JPH08300349A - トウプリプレグ及びシート状プリプレグの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホットメルト樹脂を用いて樹脂含有量を精密
に制御し、且つ効率的な均一含浸を行うことによって高
生産性でトウプリプレグ及びシート状プリプレグを製造
し得る方法を提供する。 【構成】 扁平にしたトウの少なくとも片面に樹脂を定
量供給し、樹脂をトウに接触させると同時に又はその直
後にトウの厚さ方向に浸透させ、次いでトウを構成する
フィラメントの横方向移動によりトウ内に樹脂を均一に
含浸させ、その後冷却して巻取る際、トウへの樹脂の供
給量を樹脂吐出オリフィスの開度を変化させることによ
り制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化複合材料に用
いられるトウプリプレグ及び複数本のトウからなるシー
ト状プリプレグ（テープ状プリプレグを含む）の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化複合材料に用いられる中間材料
は一般的にプリプレグとよばれ、離型紙の上に樹脂を薄
くコートしたホットメルトフィルムの上に強化繊維トウ
を引き揃え、その上からトップフィルムをかぶせるか、
あるいはさらにホットメルトフィルムを上から重ねた
後、加熱及び／又は加圧して強化繊維トウの構成フィラ
メントに樹脂を含浸させ、しかる後巻取って製造するの
が一般的な製法である。代表的な例として、上下からホ
ットメルトフィルムで挟み込んで樹脂を含浸させる方法
が特開平３−１４９２３０号公報及び特公平４−５０５
７号公報に開示されている。

【０００３】上記公報に開示された方法は、多数本の強
化繊維トウを取扱い、広幅で離型紙等の保護フィルムに
はさんであるので製造プロセス上の汚れもなく安定的に
製造できるメリットがある。また一本のトウにホットメ
ルトの樹脂を含浸させるトウプリプレグの製造方法が特
公平５−８０３３０公報に開示されており、この方法は
離型紙やホットメルトフィルムを取り去ってトウ単位で
プリプレグを製造する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平３−１４９２３０号公報及び特公平４−５０５７号
公報に開示された方法で製造されるプリプレグは、幅方
向に広幅でみると樹脂含有量の変動は非常に少ないが、
トウ１本程度の細幅でみると樹脂含有量の変動が大き
く、広幅で製造したプリプレグを細幅で裁断して使用す
ると、プリプレグ間の樹脂含有量の変動が大きくなりす
ぎるという問題が生じる。これは多数本のトウ幅の厳密
な制御はできていないので、ホットメルトフィルムの単
位面積当たりの樹脂量が一定でも、トウの広がりの変動
からくる単位体積当たりの繊維量の変動があるため、樹
脂含浸後の単位面積当たりの樹脂含有量（重量％）が変
動し、プリプレグを広幅で使用すると樹脂含有量は変動
が相殺されて精度が良くなるが、例えば広幅のプリプレ
グをトウ１〜５本程度の広がりに相当する幅で裁断した
スリットテープや、広幅のプリプレグからトウ１〜５本
程度を引き剥してトウプリプレグとした場合樹脂含有量
の変動が大きくなるからである。

【０００５】更に樹脂含浸速度に関して言えば、トウを
横並びに置き、しかも上下から離型紙等の保護シートで
押さえつけているため、トウを構成するフィラメントの
移動はほとんど不可能で、樹脂の含浸速度は離型紙を介
した上下からの加熱、加圧条件及び熱硬化性樹脂であれ
ば樹脂のライフとの兼ね合いで決定され、単に加熱低粘
度化すればよいというわけではなく、含浸させる工程の
長さ等の問題もあり、生産速度の向上には限界があっ
た。さらに上下からホットメルトフィルムで挟み込んだ
場合はトウ内に空気が取り残されるため含浸不良がおこ
りやすい欠点も有していた。

【０００６】また特公平５−８０３３０号公報記載のト
ウプリプレグの製造方法では、トウ幅を広げた状態で樹
脂を被覆しトウの相対する表面に皮膜を作り、そのトウ
をこねることで含浸させているが、この方法における含
浸は扁平トウの表面に樹脂皮膜をつくり、次いで樹脂を
トウ内に均一に押し込むことに主眼がおかれている。し
かしながらこの方法ではまず均一な皮膜を実現すること
が問題となる。すなわちこの方法では、ドクターブレー
ドとトウの隙間で塗布量を制御しているが、トウのかさ
ばりや幅方向のトウ厚さは均等ではなく、しかも長手方
向に変動するのでクリアランスが一定でも塗布厚さを精
度よく制御することは至難である。更に混練ロールによ
るトウの混練でも厚さ方向への樹脂移動は起こりやすい
が、横方向の樹脂移動が少ないため均一性が樹脂の塗布
性に依存することになる。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決し、ホ
ットメルト樹脂を用いて樹脂含有量を精密に制御し、且
つ効率的な均一含浸を行うことによって高生産性でトウ
プリプレグ及びシート状プリプレグを製造し得る方法を
提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、扁平にしたト
ウの少なくとも片面に樹脂を定量供給し、樹脂をトウに
接触させると同時に又はその直後にトウの厚さ方向に浸
透させ、トウを構成するフィラメントの横方向移動によ
りトウ内に樹脂を均一に含浸させ、その後冷却して巻取
る際、トウへの樹脂の供給量を樹脂吐出オリフィスの開
度を変化させることにより制御することを特徴とするト
ウプリプレグの製造方法、及び上記トウプリプレグの製
造方法において、扁平にしたトウを複数本用い、樹脂の
接触、浸透、均一含浸及び冷却を行った後、各トウを分
離せずにシート状に巻取ることを特徴とするシート状プ
リプレグの製造方法を要旨とするものである。

【０００９】また、本発明の実施態様は以下の通りであ
る。すなわち、 （１）扁平にされたトウの少なくとも片面に樹脂を定量
供給する前に、予めトウを加熱しておく。 （２）樹脂との接触時に規制される以上に予めトウ幅を
拡げておき、樹脂との接触時にトウ幅を狭める。 （３）トウに樹脂を接触させると同時に又はその直後
に、トウの樹脂付着面を擦過させることにより樹脂をト
ウの厚さ方向に浸透させる。 （４）トウを構成するフィラメントの横方向移動を、ト
ウの折り畳み、トウ幅の拡大、トウ幅の縮小、又はトウ
の加撚等の少なくとも一つの手段で行う。 （５）トウを構成するフィラメントの横方向移動による
樹脂の均一含浸工程において、トウの走行速度未満の周
速で回転する回転体にトウを接触させる。 （６）冷却工程において冷却ロール上でトウ幅を狭める
と同時に圧縮してトウの断面形状を制御する。 （７）巻取る直前にトウ幅を狭めると同時に圧縮して断
面形状を制御する。 （８）扁平にした複数本のトウを用いて、樹脂の接触、
浸透、均一含浸及び冷却を行った後、各トウを個別に巻
取る。 （９）上記（８）において、各トウ毎に、個別の樹脂吐
出オリフィスより樹脂を定量供給する。 （１０）上記（９）において、各トウへの樹脂供給量を
異ならせて樹脂付着量の異なった複数本のトウプリプレ
グを同時に製造する。

【００１０】本発明におけるトウとは、無機繊維、有機
繊維、金属繊維またはそれらの混合からなる強化用の長
繊維（フィラメント）の束である。無機繊維としては炭
素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タン
グステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等、
有機繊維としてはアラミド繊維、高密度ポリエチレン繊
維、その他一般のナイロン、ポリエステル等の有機繊維
等が好適に用いられる。また金属繊維としては、ステン
レス、鉄等、フィラメント状になって移動性があれば使
用可能である。フィラメントの径は０．１μｍ以上１０
０μｍ以下のものが好ましい。０．１μｍ未満ではフィ
ラメントの強力が小さくフィラメントの横移動を起こす
際に切断したり毛羽だまりが生じたりする問題があり、
１００μｍを越えると硬くなりすぎて屈曲性に劣るので
好ましくない。

【００１１】樹脂としては、繊維強化複合材料のマトリ
ックス樹脂として用いられる熱硬化性樹脂及び熱可塑性
樹脂が用いられ、例えば熱硬化性樹脂としては、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキ
シアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェ
ノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂等を挙げるこ
とができ、また熱可塑性樹脂としては、ＰＥＥＫ、ＰＥ
Ｉ、ポリアリレート、ポリスルフォン等の超エンジニア
リングプラスチック、ナイロン、ポリエステル、ＡＢＳ
等のエンジニアリングプラスチック、さらにアクリル樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の汎用プ
ラスチックを挙げることができる。

【００１２】これらの樹脂に必要な性状としては、含浸
時における温度で流動性を有していることである。流動
性の尺度としての粘度の範囲としては、１ＣＰＳ（セン
チポアズ）以上１００万ＣＰＳ以下が好ましく、更に好
ましくは、１ＣＰＳ以上１万ＣＰＳ以下である。その理
由は、以下で説明するフィラメント移動による樹脂含浸
作用でフィラメントの移動及びそれに伴う樹脂移動を容
易にするために、少なくともフィラメント移動性は高く
なければならず、そのためには樹脂の粘度を小さくして
フィラメント移動の抵抗を小さくする必要があるからで
ある。

【００１３】粘度レベルにおいて１ＣＰＳ未満の樹脂は
ほとんど存在せず、１００万ＣＰＳを越える粘度ではフ
ィラメント移動及びそれに伴う樹脂の移動がほとんど不
可能である。またフィラー等の添加材の有無は含浸時に
樹脂の流動性があれば問題はない。

【００１４】トウは扁平であることが樹脂との接触面積
を広くするため望ましい。またトウ幅を一定幅にするこ
とは定量供給した樹脂との接触面積を一定にする意味で
重要である。一般的に強化繊維トウは一定幅になってい
ないので拡幅する必要がある。拡幅させる方法として
は、円筒バーで擦過させる方法、振動を加える方法、及
び押しつぶす方法等が挙げられる。本発明において、ト
ウは該トウに樹脂が接触するときのトウ幅以上にインラ
インまたはオフラインで拡幅されていればよい。市販さ
れているテープ状トウはオフラインで拡幅されたトウと
みなされる。拡幅されているトウの幅は通常安定化して
おらず、その広がり方にはばらつきがある。従って樹脂
接触時に樹脂との接触面積を安定化させるには、樹脂接
触直前あるいは樹脂接触時にトウ幅を狭めて安定化させ
ることが効果的である。その方法の１例として、樹脂吐
出口部又はその直前の位置に所定幅の溝を設けて、該溝
内にトウを走行させてトウ幅を狭める方法が好適であ
る。

【００１５】トウの予備加熱は、樹脂との接触後トウ内
への樹脂の浸透時に樹脂温度が低下しないように、予め
トウ温度を上昇させておく意味がある。予備加熱により
トウ温度を接触前の樹脂温度以上にしておけば、トウと
樹脂の接触後のトウ温度は接触前の樹脂温度より低くな
ることはない。予備加熱方法としては加熱体との接触加
熱、及び通電加熱、誘電加熱、赤外線加熱、雰囲気加熱
等の非接触加熱法がいずれも使用可能である。

【００１６】トウに樹脂を定量供給させる方法として
は、プランジャー式吐出機、ギアポンプ式吐出機、エク
ストルーダー等の溶融樹脂吐出機等により一定量吐出さ
れた樹脂を、出口部の開度を調節可能な樹脂吐出オリフ
ィスにより制御する方法を用いるのが好ましく、特に一
定量樹脂供給用吐出機としては超精密ギアポンプ又はエ
クストルーダーを用いるのが定量供給精度上理想的であ
る。

【００１７】熱硬化性樹脂の場合で樹脂混合後の樹脂ラ
イフが問題になるときは、硬化剤と主剤を別々に押し出
しスタティックミキサー等で混合させながら樹脂吐出オ
リフィス部に供給すれば更に理想的である。この場合の
樹脂吐出オリフィスの位置は、トウの上方又は下方のい
ずれでもよいが、いずれの場合も樹脂吐出オリフィスの
出口とトウとの間にはクリアランスを設けて、トウ接触
圧力による樹脂吐出圧力への影響を回避する必要があ
る。特に樹脂吐出オリフィスをトウの上方に配置する場
合は、トウに付着する樹脂は重力の影響を受け難く、ま
たトウの張力による樹脂吐出オリフィス出口の樹脂圧力
の変動も回避できる。尚付着の際に必要なことは樹脂が
低粘度化してトウに付着しやすくなっていることであ
る。

【００１８】樹脂を過剰につけてダイス等で樹脂を絞り
出し樹脂供給量を制御する方法があるが、ラインスピー
ドが速くなるとダイス、トウ間の摩擦で糸切れ等をおこ
し易いので速い製造速度では問題である。また特公平５
−８０３３０号公報に記載されているように、ドクター
ブレード等のクリアランスで制御する方法もあるが、樹
脂の浸透しない基材上への塗布であれば基材に樹脂が浸
透することがないので塗布厚さで付着量を制御できる
が、トウでは浸透があるので精密に制御するのは難し
く、またクリアランスにトウを通過させると糸切れ、詰
まりの原因となりやすい。

【００１９】トウに含浸させる樹脂の含有量は１０重量
％以上８０重量％以下が良い。１０重量％未満では均一
に含浸しにくく、８０重量％を越えると複合材料成型品
の機械特性に問題が生じる。機械特性の性能を効果的に
発現させるには、３０重量％以上５０重量％以下が理想
的である。

【００２０】本発明において、トウに樹脂を接触させる
と同時に又はその直後にトウの厚さ方向に樹脂を浸透さ
せるのが、定量供給した樹脂をトウの中に遅滞なく浸透
付着させる意味で重要である。この点でトウの両面に単
に樹脂皮膜を形成するだけの特公平５−８０３３０号の
方法と著しく相違している。樹脂の具体的な浸透方法と
しては、樹脂を接触させたトウ面側をすばやく擦過する
のが良い方法である。ここで擦過とは擦過体たとえば円
弧上あるいはエッジ上でトウをこすることを意味する。

【００２１】擦過時にトウは擦過体側に押しつけられる
ので必然的にトウ厚さ方向への樹脂加圧力が働き、その
結果樹脂がトウ内へ浸透する。トウは擦過体に押しつけ
られているので擦過体とトウの間には隙間は存在しな
い。擦過体との接触角は１°以上９０°以下が望まし
い。１°未満では樹脂浸透の効果は小さく、９０°を越
えると擦過による抵抗で張力が大きくなりすぎ糸切れを
生じるおそれがある。擦過で急激な加圧力を発生させた
場合、樹脂のトウ内への浸透は不均一となるが、ここで
は均一に含浸させることを目的にしているわけではな
く、樹脂の付着を確実にすることに主眼をおいている。
従って、この樹脂含浸の均一化は次の含浸工程の重要課
題となる。

【００２２】本発明の樹脂含浸工程におけるフィラメン
トの横方向移動は、トウに外力を加えてトウを構成する
フィラメントを横方向（長手方向と直交する方向）に動
かし、フィラメント間の相対位置を変化させて樹脂とフ
ィラメントの接触機会を増すことにより、単なる加圧や
毛細管現象による含浸効果以上の均一な含浸効果を上げ
ることを特徴としている。具体的には、トウを折り畳
む、トウ幅を拡大する、トウ幅を縮小する、又はトウを
加撚する等の少なくとも一つの手段で行う。加撚手段に
よると樹脂がトウの外側に押し出される作用も付加され
る。

【００２３】これらの手段において、折り畳み手段と加
撚手段は、幅縮小手段と同様にトウ幅を狭める傾向にあ
る。そしてトウ幅を狭める作用を有する手段とトウ幅を
拡大する手段とを併用すると均一含浸の効果が高くな
る。なお、加撚は樹脂含浸時におこなえばよく含浸後に
撚りのない状態が必要なら含浸後に撚り戻しをすればよ
い。また仮撚りであれば撚り戻しをする必要はなく、撚
りのないトウが必要な場合には望ましい。また加撚と同
時にあるいは直後に擦過を加えればトウ幅の広がる傾向
がでてきて、更に樹脂の厚さ方向の移動のため含浸の均
一性は高くなる。

【００２４】フィラメントの横方向移動の均一含浸にお
いて、トウの走行速度未満の周速で回転する回転体にト
ウを接触させて擦過させることは、毛羽の堆積やロール
のクリーニング等にとって有用である。擦過されていれ
ばトウは回転体表面で絡まりつくこともなく、また回転
体はトウでこすられ且つ回転しているのでトウと接触す
る面は常にクリーニングされている状態となり、製造環
境の向上にも有用である。なお回転体の周速はトウの走
行速度未満であればよく、トウの走行方向と逆方向の回
転であっても良い。

【００２５】樹脂を均一含浸させたトウは加熱により樹
脂粘度が低くなっており、すぐには巻取れないので冷却
して操作性を向上させる必要がある。冷却温度は樹脂が
冷却体、たとえば冷却ロール表面に付着せず剥がれる温
度であればよく、樹脂系に応じて冷却温度を決定する必
要がある。たとえば通常のプリプレグ用として用いられ
る樹脂系においては常温で多少べたつきがあるため、０
℃〜３０℃の範囲内にトウ温度を下げるのが好ましい。

【００２６】本発明では、樹脂を均一含浸させたトウを
溝付きロールやクリアランスを設けたロールで幅を狭め
ると同時に圧縮して断面形状を制御することができる。
その制御位置は均一含浸後の冷却時又はボビンに巻取る
直前が良い。ボビンに巻取る直前にトウが冷えすぎて断
面形状賦型が難しい場合は賦型可能な温度に加熱した後
断面形状を規制すればよい。また断面形状制御はボビン
に巻取った後、オフラインで行い再度巻き直すことも可
能である。

【００２７】トウをボビンから引き出す時、トウの解舒
性が重要となる。樹脂に常温で高粘度のものを使用した
場合、トウ同士の接着は起こりにくく解舒も問題ない
が、粘度が低いと解舒不能となる。それを解決する方法
として粉体を表面に付着させ表面の粘着性をなくす方法
がある。粉体の種類としては有機、無機の各種粉体が使
用可能である。有機物質ではたとえば熱硬化性樹脂、熱
可塑性樹脂が使用可能である。具体的には熱硬化性樹脂
としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂などが良く、樹
脂は硬化していても未硬化でもかまわない。熱可塑性樹
脂としてはナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンな
どが使用可能である。また無機物質ではタルク、シリカ
など一般的なフィラーが使用可能である。粉体を付着さ
せる方法としてはいろいろとあるが、一般的には流動床
中にトウを通過させる方法又は噴霧させる方法が良い。
粉体をトウに付着させる位置としては樹脂を均一に含浸
させた後であればどこでも良い。トウに粘着性がなくな
り、ボビンからの解舒性が良好になれば、粉体の種類、
粒子径、付着量には限定されない。

【００２８】トウのボビンからの解舒性を向上させる方
法としては、セパレーター担体をトウ片面に担持させる
方法も好適に用いられる。担体としてはいろいろなもの
が使用可能であるが、トウとの剥離性がよくしかも材料
費を低減化させるために安価なフィルム状のものがよ
い。典型的な例としてポリエチレンフィルム及びポリプ
ロピレンフィルムが好適である。離型紙などでもよいが
高価である。フィルムの幅はトウ幅程度のものであれば
よく、片面に担持させておけばボビンに巻取った後の解
舒も良好である。担持させる位置としては粉体付着と同
様に樹脂を均一含浸させた後であればどこでもよいが、
断面形状制御をおこなう場合は形状制御後が望ましい。

【００２９】複数本のトウプリプレグを個別に巻取って
製造する場合は、複数本のトウに、樹脂の接触、浸透、
均一含浸及び冷却を行った後、各トウを個別に巻取れば
よい。樹脂の均一含浸はトウを複数本まとめて行って
も、各トウを分離して個別に行ってもよい。ワインダー
で巻取る際に分離されておればトウは個別に巻取ること
ができる。また、複数本のトウからシート状のプリプレ
グを製造する場合は、扁平にした複数本のトウを用い
て、樹脂の接触、浸透、均一含浸及び冷却を行った後、
各トウを分離せずにシート状に巻取ればよい。この場合
も、樹脂の均一含浸はトウを複数本まとめて行っても、
各トウを分離して個別に行ってもよい。

【００３０】更に製造したプリプレグに更に撚りをかけ
る必要があるなら適宜冷却前後に加撚工程をいれること
ができる。ライン定速制御は原則的にどこで行ってもよ
いが、トウ冷却後又は樹脂付着前で行うのが望ましい。
ワインダーとしては、トウ状態で巻取る場合は市販のワ
インダーが使用可能である。

【００３１】本発明を図面に従って説明すると、図１
は、トウプリプレグを製造するための基本的な工程の一
例を示す側面図である。同図において、ボビンに巻かれ
てあるトウ２をクリール１から引き出し、引き出された
トウ２は擦過拡幅ロール３を通過させた後、ネルソンロ
ール４で走行速度を制御しつつ供給する。樹脂加熱タン
クとギアポンプを内蔵した樹脂吐出機５で樹脂を押し出
し加熱管６を経由して樹脂吐出オリフィス部７まで供給
する。そのとき拡幅したトウ２を樹脂浸透用擦過ロール
８に設けた溝（図示せず）内に通して幅を狭め一定幅に
して供給された樹脂と接触させる。その後樹脂浸透用擦
過ロール８上で樹脂をトウ２の中に浸透させる。トウ幅
を狭めるため、また樹脂付着や擦過による樹脂浸透の際
に樹脂が溢れ出さないように樹脂浸透用擦過ロール８の
トウ通過帯は溝状にするのが好ましい。その後フィラメ
ント横方向移動含浸部９で均一含浸させ、均一含浸した
トウ２は冷却ロール１０で冷却される。冷却されたトウ
２はトルクモーターロール１２で定トルクで引き取り、
最後にワインダー１４でボビンに巻取る。

【００３２】図２は、トウを構成するフィラメントの横
方向移動を、トウ幅の拡大と縮小とを併用して行う手段
の一例を示す側面図で、同図において、１５はトウ幅を
拡大するためのロールであり、１６はトウ幅を縮小する
ためのロールであって、ロールを傾斜させることにより
トウ幅を狭めることができる。

【００３３】図３は、トウを構成するフィラメントの横
方向移動を、トウの加撚とトウ幅の拡大とを併用して行
う手段の一例を示す側面図で、同図において、１７は加
撚具を示している。

【００３４】図４は、トウを構成するフィラメントの横
方向移動を、トウの折り畳みとトウ幅の拡大とを併用し
た手段の一例を示す側面図で、同図において、トウ２は
折り畳みガイド１９で徐々に折り畳まれて行き、垂直に
立ったロール対１８で完全に折り畳まれる。

【００３５】図５は、冷却ロール上でトウ幅を狭めると
同時に圧縮してトウの断面形状を制御するための手段の
一例を示す正面図で、同図において冷却ロール２０に設
けた凹部２１と圧縮ロール２２に設けた凸部とが適宜間
隙をおいて嵌合し、その間にトウ２を通過させることに
より、トウ幅を狭めると同時に圧縮してトウ２の断面形
状を制御するようになっている。

【００３６】図６は、樹脂吐出オリフィス部７の一例を
示す縦断側面図で、同図においてケーシング２４内に配
置された中子２５はネジ部２６でケーシング２４に保持
されており、中子２５を回転させることにより該中子２
５の先端部付近の樹脂流路断面積（オリフィスの開度）
が変化し、樹脂入口部２７より送り込まれた樹脂がオリ
フィス出口部２８より所定量供給されるようになってい
る。

【００３７】

【実施例】以下本発明を実施例により更に具体的に説明
する。

【００３８】［実施例１］図１に示す製造工程に、フィ
ラメント横方向移動手段として図２に示す装置を２ユニ
ット用いてトウプリプレグを製造した。トウとしてグラ
フィル社製炭素繊維ＴＲ３０Ｇトウ１本を使用し、該ト
ウ２を擦過拡幅ロール３で５ｍｍ幅以上に拡幅し、樹脂
浸透用擦過ロール８部の溝で４ｍｍ幅に狭めてトウ２の
片面に樹脂吐出オリフィス部７から樹脂を供給接触させ
ると共に樹脂浸透用擦過ロール８で擦過して樹脂をトウ
２内に浸透させた。樹脂は油化シェルエポシキ社製エピ
コート１００１及び８３４を５０／５０で混合し、その
混合物にジシアンジアミドを４部混合した樹脂組成物を
用いた。樹脂はタンクで６５℃に保持され、ギアポンプ
から加熱ホース６を通して樹脂吐出オリフィス部７から
１２０℃で吐出した。樹脂吐出オリフィス部７近傍では
樹脂のトウへの接触及びトウ内への浸透時に樹脂の溢れ
出しや樹脂の停滞はなく、樹脂吐出機５から供給された
樹脂が停滞なくトウに付着していることが確認された。

【００３９】その後図２のトウ幅拡大及び縮小ロール
（いずれも回転させずに固定）間を通過させてトウを構
成するフィラメントを横方向に移動させることによりト
ウ内に樹脂を均一に含浸させた。樹脂接触浸透後のトウ
温度は７０℃であったが、最初のロールで１２０℃まで
トウ温度を昇温させ、その後のロールでは樹脂温度は１
２０℃に保持され、その時の粘度は約５００ＣＰＳであ
った。最後のロールでトウ幅を約５ｍｍ幅に拡幅した
後、次の冷却ロールでトウを冷却し、トルクモーターロ
ール１２で定トルクで引き取り、その後ワインダー１４
で巻取った。得られたトウプリプレグの樹脂含浸状態は
良好であり、樹脂含有量は３５％±１％の範囲内にあり
高精度であった。

【００４０】［実施例２］実施例１において、フィラメ
ント横方向移動手段として図２に示す装置に代えて図３
に示す装置を用いる他は、実施例１と同様にしてトウプ
リプレグを製造した。この場合の加撚具１７による加撚
数は１０Ｔ／Ｍとした。トウプリプレグの樹脂含浸状態
は良好で樹脂含有量の精度も実施例１と同様に高精度で
あった。

【００４１】［実施例３］実施例１において、フィラメ
ント横方向移動手段として図２に示す装置に代えて図４
に示す装置を用いる他は、実施例１と同様にしてトウプ
リプレグを製造した。トウプリプレグの樹脂含浸状態は
良好で樹脂含有量の精度も実施例１と同様に高精度であ
った。

【００４２】［実施例４］実施例１の製造工程と同様の
工程で、トウを５本用い、それぞれのトウをクリールか
ら引き出して擦過拡幅ロールでそれぞれ５ｍｍ幅以上に
した後４ｍｍ幅に狭め、次いで５本まとめて２０ｍｍ幅
にした後、樹脂吐出オリフィス部からトウ片面に樹脂を
供給接触させると共に樹脂浸透用擦過ロールで擦過して
樹脂をトウ内に浸透させた。次いでトウを１本づつ分離
し、トウ幅拡大及び縮小ロール間を通過させてトウを構
成するフィラメントを横方向に移動させることにより樹
脂をトウ内に均一に含浸させた。その後冷却ロールで冷
却後、５台のワインダーで個別に巻取った。得られた各
トウプリプレグの樹脂含浸状態は良好で樹脂含有量の精
度も実施例１と同様に高精度であった。

【００４３】［実施例５］実施例１において、樹脂吐出
オリフィス部の前に加熱ロールを設置して、トウを予備
加熱する以外は、実施例１と同様にしてトウプリプレグ
を製造した。トウは加熱ロールとの接触で１３０℃に予
備加熱した。樹脂吐出オリフィスから吐出した樹脂の温
度は１１０℃であったが樹脂を接触、浸透させた後のト
ウ温度は約１２０℃となった。樹脂をトウ内に均一含浸
させた後、冷却してボビンに巻取った。実施例１では樹
脂接触、浸透後のトウ温度は予備加熱していなかったの
で最初のフィラメント横方向移動ロールでトウ温度を上
昇させる必要があったが、樹脂接触前にトウを予備加熱
して温度を上昇させておくことによりトウの加熱効率が
向上した。得られた各トウプリプレグの樹脂含浸状態は
良好で樹脂含有量の精度も実施例１と同様に高精度であ
った。

【００４４】［実施例６］実施例１においてトウ幅拡大
及び縮小ロールを、周速約２．５ｍ／分で回転させる以
外は実施例１と同様にしてトウプリプレグを製造した。
実施例１においては、トウ幅拡大及び縮小ロールの後部
に毛羽が少し堆積していたが、本実施例では毛羽の堆積
が全くなく、作業性が良好であった。

【００４５】［実施例７］実施例１において、冷却ロー
ル１０の代わりに図５に示す凹部を有する冷却ロール２
０と凸部を有する圧縮ロール２３を用いてトウ幅を狭め
ると同時に圧縮し、その後ワインダーに巻取って４ｍｍ
幅の断面矩形のトウプリプレグを製造した。

【００４６】［実施例８］実施例１において、ワインダ
ーで巻取る直前に加熱ロールを用いてトウを加熱し、引
き続いて図５に示す凹部を有する冷却ロール２０と凸部
を有する圧縮ロール２３を用いてトウ幅を狭めると同時
に圧縮し、その後ワインダーに巻取って４ｍｍ幅の断面
矩形のトウプリプレグを製造した。

【００４７】［実施例９］実施例７において、トウを１
０本用い、各トウを４ｍｍ幅の断面矩形のトウプリプレ
グとなした後、加熱ロールで加熱し、引き続いて図５に
示す形状の４０ｍｍ幅の凹部を有する冷却ロールの凹部
内に並べると共に圧縮ロールの凸部で圧縮して４０ｍｍ
幅のシート状のプリプレグとなし、その片面にポリプロ
ピレンフィルムを担持させてリールで巻取った。得られ
たシート状プリプレグの樹脂含浸状態は良好で樹脂含有
量の精度も実施例７のトウプリプレグと同様に高精度で
あった。

【００４８】［実施例１０］実施例１の製造工程と同様
の工程で、トウを５本用い、それぞれのトウをクリール
から引き出して擦過拡幅ロールでそれぞれ５ｍｍ幅以上
にした後４ｍｍ幅に狭め、次いで各トウ毎に、夫々オリ
フィス開度を異ならせた別個の樹脂吐出オリフィス部か
らトウ片面に各々異なる量の樹脂を供給接触させると共
に樹脂浸透用擦過ロールで擦過して樹脂をトウ内に浸透
させた。次いでトウ幅拡大及び縮小ロール間を通過させ
てトウを構成するフィラメントを横方向に移動させるこ
とにより樹脂をトウ内に均一に含浸させた。その後冷却
ロールで冷却後、５台のワインダーで個別に巻取った。
得られた各トウプリプレグの樹脂含浸状態は良好で、樹
脂含有量の異なるトウプリプレグを同時に５本得ること
ができた。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、ホットメルト樹脂を用
いて樹脂含有量を精密に制御し且つ効率的な均一含浸を
行うことによって高生産性でトウプリプレグ及びシート
状プリプレグを製造することができるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的なトウプリプレグの製造工程の
一例を示す側面図である。

【図２】トウを構成するフィラメントの横方向移動を、
トウ幅の拡大と縮小とを併用して行う手段の一例を示す
側面図である。

【図３】トウを構成するフィラメントの横方向移動を、
トウの加撚とトウ幅の拡大とを併用して行う手段の一例
を示す側面図である。

【図４】トウを構成するフィラメントの横方向移動を、
トウの折り畳みとトウ幅の拡大とを併用して行う手段の
一例を示す側面図である。

【図５】冷却ロール上でトウ幅を狭めると同時に圧縮し
てトウの断面形状を制御するための手段の一例を示す側
面図である。

【図６】開度調節可能な樹脂吐出オリフィス部の一例を
示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１ クリール ２ トウ ３ 擦過拡幅ロール ４ ネルソンロール ５ 樹脂吐出機 ６ 加熱管 ７ 樹脂吐出オリフィス部 ８ 樹脂浸透用擦過ロール ９ フィラメント横方向移動樹脂含浸ロール １０ 冷却ロール １１ ガイドロール １２ トルクモーターロール １３ ガイドロール １４ ワインダー １５ トウ幅拡大ロール １６ トウ幅縮小ロール １７ 加撚具 １８ 垂直ロール １９ 折り畳みガイド ２０ 冷却ロール ２１ 凹部 ２２ 圧縮ロール ２３ 凸部 ２４ ケーシング ２５ 中子 ２６ ネジ部 ２７ 樹脂入口部 ２８ オリフィス出口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 稔之 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 扁平にしたトウの少なくとも片面に樹脂
   を定量供給し、樹脂をトウに接触させると同時に又はそ
   の直後にトウの厚さ方向に浸透させ、次いでトウを構成
   するフィラメントの横方向移動によりトウ内に樹脂を均
   一に含浸させ、その後冷却して巻取る際、トウへの樹脂
   の供給量を樹脂吐出オリフィスの開度を変化させること
   により制御することを特徴とするトウプリプレグの製造
   方法。
2. 【請求項２】 扁平にしたトウの少なくとも片面に樹脂
   を定量供給する前に、予めトウを加熱しておく請求項１
   記載のトウプリプレグの製造方法。
3. 【請求項３】 樹脂との接触時に規制される以上に予め
   トウ幅を拡げておき、樹脂との接触時にトウ幅を所定幅
   に狭める請求項１記載のトウプリプレグの製造方法。
4. 【請求項４】 トウに樹脂を接触させると同時に又はそ
   の直後に、トウの樹脂付着面を擦過させることにより樹
   脂をトウの厚さ方向に浸透させる請求項１記載のトウプ
   リプレグの製造方法。
5. 【請求項５】 トウを構成するフィラメントの横方向移
   動を、トウの折り畳み、トウ幅の拡大、トウ幅の縮小、
   又はトウの加撚等の少なくとも一つの手段で行う請求項
   １記載のトウプリプレグの製造方法。
6. 【請求項６】 トウを構成するフィラメントの横方向移
   動による樹脂の均一含浸工程において、トウの走行速度
   未満の周速で回転する回転体にトウを接触させる請求項
   １記載のトウプリプレグの製造方法。
7. 【請求項７】 冷却工程において冷却ロール上でトウ幅
   を狭めると同時に圧縮してトウの断面形状を制御する請
   求項１記載のトウプリプレグの製造方法。
8. 【請求項８】 巻取る直前にトウ幅を狭めると同時に圧
   縮して断面形状を制御する請求項１記載のトウプリプレ
   グの製造方法。
9. 【請求項９】 扁平にした複数本のトウを用いて、樹脂
   の接触、浸透、均一含浸及び冷却を行った後、各トウを
   個別に巻取る請求項１記載のトウプリプレグの製造方
   法。
10. 【請求項１０】 各トウ毎に、個別の樹脂吐出オリフィ
    スより樹脂を定量供給する請求項９記載のトウプリプレ
    グの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のトウプリプレグの製
    造方法において、各トウ毎に樹脂供給量を異ならせて樹
    脂付着量の異なった複数本のトウプリプレグを同時に得
    ることを特徴とするトウプリプレグの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１記載のトウプリプレグの製造
    方法において、扁平にしたトウを複数本用い、樹脂の接
    触、浸透、均一含浸及び冷却を行った後、各トウを分離
    せずにシート状に巻取ることを特徴とするシート状プリ
    プレグの製造方法。
13. 【請求項１３】 各トウ毎に、個別の樹脂吐出オリフィ
    スより樹脂を定量供給する請求項１２記載のシート状プ
    リプレグの製造方法。