JPH02300238A - Impregnation with resin - Google Patents

Impregnation with resin

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JPH02300238A
JPH02300238A JP12109889A JP12109889A JPH02300238A JP H02300238 A JPH02300238 A JP H02300238A JP 12109889 A JP12109889 A JP 12109889A JP 12109889 A JP12109889 A JP 12109889A JP H02300238 A JPH02300238 A JP H02300238A
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JP
Japan
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resin
sheet
belt
impregnation
roll
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JP12109889A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Hattori
敏裕 服部
Takeshi Goto
後藤 孟
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To increase the rate of impregnation of a fiber layer with a resin and to improve the rate of production of a fiber-reinforced plastic by pressing a resin into a sheet by pressing or clamping with an endless belt having a rugged pattern. CONSTITUTION:A laminate prepared by laying a sheet 2 comprising a reinforcing fiber on a resin film 1 applied to a release paper and further applying a release film 3 to the surface is heated on the surface of a heating drum 4, and when the resin becomes flowable, the resin is infiltrated into the fiber layer of the sheet 2 with an endless belt. As the endless belt, a belt (tube belt) having a sealed space to or from which a fluid can enter or leave in its inside and being capable of giving a pressure to the surface when a fluid enters the endless belt is used. When this tubeless belt is used, the belt is provided with a rotary body having a strong central shaft in position 6-1 as a support and a fluid is introduced into the inside of the tube belt to exert a pressure on the sheet surface by the cooperation of 6-1.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、繊維強化プラスチックの製造、特にシート状
の強化繊維とマトリックスである樹脂とから成る平板状
材料の製造に於ける新規な樹脂の含浸法に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention is directed to the use of a novel resin in the production of fiber-reinforced plastics, particularly in the production of flat materials consisting of sheet-like reinforcing fibers and matrix resin. Regarding impregnation method.

〈従来の技術〉 繊、維強化プラスチック(以下FRPと略記)の1つの
形態、或はFRPを得るための中薄材料の形態として強
化繊維の5y−)状物に樹脂を含浸せしめた構造がある
<Prior art> One form of fiber reinforced plastic (hereinafter abbreviated as FRP), or a form of medium-thin material for obtaining FRP, is a structure in which a 5y-) shaped material of reinforcing fiber is impregnated with resin. be.

上記の中間材料は一般にグリプレグとして知られてbる
ものであり、本発明はこのプリプレグの製造に於ける樹
脂の含浸方法に関するものである。
The above-mentioned intermediate material is generally known as Gripreg, and the present invention relates to a method for impregnating it with resin in the production of this prepreg.

この分野に於ける樹脂の含浸け、樹脂が熱硬化性或は熱
可塑性であるとに拘らず共通する要素は、溶剤又は加熱
等の手段によって樹脂の流動化を行い繊維層内に樹脂を
含浸せしめることで、現在量も多く採用されている代表
的な樹脂含浸法は加熱により樹脂の流動化を行うホット
メルト法である。
Impregnation of resin in this field, regardless of whether the resin is thermosetting or thermoplastic, is the common element of impregnating the resin into the fiber layer by fluidizing the resin by means such as a solvent or heating. For this reason, a typical resin impregnation method that is currently widely used is a hot melt method in which the resin is fluidized by heating.

具体的には、図7に示す如く剥離紙17上に樹脂を均一
に塗布した樹脂フィルム18に1強化繊維から成るシー
ト状物19を積層し、加熱ロール20及びプレスロール
21によりシート状物中に樹脂が含浸されたプリプレグ
22を得ようとするもので、この様な含浸法を採用した
プリプレグ製造設備は例えばカリフォルニアグラファイ
ト マシン エnc (カナダ)或はカラン二^G(ス
イス)などから発表されている。
Specifically, as shown in FIG. 7, a sheet-like material 19 made of one reinforcing fiber is laminated on a resin film 18 in which resin is uniformly coated on a release paper 17, and a heating roll 20 and a press roll 21 are used to stack the sheet-like material 19 into the sheet-like material. The aim is to obtain a prepreg 22 impregnated with resin, and prepreg manufacturing equipment using such an impregnation method has been announced by, for example, California Graphite Machine Enc (Canada) or Calani^G (Switzerland). ing.

これらの含浸法はブレスロール含浸法と呼ばれるが、こ
の含浸法の基本的な問題点は生産性の向上即ちシート状
物の速度を上げようとする時プレスロールによる樹脂の
絞す出し現象が発生することにある。すなわち図7に於
て加熱ロール20により流動化された樹脂はプレスロー
ル21で加圧することによりシート状物19の繊!!層
に含浸するよりもむしろロール前方(図中ロール20.
21のニップ点よりも左方)に絞り出される現象を生ず
る。
These impregnation methods are called breath roll impregnation methods, but the basic problem with this impregnation method is that when trying to improve productivity, that is, to increase the speed of sheet materials, the resin is squeezed out by the press roll. It's about doing. That is, in FIG. 7, the resin fluidized by the heating roll 20 is compressed by the press roll 21 to form the fibers of the sheet material 19! ! Rather than impregnating the layer, the front of the roll (roll 20.
This causes a phenomenon in which the liquid is squeezed out (to the left of the nip point of No. 21).

この現象は被含浸物であるシート状物19を構成する繊
維の線径が小さい程、繊維の方向がシート状物の方向と
一致した溝造である程、繊維層の厚さが厚い程或は樹脂
粘度が高A程顕著である。
This phenomenon increases as the diameter of the fibers constituting the sheet material 19 to be impregnated becomes smaller, the direction of the fibers is aligned with the direction of the sheet material, and the thicker the fiber layer becomes. is more pronounced as the resin viscosity increases.

このため従来のロール含浸法に於ては粘度を出来るだけ
下げること、プレスロールを用いて徐々に*m層に樹脂
を含浸せしめることが基本とされてきた。したがってプ
リプレグの生産速度はシート状物の繊mPm内への樹脂
の含浸速度で律速され、従来のロール含浸法には問題が
あつた。
For this reason, the conventional roll impregnation method has been based on reducing the viscosity as much as possible and using a press roll to gradually impregnate the *m layer with the resin. Therefore, the production rate of prepreg is determined by the rate of impregnation of the resin into the fibers mPm of the sheet material, and the conventional roll impregnation method has a problem.

さらに従来のロール含浸法では低粘度状態を長時間維持
することが必要であり、特に熱硬化性樹脂をマトリック
スとするプリプレグの製造に於ては硬化反応の進行に留
意する必要があり樹脂組成を制約する要因の1つであっ
た。
Furthermore, in the conventional roll impregnation method, it is necessary to maintain a low viscosity state for a long time, and in particular, when manufacturing prepreg with a thermosetting resin as a matrix, it is necessary to pay attention to the progress of the curing reaction, and the resin composition must be carefully controlled. This was one of the limiting factors.

先に本発明者らは従来のロール含浸法の改良法として凹
凸プレスロールを用いた樹脂含浸法λ を提案した(@顆間63−’(55588号)。
Previously, the present inventors proposed a resin impregnation method λ using an uneven press roll as an improved method of the conventional roll impregnation method (@Condylar 63-' (No. 55588)).

しかし、樹脂が高粘度の場合、あるいはプリプレグ表面 トが厚す場合、さらKより生産速度を上げようとする場
合には凹凸プレスロールを用いる方法によるとロール加
圧の際その圧力を著しく高めねばならず、またその生産
速度も低くせねばならないことを見出した。その結果熱
硬化性樹脂の場合などは熱による樹脂の硬化反応がおこ
る。
However, if the resin has a high viscosity, the prepreg surface is thick, or if you want to increase the production speed compared to K, the method using a concave and convex press roll requires a significant increase in the pressure when applying roll pressure. It was discovered that the production speed had to be lowered. As a result, in the case of a thermosetting resin, a curing reaction of the resin occurs due to heat.

さらにプレス圧力が高い場合にはプリプレグ表面に凹凸
がある時、全体の均一な加圧すなわち含浸が困雌となる
Furthermore, when the press pressure is high and the surface of the prepreg has irregularities, it becomes difficult to apply uniform pressure to the entire prepreg, that is, to impregnate the prepreg.

流体が多孔質材中へ含浸する場合、その浸透速度は流体
に加えられた圧力に比例し、さらに含浸距離はその圧力
が加っている時間に比例する。したがってシート状物中
への含浸を良好に行うためKは、樹脂に加わる圧力とそ
の圧力を加えている時間を調整すればよい。これらのこ
とに鑑み、発明者らは加圧時間を長くとることによって
繊維中への樹脂の含浸を十分に行い且つ加圧部の距離を
大きくとることによる生産速度の増加を得、さらに全体
を均一に加圧することによって含浸を良好に行なわせし
める方法について鋭意検討を行った。
When a fluid impregnates into a porous material, the rate of penetration is proportional to the pressure applied to the fluid, and the distance of impregnation is proportional to the time the pressure is applied. Therefore, in order to satisfactorily impregnate K into the sheet material, the pressure applied to the resin and the time period during which the pressure is applied may be adjusted. In view of these considerations, the inventors achieved sufficient impregnation of resin into the fibers by increasing the pressurization time, and increased the production speed by increasing the distance between the pressurizing parts. We conducted extensive research on a method for achieving good impregnation by uniformly applying pressure.

〈発明が解決しようとする課萌〉 本発明は、従来のロール含浸技術の基本的欠点、即ち繊
M層中への樹脂の含浸速度が低く、生産速度を高めよう
とすると樹脂の絞りだしを生じ、高い生産速度が得られ
ないこと及び長時間加熱に起因する諸問題を解決するこ
とを目的とする。
<Problems to be Solved by the Invention> The present invention solves the basic drawbacks of the conventional roll impregnation technology, namely, the impregnation rate of resin into the fiber M layer is low, and when trying to increase the production rate, it is difficult to squeeze out the resin. The purpose is to solve various problems caused by the inability to obtain high production rates and long-term heating.

く課題を解決するための手段〉 即ち本発明の要旨は、樹脂層上部シート状物を重ねて樹
脂を加圧含浸するに際し、凹凸パターンをもつエンドレ
スベルトで圧着もしくは挟持して樹脂をシート状物内に
圧入して樹脂を含浸せしめることにある。
Means for Solving the Problems> That is, the gist of the present invention is to press and hold the resin into the sheet-like material by pressing or clamping it with an endless belt having an uneven pattern when stacking the sheet-like material on top of the resin layer and impregnating it with resin under pressure. The purpose is to press fit the resin inside and impregnate it with resin.

以下本発明を図面に従って説明する。The present invention will be explained below with reference to the drawings.

図1は本発明の方法即ち加圧部としてエンドレスベルト
を用いた含浸法(以下プレスベルト含浸法と略記)に於
て特定の凹凸パターンを有するエンドレスベルトを用い
る樹脂の含浸法を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a resin impregnation method using an endless belt having a specific uneven pattern in the method of the present invention, that is, an impregnation method using an endless belt as a pressurizing section (hereinafter abbreviated as press belt impregnation method). be.

剥離紙上に塗布された樹脂フィルム1上に強化繊維から
成るシート状物2が積層され、さらにその上部に剥離フ
ィルム3で被覆された積層体は、加熱ドラム4表面で加
熱され樹脂が流動化された時点でエンドレスベルト5−
1によりシート状物2の繊維層に樹脂が含浸される。
A sheet-like material 2 made of reinforcing fibers is laminated on a resin film 1 coated on a release paper, and the layered product is further covered with a release film 3 on top of the resin film 1. The laminate is heated on the surface of a heating drum 4 to fluidize the resin. Endless belt 5-
1, the fiber layer of the sheet-like material 2 is impregnated with resin.

ここではエンドレスベルトとして内部に流体の出し入れ
が可能な密閉状空間を有し、エンドレスベルト内に流体
を注入して表面を加圧することのできるベルト(以下チ
ューブベルトと略記)を用すた。このチューブベルトを
使用するにあたり、シート上部かかる圧力を発生すぺ〈
6−1の位置に強固な中心軸をもった回転体を支持台と
してベルトをとりつけ、流体をチューブベルト内KE入
することにより6−1との相互作用でシート面への圧力
を発生させた。
Here, a belt (hereinafter abbreviated as tube belt) was used as an endless belt, which has a closed space inside which fluid can be taken in and taken out, and whose surface can be pressurized by injecting fluid into the endless belt. When using this tube belt, the pressure applied to the top of the seat must be generated.
The belt was attached to the position of 6-1 using a rotating body with a strong central axis as a support base, and by entering the fluid into the tube belt KE, pressure was generated on the seat surface by interaction with 6-1. .

このチューブベルトは全体の均一な加圧を良好に行うこ
とができるため例として用いたが他の加圧方法でも差支
えない。図2にチューブベルトの例を示す。図2−Aは
全体図であシ8の面に凹凸をもつ特定のパターンを形成
している。
This tube belt was used as an example because it can effectively apply uniform pressure to the entire body, but other pressurizing methods may also be used. Figure 2 shows an example of a tube belt. FIG. 2-A is an overall view in which a specific pattern with unevenness is formed on the surface of the blade 8.

9は流体の注入口、10はチューブベルトを回・転させ
るためチューブベルト本体をベアリングを介して支持し
てbる軸である。なお流体として本検討では空気を用い
たが、他の気体・液体でも差支えない。図2−Bは凹凸
パターンの1例を示す。図2−0はチューブベルトの断
面図である。該ベルトは100℃〜140℃の熱を受け
るため通常のゴムでは不適当であシ、したかってここで
は綿織布11、アルミ箔12、シリコンゴムパターン1
3をラミネートするという構成でm5た。
9 is a fluid inlet, and 10 is a shaft that supports the tube belt main body via a bearing in order to rotate the tube belt. Although air was used as the fluid in this study, other gases or liquids may also be used. FIG. 2-B shows an example of a concavo-convex pattern. FIG. 2-0 is a cross-sectional view of the tube belt. Since the belt receives heat of 100°C to 140°C, ordinary rubber is not suitable.
M5 was constructed by laminating 3.

この凹凸ベルトは5−1.5−2・・・と複数での併用
さらには凹凸ロール、フラットベルト、フラットロール
と併用して用いることも出来る。
This uneven belt can be used in combination with a plurality of 5-1, 5-2, etc., and can also be used in combination with an uneven roll, a flat belt, or a flat roll.

本発明で用いられる凹凸パターンについて説明する。本
発明者等はプリプレグの生産性の向上はり維層の厚さ方
向の含浸速度の向上にあるとの考え方に立って、絞り出
しを生ぜずかつ繊維層の厚さ方向に樹脂を導くことの出
来る凹凸パターンについて検討を行った。その結果、最
も好ましい凹凸パターンは直線、曲線或はその両者によ
って囲まれた凸部の領域を持つパターンであることを見
出した。凹凸パターンを図2−B、図59図4に例示す
るが本発明のパターンはこれらの例示に限定されるもの
ではない。
The uneven pattern used in the present invention will be explained. The present inventors believe that the key to improving the productivity of prepreg lies in increasing the impregnation rate in the thickness direction of the fiber layer. We investigated the uneven pattern. As a result, it has been found that the most preferable uneven pattern is a pattern having a region of protrusions surrounded by straight lines, curved lines, or both. Although the uneven patterns are illustrated in FIGS. 2-B, 59, and 4, the patterns of the present invention are not limited to these examples.

図2−Bは直線によって囲まれた凸部の領域を持つ凹凸
パターンの代表的な平面図(図2−B−a)及び図2−
B−aKおけるA −A’断面の断面図(図2−s−b
)である。また図中矢印は、凹凸をもったエンドレスベ
ルト(以下凹凸プレスベルトと略記)の周方向に一致す
る。
FIG. 2-B is a typical plan view (FIG. 2-B-a) of a concavo-convex pattern having a convex region surrounded by straight lines, and FIG.
Cross-sectional view of A-A' cross section at B-aK (Figure 2-s-b
). Further, the arrow in the figure coincides with the circumferential direction of an endless belt having unevenness (hereinafter abbreviated as an uneven press belt).

この例示パターンに於ては直線によって囲まれた使形の
凸部の領域を有するものである。
This exemplary pattern has a region of a messenger-shaped convex portion surrounded by straight lines.

図3の例示は、曲線忙よって囲まれた凸部の領域が楕円
形状を有する凹凸パターンの平面図である。
The example shown in FIG. 3 is a plan view of a concavo-convex pattern in which a convex region surrounded by curved lines has an elliptical shape.

図4は、凸部が直線で囲まれた他の1例の平面図であり
、屈曲した凸部を有する例示であり図中矢印は何れも凹
凸プレスベルトの周方向と一致する。
FIG. 4 is a plan view of another example in which the convex portion is surrounded by straight lines, and is an example in which the convex portion is bent, and all arrows in the figure coincide with the circumferential direction of the uneven press belt.

図5に含浸の機構を示す。Figure 5 shows the impregnation mechanism.

図5に於て、y  )状物14の下方に置かれた樹脂1
5は、凹凸プレスベルトの凸部16−1で加圧されるこ
とによシ一部はシート状物を構成する繊維層内へ、剰余
の樹脂は前方(図中右方)K絞り出される。しかし、本
発明の如く凸部が不連続である場合凹部の体積を適切に
設定することにより凹部16−2でその流れを止めると
共KEE力の存在しな−凸部の方向即ち繊維層の厚さ方
向に樹脂の流れ方向を転換せしめることが出来る。即ち
凸部で剰余の樹脂により発生する圧力を繊維層の厚さ方
向に含浸せしめる圧力に転換せしめることが出来る。こ
の圧力による樹脂の移動により含浸が行われる。そして
特に粘度が高い場合などは、この圧力を加える時間を多
くする必要があり、ベルト方式が有効となる。
In FIG. 5, the resin 1 placed below the y) shaped object 14
5 is pressurized by the convex portion 16-1 of the uneven press belt, so that part of the resin is squeezed out into the fiber layer constituting the sheet-like material, and the remaining resin is squeezed out to the front (right side in the figure). . However, when the convex portion is discontinuous as in the present invention, if the flow is stopped at the concave portion 16-2 by appropriately setting the volume of the concave portion, there is no KEE force. The flow direction of the resin can be changed in the thickness direction. That is, the pressure generated by the excess resin at the convex portion can be converted into pressure for impregnating the fiber layer in the thickness direction. Impregnation is performed by the movement of the resin due to this pressure. When the viscosity is particularly high, it is necessary to increase the time during which this pressure is applied, and the belt method becomes effective.

したがって、凹凸パターンの大きさはベルトの材質、V
−)状物の圧a特性等によって決められるべきであるが
例として示せばベルトの材質としてゴムを使用する時に
は凸領域のベルト局方向の最大長は8〜10+a+以下
であることが好ましい。
Therefore, the size of the uneven pattern depends on the belt material and V
-) It should be determined by the pressure a characteristics of the material, etc., but as an example, when rubber is used as the belt material, the maximum length of the convex region in the direction of the belt center is preferably 8 to 10+a+.

上記に説明した様な比較的細分化された凸部領域を持つ
凹凸パターンに対し直線状或は曲線状凸部を平行に並べ
ただけのパターン、例えばプレスベルトの回転軸に添っ
た溝を有する凹凸プレスベルトを使用するときは理論的
には図5に示す樹脂流れの方向転換が生ずるが、特にシ
ート状物が位置方向に引揃えられたドウシートである時
樹脂の流れに伴う繊維配向の乱れが生ずること、樹脂と
置換される空気の流路が閉じられること々どの理由によ
り含浸用凹凸プレスベルトとして好まし−パターンでは
ない。
In contrast to the concavo-convex pattern having relatively finely divided convex areas as explained above, a pattern in which linear or curved convexities are arranged in parallel, for example, a groove along the rotation axis of the press belt. When using an uneven press belt, the direction of the resin flow as shown in Fig. 5 theoretically occurs, but especially when the sheet-like object is a dough sheet aligned in the positional direction, the fiber orientation is disturbed due to the flow of the resin. This is not a preferred pattern for use as a textured press belt for impregnation, for reasons such as the formation of turbidity and the closure of the flow path for the air that replaces the resin.

但し後述する様に図2〜4に示した本発明のパターンを
使用して繊維層に樹脂を含浸した後に、主としてプレス
ベルトの周方向に連続した凹部を有する凹凸プレスベル
トまたは凹凸プレスロール(例えば周方向KFAつて定
ピツチの溝を有する筋ロール)を用いることを制約する
ものではな−。
However, as will be described later, after the fiber layer is impregnated with a resin using the patterns of the present invention shown in FIGS. 2 to 4, an uneven press belt or an uneven press roll (e.g. This does not restrict the use of a groove roll having a constant pitch in the circumferential direction KFA.

次に凹凸プレスベルトの全周面積に占める凸部の面積の
割合(以下凸部面積比)は、被含浸物であるシート状物
の厚さ、含浸されたシート状物重量にしめる樹脂重量の
比率(以下樹脂含有率wt* )、樹脂粘度尋によプ決
定されるが、最も重要な因子は樹脂含有率である。−例
として、シート状物が炭素繊維トウを引揃えたもので1
50 f/m”であって、含浸すべき樹脂が10ボイス
(100℃)のエポキシ樹脂である場合の樹脂含有率と
凸部の最適面積比を実験により求めると図6VC示す如
く樹脂含有率の増大に伴って凸部面積比を下げることが
必要である。
Next, the ratio of the area of the convex portion to the total circumferential area of the uneven press belt (hereinafter referred to as the convex area ratio) is the thickness of the sheet material to be impregnated, and the ratio of the weight of the resin to the weight of the impregnated sheet material. (hereinafter referred to as resin content wt*) is determined by the resin viscosity, but the most important factor is the resin content. - For example, if the sheet-like material is made up of aligned carbon fiber tows, 1
50 f/m'' and the resin to be impregnated is a 10 voice (100°C) epoxy resin, the optimum area ratio of the resin content and the convex portion was determined by experiment, as shown in Figure 6VC. It is necessary to lower the convex area ratio as the area increases.

凸部面積比が大きすぎる場合には、シートのブレスベル
ト導入部において凹凸プレスベルトによる樹脂の絞り出
しを生じ、小さすぎる場合にはシート状物の厚さ方向へ
の樹脂の流れを促進せしめる圧力が発生せず前記に説明
した如き本発明の凹凸プレスベルトの作用効果が期待出
来ない。PRPの製造方法に於ける樹脂含有率はおよそ
15〜60 wt憾であ抄、好ましい凸部面積比は、お
よそ20〜90憾である。
If the convex area ratio is too large, the resin will be squeezed out by the uneven press belt at the introduction part of the sheet's breath belt, and if it is too small, the pressure that promotes the flow of the resin in the thickness direction of the sheet material will be increased. This does not occur and the effects of the uneven press belt of the present invention as described above cannot be expected. The resin content in the PRP manufacturing method is about 15-60 wt, and the preferable convex area ratio is about 20-90 wt.

また、凹部の深さは凸部によってシート状物の厚さ方向
に貫通して流された樹脂を捕捉しうる体積を持つことが
必要であり、1例を示せば凹部の断面が図2−B−t)
に示された三角形である場合その深さは凹部中のα6倍
以上であればよい。凹凸プレスベルトのプレス圧力は実
験結果によると凹凸プレスベルトのシートへの接触面積
、ベルトの材質、樹脂粘度、繊維層の厚さ及び樹脂含有
率等によ抄最適値が異なるが例えばベルト進行方向の接
触長が250−とした場合、面圧としておよそ(L1〜
20 kg/cm”、好ましくけ2〜I Q kl//
cm”程度が適当である。
In addition, the depth of the recess needs to have a volume that can capture the resin that has penetrated through the sheet material in the thickness direction by the convex part. B-t)
In the case of the triangular shape shown in , the depth may be at least α6 times the depth of the recess. According to experimental results, the optimum pressure for the uneven press belt varies depending on the contact area of the uneven press belt with the sheet, the material of the belt, the viscosity of the resin, the thickness of the fiber layer, the resin content, etc. When the contact length is 250-, the surface pressure is approximately (L1~
20 kg/cm”, preferably 2~I Q kl//
cm” is appropriate.

次に凹凸ベルトの使用法につbて説明する。Next, how to use the uneven belt will be explained.

凹凸ベルトは図1に示される様に複数の凹凸プレスベル
ト或は従来のプレスロールと併用した含浸法として利用
される。
The textured belt is used as an impregnation method in conjunction with a multi-texture press belt or conventional press rolls as shown in FIG.

例えば図1に於て5−1と5−2に凹凸プレスベルトに
よる加圧含浸を行い、5−3をロールの周方向に連続し
た溝を有するロール、5−4を平滑なロールとして含浸
の均一性とプリプレグ表面の平滑性を得る組合せが代表
例である。
For example, in Fig. 1, pressure impregnation is performed on 5-1 and 5-2 using an uneven press belt, 5-3 is a roll with continuous grooves in the circumferential direction, and 5-4 is a smooth roll. A typical example is a combination that provides uniformity and prepreg surface smoothness.

このような組合せを取ることにより、5−1゜5−2の
位置に凹凸ロールを用いる時と同じ熱履歴でより高倉漫
のプリプレグを得ることができる。
By using such a combination, it is possible to obtain a prepreg with a higher quality with the same thermal history as when using the uneven roll at the 5-1° and 5-2 positions.

次に本発明に用いられるマトリックス用樹脂について説
明する。本発明け、繊維層内へ流動性のある樹脂を含浸
するものであるから、加熱によって流動性を示す樹脂で
あればよく、不飽和ポリエステル樹脂、エポキV樹脂、
フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂、ナイ
ロン、ポリスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリエー
テル・エーテルケトン、ポリ塩化ビニル、PBT、PW
T% PK等の熱塑性樹脂等が好適な樹脂として挙げら
れる。
Next, the matrix resin used in the present invention will be explained. Since the present invention impregnates a fluid resin into the fiber layer, any resin that shows fluidity when heated may be used, such as unsaturated polyester resin, epoxy V resin,
Thermosetting resins such as phenolic resin, urea resin, melamine resin, diallyl phthalate resin, silicone resin, nylon, polysulfone, polyetherimide, polyether/etherketone, polyvinyl chloride, PBT, PW
Suitable resins include thermoplastic resins such as T% PK.

本発明が対象とするシート状物について説明する。A sheet-like article to which the present invention is directed will be explained.

シート状物として最も多く使用される形顔はトウ状物を
引揃えシート状とした所謂一方向ノートであり、この一
方向シート含浸に於て本発明の含浸法の特徴が特に発揮
される。
The most commonly used form of sheet-like material is the so-called unidirectional notebook, which is a sheet-like form of tow-like material, and the characteristics of the impregnation method of the present invention are particularly exhibited in this unidirectional sheet impregnation.

即ち一方向シート状物に於ては繊維層の厚さ方向と繊維
の長手方向(シートの長手方向)との樹脂の流れ速度が
最もかい離しており従来のロール含浸法では最も樹脂の
絞り出しを生じやすくまた繊維の配向を乱しやすい。し
かし本発明の含浸法によれば絞り出しと繊維配向の乱れ
を同時に解決しつるものである。
In other words, in a unidirectional sheet-like material, the flow speed of resin in the thickness direction of the fiber layer and the longitudinal direction of the fibers (longitudinal direction of the sheet) are the most different, and the conventional roll impregnation method has the greatest difficulty in squeezing out the resin. This easily occurs and easily disturbs the fiber orientation. However, according to the impregnation method of the present invention, squeezing and disordered fiber orientation can be solved at the same time.

また本発明の含浸法は前述の如く局部的にシート状物を
拘束しつつ含浸を行うためシート状物が織物或は無配向
の繊維の集合体である不織布状のものKも適用が可能で
ある。
In addition, since the impregnation method of the present invention performs impregnation while locally restraining the sheet-like material as described above, it is also possible to apply the sheet-like material to a woven fabric or a non-woven fabric that is an aggregate of non-oriented fibers. be.

この様なシート状物は炭素繊維、ガラス線維、全芳香族
ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維
等であり特にその材料の種類を限定するものではない。
Such sheet-like materials include carbon fibers, glass fibers, wholly aromatic polyamide fibers, polyester fibers, polyethylene fibers, etc., and the type of material is not particularly limited.

単繊維の繊維直径が小さくかつ高弾性体である炭素繊維
トウから成るシート状物の場合、シート状物の厚さ方向
と繊維の配向方向の樹脂流れ速度のかじ離が特に大きく
本発明の含浸法は特に有効である。
In the case of a sheet made of carbon fiber tow, which has a small fiber diameter and is highly elastic, the difference in resin flow velocity between the thickness direction of the sheet and the orientation direction of the fibers is particularly large. The law is particularly effective.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

実施例1 図1に示された含浸設備に於て、樹脂フィルム1として
剥離紙上に6097m”の樹脂を塗布した巾50cPR
の樹脂フィルムを用い、!/)状物2として直径8μの
炭素繊維フィラメントを12.000本集束した炭素繊
維トウを50cfR巾中に150本並列に並べた一方向
V−ト(240t/?PIり、剥離フィルム3として厚
さ20μのポリプロピレンフィルムを積層し表面温度が
130℃に加熱された加熱ロール4上に供給した。
Example 1 In the impregnation equipment shown in Fig. 1, a resin film 1 with a width of 50 cPR was coated with 6097 m'' of resin on a release paper.
Using resin film,! 12,000 carbon fiber filaments with a diameter of 8μ are arranged in parallel in a 50cfR width as a unidirectional V-toe (240t/?PI), with a thickness as a release film 3. A polypropylene film having a thickness of 20μ was laminated and supplied onto a heating roll 4 whose surface temperature was heated to 130°C.

用すた凹凸プレスベルト及びプレスロールハ次の通りで
あった。
The uneven press belt and press roll used were as follows.

a、凹凸プレスベルト5−1.5−2 凹凸パターンは図2に示される菱形とし、凸部菱形の短
径が3−1長径6m、凹部溝巾α9−1深さαB閣、周
方向でのシートとの接触長250■(凸部面積比約45
係)。加圧時の面圧は5 kg乙ザ。
a. Concave and convex press belt 5-1.5-2 The concave and convex pattern is diamond-shaped as shown in Fig. 2, the short axis of the convex diamond is 3-1, the major axis is 6 m, the concave groove width is α9-1, the depth is αB, and in the circumferential direction. Contact length with the sheet is 250cm (convex area ratio approx. 45mm)
Section). The surface pressure when pressurized is 5 kg.

b、プレスロール 5−3 外径125−の金属ロール上にピッチ1閤で周方向に深
さα7mの溝を有する筋ロール。
b. Press roll 5-3 A sinew roll having grooves with a pitch of 1 pitch and a depth α7m in the circumferential direction on a metal roll having an outer diameter of 125mm.

C,プレスロール 5−4 外径125■のフラットロールを用いてプレス圧力30
に9/備3、炭素繊維シートの移動速度5m1分で樹脂
含浸を行ったが未含浸部及び炭素繊維の配向乱れは存在
せず、高品質の炭素線維一方向プリプレグが得られた。
C. Press roll 5-4 Press pressure 30 using a flat roll with an outer diameter of 125 cm
9/Bi3, resin impregnation was carried out at a moving speed of the carbon fiber sheet of 5 ml/minute, but there was no unimpregnated area or disordered orientation of the carbon fibers, and a high quality carbon fiber unidirectional prepreg was obtained.

比較例1 実施例1で用いた凹凸プレスベルトの代りに同じパター
ンをもった凹凸プレスロールとした以外は実施例1と同
一の条件により含浸を試みた。この時凹凸プレスロール
のプレス圧力は50kg/cm”である。その結果、通
常の樹脂含有率(30〜s s wt% )においてよ
〈含浸を行うことのできる凹凸プレスロールにおりても
、本検討の、ごとく低、樹脂含有率(20wt4 )の
ものでは多くの未含浸部が残った。含浸を向上すべく生
産速度を1m/分まで落じた結果、含浸性は若干改良さ
れたが十分ではないうえ熱による樹脂の硬化反応を伴い
、プリプレグとして実用に耐えうるものは得られなかっ
た。
Comparative Example 1 Impregnation was attempted under the same conditions as in Example 1, except that the uneven press belt used in Example 1 was replaced with an uneven press roll having the same pattern. At this time, the press pressure of the uneven press roll is 50 kg/cm''.As a result, even with the uneven press roll that can perform impregnation at a normal resin content (30~sswt%), the In the case of the low resin content (20wt4) studied, many unimpregnated areas remained.As a result of reducing the production speed to 1 m/min to improve impregnation, the impregnability improved slightly but was sufficient. Moreover, it involved a curing reaction of the resin due to heat, and it was not possible to obtain a prepreg that could be put to practical use.

実施例2 実施例1と同一条件で、但し樹脂量が106f 7m 
”、炭素績、1!!/−)の移動速度が40m/分で実
験したところ、未含浸部は存在せず高品質の炭素繊維一
方向プリプレグを得ることができた。
Example 2 Same conditions as Example 1, except that the amount of resin was 106f 7m
When the experiment was carried out at a moving speed of 40 m/min, carbon fiber, 1!!/-), there was no unimpregnated portion and a high quality carbon fiber unidirectional prepreg could be obtained.

比較例2 実施例2で用すた凹凸プレスベルトの代りに同じパター
ンを本った凹凸プレスロールとした以外は実施例1と同
一の条件により含浸を試みた。この時凹凸プレスロール
による含浸は可能であったが、実施例2のとと<4OF
F!/分の高速での含浸は十分に行われなかった。
Comparative Example 2 Impregnation was attempted under the same conditions as in Example 1, except that the uneven press belt used in Example 2 was replaced with an uneven press roll with the same pattern. At this time, impregnation using an uneven press roll was possible, but compared to Example 2, <4OF
F! Impregnation at a high speed of /min was not carried out satisfactorily.

実施例3 実施例1と同じ装置を用いて、但しマトリックス樹脂と
して200 t/m”の融点120℃のナイロンを樹脂
フィルムに使用した。該樹脂は140℃加熱時の粘度が
5000ボイズ程度であり、汎用熱硬化性エポキシのそ
の温度における粘度の1000倍である。
Example 3 The same equipment as in Example 1 was used, except that 200 t/m'' nylon with a melting point of 120°C was used as the matrix resin for the resin film.The resin had a viscosity of about 5000 voids when heated to 140°C. , 1000 times the viscosity of a general purpose thermoset epoxy at that temperature.

この時加熱ロール表面を150℃、凹凸プレスベルト面
圧5睦/譚冨、炭素繊維シートの移動速度を12m/分
とした。その結果未含浸部の存在しない熱可塑性炭素繊
維一方向プリプレグを得ることができた。
At this time, the heating roll surface was set at 150° C., the surface pressure of the uneven press belt was set at 5 m/m/min, and the moving speed of the carbon fiber sheet was set at 12 m/min. As a result, a thermoplastic carbon fiber unidirectional prepreg without any unimpregnated portions could be obtained.

尚、熱可塑性フィルムをマトリックスとする場合、温度
を上げ速度を落とせば凹凸プレスロールにおいても含浸
は可能であるが、剥離フィルムの耐熱性あるいはローラ
ーそのものの耐熱性等が問題になるためベルト方式に比
べてその含浸は困難である。
If a thermoplastic film is used as the matrix, impregnation is possible even with a textured press roll by raising the temperature and lowering the speed, but the belt method is not recommended because the heat resistance of the release film or the heat resistance of the roller itself becomes a problem. In comparison, its impregnation is difficult.

〈発明の効果〉 本発明によれば、凹凸プレスベルトを用いることにより
、高粘性樹脂の含浸、低樹脂含有率プリプレグの生産、
汎用プリプレグの高速生産を行うことが可能となる。
<Effects of the Invention> According to the present invention, by using the uneven press belt, impregnation with high viscosity resin, production of low resin content prepreg,
It becomes possible to perform high-speed production of general-purpose prepreg.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図1は本発明のプレスベルト含浸法に於て特定の凹凸パ
ターンを有するプレスベルトを用いる樹脂の含浸法を示
す模式図、 図2〜4け本発明で用すられる特定のパターンを例示し
た平面図及び断面図、 図5は本発明の凹凸プレスペル)Kよる含浸過程を説明
するための模式図、 図6け含浸が良好となる場合の適切な凸部面積とプリプ
レグ中の樹脂含有率の関係を示すグラフ、 図7は従来のロールによる加圧含浸法を説明するための
模式図である。 1:樹脂フィルム(剥離紙上に樹脂を塗った本の) 2:シート状物  3:剥離フィルム 4:加熱ロール s−t、5−2:エンドレスベルト 5−3.5−−4ニブレスロール 6:圧力支持ベルト 7:プリプレグ(樹脂含浸されたV−)状物)8:チュ
ーブベルト本体 9;流体注入口10:チューブベルト
中心軸 11〜13:チューブベルト構造体(M布、アルミ箔、
シリコンゴム) 14:シート状物   15:樹 脂 16:凹凸ベルト   17:離型紙 18ニブレスロール  19:V−)状物20:ヒータ
ーロール 21ニブレスロール22ニブリプレグ 出 願 人  三菱レイヨン株式会社 図1 ,6−/ 圀 2 凹3 (2]4 凹 5 図る 柑脂嬬攬辛(wtl=)
Figure 1 is a schematic diagram showing a resin impregnation method using a press belt having a specific uneven pattern in the press belt impregnation method of the present invention, and Figures 2 to 4 are planes illustrating the specific patterns used in the present invention Fig. 5 is a schematic diagram for explaining the impregnation process with the uneven pre-preg of the present invention; Fig. 6 is the relationship between the appropriate convex area and the resin content in the prepreg for good impregnation. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the conventional pressurized impregnation method using rolls. 1: Resin film (book with resin coated on release paper) 2: Sheet-like material 3: Release film 4: Heating roll s-t, 5-2: Endless belt 5-3.5--4 Nibbles roll 6 : Pressure support belt 7: Prepreg (resin-impregnated V-) shaped material) 8: Tube belt body 9; Fluid inlet 10: Tube belt center axis 11 to 13: Tube belt structure (M cloth, aluminum foil,
(Silicone rubber) 14: Sheet-like material 15: Resin 16: Uneven belt 17: Release paper 18 Nibbles roll 19: V-)-like material 20: Heater roll 21 Nibbles roll 22 Niblipreg Applicant: Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Figure 1 ,6-/Ki 2 concave 3 (2]4 concave 5 citrus citrus spicy (wtl=)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、樹脂層上にシート状物を重ねて樹脂を加圧含浸する
に際し、凹凸パターンをもつエンドレスベルトで圧着も
しくは挟持して、樹脂をシート状物内に圧入することを
特徴とする樹脂の含浸法。 2、凹凸パターンが直線、曲線又はその両者によつて囲
まれた凸部領域を有する凹凸パターンであることを特徴
とする請求項1記載の含浸法。 3、凸部領域の面積が表面積の20〜90%である凹凸
パターンをもつエンドレスベルトを用いることを特徴と
する請求項1記載の含浸法。 4 エンドレスベルトが内部に流体の出し入れが可能な
密閉空間を有し、内部に流体を注入してシート表面を加
圧することができるようにしたことを特徴とする請求項
1記載の含浸法。 5、シート状物がトウ状物の引き揃えシートであること
を特徴とする請求項1記載の含浸法。 6、シート状物が織物であることを特徴とする請求項1
記載の含浸法。 7、シート状物が炭素繊維であることを特徴とする請求
項1記載の含浸法。
[Scope of Claims] 1. When pressing and impregnating a sheet-like material on a resin layer with resin, the resin is press-fitted into the sheet-like material by being crimped or clamped with an endless belt having an uneven pattern. Characteristic resin impregnation method. 2. The impregnation method according to claim 1, wherein the uneven pattern has a convex region surrounded by straight lines, curved lines, or both. 3. The impregnation method according to claim 1, characterized in that an endless belt having a concavo-convex pattern in which the area of the convex regions is 20 to 90% of the surface area is used. 4. The impregnation method according to claim 1, wherein the endless belt has a closed space inside which fluid can be taken in and taken out, and the sheet surface can be pressurized by injecting fluid into the inside. 5. The impregnation method according to claim 1, wherein the sheet-like material is a stretched sheet of tow-like material. 6. Claim 1, wherein the sheet-like material is a woven fabric.
Impregnation method as described. 7. The impregnation method according to claim 1, wherein the sheet-like material is carbon fiber.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016539824A (en) * 2013-11-22 2016-12-22 サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド Method and system for impregnating fibers to form a prepreg

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016539824A (en) * 2013-11-22 2016-12-22 サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド Method and system for impregnating fibers to form a prepreg

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