JPH07118981B2

JPH07118981B2 - プリプレグ製造用強化繊維シートの送出し装置

Info

Publication number: JPH07118981B2
Application number: JP1246468A
Authority: JP
Inventors: 幸男大原; 勝時実; 治雄寺内
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1989-09-25
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPH03110108A

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、巻出装置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、製造装置の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から強化繊維束11を引き出
し、該強化繊維束11は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ための装置では、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てある。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
スの原反一巻（たとえば50〜100m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。

［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
スの原反一巻毎に装置の運転が停止されるが、クロスが
巻芯９まで継が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ある。こ
のロスは、たとえば4m程度にもなり、100m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
を一旦フリー状態とし、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
から前記強化繊維シートをニップロールを介してプリプ
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、お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、強化繊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
れるべき強化繊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、一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。さらに、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。

巻出装置21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量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24には、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0.05〜0.2mm
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布層を設け、さらにその各塗布層
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が調整できる
ようになっているとともに、レール49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43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装着の原反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、29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からさ
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、たとえば接着用フイルム
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の面上で行うことだできるので、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
方向に転動される。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傍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、一時停止されてい
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（図示略）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の緊張状態になると、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10cm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。

さらに、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図の装置にお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……強化繊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 28、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、38……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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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ニップロールを
介して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。