JPH07214714A - 繊維補強樹脂シートの積層体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガラス繊維や炭素繊維などの補強繊維のシート
ないし織布にポリプロピレン系樹脂などの熱可塑性樹脂
を含浸させた繊維補強樹脂シートを積層して得られる繊
維補強シート積層体及びその製造方法に関する。 【構成】連続繊維を一方向に整列させてシート状にし、
この整列繊維シートに熱可塑性樹脂を含浸して得られた
繊維補強樹脂シートの複数を、互いに接し合う繊維補強
樹脂シートの繊維方向が０〜１８０度の範囲で重ね合わ
せて、熱溶着したことを特徴とする繊維補強樹脂シート
の積層体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス繊維や炭素繊維
などの補強繊維のシートないし織布にポリプロピレン系
樹脂などの熱可塑性樹脂を含浸させた繊維補強樹脂シー
トを積層して得られる繊維補強シート積層体及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維や炭素繊維などの補強繊維を
一方向に並列かつシート状に引き揃えて、これにエポキ
シ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を含
浸させて予備硬化させた繊維補強樹脂シートは、一方向
プレプレッグとして知られている。このような一方向プ
レプレッグは、目的とする成形品の形状・要求性能に応
じて繊維の方向を変えて順次重ね合わせて積層状態と
し、これを成形機に投入して目的とする成形品に加工す
るのに利用される。

【０００３】最近、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル
樹脂等の熱硬化性樹脂の代わりにポリプロピレン樹脂等
の熱硬化性樹脂を利用した繊維補強樹脂シートが、熱硬
化性樹脂の脆弱さを解消するものとして開発されてきて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したポリプロピレ
ン樹脂等の熱可塑性樹脂を利用した一方向プレプレッグ
では、従来の一方向プレプレッグと異なり、常温では粘
着性及び柔軟性がないので積層作業時に以下のような問
題があることが指摘されている。

【０００５】即ち、粘着性がないため、電気鏝のような
器具を利用して樹脂を溶融させて重ね合わせた各層間を
固定することが必須の作業であり、また、柔軟性がない
ので繊維配向と直角の方向に引っ張ったり曲げたりした
場合や、曲面に沿わせたりする場合などに繊維方向に裂
け易いので、積層作業には十分な注意が必要であるなど
である。

【０００６】また、熱可塑性樹脂による一方向プレプレ
ッグは、必ず所定枚数、所定の角度に繊維方向を変えて
積層状態として使用するものであるが、指定された角度
で積層する作業は人手で行わなければならず、作業時間
が長くかかるだけでなく、積層角度の間違いもおき易
い。更に、一方向プレプレッグは、繊維方向に裂け易い
ので、取扱性が悪いのも難点である。

【０００７】上記から明らかなように、本発明は、熱可
塑性樹脂による一方向プレプレッグは積層の工数がかか
ること、作業者の熟練を要すること、取扱性が悪いもの
であること等々に鑑み、これらの難点を解決した繊維補
強樹脂シートの積層体及びその製造方法を明らかにする
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る繊維補強樹
脂シートの積層体は、（１）連続繊維を一方向に整列さ
せてシート状にし、この整列繊維シートに熱可塑性樹脂
を含浸して得られた繊維補強樹脂シートの複数を、互い
に接し合う繊維補強樹脂シートの繊維方向が０〜１８０
度の範囲で重ね合わせて、熱溶着したこと、（２）連続
繊維を２方向に整列させた繊維織布に熱可塑性樹脂を含
浸して得られた繊維補強樹脂シートの複数を、互いに接
し合う繊維補強樹脂シートの繊維方向が０〜１８０度の
範囲で重ね合わせて、熱溶着したこと、（３）２以上の
繊維補強樹脂シートが交互に重ね合わされること、
（４）繊維補強樹脂シートが、容積含有率で３０％以上
８５％以下の強化繊維を含むこと、（５）繊維補強樹脂
シートの強化繊維がガラス繊維であり、熱可塑性樹脂が
ポリプロピレン系樹脂であること、（６）繊維補強樹脂
シートの強化繊維がガラス繊維であり、熱可塑性樹脂が
ポリスチレン系樹脂であること、（７）熱溶着がスポッ
ト溶着又は全面溶着であること、をそれぞれ特徴とす
る。

【０００９】また、本発明に係る繊維補強樹脂シートの
積層体の製造方法は、（８）アキュームロールを介して
送り出しロールにより繰り出された上側シートとなる繊
維補強樹脂シートをカッターにより一定の角度及び長さ
に裁断してカットシートとし、他方、送り出しロールに
用意されており、アキュームロールを介して送り出しロ
ールにより繰り出された下側シートとなる繊維補強樹脂
シートを熱溶着部に案内し次いで、前記カットシートを
搬送手段により前記熱溶着部の繊維補強樹脂シートの上
に供給し、両シートの繊維方向が０〜１８０度の範囲で
重ね合わせて熱溶着した後冷却してロール状に巻き取る
か若しくは定尺に切断すること、（９）２以上の繊維補
強樹脂シートが交互に重ね合わされること、（１０）繊
維補強樹脂シートが、容積含有率で３０％以上８５％以
下の強化繊維を含むこと、（１１）繊維補強樹脂シート
の強化繊維がガラス繊維であり熱可塑性樹脂がポリプロ
ピレン系樹脂であること（１２）繊維補強樹脂シートの
強化繊維がガラス繊維であり熱可塑性樹脂がポリスチレ
ン系樹脂であること、（１３）熱溶着部で行われる熱溶
着がスポット溶着又は全面溶着であること、をそれぞれ
特徴とする。

【００１０】

【発明の具体的構成】次に、本発明の構成を詳細に説明
する。

【００１１】本発明は、次のような技術的着想に基礎を
おいている。即ち、従来、一方向性プレプレッグを積層
する作業では、基準となるプレプレッグの繊維方向を０
度としたとき、次に重ね合わせるプレプレッグの角度を
９０度、４５度、−４５度とするのがほとんどである。
従って、重ね合わせたプレプレッグの繊維方向の組み合
わせが０度と９０度、０度と４５度、０度と−４５度の
ものを予め用意しておけば、利用に際してこれらの２層
積層体を適宜の枚数積み重ねることにより積層の目的を
達成することができるので、上記した難点を有する積層
作業の合理化が可能となる。

【００１２】また、従来の積層作業のように１枚づつ手
作業で積層するのと違い積層角度の微妙な食い違いによ
る成形品の物性への影響も少なくすることが可能とな
る。更に、上記のように予め積層された一方向プレプレ
ッグはお互いに層が拘束されているので、繊維の直角方
向が補強されたことになり、繊維方向に裂け易い難点が
解消されて取扱性の良好さを獲得することが可能とな
る。

【００１３】更にまた、重ね合わせたプレプレッグの繊
維方向の組み合わせが０度と０度とする本発明の１態様
では、全面溶着法を採用することにより単葉のプレプレ
ッグと比較して繊維配向と直角の方向も補強されること
となり取扱性が向上する。

【００１４】上記から明らかなように、本発明に係る繊
維補強樹脂シートの積層体は、基本的には、繊維補強樹
脂シート（プレプレッグ、本明細書において同じ）で構
成される下層材と上層材とを重ね合わせることにより２
層構造のシート状材として実施される。下層材及び上層
材としては、基本的には同一の製造法で製造された繊維
補強樹脂シートが用いられるが、これに限定されない。

【００１５】３層以上の構成にする態様では、重ね合う
シート材同志の繊維配向方向が交差する角度が０〜１８
０度の角度になるようにするのが好ましいが、同一方向
のシートが複数枚づつ重ね合わされる態様を一部に包含
してもよい。

【００１６】本発明の繊維補強樹脂シートの積層体に用
いられる熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ポリ塩
化ビニル、高密度ポリエチレン、ポロプロピレン、ポリ
アミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフ
ォン、ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリエー
テルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドなど
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【００１７】本発明の繊維補強樹脂シートの積層体に用
いられる繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、アラミド
繊維（登録商標「ケプラー」など）などの合成樹脂繊
維、炭化ケイ素繊維などの無機繊維、チタン繊維、ボロ
ン繊維、ステンレス鋼などの金属繊維などが挙げられる
が、これらに限定されるものではない。

【００１８】また、上記繊維は、平織、朱子織などの織
布、或いは、ガラスロービング、ヤーン、炭素繊維のト
ウなどを用いることができる。

【００１９】繊維として、織布のように、前もって平面
形状が形成されているものを利用する場合には、熱可塑
性樹脂フィルムと積層することにより繊維補強樹脂シー
トを形成でき、そのまま本発明を適用することが可能で
あるが、繊維がガラスロービング、ヤーン、トウなどの
場合には、一方向に繊維を引き揃えて、これに樹脂を含
浸させて製造したプレプレッグが繊維補強樹脂シートと
して利用される。

【００２０】繊維補強樹脂シートを製造する技術として
は、各種の方法があり、それぞれ特徴・欠点を持ってい
るので、どの方式による繊維補強樹脂シートを利用する
かは利用分野の要求する特性に対応して適宜選択される
問題ではある。本発明では、特公平4-4218号公報に開示
されている屈曲ベルト方式により製造された繊維補強樹
脂シートを利用することが好ましい。

【００２１】上記した屈曲ベルト方式による繊維補強樹
脂シートは、繊維整列性がよい、樹脂劣化が少ない、薄
肉化が可能、高繊維含有品（Wf60〜80 ％）の製造が可
能、などの特徴を持つ反面、厚肉品の製造に向いていな
いが、本発明の適用により、肉厚品が製造できないと云
う屈曲ベルト方式の欠点を解決できるばかりでなく、好
ましい物性の積層体とすることが可能である。

【００２２】次に、本発明に係る繊維補強樹脂シートの
積層体の製造方法を添付の図面に従って詳細に説明す
る。

【００２３】図１・２において、１０は上記した繊維補
強樹脂シートで形成される上側シートであり、繰り出し
部２０の繰り出しロール２１から繰り出され、アキュー
ムロール２２、送り出しロール２３を経て裁断部３０に
案内供給され、カッター３１によって一定の長さに裁断
される。裁断されたカットシート１１は移動手段３２に
より搬送部４０の整列手段４１の位置に移動され、待機
状態におかれる。

【００２４】他方、上側シート１０と同一素材の下側シ
ート１２は、繰り出し部５０の繰り出しロール５１から
繰り出され、アキュームロール５２、送り出しロール５
３を経て溶着部６０に供給されて待機状態におかれる。

【００２５】下側シート１２が溶着部６０の所定の位置
に供給されると、待機状態におかれているカットシート
１１が搬送手段４２によって搬送され、溶着部６０に待
機状態におかれている下側シート１２の上に、下側シー
ト１２の繊維配向を０度として、例えば、４５度、９０
度、１３５度のような所定の角度で重ねられ溶着され
る。カットシート１１の溶着が終わると、下側シート１
２は一定量だけ引き取り部７０の引き取りロール７１に
より引き取られ、カッター７２により一定の長さに裁断
されるか或いは、図示しない巻き取りロールに巻き取ら
れる。

【００２６】次に、上記した各装置の詳細を説明する。

【００２７】図３は、装置の全体を示す斜視図であり、
上側シート１０及び下側シート１２は、同一の水平レベ
ルで並行して供給される。

【００２８】図４は、上側シート１０の繰り出し部２０
及び裁断部３０を斜視図で示すものであり、上側シート
１０は、繰り出しロール２１にロール状に用意されてお
り、上下動するアキュームロール２２により規制されな
がら、送り出しロール２３により裁断部３０に案内供給
されカッター３１により一定の長さに裁断される。

【００２９】カッター３１の種類、裁断長さ、裁断角度
は次のように構成される。先ず、カッター３１として
は、シェアーカット式や回転刃トラバース式のものが好
ましく利用される。前者は、基台上に固定されている固
定刃の上に載せられた上側シート１０が落下する裁断刃
により剪断される方式であり、後者は、基台上面に載置
された上側シート１０が、基台上面に設けられている溝
条に沿って走行する回転刃により裁断される方式であ
る。

【００３０】上側シート１０の裁断長さ及び裁断角度
は、下側シート１２の巾及び下側シート１２に対する上
側シート１０（カットシート１１）の積層角度により違
ったものとなる。後述するように、下側シート１２は、
並行状態での張り合わせにより自由な巾に設定でき、上
側シート１０の裁断長さ及び裁断角度は、下側シート１
２の巾及び積層角度によって決定される。ちなみに、上
側シート１０と下側シート１２とが互いに９０度の角度
で積層される態様では、上側シート１０の裁断長さは、
下側シート１２の巾にほぼ等しい。上側シート１０と下
側シート１２とが９０度以外の角度で積層される態様で
は、積層角度から割り出された角度に従ってカッター３
１の作動角度が調整される。

【００３１】図４には、カッター３１として回転刃トラ
バース方式を採用した裁断部３０が示されている。即
ち、回転刃で構成されるカッター３１は、基台３３に設
けられている溝条３４に沿って走行し、基台３２の上面
に載置され、かつ、上下動するシート押え３５によって
押えられた状態にある上側シート１０の裁断を行う。

【００３２】基台３２はターンテーブルとして構成され
ており、このターンテーブルの上面及び下面側にカッタ
ー３１・溝条３４・シート押え３５などが配備されてお
り、従って、ターンテーブルを任意の角度で回動するこ
とにより、カッター３１・溝条３４・シート押え３５の
上側シート１０に対する角度が調整される。

【００３３】基台３３は基準線（上側シート１０に対し
て直角）を中心にして左右に９０度の角度で回動するだ
けで０度〜１８０度までの裁断角度の調整が可能であ
る。

【００３４】カッター３１により裁断されたカットシー
ト１１を整列手段４１に移動させる移動手段３２は、直
線往復運動を行うアームと、このアームの先端に取り付
けられている蟹挟み状のチャック、カットシート１１の
先端側を少しだけ基台３３の上面から浮かび上がらせる
シート押し上げ手段とで構成されている。即ち、基台３
３には、その上面よりわずかに上側まで突出するバーが
往復動するソレノイドなどを駆動源として備えられてお
り、カットシート１２の先端部をわずかに浮かび上がら
せることによりチャックの下側挟みの先端がシートの下
側に潜り込むのを可能としている。

【００３５】図５には、搬送部４０の整列手段４１が示
されている。この整列手段４１は、カッター３１で裁断
され、移動手段３２によって移動されてきたカットシー
ト１１を初期状態に位置決めするものである。即ち、こ
の整列手段４１は、カットシート１１の前後の裁断面部
及び両側面部にを当接する規制手段が、それぞれシリン
ダにより往復動し、カットシート１１の姿勢を一定に
し、この状態が初期位置状態に設定され、次に説明する
搬送手段４２による、初期位置状態から計算された量の
回転によって積層角度に対する対応が行われる。

【００３６】搬送手段４２は、整列手段４１の位置から
溶着部６０の間に張り渡されたレールに懸架されてお
り、このレールに沿って往復動を行う。この搬送手段４
２は、バキューム装置によりカットシート１１を吸着す
るバキューム機構４３と、全体を上下動させる機構と、
水平状態を保ったまゝ９０度の範囲で反転させる機構を
含んでいる。

【００３７】バキューム機構４３は、真空ポンプなどに
連結されている吸着盤ないし吸着バーで構成され、吸着
作動によりカットシート１１の吸着・保持、吸着解除に
よりカットシートの離脱を行う。

【００３８】搬送手段４２の全体を上下動させる機構
は、整列手段４１の位置に載置されているカットシート
１１まで下降してカットシート１１を吸着・保持し、上
昇・移動後、溶着部６０の位置で下降して吸着を解除
し、下側シート１２の上面にカットシート１１を離脱し
て載置する機構である。

【００３９】搬送手段４２の反転機構は、カットシート
１１と下側シート１２との積層角度に対応して、カット
シート１１の重ね合わせ角度を変更させる機構である。
即ちカットシート１１は、整列手段４１によって初期位
置状態が一定になるように規定されており、搬送手段４
２により吸着・保持を行った状態（初期位置状態）から
１８０度の範囲で一定の量だけ水平状態で回転させるこ
とにより、下側シート１２に対する重ね合わせ角度を制
御することができる。

【００４０】図６には、下側シート１２の繰り出し部５
０が示されている。下側シート１２は繰り出しロール５
１に用意されており、アキュームロール５２、送り出し
ロール５３を経て溶着部６０に供給されて待機状態にお
かれる。下側シート１２は単一のシートで利用される態
様と、２以上の複数条で利用される態様がある。

【００４１】複数条の下側シート１２を利用する態様で
は、図６に示すように、並行に繰り出されたシートの合
わせ目を接着フィルム或いはホットメルト接着などで張
り合わせる工程を行うことが好ましいが、単に隙間なく
並行に並べるだけの態様を除外するものではない。

【００４２】下側シート１２の接着に利用するフィルム
としては、下側シート１２に利用されている樹脂と同一
ないし同種の組成のものが好ましく用いられるが、これ
に限定されない。また、接着は熱、振動、圧力、これら
の複合方式で行い、下側シート１２の樹脂の種類により
選択される。

【００４３】本発明は、複数条の下側シート１２が利用
される態様の他、上側シート１０も複数条のものを利用
する態様を包含する。

【００４４】次に溶着部６０を説明する。

【００４５】既に説明したように、溶着部６０では、下
側シート１２とカットシート１１とを溶着する工程を行
う。即ち、溶着部６０の位置まで搬送されて所定位置に
停止されている下側シート１２の上に、搬送手段４２に
より運ばれてきたカットシート１２が所定の角度で重ね
られ、両者の溶着が行われる。

【００４６】溶着は、熱、振動、圧力、これらの複合方
式で行われる。下側シート１２及びカットシート１１に
用いられている樹脂がポリプロピレン等の熱可塑性樹脂
である場合の実施例では、加熱手段として、超音波ウエ
ルダー、高周波ウエルダー、高周波ロール、カートリッ
ジヒーター及び赤外ヒーターなどが利用される。

【００４７】また、溶着は、スポット溶着、全面溶着及
びパターン溶着などを包含する。

【００４８】溶着温度は、利用されている熱可塑性樹脂
の溶融温度以上であり、脱泡の問題を考慮すると一般に
高温が好ましいが、熱可塑性樹脂の種類、熱劣化を考慮
して決定される。例えば、ポリプロピレンの場合は、遠
赤外線ヒーター等を利用して１６０℃〜２７０℃が一般
的であり、好ましくは１７０℃〜２５０℃の範囲であ
る。

【００４９】溶着圧力は、脱泡の問題を考慮すると一般
には高圧側であることが好ましいが溶融樹脂の流動性及
び得られる積層体の樹脂含有率の設定値などを考慮して
決定される。具体的には、０．１〜５００Ｋｇ／ｃｍ²
が一般的であるが、好ましくは、０．２〜１００Ｋｇ／
ｃｍ² である。

【００５０】溶着時間は、作業時間短縮のため短い方が
好ましいが、溶融樹脂の流動性及び得られる積層体の樹
脂含有率の設定値などを考慮して決定される。具体的に
は、ポリプロピレンの場合、遠赤外線ヒーターを利用し
て２〜６０秒が一般的であり、好ましくは、５〜３０秒
である。

【００５１】溶着を行うには、カットシート１１の上面
側から加熱・加圧を行う方式と、同時に下側シート１２
の下側からも加熱を行う態様がある。後者では、下側か
らは樹脂の溶融温度以上に加熱しない態様が好ましく利
用される。

【００５２】本発明の好ましい実施態様では、溶着部６
０に下側シート１２及びカットシート１１を停止させた
状態で溶着が行われ、溶着のための加熱・加圧手段が搬
送手段４２の下面に用意されている。即ち、搬送手段４
２の下面には、カットシート１１の吸着を行うための吸
着盤ないし吸着バーに併せてヒーター６１が備えられて
おり、カットシート１１を吸着させたまゝの状態で下側
シート１２の側に押し当て同時にヒーター６１を作動さ
せて溶着を行う。

【００５３】本発明の別な実施態様では、ヒーター６１
を持つ搬送手段４２を利用し、下側シート１２の所定位
置に重ね合わせたカットシート１１を搬送手段４２が持
つヒーター６１によりスポット溶着を行って、下側シー
ト１２とカットシート１１とがずれないように規定して
から、搬送手段４２を溶着部６０から逃がし、別に用意
されている加熱・加圧手段により溶着を行う。この態様
では、搬送手段４２を整列手段４１に復帰させ次回操作
のカットシート１２の吸着・姿勢制御を行っている間に
溶着工程を行うことができ作業時間を短縮化することが
可能である。

【００５４】尚、以上の溶着部６０の説明では、溶着工
程を行う間、下側シート１２及びカットシート１１を停
止させる態様としたが、搬送させながら溶着を行う態様
を除外するものではない。例えば、搬送手段４２が用意
しているヒーター６１によりカットシート１１のスポッ
ト溶着を行ってから、搬送手段４２を逃がし、搬送を再
開して加熱ロールにより溶着を行う態様である。

【００５５】上記の態様を更に進めると、カットシート
のスポット溶着だけを連続的に行って次工程の裁断工程
に搬送し、謂わば仮付けのまゝ裁断し、別に用意した溶
着部で溶着工程を行う態様となり、更にまた、スポット
溶着の工程をスピードアップするために、複数の搬送手
段４２によりカットシート１１の供給を行う態様とな
る。

【００５６】下側シート１２の上に１枚のカットシート
１１を重ね合わせる２層構造では、１枚のカットシート
１１の溶着だけで溶着工程の完了となる。３層以上の構
造では、搬送手段４２によるカットシートの重ねての供
給、一回の溶着を行うか、又は２回以上に分けて供給・
溶着を行うことになる。

【００５７】溶着工程が完了すると、引き取りロール７
１側に引き取られ、カッター７２により所定のサイズに
裁断されるか、或いは、裁断されずにそのままロールに
巻き取られる。

【００５８】次に、図７〜８に従って本発明を適用した
他の装置を説明する。

【００５９】この装置の特徴は、下側シート１２の搬送
方向と同方向に上側シート１０を供給する構成、及び溶
着手段として遠赤外線ヒーターによる加熱と加熱ロール
とニップロールによる圧着を行う構成の点である。

【００６０】図示の装置に於て、下側シート１２は、２
条の原反を並列させて利用しているが、単条や３条以上
の構成であってもよい。

【００６１】２条の下側シート１２は、図３に示す態様
の如く、少しの間隔を開けて並列させ、中間を貼着する
ようにしてもよいが、この装置では、繰り出した下側シ
ート１２のそれぞれの端部をぴったりと接触させて並行
に搬送する構成とした。下側シート１２の端部同志を並
行に接触させるには、繰り出し機の軸に装着した原反ロ
ールを繰り出し方向に対して直角の方向に平行移動させ
る手段等が利用されるが、搬送方向の微調整は、案内ロ
ールの取り付け角度の調整により行われる。下側シート
１２の端部位置ないし搬送方向は、エッジポジッション
センサーにより検出され、その情報に従い案内ロールの
取り付け角度の調整が自動制御により行われる。

【００６２】上記の如く繰り出された下側シート１２に
は、ガイドロール群に案内されて、加熱部に供給される
途中で遠赤外線ヒーター６２により加熱され、次いで圧
着部に送り出されて、熱ロール６３〜６５及びニップロ
ール６６・６７による加熱・圧着により別途供給される
上側シート１０（カットシート１１）及び表層シート１
３との全面溶着が行われる。

【００６３】圧着時におけるロールの線圧は０．０１〜
１０Ｋｇ／ｃｍ、好ましくは０．１〜１Ｋｇ／ｃｍであ
る。

【００６４】表層シート１３としては、ポリプロピレン
系、ポリスチレン系樹脂を用いた不織布、フェルトその
他の繊維、PVC レザーなどによる装飾シートなどの表面
材、ＰＰ系・ＰＳ系樹脂などの発泡シート、ガラスクロ
スなどのクロス材などが利用可能である。

【００６５】表層シート１３の物性によって、熱ロール
６４と６５のどちら側に供給するかが選択される。

【００６６】尚、熱ロール６３〜６５、水冷ロール６８
間には、ステンレス鋼などの金属製のエンドレスベルト
が配設されている。

【００６７】次に、上側シート１０の繰り出し・供給を
説明する。

【００６８】図８に示すように、ロール状に用意されて
いる上側シート１０の原反は、第１送り出しロール２４
及び第２送り出しロール２５によって一定長さづつ送り
出され、カッタ３６により裁断されてカットシート１１
が形成される。裁断長さは、下側シート１２の幅に対応
している。

【００６９】裁断された上側シート１０はカットシート
１１として送りベルト２６及び送りロール２７によって
本線搬送系へと移設される。本線搬送系では、先ず、カ
ットシート１１の引き取りが行われ、次いで、姿勢を変
更しないまま９０度の搬送方向の変換が行われ、従っ
て、下側シート１２とは繊維方向が直角に交差すること
になる。

【００７０】上記の搬送方向の変換は次のようにして行
われる。即ち、送りベルト２６及び送りロール２７から
移設されたカットシート１１は、送りベルト２８の一定
量の走行により本線搬送系の所定の位置に案内され一旦
停止される。次いで、下方向に逃げ動作を行っていた送
りロール２９がベルトコンベヤ２８の上面位置よりも上
方まで上昇してカットシート１１を持ち上げ、次いで、
その回転によりカットシート１１をつき合わせ部に送り
出す。

【００７１】つき合わせ部では、先行するカットシート
１１の後端と後続のカットシート１１の先端との接続が
行われる。つき合わせ部は、第１ベルトコンベヤ３７と
第２ベルトコンベヤ３８とで構成されており、両コンベ
ヤの接続部を中心として浮き防止シート３９が配置され
ており、カットシート１１が搬送時やつき合わせ時に浮
き上がったり、シートが重なったりすることが防止され
る。

【００７２】第２ベルトコンベヤ３８の搬送速度は、下
側シート１２の搬送速度に等しく設定されているが、第
１ベルトコンベヤ３７の搬送速度はそれよりも早く設定
されている。このように搬送速度に差を設けることによ
り、裁断・搬送方向の変換が行われる後続のカットシー
ト１１が先行するカットシート１１に追い付いて間断な
くつき合わせが行われることになる。

【００７３】尚、後続のカットシート１１の先端が先行
のカットシート１１の後端に追い付き接続した状態で
は、後続のカットシート１１と第１ベルトコンベヤ３７
とは滑り始め、後続のカットシート１１の先端が先行の
カットシート１１の後端と重なったり、後続のカットシ
ート１１の先端が曲がったりしないよう、第１ベルトコ
ンベヤ３７の送り出し強さが調整される。

【００７４】カットシート１１の遠赤外線ヒーター６９
による加熱は、第２ベルトコンベヤ３８による搬送の途
中で行われる。

【００７５】下側シート１２とカットシート１１との溶
着が完了すると、冷却ロール６８により冷却が行われ、
次いで、ロール状の巻き取り、又は、カッターによる裁
断が行われてストックされる。

【００７６】尚、遠赤外線ヒーターによる予備加熱及び
熱ロールによる加熱圧着によって行われる全面溶着は、
図１以下に説明したスポット溶着に比較して次のような
利点を有している。即ち、搬送を停止することなく溶着
を行うことが可能であるので生産スピードが早い、全面
溶着を行うことにより繊維配向に対し直角方向の引っ張
りないし曲げ強度が増す結果、成形作業中・輸送中・保
管中の破壊が防止される、スポット溶着やパターン溶着
では周差のため巻き取りを行ってロール状にすることが
できないが、全面溶着によりこれが可能となり、ロール
物と定尺物の生産が選択可能となる、などの利点があ
る。

【００７７】

【実施例】次に、本発明の詳細を代表的な実施例により
説明する。

【００７８】熱可塑性の繊維補強樹脂シートは、巾２０
０ｍｍのものを、特公平４−４２１６８号公報に開示さ
れている方法で製造した。即ち、補強繊維としてガラス
繊維を利用した場合には、太さ１３μm のモノフィラメ
ントの表面をγ−メタクリロキシ−プロピルトリメトキ
シシランで処理したガラス繊維を利用し、その１８００
本を集束して撚りのないトウとし、更に８０本のトウを
均一な張力で引っ張りながら一方向に整列させて、樹脂
をトウに絡ませ、その樹脂を熱ロールでしごきながら樹
脂をトウに含浸させることにより繊維補強樹脂シートを
製造した。補強繊維として炭素繊維を利用した場合に
は、太さ７μm のモノフィラメントを集束剤を使用せず
に１２０００本集めたトウの８０本を均一な張力で引っ
張りながら一方向に整列させて、樹脂をトウに絡ませ、
その樹脂を熱ロールでしごきながら樹脂をトウに含浸さ
せることにより繊維補強樹脂シートを製造した。

【００７９】上記のようにして製造された繊維補強樹脂
シートは、繊維と熱可塑性樹脂との密着性に優れてお
り、繊維含有率も３０〜９０重量％と要求に応じて変え
ることができ、厚みも０．１〜１．０ｍｍで製造するこ
とができるが、ガラス含有率は３０〜８０容量％で、厚
さ０．１〜０．６ｍｍのところで使用するのが望まし
い。繊維の容積含有率が３０容量％以下では繊維量が少
ないので強度が低く、また、８５容量％以上では繊維に
対して樹脂量が少なく繊維と樹脂の密着性が滴下し、強
度が低くなるので好ましくない。

【００８０】表１に、本発明の実施例及び比較例で使用
するために製造した熱可塑性の繊維補強樹脂シートの構
成が示されている。

【００８１】実施例１ 図１〜６に示した装置を用いて、熱可塑性の繊維補強樹
脂シートＡを使用し、長さ６００ｍｍ、巾６００ｍｍの
繊維補強樹脂シートの積層体を製造した。下側の繊維補
強樹脂シートは、巾３００ｍｍのものを２本並列させて
繰り出し、上側の繊維補強樹脂シートは、巾３００ｍｍ
で長さ６００ｍｍに切断したカットシートとして繰り出
し、重ね合わせ角度は９０度とした。熱溶着条件は２１
０℃、０．５Ｋｇ／ｃｍ² の圧力で５秒間とし、２層の
積層体は長さ６００ｍｍで自動的に切断されるように設
定した。熱溶着部分は十分に密着しており繊維配列の乱
れもなかった。ここで得られた繊維補強樹脂シートの積
層体を９０度方向に２０Kgの力で引っ張って繊維配向に
沿った縦割れが発生するかどうかのチェックを行ったと
ころ、縦割れの発生は見られなかった。

【００８２】更に［０度／９０度］の２層の繊維補強樹
脂シートの積層体を、［０度／９０度］［０度／９０
度］［９０度／０度］［９０度／０度］と熱可塑性の繊
維補強樹脂シートＡに換算して８層重ねた積層体とし
た。このときの積層作業の時間を測定した。次いで、こ
の積層体を２枚の離型用フィルムの厚さ５０μm のポリ
イミド樹脂フィルムで挟み、２５０℃に加熱されたプレ
ス熱板中に入れ、０．２Ｋｇ／ｃｍ² の成形圧力で５分
間の加圧・加熱の後に積層体を取り出し、直ちに６０℃
に加熱したプレス熱板中に投入し、３Ｋｇ／ｃｍ² の圧
力で５分間の加圧・冷却の後に取り出して成形板を得
た。この成形板から０度方向長さ１００ｍｍ、９０度方
向長さ２５ｍｍの短冊状の板を切り出して、厚さスパン
比１：３２でＪＩＳＫ７２０３に準じて曲げ試験を行っ
た。これらの結果を表２に示した。

【００８３】比較例１ 繊維補強樹脂シートを繊維方向長さ６００ｍｍに切断
し、長さ６００ｍｍ巾３００ｍｍのカットシートを１７
枚準備した。このカットシート１枚を繊維と９０度方向
に２０Ｋｇの力で引っ張ったところ、繊維に沿って裂け
た。

【００８４】残りの１６枚のシートを使い、最上層から
最下層にかけての繊維方向が、順に０度−９０度−０度
−９０度−９０度−０度−９０度−０度で、長さ６００
ｍｍで巾６００ｍｍの積層体を製造した。熱可塑性の各
繊維補強樹脂シートＡは、２５０℃に加熱した電気鏝で
５０ｍｍ間隔で点付けで隣接する層を熱溶着して、ずれ
ないように固定しながら積層した。このときの積層作業
時間を測定した。次いで、この積層体を実施例１と同様
にして成形して、曲げ物性を測定した。これらの結果を
表３に示した。

【００８５】実施例２ 熱可塑性の繊維補強樹脂シートＢを使用する以外は実施
例１と同様にして、繊維補強樹脂シートの積層体を製造
し、実施例１と同様な評価を行った。その評価結果を表
２に示した。

【００８６】実施例３ 熱可塑性の繊維補強樹脂シートＣを使用する以外は実施
例１と同様にして、繊維補強樹脂シートの積層体を製造
し、実施例１と同様な評価を行った。その評価結果を表
２に示した。

【００８７】実施例４ 熱可塑性の繊維補強樹脂シートＤを使用する以外は実施
例１と同様にして、繊維補強樹脂シートの積層体を製造
し、実施例１と同様な評価を行った。但し、シートを重
ね合わせて積層体とする際の熱溶着温度を２５０℃、短
冊状に切り取った積層体を投入して加圧・加熱して成形
板とする際のプレス熱板の温度を２７０℃とした。その
評価結果を表２に示した。

【００８８】実施例５ 繊維交差角度を４５度とする以外は実施例１と同様にし
て、繊維補強積層体を製造し、実施例１と同様な評価を
行った。その評価結果を表２に示した。

【００８９】実施例６ 繊維交差角度を１０度とする以外は実施例１と同様にし
て、繊維補強積層体を製造し、実施例１と同様な評価を
行った。その評価結果を表２に示した。

【００９０】比較例２ 熱可塑性の繊維補強樹脂シートＥを使用する以外は実施
例１と同様にして繊維補強樹脂シートの積層体と製造
し、実施例１と同様な評価を行った。その評価結果を表
３に示した。

【００９１】比較例３ 熱可塑性の繊維補強樹脂シートＦを使用する以外は実施
例１と同様にして繊維補強樹脂シートの積層体と製造
し、実施例１と同様な評価を行った。その評価結果を表
３に示した。

【００９２】

【発明の効果】本発明に係る繊維補強樹脂シートの積層
体によれば、従来の作業のように１枚づつ手作業で積層
したものと異なり、積層角度の微妙な食い違いによる成
形品の物性への影響も少なくすることが可能であるだけ
でなく、一方向性プレプレッグの弱点とされた繊維配向
と直角の方向の引っ張り或いは曲げ強度が補強されたこ
とになり、繊維配向に沿って裂け易いと云う難点が解消
されて取扱性の良好さを獲得することが可能となる。更
に、本発明に係る繊維補強樹脂シートの積層体を利用す
ることにより、作業時間を大幅に短縮できるなど、成形
品の製造能率を飛躍的に向上させることが可能であり、
また、本発明の製造方法によれば、上記した利点を有す
る繊維補強樹脂シートの積層体を効率よく製造すること
ができ、製造コストの低減化にも有益であり、頭記した
課題が解決される。

【００９３】

【００９４】

【００９５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を適用した装置の概略側面図

【図２】同じく概略平面図

【図３】同じく装置全体の概略斜視図

【図４】上側シートの繰り出し部側から見た部分概略斜
視図

【図５】整列部の概略斜視図

【図６】下側シートの繰り出し部側から見た部分概略斜
視図

【図７】本発明の方法を適用した他の装置の概略側面図

【図８】同じく上側シートの繰り出し部の概略平面図

【符号の説明】

１０・・上側シート １１・・カットシート １２・・下側シート １３・・表層シート ２０・・繰り出し部 ２１・・繰り出しロール ２２・・アキュームロール ２３・・送り出しロール ２４・・第１送り出しロール ２５・・第２送り出しロール ２６・・送りベルト ２７・・送りロール ２８・・送りベルト ２９・・送りロール ３０・ 裁断部 ３１・・カッター ３２・・移動手段 ３３・・基台 ３４・・溝条 ３５・・シート押え ３６・・カッター ３７・・第１ベルトコンベア ３８・・第２ベルトコンベア ３９・・浮き防止シート ４０・・搬送部 ４１・・整列手段 ４２・・搬送手段 ４３・・バキューム機構 ５０・・繰り出し部 ５１・・繰り出しロール ５２・・アキュームロール ５３・・送り出しロール ６０・・溶着部 ６１・・ヒーター ６２・・遠赤外線ヒーター ６３・・熱ロール ６４・・熱ロール ６５・・熱ロール ６６・・ニップロール ６７・・ニップロール ６８・・水冷ロール ６９・・遠赤外線ヒーター ７０・・引き取り部 ７１・・引き取りロール ７２・・カッター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 7:00 9:00 (72)発明者 岸 智 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内 (72)発明者 青木 勝彦 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井東圧化学株式会社内 (72)発明者 盛田 勝幸 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井東圧化学株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続繊維を一方向に整列させてシート状に
   し、この整列繊維シートに熱可塑性樹脂を含浸して得ら
   れた繊維補強樹脂シートの複数を、互いに接し合う繊維
   補強樹脂シートの繊維方向が０〜１８０度の範囲で重ね
   合わせて、熱溶着したことを特徴とする繊維補強樹脂シ
   ートの積層体。
2. 【請求項２】連続繊維を２方向に整列させた繊維織布に
   熱可塑性樹脂を含浸して得られた繊維補強樹脂シートの
   複数を、互いに接し合う繊維補強樹脂シートの繊維方向
   が０〜１８０度の範囲で重ね合わせて、熱溶着したこと
   を特徴とする繊維補強樹脂シートの積層体。
3. 【請求項３】２以上の繊維補強樹脂シートが交互に重ね
   合わされることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊
   維補強樹脂シートの積層体。
4. 【請求項４】繊維補強樹脂シートが、容積含有率で３０
   ％以上８５％以下の強化繊維を含むことを特徴とする請
   求項１〜３の何れかに記載の繊維補強樹脂シートの積層
   体。
5. 【請求項５】繊維補強樹脂シートの強化繊維がガラス繊
   維であり、熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂である
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の繊維補
   強樹脂シートの積層体。
6. 【請求項６】繊維補強樹脂シートの強化繊維がガラス繊
   維であり、熱可塑性樹脂がポリスチレン系樹脂であるこ
   とを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の繊維補強
   樹脂シートの積層体。
7. 【請求項７】熱溶着がスポット溶着又は全面溶着である
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の繊維補
   強樹脂シートの積層体。
8. 【請求項８】アキュームロールを介して送り出しロール
   により繰り出された上側シートとなる繊維補強樹脂シー
   トをカッターにより一定の角度及び長さに裁断してカッ
   トシートとし、他方、送り出しロールに用意されてお
   り、アキュームロールを介して送り出しロールにより繰
   り出された下側シートとなる繊維補強樹脂シートを熱溶
   着部に案内し、次いで、前記カットシートを搬送手段に
   より前記熱溶着部の繊維補強樹脂シートの上に供給し、
   両シートの繊維方向が０〜１８０度の範囲で重ね合わせ
   て熱溶着した後冷却してロール状に巻き取るか若しくは
   定尺に切断することを特徴とする繊維補強樹脂シートの
   積層体の製造方法。
9. 【請求項９】２以上の繊維補強樹脂シートが交互に重ね
   合わされることを特徴とする請求項８に記載の繊維補強
   樹脂シートの積層体の製造方法。
10. 【請求項１０】繊維補強樹脂シートが、容積含有率で３
    ０％以上８５％以下の強化繊維を含むことを特徴とする
    請求項８又は９に記載の繊維補強樹脂シートの積層体の
    製造方法。
11. 【請求項１１】繊維補強樹脂シートの強化繊維がガラス
    繊維であり、熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂であ
    ることを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載の繊
    維補強樹脂シートの積層体の製造方法。
12. 【請求項１２】繊維補強樹脂シートの強化繊維がガラス
    繊維であり、熱可塑性樹脂がポリスチレン系樹脂である
    ことを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載の繊維
    補強樹脂シートの積層体の製造方法。
13. 【請求項１３】熱溶着部で行われる熱溶着がスポット溶
    着又は全面溶着であることを特徴とする請求項８〜１２
    の何れかに記載の繊維補強樹脂シートの積層体の製造方
    法。