JPH03110108A - プリプレグ製造用強化繊維シートの送出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（ＦＲＰ）等の繊維強
化複合材料の成形に用いられるプリプレグを、クロスや
マット、フェルト等のシートの形態の強化繊維を用いて
製造する際の、プリプレグ加工工程に強化繊維シートを
送り出す装置に関する。

［従来の技術］ 繊維強化複合材料の成形に用いられるプリプレグとして
、強化繊維をクロスやマット、フェルト等のシートの形
態としたものが知られている。このようなプリプレグの
製造は、たとえば第４図に示すように行われている。

予めクロスの形態とされた強化繊維がロール状に巻き取
られた原反１が、巻出袋＠２に装着され、該巻出装置２
から強化繊維のクロス３がプリプレグ加工工程へと送り
出される。送出されたクロス３は、たとえば上下から樹
脂担持離型シート４、５に挟持され、加熱ゾーン６を経
た後プレスロール（加熱ロール）７で加熱、プレスされ
ることにより、離型シート４．５に担持されていた樹脂
（たとえば熱硬化性樹脂）がクロス３に含浸され、シー
ト状のプリプレグ８が作成される。プリプレグ８から一
方の離型シート４が剥離され、プリプレグ８は他方の離
型シート５とともに巻芯９に巻き取られる。

このような複合材料成形に用いられるプリプレグにおい
ては、プリプレグの用途が多岐にわたり、かつ、各用途
におけるロット単位のプリプレグ使用量が通常それ程多
くないことから、多品種の比較的少量生産が主流となっ
ている。そのため、プリプレグ製造段階でも品種の切替
回数が多くなり、通常、製造装置をクロス専用とするこ
とは極めて希である。たとえば第４図の２点鎖線で示す
ように、多数のパッケージ１０から強化ｗ４Ｍ束１１を
引き出し、該強化１１ｉＩｆｔ束１１を一方向にシート
状に引き揃えた後プリプレグ加工工程へ送り出すことが
できるようになっている。このような多品種製造のだめ
の装置では、シート状に引き揃えられた強化繊維束１１
に極力外乱を与えないようにして、該強化繊維束１１を
巻出装置２を通してプリプレグ加工工程に送ることが望
まれるため、多数のパッケージ１０を装着したクリール
装置から巻出装置２までの距離を極力短かく設定しであ
る。つまり、巻出装置２の前面側（手前）の作業スペー
スは必要最小限とされ、巻出装置２自身も小型のものが
採用されている。したがって通常、巻出装置２の原反装
着部は一軸であり、クロスの原反−巻（たとえば５０〜
１００　ｍ巻き）づつ、巻き出し終了毎に、次の原反と
交換してクロスの接続あるいは品種の切替えを行ってい
た。

し発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような従来装置においては、クロ
スの原反−巻角に装置の運転が停止されるが、クロスが
巻芯９まで継かった状態で停止されるため、停止時に加
熱ゾーン６あるいはそれ以降の部位で樹脂が硬化してし
まい、その分製品ロスが発生するという問題がめる。こ
のロスは、たとえば４ｍ程度にもなり、ｉｏｏ　ｍ巻き
の原反に対し４％程度にもなり、収率悪化の主要因とな
る。

また、このロス分は屑として処理されるが、強化繊維が
炭素繊維等である場合には焼却が効かないため、大量に
ロスが発生した場合その処理作業（たとえば埋設）、処
理コストが問題となる。

また、新旧の原反の交換および旧原反の巻き出し終了端
と新原反の巻き出し開始端との接続（たとえば接着）に
時間がかかり、その間装置の運転を停止しているので、
稼動率が低くなり、その分生産能力が低くなるという問
題もある。さらに、上記接続においては、巻出し終了端
を−Ｈフリー状態とし、新原反装着後にその巻出し開始
端と接続することになるので、接続作業を行う位置（ク
ロス走行方向位置）が一定せず、作業性が悪いという問
題もある。

本発明は、上記のような問題点に着目し、巻出装置自身
の送出し軸が一軸しかない場合においても、装置全体の
運転を停止することなく新原反への接続を可能とし、製
品ロスの発生を大幅に減少して製品収率を向上するとと
もに、装置の稼動率を上げて生産能力を向上し、しかも
新原反への接続作業の容易化をはかることを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ この目的に沿う本発明のプリプレグ製造用強化繊維シー
トの送出し装置は、 強化繊維シートの原反ロールが装着され、該原反ロール
から前記強化ｔＩＡｉ（ｔシートをプリプレグ加工工程
へと送り出す強化１！維シート送出し手段と、少なくと
も１個の、強化繊維シートの新原反ロールが、該強化１
維シートを送出し可能に、かつ、前記強化繊維シート送
出し手段の原反装着部へと移載可能に装着された原反ス
トック手段と、前記強化繊維シート送出し手段に装着さ
れた原反ロールからの前記プリプレグ加工工程への強化
繊維シートの送出しを維持しつつ、該原反ロールの強化
１維シートの送出し終了端と前記新原反ロールの強化繊
維シートの送出し開始端とを面上で接続する強化繊維シ
ート貼合せ台手段と、を備えたものから成る。

［作　　用］ このような強化繊維シートの送出し装置においては、原
反ストック手段、たとえば少なくとも一つの送出し軸を
備えた移動台車が、強化繊維シート送出し手段に対し所
定の位置関係にセットされ、該原反ストック手段に装着
された新原反ロールから強化繊維シートの送出し開始端
が引き出され、強化４Ｉ維シート送出し手段装着の原反
ロールの送出し終了端に接続される。この接続は、強化
繊維シート貼合せ台手段の面上で行われる。接続前に、
たとえば送出し終了間近になった強化繊維シート送出し
手段装着の原反ロールから、シート送り方向に余分な長
さの強化繊維シートを強制的に送り出しておき、プリプ
レグ加工工程に対しては所定の一定速度での送出しを維
持しつつ、該送出し部から強化繊維シート貼合せ台手段
までの間で、原反ロールから強制的に送り出された強化
繊維シートをたるませておくことにより、プリプレグ加
工工程へ強化繊維シートを連続的に送り出しつつ、接続
されるべき強化ｔＩＡ維シートの送出し終了端を強化繊
維シート貼合せ台手段の面上に一時停止させておくこと
が可能になる。この面上で、−時停止されている送出し
終了端と、引き出されてきた新原反ロールの送出し開始
端とが接続される。接続後は、上記強制的にたるまされ
ていた部分はプリプレグ加工工程へと送り出されるので
、接続された強化繊維シートは自然に所定の緊張状態と
なる。また、強化繊維シートの接続が終った新原反ロー
ルは、送出し手段の原反ロール装着部から旧原反ロール
の巻芯が取りはずされた後、該原反ロール装着部に移載
され、所定の装着が行われる。

この新旧原反の交換においては、プリプレグ加工工程へ
の強化繊維シートの送出しは常に維持されることになる
から、装置を停止する必要がなく、従来装置の如き装置
停止に起因する製品ロスは全く発生せず、原反接続のた
めに装置の稼動率が低下することもない。また、接続作
業を強化繊維シート貼合せ台手段上の一定の位置で行う
ことができるので、作業が容易になる。ざらに、原反ス
トック手段としては、基本的には、新原反ロール支持機
能と強化繊維シート送出し手段への移載機能を備えれば
よいだけであるから、小型のものでよく、既存の装置に
対しても、強化繊維シート送出し手段前面側等に容易に
設置、あるいは移動台車とする場合には容易に出し入れ
することが可能である。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るプリプレグ製造用ク
ロスの送り出し装置を示している。図において、２１は
、強化繊維シート送出し手段としての、原反装着部２２
を有する巻出装置を示しており、原反装着部２２に装着
されたロール状原反２３から、強化繊維のクロス２４が
巻き出される。強化繊維は、炭素繊維、黒鉛繊維、有機
高弾性率繊維（アラミド繊維等）、炭化ケイ素繊維、ア
ルミナ繊維、ボロンｍＩｉ、タングステンカーバイド繊
維、ガラスＩ！ｉ維等の高強度、高弾性率繊維である。

このような強化繊維は、同じプリプレグについてただ１
種類のものを使用してもよいし、異なる種類の強化繊維
を規則的に、または不規則に並べるなどして併用しても
よい。クロスは、平織、綾織、朱子織等いずれであって
もよい。

巻出装Ｈ２１内には、クロス貼合せ台手段としての原反
貼合せロール２５が設けられている。原反２３から巻き
出されたクロス２４は、原反貼合せロール２５、ガイド
ロール２６、張力検出ロール２７、ニップロール２８．
２９を経て、プリプレグ加工工程へと送り出される。送
出し速度は、ニップロール２８．２９で所定の一定速度
に規制できるようになっている。

また、原反装着部２２の送出し軸には、ブレーキ３０が
設けられており、張力検出ロール２７で検出されたクロ
スの張力に基いてブレーキ吊を制御することにより、張
力を一定に保ち、クロスを所定の緊張状態に保つように
なっている。

巻出装置２１から送り出されたクロス２４ＧＣは、ガイ
ドロール３１．３２を介して、上下面に樹脂担持離型シ
ート３３．３４が積層される。積層状態にて、加熱ゾー
ンで、本実施例では加熱板３５によって加熱され、その
後３段のプレスロール（加熱ロール）３６．３７．３８
で加熱、プレスされることにより離型シートに担持され
ていた樹脂が強化繊維のクロス２４に転移、含浸され、
プリプレグ３９が形成される。

各プレスロール間にも加熱板４０．４１が設けられ、上
記樹脂含浸が促進される。

上記離型シートとしては、たとえば、厚み０．０５〜０
．２ｓ程度のクラフト紙、ロール紙、グラシン紙などの
紙の両面に、クレー、澱粉、ポリエチレン、ポリビニル
アルコールなどの目止剤の塗Ｎ層を設け、ざらにその各
塗布層の上にシリコーン系または非シリコーン系の離型
剤、好ましくはポリジメチルシロキサンとポリジメチル
ハイドロジエンシロキサンとの縮合反応型または付加反
応型シリコーンからなる離型剤を塗布したようなもので
ある。コロナ放電処理などによって離型性を付与した合
成樹脂フィルムや、離型剤を塗布した合成樹脂フィルム
を使用することもできる（たとえばポリエチレンフィル
ム、ポリプロピレンフィルム〉前記上下の離型シートの
少なくとも一方に、強化繊維シートに転移、含浸される
樹脂が担持される。この、プリプレグのマトリックス樹
脂となる担持樹脂には、熱硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂
と熱可塑性樹脂を混合した樹脂を使用できる。熱硬化性
樹脂としては、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ポリイ
ミド樹脂、アセチレン末端を有する樹脂、ビニル末端を
有する樹脂、アリル末端を有する樹脂、ナジック酸末端
を有する樹脂、シアン酸エステル末端を有する樹脂があ
げられる。これらは、一般に硬化剤や硬化触媒と組合せ
て用いることができる。また、適宜、これらの熱硬化性
樹脂を混合して用いることも可能である。

また、マトリックス樹脂として、上記の熱硬化性樹脂に
熱可塑性樹脂を混合して用いることも好適である。好適
な熱可塑性樹脂は、主鎖に、炭素炭素結合、アミド結合
、イミド結合、エステル結合、エーテル結合、カーボネ
ート結合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結合
、スルホン結合、イミダゾール結合、カルボニル結合か
ら選ばれる結合を有する熱可塑性樹脂であり、より好ま
しくは、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリアラミド
、ポリエステル、ポリカーボナート、ポリフェニレンス
ルフィド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン
、ポリエーテルエーテルケトンのようなエンジニアニン
グプラスチックに属する熱可塑性樹脂の一群である。特
に、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、
ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンは
耐熱性に関し優れた特性をもつ。

樹脂が含浸されプリプレグ３９とされた後、上側の離型
シート３４はシート単体としてプリプレグ３９から剥離
され、プリプレグ３９は下側の離型シート３３とともに
巻芯４２に巻き取られる。

このプリプレグ製造装置の巻取装置２１の前面側に、原
反ストック手段としての移動台車４３が設置される。移
動台車４３は、少なくとも第１図における紙面と垂直の
方向に移動可能に構成されている。

また、移動台車４３は、強化繊維束４４（２点鎖線）が
引き出される多数のパッケージ４５が装着されたクリー
ル装置４６と、巻出装置２１との間に余裕をもって出し
入れできる大きさに設定されている。

この移動台車４３上には、次に交換（接続）されるべき
原反４７を回転自在に支持する送出し軸４８が、少なく
とも一つ設けられている。複数設ける場合には、水平方
向に配列することが好ましい。原反４７は、通常、紙管
に巻き取られており、紙管長は、紙管の両端部が原反幅
両側に適当量突き出すように設定されている。この両端
の紙管突出し部に対応する位置に、それぞれ、送出し軸
４８の位置から巻出装置２１方向に水平に延びるレール
４９が設けられている。レール４９は、その延設方向に
長さか調整できるようになっているとともに、レール４
９を支持しているレール支持手段５０の調整を介して、
レール高さを調整できるようになっている。移動台車４
３の巻出装置側には、長さの調整可能なストッパ５１が
設けられている。ストッパ５１により、移動台車４３の
位置を所定の位置に固定できるとともに、移動台車４３
に装着されている原反４７と巻出装置２１の原反装着部
２２の軸心との平行度が確保されるよう移動台車４３が
位置規制される。

このような装置においては、新旧原反の接続は次のよう
に行われる。

巻出装置２１装肴の原反２３が巻出し終了間近になると
、新原反４７を装着した移動台車４３が、巻出装置２１
前面側の所定位置にセットされる。原反２３から、第２
図に示すように、強制的にクロス２４が送り出され、余
分に送り出されたクロス２４が、原反貼合せロール２５
とガイドロール２６間（あるいはニップロール２８．２
９までの間）でたるまされる。この強制送出しは、手動
、駆動による送出しのいずれであってもよい。このとき
、ニップロール２８．２９により、それまでの送出し速
度と同じ速度でクロス２４は送り続けられており、以降
のプリプレグ加工工程はそれまでと同じ状態で運転され
ている。

強化繊維のクロス２４が上記のようにたるまされること
により、原反２３自身からのクロスの巻出しを一時的に
停止させることができる。新原反４７の巻出し開始端を
、原反貼合せロール２５上まで引き出し、同様に、原反
４３からざらにクロスを送り出して、その巻出し終了端
も原反貼合せロール２５上に位置させる。そして、この
巻出し終了端と新原反の巻出し開始端とを、たとえば接
着用フィルムで突き合せ接続する。接続の際には、巻出
し終了端および巻出し開始端は停止状態にあり、かつそ
の接続作業も原反貼合せロール２５の面上で行うことが
できるので、作業は、容易かつ確実に、しかも迅速に行
われる。

ニップロール２８．２９によるクロスの送出しは続行さ
れているので、前記たるまされていたクロスが徐々に送
り出され、やがてたるみのない緊張状態となって、旧原
反の残りに続き、それに接続された新原反のクロスが送
り出され始める。このたるみ取りの間に、あるいはたる
みのなくなった後に、新原反４７が送出し軸４８から外
され、新原反４７の紙管の両端突出し部がレール４９上
を巻出装置２１方向に転勤される。予め平行度は調整さ
れており、かつレール４９の長さも巻出装置２１の原反
装着部２２へと接続されるように調整されているので、
新原反４７からの巻出しクロスに歪み等を発生させるこ
となく、新原反４７がレール４９上を転動される。そし
て、紙管５２のみの状態となっている旧原反が取外され
た後、巻出装置２１の原反装着部２２に移載されてきた
新原反４７が装着され、ニップロール２８．２９以降の
工程を停止させることなく、旧原反から新原反４７への
交換、接続が終了する。

なお、上記一連の動作において、クロスの走行速度がそ
れ程速くない場合には、クロスを強制的にたるまさない
でも、接続が可能である。つまり、新原反４７から予め
クロスの巻出し開始端を原反貼合せロール２５上の所定
位置まで引き出しておくとともに接着テープの幅方向半
分を巻出し開始端に接着させておき、旧原反の巻出し終
了端が上記巻出し開始端直近の位置まできたときに、巻
出し開始端を巻出し終了端近例のクロス上に接着テープ
とともに重ね合せ接続する方法である。

また、原反貼合せ台手段として、旧原反の紙管５２を利
用することも可能である。第３図に示すように、巻出し
終了間近の旧原反から、クロス２４を強制的に送り出し
てたるませておき、旧原反の紙管５２上で、−時停止さ
れている巻出し終了端と、新原反４７の巻出し開始端と
を接続する方法である。

さらに、原反貼合せ手段として、クロスの幅方向に延び
るプレート状の固定台（図示路）を使用することも可能
である。固定台を、原反から巻き出されるクロスの走行
パスと非接触の位置に設けておき、上記同様たるませた
クロスの巻き出し終了端と新原反の巻き出し開始端とを
該固定台上で接続する方法である。固定台は、クロスの
走行パスから離れた位置にあるので、接続された旧原反
のクロスと新原反のクロスが緊張状態になると、走行す
るクロスは自然に固定台上から離れる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のプリプレグ製造用強化繊
維シートの送出し装置によるときは、次のような種々の
効果が得られる。

まず、プリプレグ加工工程を停止することなく旧原反と
新原反とを接続できるので、停止による加熱ゾーン等で
の樹脂の硬化を防止でき、実質的に停止に起因する製品
ロスは発生しなくなる。接続によるロスは、高々’＋ｏ
ｃｍ程度（接続部）であるから、従来４ｍ程度の製品ロ
スの発生によりロス率が４％程度であったものを、０．
１％程度までに大幅に低減でき、製品収率を大幅に高め
ることができる。

また、接続のための装置停止がないことから、プリプレ
グ製造装置全体としての稼動率が高まり、生産能力を向
上することができる。

また、接続作業を一定の位置で、かつ下面側に支持面の
ある状態で行うことができるので、接着作業が容易にな
り、作業時間短縮等をはかることができる。

ざらに、原反ストック手段は小型のものでよいので、プ
リプレグ製造設備を既存状態のまま、原反ストック手段
を強化繊維シート送出し手段とクリール装置との間に容
易に位置させることができ、低費用をもって本発明を実
施することができるとともに、クリール装置からの強化
繊維束引出しによるプリプレグ製造プロセスもそのまま
確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るプリプレグ製造用強化
繊維シートの送出し装置の概略側面図、第２図は第１図
の装置にあける原反接続方法を示す部分側面図、 第３図は第１図の装置における別の原反接続方法を示す
部分側面図、 第４図は従来のプリプレグ製造装置の概略側面図、 である。 ２１・・・・・・強化Ｉｌ維シート送出し手段としての
巻出装置 ２２・・・・・・原反装着部 ２３・・・・・・原反 ２４・・・・・・強化繊維シートとしての強化繊維クロ
ス ２５・・・・・・原反貼合せロール ２Ｂ、２９・・・・・・ニップロール ３３．３４・・・・・・樹脂担持離型シート３５．４０
．４１・・・・・・加熱板 ３６．３７．３Ｂ・・・・・・プレスロール３９・・・
・・・プリプレグ ４３・・・・・・原反ストック手段としての移動台車 ４４・・・・・・強化繊維束 ４５・・・・・・パッケージ ４６・・・・・・クリール装置 ４７・・・・・・新原反 ４８・・・・・・送出し軸 ４９・・・・・・レール ５０・・・・・・レール支持手段 ５１・・・・・・ストッパ ５２・・・・・・紙管 許

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強化繊維シートの原反ロールが装着され、該原反ロ
   ールから前記強化繊維シートをプリプレグ加工工程へと
   送り出す強化繊維シート送出し手段と、 少なくとも１個の、強化繊維シートの新原反ロールが、
   該強化繊維シートを送出し可能に、かつ、前記強化繊維
   シート送出し手段の原反装着部へと移載可能に装着され
   た原反ストック手段と、前記強化繊維シート送出し手段
   に装着された原反ロールからの前記プリプレグ加工工程
   への強化繊維シートの送出しを維持しつつ、該原反ロー
   ルの強化繊維シートの送出し終了端と前記新原反ロール
   の強化繊維シートの送出し開始端とを面上で接続する強
   化繊維シート貼合せ台手段と、 を備えていることを特徴とする、プリプレグ製造用強化
   繊維シートの送出し装置。