JPH03146736A - 強化繊維束の拡開方法 - 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等のｗ４維強化複合材
料の成形に用いられるシート状プリプレグを製造するよ
うな際に、樹脂含浸前に強化繊維束を拡開する方法に関
する。

［従来の技術］ 繊維強化複合材料の成形に用いられるシート状プリプレ
グは、たとえば多数の強化繊維繊維束をシート状に一方
向に引き揃え、該シート状強化繊維束に樹脂担持離型シ
ートを重ね合せて加圧、加熱し、樹脂を含浸させる方法
、あるいは上記強化繊維束を支持シートとともに適当な
溶媒で稀釈した樹脂溶液に浸漬し、引き上げ、加熱して
溶媒を除去する方法によって製造されている。上記いず
れの方法においても、樹脂を均一に含浸させ、かつ単繊
維が均一に配列され均一な物性のプリプレグを得るため
には、樹脂含浸前に、シート状に配列された各強化繊維
束が極力拡開されていることが望ましい。

従来、強１ヒ械維東の拡開は、プリプレグ製造工程の樹
脂含浸前において、たとえば第４図に示すような方法に
より行われていた。つまり、多数の強化繊維束１０１を
シート状に引き揃え、該強化繊維束１０１をたとえば断
面円形のストレートバー１０２．１０３．１０４上を張
力をかけながら通すことにより、各バー上で各ｗ４維束
を押し拡げる方法によつていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の拡開方法において、拡開の程度を高
めるためには、各バー１０２．１０３．１０４上でシー
ト状強化繊維束１０１の張力を増大させる必要がある。

しかしながら、プリプレグ作成用素材としての強化繊維
束１０１は、単ｉｎ維は相当剛性の高いものから成るの
で、各単繊維同士の結束力は低く、長手方向に各単繊維
が摺抜けやすくなっている。そのため、強化繊維束１０
１を所定の形態に保つためには、大きな張力をかけては
ならず、したがって、拡開のためにシート状強化繊維束
１０１に加えることのできる張力には限界があり、この
限界のため拡開が不４−分となるおそれがあった。

本発明は、このような問題点に着目し、シート状強化繊
維束にかけられる張力が比較的低張力に抑えられる場合
にあっても、強化繊維束を十分に効果的に拡開できるよ
うにす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用強化繊維束の拡開方法は、シ
ート状に一方向に引き揃えられた多数の強化ｌ！維紐束
、表面が凸曲面に形成され長手方向中央部程大径の曲面
バーに接触通過させることにより、シート状強化繊維束
のシート幅を拡げつつ各強化繊維束を拡開し、しかる後
に、表面が凹曲面に形成され長手方向中央部程小径の曲
面バーに接触通過させることにより、シート状強化繊維
束のシート幅を実質的に元のシート幅に戻す方法から成
る。

［作　用］ このような方法においては、シート状強化繊維束は、２
本の曲面バー上を張力を加えられつつ接触通過する。シ
ート状強化繊維束が長手方向中央部程大径の西面バー、
つまり凸曲面表面のたいこ形状の曲面バーを接触通過す
るとき、曲面バーの外周面形状により、シート状強化繊
維束にカロえられている張力によってシート拡幅方向の
力の成分が生じる。そのため、シート状強化繊維束は、
該曲面バー上を拡幅方向に滑りつつそのシート幅が拡げ
られ、該拡幅に伴って、各強化繊維束が拡開される。シ
ート状強化繊維束に加えられる張力による拡開に、上記
シート幅拡幅に伴う拡間作用が加わるので、張力自身は
低くても、各強化繊維束は十分に拡開される。

次にシート状強化ｌ！紐束は、長子方向中央部程小径の
曲面バー、つまり凹曲面表面のつづみ形状の曲面バーを
接触通過する。このとき、曲面バーの外周面形状により
、上記とは逆のシート幅を縮める方向の力が作用し、強
化繊維束のシート幅が元の幅に戻される。各強化繊維束
は先に十分に拡開されているので、この縮幅時に拡開の
程度が大きく損われることはない。

［実施例］ 以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１図および第２図は、本発明の一実施例として、プリ
プレグ用強化繊維束の拡開方法を示しており、第１図は
プリプレグ製造工程全体、第２図はそのうちの強化繊維
束拡開部をそれぞれ示している。

図において、強化繊維束１は、多数のクリール２から引
き出され、シート状に一方向に引き揃えられ、ニップロ
ール３．４を通過した後、繊維束拡開用の３本のバー５
．６．７を、所定の張力をかけた緊張状態にて順次接触
通過される。３本のバー５．６．７は、断面円形のバー
からなり、シート状に引き揃えられた強化ｌｌ１Ｗ１束
１を挟むようにその上下両面側に交互に配置されている
。

３本のバー５．６．７のうちバー５．６は、それぞれ表
面が曲面に形成されたバーからなる。曲面バー５は、表
面が凸曲面に形成され、長手方向中央部程大径に形成さ
れている。曲面バー６は、表面が凹曲面に形成され、長
手方向中央部程小径に形成されている。これら曲面バー
５．６の表面曲面の曲率は、各強化ｍ１を束拡開の効果
からみて、５／１０００〜１００　／１０００程度が好
ましい。

第２図に示すように、強化ｍ紐束１が曲面バー５を接触
通過する際、曲面バー５の表面凸曲面形状により、シー
ト状強化繊維束１にはシート幅方向Ａに拡幅力が生じる
。この拡幅力により、シート状強化繊維束１のシート幅
が拡げられ、それに伴って個々の強化１１ｉ維束１が拡
開される。各強化ｌＩｉ維束紐束バー長手方向に滑りな
がら拡開されるが、曲面バー５の表面は滑らかに変化す
る凸曲面であるので、シート状強化繊維束１は、シート
幅方向略均−に拡開される。拡幅、拡開されたシート状
強化繊維束１は、次に曲面バー６を接触通過する。曲面
バー６は凹曲面表面を有するので、曲面バー６上では、
上記とは逆にＢ方向に縮幅力が作用し、シート状強化繊
維束１のシート幅が実質的に元のシート幅に戻される。

曲面バー５により均一に拡開された後の縮幅であるから
、シート幅を縮めても各強化［１束１の拡開の程度が大
きく損われることはなく、良好な拡開状態が実質的にそ
のまま維持される。上記拡開は、曲面バー５．６の表面
形状により生じるシート幅方向の力を利用するものであ
るから、本質的に、シート状強化ｌｌｉ紐束１に加える
張力は低くてよい。そして、３本目のバー７はストレー
トバーからなり、シート状強化繊維束１に加えられてい
る張力によって各強化繊維束１の拡開がさらに進められ
、シート状強化繊維束１は後続の樹脂含浸工程に送られ
る。

なお、強化ｍｕ束１には、サイジング剤が付与されてい
ることが多いが、サイジング剤があると各強化繊維束１
が拡開されにくいので、サイジング剤を軟化させて拡開
されやすくするため、各バー５．６．７上で強化繊維束
１が加熱されることが望ましい。この加熱は、たとえば
第３図に示すように、各バー５．６．７にヒータ８．９
．１０を埋設し、各ヒータにヒータ制ｔｌＩＩ装置１１
を介してヒータ電源１２を接続することにより、それぞ
れ最適な温度に加熱することができる。サイジング剤を
軟化させるための温度としては、５０〜２００℃、より
好ましくは８０〜１５０℃の範囲が好適である。

拡開により均一化されたシート状強化繊維１束（もっと
も、もはや束とはいえないが）が、樹脂含浸工程に送ら
れる。本実施例では、樹脂担持離型シート１３．１４を
用いて樹脂含浸が行われているが、樹脂溶液に浸漬させ
る方法でもよい。離型シート１３．１４は、ロール１５
．１６から巻き出され、ガイドロール１７．１８で方向
転換されるとともに、この位置でシート状の強化繊維束
１の両面に重ね合せられる。この重ね合せ体が本実施例
では、ヒータ１９で加熱された後、３段のプレスロール
２ｏで両側から加圧され、離型シート１３．１４に担持
されていた樹脂が強化１維束１に転移、含浸される。樹
脂含浸によりプリプレグ２１の形態となり、該プリプレ
グ２１から一方の離型シート１３が剥離され、他方の離
型シート１４とともにプリプレグ２１がロール状に巻き
取られる。

各バー５．６．７とくに曲面バー５．６によりシート状
強化ｌ１Ｍ束１は均一にかつ十分に拡開されているので
、樹脂含浸も均一にかつ十分に行われ、プリプレグ２１
が得られる。

なお−１本発明における強化繊維束は、長繊維からなる
強化１維束で、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、
ボロン繊維、タングステンカーバイド繊維、ガラス繊維
等の高強度、高弾性率繊維からなる。このような強化繊
維束は、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束を規則的に、
または不規則に並べて使用してもよい。この強化繊維束
が前記のようにシート状に配列される。

離型シート１３および／又は離型シート１４に担持され
る樹脂としては、特に限定されないが、代表的なものと
して、熱硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を混
合した樹脂が挙げられる。好ましい熱硬化性樹脂として
、エポキシ樹脂が挙げられる。特に、アミン類、フェノ
ール類、炭素炭素二重結合を有する化合物を前駆体とす
るエポキシ樹脂が好ましい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の強化繊維束の拡開方法に
よるときは、表面凸曲面の曲面バーでシート幅を拡げる
とともに各強化繊維束を低張力でもって均一にかつ十分
に拡開し、表面凹曲面の曲面バーでシート幅を実質的に
元の幅に戻しておくようにしたので、容易かつ効果的に
繊維束を拡開することができ、均一かつ十分に拡開され
たシート状強化繊維束に樹脂を均一にかつ十分に含浸さ
せるれば、均一な高物性のプリプレグを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る強化繊維束の拡開方法
を用いたプリプレグ製造工程全体の概略側面図、 第２図は第１図のプロセスの強化繊維束拡開部の拡大部
分平面図、 第３図は第２図の強化１ｕｔｔ束拡開部を加熱する場合
の概略構成図、 第４図は従来の強化繊維束拡開部の概略側面図、である
。 １・・・・・・強化ｌＩｉ維束 紐束・・・・・クリール ３．４・・・・・・ニップロール ５．６・・・・・・曲面バー ７・・・・・・バー ８．９．１０・・・・・・ヒータ １１・・・・・・ヒータ制御装置 １２・・・・・・ヒータ電源 １３．１４・・・・・・離型シート １９・・・・・・ヒータ ２０・・・・・・プレスロール ２１・・・・・・プリプレグ 出 願人 東し株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．シート状に一方向に引き揃えられた多数の強化繊維
   束を、表面が凸曲面に形成され長手方向中央部程大径の
   曲面バーに接触通過させることにより、シート状強化繊
   維束のシート幅を拡げつつ各強化繊維束を拡開し、しか
   る後に、表面が凹曲面に形成され長手方向中央部程小径
   の曲面バーに接触通過させることにより、シート状強化
   繊維束のシート幅を実質的に元のシート幅に戻すことを
   特徴とする強化繊維束の拡開方法。