compared with the thermoplastic resin sheet manufactured by the method not according to the manufacturing method of the present invention. Further, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to suppress variations in mechanical strength as described above. Specifically, the coefficient of variation (CV value) of the tensile strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preferably less than 20.0%, more preferably 19.0% or less, still more preferably 15.0% or less, particularly. It is preferably 10.0% or less. The coefficient of variation (CV value) of the tensile elastic modulus is preferably 20.0% or less, and more preferably 10.0% or less. The lower the coefficient of variation (CV value), the smaller the variation, and the lower limit thereof is not particularly limited and may be 0% or more. The coefficient of variation is the coefficient of variation (CV value) = standard deviation / average value × 100 (%) from the average tensile strength measured by the method described later and the standard deviation of the results of at least five measurements of the tensile strength. Calculated by the formula.

繊維強化熱可塑性樹脂シートの平均引張強度は、島津製作所製の精密万能試験機を用いJIS K 7164に従い測定され、少なくとも5回の測定の平均値を平均引張強度とする。測定条件の詳細は、例えば実施例に記載する通りである。 The average tensile strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is measured according to JIS K 7164 using a precision universal testing machine manufactured by Shimadzu Corporation, and the average value of at least 5 measurements is taken as the average tensile strength. The details of the measurement conditions are as described in, for example, Examples.

繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚み方向に積層された一方向プリプレグの層数は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚みによって適宜設定してよいが、好ましくは17~35層、より好ましくは20~35層である。厚み方向に積層された一方向プリプレグの層数が上記の下限以上であることが、物性のばらつきを低減しやすいから好ましい。また、厚み方向に積層された一方向プリプレグの層数が上記の上限以下であることが、テープ基材の安定生産の観点から好ましい。本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚み方向に積層された一方向プリプレグの層数は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの断面を、電子または光学顕微鏡を用いて観察した画像から、目視により測定される。 The number of layers of the unidirectional prepreg laminated in the thickness direction of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet may be appropriately set depending on the thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, but is preferably 17 to 35 layers, more preferably 20 to 35. It is a layer. It is preferable that the number of layers of the one-way prepreg laminated in the thickness direction is at least the above lower limit because it is easy to reduce variations in physical properties. Further, it is preferable that the number of layers of the unidirectional prepreg laminated in the thickness direction is not more than the above upper limit from the viewpoint of stable production of the tape base material. The number of layers of the unidirectional prepreg laminated in the thickness direction of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention is obtained from an image obtained by observing a cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet using an electronic or optical microscope. , Measured visually.

繊維強化熱可塑性樹脂シートのボイド率は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの成形性や機械的強度を高めやすい観点から、JIS-7075に従い測定し、好ましくは0~1.0%、より好ましくは0~0.5%以下である。 The void ratio of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is measured according to JIS-7075 from the viewpoint of easily increasing the moldability and mechanical strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, and is preferably 0 to 1.0%, more preferably 0. It is ~ 0.5% or less.

繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚みは、最終的に得られる成形体に所望される厚みに応じて適宜変更してよい。繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚みは、マイクロメーターを用いて測定される。 The thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet may be appropriately changed depending on the thickness desired for the finally obtained molded product. The thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is measured using a micrometer.

〔一方向プリプレグ〕
本発明の製造方法において使用する一方向プリプレグは、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む。本発明の製造方法においては、1種類の一方向プリプレグを使用してもよいし、例えば強化繊維および/または熱可塑性樹脂の種類や含有量等において互いに異なる2種以上の一方向プリプレグを使用してもよい。
[One-way prepreg]
The one-way prepreg used in the production method of the present invention contains reinforced fibers and a thermoplastic resin. In the production method of the present invention, one kind of one-way prepreg may be used, or for example, two or more kinds of one-way prepregs different from each other in the kind and content of the reinforcing fiber and / or the thermoplastic resin are used. You may.

(強化繊維)
強化繊維としては、例えばアラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサドール(PBO)繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変性した天然繊維などを繊維として用いた強化繊維などが挙げられる。これら強化繊維としては、数千本以上のフィラメントで構成される強化繊維が好ましく、繊維強化熱可塑性樹脂シートに含まれる一方向プリプレグを製造するにあたり3000~60000本のフィラメントで構成される強化繊維が好適に利用される。本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度・剛性の観点から、強化繊維は炭素繊維であることがより好ましい。本発明の製造方法で使用する一方向プリプレグは、1種類の強化繊維を含有してもよいし、二種以上の強化繊維を組み合わせて含有してもよい。一方向プリプレグに含まれる強化繊維は、好ましくは開繊された強化繊維であり、より好ましくは10μm~50μmの厚みとなるまで開繊された強化繊維である。
(Reinforcing fiber)
Examples of the reinforcing fiber include organic fiber such as aramid fiber, polyethylene fiber and polyparaphenylene benzoxador (PBO) fiber, glass fiber, carbon fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, tyranno fiber, genbuiwa fiber and ceramic fiber. Examples thereof include inorganic fibers, metal fibers such as stainless fibers and steel fibers, and reinforced fibers using boron fibers, natural fibers, and modified natural fibers as fibers. As these reinforcing fibers, a reinforcing fiber composed of several thousand or more filaments is preferable, and a reinforcing fiber composed of 3000 to 60,000 filaments is used for producing a unidirectional prepreg contained in a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. It is preferably used. From the viewpoint of the strength and rigidity of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention, the reinforcing fiber is more preferably carbon fiber. The one-way prepreg used in the production method of the present invention may contain one kind of reinforcing fiber or may contain two or more kinds of reinforcing fibers in combination. The reinforcing fiber contained in the unidirectional prepreg is preferably an opened reinforcing fiber, and more preferably a reinforcing fiber opened to a thickness of 10 μm to 50 μm.

強化繊維が炭素繊維である好ましい一態様において、炭素繊維はピッチ系の炭素繊維であってもよいし、PAN系の炭素繊維であってもよい。取扱性の観点から、炭素繊維がPAN系の炭素繊維であることが好ましい。 In a preferred embodiment in which the reinforcing fiber is a carbon fiber, the carbon fiber may be a pitch-based carbon fiber or a PAN-based carbon fiber. From the viewpoint of handleability, it is preferable that the carbon fiber is a PAN-based carbon fiber.

強化繊維における撚りの有無は特に限定されないが、一方向プリプレグを製造する際のマトリックス樹脂の浸透を高めやすく、繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度を高めやすい観点からは、撚りが少ないかまたは撚りのない強化繊維が好ましい。強化繊維の撚り数は、同様の観点から、好ましくは1回/m以下、より好ましくは0.5回/m以下、さらにより好ましくは0.3回/m以下である。 The presence or absence of twist in the reinforced fiber is not particularly limited, but from the viewpoint of easily increasing the penetration of the matrix resin in manufacturing the unidirectional prepreg and increasing the strength of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet, the twist is small or twisted. No reinforcing fiber is preferred. From the same viewpoint, the number of twists of the reinforcing fibers is preferably 1 time / m or less, more preferably 0.5 times / m or less, and even more preferably 0.3 times / m or less.

強化繊維として炭素繊維を用いる場合、炭素繊維は、一定のトラバース幅で円筒状の管であるボビンに巻かれていることが多い。炭素繊維1本のフィラメント径は、通常5~8μmであり、複数の炭素繊維が所定のフィラメント数(具体的には1000本(1K)、3000本(3K)、6000本(6K)、12000本(12K)、15000本(15K)、18000本(18K)、24000本(24K)、30000本(30K)、60000本(60K))で扁平状に集合した繊維束(炭素繊維トウ)が好適に利用される。炭素繊維のフィラメント数は、開繊された炭素繊維や本発明において使用する一方向プリプレグの所望される幅や厚みに応じて適宜変更してよいが、生産性の観点から、好ましくは3000~60000本、より好ましくは6000~24000本である。フィラメント数が上記の上限以下であることが、製造されるプリプレグ内部のボイドの発生を抑制しやすいため好ましい。また、フィラメント数が上記の下限以上であることが、開繊する際の単糸切れによる毛羽立ちおよびプリプレグの割れを抑制しやすいため好ましい。 When carbon fiber is used as the reinforcing fiber, the carbon fiber is often wound around a bobbin, which is a cylindrical tube with a constant traverse width. The filament diameter of one carbon fiber is usually 5 to 8 μm, and a plurality of carbon fibers have a predetermined number of filaments (specifically, 1000 (1K), 3000 (3K), 6000 (6K), 12000). A fiber bundle (carbon fiber tow) assembled flatly with (12K), 15,000 (15K), 18,000 (18K), 24,000 (24K), 30,000 (30K), 60,000 (60K)) is preferable. It will be used. The number of filaments of the carbon fiber may be appropriately changed depending on the desired width and thickness of the opened carbon fiber and the unidirectional prepreg used in the present invention, but is preferably 3000 to 60,000 from the viewpoint of productivity. Books, more preferably 6000 to 24000. It is preferable that the number of filaments is not more than the above upper limit because it is easy to suppress the generation of voids inside the manufactured prepreg. Further, it is preferable that the number of filaments is not less than the above lower limit because it is easy to suppress fluffing and cracking of the prepreg due to single yarn breakage at the time of opening the fiber.

(熱可塑性樹脂)
一方向プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂は、熱可塑性を有する樹脂である限り特に限定されない。熱可塑性樹脂としては、強化繊維に含浸させた後プリプレグを製造する工程において重合が進むような現場重合型の化合物の重合物である熱可塑性樹脂、ポリアミド系樹脂(例えばナイロン6、ナイロン12、ナイロン66、ナイロン46等)、ポリエステル系樹脂(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等)、ポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱硬化性樹脂を変性させ熱可塑性を有する樹脂や、これらの共重合体、変性体、および2種類以上ブレンドした樹脂等が挙げられる。一方向プリプレグが1種類の熱可塑性樹脂を含有していてもよいし、2種以上の熱可塑性樹脂を組み合わせて含有していてもよい。一方向プリプレグまたは繊維強化熱可塑性樹脂シートには、耐衝撃性を向上させる観点で、上記の熱可塑性樹脂に加えて、エラストマーおよび/またはゴム成分を添加してもよい。
(Thermoplastic resin)
The thermoplastic resin contained in the unidirectional prepreg is not particularly limited as long as it is a resin having thermoplasticity. The thermoplastic resin is a thermoplastic resin or a polyamide resin (for example, nylon 6, nylon 12, nylon) which is a polymer of a field-polymerized compound in which polymerization proceeds in the process of producing a prepreg after impregnating the reinforcing fiber. 66, nylon 46, etc.), polyester resin (eg polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, etc.), polyolefin resin (eg polyethylene, polypropylene, etc.), polyether ketone resin, polyphenylene sulfide resin, polyetherimide resin, polycarbonate resin, heat. Examples thereof include a resin having a thermoplastic property obtained by modifying a curable resin, a copolymer thereof, a modified product, and a resin obtained by blending two or more kinds thereof. The one-way prepreg may contain one type of thermoplastic resin, or may contain two or more types of thermoplastic resins in combination. In addition to the above-mentioned thermoplastic resin, an elastomer and / or a rubber component may be added to the unidirectional prepreg or the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet from the viewpoint of improving impact resistance.

一方向プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂は、融点またはガラス転移温度以上に加熱して溶融させた状態で、好ましくは10~3500mPa・s、の溶融粘度を有する。熱可塑性樹脂の溶融粘度は、粘度計により測定される。 The thermoplastic resin contained in the unidirectional prepreg has a melt viscosity of preferably 10 to 3500 mPa · s in a state of being melted by heating to a melting point or a glass transition temperature or higher. The melt viscosity of the thermoplastic resin is measured by a viscometer.

一方向プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂は、強化繊維への含浸性を高めやすい観点から、溶剤に可溶性の熱可塑性樹脂であることも好ましい。溶剤としては、有機溶媒が挙げられ、具体的には、DNP・NMP等の極性溶媒、好ましくはケトン系溶媒、より好ましくはメチルエチルケトンが挙げられる。この場合、熱可塑性樹脂を溶剤に溶解させて得たワニスを用いて、強化繊維への含浸を行うことができる。 The thermoplastic resin contained in the unidirectional prepreg is preferably a solvent-soluble thermoplastic resin from the viewpoint of easily enhancing the impregnation property into the reinforcing fibers. Examples of the solvent include organic solvents, and specific examples thereof include polar solvents such as DNP and NMP, preferably ketone solvents, and more preferably methyl ethyl ketone. In this case, the reinforcing fibers can be impregnated by using a varnish obtained by dissolving a thermoplastic resin in a solvent.

(一方向プリプレグの製造方法)
熱可塑性樹脂を強化繊維に含浸させる方法としては、溶剤溶解樹脂浴や溶融樹脂含浸浴(ホットメルト法またはドライ法)を用いる方法が挙げられる。
(Manufacturing method of one-way prepreg)
Examples of the method of impregnating the reinforcing fiber with the thermoplastic resin include a method using a solvent-soluble resin bath and a molten resin impregnated bath (hot melt method or dry method).

熱可塑性樹脂を含浸させた場合、次いで、強化繊維に含浸させた熱可塑性樹脂を固化させる。加熱温度は、用いる強化繊維の種類や、樹脂溶液を用いた場合には溶媒の種類や揮発温度等によって適宜変更してよいが、非晶性樹脂の場合、ガラス転移温度より100℃以上高い温度で加工することが好ましい。結晶性樹脂の場合、融点より30℃以上高い温度で加工することが好ましい。 When the thermoplastic resin is impregnated, the thermoplastic resin impregnated in the reinforcing fibers is then solidified. The heating temperature may be appropriately changed depending on the type of reinforcing fiber used, the type of solvent when a resin solution is used, the volatile temperature, etc., but in the case of an amorphous resin, the temperature is 100 ° C. or higher higher than the glass transition temperature. It is preferable to process with. In the case of a crystalline resin, it is preferable to process it at a temperature higher than the melting point by 30 ° C. or higher.

上記のようにして得た一方向プリプレグテープを裁断し、一方向プリプレグを製造することができる。裁断方法は特に限定されず、好ましくはペレタイザー、ギロチン方式、コダック方式等のカッターを用いて行ってよい。これらを用いて一方向プリプレグテープを所望の繊維長(例えば10~30mm)となるように裁断することにより、一方向プリプレグ(チョップドプリプレグ)を製造することができる。 The one-way prepreg tape obtained as described above can be cut to produce a one-way prepreg. The cutting method is not particularly limited, and a cutter such as a pelletizer, a guillotine method, or a Kodak method may be preferably used. A unidirectional prepreg (chopped prepreg) can be produced by using these to cut a unidirectional prepreg tape to a desired fiber length (for example, 10 to 30 mm).

<成形体>
(成形体の製造方法)
本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、高い強度と成形性を兼ね備えると共に、強度のばらつきが少なく、様々な繊維強化プラスチック成型体を製造するための中間材料として好適に用いることができる。かかる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、スタンパブルシートとも称され、板金の代替となる材料である。ここで、従来既知のプリプレグには、少なからず繊維配向が過多となる部分が含まれている。繊維配向過多による影響を低減するためには、シートを厚くする必要があった。しかし、本発明の製造方法により製造された繊維強化熱可塑性樹脂シートは、上記に述べたように、局所的に繊維配向が過多となる部分が限りなく少ないか、存在しないため、薄層でありながらも高い強度と賦形性とを兼ね備え、強度のばらつきが少ない。そのため、従来よりも低温、低圧、短時間の条件でも十分な強度を有する成形体を製造することが可能である。このような穏やかな条件で成形が可能であるため、成形時にランダム性が失われるということも回避される。
<Molded body>
(Manufacturing method of molded product)
The fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention has high strength and moldability, and has little variation in strength, and is suitably used as an intermediate material for producing various fiber-reinforced plastic molded bodies. Can be done. Such a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is also referred to as a stampable sheet, and is a material that substitutes for sheet metal. Here, the conventionally known prepreg includes a portion in which the fiber orientation is excessive. In order to reduce the influence of excessive fiber orientation, it was necessary to make the sheet thicker. However, as described above, the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet produced by the production method of the present invention is a thin layer because there are extremely few or no portions where the fiber orientation is locally excessive. However, it has both high strength and plasticity, and there is little variation in strength. Therefore, it is possible to manufacture a molded product having sufficient strength even under conditions of lower temperature, lower pressure, and shorter time than before. Since molding is possible under such mild conditions, it is possible to avoid losing randomness during molding.

繊維強化熱可塑性樹脂シートを用いて成形体を製造する方法としては、プレス成形が挙げられる。プレス成形は、加工装置および型等を用いて、繊維強化熱可塑性樹脂シートに曲げ、剪断、圧縮等の変形を加え、成形体を製造する方法である。成形形態としては、例えば深絞り、フランジ、コールゲート、エッジカーリング、型打ちなどが挙げられる。プレス成形の方法としては、金型プレス法、加熱・冷間プレス法、コールドプレス法および、大型の部材(例えば航空機用部材)を成形するために使用されるオートクレーブ法などが挙げられる。例えば自動車製造ラインでの適応を目指す場合、繊維強化熱可塑性樹脂シートを予め、該シートに含まれる熱可塑性樹脂の融点もしくはガラス転移温度以上の温度で加熱し、シートを軟化させる。加熱後、これをプレス機に備え付けられた成形型へ搬送し、プレスすることで成形品を製造することができる。この時の金型温度を、該シートに含まれる熱可塑性樹脂の融点またはガラス転移温度以下に設定することで材料の賦形と同時に材料を硬化させることが可能な為、ハイサイクルでの成形が可能となる。 As a method for producing a molded product using a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, press molding can be mentioned. Press molding is a method of manufacturing a molded product by bending, shearing, compressing, or the like by bending, shearing, compressing, or the like on a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet using a processing device, a mold, or the like. Examples of the molding form include deep drawing, flange, call gate, edge curling, and stamping. Examples of the press forming method include a die pressing method, a heating / cold pressing method, a cold pressing method, and an autoclave method used for forming a large member (for example, an aircraft member). For example, when aiming for application in an automobile production line, the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preheated at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin contained in the sheet or the glass transition temperature to soften the sheet. After heating, this can be conveyed to a molding die provided in a press machine and pressed to manufacture a molded product. By setting the mold temperature at this time to be equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin contained in the sheet or the glass transition temperature, it is possible to cure the material at the same time as shaping the material, so that molding in a high cycle can be performed. It will be possible.

本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートに含まれる樹脂は熱可塑性樹脂であるため、繊維強化熱可塑性樹脂シートを加熱し、該樹脂を溶融させた状態で融点またはガラス転移温度以下に設定した金型に材料を投入し、加圧することで成形型の形状に変形と同時に冷却する、スタンピング成形にも適している。また、該シートは特に成形性に優れるため、従来の繊維強化プラスチックを用いる場合では成形が困難であった深絞り形状などの成形にも適している。 Since the resin contained in the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention is a thermoplastic resin, the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is heated and the resin is melted to have a melting point or a glass transition temperature or lower. It is also suitable for stamping molding, in which the material is put into the mold set in and pressed to transform it into the shape of the molding mold and cool it at the same time. Further, since the sheet is particularly excellent in moldability, it is also suitable for molding a deep-drawn shape, which is difficult to mold when a conventional fiber reinforced plastic is used.

(成形体)
本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートから製造した成形体の用途は何ら限定されないが、例えば、OA機器および携帯電話等に用いられる電気、電子機器部品、支柱および補強材等の建築材料、自動車用構造部品、航空機用部品等が挙げられる。本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートから製造した成形体は、高い強度を少ないばらつきで有している。また、シートに限らず一方向材としての補強材等にも利用することができる。
(Molded body)
The use of the molded product produced from the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention is not limited in any way, and for example, electric and electronic equipment parts, columns, reinforcing materials and the like used for OA equipment and mobile phones and the like. Examples include building materials, structural parts for automobiles, parts for aircraft, and the like. The molded product produced from the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention has high strength with little variation. Further, it can be used not only as a sheet but also as a reinforcing material as a one-way material.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。まず評価方法について説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but these do not limit the scope of the present invention. First, the evaluation method will be described.

<平均引張強度および変動係数の測定>
繊維強化熱可塑性樹脂シートの平均引張強度は、JIS K 7164に従い、島津製作所製の精密万能試験機、オートグラフAG-100kNXplusを用いて行った。具体的には、後述する実施例および比較例で得た平板状の繊維強化熱可塑性樹脂シートから、任意の長さ方向とそれに対して垂直の幅方向にて、長さ250±1.0mm、幅35±0.2mmの長方形の試料を切り出し、これを測定試料とした。上記のようにして、5個の測定試料を作成した。該測定試料について、JIS K 7164に従い、チャック間距離(標点間距離)150mm、クロスヘッド速度1.0mm/分で引張強度を測定し、5つの測定試料について得た引張強度の平均値を平均引張強度とした。また、上記引張強度の結果から、標準偏差を算出し、変動係数を、変動係数CV値[%]=(不変標準偏差/平均値)×100の式より算出した。
<Measurement of average tensile strength and coefficient of variation>
The average tensile strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet was measured according to JIS K 7164 using a precision universal testing machine manufactured by Shimadzu Corporation, Autograph AG-100kNXplus. Specifically, from the flat plate-shaped fiber-reinforced thermoplastic resin sheets obtained in Examples and Comparative Examples described later, the length is 250 ± 1.0 mm in an arbitrary length direction and a width direction perpendicular to it. A rectangular sample with a width of 35 ± 0.2 mm was cut out and used as a measurement sample. As described above, 5 measurement samples were prepared. For the measurement sample, the tensile strength was measured at a chuck distance (distance between gauge points) of 150 mm and a crosshead speed of 1.0 mm / min according to JIS K 7164, and the average value of the tensile strength obtained for the five measurement samples was averaged. The tensile strength was used. Further, the standard deviation was calculated from the result of the tensile strength, and the coefficient of variation was calculated from the formula of the coefficient of variation CV value [%] = (invariant standard deviation / mean value) × 100.

<一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積(Vmm)の測定>
一方向プリプレグ1枚あたりの体積は、一方向プリプレグについて繊維方向、繊維方向と直交する幅方向、厚み方向の長さをデジタルノギスを用いて測定し、それらの積から算出した。上記測定を任意に選出した10枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行い、得られた結果の平均値を一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積とした。
<Measurement of average volume (Vmm 3 ) per unidirectional prepreg>
The volume per unidirectional prepreg was calculated from the lengths of the unidirectional prepreg in the fiber direction, the width direction orthogonal to the fiber direction, and the thickness direction using a digital caliper, and the product thereof. The above measurement was performed for each of 10 arbitrarily selected one-way prepregs, and the average value of the obtained results was taken as the average volume per one-way prepreg.

<1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg)の測定>
散布部に備えられた計量部のロードセルにてグラム計量を行い測定した。
<Measurement of weight (Xg) of one-way prepreg dropped from one spray port at one time>
Gram measurement was performed and measured in the load cell of the weighing unit provided in the spraying unit.

<被積層面から散布口までの距離(Hmm)の測定>
被積層面から散布口までの距離は、スケールにて測定した。
<Measurement of distance (Hmm) from the laminated surface to the spray port>
The distance from the laminated surface to the spray port was measured on a scale.

<1回の散布による被積層面の単位面積あたりの重量(散布目付け)の測定>
散布目付けは、1回の散布工程における基材重量(散布量)を各積層区画の大きさで除して算出した。
<Measurement of weight per unit area (spraying basis weight) of the laminated surface by one spraying>
The spraying basis weight was calculated by dividing the weight of the base material (spraying amount) in one spraying step by the size of each laminated section.

<繊維強化熱可塑性樹脂シートの繊維体積含有率の測定>
JIS K 7075に準拠して測定した。
<Measurement of fiber volume content of fiber reinforced thermoplastic resin sheet>
Measured according to JIS K 7075.

<単位面積あたりの延べ散布回数>
繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造するに要した散布回数を、繊維強化熱可塑性樹脂シートの面積で除して算出した。
<Total number of sprays per unit area>
The number of sprays required to produce the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet was calculated by dividing by the area of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.

〔製造例1:一方向プリプレグテープ(a)の製造〕
800tex、12,000フィラメントの炭素繊維(東レ株式会社製、トレカ(登録商標)T700SC-12000)の連続な繊維束を、エマルジョン樹脂(松本油脂製薬株式会社製、PPE-104)を樹脂成分の濃度が0.2重量%になるように水道水で希釈したサイジング剤母液を入れたエマルジョン槽に連続的に浸漬させて、炭素繊維にサイジング剤を付与した。この際、エマルジョン槽内で数本のガイドを介すことで繊維束を薄く広げた。その後、100℃のホットローラーにより、炭素繊維に含浸した余分な水分を除去しながら乾燥させることで、開繊テープを得た。得られた開繊テープの幅は、15mm~17mmであった。
[Manufacturing Example 1: Manufacture of unidirectional prepreg tape (a)]
A continuous fiber bundle of 800tex, 12,000 filament carbon fiber (Toray Co., Ltd., Torayca (registered trademark) T700SC-12000) and an emulsion resin (Matsumoto Yushi Pharmaceutical Co., Ltd., PPE-104) are used for the concentration of the resin component. The sizing agent was continuously immersed in an emulsion tank containing a sizing agent mother liquor diluted with tap water so as to have a value of 0.2% by weight, and the sizing agent was applied to the carbon fibers. At this time, the fiber bundle was thinly spread in the emulsion tank through several guides. Then, the fiber-opening tape was obtained by drying while removing the excess water impregnated in the carbon fiber with a hot roller at 100 ° C. The width of the obtained spread tape was 15 mm to 17 mm.

開繊テープに含浸させるマトリックス樹脂として、現場重合型エポキシ化合物を含む組成物(ナガセケムテックス株式会社製、DENATITE XNR6850V、重量平均分子量200~1000を有するビスフェノールA型エポキシ化合物55重量部、ビスフェノールA30重量部、および、メチルエチルケトン15重量部を含む)100重量部、および、硬化剤(ナガセケムテックス株式会社製、DENATITE XNH6850V、有機リン化合物)8重量部を十分に混合攪拌し、マトリックス樹脂用組成物(樹脂ペースト)を得た。マトリックス樹脂用組成物を、開繊テープの両面から、繊維体積含有率(Vf)が40%になるように塗布し、塗布直後に、テープの両面を離型ベルトにより押さえ、ガイドを介して加熱・冷却することにより上記ビスフェノールA型エポキシ化合物とビスフェノールAとが重合し、平滑性が高く、現場重合型エポキシ樹脂である上記ビスフェノールA型エポキシ化合物とビスフェノールAとの重合物(熱可塑性エポキシ樹脂)が十分に含浸された、一方向プリプレグテープを得た。 As a matrix resin to be impregnated in the spread tape, a composition containing a field-polymerized epoxy compound (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, DENATITE XNR6850V, 55 parts by weight of bisphenol A type epoxy compound having a weight average molecular weight of 200 to 1000, 30 parts by weight of bisphenol A). 100 parts by weight of the composition (including 15 parts by weight of methyl ethyl ketone) and 8 parts by weight of the curing agent (DENATITE XNH6850V, organic phosphorus compound manufactured by Nagase ChemteX Corporation) were thoroughly mixed and stirred to form a composition for a matrix resin (including 15 parts by weight of methyl ethyl ketone). Resin paste) was obtained. The composition for matrix resin is applied from both sides of the spread tape so that the fiber volume content (Vf) is 40%, and immediately after the application, both sides of the tape are pressed by a release belt and heated via a guide. -By cooling, the bisphenol A type epoxy compound and bisphenol A polymerize, and the smoothness is high. A polymer of the bisphenol A type epoxy compound and bisphenol A, which is a field-polymerized epoxy resin (thermoplastic epoxy resin). A unidirectional prepreg tape was obtained that was fully impregnated with.

〔製造例2:一方向プリプレグテープ(b)の製造〕
800tex、12,000フィラメントの炭素繊維(Formosa Plastics Corporation製、TAIRYFIL TC36P-12K)の連続な繊維束を、水道水を入れた水槽に連続的に浸漬させ、この際、水槽内で数本のガイドを介すことで繊維束を薄く広げた。その後、100℃のホットローラーにより、炭素繊維に含浸した余分な水分を除去しながら乾燥させることで、開繊テープを得た。得られた開繊テープの幅は、15mm~17mmであった。
[Manufacturing Example 2: Manufacture of unidirectional prepreg tape (b)]
A continuous fiber bundle of 800tex, 12,000 filament carbon fibers (TAIRYFIL TC36P-12K, manufactured by Formosa Plastics Corporation) is continuously immersed in a water tank containing tap water, and at this time, several guides are used in the water tank. The fiber bundle was thinly spread through the cloth. Then, the fiber-opening tape was obtained by drying while removing the excess water impregnated in the carbon fiber with a hot roller at 100 ° C. The width of the obtained spread tape was 15 mm to 17 mm.

開繊テープに含浸させるマトリックス樹脂として、現場重合型エポキシ化合物を含む組成物(ナガセケムテックス株式会社製、DENATITE XNR6850V、重量平均分子量200~1000を有するビスフェノールA型エポキシ化合物55重量部、ビスフェノールA30重量部、および、メチルエチルケトン15重量部を含む)100重量部、および、硬化剤(ナガセケムテックス株式会社製、DENATITE XNH6850V、有機リン化合物)8重量部を十分に混合攪拌し、マトリックス樹脂用組成物(樹脂ペースト)を得た。マトリックス樹脂用組成物を、開繊テープの両面から、繊維体積含有率(Vf)が40%になるように塗布し、塗布直後に、テープの両面を離型ベルトにより押さえ、ガイドを介して加熱・冷却することによりビスフェノールA型エポキシ化合物とビスフェノールAとが重合し、平滑性が高く、現場重合型エポキシ樹脂である上記ビスフェノールA型エポキシ化合物とビスフェノールAとの重合物(熱可塑性エポキシ樹脂)が十分に含浸された、一方向プリプレグテープを得た。 As a matrix resin to be impregnated in the spread tape, a composition containing a field-polymerized epoxy compound (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, DENATITE XNR6850V, 55 parts by weight of bisphenol A type epoxy compound having a weight average molecular weight of 200 to 1000, 30 parts by weight of bisphenol A). 100 parts by weight of the composition (including 15 parts by weight of methyl ethyl ketone) and 8 parts by weight of the curing agent (DENATITE XNH6850V, organic phosphorus compound manufactured by Nagase ChemteX Corporation) were thoroughly mixed and stirred to form a composition for a matrix resin (including 15 parts by weight of methyl ethyl ketone). Resin paste) was obtained. The composition for matrix resin is applied from both sides of the spread tape so that the fiber volume content (Vf) is 40%, and immediately after the application, both sides of the tape are pressed by a release belt and heated via a guide. -By cooling, the bisphenol A type epoxy compound and bisphenol A polymerize to form a polymer (thermoplastic epoxy resin) of the above bisphenol A type epoxy compound and bisphenol A, which is a field-polymerized epoxy resin with high smoothness. A fully impregnated, one-way prepreg tape was obtained.

〔製造例3:一方向プリプレグ(1)の製造〕
製造例1で得た一方向プリプレグテープ(a)を、裁断装置を用いて繊維方向に29mmの長さに裁断し、一方向プリプレグ(1)(一方向チョップドプリプレグ)を得た。
[Manufacturing Example 3: Manufacture of unidirectional prepreg (1)]
The one-way prepreg tape (a) obtained in Production Example 1 was cut to a length of 29 mm in the fiber direction using a cutting device to obtain a one-way prepreg (1) (one-way chopped prepreg).

〔製造例4:一方向プリプレグ(2)~(4)の製造〕
一方向プリプレグ(2)~(4)は、それぞれ、製造例2で得た一方向プリプレグテープ(b)を、裁断装置を用いて繊維方向に29mm、26mmまたは13mmの長さに裁断して得た。
[Manufacturing Example 4: Manufacture of unidirectional prepregs (2) to (4)]
The unidirectional prepregs (2) to (4) are obtained by cutting the unidirectional prepreg tape (b) obtained in Production Example 2 to a length of 29 mm, 26 mm or 13 mm in the fiber direction using a cutting device, respectively. rice field.

上記のようにして得た一方向プリプレグ(1)~(4)について、上記方法に従い、一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積(Vmm)、繊維方向の平均長さ、幅方向の平均長さおよび平均厚みを測定した。その結果を次の表1に示す。

Figure 0007083544000008
With respect to the one-way prepregs (1) to (4) obtained as described above, the average volume (Vmm 3 ) per one-way prepreg, the average length in the fiber direction, and the average length in the width direction according to the above method. And the average thickness was measured. The results are shown in Table 1 below.
Figure 0007083544000008

〔散布部〕
後述する実施例および比較例で使用した装置における散布部を図1を用いて説明する。該装置は、図1に示すように、一方向プリプレグを散布するための散布口1、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg、「散布量」とも称する)を調整するための計量部2、プリプレグを貯留しておくための貯留槽3、および、貯留槽3から計量部2へとプリプレグを輸送するための輸送部4を備える散布部5を備える。散布部5は、被積層面6から散布口1の下端までの距離(Hmm、散布高さ10)が所定の高さとなるように据え付けた。散布部5は、貯留槽3中の一方向プリプレグが輸送部4を介して計量部2へと輸送され、軽量部2内に輸送された一方向プリプレグの重量が所定の散布量(Xg)に相当する重量となると輸送が停止し、散布口1が開口し、被積層面6へと所定の散布量の一方向プリプレグが散布されるように設定した。また、散布部は、所定の散布間隔に1回の散布が間欠的に行われるように設定した。各散布口1の下方には、図1に示すように、一方向プリプレグを積層させるための被積層面6を備える積層部7が位置していた。
[Spraying part]
The spraying portion in the apparatus used in the examples and comparative examples described later will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the device adjusts the weight (Xg, also referred to as “spray amount”) of the one-way prepreg to be dropped from one spray port 1 for spraying the one-way prepreg at one time. It is provided with a measuring unit 2 for storing the prepreg, a storage tank 3 for storing the prepreg, and a spraying unit 5 including a transport unit 4 for transporting the prepreg from the storage tank 3 to the measuring unit 2. The spraying portion 5 was installed so that the distance (H mm, spraying height 10) from the laminated surface 6 to the lower end of the spraying port 1 was a predetermined height. In the spraying section 5, the unidirectional prepreg in the storage tank 3 is transported to the measuring section 2 via the transport section 4, and the weight of the unidirectional prepreg transported into the lightweight section 2 reaches a predetermined spraying amount (Xg). When the weight reached a certain level, the transportation was stopped, the spray port 1 was opened, and the unidirectional prepreg with a predetermined spray amount was set to be sprayed on the laminated surface 6. In addition, the spraying section was set so that one spraying was performed intermittently at a predetermined spraying interval. Below each spray port 1, as shown in FIG. 1, a laminated portion 7 provided with a surface to be laminated 6 for laminating a unidirectional prepreg was located.

〔実施例1:繊維強化熱可塑性樹脂シート(1)の製造〕
(装置)
実施例1では図1に示す散布部5が5つ並んだ、図3に示すような装置を使用した。かかる装置において、隣り合う散布口の中心間の間隔11(「散布口間隔」とも称する)を62mmに設定した。実施例1においては、積層部7として、図6に示すようなダブルベルトプレス機を用い、ダブルベルトプレス機の下ベルト12の上面を被積層面6とした。下ベルト12は、所定の速度(「被積層面移動速度」とも称する)で、図6中の矢印方向に連続的に移動するよう設定した。このような装置を用い、被積層面を図4に示す積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート(1)を製造した。
[Example 1: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (1)]
(Device)
In Example 1, a device as shown in FIG. 3 in which five spraying portions 5 shown in FIG. 1 are lined up was used. In such a device, the distance 11 (also referred to as “spraying port spacing”) between the centers of adjacent spraying ports was set to 62 mm. In Example 1, a double belt press machine as shown in FIG. 6 was used as the laminated portion 7, and the upper surface of the lower belt 12 of the double belt press machine was used as the laminated surface 6. The lower belt 12 is set to continuously move in the direction of the arrow in FIG. 6 at a predetermined speed (also referred to as “layered surface moving speed”). Using such an apparatus, the surface to be laminated was divided into the laminated sections shown in FIG. 4 and a spraying step was performed to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (1).

(製造条件)
一方向プリプレグ(1)を用い、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シート(1)を製造した。
散布口の数:5個
散布量(Xg):3.90g
散布高さ10(Hmm):200mm
散布口間隔:62mm
散布工程の間隔:18.6秒
被積層面移動速度:200mm/分
積層区画の総数:25区画
各積層区画の大きさ(Lmm):3844mm
1つの積層区画に対する散布工程の回数(以下、Ply数とも称する):3回
散布目付け:1014g/m
なお、上記のように散布工程の間隔を18.6秒、被積層面移動速度200mm/分とした場合、被積層面の散布工程間での移動距離は、(18.6/60)×200=62mmとなる。上記のように散布口間隔も62mmである。したがって、各積層区画の大きさ(Lmm)は、62mm×62mm=3844mmと算出される。また、1つの積層区画に対して3回の散布工程が行われており、この場合プライ数は3回となる。この散布工程により得た積層物9は、15mmの高さを有していた。積層物9を、図6中に示すように、ギャップが2.0mmとなるように設定した上ベルト13と下ベルト12との間でニップしながら、150℃の温度で10分間かけて加熱加圧し、常温で20barの圧力をかけながら冷却して、繊維強化熱可塑性樹脂シート(1)を得た。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(1)の幅は310mm、厚さは2.0mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)は3041g/mであった。
(Manufacturing conditions)
Using the one-way prepreg (1), a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (1) was manufactured under the following conditions.
Number of spray ports: 5 Spray amount (Xg): 3.90 g
Spray height 10 (Hmm): 200mm
Spraying port spacing: 62 mm
Interval of spraying process: 18.6 seconds Movement speed of laminated surface: 200 mm / min Total number of laminated sections: 25 sections Size of each laminated section (Lmm 2 ): 3844 mm 2
Number of spraying steps for one laminated section (hereinafter, also referred to as Ply number): 3 times Spraying basis weight: 1014 g / m 2
When the interval between the spraying steps is 18.6 seconds and the moving speed of the laminated surface is 200 mm / min as described above, the moving distance between the spraying steps of the laminated surface is (18.6/60) × 200. = 62 mm. As described above, the spray port spacing is also 62 mm. Therefore, the size (Lmm 2 ) of each laminated section is calculated as 62 mm × 62 mm = 3844 mm 2 . Further, the spraying process is performed three times for one laminated section, and in this case, the number of plies is three times. The laminate 9 obtained by this spraying step had a height of 15 mm. As shown in FIG. 6, the laminate 9 is heated at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes while niping between the upper belt 13 and the lower belt 12 set so that the gap is 2.0 mm. The fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (1) was obtained by pressing and cooling while applying a pressure of 20 bar at room temperature. The width of the obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (1) was 310 mm, the thickness was 2.0 mm, and the weight per unit area (sheet basis weight) was 3041 g / m 2 .

〔実施例2:繊維強化熱可塑性樹脂シート(2)の製造〕
(装置)
実施例2では、図1に示すような散布部5を1つ有する装置を使用した。実施例2においては、積層部7として、図7に示すような堆積盤14を用いた。このような装置を用い、被積層面を図8に示すように64の積層区画について散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート(2)を製造した。具体的には、図7に示す堆積盤14を停止させた状態で、1回の散布工程を行った後、堆積盤14を、図7中のX軸方向に40mmの距離移動させ、再び1回の散布工程を行い、また、堆積盤14を、図7中のX軸方向および/またはy軸方向に40mmの距離さらに移動させた。この工程(1回の散布+1回の堆積盤移動)を64の積層区画において行い、これを3回繰り返した。(言い換えると、積層物を得るまでの散布工程は合計して192回であり、同一の被積層面に対する散布工程の回数(Ply数)は3回であった)。
(製造方法)
一方向プリプレグ(2)を貯留槽3に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布口の数:1個
散布量(Xg):1.62g
散布高さ10(Hmm):100mm
被積層面移動距離(X軸およびY軸方向):40mm
積層区画の総数:64区画
各積層区画の大きさ(Lmm):1600mm
1つの積層区画に対する散布工程の回数:3回
散布目付け:1014g/m
この散布工程により、堆積盤14上に積層された約320mm角の大きさを有する積層物を得た。この散布工程により得た積層物は、25mmの高さを有していた。得られた積層物を堆積盤と共に、加熱・加圧機構のあるベルトコンベヤへと移送し、420mm/分のベルト速度で送りながら加熱部にて150℃で1分30秒間加熱した後、5mmの隙間に設定した上下の加圧ローラー間を通過させて加圧することで一方向プリプレグ同士を仮留めし、一次接着凝集物(仮留めシート)を得た。一次接着凝集物を堆積盤から離し、油圧プレス機に据え付けた平板金型内に搬送し、150℃、5MPaの条件で加熱および加圧し、繊維強化熱可塑性樹脂シート(2)を得た。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(2)は、大きさが102400mm(320mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3041g/mであった。
[Example 2: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (2)]
(Device)
In Example 2, an apparatus having one spraying portion 5 as shown in FIG. 1 was used. In Example 2, a sedimentary board 14 as shown in FIG. 7 was used as the laminated portion 7. Using such an apparatus, the surface to be laminated was subjected to a spraying step on 64 laminated sections as shown in FIG. 8, and a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (2) was manufactured. Specifically, after performing one spraying step with the sedimentary disc 14 shown in FIG. 7 stopped, the sedimentary disc 14 is moved by a distance of 40 mm in the X-axis direction in FIG. 7 and again 1 The spraying step was performed several times, and the depositor 14 was further moved by a distance of 40 mm in the X-axis direction and / or the y-axis direction in FIG. This step (1 spray + 1 deposit move) was performed in 64 laminated sections, and this was repeated 3 times. (In other words, the number of spraying steps until the laminate was obtained was 192 times in total, and the number of spraying steps (Ply number) for the same laminated surface was 3 times).
(Production method)
The one-way prepreg (2) was placed in the storage tank 3 to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet under the following conditions.
Number of spray ports: 1 Spray amount (Xg): 1.62g
Spray height 10 (Hmm): 100mm
Distance to move the surface to be laminated (X-axis and Y-axis directions): 40 mm
Total number of laminated compartments: 64 compartments Size of each laminated compartment (Lmm 2 ): 1600 mm 2
Number of spraying steps for one laminated section: 3 times Spraying basis weight: 1014 g / m 2
By this spraying step, a laminate having a size of about 320 mm square was obtained, which was laminated on the sedimentary board 14. The laminate obtained by this spraying step had a height of 25 mm. The obtained laminate was transferred to a belt conveyor equipped with a heating / pressurizing mechanism together with a depository, and heated at a heating unit at 150 ° C. for 1 minute and 30 seconds while feeding at a belt speed of 420 mm / min, and then 5 mm. The unidirectional prepregs were temporarily fastened to each other by passing between the upper and lower pressure rollers set in the gap and pressurizing to obtain a primary adhesive agglomerate (temporary fastening sheet). The primary adhesive agglomerates were separated from the depository and transported into a flat plate mold installed in a hydraulic press, and heated and pressed under the conditions of 150 ° C. and 5 MPa to obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (2). The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (2) had a size of 102400 mm 2 (320 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3041 g / m 2 .

〔実施例3:繊維強化熱可塑性樹脂シート(3)の製造〕
散布高さ10(Hmm)を300mmとしたこと以外は実施例2と同様にして、繊維強化熱可塑性樹脂シート(3)を製造した。この散布工程により得た積層物は、15mmの高さを有していた。
得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(3)は、大きさが102400mm(320mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3041g/mであった。
[Example 3: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (3)]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (3) was produced in the same manner as in Example 2 except that the spray height 10 (H mm) was set to 300 mm. The laminate obtained by this spraying step had a height of 15 mm.
The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (3) had a size of 102400 mm 2 (320 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3041 g / m 2 .

〔実施例4:繊維強化熱可塑性樹脂シート(4)の製造〕
(装置)
実施例4では、実施例2と同様の装置を使用した。なお、実施例4では、図7に示す堆積盤14を停止させた状態で1回の散布工程を行った後、堆積盤14を、図7中のX軸方向に60mmの距離移動させ、再び1回の散布工程を行い、また、堆積盤14を、図7中のX軸方向および/またはy軸方向に60mmの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図2に示すように25の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート(4)を製造した。
(製造方法)
一方向プリプレグ(2)を貯留槽3に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布量(Xg):3.65g
散布高さ10(Hmm):300mm
被積層面移動距離(X軸およびY軸方向):60mm
積層区画の総数:25区画
各積層区画の大きさ(Lmm):3600mm
散布目付け:1014g/m
その他条件:実施例2と同様
この散布工程により得た積層物は、15mmの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(4)は、大きさが90000mm(300mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3041g/mであった。
[Example 4: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (4)]
(Device)
In Example 4, the same equipment as in Example 2 was used. In Example 4, after performing one spraying step with the depositor 14 shown in FIG. 7 stopped, the depositor 14 is moved by a distance of 60 mm in the X-axis direction in FIG. 7 and again. A single spraying step was performed and the depositor 14 was further moved 60 mm in the X-axis and / or y-axis directions in FIG. Using such an apparatus, the surface to be laminated was divided into 25 laminated sections as shown in FIG. 2 and a spraying step was performed to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (4).
(Production method)
The one-way prepreg (2) was placed in the storage tank 3 to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet under the following conditions.
Spray amount (Xg): 3.65g
Spray height 10 (Hmm): 300mm
Distance to move the surface to be laminated (X-axis and Y-axis directions): 60 mm
Total number of laminated compartments: 25 compartments Size of each laminated compartment (Lmm 2 ): 3600 mm 2
Metsuke: 1014g / m 2
Other conditions: Similar to Example 2, the laminate obtained by this spraying step had a height of 15 mm. The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (4) had a size of 90000 mm 2 (300 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3041 g / m 2 .

〔実施例5:繊維強化熱可塑性樹脂シート(5)の製造〕
散布量(Xg)を5.47g、1つの積層区画に対する散布工程の回数を2回としたこと以外は実施例4と同様にして、繊維強化熱可塑性樹脂シート(5)を製造した。この条件における散布目付けは1519g/mであった。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(5)は、大きさが90000mm(300mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3041g/mであった。
[Example 5: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (5)]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (5) was produced in the same manner as in Example 4 except that the spraying amount (Xg) was 5.47 g and the number of spraying steps for one laminated section was twice. The basis weight for spraying under this condition was 1519 g / m 2 . The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (5) had a size of 90000 mm 2 (300 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3041 g / m 2 .

〔実施例6:繊維強化熱可塑性樹脂シート(6)の製造〕
(装置)
実施例6では、図1に示す散布部5が3つ並んだ装置を使用した。かかる装置において、隣り合う散布口の中心間の間隔(「散布口間隔」とも称する)を86mmに設定した。散布口の数を3つとし、散布口間隔を上記のように設定したこと以外は、実施例2と同様の装置を使用した。つまり、実施例6で使用した装置は、図7において散布口が上記所定の散布口間隔で3つ並んだ構成を有する。なお、実施例6では、図7に示す堆積盤14を停止させた状態で1回の散布工程を行った後、堆積盤14を、図7中のX軸方向に86mmの距離移動させ、再び1回の散布工程を行い、また、堆積盤14を、図7中のX軸方向に86mmの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図9に示すように9個の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート(6)を製造した。
(製造方法)
一方向プリプレグ(3)を貯留槽3に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布口の数:3個
散布口間隔:86mm
散布量(Xg):3.75g
散布高さ10(Hmm):300mm
被積層面移動距離(X軸およびY軸方向):86mm
積層区画の総数:9区画
各積層区画の大きさ(Lmm):7396mm
1つの積層区画に対する散布工程の回数:6回
散布目付け:507g/m
この散布工程により得た積層物は、20mmの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(6)は、大きさが66564mm(258mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3041g/mであった。
[Example 6: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (6)]
(Device)
In Example 6, an apparatus in which three spraying portions 5 shown in FIG. 1 are lined up was used. In such a device, the distance between the centers of adjacent spray openings (also referred to as “spray outlet interval”) was set to 86 mm. The same apparatus as in Example 2 was used except that the number of spray ports was three and the spray port intervals were set as described above. That is, the apparatus used in the sixth embodiment has a configuration in which three spray ports are arranged at the predetermined spray port intervals in FIG. 7. In Example 6, after performing one spraying step with the depositor 14 shown in FIG. 7 stopped, the depositor 14 is moved by a distance of 86 mm in the X-axis direction in FIG. 7 and again. One spraying step was performed and the depositor 14 was further moved by a distance of 86 mm in the X-axis direction in FIG. Using such an apparatus, the surface to be laminated was divided into nine laminated sections as shown in FIG. 9 and a spraying step was performed to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (6).
(Production method)
The unidirectional prepreg (3) was placed in the storage tank 3 to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet under the following conditions.
Number of spray ports: 3 Spray port spacing: 86 mm
Spray amount (Xg): 3.75g
Spray height 10 (Hmm): 300mm
Distance to move the surface to be laminated (X-axis and Y-axis directions): 86 mm
Total number of laminated compartments: 9 compartments Size of each laminated compartment (Lmm 2 ): 7396 mm 2
Number of spraying steps for one laminated section: 6 times Spraying basis weight: 507 g / m 2
The laminate obtained by this spraying step had a height of 20 mm. The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (6) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3041 g / m 2 .

〔実施例7:繊維強化熱可塑性樹脂シート(7)の製造〕
(製造方法)
一方向プリプレグ(3)を貯留槽3に入れ、以下の条件としたこと以外は実施例6と同様にして、図10に示すように9個の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート(7)を製造した。
散布量(Xg):4.50g
散布高さ10(Hmm):300mm
1つの積層区画に対する散布工程の回数:5回
散布目付け:608g/m
この散布工程により得た積層物は、20mmの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(7)は、大きさが66564mm(258mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3041g/mであった。
[Example 7: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (7)]
(Production method)
The unidirectional prepreg (3) was placed in the storage tank 3 and sprayed in the same manner as in Example 6 except that the following conditions were met, and the unidirectional prepreg (3) was divided into 9 laminated sections to reinforce the fibers. A thermoplastic resin sheet (7) was manufactured.
Spray amount (Xg): 4.50g
Spray height 10 (Hmm): 300mm
Number of spraying steps for one laminated section: 5 times Spraying basis weight: 608 g / m 2
The laminate obtained by this spraying step had a height of 20 mm. The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (7) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3041 g / m 2 .

〔実施例8:繊維強化熱可塑性樹脂シート(8)の製造〕
(製造方法)
一方向プリプレグ(3)を貯留槽3に入れ、以下の条件としたこと以外は実施例6と同様にして、図11に示すように9個の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート(8)を製造した。
散布量(Xg):7.50g
散布高さ10(Hmm):500mm
1つの積層区画に対する散布工程の回数:3回
散布目付け:1014g/m
この散布工程により得た積層物は、20mmの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(8)は、大きさが66564mm(258mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3041g/mであった。
[Example 8: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (8)]
(Production method)
The unidirectional prepreg (3) was placed in the storage tank 3 and sprayed in the same manner as in Example 6 except that the following conditions were met, and the unidirectional prepreg (3) was divided into 9 laminated sections to reinforce the fibers. A thermoplastic resin sheet (8) was manufactured.
Spray amount (Xg): 7.50g
Spray height 10 (Hmm): 500mm
Number of spraying steps for one laminated section: 3 times Spraying basis weight: 1014 g / m 2
The laminate obtained by this spraying step had a height of 20 mm. The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (8) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3041 g / m 2 .

〔実施例9:繊維強化熱可塑性樹脂シート(9)の製造〕
一方向プリプレグ(3)に代えて一方向プリプレグ(4)を用いたこと以外は実施例8と同様にして、繊維強化熱可塑性樹脂シート(9)を製造した。この散布工程により得た積層物は、30mmの高さを有していた。
得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(9)は、大きさが66564mm(258mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3041g/mであった。
[Example 9: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (9)]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (9) was produced in the same manner as in Example 8 except that the one-way prepreg (4) was used instead of the one-way prepreg (3). The laminate obtained by this spraying step had a height of 30 mm.
The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (9) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3041 g / m 2 .

〔比較例1:繊維強化熱可塑性樹脂シート(10)の製造〕
(装置)
比較例1では、実施例2と同様の装置を使用した。なお、比較例1では、図7に示す堆積盤14を停止させた状態で1回の散布工程を行った後、堆積盤14を、図7中のX軸方向に80mmの距離移動させ、再び1回の散布工程を行い、また、堆積盤14を、図7中のX軸方向またはy軸方向に80mmの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図12に示すように16の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート(10)を製造した。
(製造方法)
一方向プリプレグ(2)を貯留槽3に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布口の数:1個
散布量(Xg):6.49g
散布高さ10(Hmm):300mm
被積層面移動距離(X軸およびY軸方向):80mm
積層区画の総数:16区画
1つの積層区画に対する散布工程の回数:3回
各積層区画の大きさ(Lmm):6400mm
散布目付け:1014g/m
その他条件:実施例2と同様
この散布工程により得た積層物は、15mmの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(10)は、大きさが102400mm(320mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3041/mであった。
[Comparative Example 1: Production of Fiber Reinforced Thermoplastic Resin Sheet (10)]
(Device)
In Comparative Example 1, the same apparatus as in Example 2 was used. In Comparative Example 1, after performing one spraying step with the depositor 14 shown in FIG. 7 stopped, the depositor 14 was moved by a distance of 80 mm in the X-axis direction in FIG. 7 and again. A single spraying step was performed and the depositor 14 was further moved a distance of 80 mm in the X-axis or y-axis direction in FIG. Using such an apparatus, the surface to be laminated was divided into 16 laminated sections as shown in FIG. 12, and a spraying step was performed to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (10).
(Production method)
The one-way prepreg (2) was placed in the storage tank 3 to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet under the following conditions.
Number of spray ports: 1 Spray amount (Xg): 6.49g
Spray height 10 (Hmm): 300mm
Distance to move the surface to be laminated (X-axis and Y-axis directions): 80 mm
Total number of laminated sections: 16 sections Number of spraying steps for one laminated section: 3 times Size of each laminated section (Lmm 2 ): 6400 mm 2
Metsuke: 1014g / m 2
Other conditions: Similar to Example 2, the laminate obtained by this spraying step had a height of 15 mm. The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (10) had a size of 102400 mm 2 (320 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3041 / m 2 .

〔比較例2:繊維強化熱可塑性樹脂シート(11)の製造〕
散布高さ10(Hmm)を100mmとしたこと以外は、比較例1と同様にして、繊維強化熱可塑性樹脂シート(11)を製造した。
得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(11)は、大きさが102400mm(320mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3042g/mであった。
[Comparative Example 2: Production of Fiber Reinforced Thermoplastic Resin Sheet (11)]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (11) was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the spray height 10 (H mm) was 100 mm.
The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (11) had a size of 102400 mm 2 (320 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3042 g / m 2 .

〔比較例3:繊維強化熱可塑性樹脂シート(12)の製造〕
(装置)
比較例3では図1に示す散布部5が3つ並んだ装置を使用した。かかる装置において、隣り合う散布口の中心間の間隔(「散布口間隔」とも称する)を86mmに設定した。散布口の数を3つとし、散布口間隔を上記のように設定したこと以外は、実施例2と同様の装置を使用した。つまり、比較例3で使用した装置は、図7において散布口が上記所定の散布口間隔で3つ並んだ構成を有する。なお、比較例3では、図7に示す堆積盤14を停止させた状態で1回の散布工程を行った後、堆積盤14を、図7中のX軸方向に86mmの距離移動させ、再び1回の散布工程を行い、また、堆積盤14を、図7中のX軸方向に86mmの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図9に示すように9の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート(12)を製造した。
(製造方法)
一方向プリプレグ(3)を貯留槽3に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布量(Xg):3.75g
散布高さ10(Hmm):100mm
被積層面移動距離(X軸およびY軸方向):86mm
積層区画の総数:9区画
各積層区画の大きさ(Lmm):7396mm
1つの積層区画に対する散布工程の回数:6回
散布目付け:507g/m
その他条件:実施例2と同様
この散布工程により得た積層物は、20mmの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(12)は、大きさが66564mm(258mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3042g/mであった。
[Comparative Example 3: Production of Fiber Reinforced Thermoplastic Resin Sheet (12)]
(Device)
In Comparative Example 3, an apparatus in which three spraying portions 5 shown in FIG. 1 were lined up was used. In such a device, the distance between the centers of adjacent spray openings (also referred to as “spray outlet interval”) was set to 86 mm. The same apparatus as in Example 2 was used except that the number of spray ports was three and the spray port intervals were set as described above. That is, the device used in Comparative Example 3 has a configuration in which three spray ports are lined up at the predetermined spray port intervals in FIG. 7. In Comparative Example 3, after performing one spraying step with the depositor 14 shown in FIG. 7 stopped, the depositor 14 was moved by a distance of 86 mm in the X-axis direction in FIG. 7 and again. One spraying step was performed and the depositor 14 was further moved by a distance of 86 mm in the X-axis direction in FIG. Using such an apparatus, the surface to be laminated was divided into 9 laminated sections and a spraying step was performed as shown in FIG. 9, and a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (12) was manufactured.
(Production method)
The unidirectional prepreg (3) was placed in the storage tank 3 to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet under the following conditions.
Spray amount (Xg): 3.75g
Spray height 10 (Hmm): 100mm
Distance to move the surface to be laminated (X-axis and Y-axis directions): 86 mm
Total number of laminated compartments: 9 compartments Size of each laminated compartment (Lmm 2 ): 7396 mm 2
Number of spraying steps for one laminated section: 6 times Spraying basis weight: 507 g / m 2
Other conditions: Similar to Example 2, the laminate obtained by this spraying step had a height of 20 mm. The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (12) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3042 g / m 2 .

〔比較例4:繊維強化熱可塑性樹脂シート(13)の製造〕
(装置)
比較例4では、実施例2と同様の装置を使用した。なお、比較例4では、図7に示す堆積盤14を停止させた状態で1回の散布工程を行った後、堆積盤14を、図7中のX軸方向に60mmの距離移動させ、再び1回の散布工程を行い、また、堆積盤14を、図7中のX軸方向またはy軸方向に60mmの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図13に示すように25の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート(13)を製造した。
(製造方法)
一方向プリプレグ(2)を貯留槽3に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布量(Xg):11.0g
散布高さ10(Hmm):200mm
被積層面移動距離(X軸およびY軸方向):60mm
積層区画の総数:25区画
各積層区画の大きさ(Lmm):3600mm
1つの積層区画に対する散布工程の回数:1回
散布目付け:3041g/m
その他条件:実施例2と同様
この散布工程により得た積層物は、15mmの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート(13)は、大きさが90000mm(300mm角)、厚さが2.1mm、単位面積あたりの重量(シート目付け)が3042g/mであった。
[Comparative Example 4: Production of Fiber Reinforced Thermoplastic Resin Sheet (13)]
(Device)
In Comparative Example 4, the same equipment as in Example 2 was used. In Comparative Example 4, after performing one spraying step with the depositor 14 shown in FIG. 7 stopped, the depositor 14 was moved by a distance of 60 mm in the X-axis direction in FIG. 7 and again. A single spraying step was performed and the depositor 14 was further moved 60 mm in the X-axis or y-axis direction in FIG. Using such an apparatus, the surface to be laminated was divided into 25 laminated sections as shown in FIG. 13 and a spraying step was performed to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (13).
(Production method)
The one-way prepreg (2) was placed in the storage tank 3 to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet under the following conditions.
Spray amount (Xg): 11.0g
Spray height 10 (Hmm): 200mm
Distance to move the surface to be laminated (X-axis and Y-axis directions): 60 mm
Total number of laminated compartments: 25 compartments Size of each laminated compartment (Lmm 2 ): 3600 mm 2
Number of spraying steps for one laminated section: 1 spraying basis weight: 3041 g / m 2
Other conditions: Similar to Example 2, the laminate obtained by this spraying step had a height of 15 mm. The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (13) had a size of 90000 mm 2 (300 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet texture) of 3042 g / m 2 .

上記の実施例および比較例で得た繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造条件と、上記の方法に従い測定した引張強度、引張強度の変動係数、および、単位面積あたりの延べ散布回数を、次の表2に示す。なお、表2中の値Aは、A=(X/H)×Vの式より算出され、値Bは、B=X/Hの式より算出され、値CはC=L/Hの式より算出される。 The following table shows the production conditions of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheets obtained in the above Examples and Comparative Examples, the tensile strength measured according to the above method, the coefficient of variation of the tensile strength, and the total number of sprays per unit area. Shown in 2. The value A in Table 2 is calculated from the formula A = (X / H) × V, the value B is calculated from the formula B = X / H, and the value C is the formula C = L / H. It is calculated from.

Figure 0007083544000009
Figure 0007083544000009

表2に示す結果から明らかなように、実施例1~9ではCV値が低く、繊維強化熱可塑性樹脂シートが高い等方性を有することが確認された。実施例6では、比較例1と比較しても一回の散布量を5.5g以内に設定し、シート全体の積層数を3層から6層に増やしたことでチョップド基材の分散性が向上したことがCVの低減に繋がったと考えられる。これに対し、比較例1~4では引張強度が相対的に低下すると共にCV値を十分に低減することができなかった。上記の理由は、比較例1では、実施例2と比較して1回の散布工程における散布量が多いために、一方向プリプレグを散布する際に一方向プリプレグを十分に分散させることができなかったためと考えられる。比較例2では、上記比較例1での理由に加えて、散布高さが低いために、一方向プリプレグの分散性がさらに低下したためと考えられる。比較例3では、1回あたりの散布量を少なくし、Ply数を増やしたが、散布高さが低いことに起因する一方向プリプレグの分散性の低下の影響を補うことができなかったためと考えられる。比較例4では、1回の散布量が多くPly数も少ないためであると考えられる。特に、実施例8では、1回あたりの散布重量が多いにもかかわらず、散布高さを高くし、値A等を所定の範囲にすることで、ばらつきが低減されており、生産性と物性の信頼性の観点から非常に結果が得られた。 As is clear from the results shown in Table 2, it was confirmed that the CV values were low and the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet had high isotropic properties in Examples 1 to 9. In Example 6, the dispersibility of the chopped base material was improved by setting the spraying amount at one time to 5.5 g or less and increasing the number of laminated sheets from 3 layers to 6 layers as compared with Comparative Example 1. It is considered that the improvement led to the reduction of CV. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, the tensile strength was relatively lowered and the CV value could not be sufficiently reduced. The above reason is that in Comparative Example 1, since the amount of spraying in one spraying step is larger than that in Example 2, the one-way prepreg cannot be sufficiently dispersed when spraying the one-way prepreg. It is thought that it was a result. In Comparative Example 2, in addition to the reason in Comparative Example 1, it is considered that the dispersibility of the unidirectional prepreg was further lowered due to the low spray height. In Comparative Example 3, the amount of spraying per application was reduced and the number of Ply was increased, but it was considered that the effect of the decrease in the dispersibility of the one-way prepreg due to the low spray height could not be compensated. Be done. In Comparative Example 4, it is considered that this is because the amount of spraying at one time is large and the number of Ply is small. In particular, in Example 8, although the spraying weight per spraying is large, the variation is reduced by increasing the spraying height and setting the value A and the like within a predetermined range, and the productivity and physical characteristics are reduced. Very good results were obtained in terms of reliability.

1 散布口
2 計量部
3 貯留槽
4 輸送部
5 散布部
6 被積層面
7 積層部
8 一方向プリプレグ
9 積層物
10 散布高さ
11 散布口間隔
12 下ベルト
13 上ベルト
14 堆積盤
1 Spraying port 2 Measuring part 3 Storage tank 4 Transporting part 5 Spraying part 6 Laminated surface 7 Laminated part 8 One-way prepreg 9 Laminated product 10 Spraying height 11 Spraying port spacing 12 Lower belt 13 Upper belt 14 Sedimentation board

Claims (12)

強化繊維および熱可塑性樹脂を含む一方向プリプレグが、繊維方向がランダムになるように積層された、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法であって、
一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部、および、一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部を少なくとも有する装置を用いて、被積層面の上方に位置する散布口から一方向プリプレグを被積層面に落下させる散布工程を含み、ここで、一方向プリプレグ1枚あたりの平均体積をVmmとし、1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量をXgとし、被積層面から散布口までの距離をHmmとすると、V、XおよびHから次の式(1):
Figure 0007083544000010
により算出される値Aは0.05以上0.7以下である、製造方法。
A method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet in which a unidirectional prepreg containing a reinforcing fiber and a thermoplastic resin is laminated so that the fiber directions are random.
Using a device having at least a spraying portion provided with a spraying port for spraying the one-way prepreg and a laminated portion having a laminated surface for laminating the one-way prepreg, a spraying port located above the laminated surface. Including the spraying step of dropping the one-way prepreg from the to the laminated surface, the average volume per one-way prepreg is V mm 3 , and the weight of the one-way prepreg dropped from one spray port at one time is Xg. Assuming that the distance from the laminated surface to the spray port is H mm, the following equation (1): from V, X and H:
Figure 0007083544000010
The value A calculated by the above method is 0.05 or more and 0.7 or less.
1つの散布口から1回に落下させる一方向プリプレグの重量(Xg)、および、被積層面から散布口までの距離(Hmm)から次の式(2):
Figure 0007083544000011
により算出される値Bは0.03以下である、請求項1に記載の製造方法。
From the weight (Xg) of the one-way prepreg dropped from one spraying port at one time and the distance (Hmm) from the laminated surface to the spraying port, the following equation (2):
Figure 0007083544000011
The manufacturing method according to claim 1, wherein the value B calculated by the above method is 0.03 or less.
一方向プリプレグの平均体積(Vmm)は、4~60mmである、請求項1または2に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the average volume (Vmm 3 ) of the one-way prepreg is 4 to 60 mm 3 . 被積層面を1または2以上の積層区画に分け、各積層区画において前記散布工程を行う、請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface to be laminated is divided into one or two or more laminated sections, and the spraying step is performed in each laminated section. 1つの積層区画に対し2回以上の散布工程を行う、請求項4に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 4, wherein the spraying step is performed two or more times on one laminated section. 2つ以上の散布口から一方向プリプレグを落下させる、請求項1~5のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the unidirectional prepreg is dropped from two or more spray ports. 各積層区画の大きさ(Lmm)、および、被積層面から散布口までの距離(Hmm)から次の式(3):
Figure 0007083544000012
により算出される値Cは1~50である、請求項4~6のいずれかに記載の製造方法。
From the size of each laminated section (Lmm 2 ) and the distance from the laminated surface to the spray port (Hmm), the following equation (3):
Figure 0007083544000012
The manufacturing method according to any one of claims 4 to 6, wherein the value C calculated by the above method is 1 to 50.
散布工程により得た積層物を加熱して一次接着凝集物を得る工程をさらに含む、請求項1~7のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 7, further comprising a step of heating the laminate obtained by the spraying step to obtain a primary adhesive agglomerate. 1回の散布による被積層面の単位面積あたりの重量は300~1600g/mである、請求項1~8のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 8, wherein the weight per unit area of the laminated surface by one spraying is 300 to 1600 g / m 2 . 繊維強化熱可塑性樹脂シートの繊維体積含有率は10~99体積%である、請求項1~9のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 9, wherein the fiber volume content of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is 10 to 99% by volume. 強化繊維は炭素繊維である、請求項1~10のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 10, wherein the reinforcing fiber is carbon fiber. 繊維強化熱可塑性樹脂シートにおいて、JIS K 7164に従い測定した引張強度のCV値は20.0%未満である、請求項1~11のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 11, wherein the CV value of the tensile strength measured according to JIS K 7164 in the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is less than 20.0%.
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