JP7421944B2 - トウプリプレグの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の繊維を束ねた繊維束に樹脂を含浸させてトウプリプレグを製造するトウプリプレグの製造装置及び製造方法に関する。

複数の繊維を束ねた繊維束に樹脂を含浸させてトウプリプレグを製造する際、トウプリプレグの全体（繊維及び樹脂）の質量に対する樹脂の質量の割合である樹脂含有量を目標値とすることで安定した品質のトウプリプレグを得ることが可能となる。そこで、トウプリプレグの樹脂含有量を目標値とするべく、例えば、特許文献１のトウプリプレグの製造装置が提案されている。

この製造装置は、樹脂を貯留する樹脂タンクと、樹脂タンクから樹脂が供給される樹脂溜めと、樹脂溜めの内部を通過しながら回転することで回転数に応じた量の樹脂が供給される含浸ローラとを備える。製造装置は、含浸ローラ上の樹脂を繊維束に接触させることでトウプリプレグを形成した後、該トウプリプレグをボビンに巻き取る。ボビンに巻き取られたトウプリプレグの樹脂含有量を算出した取得値と、樹脂含有量の目標値とに基づいて、含浸ローラの回転数をフィードバック制御する。つまり、トウプリプレグの樹脂含有量の取得値が目標値に収束するように、含浸ローラで繊維束に含有させる樹脂量を制御する。

このフィードバック制御では、ボビンに巻き取られたトウプリプレグの繊維及び樹脂のそれぞれの質量を以下のようにして求め、これらの質量を用いて樹脂含有量の取得値を算出している。すなわち、樹脂を含有させる前の繊維束全体の質量を該繊維束の全長で除することにより、繊維束の繊度（単位長さ当たりの質量）を予め求めておく。この繊度と、測長ローラを用いて測定したボビンに巻き取られたトウプリプレグの巻き取り長さとを乗算した乗算値を繊維の質量とする。一方、樹脂タンクから樹脂溜めに供給した樹脂の質量から、含浸ローラより滴下した樹脂の質量を減じた減算値をボビンに巻き取られたトウプリプレグの樹脂の質量とする。

特開２０１７－７４６９９号公報

上記の制御装置では、繊維束の全長が均一の繊度であることを前提としてフィードバック制御を行っている。しかしながら、実際の繊維束は長さ方向で繊度がばらつくことがある。このため、例えば、ボビンに巻き取られたトウプリプレグの樹脂含有量の実際の値は、上記の取得値と異なっている懸念がある。このような取得値を目標値に収束させても、トウプリプレグの実際の樹脂含有量を目標値とすることは困難である。

本発明は、繊維束の繊度のばらつきに関わらず、トウプリプレグの樹脂含有量を高精度に制御可能なトウプリプレグの製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、複数の繊維を束ねた繊維束に樹脂を含浸させてトウプリプレグを製造するトウプリプレグの製造装置であって、一定速度で回転可能な含浸ローラと、前記含浸ローラのローラ面に前記樹脂を供給する樹脂供給部と、前記繊維束を搬送しながら、前記ローラ面上の前記樹脂に前記繊維束を接触させて前記トウプリプレグとする搬送機構と、前記搬送機構による搬送中で前記樹脂と接触する前の前記繊維束の単位長さ当たりの質量である繊度を繊度取得値として取得する繊度取得部と、前記樹脂供給部が前記ローラ面に供給する前記樹脂の樹脂供給量を制御する樹脂供給量制御部と、を備え、前記樹脂供給量制御部は、前記繊度取得値に基づいて、前記トウプリプレグの樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように前記樹脂供給量を制御する。

本発明の別の一態様は、複数の繊維を束ねた繊維束に樹脂を含浸させてトウプリプレグを製造するトウプリプレグの製造方法であって、搬送機構により前記繊維束を搬送する搬送工程と、前記搬送機構による搬送中で前記樹脂を含浸させる前の前記繊維束の単位長さ当たりの質量である繊度を繊度取得値として取得する繊度取得工程と、一定速度で回転する含浸ローラのローラ面に前記樹脂を供給する樹脂供給工程と、前記ローラ面上の前記樹脂に搬送中の前記繊維束を接触させて前記トウプリプレグとする含浸工程と、を有し、前記樹脂供給工程では、前記繊度取得値に基づいて、前記トウプリプレグの樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように、前記ローラ面への前記樹脂の樹脂供給量を制御する。

本発明では、搬送機構により搬送中の繊維束がローラ面上の樹脂と接触する前に、該繊維束の繊度を繊度取得値として取得する。そして、繊度取得値に基づいて、トウプリプレグの樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように、ローラ面への樹脂供給量を制御する。

これによって、樹脂を供給する前の繊維束の実際の繊度に応じた繊度取得値に合わせて、トウプリプレグの樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように繊維束に樹脂を含有（含浸）させることができる。このため、繊維束の繊度のばらつきに関わらず、トウプリプレグの樹脂含有量を高精度に制御することができる。

本発明の実施形態に係るトウプリプレグの製造装置の概略全体図である。 図１の製造装置の繊度取得部を説明する概略斜視説明図である。 本発明の実施形態に係るトウプリプレグの製造方法を説明するフローチャートである。

本発明に係るトウプリプレグの製造装置及び製造方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、以下では、本実施形態に係るトウプリプレグの製造装置（以下、単に製造装置ともいう）１０は、複数の繊維を束ねた繊維束１２に樹脂１４を含浸させてトウプリプレグ１６を製造する。製造したトウプリプレグ１６は、例えば、不図示ではあるが、高圧タンクを構成する樹脂製のライナの外表面に巻き付けられることで繊維強化樹脂層を形成する用途として用いることができる。しかしながら、トウプリプレグ１６の用途は特に限定されるものではない。

繊維束１２を構成する繊維の一例としては、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等を挙げることができる。繊維束１２に含浸（含有）させる樹脂１４の一例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂等を挙げることができる。

製造装置１０は、制御部１８と、搬送機構２０と、繊維束幅調整部２２と、繊度取得部２６と、含浸ローラ２８と、樹脂供給部３０と、樹脂供給量制御部３２と、ブレード３４と、ブレード調整部３６と、トウプリプレグ取得部３８と、樹脂含有量取得部４０とを有する。

制御部１８は、不図示のＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータとして構成されている。ＣＰＵは、制御プラグラムに従って所定の演算を実行し、製造装置１０に関する種々の処理や制御を行う。すなわち、制御部１８は、製造装置１０が備える各種測定部（センサ）からの検出信号を受信するとともに、各部に対して駆動信号を出力する。制御部１８の機能は、ソフトウエア的に実現される他、制御部１８が備える回路構成に基づいてハードウェア的に実現されてもよい。

搬送機構２０は、樹脂１４を含浸させる対象である繊維束１２を巻き出す巻出しローラ４２から、該繊維束１２に樹脂１４を含浸させて形成したトウプリプレグ１６を巻き取る巻取りローラ４４までの間を搬送経路として、繊維束１２及びトウプリプレグ１６を搬送する。搬送機構２０は、上記の巻出しローラ４２及び巻取りローラ４４に加えて、例えば、第１張力調整部４６と、送りロール４８と、第２張力調整部５０と、複数のガイドローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ、５２ｇ、５２ｈとを有する。

第１張力調整部４６は、例えば、ダンサロール等からなり、巻出しローラ４２から巻出された繊維束１２の張力を調整する。送りロール４８は、例えば、ニップロール等からなり、トウプリプレグ１６を搬送経路の後段におくる。第２張力調整部５０は、例えば、ダンサロール等からなり、送りロール４８から送られたトウプリプレグ１６の張力を調整する。複数のガイドローラ５２ａ～５２ｈは、搬送経路の必要箇所にそれぞれ配置され、繊維束１２又はトウプリプレグ１６が所望の方向に搬送されるようにガイドする。

なお、巻出しローラ４２、巻取りローラ４４、送りロール４８の回転数等に応じた繊維束１２及びトウプリプレグ１６の搬送速度は、制御部１８によって制御可能である。また、第１張力調整部４６及び第２張力調整部５０による繊維束１２及びトウプリプレグ１６の張力調整は、制御部１８によって制御可能である。

本実施形態では、搬送経路の上流側から下流側に向かって、巻出しローラ４２、ガイドローラ５２ａ、第１張力調整部４６、ガイドローラ５２ｂ、繊維束幅調整部２２、繊度取得部２６、ガイドローラ５２ｃ、含浸ローラ２８、送りロール４８、ガイドローラ５２ｄ、第２張力調整部５０、ガイドローラ５２ｅ、トウプリプレグ取得部３８、ガイドローラ５２ｆ～５２ｈ、巻取りローラ４４がこの順に配設されている。

繊維束幅調整部２２は、例えば、複数の幅調整ローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅを有し、繊度取得部２６に到達する前の繊維束１２に幅調整ローラ２２ａ～２２ｅの周面を当接させて繊維束１２の幅を調整する。これによって繊維束１２を所定の幅となるように調整することができる。なお、繊維束幅調整部２２を通過した繊維束１２は、図２に示す搬送方向（矢印Ｘ方向）を長手方向とし、繊維束１２の厚さよりも幅（Ｗ）が大きくなる帯状に配列した複数の繊維から構成される。

繊度取得部２６は、図１の搬送機構２０による搬送中で樹脂１４と接触する前の繊維束１２について、単位長さ当たりの質量（ｇ／ｍ）である繊度を繊度取得値として取得する。繊度の単位としては、繊維束１２の１０００ｍ当たりの質量（ｇ／１０００ｍ）であるテックス（ＴＥＸ）を用いてもよい。繊度取得部２６は、繊度取得値を所定の周期で取得する。このため、繊維束１２の長さ方向（搬送方向）において、繊維束１２の搬送速度に応じた所定の距離ごとに繊度が取得される。

また、図１及び図２に示すように、繊度取得部２６は、繊維束１２の単位面積当たりの質量（ｇ／ｍ²、目付又は坪量とも称される）を測定して繊維束目付測定値を得る繊維束目付測定部５４と、繊維束１２の幅（ｍ）を測定して繊維束幅測定値を得る繊維束幅測定部５６と、制御部１８に設けられた繊度演算部５８とを有する。繊度取得部２６は、繊維束目付測定部５４で得られた繊維束目付測定値と、繊維束幅測定部５６で得られた繊維束幅測定値とを繊度演算部５８で乗ずることにより、繊度取得値を取得することができる。

繊維束目付測定部５４は、例えば、繊維束１２の厚さ方向にＸ線を照射するＸ線照射部５４ａと、繊維束１２を透過したＸ線を検出するＸ線検出部５４ｂとを有し、繊維束１２のＸ線の透過減衰量に基づいて繊維束目付測定値を求めることができる。繊維束幅測定部５６は、例えば、画像計測カメラ等からなり、繊維束１２の撮影画像に基づいた画像計測によって繊維束１２の繊維束幅測定値を求めることができる。

図１に示すように、含浸ローラ２８は、例えば、制御部１８の制御に基づき一定速度で回転可能である。含浸ローラ２８の近傍には、含浸ローラ２８の周面であるローラ面２８ａに樹脂１４を供給する樹脂供給部３０と、ローラ面２８ａと所定の距離を置いて対向するブレード３４とが配設されている。樹脂供給部３０がローラ面２８ａに供給する樹脂１４の量である樹脂供給量は、制御部１８に設けられた樹脂供給量制御部３２によって制御される。搬送機構２０により搬送中の繊維束１２がローラ面２８ａ上の樹脂１４に接触することで、該樹脂１４が繊維束１２に含浸してトウプリプレグ１６が形成される。

樹脂供給量制御部３２は、繊度取得値に基づいて、トウプリプレグ１６の樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように樹脂供給量を制御する。具体的には、樹脂供給量制御部３２は、目標樹脂含有量となる繊度及び樹脂供給量の関係を定めた樹脂供給量設定情報Ｉを有する。この樹脂供給量設定情報Ｉと繊度取得値とから求められる目標樹脂供給量となるように樹脂供給量を制御する。ここで、トウプリプレグ１６の樹脂含有量は、トウプリプレグ１６の全体の質量（トウプリプレグ１６に含まれる繊維及び樹脂１４の質量の合計）に対する、トウプリプレグ１６に含まれる繊維の質量の割合である。

上記の通り、トウプリプレグ１６を高圧タンクの繊維強化樹脂層を形成する用途で用いる場合、トウプリプレグ１６の目標樹脂含有量は、以下のようにして決定することができる。すなわち、トウプリプレグ１６の樹脂含有量が所定の許容下限値より低いと、トウプリプレグ１６が含有する樹脂１４が少ない分、繊維強化樹脂層の内部にボイドが形成され易くなる。繊維強化樹脂層に形成されるボイドの割合が増大すると、高圧タンクの強度が低下するため、高圧タンクの内部に収容可能な流体の圧力も低下する。

一方、トウプリプレグ１６の樹脂含有量が所定の許容上限値より高くなると、トウプリプレグ１６で樹脂ライナを被覆した際に、トウプリプレグ１６の単位長さ当たりにおいて、繊維束１２が樹脂ライナと接触する面積の割合が低下する。この場合、高圧タンク内の圧力上昇時に樹脂ライナが膨張することを抑制する繊維強化樹脂層の機能が低下する懸念がある。当該機能の低下を回避するべく、繊維強化樹脂層の形成に用いられるトウプリプレグ１６の量（樹脂ライナへのトウプリプレグ１６の巻回数）を増やすと、高圧タンクの重量が増大したり、コストが高騰したりする懸念がある。

そこで、高圧タンクの重量の増大を抑制しつつ高強度化を図ること等が可能となるように、トウプリプレグ１６の目標樹脂含有量を許容下限値と許容上限値との間の適切な値に決定することが好ましい。

トウプリプレグ１６の樹脂含有量は、上記の通りトウプリプレグ１６に含まれる繊維の質量、すなわち繊維束１２の質量を用いて算出される。繊維束１２の単位長さ当たりの質量である繊度は、繊維束１２の長さ方向の位置によってばらつくことが一般的である。繊度が変化すると、トウプリプレグ１６の樹脂含有量を目標樹脂含有量とするために必要な樹脂１４の質量も変化する。そこで、トウプリプレグ１６の樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように、繊維束１２の繊度ごとにローラ面２８ａへの目標樹脂供給量を求めることで、樹脂供給量設定情報Ｉを得ることができる。樹脂供給量設定情報Ｉにおける繊度と樹脂供給量とは、例えば、繊度が増大すると樹脂供給量も増大する関係にある。

樹脂供給量制御部３２は、樹脂供給量設定情報Ｉと、繊度取得部２６で取得された繊度取得値とを用いて、該繊度取得値に対応する目標樹脂供給量となるように、ローラ面２８ａ上への樹脂供給量を制御する。これによって、実際の繊維束１２の繊度に合わせてトウプリプレグ１６の樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように繊維束１２に樹脂１４を含浸させることが可能となる。

繊維束１２の搬送経路には、繊度取得部２６が繊度取得値を取得する繊度取得位置よりも後段に、ローラ面２８ａ上の樹脂１４と繊維束１２とが接触する樹脂接触位置が設けられる。樹脂供給量制御部３２は、繊度取得位置で繊度取得値が取得された繊維束１２の繊度取得箇所が樹脂接触位置に達したときに、該繊度取得箇所に接触する樹脂１４の樹脂供給量が、繊度取得箇所の繊度取得値に対応する目標樹脂供給量となるように樹脂供給量を制御する。

この制御は、例えば、搬送経路の繊度測定位置及び樹脂接触位置の距離と、搬送機構２０による繊維束１２の搬送速度とに基づいて行うことが可能である。このようにして樹脂供給量を制御することで、繊維束１２の樹脂１４が塗布される箇所の実際の繊度に応じた目標樹脂含有量となるようにトウプリプレグ１６の樹脂含有量が調整される。

ブレード３４は、ローラ面２８ａ上に供給されてから繊維束１２と接触する前の樹脂１４に接触して、該樹脂１４の厚さを均す。制御部１８に設けられたブレード調整部３６は、不図示の駆動機構により、ブレード３４とローラ面２８ａとの距離を、樹脂供給部３０による樹脂供給量に合わせて調整する。すなわち、ブレード調整部３６は、ブレード３４とローラ面２８ａとの間を通過する樹脂１４の量が、該樹脂１４に接触する繊維束１２の繊度取得値に対応する設定樹脂供給量となり、且つローラ面２８ａ上の樹脂１４の厚さが均されるようにブレード３４とローラ面２８ａとの距離を調整する。これによって、ローラ面２８ａ上の樹脂１４と接触した繊維束１２の幅方向の全体に、目標量の樹脂１４を良好に含浸させることが可能となる。

トウプリプレグ取得部３８は、繊維束１２が含浸ローラ２８を通過することで形成されたトウプリプレグ１６が巻取りローラ４４に巻き取られる前に、該トウプリプレグ１６の単位長さ当たりの質量（ｇ/ｍ）であるトウプリプレグ取得値を取得する。トウプリプレグ取得部３８は、繊度取得部２６と略同様に構成することができる。

すなわち、トウプリプレグ取得部３８は、トウプリプレグ１６の単位面積当たりの質量（ｇ／ｍ²）を測定してトウプリプレグ目付測定値を得るトウプリプレグ目付測定部６０と、トウプリプレグ１６の幅（ｍ）を測定してトウプリプレグ幅測定値を得るトウプリプレグ幅測定部６２と、制御部１８に設けられたトウプリプレグ演算部６４とを有する。トウプリプレグ取得部３８は、トウプリプレグ目付測定部６０で得られたトウプリプレグ目付測定値と、トウプリプレグ幅測定部６２で得られたトウプリプレグ幅測定値とをトウプリプレグ演算部６４で乗ずることにより、トウプリプレグ取得値を取得することができる。

トウプリプレグ目付測定部６０は、例えば、トウプリプレグ１６の厚さ方向にＸ線を照射するＸ線照射部６０ａと、トウプリプレグ１６を透過したＸ線を検出するＸ線検出部６０ｂとを有し、トウプリプレグ１６のＸ線の透過減衰量に基づいてトウプリプレグ目付測定値を求めることができる。トウプリプレグ幅測定部６２は、例えば、画像計測カメラ等からなり、トウプリプレグ１６の撮影画像に基づいた画像計測によってトウプリプレグ１６のトウプリプレグ幅測定値を求めることができる。

樹脂含有量取得部４０は、繊度取得部２６で取得した繊度取得値と、トウプリプレグ取得部３８で取得したトウプリプレグ取得値とに基づいて、トウプリプレグ１６の樹脂含有量取得値を取得する。すなわち、トウプリプレグ取得値から繊度取得値を減じた減算値を求め、トウプリプレグ取得値に対する減算値の割合を求めることで樹脂含有量取得値を得ることができる。

樹脂含有量取得部４０は、繊度取得値と、該繊度取得値が取得された繊維束１２の繊度取得箇所が樹脂１４を含有して形成されたトウプリプレグ１６がトウプリプレグ取得部３８に到達した際に取得されたトウプリプレグ取得値とを用いて樹脂含有量取得値を得ることが好ましい。これによって、繊維束１２の繊度のばらつきに関わらず、繊維束１２の実際の繊度に応じた樹脂含有量取得値を高精度に求めることが可能になる。

本実施形態に係る製造装置１０は、基本的には上記のように構成される。本実施形態に係るトウプリプレグの製造方法について、以下、図１～図３を参照しつつ、製造装置１０を用いてトウプリプレグ１６を製造する場合を例に挙げて説明する。

この製造方法では、搬送機構２０を駆動して、巻出しローラ４２から巻き出した繊維束１２を巻取りローラ４４に向かって所定の搬送速度で搬送する搬送工程（図３のＳ１）を行う。巻出しローラ４２から巻き出された繊維束１２は、ガイドローラ５２ａを介して第１張力調整部４６に導入され、その搬送方向の張力が調整された後、ガイドローラ５２ｂを介して繊維束幅調整部２２に導入される。繊維束幅調整部２２において、繊維束１２の幅を調整する繊維束幅調整工程（図３のＳ２）を行う。繊維束幅調整工程で幅が調整された繊維束１２は、繊度取得部２６に導入される。

繊度取得部２６では、搬送機構２０による搬送中であって、樹脂１４を含浸させる前の繊維束１２について、繊度取得値を取得する繊度取得工程（図３のＳ３）を行う。本実施形態の繊度取得工程では、例えば、繊維束１２の搬送方向に所定の長さ（例えば、５００ｍｍ）となる箇所を繊度取得箇所とする。この繊度取得箇所について、繊度取得部２６が繊度取得値を取得する周期及び繊維束１２の搬送速度に合わせた所定の個数（例えば、１０個）の繊度取得値を得て、これらの平均値を求める。この平均値を、繊度取得箇所の繊度取得値とする。

次に、一定速度で回転する含浸ローラ２８のローラ面２８ａに、樹脂供給部３０により樹脂１４を供給する樹脂供給工程（図３のＳ４）を行う。樹脂供給工程では、樹脂供給量設定情報Ｉと繊度取得値とから求められる目標樹脂供給量となるように樹脂供給量を制御する。本実施形態では、繊維束１２の繊度取得箇所が、ローラ面２８ａ上の樹脂１４と接触する樹脂接触位置に達したときに、該繊度取得箇所に接触する樹脂１４の樹脂供給量が、繊度取得箇所の繊度取得値に対応する目標樹脂供給量となるように樹脂供給量を制御する。

また、樹脂供給工程では、ローラ面２８ａ上への樹脂供給量に合わせて、ブレード３４とローラ面２８ａとの距離をブレード調整部３６により調整する。含浸ローラ２８が回転することで、ローラ面２８ａ上の樹脂１４にブレード３４が接触すると、ローラ面２８ａ上の樹脂１４の厚さが均される。

次に、ローラ面２８ａ上の樹脂１４に繊維束１２を接触させてトウプリプレグ１６とする含浸工程（図３のＳ５）を行う。すなわち、繊度取得部２６を通過した繊維束１２は、ガイドローラ５２ｃを介して搬送方向が調整されることで、ローラ面２８ａ上の樹脂１４に接触する。これによって、繊度取得箇所の繊度取得値に応じて目標樹脂含有量となるように設定された質量の樹脂１４を含有したトウプリプレグ１６が形成される。

トウプリプレグ１６は、送りロール４８によって搬送経路の後段に搬送される。送りロール４８を通過したトウプリプレグ１６は、ガイドローラ５２ｄを介して第２張力調整部５０に導入され、その搬送方向の張力が調整された後、ガイドローラ５２ｅを介してトウプリプレグ取得部３８に導入される。

トウプリプレグ取得部３８では、搬送中のトウプリプレグ１６のトウプリプレグ取得値を取得する。本実施形態では、繊度取得工程で繊度取得値を取得した繊度取得箇所が、トウプリプレグ取得部３８に到達したときのトウプリプレグ取得値を取得する。このトウプリプレグ取得値と、繊度取得箇所の繊度取得値とに基づいて、樹脂含有量取得部４０でトウプリプレグ１６の樹脂含有量取得値を取得する樹脂含有量取得工程（図３のＳ６）を行う。

樹脂含有量が取得された後のトウプリプレグ１６は、ガイドローラ５２ｆ～５２ｈを介して巻取りローラ４４に巻き取られる。これによって、製造装置１０で製造されたトウプリプレグ１６が巻き取りローラに巻回された状態で得られる。

以上から、本実施形態に係るトウプリプレグ１６の製造装置１０及び製造方法では、搬送機構２０により搬送中の繊維束１２がローラ面２８ａ上の樹脂１４と接触する前に、該繊維束１２の繊度を繊度取得値として取得する。そして、繊度取得値に基づいて、樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように、ローラ面２８ａへの樹脂供給量を制御する。

これによって、樹脂１４を供給する前の繊維束１２の実際の繊度に応じた繊度取得値に合わせて、トウプリプレグ１６の樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように繊維束１２に樹脂１４を含有させることができる。このため、繊維束１２の繊度のばらつきに関わらず、トウプリプレグ１６の樹脂含有量を高精度に制御することができる。

上記の実施形態に係る製造装置１０では、樹脂供給量制御部３２は、目標樹脂含有量となる繊度及び樹脂供給量の関係を定めた樹脂供給量設定情報Ｉを有し、樹脂供給量設定情報Ｉと繊度取得値とから求められる目標樹脂供給量となるように樹脂供給量を制御することとした。また、上記の実施形態に係る製造方法の樹脂供給工程では、目標樹脂含有量となる繊度及び樹脂供給量の関係を定めた樹脂供給量設定情報Ｉと、繊度取得値とから求められる目標樹脂供給量となるように樹脂供給量を制御することとした。

これらの場合、樹脂供給量設定情報Ｉから、繊度取得値に対応する目標樹脂供給量を求め、該目標樹脂供給量となるように樹脂供給部３０による樹脂供給量を制御することで、目標樹脂含有量のトウプリプレグ１６を簡単且つ高精度に得ることが可能になる。

上記の実施形態に係る製造装置１０では、搬送機構２０による繊維束１２の搬送経路には、繊度取得部２６が繊度取得値を取得する繊度取得位置よりも後段に、ローラ面２８ａ上の樹脂１４と繊維束１２とが接触する樹脂接触位置が設けられ、樹脂供給量制御部３２は、繊度取得位置で繊度取得値が取得された繊維束１２の繊度取得箇所が樹脂接触位置に達したときに、該繊度取得箇所に接触する樹脂１４の樹脂供給量が、繊度取得箇所の繊度取得値に対応する目標樹脂供給量となるように樹脂供給量を制御することとした。

また、上記の実施形態に係る製造方法では、搬送機構２０による繊維束１２の搬送経路には、繊度取得工程で前記繊度取得値を取得する繊度取得位置よりも後段に、含浸工程でローラ面２８ａ上の樹脂１４と繊維束１２とを接触させる樹脂接触位置が設けられ、樹脂供給工程では、繊度取得位置で繊度取得値が取得された繊維束１２の繊度取得箇所が樹脂接触位置に達したときに、該繊度取得箇所に接触する樹脂１４の樹脂供給量が、繊度取得箇所の繊度取得値に対応する目標樹脂供給量となるように樹脂供給量を制御することとした。

例えば、搬送経路の繊度測定位置から樹脂接触位置までの距離と、搬送機構２０による繊維束１２の搬送速度とに基づき、繊度取得箇所が樹脂接触位置に到達するタイミングを検出することができる。これによって、繊度取得箇所の繊度取得値に対応する設定樹脂供給量の樹脂１４を、繊度取得箇所に対して供給することができる。その結果、繊維束１２の繊度のばらつきに関わらず、トウプリプレグ１６の樹脂含有量を一層高精度に制御して目標値とすることが可能になる。

上記の実施形態に係る製造装置１０では、繊度取得部２６は、繊度取得値を所定の周期で取得することとした。また、上記の実施形態に係る製造方法の繊度取得工程では、繊度取得値を所定の周期で取得することとした。これらの場合、搬送機構２０により搬送されるトウプリプレグ１６の長さ方向の全体について、樹脂含有量を高精度に制御して目標値とすることが可能になる。

上記の実施形態に係る製造装置１０では、繊度取得部２６は、繊維束１２の単位面積当たりの質量を測定して繊維束目付測定値を得る繊維束目付測定部５４と、繊維束１２の幅を測定して繊維束幅測定値を得る繊維束幅測定部５６と、を有し、繊維束目付測定値と繊維束幅測定値とに基づいて繊度取得値を取得することとした。また、上記の実施形態に係る製造方法の繊度取得工程では、繊維束１２の単位面積当たりの質量を測定して得られる繊維束目付測定値と、繊維束１２の幅を測定して得られる繊維束幅測定値とに基づいて繊度取得値を取得することとした。これらの場合簡単な構成で高精度に繊度取得値を取得することができる。

上記の実施形態に係る製造装置１０では、繊維束１２と接触する前のローラ面２８ａ上の樹脂１４の厚さを均すブレード３４と、ブレード３４とローラ面２８ａとの距離を樹脂供給量に合わせて調整するブレード調整部３６と、を備えることとした。また、上記の実施形態に係る製造方法では、繊維束１２と接触する前のローラ面２８ａ上の樹脂１４の厚さを均すブレード３４がローラ面２８ａに対向して配置され、樹脂供給工程では、ブレード３４とローラ面２８ａとの距離を樹脂供給量に合わせて調整することとした。これらの場合、ブレード３４により均された樹脂１４を繊維束１２に接触させることができるため、繊維束１２の幅方向全体に効率的且つ良好に樹脂１４を含有させることが可能となる。

上記の実施形態に係る製造装置１０では、搬送機構２０により搬送中のトウプリプレグ１６の単位長さ当たりの質量であるトウプリプレグ取得値を取得するトウプリプレグ取得部３８と、繊度取得値とトウプリプレグ取得値とに基づいて、トウプリプレグ１６の樹脂含有量取得値を取得する樹脂含有量取得部４０と、を備えることとした。また、上記の実施形態に係る製造方法では、含浸工程の後、搬送中のトウプリプレグ１６の単位長さ当たりの質量であるトウプリプレグ取得値を取得し、トウプリプレグ取得値と、繊度取得工程で取得した繊度取得値とに基づいて、トウプリプレグ１６の樹脂含有量取得値を取得する樹脂含有量取得工程を有することとした。これらの場合、作製したトウプリプレグ１６の樹脂含有量を繊度のばらつきに関わらず高精度に取得することができる。ひいては、トウプリプレグ１６の品質管理を良好に行うことが可能になる。

上記の実施形態に係る製造装置１０では、トウプリプレグ取得部３８は、トウプリプレグ１６の単位面積当たりの質量を測定してトウプリプレグ目付測定値を得るトウプリプレグ目付測定部６０と、トウプリプレグ１６の幅を測定してトウプリプレグ幅測定値を得るトウプリプレグ幅測定部６２と、を有し、トウプリプレグ目付測定値とトウプリプレグ幅測定値とに基づいてトウプリプレグ取得値を取得することとした。また、上記の実施形態に係る製造方法では、樹脂含有量取得工程では、トウプリプレグ１６の単位面積当たりの質量を測定して得られるトウプリプレグ目付測定値と、トウプリプレグ１６の幅を測定して得られるトウプリプレグ幅測定値とに基づいてトウプリプレグ取得値を取得することとした。これらの場合、トウプリプレグ１６の樹脂含有量を簡単な構成で高精度に取得することが可能となる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

１０…製造装置 １２…繊維束
１４…樹脂 １６…トウプリプレグ
１８…制御部 ２０…搬送機構
２６…繊度取得部 ２８…含浸ローラ
２８ａ…ローラ面 ３０…樹脂供給部
３２…樹脂供給量制御部 ３４…ブレード
３６…ブレード調整部 ３８…トウプリプレグ取得部
４０…樹脂含有量取得部 ５４…繊維束目付測定部
５６…繊維束幅測定部 ６０…トウプリプレグ目付測定部
６２…トウプリプレグ幅測定部 Ｉ…樹脂供給量設定情報

Claims (16)

1. 複数の繊維を束ねた繊維束に樹脂を含浸させてトウプリプレグを製造するトウプリプレグの製造装置であって、
   一定速度で回転可能な含浸ローラと、
   前記含浸ローラのローラ面に向かい合い、前記含浸ローラの前記ローラ面に前記樹脂を吐出することにより前記ローラ面に前記樹脂を供給する樹脂供給部と、
   前記繊維束を搬送しながら、前記ローラ面上の前記樹脂に前記繊維束を接触させて前記トウプリプレグとする搬送機構と、
   前記搬送機構による搬送中で前記樹脂と接触する前の前記繊維束の単位長さ当たりの質量である繊度を繊度取得値として取得する繊度取得部と、
   前記樹脂供給部が前記ローラ面に供給する前記樹脂の樹脂供給量を制御する樹脂供給量制御部と、
   を備え、
   前記樹脂供給量制御部は、前記繊度取得値に基づいて、前記トウプリプレグの樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように、前記樹脂供給部から前記ローラ面に向けて吐出される前記樹脂の前記樹脂供給量を制御する、トウプリプレグの製造装置。
2. 請求項１記載のトウプリプレグの製造装置において、
   前記樹脂供給量制御部は、前記目標樹脂含有量となる前記繊度及び前記樹脂供給量の関係を定めた樹脂供給量設定情報を有し、前記樹脂供給量設定情報と前記繊度取得値とから求められる目標樹脂供給量となるように前記樹脂供給量を制御する、トウプリプレグの製造装置。
3. 請求項２記載のトウプリプレグの製造装置において、
   前記搬送機構による前記繊維束の搬送経路には、前記繊度取得部が前記繊度取得値を取得する繊度取得位置よりも後段に、前記ローラ面上の前記樹脂と前記繊維束とが接触する樹脂接触位置が設けられ、
   前記樹脂供給量制御部は、前記繊度取得位置で前記繊度取得値が取得された前記繊維束の繊度取得箇所が前記樹脂接触位置に達したときに、該繊度取得箇所に接触する前記樹脂の前記樹脂供給量が、前記繊度取得箇所の前記繊度取得値に対応する前記目標樹脂供給量となるように前記樹脂供給量を制御する、トウプリプレグの製造装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載のトウプリプレグの製造装置において、
   前記繊度取得部は、前記繊度取得値を所定の周期で取得する、トウプリプレグの製造装置。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載のトウプリプレグの製造装置において、
   前記繊度取得部は、前記繊維束の単位面積当たりの質量を測定して繊維束目付測定値を得る繊維束目付測定部と、前記繊維束の幅を測定して繊維束幅測定値を得る繊維束幅測定部と、を有し、前記繊維束目付測定値と前記繊維束幅測定値とに基づいて前記繊度取得値を取得する、トウプリプレグの製造装置。
6. 請求項１～５の何れか１項に記載のトウプリプレグの製造装置において、
   前記樹脂供給部と、前記繊維束が前記ローラ面上で前記樹脂と接触する位置との間で、前記ローラ面に対向して配置され、前記繊維束と接触する前の前記ローラ面上の前記樹脂の厚さを均すブレードと、
   前記ブレードと前記ローラ面との距離を前記樹脂供給量に合わせて調整するブレード調整部と、
   を備えるトウプリプレグの製造装置。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載のトウプリプレグの製造装置において、
   前記搬送機構により搬送中の前記トウプリプレグの単位長さ当たりの質量であるトウプリプレグ取得値を取得するトウプリプレグ取得部と、
   前記繊度取得値と前記トウプリプレグ取得値とに基づいて、前記トウプリプレグの樹脂含有量取得値を取得する樹脂含有量取得部と、
   を備えるトウプリプレグの製造装置。
8. 請求項７記載のトウプリプレグの製造装置において、
   前記トウプリプレグ取得部は、前記トウプリプレグの単位面積当たりの質量を測定してトウプリプレグ目付測定値を得るトウプリプレグ目付測定部と、前記トウプリプレグの幅を測定してトウプリプレグ幅測定値を得るトウプリプレグ幅測定部と、を有し、前記トウプリプレグ目付測定値と前記トウプリプレグ幅測定値とに基づいて前記トウプリプレグ取得値を取得する、トウプリプレグの製造装置。
9. 複数の繊維を束ねた繊維束に樹脂を含浸させてトウプリプレグを製造するトウプリプレグの製造方法であって、
   搬送機構により前記繊維束を搬送する搬送工程と、
   前記搬送機構による搬送中で前記樹脂を含浸させる前の前記繊維束の単位長さ当たりの質量である繊度を繊度取得値として取得する繊度取得工程と、
   含浸ローラのローラ面に向かい合う樹脂供給部が、一定速度で回転する前記含浸ローラの前記ローラ面に前記樹脂を吐出することにより前記ローラ面に前記樹脂を供給する樹脂供給工程と、
   前記ローラ面上の前記樹脂に搬送中の前記繊維束を接触させて前記トウプリプレグとする含浸工程と、
   を有し、
   前記樹脂供給工程では、前記繊度取得値に基づいて、前記トウプリプレグの樹脂含有量が目標樹脂含有量となるように、前記樹脂供給部から前記ローラ面に向けて吐出される前記樹脂の樹脂供給量を制御する、トウプリプレグの製造方法。
10. 請求項９記載のトウプリプレグの製造方法において、
    前記樹脂供給工程では、前記目標樹脂含有量となる前記繊度及び前記樹脂供給量の関係を定めた樹脂供給量設定情報と、前記繊度取得値とから求められる目標樹脂供給量となるように前記樹脂供給量を制御する、トウプリプレグの製造方法。
11. 請求項１０記載のトウプリプレグの製造方法において、
    前記搬送機構による前記繊維束の搬送経路には、前記繊度取得工程で前記繊度取得値を取得する繊度取得位置よりも後段に、前記含浸工程で前記ローラ面上の前記樹脂と前記繊維束とを接触させる樹脂接触位置が設けられ、
    前記樹脂供給工程では、前記繊度取得位置で前記繊度取得値が取得された前記繊維束の繊度取得箇所が前記樹脂接触位置に達したときに、該繊度取得箇所に接触する前記樹脂の前記樹脂供給量が、前記繊度取得箇所の前記繊度取得値に対応する前記目標樹脂供給量となるように前記樹脂供給量を制御する、トウプリプレグの製造方法。
12. 請求項９～１１の何れか１項に記載のトウプリプレグの製造方法において、
    前記繊度取得工程では、前記繊度取得値を所定の周期で取得する、トウプリプレグの製造方法。
13. 請求項９～１２の何れか１項に記載のトウプリプレグの製造方法において、
    前記繊度取得工程では、前記繊維束の単位面積当たりの質量を測定して得られる繊維束目付測定値と、前記繊維束の幅を測定して得られる繊維束幅測定値とに基づいて前記繊度取得値を取得する、トウプリプレグの製造方法。
14. 請求項９～１３の何れか１項に記載のトウプリプレグの製造方法において、
    前記繊維束と接触する前の前記ローラ面上の前記樹脂の厚さを均すブレードが、前記樹脂供給部と、前記繊維束が前記ローラ面上で前記樹脂と接触する位置との間で、前記ローラ面に対向して配置され、
    前記樹脂供給工程では、前記ブレードと前記ローラ面との距離を前記樹脂供給量に合わせて調整する、トウプリプレグの製造方法。
15. 請求項９～１４の何れか１項に記載のトウプリプレグの製造方法において、
    前記含浸工程の後、搬送中の前記トウプリプレグの単位長さ当たりの質量であるトウプリプレグ取得値を取得し、該トウプリプレグ取得値と、前記繊度取得工程で取得した前記繊度取得値とに基づいて、前記トウプリプレグの樹脂含有量取得値を取得する樹脂含有量取得工程を有するトウプリプレグの製造方法。
16. 請求項１５記載のトウプリプレグの製造方法において、
    前記樹脂含有量取得工程では、前記トウプリプレグの単位面積当たりの質量を測定して得られるトウプリプレグ目付測定値と、前記トウプリプレグの幅を測定して得られるトウプリプレグ幅測定値とに基づいて前記トウプリプレグ取得値を取得する、トウプリプレグの製造方法。

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