JPWO2020040155A1 - Prepreg manufacturing method, prepreg tape manufacturing method and fiber reinforced composite material manufacturing method - Google Patents

Prepreg manufacturing method, prepreg tape manufacturing method and fiber reinforced composite material manufacturing method Download PDF

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Abstract

本発明は、強化繊維シートにマトリックス樹脂を付与したプリプレグの製造方法に関して、走行速度が速い場合でも発生した毛羽が詰まることなく連続走行が可能で、かつ強化繊維シートにマトリックス樹脂を効率よく含浸させることが可能な、プリプレグの製造方法を提供することを課題とし、マトリックス樹脂(2)が貯留された塗布部(20)の内部に、強化繊維シート(1a)を通過させてマトリックス樹脂(2)を強化繊維シート(1a)に付与し、その後、塗布部(20)から引き出された1次プリプレグ(1c)にさらに液体を吐出するスプレー塗布またはカーテン塗布を行うプリプレグの製造方法であって、塗布部(20)は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シート(1a)の走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有する、プリプレグの製造方法。The present invention relates to a method for producing a prepreg in which a matrix resin is applied to a reinforcing fiber sheet, so that continuous running is possible without clogging of generated fluff even when the traveling speed is high, and the reinforcing fiber sheet is efficiently impregnated with the matrix resin. An object of the present invention is to provide a method for producing a prepreg, which enables the matrix resin (2) to be passed through a reinforcing fiber sheet (1a) inside a coating portion (20) in which the matrix resin (2) is stored. Is applied to the reinforcing fiber sheet (1a), and then spray coating or curtain coating is performed to further discharge the liquid onto the primary prepreg (1c) drawn from the coating portion (20). The portion (20) includes a liquid pool portion and a constricted portion that are communicated with each other, and the liquid pool portion has a portion in which the cross-sectional area continuously decreases along the traveling direction of the reinforcing fiber sheet (1a), and the constriction portion. A method for manufacturing a prepreg, wherein the portion has a slit-shaped cross section and has a cross-sectional area smaller than that of the upper surface of the liquid pool portion.

Description

本発明は、プリプレグの製造方法に関し、特に、強化繊維シートにマトリックス樹脂を均一に含浸する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a prepreg, and more particularly to a method for uniformly impregnating a reinforcing fiber sheet with a matrix resin.

熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含むマトリックス樹脂を強化繊維で補強した繊維強化複合材料(FRP)は、航空・宇宙用材料、自動車材料、産業用材料、圧力容器、建築材料、筐体、医療用途、スポーツ用途など様々な分野で用いられている。特に高い力学特性と軽量性が必要な場合には、炭素繊維強化複合材料(CFRP)が幅広く好適に用いられている。一方、力学特性や軽量性よりもコストが優先される場合にはガラス繊維強化複合材料(GFRP)が用いられる場合がある。FRPは強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸し中間基材を得、これを積層、成形し、さらに熱硬化樹脂を用いた場合には熱硬化させて、FRPからなる部材を製造している。前記用途では平面状物やそれを折り曲げた形態のものが多く、FRPの中間基材としても1次元のストランドやロービング状物よりも、2次元のシート状物の方が部材を作製する際の積層効率や成形性の観点から幅広く使用されている。 Fiber reinforced composite materials (FRP), which are matrix resins containing thermoplastics and thermosetting resins reinforced with reinforcing fibers, are used for aerospace materials, automobile materials, industrial materials, pressure vessels, building materials, housings, and medical care. It is used in various fields such as applications and sports applications. Carbon fiber reinforced composite materials (CFRP) are widely and preferably used, especially when high mechanical properties and light weight are required. On the other hand, when cost is prioritized over mechanical properties and light weight, glass fiber reinforced composite material (GFRP) may be used. In FRP, a reinforcing fiber bundle is impregnated with a matrix resin to obtain an intermediate base material, which is laminated and molded, and when a thermosetting resin is used, it is heat-cured to manufacture a member made of FRP. In the above applications, there are many flat objects and bent forms thereof, and as an intermediate base material for FRP, a two-dimensional sheet-like object is used for manufacturing a member rather than a one-dimensional strand or a roving-like object. It is widely used from the viewpoint of stacking efficiency and moldability.

また、最近、FRPからなる部材の生産効率を向上させるため、シート状中間基材の積層の機械化・自動化が推進されており、ここでは細幅テープ状中間基材が好適に使用されている。細幅テープ状中間基材は広幅シート状中間基材を所望の幅でスライスしたり、細幅の強化繊維シートに直接マトリックス樹脂を含浸させたりして得ることができる。 Further, recently, in order to improve the production efficiency of a member made of FRP, mechanization and automation of laminating sheet-shaped intermediate base materials have been promoted, and narrow tape-shaped intermediate base materials are preferably used here. The narrow tape-shaped intermediate base material can be obtained by slicing a wide sheet-shaped intermediate base material to a desired width, or by directly impregnating a narrow-width reinforcing fiber sheet with a matrix resin.

2次元のシート状中間基材としては、プリプレグが一般的に用いられている。プリプレグは強化繊維にマトリックス樹脂を付与・含浸して作製する。強化繊維シートとしては、複数本の強化繊維を一方向に面上で配列させた一方向材(UD基材)や、強化繊維を多軸で配列させる、またはランダム配置してシート化した強化繊維ファブリックがある。 A prepreg is generally used as a two-dimensional sheet-like intermediate base material. The prepreg is produced by applying and impregnating a matrix resin to reinforcing fibers. As the reinforcing fiber sheet, a unidirectional material (UD base material) in which a plurality of reinforcing fibers are arranged on a surface in one direction, or a reinforcing fiber in which reinforcing fibers are arranged in multiple axes or randomly arranged to form a sheet is used. There is a fabric.

プリプレグの製造方法の一つであるホットメルト法は、マトリックス樹脂を溶融した後、離型紙上にコーティングし、これを強化繊維シートの上面、下面でサンドイッチした積層構造を作製後、熱と圧力でマトリックス樹脂を強化繊維シート内部に含浸するものである。本方法は工程数が多く、また生産速度も上げられず、高コストとなる問題があった。 The hot melt method, which is one of the prepreg manufacturing methods, melts the matrix resin, coats it on a release paper, creates a laminated structure sandwiched between the upper and lower surfaces of the reinforcing fiber sheet, and then heats and pressures it. The matrix resin is impregnated inside the reinforcing fiber sheet. This method has a problem that the number of steps is large, the production speed cannot be increased, and the cost is high.

含浸の効率化としては、例えば特許文献1のような提案があった。これはガラス繊維を溶融紡糸し、それを集束してストランドやロービング状としたものを熱可塑性樹脂を満たした円錐状の流路を有する液溜り部に通過させる方法であった。 As for the efficiency of impregnation, for example, there has been a proposal as in Patent Document 1. This was a method in which glass fibers were melt-spun and bundled into strands or rovings and passed through a liquid pool having a conical flow path filled with a thermoplastic resin.

他方、シート状物の両面に同時に塗膜形成する方法が特許文献2に記載されているが、これは塗膜形成時のシート状物の揺らぎを防止するため、ウエブガイドにシート状物を通し、その後、パイプ型ドクターで塗工するものである。 On the other hand, Patent Document 2 describes a method of forming a coating film on both sides of a sheet-like material at the same time. In order to prevent the sheet-like material from fluctuating during coating film formation, the sheet-like material is passed through a web guide. After that, it is painted with a pipe type doctor.

熱可塑性樹脂を用いた帯状プリプレグの製造方法として、帯状強化繊維束を水平方向(横方向)に搬送し、ダイに通過させ、帯状強化繊維束に熱可塑性樹脂を付与・含浸する横型引き抜き方式(特許文献3)が知られている。特許文献3には、複数の帯状強化繊維束を別々に溶融熱可塑樹脂が満たされたダイ内へ導入し、固定ガイド(例えばスクイーズバー)により、開繊、含浸、積層し、最終的に1枚のシート状プリプレグとしてダイから引き抜くことが記載されている。 As a method for manufacturing a strip-shaped prepreg using a thermoplastic resin, a horizontal drawing method (horizontal drawing method) in which a strip-shaped reinforcing fiber bundle is transported in the horizontal direction (horizontal direction), passed through a die, and the thermoplastic resin is applied / impregnated to the strip-shaped reinforcing fiber bundle. Patent Document 3) is known. In Patent Document 3, a plurality of strip-shaped reinforcing fiber bundles are separately introduced into a die filled with a molten thermoplastic resin, and the fibers are opened, impregnated, and laminated by a fixing guide (for example, a squeeze bar), and finally 1 It is described that it is pulled out from the die as a sheet-shaped prepreg.

特許文献4には、マニホールドに熱可塑性樹脂を満たし、強化繊維束を縦に引き抜くプルトルージョン方法において出口に超音波振動を与える装置が記載されている。 Patent Document 4 describes a device in which a manifold is filled with a thermoplastic resin and ultrasonic vibration is applied to an outlet in a pull-fusion method in which a reinforcing fiber bundle is vertically pulled out.

また、特許文献5にはいわゆるメルトブロー法を用いて、炭素繊維シートに熱可塑性樹脂を吹きつけることが記載されている。さらに、特許文献5の比較例1には炭素繊維シートにフィルムスリットダイを用い、熱可塑性樹脂であるPPS(ポリフェニレンスルフィド)を積層することが記載されている。 Further, Patent Document 5 describes that a thermoplastic resin is sprayed on a carbon fiber sheet by using a so-called melt blow method. Further, Comparative Example 1 of Patent Document 5 describes that a film slit die is used on a carbon fiber sheet and PPS (polyphenylene sulfide), which is a thermoplastic resin, is laminated.

国際公開WO2001/028951号パンフレットInternational Publication WO2001 / 028951 Pamphlet 特開平10−337516号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-337516 国際公開WO2012/002417号パンフレットInternational Publication WO2012 / 00217 Pamphlet 特開平1−178412号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-178412 国際公開WO2003/091015号パンフレットInternational Publication WO2003 / 091015 Pamphlet

しかしながら、特許文献1の方法ではストランドやロービング状物しか製造できず、本発明の対象とするシート状プリプレグの製造には適用できない。また、特許文献1では含浸効率を向上させるため、ストランドやロービング状強化繊維束側面に熱可塑性樹脂の流体を当て円錐状流路内で乱流を積極的に発生させている。これは強化繊維束の配列を一部乱してマトリックス樹脂を流入させることを意図していると考えられるが、この思想を強化繊維シートに適用すると、強化繊維シートが変形し、プリプレグの品位が低下するばかりか、FRPの力学特性が低下してしまうと考えられる。 However, the method of Patent Document 1 can only produce strands and roving-like products, and cannot be applied to the production of sheet-shaped prepregs that are the subject of the present invention. Further, in Patent Document 1, in order to improve the impregnation efficiency, a fluid of a thermoplastic resin is applied to the side surface of the strand or the roving-like reinforcing fiber bundle to positively generate turbulence in the conical flow path. It is considered that this is intended to partially disturb the arrangement of the reinforcing fiber bundles and allow the matrix resin to flow in. However, when this idea is applied to the reinforcing fiber sheet, the reinforcing fiber sheet is deformed and the quality of the prepreg is deteriorated. It is considered that not only the mechanical properties of FRP are lowered, but also the mechanical properties of FRP are lowered.

また、特許文献2の技術を適用した場合には、ウエブガイドでの擦過により毛羽が発生し、強化繊維シートが走行困難になると考えられる。また、特許文献2の技術は樹脂の塗工であり、含浸は意図されていない。 Further, when the technique of Patent Document 2 is applied, it is considered that fluffing occurs due to rubbing with the web guide, which makes it difficult for the reinforcing fiber sheet to run. Further, the technique of Patent Document 2 is resin coating, and impregnation is not intended.

また、特許文献3の方法では連続生産時に液溜り部に毛羽が滞留し易く、引き抜き部で毛羽が詰まり易い。特に、帯状強化繊維束を高速で連続走行させると、毛羽が詰まる頻度が非常に高まるため、非常に遅い速度でしか生産ができず、生産性が上がらない問題点があった。また、横型引き抜き方式の場合、ダイ部は液漏れ防止のため密閉する必要があり、連続生産中に毛羽を回収することも十分ではない。さらに、横型引き抜き方式においては、強化繊維シートの内部にマトリックス樹脂が含浸する際、帯状強化繊維束の内部に残留していた気泡は、浮力により強化繊維束の配向方向と直交する方向(帯状強化繊維束の厚み方向)に排出されるため、含浸してくるマトリックス樹脂を押しのけるようにして気泡の排出が進む。そのため、気泡の移動が液によって阻害される上に、マトリックス樹脂の含浸も気泡によって阻害されるため、含浸効率が悪いという問題点があった。更に、気泡をベントから排気することも提案されているが、ダイ出口付近のみであり、その効果は限定的と考えられる。 Further, in the method of Patent Document 3, fluff tends to stay in the liquid pool portion during continuous production, and fluff tends to be clogged in the drawn portion. In particular, when the strip-shaped reinforcing fiber bundle is continuously run at a high speed, the frequency of fluff clogging becomes very high, so that the production can be performed only at a very slow speed, and there is a problem that the productivity does not increase. Further, in the case of the horizontal drawing method, the die portion needs to be sealed to prevent liquid leakage, and it is not sufficient to collect fluff during continuous production. Further, in the horizontal drawing method, when the matrix resin is impregnated inside the reinforcing fiber sheet, the air bubbles remaining inside the strip-shaped reinforcing fiber bundle are in a direction orthogonal to the orientation direction of the reinforcing fiber bundle due to buoyancy (belt-shaped reinforcement). Since it is discharged in the direction of the thickness of the fiber bundle), the air bubbles are discharged by pushing away the impregnated matrix resin. Therefore, the movement of bubbles is hindered by the liquid, and the impregnation of the matrix resin is also hindered by the bubbles, so that there is a problem that the impregnation efficiency is poor. Further, it has been proposed to exhaust air bubbles from the vent, but the effect is considered to be limited because it is only near the die outlet.

また、特許文献4記載の方法では、マニホールド上部に樹脂で満たされていないノズル部が設けられており、ノズルはストランドやロービング状物で最適化することができるが、強化繊維シートのような平面形状には対応が難しく、強化繊維シートがここを通過する際、毛羽が発生し、それがマニホールドに持ち込まれるとダイで詰まり易いと考えられる。 Further, in the method described in Patent Document 4, a nozzle portion not filled with resin is provided in the upper part of the manifold, and the nozzle can be optimized with a strand or a roving-like material, but a flat surface such as a reinforcing fiber sheet. It is difficult to adapt to the shape, and when the reinforcing fiber sheet passes through it, fluff is generated, and when it is brought into the manifold, it is considered that it is easily clogged with a die.

特許文献5で開示されている方法では、炭素繊維シートの片面にしかマトリックス樹脂塗布ができないため、効率が低いものであった。 The method disclosed in Patent Document 5 is inefficient because the matrix resin can be applied to only one side of the carbon fiber sheet.

このように、強化繊維シートへの効率的なマトリックス樹脂付与方法、特にUD基材を用いたプリプレグの効率的な製造方法は未だ確立されていなかった。 As described above, an efficient method for applying the matrix resin to the reinforcing fiber sheet, particularly an efficient method for producing the prepreg using the UD base material, has not yet been established.

本発明の課題は、プリプレグの製造方法に関して、毛羽発生を抑制し、かつ毛羽が詰まることなく連続生産が可能であり、さらに強化繊維シートにマトリックス樹脂を両面同時に塗布するとともに、効率よく含浸させ、生産速度の高速化が可能で、さらには、得られたプリプレグの折れなどが抑制され目付量が均一で外観および加工性に優れる、プリプレグの製造方法を提供することにある。 The subject of the present invention is that, regarding the method for producing a prepreg, fluffing is suppressed, continuous production is possible without clogging of fluff, and a matrix resin is simultaneously applied to both sides of a reinforcing fiber sheet and efficiently impregnated. It is an object of the present invention to provide a method for producing a prepreg, which can increase the production speed, suppress breakage of the obtained prepreg, have a uniform grain size, and have excellent appearance and workability.

前記の課題を解決する本発明のプリプレグの製造方法は、マトリックス樹脂が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを通過させてマトリックス樹脂を強化繊維シートに付与し、その後、前記塗布部から引き出された1次プリプレグにさらに液体を吐出するスプレー塗布を行うプリプレグの製造方法であって、前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有する、プリプレグの製造方法である。 In the method for producing a prepreg of the present invention, which solves the above-mentioned problems, a reinforcing fiber sheet is passed through a coating portion in which a matrix resin is stored to apply the matrix resin to the reinforcing fiber sheet, and then from the coating portion. A method for manufacturing a prepreg in which a liquid is further discharged to a drawn primary prepreg by spray coating. The coating portion is provided with a liquid pool portion and a constriction portion which are communicated with each other, and the liquid pool portion is a reinforcing fiber sheet. This is a method for manufacturing a prepreg, which has a portion in which the cross-sectional area continuously decreases along the traveling direction, the constricted portion has a slit-shaped cross section, and has a cross-sectional area smaller than that of the upper surface of the liquid pool portion.

また、マトリックス樹脂が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを通過させてマトリックス樹脂を強化繊維シートに付与し、その後、前記塗布部から引き出された1次プリプレグにさらに液体を吐出するカーテン塗布を行うプリプレグの製造方法であって、前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有する、プリプレグの製造方法である。 Further, a curtain in which a reinforcing fiber sheet is passed through a coating portion in which the matrix resin is stored to apply the matrix resin to the reinforcing fiber sheet, and then a liquid is further discharged to a primary prepreg drawn from the coating portion. A method for manufacturing a prepreg to be coated, wherein the coated portion is provided with a liquid pool portion and a constricted portion which are communicated with each other, and the cross-sectional area of the liquid pool portion continuously decreases along the traveling direction of the reinforcing fiber sheet. This is a method for producing a prepreg, which has a portion, the narrowed portion has a slit-shaped cross section, and has a cross-sectional area smaller than that of the upper surface of the liquid pool portion.

また、マトリックス樹脂が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを通過させてマトリックス樹脂を強化繊維シートに付与するプリプレグの製造方法であって、前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有し、強化繊維シートを塗布部の内部に通過させる前に、強化繊維シートに糸割れ防止剤、靭性向上剤、難燃剤および毛羽集束剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの改質剤を付与するプリプレグの製造方法である。 Further, it is a method of manufacturing a prepreg in which a reinforcing fiber sheet is passed through a coating portion in which a matrix resin is stored to apply the matrix resin to the reinforcing fiber sheet. The liquid pool portion is provided with a narrowed portion, and the liquid pool portion has a portion in which the cross-sectional area continuously decreases along the traveling direction of the reinforcing fiber sheet, and the narrowed portion has a slit-shaped cross section and is from the upper surface of the liquid pool portion. Also has a small cross-sectional area, and before the reinforcing fiber sheet is passed through the inside of the coating part, at least one selected from the group consisting of a thread cracking inhibitor, a toughness improving agent, a flame retardant and a fluff sizing agent on the reinforcing fiber sheet. This is a method for producing a prepreg to which a modifier is applied.

また、本発明のプリプレグテープの製造方法は、前記のプリプレグの製造方法により得られたプリプレグをスリットすることを特徴とする。 Further, the method for producing a prepreg tape of the present invention is characterized in that the prepreg obtained by the above-mentioned method for producing a prepreg is slit.

さらに、本発明の繊維強化複合材料の製造方法は、前記のプリプレグの製造方法により得られたプリプレグまたは前記のプリプレグテープの製造方法により得られたプリプレグテープを成形することを特徴とする。 Further, the method for producing a fiber-reinforced composite material of the present invention is characterized by molding a prepreg obtained by the method for producing a prepreg or a prepreg tape obtained by the method for producing a prepreg tape.

本発明のプリプレグの製造方法によれば、毛羽による詰まりを大幅に抑制、防止できる。さらに、強化繊維シートを連続かつ高速で走行させることが可能となりプリプレグの生産性が向上する。 According to the method for producing a prepreg of the present invention, clogging due to fluff can be significantly suppressed and prevented. Further, the reinforcing fiber sheet can be continuously run at high speed, and the productivity of the prepreg is improved.

さらに、本発明の実施形態の一つでは、プリプレグの表面に別の物質が付与されたものとすることができるため、プリプレグ、またこれから得られるFRPの物性や機能性を向上することができる。また前記別の物質に代えてマトリックス樹脂と同じ樹脂を用いた場合には、工程安定性や品位を向上することができる。 Further, in one of the embodiments of the present invention, another substance can be added to the surface of the prepreg, so that the physical properties and functionality of the prepreg and the FRP obtained from the prepreg can be improved. Further, when the same resin as the matrix resin is used instead of the other substance, process stability and quality can be improved.

また、他の実施形態では、マトリックス樹脂を塗布する前の強化繊維シートに改質剤を付与することができるため、FRPの物性や機能性を向上することができるとともに、工程安定性や品位を向上することができる。 Further, in another embodiment, since the modifier can be applied to the reinforcing fiber sheet before the matrix resin is applied, the physical characteristics and functionality of the FRP can be improved, and the process stability and quality can be improved. Can be improved.

本発明の第1の製造方法の一実施形態に係るプリプレグの製造方法および塗工装置を示す概略横断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the manufacturing method of the prepreg and the coating apparatus which concerns on one Embodiment of 1st manufacturing method of this invention. 本発明の第2の製造方法の一実施形態に係るプリプレグの製造方法および塗工装置を示す概略横断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the manufacturing method of the prepreg and the coating apparatus which concerns on one Embodiment of the 2nd manufacturing method of this invention. 図1a、図1bにおける塗布部20の部分を拡大した詳細横断面図である。It is a detailed cross-sectional view which enlarged the part of the coating part 20 in FIGS. 1a and 1b. 図2における塗布部20を、図2のAの方向から見た下面図である。FIG. 2 is a bottom view of the coating portion 20 in FIG. 2 as viewed from the direction A in FIG. 図2における塗布部20を、図2のBの方向から見た場合の塗布部内部の構造を説明する断面図である。2 is a cross-sectional view illustrating the structure inside the coating portion when the coating portion 20 in FIG. 2 is viewed from the direction B of FIG. 2. 図4aにおける隙間26でのマトリックス樹脂2の流れを表す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the matrix resin 2 in the gap 26 in FIG. 4a. 幅規制機構の設置例を示す図であるIt is a figure which shows the installation example of the width regulation mechanism. 図2とは別の実施形態の塗布部20bの詳細横断面図である。It is a detailed cross-sectional view of the coating part 20b of the embodiment different from FIG. 図6とは別の実施形態の塗布部20cの詳細横断面図である。It is a detailed cross-sectional view of the coating part 20c of the embodiment different from FIG. 図6とは別の実施形態の塗布部20dの詳細横断面図である。It is a detailed cross-sectional view of the coating part 20d of the embodiment different from FIG. 図6とは別の実施形態の塗布部20eの詳細横断面図である。It is a detailed cross-sectional view of the coating part 20e of the embodiment different from FIG. 本発明とは異なる実施形態の塗布部30の詳細横断面図である。It is a detailed cross-sectional view of the coating part 30 of the embodiment different from this invention. 本発明の実施形態の一例である液溜まり部内にバーを具備した態様を示す図である。It is a figure which shows the mode which provided the bar in the liquid pool part which is an example of embodiment of this invention. 本発明で用いるスプレー塗布工程の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the spray coating process used in this invention. 本発明で用いるスプレー塗布工程において、塗布高さhを低くした場合の吐出された液体やその固化物の紡糸挙動を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the spinning behavior of the discharged liquid and the solidified product when the coating height h is lowered in the spray coating process used in the present invention. 本発明で用いるスプレー塗布工程において、塗布高さhを高くした場合の吐出された液体やその固化物の紡糸挙動を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the spinning behavior of a discharged liquid and a solidified product thereof when the coating height h is increased in the spray coating process used in the present invention. 本発明で用いるカーテン塗布工程において、塗布角を90°とした場合の側面図である。It is a side view when the coating angle is 90 ° in the curtain coating process used in this invention. 本発明で用いるカーテン塗布工程において、塗布角をα°としてカーテン塗布装置を傾けた場合の側面図である。It is a side view when the curtain coating apparatus is tilted with the coating angle as α ° in the curtain coating process used in the present invention. 本発明で用いるカーテン塗布工程において、膜の端部の様子(気流制御有りの場合)を説明するための前面図である。It is a front view for demonstrating the state of the edge of a film (in the case of having an air flow control) in the curtain coating process used in this invention. 本発明で用いるカーテン塗布工程近傍を上から見た上面図である。It is the top view which looked at the vicinity of the curtain coating process used in this invention from the top. 本発明で用いるカーテン塗布工程の膜の面部の様子(気流制御無しの場合)を説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating the state of the surface portion of the film of the curtain coating process used in this invention (when there is no airflow control). 本発明で用いるカーテン塗布工程の膜の面部の様子(気流制御有りの場合)を説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating the state of the surface portion of the film of the curtain coating process used in this invention (in the case of having airflow control). 気流による制御手段が具備された本発明で用いるカーテン塗布装置の例を示す側面図である。It is a side view which shows the example of the curtain coating apparatus used in this invention provided with the control means by an air flow. 本発明で用いるカーテン塗布工程において、ロール上に塗布する場合の側面図である。It is a side view at the time of coating on a roll in the curtain coating process used in this invention. 本発明の一実施形態に係る簡易含浸装置を具備する態様の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the aspect which comprises the simple impregnation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る複数の塗布部を具備する態様の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the aspect which comprises a plurality of coating parts which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る複数のプリプレグを積層する態様の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the aspect which stacks a plurality of prepregs which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る複数の塗布部を具備する別の態様の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another aspect which comprises a plurality of coating parts which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の第1の製造方法を用いたプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the prepreg manufacturing process / apparatus which used the 1st manufacturing method of this invention. 本発明の第1の製造方法を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。It is the schematic of the example of another prepreg manufacturing process / apparatus using the 1st manufacturing method of this invention. 本発明の第2の製造方法を用いたプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the prepreg manufacturing process / apparatus which used the 2nd manufacturing method of this invention. 本発明の第2の製造方法を用いたプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the prepreg manufacturing process / apparatus which used the 2nd manufacturing method of this invention. 本発明の第2の製造方法を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of another prepreg manufacturing process / apparatus using the 2nd manufacturing method of this invention. 本発明の第2の製造方法を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of another prepreg manufacturing process / apparatus using the 2nd manufacturing method of this invention. 本発明の第2の製造方法を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of another prepreg manufacturing process / apparatus using the 2nd manufacturing method of this invention. 本発明の第2の製造方法を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of another prepreg manufacturing process / apparatus using the 2nd manufacturing method of this invention. 本発明の第2の製造方法を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of another prepreg manufacturing process / apparatus using the 2nd manufacturing method of this invention. 図29aにおける改質剤付与装置としてスプレー塗布を用いた例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example which used the spray coating as the modifier applying apparatus in FIG. 29a. 図35aの改質剤付与の様子を図35aのMの方向から見た概略図である。It is the schematic which looked at the state of addition of the modifier of FIG. 35a from the direction of M of FIG. 35a. 図29aにおける改質剤付与装置としてメルトブローを用いた例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example which used the melt blow as the modifier applying apparatus in FIG. 29a. 図36aの改質剤付与の様子を図36aのMの方向から見た概略図である。It is the schematic which looked at the state of addition of the modifier of FIG. 36a from the direction of M of FIG. 36a. 図29aにおける改質剤付与装置としてカーテン塗布を用いた例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example which used the curtain coating as the modifier applying apparatus in FIG. 29a. 図37aの改質剤付与の様子を図37aのMの方向から見た概略図である。It is the schematic which looked at the state of addition of the modifier of FIG. 37a from the direction of M of FIG. 37a. 図37aとは別の実施形態の図29aにおける改質剤付与装置として面塗布装置を用いた例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example which used the surface coating apparatus as the modifier applying apparatus in FIG. 29a of an embodiment different from FIG. 37a. 図38aの改質剤付与の様子を図38aのMの方向から見た概略図である。It is the schematic which looked at the state of addition of the modifier of FIG. 38a from the direction of M of FIG. 38a.

本発明の望ましい実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は発明の実施形態を例示するものであり、本発明はこれに限定して解釈されるものではなく、本発明の目的・効果を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description exemplifies the embodiment of the invention, and the present invention is not construed as being limited to this, and various modifications can be made without departing from the object and effect of the present invention. ..

<プリプレグの製造方法の概略>
本発明では、強化繊維シートへのマトリックス樹脂の付与方法に特徴があるが、さらに、この工程の安定化、得られるプリプレグの機能性や品位向上のため、マトリックス樹脂の塗布・含浸の前後に、さらに樹脂や改質剤などを付与するものである。
<Outline of prepreg manufacturing method>
The present invention is characterized by a method of applying the matrix resin to the reinforcing fiber sheet, but further, in order to stabilize this process and improve the functionality and quality of the obtained prepreg, before and after the application / impregnation of the matrix resin, Further, a resin, a modifier, etc. are added.

まず、図1aを参照して、マトリックス樹脂付与後に更に塗布を行う本発明の第1の製造方法の概略を述べる。図1aは本発明の第1の製造方法の一実施形態に係るプリプレグの製造方法および装置を示す概略断面図である。塗工装置100には、強化繊維シート1aを実質的に鉛直方向下向きZに走行させる走行機構である搬送ロール13、14と、搬送ロール13、14の間に設けられ、マトリックス樹脂2が溜められた塗布部20が具備されている。また、塗工装置100の前後には、強化繊維1を巻き出す複数のクリール11と、巻き出された強化繊維1を一方向に配列した強化繊維シート1a(図1aでは紙面奥行き方向に配列)を得る配列装置12とプリプレグ1cの巻取り装置15を備えることができ、また、図示していないが塗工装置100にはマトリックス樹脂の供給装置が具備されている。さらに、離型シート3aおよび3bを供給する供給装置16aおよび16bを備える。そして、1次プリプレグ1c形成後に、スプレー塗布装置41およびカーテン塗布装置42が配置されている。スプレー塗布装置41、カーテン塗布装置42はどちらか一方のみを使用してもよいし、両方を使用することもできる。また、両方を使用する場合には、スプレー塗布装置41とカーテン塗布装置42の順序は目的に応じて入れ替えが可能である。また、図1aにはスプレー塗布装置41、カーテン塗布装置42は1次プリプレグ1cの片面にしか描画していないが、これらは1次プリプレグ1cの両面に配置し、両面同時塗布することも可能である。 First, with reference to FIG. 1a, the outline of the first production method of the present invention in which further coating is performed after applying the matrix resin will be described. FIG. 1a is a schematic cross-sectional view showing a prepreg manufacturing method and an apparatus according to an embodiment of the first manufacturing method of the present invention. The coating device 100 is provided between the transport rolls 13 and 14 and the transport rolls 13 and 14, which are traveling mechanisms that allow the reinforcing fiber sheet 1a to travel substantially downward Z in the vertical direction, and stores the matrix resin 2. A plumb bob 20 is provided. Further, before and after the coating device 100, a plurality of creases 11 for unwinding the reinforcing fibers 1 and a reinforcing fiber sheet 1a in which the unwound reinforcing fibers 1 are arranged in one direction (arranged in the depth direction of the paper surface in FIG. 1a). The array device 12 and the winding device 15 of the prepreg 1c can be provided, and the coating device 100 (not shown) is provided with a matrix resin supply device. Further, the supply devices 16a and 16b for supplying the release sheets 3a and 3b are provided. Then, after forming the primary prepreg 1c, the spray coating device 41 and the curtain coating device 42 are arranged. Only one of the spray coating device 41 and the curtain coating device 42 may be used, or both may be used. When both are used, the order of the spray coating device 41 and the curtain coating device 42 can be changed according to the purpose. Further, in FIG. 1a, the spray coating device 41 and the curtain coating device 42 are drawn only on one side of the primary prepreg 1c, but these can be arranged on both sides of the primary prepreg 1c and coated on both sides at the same time. be.

次に、図1bを参照して、マトリックス樹脂の付与の前に改質剤の付与を行う本発明の第2の製造方法の概略を述べる。図1bは本発明の第2の製造方法の一実施形態に係る強化繊維シートとしてUD基材を用いた時のプリプレグの製造方法を示す概略断面図である。塗工装置100には、強化繊維シート1aを実質的に鉛直方向下向きZに走行させる走行機構である搬送ロール13と搬送ロール14の間に設けられ、塗布機構であるマトリックス樹脂2が溜められた塗布部20が具備されている。また、塗工装置100の前後には、強化繊維1を巻き出す複数のクリール11と、巻き出された強化繊維1を一方向に配列しUD基材とした強化繊維シート1a(図1bでは紙面奥行き方向に配列)を得る配列装置12と、改質剤を付与した強化繊維シート1bを得る改質剤付与装置28とプリプレグ1dの巻取り装置15を備えることができ、また、図示していないが塗工装置100にはマトリックス樹脂の供給装置が具備されている。さらに、必要に応じ、離型シート3を供給する離型シート供給装置16を備えることもできる。 Next, with reference to FIG. 1b, the outline of the second production method of the present invention in which the modifier is applied before the matrix resin is applied will be described. FIG. 1b is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a prepreg when a UD base material is used as a reinforcing fiber sheet according to an embodiment of the second manufacturing method of the present invention. The coating device 100 is provided between the transport roll 13 and the transport roll 14, which is a traveling mechanism that allows the reinforcing fiber sheet 1a to travel substantially downward Z in the vertical direction, and stores the matrix resin 2 which is a coating mechanism. A coating portion 20 is provided. Further, before and after the coating device 100, a plurality of creels 11 for unwinding the reinforcing fibers 1 and a reinforcing fiber sheet 1a (paper surface in FIG. 1b) in which the unwound reinforcing fibers 1 are arranged in one direction and used as a UD base material. An arrangement device 12 for obtaining (arrangement in the depth direction), a modifier application device 28 for obtaining a reinforcing fiber sheet 1b to which a modifier is applied, and a winding device 15 for prepreg 1d can be provided, and are not shown. However, the coating device 100 is provided with a matrix resin supply device. Further, if necessary, a release sheet supply device 16 for supplying the release sheet 3 can be provided.

また、強化繊維シートとして強化繊維ファブリックを用いる場合、図1a、図1bのクリール11に代えて強化繊維ファブリックを巻き出す巻出し装置、配列装置12に代えて強化繊維ファブリックを引き出すニップロールを備えることで強化繊維ファブリックにマトリックス樹脂が含浸されたプリプレグを製造することができる。 When a reinforcing fiber fabric is used as the reinforcing fiber sheet, a winding device for unwinding the reinforcing fiber fabric is provided in place of the reel 11 in FIGS. 1a and 1b, and a nip roll for pulling out the reinforcing fiber fabric is provided in place of the arranging device 12. A prepreg in which a reinforcing fiber fabric is impregnated with a matrix resin can be produced.

なお、図1a、図1bでは、強化繊維シートを塗布部に通過させる方向として、鉛直下向きの例を示したが、この方向は、水平方向であっても良く、また、水平面から傾斜した方向であってもよい。水平方向に通過させる場合は、必ずしも厳密に水平である必要は無く、水平面±5°の範囲から選択できる。 In addition, in FIGS. 1a and 1b, an example of vertically downward direction is shown as a direction in which the reinforcing fiber sheet is passed through the coating portion, but this direction may be a horizontal direction or a direction inclined from the horizontal plane. There may be. When passing in the horizontal direction, it does not necessarily have to be exactly horizontal, and it can be selected from the range of ± 5 ° in the horizontal plane.

<強化繊維シート>
ここで、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、金属酸化物繊維、金属窒化物繊維、有機繊維(アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維など)などを例示することができるが、炭素繊維を用いることが、FRPの力学特性、軽量性の観点から好ましい。
<Reinforced fiber sheet>
Here, examples of the reinforcing fibers include carbon fibers, glass fibers, metal fibers, metal oxide fibers, metal nitride fibers, and organic fibers (aramid fibers, polybenzoxazole fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyethylene fibers, etc.). However, it is preferable to use carbon fiber from the viewpoint of mechanical properties and light weight of FRP.

強化繊維シートとしては、複数本の強化繊維を一方向に面上で配列させた一方向材(UD基材)や、強化繊維を多軸で配列させる、またはランダム配置してシート化した強化繊維ファブリックが挙げられる。 As the reinforcing fiber sheet, a unidirectional material (UD base material) in which a plurality of reinforcing fibers are arranged on a surface in one direction, or a reinforcing fiber in which reinforcing fibers are arranged in multiple axes or randomly arranged to form a sheet is used. Fabric is mentioned.

UD基材を形成する方法は公知の方法を用いることができ、特に制限は無いが、単繊維をあらかじめ配列させた強化繊維束を形成し、この強化繊維束を更に配列させて強化繊維シートを形成させることが、工程効率化、配列均一化の観点から好ましい。例えば炭素繊維では、テープ状の強化繊維束である「トウ」がボビンに巻かれているが、ここから引き出されたテープ状の強化繊維束を配列させて強化繊維シートを得ることができる。また、クリールにかけられたボビンから引き出された強化繊維束を整然と並べ、強化繊維シート中で強化繊維束の望ましくない重なりや折りたたみ、強化繊維束間の隙間を無くするための強化繊維配列機構を有することが好ましい。強化繊維配列機構としては公知のローラーやくし型配列装置などを用いることができる。また、予め配列した強化繊維シートを複数枚重ねることも強化繊維間の隙間を減じる観点から有用である。なお、クリールには強化繊維を引き出す際に張力制御機構が付与されていることが好ましい。張力制御機構としては、公知のものを使用可能であるが、ブレーキ機構などが挙げられる。また、糸道ガイドの調整などによっても張力を制御することができる。 A known method can be used for forming the UD base material, and there is no particular limitation, but a reinforcing fiber bundle in which single fibers are arranged in advance is formed, and the reinforcing fiber bundles are further arranged to form a reinforcing fiber sheet. It is preferable to form the fibers from the viewpoint of process efficiency and arrangement uniformity. For example, in carbon fiber, a tape-shaped reinforcing fiber bundle "toe" is wound around a bobbin, and the tape-shaped reinforcing fiber bundles drawn from the "tow" can be arranged to obtain a reinforcing fiber sheet. In addition, it has a reinforcing fiber arrangement mechanism for orderly arranging the reinforcing fiber bundles drawn from the bobbins hung on the creel and eliminating unwanted overlap and folding of the reinforcing fiber bundles in the reinforcing fiber sheet and gaps between the reinforcing fiber bundles. Is preferable. As the reinforcing fiber arranging mechanism, a known roller, comb-shaped arranging device, or the like can be used. It is also useful to stack a plurality of pre-arranged reinforcing fiber sheets from the viewpoint of reducing the gaps between the reinforcing fibers. It is preferable that the creel is provided with a tension control mechanism when pulling out the reinforcing fibers. As the tension control mechanism, a known one can be used, and examples thereof include a brake mechanism. The tension can also be controlled by adjusting the thread guide.

一方、強化繊維ファブリックの具体例としては、織物や編物などの他、強化繊維を2次元で多軸配置したものや、不織布やマット、紙など強化繊維をランダム配向させたものを挙げることができる。この場合、強化繊維はバインダー付与、交絡、溶着、融着などの方法を利用してシート化することもできる。織物としては、平織、ツイル、サテンの基本織組織の他、ノンクリンプ織物やバイアス構造、絡み織、多軸織物、多重織物などを用いることができる。バイアス構造とUD基材を組み合わせた織物は、UD構造により塗布・含浸工程での引っ張りでの織物の変形を抑制するだけでなく、バイアス構造による擬似等方性も併せ持っており、好ましい形態である。また、多重織物では織物上面または下面、また織物内部の構造や特性をそれぞれ設計できる利点がある。編物では塗布・含浸工程での形状安定性を考慮すると経編が好ましいが、筒状編み物であるブレードを用いることもできる。 On the other hand, specific examples of the reinforcing fiber fabric include those in which reinforcing fibers are arranged in two dimensions in multiple axes, and those in which reinforcing fibers are randomly oriented such as non-woven fabric, matte, and paper, in addition to woven fabrics and knitted fabrics. .. In this case, the reinforcing fibers can also be made into a sheet by using a method such as binder addition, entanglement, welding, and fusion. As the woven fabric, in addition to the basic weave structure of plain weave, twill and satin, non-crimp woven fabric, bias structure, leno weave, multi-axis woven fabric, multiple woven fabric and the like can be used. A woven fabric that combines a bias structure and a UD base material not only suppresses deformation of the woven fabric due to pulling in the coating / impregnation process due to the UD structure, but also has pseudo-isotropic properties due to the bias structure, which is a preferable form. .. Further, the multi-woven fabric has an advantage that the upper surface or the lower surface of the woven fabric and the structure and characteristics inside the woven fabric can be designed respectively. For knitting, warp knitting is preferable in consideration of shape stability in the coating / impregnation step, but a blade which is a tubular knitting can also be used.

これらの中で、FRPの力学特性を優先させる場合には、UD基材を用いることが好ましく、UD基材は、強化繊維を一方向にシート状に配列させる既知の方法により作製することができる。 Among these, when giving priority to the mechanical properties of FRP, it is preferable to use a UD base material, and the UD base material can be produced by a known method of arranging reinforcing fibers in a sheet shape in one direction. ..

<強化繊維シートの平滑化>
本発明においては、強化繊維シートの表面平滑性を高くすることで、塗布部での塗布量の均一性を向上させることができる。このため、強化繊維シートを平滑化処理した後、液溜り部に導くことが好ましい。平滑化処理法は特に制限は無いが、対向ロールなどで物理的に押しつける方法や気流を用いて強化繊維を動かす方法などを例示できる。物理的に押しつける方法は簡便かつ、強化繊維の配列を乱しにくいため好ましい。より具体的にはカレンダー加工などを用いることができる。気流を用いる方法は擦過が起こりにくいだけでなく、強化繊維シートを拡幅する効果もあり好ましい。
<Smoothing of reinforcing fiber sheet>
In the present invention, by increasing the surface smoothness of the reinforcing fiber sheet, the uniformity of the coating amount at the coating portion can be improved. Therefore, it is preferable to smooth the reinforcing fiber sheet and then lead it to the liquid pool portion. The smoothing treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of physically pressing with an opposing roll and a method of moving the reinforcing fibers using an air flow. The method of physically pressing is preferable because it is simple and does not disturb the arrangement of the reinforcing fibers. More specifically, calendar processing or the like can be used. The method using airflow is preferable because not only scratching is less likely to occur, but also the effect of widening the reinforcing fiber sheet is obtained.

<強化繊維シートの拡幅>
また、本発明において、強化繊維シートを拡幅処理した後、液溜り部に導くことも、薄いプリプレグを効率的に製造できる観点から好ましい。拡幅処理方法は特に制限は無いが、機械的に振動を付与する方法、気流により強化繊維束を拡げる方法などを例示できる。機械的に振動を付与する方法としては、例えば特開2015−22799号公報記載のように、振動するロールに強化繊維シートを接触させる方法がある。振動方向としては、強化繊維シートの進行方向をX軸とすると、Y軸方向(水平方向)、Z軸方向(垂直方向)の振動を与えることが好ましく、水平方向振動ロールと垂直方向振動ロールを組み合わせて用いることも好ましい。また振動ロール表面は複数の突起を設けておくと、ロールでの強化繊維の擦過を抑制でき、好ましい。気流を用いる方法としては、例えば、SEN−I
GAKKAISHI,vol.64,P−262−267(2008).記載の方法を用いることができる。
<Wide width of reinforcing fiber sheet>
Further, in the present invention, it is also preferable to widen the reinforcing fiber sheet and then guide it to the liquid pool portion from the viewpoint of efficiently producing a thin prepreg. The widening treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of mechanically applying vibration and a method of expanding the reinforcing fiber bundle by an air flow. As a method of mechanically applying vibration, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-22799, there is a method of bringing a reinforcing fiber sheet into contact with a vibrating roll. As for the vibration direction, when the traveling direction of the reinforcing fiber sheet is the X-axis, it is preferable to give vibration in the Y-axis direction (horizontal direction) and the Z-axis direction (vertical direction). It is also preferable to use them in combination. Further, it is preferable that the surface of the vibrating roll is provided with a plurality of protrusions because the scratching of the reinforcing fibers on the roll can be suppressed. As a method using airflow, for example, SEN-I
GAKKAISHI, vol. 64, P-262-267 (2008). The described method can be used.

<強化繊維シートの予熱>
また、本発明において、強化繊維シートを加熱した後、液溜り部に導くと、マトリックス樹脂の温度低下を抑制し、マトリックス樹脂の粘度均一性を向上させられるため予熱を行うことが好ましい。強化繊維シートはマトリックス樹脂温度近傍まで加熱されることが好ましいが、このための加熱手段としては、空気加熱、赤外線加熱、遠赤外線加熱、レーザー加熱、接触加熱、熱媒加熱(スチームなど)など多様な手段を用いることができる。中でも赤外線加熱は装置が簡便であり、また強化繊維シートシートを直接加熱できるため、走行速度が速くても所望の温度まで効率よく加熱が可能であり、好ましい。
<Preheating of reinforcing fiber sheet>
Further, in the present invention, when the reinforcing fiber sheet is heated and then guided to the liquid pool portion, it is preferable to perform preheating because the temperature drop of the matrix resin can be suppressed and the viscosity uniformity of the matrix resin can be improved. The reinforcing fiber sheet is preferably heated to near the matrix resin temperature, and various heating means for this purpose include air heating, infrared heating, far infrared heating, laser heating, contact heating, and heat medium heating (steam, etc.). Means can be used. Among them, infrared heating is preferable because the apparatus is simple and the reinforcing fiber sheet can be directly heated, so that it can be efficiently heated to a desired temperature even if the traveling speed is high.

<マトリックス樹脂>
本発明で用いるマトリックス樹脂は、後述する各種樹脂や粒子、硬化剤、更に各種添加剤を含む、樹脂組成物として用いることができる。本発明により得られるプリプレグは、強化繊維シートにマトリックス樹脂が含浸した状態となり、そのままシート状プリプレグとして積層、成形してFRPからなる部材を得ることができる。含浸度は、塗布部の設計や、塗布以降の追含浸により制御することができる。マトリックス樹脂としては、用途に応じ適宜選択可能であるが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることが一般的である。マトリックス樹脂は、加熱し溶融させた溶融樹脂でも室温でマトリックス樹脂のものでも良い。また、溶媒を用いて溶液やワニス化したものでも良い。
<Matrix resin>
The matrix resin used in the present invention can be used as a resin composition containing various resins and particles described later, a curing agent, and various additives. The prepreg obtained by the present invention is in a state where the reinforcing fiber sheet is impregnated with the matrix resin, and can be laminated and molded as it is as a sheet-shaped prepreg to obtain a member made of FRP. The degree of impregnation can be controlled by designing the coating portion and additional impregnation after coating. The matrix resin can be appropriately selected depending on the intended use, but it is common to use a thermoplastic resin or a thermosetting resin. The matrix resin may be a molten resin that has been heated and melted, or a matrix resin at room temperature. Further, it may be a solution or a varnished product using a solvent.

マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などFRPに一般的に使用されるものを用いることができる。また、これらは室温で液体であればそのまま用いても良いし、室温で固体や粘稠液体であれば、加温して低粘度化する、あるいは溶融し融液として用いても良いし、溶媒に溶解し溶液やワニス化して用いても良い。 As the matrix resin, those generally used for FRP such as a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photocurable resin can be used. Further, these may be used as they are if they are liquid at room temperature, or if they are solid or viscous liquid at room temperature, they may be heated to reduce the viscosity, or they may be melted and used as a melt, or a solvent. It may be dissolved in a solution or varnished for use.

熱可塑性樹脂としては、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ポリマーを用いることができる。具体的には、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリスルホン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)、ポリアミドイミド(PAI)などを例示できる。航空機用途などの耐熱性が要求される分野では、PPS、PES、PI、PEI、PSU、PEEK、PEKK、PEAKなどが好適である。一方、産業用途や自動車用途などでは、成形効率を上げるため、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィンやPA、ポリエステル、PPSなどが好適である。これらはポリマーでも良いし、低粘度、低温塗布のため、オリゴマーやモノマーを用いても良い。もちろん、これらは目的に応じ、共重合されていても良いし、各種を混合しポリマーブレンドやポリマーアロイとして用いることもできる。 The thermoplastic resin is selected from carbon / carbon bond, amide bond, imide bond, ester bond, ether bond, carbonate bond, urethane bond, urea bond, thioether bond, sulfone bond, imidazole bond, and carbonyl bond in the main chain. A polymer having a bond can be used. Specifically, polyacrylate, polyolefin, polyamide (PA), aramid, polyester, polycarbonate (PC), polyphenylene sulfide (PPS), polybenzoimidazole (PBI), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), polysulfone. (PSU), polyethersulfone (PES), polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyaryletherketone (PAEK), polyamideimide (PAI), etc. are exemplified. can. In fields where heat resistance is required, such as for aircraft applications, PPS, PES, PI, PEI, PSU, PEEK, PEKK, PEAK and the like are suitable. On the other hand, in industrial applications, automobile applications, and the like, polyolefins such as polypropylene (PP), PA, polyester, PPS, and the like are suitable in order to increase molding efficiency. These may be polymers, or oligomers or monomers for low viscosity and low temperature coating. Of course, these may be copolymerized depending on the purpose, or various types may be mixed and used as a polymer blend or a polymer alloy.

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。 Examples of the thermosetting resin include epoxy resin, maleimide resin, polyimide resin, resin having an acetylene terminal, resin having a vinyl end, resin having an allyl end, resin having a nadic acid end, and resin having a cyanate ester end. Be done. These can generally be used in combination with a curing agent or a curing catalyst. It is also possible to mix and use these thermosetting resins as appropriate.

本発明に適した熱硬化性樹脂として、耐熱性、耐薬品性、力学特性に優れていることからエポキシ樹脂が好適に用いられる。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。具体的には、アミン類を前駆体とするエポキシ樹脂として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−p−アミノフェノール、トリグリシジル−m−アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾールの各種異性体、フェノール類を前駆体とするエポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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としては脂環式エポキシ樹脂等があげられるが、これに限定されない。またこれらのエポキシ樹脂をブロモ化したブロモ化エポキシ樹脂も用いられる。テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンに代表される芳香族アミンを前駆体とするエポキシ樹脂は耐熱性が良好で強化繊維との接着性が良好なため本発明に最も適している。 As a thermosetting resin suitable for the present invention, an epoxy resin is preferably used because it is excellent in heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties. In particular, epoxy resins using amines, phenols, and compounds having a carbon-carbon double bond as precursors are preferable. Specifically, as an epoxy resin using amines as precursors, various isomers of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidyl-p-aminophenol, triglycidyl-m-aminophenol, triglycidylaminocresol, and phenols are precursors. As the epoxy resin to be used as a body, a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a bisphenol S type epoxy resin, a phenol novolac type epoxy resin, a cresol novolac type epoxy resin, and a compound having a carbon / carbon double bond are used as precursors. Examples of the epoxy resin to be used include, but are not limited to, an alicyclic epoxy resin. Bromoylated epoxy resins obtained by brominating these epoxy resins are also used. Epoxy resins using aromatic amines as precursors, such as tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, are most suitable for the present invention because they have good heat resistance and good adhesion to reinforcing fibers.

熱硬化性樹脂は硬化剤と組合せて、好ましく用いられる。例えばエポキシ樹脂の場合には、硬化剤はエポキシ基と反応しうる活性基を有する化合物であればこれを用いることができる。好ましくは、アミノ基、酸無水物基、アジド基を有する化合物が適している。具体的には、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体、アミノ安息香酸エステル類が適している。具体的に説明すると、ジシアンジアミドはプリプレグの保存性に優れるため好んで用いられる。またジアミノジフェニルスルホンの各種異性体は、耐熱性の良好な硬化物を与えるため本発明には最も適している。アミノ安息香酸エステル類としては、トリメチレングリコールジ−p−アミノベンゾエートやネオペンチルグリコールジ−p−アミノベンゾエートが好んで用いられ、ジアミノジフェニルスルホンに比較して、耐熱性に劣るものの、引張強度に優れるため、用途に応じて選択して用いられる。また、もちろん必要に応じ硬化触媒を用いることも可能である。また、マトリックス樹脂のポットライフを向上させる意味から、硬化剤や硬化触媒と錯体形成可能な錯化剤を併用することも可能である。 The thermosetting resin is preferably used in combination with a curing agent. For example, in the case of an epoxy resin, the curing agent can be any compound having an active group capable of reacting with the epoxy group. Preferably, a compound having an amino group, an acid anhydride group, or an azide group is suitable. Specifically, dicyandiamide, various isomers of diaminodiphenyl sulfone, and aminobenzoic acid esters are suitable. Specifically, dicyandiamide is preferably used because of its excellent prepreg storage stability. Further, various isomers of diaminodiphenyl sulfone are most suitable for the present invention because they give a cured product having good heat resistance. As aminobenzoic acid esters, trimethylene glycol di-p-aminobenzoate and neopentyl glycol di-p-aminobenzoate are preferably used, and although they are inferior in heat resistance to diaminodiphenyl sulfone, they have higher tensile strength. Because it is excellent, it is selected and used according to the application. Of course, it is also possible to use a curing catalyst if necessary. Further, in order to improve the pot life of the matrix resin, it is also possible to use a curing agent or a curing catalyst and a complexing agent capable of forming a complex in combination.

また本発明では、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。熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物は、熱硬化性樹脂を単独で用いた場合より良好な結果を与える。これは、熱硬化性樹脂が、一般に脆い欠点を有しながらオートクレーブによる低圧成型が可能であるのに対して、熱可塑性樹脂が、一般に強靭である利点を有しながらオートクレーブによる低圧成型が困難であるという二律背反した特性を示すため、これらを混合して用いることで物性と成形性のバランスをとることができるためである。混合して用いる場合は、プリプレグを硬化させてなるFRPの力学特性の観点から熱硬化性樹脂を50質量%より多く含むことが好ましい。 Further, in the present invention, it is also preferable to use a thermosetting resin mixed with a thermoplastic resin. A mixture of thermosetting resin and thermoplastic resin gives better results than when the thermosetting resin is used alone. This is because thermosetting resins are generally brittle and can be autoclaved at low pressure, whereas thermoplastic resins are generally tough but difficult to autoclave. This is because it is possible to balance the physical properties and the moldability by using a mixture of these in order to show the contradictory characteristics of being present. When mixed and used, it is preferable to contain more than 50% by mass of the thermosetting resin from the viewpoint of the mechanical properties of the FRP obtained by curing the prepreg.

<無機粒子、有機粒子、ポリマー粒子>
また、本発明では、無機粒子や有機粒子をマトリックス樹脂や後述する樹脂フィルムに含有させることができる。無機粒子は特に制限されないが、例えば、導電性、伝熱性、チクソトロピー性などを付与するために、カーボン系粒子や窒化ホウ素粒子、二酸化チタン粒子、二酸化珪素粒子などを好適に用いることができる。有機粒子も特に制限されないが、特に、ポリマー粒子を用いると、得られるFRPの靱性や耐衝撃性、制振性などを向上させることができ、好ましい。この時、ポリマー粒子のガラス転移温度(Tg)または融点(Tm)はマトリックス樹脂温度よりも20℃以上高くすると、マトリックス樹脂中でポリマー粒子の形態を保持し易く、好ましい。ポリマー粒子のTgは温度変調DSCを用い、以下の条件で測定することができる。温度変調DSC装置としては、TA Instrments社製 Q1000などが好適であり、窒素雰囲気下、高純度インジウムで校正して用いることができる。測定条件は、昇温速度は2℃/分、温度変調条件は周期60秒、振幅1℃とすることができる。これで得られた全熱流から可逆成分を分離し、階段状シグナルの中点の温度をTgとすることができる。
<Inorganic particles, organic particles, polymer particles>
Further, in the present invention, inorganic particles and organic particles can be contained in a matrix resin or a resin film described later. The inorganic particles are not particularly limited, and for example, carbon-based particles, boron nitride particles, titanium dioxide particles, silicon dioxide particles, and the like can be preferably used in order to impart conductivity, heat transfer, thixotropic properties, and the like. The organic particles are not particularly limited, but it is particularly preferable to use polymer particles because the toughness, impact resistance, vibration damping property, etc. of the obtained FRP can be improved. At this time, when the glass transition temperature (Tg) or melting point (Tm) of the polymer particles is higher than the matrix resin temperature by 20 ° C. or more, the morphology of the polymer particles is easily maintained in the matrix resin, which is preferable. The Tg of the polymer particles can be measured under the following conditions using a temperature-modulated DSC. As the temperature-modulated DSC device, Q1000 manufactured by TA Instruments, etc. is suitable, and it can be used by calibrating with high-purity indium under a nitrogen atmosphere. The measurement conditions can be such that the heating rate is 2 ° C./min, the temperature modulation condition is a period of 60 seconds, and the amplitude is 1 ° C. The reversible component can be separated from the total heat flow obtained by this, and the temperature at the midpoint of the stepped signal can be set to Tg.

また、Tmは通常のDSCで昇温速度10℃/分で測定し、融解に相当するピーク状シグナルのピークトップ温度をTmとすることができる。 Further, Tm is measured by a normal DSC at a heating rate of 10 ° C./min, and the peak top temperature of the peak-like signal corresponding to melting can be set as Tm.

また、ポリマー粒子としては、マトリックス樹脂に溶けないことが好ましく、このようなポリマー粒子としては、例えば、WO2009/142231パンフレット記載などを参照し、適切なものを用いることができる。より、具体的には、ポリアミドやポリイミドを好ましく用いることができ、優れた靭性のため耐衝撃性を大きく向上できる、ポリアミドは最も好ましい。ポリアミドとしてはポリアミド12、ポリアミド11、ポリアミド6、ポリアミド66やポリアミド6/12共重合体、特開平01−104624号公報の実施例1記載のエポキシ化合物にてセミIPN(高分子相互侵入網目構造)化されたポリアミド(セミIPNポリアミド)などを好適に用いることができる。この熱可塑性樹脂粒子の形状としては、球状粒子でも非球状粒子でも、また多孔質粒子でもよいが、球状の方が樹脂の流動特性を低下させないため、本発明の製造法では特に好ましい。また、球状であれば応力集中の起点がなく、高い耐衝撃性を与えるという点でも好ましい態様である。 Further, the polymer particles are preferably insoluble in the matrix resin, and as such polymer particles, for example, those described in the WO2009 / 142231 pamphlet can be referred to, and appropriate ones can be used. More specifically, polyamide and polyimide can be preferably used, and polyamide is most preferable because it has excellent toughness and can greatly improve impact resistance. Examples of the polyamide include polyamide 12, polyamide 11, polyamide 6, polyamide 66 and polyamide 6/12 copolymer, and the epoxy compound described in Example 1 of JP-A No. 01-104624, which is a semi-IPN (polymer interpenetrating network structure). A modified polyamide (semi-IPN polyamide) or the like can be preferably used. The shape of the thermoplastic resin particles may be spherical particles, non-spherical particles, or porous particles, but the spherical shape is particularly preferable in the production method of the present invention because it does not deteriorate the flow characteristics of the resin. Further, if it is spherical, there is no starting point of stress concentration, and it is also a preferable embodiment in that it gives high impact resistance.

ポリアミド粒子の市販品としては、SP−500、SP−10、TR−1、TR−2、842P−48、842P−80(以上、東レ(株)製)、“オルガソール(登録商標)”1002D、2001UD、2001EXD、2002D、3202D、3501D,3502D、(以上、アルケマ(株)製)、“グリルアミド(登録商標)”TR90(エムザベルケ(株)社製)、“TROGAMID(登録商標)”CX7323、CX9701、CX9704、(デグサ(株)社製)等を使用することができる。これらのポリアミド粒子は、単独で使用しても複数を併用してもよい。 Commercially available products of polyamide particles include SP-500, SP-10, TR-1, TR-2, 842P-48, 842P-80 (all manufactured by Toray Co., Ltd.), "Organsol (registered trademark)" 1002D. , 2001UD, 2001EXD, 2002D, 3202D, 3501D, 3502D, (all manufactured by Alchema Co., Ltd.), "Grillamide (registered trademark)" TR90 (manufactured by Mzabelke Co., Ltd.), "TROGAMID (registered trademark)" CX7323, CX9701 , CX9704, (manufactured by Degusa Co., Ltd.) and the like can be used. These polyamide particles may be used alone or in combination of two or more.

また、FRPの強化繊維層間樹脂層を高靭性化するためには、ポリマー粒子を強化繊維層間樹脂層に留めておくことが好ましい。そのため、ポリマー粒子の数平均粒径は5〜50μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは7〜40μmの範囲、さらに好ましくは10〜30μmの範囲である。数平均粒径を5μm以上とすることで、粒子が強化繊維の束の中に侵入せず、得られる繊維強化複合材料の強化繊維層間樹脂層に留まることができる。数平均粒径を50μm以下とすることで、プリプレグ表面のマトリックス樹脂層の厚みを適正化し、ひいては得られるFRPにおいて、繊維質量含有率を適正化することができる。 Further, in order to increase the toughness of the reinforcing fiber interlayer resin layer of FRP, it is preferable to keep the polymer particles in the reinforcing fiber interlayer resin layer. Therefore, the number average particle size of the polymer particles is preferably in the range of 5 to 50 μm, more preferably in the range of 7 to 40 μm, and further preferably in the range of 10 to 30 μm. By setting the number average particle size to 5 μm or more, the particles do not penetrate into the bundle of reinforcing fibers and can stay in the reinforcing fiber interlayer resin layer of the obtained fiber-reinforced composite material. By setting the number average particle size to 50 μm or less, the thickness of the matrix resin layer on the surface of the prepreg can be optimized, and the fiber mass content in the obtained FRP can be optimized.

<マトリックス樹脂の粘度>
本発明で用いるマトリックス樹脂としては、工程通過性・安定性の観点から最適な粘度を選択することが好ましい。具体的には、粘度を1〜60Pa・sの範囲とすると、狭窄部出口での液垂れを抑制するとともに強化繊維シートの高速走行性、安定走行性を向上させることができ、好ましい。ここで、粘度は歪み速度3.14s−1で液溜り部でのマトリックス樹脂温度で測定したものを言う。測定装置としては平行円盤型やコーン型などの粘弾性測定装置を用いることができる。マトリックス樹脂の粘度はより好ましくは10〜30Pa・sである。
<Viscosity of matrix resin>
As the matrix resin used in the present invention, it is preferable to select an optimum viscosity from the viewpoint of process passability and stability. Specifically, when the viscosity is in the range of 1 to 60 Pa · s, it is possible to suppress dripping at the outlet of the narrowed portion and improve the high-speed running performance and stable running performance of the reinforcing fiber sheet, which is preferable. Here, the viscosity is measured at a strain rate of 3.14 s- 1 and the matrix resin temperature at the liquid pool. As the measuring device, a viscoelasticity measuring device such as a parallel disk type or a cone type can be used. The viscosity of the matrix resin is more preferably 10 to 30 Pa · s.

<マトリックス樹脂の塗布工程>
UD基材を例として、図1aを参照してマトリックス樹脂の塗布工程を説明すると、塗工装置100におけるマトリックス樹脂2を強化繊維シート1aに付与する方法は、クリール11から巻き出された複数本の強化繊維1を、配列装置12によって一方向(紙面奥行き方向)に配列して強化繊維シート1aを得た後、強化繊維シート1aを塗布部20に通過させて、強化繊維シート1aの両面にマトリックス樹脂2を付与するものである。これにより、1次プリプレグ1cを得ることができる。なお、本発明の第2の製造方法では、強化繊維シート1aを塗布部20に導入する前に改質剤の付与が行われている。
<Matrix resin coating process>
Taking the UD base material as an example, the process of applying the matrix resin will be described with reference to FIG. 1a. After arranging the reinforcing fibers 1 of the above in one direction (paper surface depth direction) by the arranging device 12 to obtain the reinforcing fiber sheet 1a, the reinforcing fiber sheet 1a is passed through the coating portion 20 to form both surfaces of the reinforcing fiber sheet 1a. The matrix resin 2 is applied. Thereby, the primary prepreg 1c can be obtained. In the second production method of the present invention, the modifier is applied before the reinforcing fiber sheet 1a is introduced into the coating portion 20.

次に図2〜4により、強化繊維シート1aあるいは改質剤が付与された強化繊維シート1bへのマトリックス樹脂2の付与工程について詳述する。これは第1の製造方法と第2の製造方法で共通する工程であるため、第1の製造方法を例にとり記載する。図2は、図1aにおける塗布部20を拡大した詳細横断面図である。塗布部20は、所定の隙間Dを開けて対向する壁面部材21a、21bを備え、壁面部材21a、21bの間には、鉛直方向下向きZ(すなわち強化繊維シートの走行方向)に断面積が連続的に減少する液溜り部22と、液溜り部22の下方(強化繊維シート1aの搬出側)に位置し、液溜り部22の上面(強化繊維シート1aの導入側)の断面積よりも小さい断面積を有するスリット状の狭窄部23が形成されている。図2において、強化繊維シート1aは、紙面の奥行き方向に配列されている。 Next, with reference to FIGS. 2 to 4, the step of applying the matrix resin 2 to the reinforcing fiber sheet 1a or the reinforcing fiber sheet 1b to which the modifier is applied will be described in detail. Since this is a process common to the first manufacturing method and the second manufacturing method, the first manufacturing method will be described as an example. FIG. 2 is an enlarged detailed cross-sectional view of the coating portion 20 in FIG. 1a. The coating portion 20 includes wall surface members 21a and 21b facing each other with a predetermined gap D opened, and the cross-sectional area is continuous in the vertical downward direction Z (that is, the traveling direction of the reinforcing fiber sheet) between the wall surface members 21a and 21b. It is located below the liquid pool portion 22 (the carry-out side of the reinforcing fiber sheet 1a) and smaller than the cross-sectional area of the upper surface of the liquid pool portion 22 (the introduction side of the reinforcing fiber sheet 1a). A slit-shaped narrowed portion 23 having a cross-sectional area is formed. In FIG. 2, the reinforcing fiber sheets 1a are arranged in the depth direction of the paper surface.

塗布部20において、液溜り部22に導入された強化繊維シート1aは、その周囲のマトリックス樹脂2を随伴しながら、鉛直方向下向きZに走行する。その際、液溜り部22の断面積は鉛直方向下向きZ(強化繊維シート1aの走行方向)に向かって減少するため、随伴するマトリックス樹脂2は徐々に圧縮され、液溜り部22の下部に向かうにつれてマトリックス樹脂2の圧力が増大する。液溜り部22の下部の圧力が高くなると、前記随伴液流がそれ以上は下部に流動し難くなり、壁面部材21a、21b方向に流れ、その後、壁面部材21a、21bに阻まれ、上方へ流れるようになる。結果、液溜り部22内では強化繊維シート1aの平面と、壁面部材21a、21b壁面に沿った循環流Tを形成する。これにより、仮にシート状強化繊維1aが毛羽を液溜り部22に持ち込んだとしても毛羽は循環流Tに沿って運動し、液圧の大きな液溜り部22下部や狭窄部23に近づくことができない。さらに下で述べるとおり、気泡が毛羽に付着することにより毛羽が循環流Tから上方に移動し、液溜り部22の上部液面付近を通過する。そのため、毛羽が液溜り部22の下部および狭窄部23に詰まることが防止されるだけでなく、滞留する毛羽は液溜り部22の上部液面から容易に回収することも可能となる。さらに、強化繊維シート1aを高速で走行させた場合、前記の液圧はさらに増大するため、毛羽の排除効果がより高くなる。その結果、強化繊維シート1aにより高速でマトリックス樹脂2を付与することが可能となり、生産性が大きく向上する。 In the coating portion 20, the reinforcing fiber sheet 1a introduced into the liquid pool portion 22 travels downward Z in the vertical direction, accompanied by the matrix resin 2 around the reinforcing fiber sheet 1a. At that time, since the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 decreases in the vertical direction downward Z (the traveling direction of the reinforcing fiber sheet 1a), the accompanying matrix resin 2 is gradually compressed and heads toward the lower portion of the liquid pool portion 22. As the pressure of the matrix resin 2 increases. When the pressure at the lower part of the liquid pool portion 22 becomes higher, the accompanying liquid flow becomes more difficult to flow to the lower part and flows in the direction of the wall surface members 21a and 21b, and then is blocked by the wall surface members 21a and 21b and flows upward. Will be. As a result, the flat surface of the reinforcing fiber sheet 1a and the circulating flow T along the wall surfaces of the wall surface members 21a and 21b are formed in the liquid pool portion 22. As a result, even if the sheet-shaped reinforcing fiber 1a brings the fluff to the liquid pool portion 22, the fluff moves along the circulating flow T and cannot approach the lower portion of the liquid pool portion 22 or the narrowed portion 23 having a large liquid pressure. .. Further, as described below, the bubbles adhere to the fluff, so that the fluff moves upward from the circulating flow T and passes near the upper liquid level of the liquid pool portion 22. Therefore, not only is it possible to prevent the fluff from being clogged in the lower portion of the liquid pool portion 22 and the narrowed portion 23, but it is also possible to easily collect the retained fluff from the upper liquid surface of the liquid pool portion 22. Further, when the reinforcing fiber sheet 1a is run at a high speed, the hydraulic pressure is further increased, so that the effect of removing fluff is further enhanced. As a result, the reinforcing fiber sheet 1a can apply the matrix resin 2 at high speed, and the productivity is greatly improved.

また、前記の増大した液圧により、マトリックス樹脂2が強化繊維シート1aの内部に含浸しやすくなる効果がある。これは、強化繊維束のような多孔質体にマトリックス樹脂が含浸される際、その含浸度がマトリックス樹脂の圧力で増大する性質(ダルシーの法則)に基づく。これについても、強化繊維シート1aをより高速で走行させた場合、液圧がより増大することから、含浸効果をより高めることができる。なお、マトリックス樹脂2は強化繊維シート1aの内部に残留する気泡と気/液置換で含浸されるが、気泡は前記の液圧と浮力により強化繊維シート1aの内部の隙間を通って、繊維の配向方向(鉛直方向上向き)に排出される。このとき、気泡は含浸してくるマトリックス樹脂2を押しのけずに排出されるため、含浸を阻害しない効果もある。また、気泡の一部は強化繊維シート1aの表面から面外方向(法線方向)に排出されるが、この気泡も前記の液圧と浮力により速やかに鉛直方向上向きに排除されるため、含浸効果の高い液溜り部22の下部に留まらず、効率よく気泡の排出が進む効果もある。これらの効果により、強化繊維シート1aにマトリックス樹脂2を効率よく含浸させることが可能となり、その結果、マトリックス樹脂2が均一に含浸された高品質の1次プリプレグ1cを得ることが可能となる。 Further, the increased hydraulic pressure has an effect that the matrix resin 2 is easily impregnated into the inside of the reinforcing fiber sheet 1a. This is based on the property that when a porous body such as a reinforcing fiber bundle is impregnated with a matrix resin, the degree of impregnation increases with the pressure of the matrix resin (Dalcy's law). Also in this case, when the reinforcing fiber sheet 1a is run at a higher speed, the hydraulic pressure is further increased, so that the impregnation effect can be further enhanced. The matrix resin 2 is impregnated with air bubbles remaining inside the reinforcing fiber sheet 1a by gas / liquid replacement, and the air bubbles pass through the gaps inside the reinforcing fiber sheet 1a due to the hydraulic pressure and buoyancy of the fibers. It is discharged in the orientation direction (vertical direction upward). At this time, since the bubbles are discharged without pushing away the impregnated matrix resin 2, there is also an effect that the impregnation is not hindered. In addition, some of the bubbles are discharged from the surface of the reinforcing fiber sheet 1a in the out-of-plane direction (normal direction), but these bubbles are also quickly eliminated upward in the vertical direction by the above-mentioned hydraulic pressure and buoyancy, so that they are impregnated. It does not stay at the lower part of the highly effective liquid pool portion 22, and has the effect of efficiently discharging air bubbles. Due to these effects, the reinforcing fiber sheet 1a can be efficiently impregnated with the matrix resin 2, and as a result, a high-quality primary prepreg 1c uniformly impregnated with the matrix resin 2 can be obtained.

さらに、前記の増大した液圧により、強化繊維シート1aが隙間Dの中央に自動的に調心され、強化繊維シート1aが液溜り部22や狭窄部23の壁面に直接擦過せず、ここでの毛羽発生を抑制する効果もある。これは、外乱などにより強化繊維シート1aが隙間Dのどちらかに接近した場合、接近した側ではより狭い隙間にマトリックス樹脂2が押し込まれて圧縮されるため、接近した側で液圧がより増大し、強化繊維シート1aを隙間Dの中央に押し戻すためである。 Further, due to the increased hydraulic pressure, the reinforcing fiber sheet 1a is automatically centered in the center of the gap D, and the reinforcing fiber sheet 1a does not directly rub against the wall surface of the liquid pool portion 22 or the narrowed portion 23. It also has the effect of suppressing the development of fluff. This is because when the reinforcing fiber sheet 1a approaches either of the gaps D due to disturbance or the like, the matrix resin 2 is pushed into the narrower gap and compressed on the approaching side, so that the hydraulic pressure further increases on the approaching side. This is to push the reinforcing fiber sheet 1a back to the center of the gap D.

狭窄部23は、液溜り部22の上面よりも断面積が小さく設計される。図2や図4から理解されるとおり専ら強化繊維シートによる疑似平面の垂線方向の長さが小さい、すなわち部材間の間隔が狭くなる、ことで断面積は小さくなる。これは、前記のように狭窄部で液圧を高くすることで、含浸や自動調心効果を得るためである。また、狭窄部23の最上部の面の断面形状は、液溜り部22の最下部の面の断面形状と一致させることが、強化繊維シート1aの走行性やマトリックス樹脂2の流れ制御の観点から好ましいが、必要に応じ狭窄部23の方を若干大きくしてもよい。 The narrowed portion 23 is designed to have a smaller cross-sectional area than the upper surface of the liquid pool portion 22. As can be understood from FIGS. 2 and 4, the length of the pseudo-plane by the reinforcing fiber sheet in the perpendicular direction is small, that is, the distance between the members is narrowed, so that the cross-sectional area is small. This is to obtain the impregnation and automatic alignment effect by increasing the hydraulic pressure at the narrowed portion as described above. Further, it is necessary to match the cross-sectional shape of the uppermost surface of the narrowed portion 23 with the cross-sectional shape of the lowermost surface of the liquid pool portion 22 from the viewpoint of the runnability of the reinforcing fiber sheet 1a and the flow control of the matrix resin 2. Although it is preferable, the narrowed portion 23 may be slightly larger if necessary.

ここで、図2の塗布部20では、強化繊維シート1aが完全に鉛直方向下向き(水平面から90度)に走行しているが、これに限定されず、前記の毛羽回収、気泡の排出効果が得られ、強化繊維シート1aが安定して連続走行可能な範囲で、実質的に鉛直方向下向きであればよい。 Here, in the coating portion 20 of FIG. 2, the reinforcing fiber sheet 1a runs completely downward in the vertical direction (90 degrees from the horizontal plane), but the present invention is not limited to this, and the fluff recovery and air bubble discharge effects are not limited to this. The obtained reinforcing fiber sheet 1a may be substantially vertically downward within a range in which the reinforcing fiber sheet 1a can travel stably and continuously.

また、強化繊維シート1aに付与されるマトリックス樹脂2の総量は、狭窄部23の隙間Dで制御可能であり、例えば、強化繊維シート1aに付与するマトリックス樹脂2の総量を多くしたい(目付けを大きくしたい)場合は、隙間Dが広くなるよう、壁面部材21a、21bを設置すればよい。 Further, the total amount of the matrix resin 2 applied to the reinforcing fiber sheet 1a can be controlled by the gap D of the narrowed portion 23. For example, it is desired to increase the total amount of the matrix resin 2 applied to the reinforcing fiber sheet 1a (with a large basis weight). If you want to do so, you may install the wall surface members 21a and 21b so that the gap D becomes wider.

図3は、塗布部20を、図2のAの方向から見た下面図である。塗布部20には、強化繊維シート1aの配列方向両端からマトリックス樹脂2が漏れるのを防ぐための側壁部材24a、24bが設けられており、壁面部材21a、21bと側壁部材24a、24bに囲われた空間に狭窄部23の出口25が形成されている。ここで、出口25はスリット状をしており、断面アスペクト比(図3のY/D)はマトリックス樹脂2を付与したい強化繊維シート1aの形状に合わせて設定すればよい。 FIG. 3 is a bottom view of the coating portion 20 as viewed from the direction A in FIG. The coating portion 20 is provided with side wall members 24a and 24b for preventing the matrix resin 2 from leaking from both ends in the arrangement direction of the reinforcing fiber sheet 1a, and is surrounded by the wall surface members 21a and 21b and the side wall members 24a and 24b. The outlet 25 of the narrowed portion 23 is formed in the space. Here, the outlet 25 has a slit shape, and the cross-sectional aspect ratio (Y / D in FIG. 3) may be set according to the shape of the reinforcing fiber sheet 1a to which the matrix resin 2 is to be applied.

図4aは塗布部20を、Bの方向から見た場合の塗布部内部の構造を説明する断面図である。なお、図を見やすくするため壁面部材21bは省略してあるほか、強化繊維シート1aは強化繊維1を、隙間を開けて配列しているように描画しているが、実際には強化繊維1を隙間無く配列することが、シート状プリプレグの品位、FRPの力学特性の観点から好ましい。 FIG. 4a is a cross-sectional view illustrating the structure inside the coating portion when the coating portion 20 is viewed from the direction of B. The wall surface member 21b is omitted to make the figure easier to see, and the reinforcing fiber sheet 1a is drawn so that the reinforcing fibers 1 are arranged with a gap, but the reinforcing fibers 1 are actually drawn. It is preferable to arrange them without gaps from the viewpoint of the quality of the sheet-shaped prepreg and the mechanical properties of the FRP.

図4bは隙間26でのマトリックス樹脂2の流れを示している。隙間26が大きいとマトリックス樹脂2には、Rの向きに渦流れが発生する。この渦流れRは、液溜り部22の下部では外側に向かう流れ(Ra)となるため、強化繊維シートを引き裂いてしまう(シート状繊維束の割れが発生する)場合や強化繊維間の間隔を拡げてしまい、そのためにプリプレグとしたときに強化繊維の配列ムラを発生する可能性がある。一方、液溜り部22の上部では、内側に向かう流れ(Rb)となるため、強化繊維シート1aが幅方向に圧縮され、その端部が折れてしまう場合がある。特許文献2(特許第3252278号公報)に代表されるような、一体物のシート状基材(特にフィルム)にマトリックス樹脂を両面塗布する装置ではこのような隙間26での渦流れが発生しても品質への影響が少ないため、注意がされていなかった。 FIG. 4b shows the flow of the matrix resin 2 in the gap 26. When the gap 26 is large, a vortex flow is generated in the matrix resin 2 in the direction of R. Since this vortex flow R becomes an outward flow (Ra) at the lower part of the liquid pool portion 22, the reinforcing fiber sheet may be torn (cracking of the sheet-shaped fiber bundle occurs) or the interval between the reinforcing fibers may be increased. It spreads, and as a result, uneven arrangement of the reinforcing fibers may occur when the prepreg is used. On the other hand, in the upper part of the liquid pool portion 22, since the flow (Rb) is inward, the reinforcing fiber sheet 1a may be compressed in the width direction and the end portion thereof may be broken. In a device for double-sided coating of a matrix resin on an integral sheet-like base material (particularly a film) as represented by Patent Document 2 (Patent No. 3252278), such a vortex flow occurs in the gap 26. However, attention was not paid because it has little effect on quality.

そこで、本発明においては、隙間26を小さくする幅規制を行い、端部での渦流れの発生を抑制することが好ましい。具体的には、液溜り部22の幅L、すなわち、側板部材24aと24bの間隔Lは、狭窄部23の直下で測定した1次プリプレグの幅Wと以下の関係を満たすよう構成することが好ましい。
L≦W+10(mm)
これにより、端部での渦流れ発生が抑制され、強化繊維シート1aの割れや端部折れを抑制でき、1次プリプレグ1cの全幅(W)にわたって均一に強化繊維1が配列された、高品位で安定性の高い1次プリプレグ1cを得ることができる。さらに、この技術をプリプレグに適用した場合には、プリプレグの品位、品質を向上させるのみならず、これを用いて得られるFRPの力学特性や品質を向上させることができる。LとWの関係はより好ましくは、L≦W+2(mm)とすると、さらに強化繊維シートの割れや端部折れを抑制することができる。
Therefore, in the present invention, it is preferable to regulate the width to reduce the gap 26 and suppress the generation of vortex flow at the end portion. Specifically, the width L of the liquid pool portion 22, that is, the distance L between the side plate members 24a and 24b may be configured to satisfy the following relationship with the width W of the primary prepreg measured directly under the narrowed portion 23. preferable.
L ≦ W + 10 (mm)
As a result, the generation of vortex flow at the end can be suppressed, cracking and edge breakage of the reinforcing fiber sheet 1a can be suppressed, and the reinforcing fibers 1 are uniformly arranged over the entire width (W) of the primary prepreg 1c, resulting in high quality. It is possible to obtain a highly stable primary prepreg 1c. Further, when this technique is applied to a prepreg, not only the quality and quality of the prepreg can be improved, but also the mechanical properties and quality of the FRP obtained by using the prepreg can be improved. More preferably, when L ≦ W + 2 (mm), the relationship between L and W can further suppress cracking and edge breakage of the reinforcing fiber sheet.

また、Lの下限は、W−5(mm)以上となるよう調整することが、1次プリプレグ1cの幅方向寸法の均一性を向上させる観点から好ましい。 Further, it is preferable to adjust the lower limit of L to be W-5 (mm) or more from the viewpoint of improving the uniformity of the width direction dimension of the primary prepreg 1c.

なお、この幅規制は、液溜り部22下部の高い液圧による渦流れR発生を抑制する観点から、少なくとも液溜り部22の下部(図4aのGの位置)で行うことが好ましい。さらに、この幅規制はより好ましくは、液溜り部22の全域で行うと、渦流れRの発生をほぼ完全に抑制することができ、その結果、強化繊維シートの割れや端部折れをほぼ完全に抑制することが可能となる。 It is preferable that this width regulation is performed at least in the lower part of the liquid pool portion 22 (position G in FIG. 4a) from the viewpoint of suppressing the generation of the vortex flow R due to the high hydraulic pressure in the lower portion of the liquid pool portion 22. Further, more preferably, when this width regulation is performed over the entire area of the liquid pool portion 22, the generation of the vortex flow R can be suppressed almost completely, and as a result, cracks and edge breaks of the reinforcing fiber sheet are almost completely suppressed. Can be suppressed.

また、前記幅規制は、前記隙間26の渦流れ抑制の観点からは、液溜り部22だけでもよいが、狭窄部23も同様に行うと1次プリプレグ1cの側面に過剰なマトリックス樹脂2が付与されることを抑制する観点から好ましい。 Further, the width regulation may be limited to the liquid pool portion 22 from the viewpoint of suppressing the vortex flow of the gap 26, but if the narrowing portion 23 is also performed in the same manner, the excess matrix resin 2 is imparted to the side surface of the primary prepreg 1c. It is preferable from the viewpoint of suppressing being carried out.

<幅規制機構>
前記では幅規制を側壁部材24a、24bが担う場合を示したが、図5に示すように、側壁部材24a、24b間に幅規制機構27a、27bを設け、かかる機構で幅規制を行うこともできる。これにより、幅規制機構によって規制される幅を自在に変更可能とすることで一つの塗布部により、種々の幅のプリプレグを製造できる観点から好ましい。ここで、狭窄部の直下における強化繊維シートの幅(W)と該幅規制機構下端において幅規制機構により規制される幅(L2)との関係はL2≦W+10(mm)とすることが好ましく、より好ましくは、L2≦W+2(mm)である。また、L2の下限は、W−5(mm)以上、好ましくはW(mm)以上となるよう調整することが、プリプレグ1bの幅方向寸法の均一性を向上させる観点から好ましい。幅規制機構の形状および材質に特に制限は無いが、板形状のブッシュであると簡便であり、好ましい。また、上部、すなわち液面に近い場所では壁面部材21a、21bとの間隔よりも小さい幅(図5参照。「Z方向からみた図」中、幅規制機構の上下方向の長さを指す)を有することで、マトリックス樹脂の水平方向の流れを妨げないようにでき、好ましい。一方、幅規制機構の中間部から下部にかけては塗布部の内部形状に沿った形状とすることが液溜り部でのマトリックス樹脂の滞留を抑制でき、マトリックス樹脂の劣化を抑制できることから好ましい。この意味から、幅規制機構は狭窄部23まで挿入されることが好ましい。図5は、幅規制機構として板形状ブッシュの例を示しているが、ブッシュの中間より下部が液溜り部22のテーパー形状に沿い、狭窄部23まで挿入される例を示している。図5にはL2が液面から出口まで一定の例を示しているが、幅規制機構の目的を達成する範囲で部位によって規制する幅を変更してもよい。幅規制機構は任意の方法で塗布部20に固定することができるが、板形状ブッシュの場合には、上下方向で複数の部位で固定することで、高液圧による板形状ブッシュの変形による規制幅の変動を抑制することができる。例えば、上部はステーを用い、下部は塗布部に差し込むようにすると、幅規制機構による幅の規制が容易であり、好ましい。
<Width regulation mechanism>
In the above, the case where the side wall members 24a and 24b are responsible for the width regulation is shown, but as shown in FIG. 5, the width regulation mechanisms 27a and 27b may be provided between the side wall members 24a and 24b, and the width regulation may be performed by such a mechanism. can. This is preferable from the viewpoint that prepregs having various widths can be manufactured by one coating portion by making it possible to freely change the width regulated by the width regulating mechanism. Here, the relationship between the width (W) of the reinforcing fiber sheet immediately below the narrowed portion and the width (L2) regulated by the width regulating mechanism at the lower end of the width regulating mechanism is preferably L2 ≦ W + 10 (mm). More preferably, L2 ≦ W + 2 (mm). Further, it is preferable to adjust the lower limit of L2 to be W-5 (mm) or more, preferably W (mm) or more, from the viewpoint of improving the uniformity of the widthwise dimension of the prepreg 1b. The shape and material of the width regulation mechanism are not particularly limited, but a plate-shaped bush is convenient and preferable. Further, at the upper part, that is, near the liquid surface, the width smaller than the distance between the wall surface members 21a and 21b (see FIG. 5. In the "view from the Z direction", the length in the vertical direction of the width regulating mechanism). By having it, it is possible not to obstruct the horizontal flow of the matrix resin, which is preferable. On the other hand, it is preferable that the shape from the middle portion to the lower portion of the width regulating mechanism conforms to the internal shape of the coating portion because the retention of the matrix resin in the liquid pool portion can be suppressed and the deterioration of the matrix resin can be suppressed. From this point of view, it is preferable that the width regulating mechanism is inserted up to the narrowed portion 23. FIG. 5 shows an example of a plate-shaped bush as a width regulating mechanism, and shows an example in which the lower part of the bush is inserted along the tapered shape of the liquid pool portion 22 to the narrowed portion 23. Although FIG. 5 shows a constant example of L2 from the liquid level to the outlet, the width regulated by the site may be changed within a range that achieves the purpose of the width regulating mechanism. The width regulation mechanism can be fixed to the coating portion 20 by any method, but in the case of a plate-shaped bush, by fixing it at a plurality of parts in the vertical direction, it is regulated by deformation of the plate-shaped bush due to high hydraulic pressure. Fluctuations in width can be suppressed. For example, if a stay is used for the upper part and the lower part is inserted into the coating portion, the width can be easily regulated by the width regulating mechanism, which is preferable.

<液溜り部の形状>
前記で詳述したように、本発明においては、液溜り部22で強化繊維シートの走行方向に断面積が連続的に減少することで、強化繊維シートの走行方向に液圧を増大させることが重要であるが、ここで強化繊維シートの走行方向に断面積が連続的に減少するとは、走行方向に連続的に液圧を増大可能であれば、その形状には特に制限は無い。液溜り部の横断面図において、テーパー状(直線状)であったり、ラッパ状などのように曲線的な形態を示してもよい。また、断面積減少部は液溜り部全長にわたって連続してもよいし、本発明の目的、効果が得られる範囲であれば、一部に断面積が減少しない部分や逆に拡大する部分を含んでいてもよい。これらについて、以下に図6〜9で例を挙げて詳述する。
<Shape of liquid pool>
As described in detail above, in the present invention, the liquid pressure can be increased in the traveling direction of the reinforcing fiber sheet by continuously reducing the cross-sectional area in the traveling direction of the reinforcing fiber sheet at the liquid pool portion 22. Although it is important, the fact that the cross-sectional area of the reinforcing fiber sheet continuously decreases in the traveling direction is not particularly limited as long as the hydraulic pressure can be continuously increased in the traveling direction. In the cross-sectional view of the liquid pool portion, a curved shape such as a tapered shape (straight line shape) or a trumpet shape may be shown. Further, the cross-sectional area reduction portion may be continuous over the entire length of the liquid pool portion, and as long as the object and effect of the present invention can be obtained, a portion in which the cross-sectional area does not decrease or a portion in which the cross-sectional area expands conversely is included. You may be. These will be described in detail below with reference to FIGS. 6 to 9.

図6は、図2とは別の実施形態の塗布部20bの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21c、21dの形状が異なる以外は、図2の塗布部20と同じである。図6の塗布部20bのように、液溜り部22が、鉛直方向下向きZに断面積が連続的に減少する領域22aと、断面積が減少しない領域22bに分かれていてもよい。このとき、断面積が連続的に減少する鉛直方向高さHは10mm以上であることが好ましい。さらに好ましい断面積が連続的に減少する鉛直方向高さHは50mm以上である。これにより、強化繊維シート1aによって随伴されたマトリックス樹脂2が、液溜まり部22の断面積が連続的に減少する領域22aで圧縮される距離が確保され、液溜り部22の下部で発生する液圧を十分に増大させることができる。その結果、液圧により毛羽が狭窄部23に詰まるのを防止し、また液圧によりマトリックス樹脂2が強化繊維シート1aに含浸する効果を得ることができる。なお、塗布部において強化繊維シートが水平方向あるいは傾斜方向に通過される場合にあっては、「鉛直方向」は「水平方向」あるいは「傾斜方向」と読み替え、「高さ」は「液溜まり部出口(すなわち、液溜まり部と狭窄部との境界面)からの距離」と読み替えるものとする。 FIG. 6 is a detailed cross-sectional view of the coating portion 20b of the embodiment different from that of FIG. It is the same as the coating portion 20 of FIG. 2 except that the shapes of the wall surface members 21c and 21d constituting the liquid pool portion 22 are different. As in the coating portion 20b of FIG. 6, the liquid pool portion 22 may be divided into a region 22a in which the cross-sectional area continuously decreases downward Z in the vertical direction and a region 22b in which the cross-sectional area does not decrease. At this time, the height H in the vertical direction in which the cross-sectional area continuously decreases is preferably 10 mm or more. The height H in the vertical direction, in which the preferable cross-sectional area continuously decreases, is 50 mm or more. As a result, the distance that the matrix resin 2 accompanied by the reinforcing fiber sheet 1a is compressed in the region 22a where the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 continuously decreases is secured, and the liquid generated in the lower part of the liquid pool portion 22 is secured. The pressure can be increased sufficiently. As a result, it is possible to prevent the fluff from being clogged in the narrowed portion 23 by the hydraulic pressure, and to obtain the effect of impregnating the reinforcing fiber sheet 1a with the matrix resin 2 by the hydraulic pressure. When the reinforcing fiber sheet is passed in the horizontal direction or the inclined direction in the coated portion, "vertical direction" should be read as "horizontal direction" or "inclined direction", and "height" should be read as "liquid pool portion". It shall be read as "distance from the outlet (that is, the interface between the liquid pool and the constriction)".

ここで、図2の塗布部20や図6の塗布部20bのように、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aをテーパー状とする場合、テーパーの開き角度θは小さい方が好ましく、具体的には鋭角(90°以下)にすることが好ましい。これにより、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22a(テーパー部)でマトリックス樹脂2の圧縮効果を高め、高い液圧を得やすくすることができる。 Here, when the region 22a in which the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 continuously decreases is tapered as in the coating portion 20 of FIG. 2 and the coating portion 20b of FIG. 6, the opening angle θ of the taper is smaller. Is preferable, and specifically, an acute angle (90 ° or less) is preferable. As a result, the compression effect of the matrix resin 2 can be enhanced in the region 22a (tapered portion) where the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 continuously decreases, and a high liquid pressure can be easily obtained.

図7は、図6とは別の実施形態の塗布部20cの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21e、21fの形状が2段テーパー状となっている以外は、図6の塗布部20bと同じである。このように、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aを2段以上の多段テーパー部で構成してもよい。このとき、狭窄部23に最も近いテーパー部の開き角度θを鋭角にするのが、前記の圧縮効果を高める観点から好ましい。またこの場合も、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aの高さHを10mm以上にすることが好ましい。さらに好ましい断面積が連続的に減少する鉛直方向高さHは50mm以上である。図7のように液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aを多段のテーパー部にすることで、液溜り部22に貯留できるマトリックス樹脂2の体積を維持しつつ、狭窄部23に最も近いテーパー部の角度θをより小さくすることができる。これにより液溜り部22の下部で発生する液圧がより高くなり、毛羽の排除効果やマトリックス樹脂2の含浸効果をさらに高めることが可能となる。 FIG. 7 is a detailed cross-sectional view of the coating portion 20c of the embodiment different from that of FIG. It is the same as the coating portion 20b in FIG. 6 except that the wall surface members 21e and 21f constituting the liquid pool portion 22 have a two-step taper shape. In this way, the region 22a in which the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 continuously decreases may be composed of two or more stages of multi-stage tapered portions. At this time, it is preferable to make the opening angle θ of the tapered portion closest to the narrowed portion 23 an acute angle from the viewpoint of enhancing the compression effect. Also in this case, it is preferable that the height H of the region 22a where the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 continuously decreases is 10 mm or more. The height H in the vertical direction, in which the preferable cross-sectional area continuously decreases, is 50 mm or more. By forming the region 22a in which the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 continuously decreases as shown in FIG. 7 into a multi-stage tapered portion, the constricted portion 23 maintains the volume of the matrix resin 2 that can be stored in the liquid pool portion 22. The angle θ of the tapered portion closest to can be made smaller. As a result, the hydraulic pressure generated in the lower part of the liquid pool portion 22 becomes higher, and the effect of removing fluff and the effect of impregnating the matrix resin 2 can be further enhanced.

図8は、図6とは別の実施形態の塗布部20dの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21g、21hの形状が階段状となっている以外は、図6の塗布部20bと同じである。このように、液溜り部22の最下部に断面積が連続的に減少する領域22aがあれば、本発明の目的である液圧の増大効果は得られるため、液溜り部22の他の部分に断面積が断続的に減少する領域22cを含んでいてもよい。液溜り部22を図8のような形状にすることで、断面積が連続的に減少する領域22aの形状を維持しつつ、液溜り部22の奥行きBを拡大して貯留できるマトリックス樹脂2の体積を大きくすることができる。その結果、塗布部20dにマトリックス樹脂2を連続して供給できない場合でも、長時間強化繊維シート1aにマトリックス樹脂2を付与し続けることが可能となり、プリプレグの生産性がより向上する。 FIG. 8 is a detailed cross-sectional view of the coating portion 20d of the embodiment different from that of FIG. It is the same as the coating portion 20b in FIG. 6 except that the wall surface members 21g and 21h constituting the liquid pool portion 22 have a stepped shape. As described above, if there is a region 22a at the lowermost portion of the liquid pool portion 22 where the cross-sectional area continuously decreases, the effect of increasing the hydraulic pressure, which is the object of the present invention, can be obtained. May include a region 22c in which the cross-sectional area decreases intermittently. By forming the liquid pool portion 22 into the shape as shown in FIG. 8, the matrix resin 2 capable of expanding and storing the depth B of the liquid pool portion 22 while maintaining the shape of the region 22a in which the cross-sectional area continuously decreases. The volume can be increased. As a result, even when the matrix resin 2 cannot be continuously supplied to the coated portion 20d, the matrix resin 2 can be continuously applied to the reinforcing fiber sheet 1a for a long time, and the productivity of the prepreg is further improved.

図9は、図6とは別の実施形態の塗布部20eの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21i、21jの形状がラッパ状(曲線状)となっている以外は、図6の塗布部20bと同じである。図6の塗布部20bでは、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aはテーパー状(直線状)だが、これに限定されず、例えば図9のようにラッパ状(曲線状)でもよい。ただし、液溜り部22の下部と、狭窄部23の上部は滑らかに接続することが好ましい。これは、液溜り部22の下部と、狭窄部23の上部の境界に段差があると、強化繊維シート1aが段差に引っ掛かり、この部分で毛羽が発生する懸念があるためである。また、このように液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域をラッパ状とする場合は、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aの最下部における仮想接線の開き角度θを鋭角にするのが好ましい。 FIG. 9 is a detailed cross-sectional view of the coating portion 20e of the embodiment different from that of FIG. It is the same as the coating portion 20b in FIG. 6 except that the wall surface members 21i and 21j constituting the liquid pool portion 22 have a trumpet shape (curved shape). In the coating portion 20b of FIG. 6, the region 22a in which the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 continuously decreases is tapered (straight), but is not limited to this, and is not limited to this, for example, a trumpet (curve) as shown in FIG. But it may be. However, it is preferable that the lower portion of the liquid pool portion 22 and the upper portion of the narrowed portion 23 are smoothly connected. This is because if there is a step at the boundary between the lower part of the liquid pool portion 22 and the upper part of the narrowed portion 23, the reinforcing fiber sheet 1a may be caught in the step and fluff may be generated at this portion. Further, when the region where the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 continuously decreases is formed into a trumpet shape, the opening of the virtual tangent line at the lowermost portion of the region 22a where the cross-sectional area of the liquid pool portion 22 continuously decreases. It is preferable that the angle θ is an acute angle.

なお、上記は滑らかに断面積が減少する例をあげて説明したが、本発明の目的を損なわない限り、本発明において液溜まり部の断面積は必ずしも滑らかに減少しなくともよい。 Although the above description has given an example in which the cross-sectional area is smoothly reduced, the cross-sectional area of the liquid pool portion does not necessarily have to be smoothly reduced in the present invention as long as the object of the present invention is not impaired.

図10は本発明とは別の実施形態の塗布部30の詳細横断面図である。本発明の実施形態とは異なり、図10の液溜り部32は鉛直方向下向きZに断面積が連続的に減少する領域を含まず、狭窄部23との境界33で断面積が不連続で急激に減少する構成である。このため、強化繊維シート1aが詰まり易い。 FIG. 10 is a detailed cross-sectional view of the coating portion 30 of the embodiment different from the present invention. Unlike the embodiment of the present invention, the liquid pool portion 32 of FIG. 10 does not include a region in which the cross-sectional area continuously decreases in the vertical direction Z downward, and the cross-sectional area is discontinuous and abrupt at the boundary 33 with the constricted portion 23. It is a configuration that decreases to. Therefore, the reinforcing fiber sheet 1a is easily clogged.

また、塗布部内で強化繊維シートを複数本のバーに接触させることで含浸効果を向上させることも可能である。図11にバー(35a、35bおよび35c)を3本用いた例を示しているが、バーは本数が大きいほど、強化繊維シートとバーの接触長が長いほど、接触角が大きいほど、含浸率を向上させることができる。図11の例では含浸率を90%以上とすることが可能である。なお、係る含浸効果の向上手段は複数種を組み合わせて用いても良い。 It is also possible to improve the impregnation effect by bringing the reinforcing fiber sheet into contact with a plurality of bars in the coated portion. FIG. 11 shows an example in which three bars (35a, 35b and 35c) are used. The larger the number of bars, the longer the contact length between the reinforcing fiber sheet and the bar, and the larger the contact angle, the more the impregnation rate. Can be improved. In the example of FIG. 11, the impregnation rate can be 90% or more. A plurality of types of means for improving the impregnation effect may be used in combination.

<スプレー塗布工程>
次に、第1の製造方法において用いられる、1次プリプレグ形成後のスプレー塗布を行う工程について詳述する。なお、第2の製造方法において、改質剤を付与する手段としてスプレー塗布を用いることもできるが、このときは、強化繊維シート上に塗布することになる。本発明で言うスプレー塗布工程とは、液体を吐出部から吐出し、吐出された液体を気流または電気力線により導き、連続的に搬送されるシート上で吐出された液体を捕集する工程のことを言う。気流を用いる方法としてはメルトブローやスパンボンド等を挙げることができる。これらの方法については、例えば、「最新の紡糸技術」、繊維学会編集、高分子刊行会、p123〜p127(メルトブロー法)、p118〜123(スパンボンド法)、(1992年)に記載されている。本塗布法では、装置が比較的簡便である。また、電気力線を用いる方法としては、エレクトロスピニング法やエレクトロスプレー法を挙げることができる。これらの方法については、例えば、「ナノファイバーテクノロジー」、CMC出版、p113〜118に記載されている。本塗布法では、塗布方向は電気力線によって決められるため、上から下のみならず、下から上や水平方向にも塗布可能であり、塗布面の選択や1次プリプレグの搬送方向(上から下、水平方向、下から上など)の設定に自由度が生まれる。
<Spray application process>
Next, the step of spray coating after the formation of the primary prepreg used in the first production method will be described in detail. In the second manufacturing method, spray coating can be used as a means for applying the modifier, but in this case, the coating is applied on the reinforcing fiber sheet. The spray coating step referred to in the present invention is a step of discharging a liquid from a discharge portion, guiding the discharged liquid by an air flow or an electric line of force, and collecting the discharged liquid on a continuously conveyed sheet. Say that. Examples of the method using airflow include melt blow and spunbond. These methods are described, for example, in "Latest Spinning Technology", edited by the Textile Society, Polymer Publishing Society, p123 to p127 (melt blow method), p118 to 123 (spanbond method), (1992). .. In this coating method, the apparatus is relatively simple. Further, as a method using electric lines of force, an electrospinning method and an electrospray method can be mentioned. These methods are described, for example, in "Nanofiber Technology", CMC Publishing, pp. 113-118. In this coating method, since the coating direction is determined by the lines of electric force, coating can be performed not only from top to bottom but also from bottom to top and horizontal, and the coating surface can be selected and the primary prepreg transport direction (from top). There is a degree of freedom in setting (bottom, horizontal, bottom to top, etc.).

吐出する液体は常温で固体であれば、加熱をして溶融させたり、溶媒に溶解して液体化することができる。また、常温で液体であっても溶媒を加えて希釈することも可能である。さらに、液体には前記した無機粒子や有機粒子、ポリマー粒子などの固形物を含有させることもできる。 If the liquid to be discharged is a solid at room temperature, it can be melted by heating or dissolved in a solvent to be liquefied. Further, even if it is a liquid at room temperature, it can be diluted by adding a solvent. Further, the liquid may contain solid substances such as the above-mentioned inorganic particles, organic particles and polymer particles.

以下、気流を用いたスプレー塗布方法について詳述する。 Hereinafter, the spray coating method using an air flow will be described in detail.

本スプレー塗布方法では、メルトブロー法のように、口金孔を幅方向に1列から数列並べ、液体を吐出する箇所付近で、加温された気流を作用させることが好ましい。この時、図12に示したように、幅方向に並べた口金孔列の前後から気流44を作用させることが塗布安定性の観点から好ましい。また、気流の温度、流量、流速、方向を調整することにより、吐出された液体やその固化物46の紡糸性や冷却を制御可能である。メルトブロー法は通常、熱可塑性樹脂の短繊維不織布の製造に用いられており、低粘度樹脂に高速気流を作用させ、口金孔から吐出した樹脂を吹き飛ばして短繊維化している。ここで得られる樹脂繊維の繊維直径は1μm〜数十μmとばらつきが大きいものである。本発明では樹脂の目付け均一性を向上させる観点から、なるべく繊維直径ばらつきも小さくし、さらに短繊維ではなく連続繊維化、すなわち長繊維化することが好ましい。通常のポリエステル不織布において採用されるメルトブロー法での製造条件の設定は超極細繊維を得るために、樹脂粘度を超低粘度とし、かつ吐出したポリマーに随伴させる空気の気流速度も高く設定しているが、本発明においては1次プリプレグ1b上に均一に液体やその固化物46を付与することを目的として吐出条件や随伴させる気流速度等が調整される。かかる観点から、スプレー塗布装置での液体の粘度は1〜60Pa・sとすることが好ましい。液体の粘度は歪み速度3.14sec−1で測定した値を使用できる。一方、気流速度については、吐出された液体19の繊維化状況を見ながら決定することができる。In this spray coating method, it is preferable that the mouthpiece holes are arranged in one to several rows in the width direction and a heated air flow is applied in the vicinity of the portion where the liquid is discharged, as in the melt blow method. At this time, as shown in FIG. 12, it is preferable to apply the airflow 44 from the front and back of the base hole rows arranged in the width direction from the viewpoint of coating stability. Further, by adjusting the temperature, flow rate, flow velocity, and direction of the air flow, it is possible to control the spinnability and cooling of the discharged liquid and its solidified product 46. The melt blow method is usually used for producing a short fiber non-woven fabric of a thermoplastic resin, and a high-speed airflow is applied to a low-viscosity resin to blow off the resin discharged from the mouthpiece holes to shorten the fibers. The fiber diameter of the resin fiber obtained here varies widely from 1 μm to several tens of μm. In the present invention, from the viewpoint of improving the basis weight uniformity of the resin, it is preferable to reduce the variation in fiber diameter as much as possible, and to make continuous fibers, that is, long fibers, instead of short fibers. The manufacturing conditions of the melt blow method used in ordinary polyester non-woven fabrics are set so that the resin viscosity is ultra-low viscosity and the air flow velocity associated with the discharged polymer is also high in order to obtain ultrafine fibers. However, in the present invention, the discharge conditions, the accompanying air flow velocity, and the like are adjusted for the purpose of uniformly applying the liquid and the solidified product 46 thereof on the primary prepreg 1b. From this point of view, the viscosity of the liquid in the spray coating apparatus is preferably 1 to 60 Pa · s. For the viscosity of the liquid, the value measured at a strain rate of 3.14 sec -1 can be used. On the other hand, the air flow velocity can be determined while observing the fibrous state of the discharged liquid 19.

なお、吐出された液体やその固化物46が繊維状に賦形されているかは、例えば、スプレー塗布装置41から1次プリプレグ1cに達する繊維状に賦形された液体やその固化物46の経路(紡糸線)の動きを高速度ビデオカメラで撮影し、それを観察することで判断することができる。連続繊維化している場合には、繊維状に賦形された液体やその固化物46の動きが紡糸線上流と下流でリンクして揺動しているように観察される。また、1次プリプレグ1c上で捕集された液体の固化物を観察すると長繊維不織布状になっていると、連続繊維化していると判断することができる。また、短繊維の場合にも1次プリプレグ1c上で捕集された液体の固化物を観察し、短繊維不織布状になっていると繊維化していると判断できる。本発明においては捕集された繊維状に賦形された液体の固化物の繊維長が1cm以上であることが好ましく、10cm以上であるとより好ましく、連続繊維化されていることが更に好ましい。また、前記したように一方、連続繊維化せず液滴として飛び散っている場合には1次プリプレグ1c上で捕集された液体やその固化物は液滴形状となる。また、前記した高速度ビデオカメラで観察してもが紡糸線上流と下流でリンクして動いているように観察され難い。 Whether the discharged liquid or its solidified product 46 is formed into a fibrous form is determined by, for example, the path of the fibrous formed liquid or its solidified material 46 reaching the primary prepreg 1c from the spray coating device 41. The movement of (spinning wire) can be judged by shooting it with a high-speed video camera and observing it. In the case of continuous fibrous formation, the movement of the fibrous shaped liquid and its solidified product 46 is observed to be linked and swaying upstream and downstream of the spinning line. Further, when the solidified liquid collected on the primary prepreg 1c is observed, if it is in the form of a long-fiber non-woven fabric, it can be determined that the fibers are continuous fibers. Further, even in the case of short fibers, the solidified liquid collected on the primary prepreg 1c is observed, and it can be determined that the fibers are in the form of a short fiber non-woven fabric. In the present invention, the fiber length of the collected fibrous solidified liquid is preferably 1 cm or more, more preferably 10 cm or more, and further preferably continuous fibrousization. On the other hand, as described above, when the liquid is not made into continuous fibers and is scattered as droplets, the liquid collected on the primary prepreg 1c and its solidified material have a droplet shape. Further, even when observed with the above-mentioned high-speed video camera, it is difficult to observe that the spinning wire is linked and moving upstream and downstream.

本発明では吐出された液体やその固化物は繊維状に賦形されて1次プリプレグ上に捕集すると、液体やその固化物の目付のムラを抑制でき、プリプレグとしての品位を良好にできるため好ましい。また、装置の周囲を液体やその固化物によって汚すことも少なくできるメリットもある。なお、吐出された液体やその固化物が液滴となる場合、特に液滴サイズが数μm〜数百μmの微小液滴の場合には、液滴質量が小さいため飛散し易く、また連続繊維の場合とは異なり液滴の飛散を繋ぎとめる機構が無いため、汚れが発生し易くなると考えられる。 In the present invention, when the discharged liquid and its solidified material are shaped into fibers and collected on the primary prepreg, unevenness in the basis weight of the liquid and its solidified material can be suppressed, and the quality of the prepreg can be improved. preferable. In addition, there is an advantage that the surroundings of the device can be less likely to be polluted by a liquid or a solidified product thereof. When the discharged liquid or its solidified material becomes droplets, especially in the case of minute droplets having a droplet size of several μm to several hundred μm, the droplet mass is small, so that the droplets are easily scattered and continuous fibers. Unlike the case of the above case, since there is no mechanism for retaining the scattering of the droplets, it is considered that dirt is likely to occur.

本発明において、液体が加温されている場合には、液体は吐出された後、1次プリプレグに向けて冷却され、粘度、剛性が増加していく。特に連続繊維化される場合には、冷却により粘度、剛性が増加すると、繊維状に賦形された液体やその固化物が1次プリプレグに到達するまでの経路が、気流により大きく影響を受けるようになる。図13において、1次プリプレグ1bから液体の吐出部であるスプレー塗布装置41の下面(口金)までの高さh(紡糸長に相当。以下、塗布高さと呼ぶ)が低いと、繊維状に賦形された液体やその固化物46が低粘度・低剛性の状態で1次プリプレグ1cに到達し、気流により繊維状に賦形された液体やその固化物46の到達経路(紡糸線に相当)が影響を受け難いので、繊維状に賦形された液体やその固化物46が紡糸線途中で交差・交絡したり、1次プリプレグ1c上で水平方向に流されたりすることが少なく、紡糸線が直線状となる。このため、繊維状に賦形された液体やその固化46同士の間隔がほぼ等間隔となり、液体やその固化物46の幅方向の目付け均一性が向上する。一方、図14のように塗布高さhが高い場合には、1次プリプレグ1cに到達する前に繊維状に賦形された液体やその固化物46が高粘度・高剛性化するため気流により流され易くなり、紡糸線の途中で繊維状に賦形された液体やその固化物46が交差・交絡したり、1次プリプレグ1c上で水平方向に流され易くなったりする場合がある。このため、塗布高さhは1〜100mmとすると樹脂の目付け均一性が向上し、好ましい。より好ましくは70mm以下である。一方、塗布高さhは25mm以上であると、1次プリプレグ1b上での気流の乱れが抑制されるため、液体やその固化物46の液滴や繊維の飛散が抑制され、塗布工程付近の樹脂汚れを抑制でき、より好ましい。 In the present invention, when the liquid is heated, the liquid is discharged and then cooled toward the primary prepreg, and the viscosity and rigidity increase. Especially in the case of continuous fibrous formation, when the viscosity and rigidity increase due to cooling, the path until the fibrous shaped liquid and its solidified material reach the primary prepreg is greatly affected by the air flow. become. In FIG. 13, when the height h (corresponding to the spinning length, hereinafter referred to as the coating height) from the primary prepreg 1b to the lower surface (base) of the spray coating device 41 which is the liquid discharging portion is low, it is fibrously applied. The formed liquid and its solidified material 46 reach the primary prepreg 1c in a state of low viscosity and low rigidity, and the arrival path (corresponding to a spinning wire) of the liquid formed into fibers by an air flow and its solidified material 46. Is not easily affected, so the fibrous shaped liquid and its solidified product 46 are less likely to cross or entangle in the middle of the spinning line or to flow horizontally on the primary prepreg 1c, and the spinning line. Becomes linear. Therefore, the intervals between the fibrous shaped liquid and the solidified 46 thereof are substantially equal, and the basis weight uniformity of the liquid and the solidified product 46 in the width direction is improved. On the other hand, when the coating height h is high as shown in FIG. 14, the liquid formed into fibers and the solidified product 46 thereof become highly viscous and highly rigid before reaching the primary prepreg 1c, so that the air flow causes the liquid to become highly viscous and highly rigid. The liquid may be easily flown, and the fibrous liquid or its solidified product 46 may be crossed or entangled in the middle of the spinning wire, or may be easily flowed in the horizontal direction on the primary prepreg 1c. Therefore, when the coating height h is set to 1 to 100 mm, the uniformity of the resin texture is improved, which is preferable. More preferably, it is 70 mm or less. On the other hand, when the coating height h is 25 mm or more, the turbulence of the air flow on the primary prepreg 1b is suppressed, so that the scattering of droplets and fibers of the liquid or its solidified material 46 is suppressed, and the vicinity of the coating process is suppressed. It is more preferable because it can suppress resin stains.

また、吐出された液体は繊維化、特に連続繊維化されると、気流による飛散が抑制され、塗布工程付近の液体やその固化物汚れを抑制でき、好ましい。 Further, when the discharged liquid is made into fibers, particularly continuous fibers, scattering due to the air flow can be suppressed, and the liquid in the vicinity of the coating process and solidified stains thereof can be suppressed, which is preferable.

また、上記したように吐出された繊維状に賦形された液体やその固化物は紡糸線下流でも低粘度および/または低剛性を保持できる方が気流の影響を受け難い。このため、液体やその固化物質量や繊維比表面積により繊維状に賦形された液体やその固化物の冷却速度を制御し、気流の影響を受け難くできる場合がある。このため、液体の単孔吐出量や単孔吐出面積を調整することができる。また、低粘度液体の使用、吐出する液体温度の高温化により低粘度化しても、気流の影響を受け難くできる場合がある。液体として熱硬化性樹脂では適用できる樹脂温度上限に制約があるので、樹脂粘度が高い場合には、上記したように、単孔吐出量や単孔吐出面積を調整することも有効である。また、吐出された樹脂に作用させる気流の温度、流量、流速によっても繊維状に賦形された樹脂の冷却や細化過程を調整できるため、これらの工程パラメータも適宜組み合わせることができる。気流の流速や流量は、工業的な生産装置では供給する空気の圧力で調整する場合がある。 Further, the fibrous shaped liquid and its solidified product discharged as described above are less likely to be affected by the air flow if they can maintain low viscosity and / or low rigidity even downstream of the spinning line. Therefore, it may be possible to control the cooling rate of the fibrous shaped liquid or its solidified material by the mass of the liquid or its solidified material or the specific surface area of the fiber, and to make it less susceptible to the influence of the air flow. Therefore, the single-hole discharge amount and the single-hole discharge area of the liquid can be adjusted. Further, even if the viscosity is lowered by using a low-viscosity liquid or raising the temperature of the discharged liquid, it may be difficult to be affected by the air flow. Since there is a limit to the upper limit of the resin temperature that can be applied to a thermosetting resin as a liquid, it is also effective to adjust the single-hole discharge amount and the single-hole discharge area as described above when the resin viscosity is high. Further, since the cooling and thinning process of the fibrous resin can be adjusted by the temperature, flow rate, and flow velocity of the air flow acting on the discharged resin, these process parameters can be appropriately combined. In industrial production equipment, the flow velocity and flow rate of the air flow may be adjusted by the pressure of the supplied air.

また、本発明では、1次プリプレグが実質的に平面状に搬送されている領域において吐出された液体やその固化物を捕集すると、特許文献5記載のように強化繊維シートが下方に湾曲することに起因する種々の問題を解決することができる。なお、ここで、実質的に平面状に搬送されている領域とは、図12に示されるように液体やその固化物46の捕集部付近で1次プリプレグ1cが長手方向に実質的に直線状に搬送されている領域をいう。これは図12においては、強化繊維の水平配列方向、すなわち手前から奥から見た時に、液体やその固化物46の捕集部付近で搬送される1次プリプレグ1cが実質的に直線状に見えることを意味している。本発明において、スプレー塗布工程で下向き空気流が有っても1次プリプレグが下方向に湾曲しないようにする具体的方法については、特に制限は無いが、例えば図12に示したように、塗布工程で1次プリプレグ1c下部に、これを支持できる物(図12ではテーブル45を例示)を配置することが有効である。また、1次プリプレグに適切な張力をかけて搬送することが強化繊維の配列を保持する観点から好ましい。 Further, in the present invention, when the discharged liquid or the solidified product thereof is collected in the region where the primary prepreg is substantially conveyed in a plane, the reinforcing fiber sheet is curved downward as described in Patent Document 5. It is possible to solve various problems caused by the above. Here, as shown in FIG. 12, the region in which the primary prepreg is substantially transported in a plane is a region in which the primary prepreg 1c is substantially straight in the longitudinal direction in the vicinity of the collecting portion of the liquid or its solidified product 46. The area that is being conveyed in a shape. This is because in FIG. 12, the primary prepreg 1c transported in the horizontal arrangement direction of the reinforcing fibers, that is, when viewed from the front to the back, near the collecting portion of the liquid or its solidified material 46 looks substantially linear. It means that. In the present invention, there is no particular limitation on a specific method for preventing the primary prepreg from bending downward even if there is a downward air flow in the spray coating step, but as shown in FIG. 12, for example, coating is performed. In the process, it is effective to dispose an object capable of supporting the primary prepreg 1c below the primary prepreg 1c (table 45 is illustrated in FIG. 12). Further, it is preferable to apply an appropriate tension to the primary prepreg to carry it, from the viewpoint of maintaining the arrangement of the reinforcing fibers.

<カーテン塗布工程>
次に、1次プリプレグ形成後のカーテン塗布工程について詳述する。ここで、カーテン塗布とは液体を面状に吐出して、これが吐出された空間において膜状物を形成し、塗布されることを意味し、膜は液体のままでも半固化や固化されていても良い。このため、本発明では非接触塗布であるため、塗布ヘッドを押し付ける方法に比べ、擦過に起因する種々の問題を解決することができる。なお、第2の製造方法において、改質剤を付与する手段としてカーテン塗布を用いることもできるが、このときは、強化繊維シート上に塗布することになる。
<Curtain coating process>
Next, the curtain coating process after forming the primary prepreg will be described in detail. Here, curtain coating means that a liquid is discharged in a planar manner, a film-like substance is formed in the discharged space, and the film is applied, and the film is semi-solidified or solidified even if it is a liquid. Is also good. Therefore, since the coating is non-contact in the present invention, various problems caused by rubbing can be solved as compared with the method of pressing the coating head. In the second manufacturing method, curtain coating can be used as a means for applying the modifier, but in this case, the coating is applied on the reinforcing fiber sheet.

次に本発明では、液体の吐出方向と1次プリプレグの搬送方向の成す角度(この角度を便宜的に「塗布角」と称することがある)を80°以下とすることが好ましい。図15には、1次プリプレグ1cの搬送方向を水平方向とした時の一般的な塗布方法を示しているが、液体の吐出方向と1次プリプレグ1cの搬送方向の成す角度は90°である。本発明者らが、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂など)を用いて実験を行ったところ、液体の吐出方向と1次プリプレグの搬送方向の成す角度を90°とすると搬送速度を高くして塗布することが難しい場合があった。なお、塗布装置を1次プリプレグに押し付けている場合には、空中での膜の形成がないため、このような問題は発生しないと考えられる。しかしながら、図16に示したように液体の吐出方向と1次プリプレグ1cの搬送方向の成す角度を80°以下とすることで、液体を面状に吐出して膜47を形成させる場合であっても、安定して高速で塗布できることを本発明者らは見出したのである。塗布角αは小さい方が安定して高速で塗布でき、好ましい。ただし、塗布角αが小さくなると塗布ヘッドの大きさが1次プリプレグの搬送工程に干渉し易くなるため、装置上の制約が生じる場合がある。この観点から、塗布角αは30〜70°とすることが好ましい。 Next, in the present invention, it is preferable that the angle formed by the discharge direction of the liquid and the transport direction of the primary prepreg (this angle is sometimes referred to as a “coating angle” for convenience) is 80 ° or less. FIG. 15 shows a general coating method when the transport direction of the primary prepreg 1c is the horizontal direction, but the angle formed by the liquid discharge direction and the transport direction of the primary prepreg 1c is 90 °. .. When the present inventors conducted an experiment using a thermosetting resin (epoxy resin, etc.), the transfer speed was increased when the angle between the discharge direction of the liquid and the transfer direction of the primary prepreg was 90 °. Sometimes it was difficult to do. When the coating device is pressed against the primary prepreg, it is considered that such a problem does not occur because the film is not formed in the air. However, as shown in FIG. 16, by setting the angle between the liquid discharge direction and the transport direction of the primary prepreg 1c to 80 ° or less, the liquid is discharged in a planar manner to form the film 47. However, the present inventors have found that the coating can be applied stably and at high speed. The smaller the coating angle α, the more stable and high-speed coating can be performed, which is preferable. However, when the coating angle α becomes small, the size of the coating head tends to interfere with the transfer process of the primary prepreg, which may cause restrictions on the device. From this viewpoint, the coating angle α is preferably 30 to 70 °.

図16に示した、吐出線中心と1次プリプレグ1cとの距離である塗布高さhは3mm以上とすることで、カーテン塗布装置42の口金への液溜りによる口金汚れを抑制し、塗布安定性を向上できるため好ましい。また、18mm以下とすることで膜の形成が安定化するため好ましい。 By setting the coating height h, which is the distance between the center of the discharge line and the primary prepreg 1c, as shown in FIG. It is preferable because it can improve the properties. Further, it is preferable that the thickness is 18 mm or less because the formation of the film is stabilized.

カーテン塗布装置は、面状に液体の吐出が可能な装置であればよい。より詳細に説明すると、好適な例として、液体を吐出する口金から、幅方向に厚みが均一な液体が吐出され、面あるいはカーテン状の膜を形成できる装置である。一般的には、ダイコーターとよばれるものを使用可能であり、厚みが均一で間欠のないスリットから液体を吐出できる構造を用いることができる。また、カーテン塗布装置は吐出直前に液体を加熱し、任意の粘度に調整できる加熱機構を有することが好ましい。特に液体として硬化性樹脂を用いる場合、保管時の樹脂の熱履歴による劣化、粘度上昇、暴走反応の危険性があることから、樹脂の加温時間を短くし、かつ適切な温度管理を行うことが好ましい。なお、カーテン塗布装置での液体の粘度は1〜60Pa・sとすることが好ましい。液体の粘度は歪み速度3.14sec−1で測定した値を使用できる。The curtain coating device may be any device capable of discharging liquid in a planar manner. More specifically, as a preferred example, a device capable of forming a surface or curtain-like film by discharging a liquid having a uniform thickness in the width direction from a base for discharging the liquid. Generally, what is called a die coater can be used, and a structure capable of discharging a liquid from a slit having a uniform thickness and without interruption can be used. Further, it is preferable that the curtain coating device has a heating mechanism capable of heating the liquid immediately before discharging and adjusting the viscosity to an arbitrary value. In particular, when a curable resin is used as a liquid, there is a risk of deterioration, viscosity increase, and runaway reaction due to the thermal history of the resin during storage. Therefore, shorten the heating time of the resin and perform appropriate temperature control. Is preferable. The viscosity of the liquid in the curtain coating device is preferably 1 to 60 Pa · s. For the viscosity of the liquid, the value measured at a strain rate of 3.14 sec -1 can be used.

また、本発明では、液体が吐出された空間において膜は自由表面を有することとなるので、膜形状が変形し易い。例えば、膜の端部がいわゆる「ネックイン」により幅方向での縮退を発生したり、1次プリプレグが高速で搬送された際に膜全体が引っ張られる等により、膜の形成が不安定になったり、膜の目付けの均一性が損なわれる場合がある。このため、気流を膜の幅方向の端部に作用させ、膜形成を安定化することが好ましい。 Further, in the present invention, since the film has a free surface in the space where the liquid is discharged, the film shape is easily deformed. For example, the film formation becomes unstable because the edge of the film shrinks in the width direction due to so-called "neck-in", or the entire film is pulled when the primary prepreg is conveyed at high speed. Or, the uniformity of the texture of the film may be impaired. For this reason, it is preferable that the air flow acts on the end portion of the film in the width direction to stabilize the film formation.

膜は、引っ張り方向に対して垂直方向に膜の端部が膜の中心方向に引き込まれて膜の幅が縮小する「ネックイン」という現象が発生する(図17参照。Nで示された分、膜47の幅が減少している)。この現象は特に、膜を形成する液体やその固化物の粘度が高いときや、引っ張り速度が速いときなど、膜に高張力がかかる時に発生し易いと考えられる。特に本発明のプリプレグの製造方法によって高速で膜の形成を行う場合にはネックインを抑制することが好ましい。このため、本発明では、膜前面から端部に向けて気流(端部エア48)を作用させて、例えば吹き付けて(図17、図18参照)、膜端部を拡げるにようにすることが好ましい。このための気流を本発明では端部エアと呼ぶ。端部エアを作用させる手段としては一般的に金属管やノズルを用いることができる。端部エアの気流速度、流量、角度、位置、温度はネックインや樹脂膜の形成が安定して行われるかなどを考慮し、適切に選ぶことが好ましい。また、端部エアは膜を塗布する際に用いることができる。塗布する際とは、口金から液体を吐出し始める前、口金から液体の吐出を開始するとき、口金から液体を吐出する間、膜が形成され、膜が1次プリプレグに塗布される間など適宜選択して適用することができる。 In the membrane, a phenomenon called "neck-in" occurs in which the edge of the membrane is pulled toward the center of the membrane in the direction perpendicular to the pulling direction and the width of the membrane is reduced (see FIG. 17, the portion shown by N). , The width of the film 47 is reduced). It is considered that this phenomenon is particularly likely to occur when a high tension is applied to the film, such as when the viscosity of the liquid forming the film or its solidified product is high, or when the tensile speed is high. In particular, when the film is formed at high speed by the method for producing a prepreg of the present invention, it is preferable to suppress neck-in. Therefore, in the present invention, an air flow (end air 48) may be applied from the front surface of the membrane toward the end portion to, for example, blow (see FIGS. 17 and 18) to expand the end portion of the membrane. preferable. The airflow for this purpose is referred to as end air in the present invention. Generally, a metal tube or a nozzle can be used as a means for applying the end air. It is preferable to appropriately select the airflow velocity, flow rate, angle, position, and temperature of the end air in consideration of whether neck-in and resin film formation are stable. Further, the end air can be used when applying the film. When applying, before starting to discharge the liquid from the mouthpiece, when starting to discharge the liquid from the mouthpiece, while discharging the liquid from the mouthpiece, while the film is formed and the film is applied to the primary prepreg, etc. Can be selected and applied.

また、図19に示したように膜の引っ張り方向、すなわちプリプレグ搬送方向へ膜が過度に引っ張られる場合が有るが、この時には、例えば、図20のように膜前面から膜47の全面またはほぼ全面に向けて気流(面部エア47)を吹き付け、膜47が1次プリプレグ1cに接触する位置をカーテン塗布装置側に近づけることが好ましい。このための気流を本発明では面部エアと呼ぶ。面部エアの気流速度、流量、角度、位置、温度は膜の形成が安定して行われるかなどを考慮し、適切に選ぶことが好ましい。面部エアを付与する手段としては一般的にスリット状または線上に多孔が配列されたノズルを用いることができる。また、端部エア、面部エアとも付与装置はカーテン塗布装置に備えることが、装置をコンパクトにでき、また、取り扱い性の観点から好ましい(図21参照)。また、膜の面部への作用については、膜の背面側から空気を吸引することによっても膜が1次プリプレグに接触する位置を塗布部側に近づけることができる。 Further, as shown in FIG. 19, the film may be excessively pulled in the pulling direction of the film, that is, in the prepreg transport direction. At this time, for example, as shown in FIG. 20, the entire surface or almost the entire surface of the film 47 is seen. It is preferable to blow an air flow (surface air 47) toward the surface so that the position where the film 47 comes into contact with the primary prepreg 1c is closer to the curtain coating device side. The airflow for this purpose is referred to as surface air in the present invention. It is preferable that the air flow velocity, flow rate, angle, position, and temperature of the surface air are appropriately selected in consideration of whether or not the film is stably formed. As a means for applying surface air, a nozzle in which perforations are generally arranged in a slit shape or on a line can be used. Further, it is preferable that both the end air and the surface air are provided in the curtain coating device from the viewpoint of making the device compact and easy to handle (see FIG. 21). Further, regarding the action on the surface portion of the film, the position where the film contacts the primary prepreg can be brought closer to the coating portion side by sucking air from the back surface side of the film.

以上は1次プリプレグが水平に搬送される場合を示したが、図22に示すように、カーテン塗布はロール上の1次プリプレグに施すこともできる。この時には、膜47とロール50上の1次プリプレグ1bが接する時の接線と吐出方向の成す角を「塗布角」とすることができる。 The above shows the case where the primary prepreg is horizontally conveyed, but as shown in FIG. 22, the curtain coating can also be applied to the primary prepreg on the roll. At this time, the angle formed by the tangent line and the discharge direction when the film 47 and the primary prepreg 1b on the roll 50 are in contact with each other can be defined as the “coating angle”.

<第1の製造方法における、スプレー塗布、カーテン塗布で塗布する液体>
本発明の第1の製造方法において、スプレー塗布、カーテン塗布を用いて1次プリプレグに塗布する液体については、特に制限は無く、目的に合わせて適宜選択することができる。例えば、前記したマトリックス樹脂を用いることができる。また、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を単独で用いることもできるし、硬化剤や各種添加剤を単独で用いることもできる。さらに、前記した無機粒子や有機粒子、ポリマー粒子などの固形物を液体に含有させることもできる。また、これらのものは目的に応じて、加温や溶媒を加えることでスプレー塗布やカーテン塗布に適切な粘度に調整することができる。
<Liquid applied by spray coating or curtain coating in the first manufacturing method>
In the first production method of the present invention, the liquid to be applied to the primary prepreg by spray coating or curtain coating is not particularly limited and may be appropriately selected according to the intended purpose. For example, the above-mentioned matrix resin can be used. Further, a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used alone, or a curing agent or various additives can be used alone. Further, the liquid may contain solid substances such as the above-mentioned inorganic particles, organic particles, and polymer particles. Further, these viscosities can be adjusted to an appropriate viscosity for spray coating or curtain coating by adding heating or a solvent according to the purpose.

例えば、プリプレグ表面にタック性を付与したい場合には、液状エポキシ樹脂やウレタン樹脂、ゴム等のタック性を付与できる物質を所望のタック性になるよう適宜調整して用いることができる。また、1次プリプレグを形成させる時に用いるマトリックス樹脂から硬化剤の一部または全部を抜き出し、改めてスプレー塗布やカーテン塗布で付与することもできる。こうすることで、1次プリプレグを形成させる時に用いるマトリックス樹脂を低粘度化でき、工程安定性を向上させたり、製造速度を高速化することができる。また、1次プリプレグを形成させる時に用いるマトリックス樹脂から粒子の一部または全部を抜き出し、改めてスプレー塗布やカーテン塗布で付与することもできる。こうすることで、1次プリプレグを形成させる時に用いるマトリックス樹脂を低粘度化でき、工程安定性を向上させたり、製造速度を高速化することができる。このとき粒子は、適切な液体とサスペンジョンを形成させたり、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂に含有させて用いることができる。また、こうすることでプリプレグ表面に選択的に粒子を配置することが可能となり、強化繊維層と強化繊維層の層間に粒子を選択的に配置することができる。また、常温で固体となる液体を用いることで、プリプレグ表面の凹凸(粗度)を調整することも可能であり、これにより真空圧成形性などを向上することもできる。 For example, when it is desired to impart tackiness to the surface of the prepreg, a substance capable of imparting tackiness such as a liquid epoxy resin, urethane resin, or rubber can be appropriately adjusted and used so as to have a desired tackiness. It is also possible to extract a part or all of the curing agent from the matrix resin used when forming the primary prepreg, and apply it again by spray coating or curtain coating. By doing so, the viscosity of the matrix resin used when forming the primary prepreg can be reduced, the process stability can be improved, and the production speed can be increased. It is also possible to extract a part or all of the particles from the matrix resin used when forming the primary prepreg, and apply the particles again by spray coating or curtain coating. By doing so, the viscosity of the matrix resin used when forming the primary prepreg can be reduced, the process stability can be improved, and the production speed can be increased. At this time, the particles can be used by forming a suspension with an appropriate liquid or by containing them in a thermosetting resin or a thermoplastic resin. Further, by doing so, the particles can be selectively arranged on the surface of the prepreg, and the particles can be selectively arranged between the reinforcing fiber layer and the reinforcing fiber layer. Further, by using a liquid that becomes solid at room temperature, it is possible to adjust the unevenness (roughness) of the prepreg surface, which can improve the vacuum pressure moldability and the like.

<第2の製造方法における、改質剤の付与>
本発明の第2の製造方法においては、塗布部に導入する前の強化繊維シート1aに対し、改質剤を付与する。
<Addition of modifier in the second manufacturing method>
In the second production method of the present invention, a modifier is applied to the reinforcing fiber sheet 1a before being introduced into the coated portion.

(改質剤)
改質剤とは、糸割れ防止剤、靭性向上剤、難燃剤および毛羽集束剤からなる群から選ばれる薬剤を総称したものであり、プリプレグの品位や機能性を向上させることができる薬剤である。付与する改質剤はこれらの群から一つの改質剤を選択して付与することもできるし、複数の改質剤を併用して用いることや、混合して用いることももちろん可能である。各改質剤について詳細に説明する。
(Modifier)
The modifier is a general term for agents selected from the group consisting of a thread breakage inhibitor, a toughness improver, a flame retardant and a fluff sizing agent, and is an agent capable of improving the quality and functionality of a prepreg. .. As the modifier to be given, one modifier may be selected from these groups and given, and it is of course possible to use a plurality of modifiers in combination or to use them in combination. Each modifier will be described in detail.

(糸割れ防止剤)
糸割れ防止剤とは、プリプレグの重要な品位である幅方向の目付け均一性を高める薬剤である。糸割れについて図1bを用い説明する。炭素繊維を強化繊維1として用いる場合、強化繊維シート1aはトウを配列させて得ることができるが、この強化繊維シート1aが配列装置12から塗布部20まで搬送される間に、隣接するトウとトウの間が割れることがある。これを糸割れと称する。この糸割れした強化繊維シートをマトリックス樹脂2に通すと、得られるプリプレグ1cは幅方向に強化繊維がない品位不良が生じ、幅方向の目付け均一性が低下することがある。特にプリプレグ1cの強化繊維配列方向に対し幅方向に強化繊維がない部分の幅が2mm以上であるとき、品位不良と判定する。この糸割れは、塗布部20を通過する前の強化繊維シート1aに糸割れ防止剤を付与することで、改善または解消することができる。糸割れ防止剤はトウとトウの間を繋ぐ、あるいは掛け渡すように付与する薬剤のことである。糸割れ防止剤の付与により、トウの幅方向への移動を拘束あるいは抑制することで、強化繊維シートを実質的に一体化でき、結果としてトウとトウの間の糸割れを抑制できるものである。付与する糸割れ防止剤の成分は、トウとトウの間の糸割れを抑制できるものであれば特に限定されない。糸割れ防止剤は後に説明する塗布部20で塗布するマトリックス樹脂2、マトリックス樹脂2に含まれる成分またはその成分から選択されたものの組み合わせたものであるとき、最終的に得られるプリプレグを積層、硬化させたCFRPの機械特性が大きく低下せず好ましい。具体的な成分としては、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、熱可塑性樹脂から選択され混合された混合物も好ましく、得られるプリプレグを積層、硬化させたCFRPの耐熱性、耐薬品性、力学特性に優れる。付与する糸割れ防止剤の成分の具体例としては、低粘度な樹脂が好ましく、付与する際の溶融に必要な加熱を省略・簡略化できたり、塗布時あるいは追含浸時の含浸度を高めることができる。ここでいう低粘度とは、40℃において歪み速度3.14s−1で測定したときの粘度が4000Pa・s以下のものをいう。測定装置としては平行円盤型やコーン型などの粘弾性測定装置を用いることができる。
(Thread breakage preventive agent)
The thread breakage inhibitor is an agent that enhances the basis weight uniformity in the width direction, which is an important grade of the prepreg. Thread cracking will be described with reference to FIG. 1b. When the carbon fiber is used as the reinforcing fiber 1, the reinforcing fiber sheet 1a can be obtained by arranging the toes, but while the reinforcing fiber sheet 1a is transported from the arranging device 12 to the coating portion 20, it is connected to the adjacent toes. The gap between the toes may crack. This is called thread cracking. When this thread-broken reinforcing fiber sheet is passed through the matrix resin 2, the obtained prepreg 1c may have poor quality without reinforcing fibers in the width direction, and the texture uniformity in the width direction may decrease. In particular, when the width of the portion without the reinforcing fibers in the width direction with respect to the reinforcing fiber arrangement direction of the prepreg 1c is 2 mm or more, it is determined that the quality is poor. This thread cracking can be improved or eliminated by applying a thread cracking inhibitor to the reinforcing fiber sheet 1a before passing through the coating portion 20. The anti-thread breakage agent is an agent that is applied so as to connect or hang between the tow. By restraining or suppressing the movement of the toe in the width direction by applying the thread breakage inhibitor, the reinforcing fiber sheet can be substantially integrated, and as a result, the thread breakage between the toe and the toe can be suppressed. .. The component of the thread cracking inhibitor to be imparted is not particularly limited as long as it can suppress thread cracking between the tow. When the thread cracking inhibitor is a combination of the matrix resin 2 to be applied in the coating portion 20 to be described later, the components contained in the matrix resin 2, or those selected from the components, the finally obtained prepreg is laminated and cured. It is preferable that the mechanical properties of the CFRP are not significantly reduced. As a specific component, a mixture selected and mixed from an epoxy resin, an epoxy resin curing agent, and a thermoplastic resin is also preferable, and the obtained prepreg is laminated and cured to improve the heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties of CFRP. Excellent. As a specific example of the component of the thread cracking inhibitor to be applied, a low-viscosity resin is preferable, heating required for melting at the time of application can be omitted or simplified, and the degree of impregnation at the time of coating or additional impregnation is increased. Can be done. The low viscosity referred to here means a viscosity of 4000 Pa · s or less when measured at a strain rate of 3.14 s -1 at 40 ° C. As the measuring device, a viscoelasticity measuring device such as a parallel disk type or a cone type can be used.

(靭性向上剤)
靭性向上剤とは、付与することで得られるプリプレグを積層、硬化してなるCFRPの靭性や耐衝撃性を高めることができる薬剤である。靭性向上剤をマトリックス樹脂に進入する前の強化繊維シートに付与することで、強化繊維シート表層に靭性向上成分を付与することができ、CFRPの靭性を高められ、さらには糸割れ防止剤としての役割を同時に達成することも可能である。付与する靭性向上剤の成分としては、ポリアミドやポリイミドが好ましく、優れた靭性のため耐衝撃性を高めることができる。また、高い耐熱性を付与するという観点からは、Tgは180℃以上のものが好ましく、分子内に芳香環を有することが好ましい。具体的にはポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホンなどが好ましく用いられる。靭性向上剤としては、これら成分を溶融して付与することもできるし、粒子状としたものを樹脂に混練し用いることも可能である。
(Toughness improver)
The toughness improver is an agent capable of increasing the toughness and impact resistance of CFRP obtained by laminating and hardening prepregs obtained by applying the prepreg. By applying the toughness improving agent to the reinforcing fiber sheet before entering the matrix resin, the toughness improving component can be given to the surface layer of the reinforcing fiber sheet, the toughness of CFRP can be enhanced, and further, as a thread cracking preventive agent. It is also possible to achieve the roles at the same time. Polyamide and polyimide are preferable as the components of the toughness improver to be imparted, and the impact resistance can be enhanced due to the excellent toughness. Further, from the viewpoint of imparting high heat resistance, Tg is preferably 180 ° C. or higher, and preferably has an aromatic ring in the molecule. Specifically, polyethersulfone, polyetherethersulfone, polyetherimide, polyphenylene oxide, polysulfone and the like are preferably used. As the toughness improver, these components can be melted and applied, or particles can be kneaded into a resin and used.

(難燃材)
難燃剤とは、付与することでCFRPの難燃性を向上させることができる薬剤であり、特に航空機や車両等の構造部材、建築材料で必要とされる特性である。難燃剤をマトリックス樹脂に進入する前の強化繊維シートに付与することで、強化繊維シート表層に難燃剤を付与することで、CFRPの難燃性を付与することができる。本発明で用いる難燃剤としては、一般に公知の難燃剤を混練した樹脂を用いることができる。例えば金属水酸化物、金属酸化物、赤リン、リン酸エステル、リン酸塩などのリン原子含有化合物、窒素含有化合物、三酸化アンチモンなどを混練した樹脂を用いることができる。
(Flame-retardant material)
The flame retardant is a chemical that can improve the flame retardancy of CFRP by adding it, and is a characteristic required particularly for structural members and building materials of aircraft and vehicles. By applying the flame retardant to the reinforcing fiber sheet before entering the matrix resin, the flame retardant of CFRP can be imparted by applying the flame retardant to the surface layer of the reinforcing fiber sheet. As the flame retardant used in the present invention, a resin kneaded with a generally known flame retardant can be used. For example, a resin obtained by kneading a phosphorus atom-containing compound such as a metal hydroxide, a metal oxide, a red phosphorus, a phosphoric acid ester, or a phosphate, a nitrogen-containing compound, or antimony trioxide can be used.

(毛羽集束剤)
毛羽集束剤とは、付与することで強化繊維シートの面外方向に飛び出た毛羽を強化繊維シートに一体化させる薬剤である。強化繊維シートの面外方向に飛び出た毛羽がある場合、塗布部の狭窄部を通過する際、毛羽が切れ、塗布部に貯留するマトリックス樹脂中に堆積することがある。あらかじめ塗布部に進入する前の強化繊維シートに毛羽集束剤を付与することで、塗布部内で強化繊維シートから飛び出た毛羽が狭窄部で切れ、塗布部に貯留するマトリックス樹脂中に毛羽が滞留することを抑制でき、さらには糸割れ防止剤としての役割を同時に達成することも可能である。付与する毛羽集束剤の成分は特に問わないが、毛羽防止剤は後に説明する塗布部20で塗布するマトリックス樹脂2、マトリックス樹脂2に含まれる成分またはその成分から選択されたものの組み合わせたものであるとき、最終的に得られるプリプレグを積層、硬化させたCFRPの機械特性が大きく低下せず、塗布部に堆積する毛羽の発生を抑制でき好ましい。具体的な成分としては、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、熱可塑性樹脂から選択され混合された混合物も好ましく、得られるプリプレグを積層、硬化させたCFRPの耐熱性、耐薬品性、力学特性に優れる。付与する毛羽集束剤の成分の具体例としては、低粘度な樹脂が好ましく、付与する際の溶融に必要な加熱を省略・簡略化できたり、塗布時あるいは追含浸時の含浸度を高めることができる。ここでいう低粘度とは、40℃において歪み速度3.14s−1で測定したときの粘度が4000Pa・s以下のものをいう。測定装置としては平行円盤型やコーン型などの粘弾性測定装置を用いることができる。
(Fluff focusing agent)
The fluff sizing agent is an agent that integrates the fluff that protrudes in the out-of-plane direction of the reinforcing fiber sheet into the reinforcing fiber sheet by applying it. If there is fluff protruding out of the plane of the reinforcing fiber sheet, the fluff may break when passing through the narrowed portion of the coated portion and may be deposited in the matrix resin stored in the coated portion. By applying a fluff sizing agent to the reinforcing fiber sheet before entering the coating portion in advance, the fluff protruding from the reinforcing fiber sheet in the coating portion is cut at the narrowed portion, and the fluff stays in the matrix resin stored in the coating portion. It is possible to suppress this, and it is also possible to simultaneously achieve the role as a thread breakage preventive agent. The component of the fluff sizing agent to be imparted is not particularly limited, but the fluff inhibitor is a combination of the matrix resin 2 to be applied in the coating portion 20 to be described later, the components contained in the matrix resin 2, or those selected from the components. At this time, it is preferable that the mechanical properties of the CFRP obtained by laminating and curing the finally obtained prepreg are not significantly deteriorated and the generation of fluff accumulated on the coated portion can be suppressed. As a specific component, a mixture selected and mixed from an epoxy resin, an epoxy resin curing agent, and a thermoplastic resin is also preferable, and the obtained prepreg is laminated and cured to improve the heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties of CFRP. Excellent. As a specific example of the component of the fluff sizing agent to be applied, a low-viscosity resin is preferable, heating required for melting at the time of application can be omitted or simplified, and the degree of impregnation at the time of application or additional impregnation can be increased. can. The low viscosity referred to here means a viscosity of 4000 Pa · s or less when measured at a strain rate of 3.14 s -1 at 40 ° C. As the measuring device, a viscoelasticity measuring device such as a parallel disk type or a cone type can be used.

(改質剤の付与方法)
改質剤の付与方法としては、特に限定されず種々の方法を用いることができるが、強化繊維シートとの擦過で生じる毛羽による連続生産性の低下、強化繊維の配列性や直進性の乱れを抑制できることから、強化繊維シートに対し非接触の塗布方法が好ましい。例えば、前記したスプレー塗布(メルトブローを含む)、カーテン塗布を用いることができる。
(Method of applying modifier)
The method for applying the modifier is not particularly limited, and various methods can be used, but the continuous productivity is lowered due to fluffing caused by rubbing with the reinforcing fiber sheet, and the arrangement and straightness of the reinforcing fibers are disturbed. A non-contact coating method for the reinforcing fiber sheet is preferable because it can be suppressed. For example, the spray coating (including melt blow) and curtain coating described above can be used.

(付与する改質剤の目付)
付与する改質剤の両面合わせた目付(強化繊維シート1aに付与される単位面積あたりの改質剤の質量)は、20g/m以下であることが好ましい。この範囲であるとき、工程安定性やプリプレグの品質、品位、機能性が得られるとともに、最終的に得られるプリプレグを積層、硬化させたCFRPの機械特性の大きな低下を抑制することができる。
(Metsuke of modifier to be given)
The combined basis weight of the modifier to be applied (mass of the modifier per unit area applied to the reinforcing fiber sheet 1a) is preferably 20 g / m 2 or less. Within this range, process stability, quality, quality, and functionality of the prepreg can be obtained, and a large decrease in mechanical properties of the CFRP obtained by laminating and curing the finally obtained prepreg can be suppressed.

(改質剤の長手方向の付与間隔)
スプレー塗布ヘッドの幅が強化繊維シート幅方向の幅に比べて狭い場合、スプレー塗布ヘッドを幅方向にトラバースさせることもできる。この場合、スプレー塗布が強化繊維シート上でジグザグ形状となることがあるため、強化繊維シートの走行方向に対し、改質剤の付与が間欠的になる場合がある。このとき、改質剤の長手方向の付与間隔(改質剤の付与がスプレー塗布による場合はスプレー塗布間隔ともいう)は最大30mm以内であることが好ましく、この範囲であるとき改質剤による効果を得やすい。なお、付与間隔が最大30mm以内とは、改質剤が付与された強化シートを100cm(走行方向)×10cm(幅方向)で強化繊維シートの両端付近および中央付近の3箇所で観察した時に、いずれの観察箇所でも、改質剤が付与されていない部分が走行方向において30mmを超える距離が開いている箇所が存在していないことをいう。広幅スプレー塗布ヘッドを用いたり複数のスプレ塗布ヘッドを用いると、強化繊維シートの走行速度を速くしてもスプレー塗布間隔を減じることができる。
(Applying interval of modifier in the longitudinal direction)
When the width of the spray coating head is narrower than the width in the width direction of the reinforcing fiber sheet, the spray coating head can be traversed in the width direction. In this case, since the spray coating may have a zigzag shape on the reinforcing fiber sheet, the modifier may be intermittently applied to the traveling direction of the reinforcing fiber sheet. At this time, the application interval of the modifier in the longitudinal direction (also referred to as the spray application interval when the modifier is applied by spray coating) is preferably within 30 mm at the maximum, and when it is within this range, the effect of the modifier Easy to get. The maximum application interval is 30 mm or less when the reinforcing sheet to which the modifier is applied is observed at three locations near both ends and the center of the reinforcing fiber sheet at 100 cm (traveling direction) x 10 cm (width direction). In any of the observation points, it means that there is no part where the part to which the modifier is not applied is open at a distance exceeding 30 mm in the traveling direction. By using a wide spray coating head or by using a plurality of spray coating heads, the spray coating interval can be reduced even if the traveling speed of the reinforcing fiber sheet is increased.

<第2の製造方法における、改質剤付与工程>
強化繊維シートとしてUD基材を用いた場合について、改質剤付与工程を図1bを参照して説明する。クリール11から巻き出された複数本の強化繊維1は配列装置12により配列され、得られた強化繊維シートを直線的に改質剤付与装置を通し改質剤を付与し、得られた改質剤を付与した強化繊維シート1bを搬送ロール13で走行方向を水平方向から鉛直方向下向きに方向転換させ塗布部20に通過させる例である。
<Step of applying modifier in the second manufacturing method>
The case where the UD base material is used as the reinforcing fiber sheet will be described with reference to FIG. 1b. The plurality of reinforcing fibers 1 unwound from the creel 11 are arranged by the arranging device 12, and the obtained reinforcing fiber sheet is linearly passed through the modifier applying device to apply the modifier, and the obtained reforming is performed. This is an example in which the reinforcing fiber sheet 1b to which the agent is applied is passed through the coating portion 20 by changing the traveling direction from the horizontal direction to the vertical downward direction by the transport roll 13.

改質剤付与装置としては本発明の目的を達成する範囲で制限なく種々の付与装置から適宜選択し用いることができる。スプレー塗布(メルトブローを含む)であると低目付けの塗布が容易であり好ましい。さらにメルトブローは改質剤を空気流により強化繊維シートへ導くため、装置周辺の汚染が少なく、改質剤のロスも少なく、目付け均一性が高く好ましい。カーテン布は間欠なく改質剤の付与が可能であり好ましい。 As the modifier applying device, it can be appropriately selected and used from various applying devices without limitation within the range of achieving the object of the present invention. Spray coating (including melt blow) is preferable because it facilitates low basis weight coating. Further, since the melt blow guides the modifier to the reinforcing fiber sheet by the air flow, the contamination around the apparatus is small, the loss of the modifier is small, and the basis weight uniformity is high, which is preferable. The curtain cloth is preferable because the modifier can be applied without interruption.

改質剤を付与する面は強化繊維シート1aに対し片面でも両面でもよい。なお、図1bでは強化繊維シート1aに対し改質剤を付与する場所は、配列装置12で得られた強化繊維シート1aを方向転換する搬送ロール13までの水平搬送する区間内に改質剤付与装置28を具備し改質剤を付与する例を示したが、もちろん改質剤の付与は強化繊維の配列装置12から塗布部20までの間であれば特に限定されず、搬送ロール13から塗布部までの区間内に改質剤付与装置を具備し、鉛直方向下向きに走行する強化繊維シートに対し改質剤を付与してもよい。なお、図1bでは省略したが、強化繊維を巻き出すクリールから塗布部までの間において、適宜強化繊維シートの拡幅装置、平滑化装置、また、強化繊維シートの予熱装置を用いることもできる。また、かかる配列装置、拡幅装置、平滑化装置、予熱装置は適宜順番を変更し用いることもできる。 The surface to which the modifier is applied may be one side or both sides with respect to the reinforcing fiber sheet 1a. In addition, in FIG. 1b, the place where the modifier is applied to the reinforcing fiber sheet 1a is the place where the modifier is applied in the section for horizontally transporting the reinforcing fiber sheet 1a obtained by the arranging device 12 to the transport roll 13 for changing the direction. An example in which the apparatus 28 is provided and the modifier is applied is shown, but of course, the addition of the modifier is not particularly limited as long as it is between the reinforcing fiber arranging device 12 and the coating portion 20, and the modifier is applied from the transport roll 13. A modifier applying device may be provided in the section up to the portion, and the modifier may be applied to the reinforcing fiber sheet running downward in the vertical direction. Although omitted in FIG. 1b, a widening device and a smoothing device for the reinforcing fiber sheet, and a preheating device for the reinforcing fiber sheet can be appropriately used between the creel that unwinds the reinforcing fibers and the coating portion. Further, the order of the array device, the widening device, the smoothing device, and the preheating device can be changed as appropriate.

なお、強化繊維ファブリックを用いる場合は、図1bのクリール11を強化繊維ファブリックの巻きだし設備に置き換え、図1の配列装置12をニップロールに置き換えて、強化繊維ファブリックを引き出せばよい。 When the reinforcing fiber fabric is used, the creel 11 in FIG. 1b may be replaced with the reinforcing fiber fabric unwinding equipment, the arranging device 12 in FIG. 1 may be replaced with a nip roll, and the reinforcing fiber fabric may be pulled out.

<走行機構>
強化繊維シートや本発明のプリプレグを搬送するための走行機構としては、公知のローラー等を好適に用いることができる。
<Running mechanism>
As a traveling mechanism for transporting the reinforcing fiber sheet or the prepreg of the present invention, a known roller or the like can be preferably used.

また、本発明では、強化繊維の配列乱れや毛羽立ちを抑制するため、強化繊維シートの走行経路はなるべく直線状であることが好ましい。また、プリプレグは離型シートとの積層体であるシート状一体物とすることが多いが、これの搬送工程において、屈曲部を有すると、内層と外層の周長差による皺が発生する場合が有るため、シート状一体物の走行経路もなるべく直線状であることが好ましい。この観点からは、シート状一体物の走行経路中では、ニップロールを用いる方が好ましい。 Further, in the present invention, in order to suppress the arrangement disorder and fluffing of the reinforcing fibers, it is preferable that the traveling path of the reinforcing fiber sheet is as straight as possible. In addition, the prepreg is often a sheet-like integral body that is a laminated body with a release sheet, but in the transport process of this, if there is a bent portion, wrinkles may occur due to the difference in peripheral length between the inner layer and the outer layer. Therefore, it is preferable that the traveling path of the sheet-like integrated object is as straight as possible. From this point of view, it is preferable to use a nip roll in the traveling path of the sheet-shaped integral body.

S字ロールとニップロールのどちらを用いるかは、製造条件や製造物の特性に応じ、適宜選択することが可能である。 Whether to use the S-shaped roll or the nip roll can be appropriately selected according to the manufacturing conditions and the characteristics of the product.

<高張力引き取り装置>
本発明では、塗布部から1次プリプレグを引き出すための高張力引き取り装置を塗布部より工程下流に配置することが好ましい。これは、塗布部で、強化繊維シートとマトリックス樹脂の間で高い摩擦力、せん断応力が発生するため、それに打ち勝ってプリプレグを引き出すためには、工程下流で高い引き取り張力を発生させることが好ましいためである。高張力引き取り装置としては、ニップロールやS字ロールなどを用いることができるが、いずれもロールとプリプレグの間の摩擦力を高めることで、スリップを防止し、安定した走行を可能とすることができる。このためには、摩擦係数の高い材料をロール表面に配したり、ニップ圧力やS字ロールへのプリプレグの押し付け圧を高くすることが好ましい。スリップを防止する観点からは、S字ロールの方がロール径や接触長などで容易に摩擦力を制御でき、好ましい。
<High-strength take-back device>
In the present invention, it is preferable to dispose a high-tensile take-up device for pulling out the primary prepreg from the coating portion downstream of the coating portion. This is because high frictional force and shear stress are generated between the reinforcing fiber sheet and the matrix resin in the coated portion, and in order to overcome them and pull out the prepreg, it is preferable to generate a high take-up tension downstream of the process. Is. As the high-tensile take-up device, a nip roll, an S-shaped roll, or the like can be used, but by increasing the frictional force between the roll and the prepreg, slippage can be prevented and stable running can be achieved. .. For this purpose, it is preferable to arrange a material having a high coefficient of friction on the roll surface, or to increase the nip pressure or the pressing pressure of the prepreg against the S-shaped roll. From the viewpoint of preventing slippage, the S-shaped roll is preferable because the frictional force can be easily controlled by the roll diameter, contact length, and the like.

<離型シート供給装置、ワインダー>
本発明を用いてのプリプレグやFRPの製造においては適宜離型シート供給装置やワインダーを用いることができ、そのようなものとしては公知のものを使用することができるが、いずれも巻き出し、あるいは巻き取り張力を巻き出しあるいは巻き取り速度にフィードバックできる機構を備えていることがシートの安定走行の観点から好ましい。
<Release sheet supply device, winder>
In the production of prepregs and FRPs using the present invention, a release sheet feeder or a winder can be appropriately used, and known ones can be used as such, but any of them can be unwound or unwound. From the viewpoint of stable running of the seat, it is preferable to have a mechanism capable of feeding back the take-up tension to the take-up or take-up speed.

<追含浸>
所望の含浸度に調整するために、本発明にさらに塗布後に別途、含浸装置を用いて更に含浸度を高める手段を組み合わせることも可能である。ここでは、塗布部での含浸と区別するために、塗布後に追加で含浸することを追含浸、そのための装置を追含浸装置と称することとする。追含浸装置として用いられる装置には特に制限は無く、目的に応じて公知のものから適宜選択することができる。例えば、特開2011−132389号公報やWO2015/060299パンフレット記載のように、シート状炭素繊維束と樹脂の積層体を、熱板で予熱しシート状炭素繊維束上の樹脂を十分軟化させた後、やはり加熱されたニップロールで加圧する装置を用いることで含浸を進めることができる。予熱のための熱板温度やニップロール表面温度、ニップロールの線圧、ニップロールの直径・数は所望の含浸度になるように適宜選択することができる。また、WO2010/150022パンフレット記載のようなプリプレグシートがS字型に走行する“S−ラップロール”を用いることも可能である。本発明では“S−ラップロール”を単に“S字ロール”と称することとする。WO2010/150022パンフレット図1ではプリプレグシートがS字型に走行する例が記載されているが、含浸が可能であれば、U字型や、V型またはΛ型のようにシートとロールの接触長を調整してもよい。また、含浸圧を高め含浸度を上げる場合には、対向するコンタクトロールを付加することも可能である。さらにWO2015/076981パンフレット図4記載のように、“S−ラップロール”に対向してコンベヤーベルトを配することで含浸効率を向上させ、プリプレグの製造速度の高速化をはかることも可能である。また、WO2017/068159パンフレットや特開2016−203397号公報などに記載のように、含浸前にプリプレグに超音波を付与し、プリプレグを急速昇温することで、含浸効率を向上させることも可能である。また、特開2017−154330号公報記載のように、超音波発生装置で複数の“しごき刃”振動させる含浸装置を用いることも可能である。また、特開2013−22868号公報記載のようにプリプレグを折り畳んで含浸することも可能である。
<Additional impregnation>
In order to adjust the degree of impregnation to a desired degree, it is also possible to combine the present invention with a means for further increasing the degree of impregnation by using an impregnation device separately after coating. Here, in order to distinguish from impregnation in the coating portion, additional impregnation after coating is referred to as additional impregnation, and a device for that purpose is referred to as a re-impregnation device. The apparatus used as the re-impregnation apparatus is not particularly limited, and can be appropriately selected from known ones according to the purpose. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-132389 and WO2015 / 0602999 pamphlet, after preheating the laminate of the sheet-shaped carbon fiber bundle and the resin with a hot plate to sufficiently soften the resin on the sheet-shaped carbon fiber bundle. The impregnation can also proceed by using a device that pressurizes with a heated nip roll. The hot plate temperature for preheating, the surface temperature of the nip roll, the linear pressure of the nip roll, and the diameter and number of the nip roll can be appropriately selected so as to obtain a desired impregnation degree. It is also possible to use an "S-lap roll" in which the prepreg sheet runs in an S shape as described in the WO2010 / 150022 pamphlet. In the present invention, the "S-wrap roll" is simply referred to as an "S-shaped roll". WO2010 / 150022 Pamphlet Fig. 1 describes an example in which the prepreg sheet runs in an S shape, but if impregnation is possible, the contact length between the sheet and the roll, such as a U shape, a V shape, or a Λ shape. May be adjusted. Further, when the impregnation pressure is increased and the impregnation degree is increased, it is possible to add opposite contact rolls. Further, as shown in FIG. 4 of the WO2015 / 076981 pamphlet, it is possible to improve the impregnation efficiency and increase the production speed of the prepreg by arranging the conveyor belt facing the “S-lap roll”. Further, as described in WO2017 / 068159 Pamphlet, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-203397, etc., it is possible to improve the impregnation efficiency by applying ultrasonic waves to the prepreg before impregnation and rapidly raising the temperature of the prepreg. be. Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-154330, it is also possible to use an impregnation device that vibrates a plurality of "squeezing blades" in the ultrasonic wave generator. It is also possible to fold and impregnate the prepreg as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-22868.

<簡易追含浸>
上記では、従来の追含浸装置を適用する例を示したが、塗布部直下では未だ1次プリプレグの温度が高い場合があり、そのような場合には塗布部を出て後、あまり時間が経っていない段階で追含浸操作を加えると、1次プリプレグを再昇温するための熱板などの加熱装置を省略あるいは簡略化し、含浸装置を大幅に簡略化・小型化することも可能である。このように塗布部直下に位置させる含浸装置を簡易追含浸装置と称することとする。簡易追含浸装置としては加熱ニップロールや加熱S字ロールを用いることができるが、通常の含浸装置に比較し、ロール径や設定圧力、1次プリプレグとロールの接触長を減じることができ、装置を小型化できるだけでなく消費電力なども減じることができ、好ましい。
<Simple re-impregnation>
In the above, an example of applying the conventional re-impregnation device is shown, but the temperature of the primary prepreg may still be high directly under the coating part, and in such a case, a long time has passed after leaving the coating part. If the additional impregnation operation is performed at the stage where the primary prepreg is not, the heating device such as a hot plate for reheating the primary prepreg can be omitted or simplified, and the impregnation device can be significantly simplified and miniaturized. The impregnation device located directly under the coating portion in this way is referred to as a simple re-impregnation device. A heated nip roll or a heated S-shaped roll can be used as the simple re-impregnation device, but the roll diameter, set pressure, and contact length between the primary prepreg and the roll can be reduced as compared with a normal impregnation device. Not only can it be miniaturized, but it can also reduce power consumption, which is preferable.

また、1次プリプレグが簡易追含浸装置に入る前に、1次プリプレグに離形シートを付与すると、1次プリプレグの走行性が向上し好ましい。 Further, it is preferable to attach a release sheet to the primary prepreg before the primary prepreg enters the simple re-impregnation device because the running performance of the primary prepreg is improved.

図23には、追含浸装置を具備した工程の一例を示している。塗布部430の直下に簡易追含浸装置453を備えている。ここでは、簡易追含浸装置453はニップロールの例を示しているが、ニップローラーは加熱機構を備えていることが好ましい。また、ニップロールの段数は目的により適宜選択可能であるが、工程簡略化の観点からは3段以下が好ましい(図23では2段の例を示している)。また、ニップローラーは駆動装置を備えていることがプリプレグ搬送の張力制御が容易である観点から好ましい。ニップ圧力は所望の含浸度に合わせ、適宜調整可能である。 FIG. 23 shows an example of a process provided with a re-impregnation device. A simple re-impregnation device 453 is provided directly below the coating portion 430. Here, the simple re-impregnation device 453 shows an example of a nip roll, but it is preferable that the nip roller is provided with a heating mechanism. The number of stages of the nip roll can be appropriately selected depending on the purpose, but from the viewpoint of process simplification, 3 stages or less is preferable (an example of 2 stages is shown in FIG. 23). Further, it is preferable that the nip roller is provided with a drive device from the viewpoint that tension control of prepreg transfer is easy. The nip pressure can be adjusted as appropriate according to the desired impregnation degree.

また、ニップロール表面は1次プリプレグが貼りつかないように適切な離型処理が施されていたり、1次プリプレグとニップロールの間に離型シートを挿入したりすることが好ましい(簡略化のため図23には描画していない)。1次プリプレグとニップロールの間に離型シートを挿入する場合には、塗布部430側から挿入し、高張力引き取り装置444側のロールで離型シートを1次プリプレグから引き離すことが好ましい。引き離された離型シートはそのまま巻き取ってもよいし、そのまま再度、塗布部430側から挿入するようサーキット走行させてもよい。 Further, it is preferable that the surface of the nip roll is subjected to an appropriate mold release treatment so that the primary prepreg does not stick, or a mold release sheet is inserted between the primary prepreg and the nip roll (for simplification, the figure). 23 is not drawn). When inserting the release sheet between the primary prepreg and the nip roll, it is preferable to insert the release sheet from the coating portion 430 side and separate the release sheet from the primary prepreg with the roll on the high-tensile take-up device 444 side. The released mold sheet may be wound up as it is, or may be run on a circuit so as to be inserted again from the coating portion 430 side as it is.

また、追含浸装置としてはニップロールのほか、前記した“S−ラップロール”や固定バー等を用いることもできる。また、赤外線やレーザーなどによる非接触加熱装置を用いることもできる。 Further, as the re-impregnation device, in addition to the nip roll, the above-mentioned "S-wrap roll", a fixing bar, or the like can also be used. It is also possible to use a non-contact heating device using infrared rays, a laser, or the like.

<プリプレグ>
本発明の製造方法で得られるプリプレグにおいてマトリックス樹脂の含浸率は10%以上であることが望ましい。マトリックス樹脂の含浸の様子は、採取したプリプレグを裂き、内部を目視することで含浸の有無を確認することができ、より定量的には例えば剥離法で評価することが可能である。剥離法によるマトリックス樹脂の含浸率は以下のようにして測定することができる。すなわち、採取したプリプレグを粘着テープで挟み、これを剥離し、マトリックス樹脂が付着した強化繊維とマトリックス樹脂が付着していない強化繊維を分離する。そして、投入した強化繊維シート全体の質量に対するマトリックス樹脂が付着した強化繊維の質量の比率を剥離法によるマトリックス樹脂の含浸率とすることができる。また、含浸度が高いプリプレグでは、プリプレグの毛細管現象による吸水率により含浸度を評価することもできる。具体的には、特表2016−510077号公報に記載の方法にならい、プリプレグを10cm×10cmにカットし、その1辺を5mm、水に5分間浸漬した時の質量変化から計算することができる。
<Prepreg>
In the prepreg obtained by the production method of the present invention, the impregnation rate of the matrix resin is preferably 10% or more. The state of impregnation of the matrix resin can be confirmed by tearing the collected prepreg and visually observing the inside, and more quantitatively, for example, it can be evaluated by a peeling method. The impregnation rate of the matrix resin by the peeling method can be measured as follows. That is, the collected prepreg is sandwiched between adhesive tapes and peeled off to separate the reinforcing fibers to which the matrix resin is attached and the reinforcing fibers to which the matrix resin is not attached. Then, the ratio of the mass of the reinforcing fibers to which the matrix resin is attached to the mass of the entire charged reinforcing fiber sheet can be used as the impregnation rate of the matrix resin by the peeling method. Further, in a prepreg having a high degree of impregnation, the degree of impregnation can be evaluated by the water absorption rate due to the capillary phenomenon of the prepreg. Specifically, it can be calculated from the mass change when the prepreg is cut into 10 cm × 10 cm and one side thereof is immersed in water for 5 minutes according to the method described in Japanese Patent Publication No. 2016-510077. ..

なお、本発明を説明するにおいて、塗布部から導出されたマトリックス樹脂が含浸された強化繊維シートを1次プリプレグと称しているが、用語として、1次プリプレグはプリプレグの概念に属する用語であることはいうまでもない。 In the description of the present invention, the reinforcing fiber sheet impregnated with the matrix resin derived from the coated portion is referred to as a primary prepreg, but as a term, the primary prepreg is a term belonging to the concept of prepreg. Needless to say.

<プリプレグ幅>
FRPの前駆体の一種であるプリプレグは本発明で得られるプリプレグの一形態であるため、本発明をFRP用途に適用する場合について、以下説明する。
<Prepreg width>
Since the prepreg, which is a kind of precursor of FRP, is a form of the prepreg obtained in the present invention, a case where the present invention is applied to FRP applications will be described below.

プリプレグの幅には、特に制限は無く、幅が数十cm〜2m程度の広幅でも良いし、幅数mm〜数十mmのテープ状でも良く、用途に応じ幅を選択することができる。近年では、プリプレグの積層工程を効率化するため、細幅プリプレグやプリプレグテープを自動積層していくATL(Automated Tape Laying)やAFP(Automated Fiber Placement)と呼ばれる装置が広く用いられるようになってきており、これに適合した幅とすることも好ましい。ATLでは幅が約7.5cm、約15cm、約30cm程度の細幅プリプレグが用いられることが多く、AFPでは約3mm〜約25mm程度のプリプレグテープが用いられることが多い。 The width of the prepreg is not particularly limited, and may be as wide as several tens of cm to 2 m or as a tape having a width of several mm to several tens of mm, and the width can be selected according to the application. In recent years, in order to improve the efficiency of the prepreg laminating process, devices called ATL (Automated Tape Laying) and AFP (Automated Fiber Placement) that automatically laminate narrow prepregs and prepreg tapes have become widely used. It is also preferable that the width is suitable for this. In ATL, narrow prepregs having a width of about 7.5 cm, about 15 cm, and about 30 cm are often used, and in AFP, prepreg tapes having a width of about 3 mm to about 25 mm are often used.

所望の幅のプリプレグを得る方法には特に制限は無く、幅1m〜2m程度の広幅プリプレグを細幅にスリットする方法を用いることができる。また、スリット工程を簡略化あるいは省略するため、最初から所望の幅となるよう本発明で用いる塗布部の幅を調整することもできる。例えば、ATL用に30cm幅の細幅プリプレグを製造する場合には、塗布部出口の幅をそれに応じて調整すればよい。また、これを効率的に製造するためには、製品幅を30cmとして製造することが好ましく、係る製造装置を複数個並列させると、同一の走行装置・搬送装置、各種ロール、ワインダーを用いて複数ラインのプリプレグを製造することができる。図24には一例として、塗布部を5つ並列方向に連結した例を示している。この時、5枚の強化繊維シート416は、それぞれ独立した5つの強化繊維予熱装置420、塗布部430を通過し、5枚の1次プリプレグ471が得られるようにしても良いし、強化繊維予熱装置420、塗布部430は並列方向に一体化されていてもよい。この場合には、塗布部430中で幅規制機構、塗布部出口幅を独立に5つ備えればよい。 The method for obtaining a prepreg having a desired width is not particularly limited, and a method of narrowly slitting a wide prepreg having a width of about 1 m to 2 m can be used. Further, in order to simplify or omit the slit step, the width of the coating portion used in the present invention can be adjusted so as to have a desired width from the beginning. For example, when producing a narrow prepreg having a width of 30 cm for ATL, the width of the outlet of the coating portion may be adjusted accordingly. Further, in order to efficiently manufacture this, it is preferable to manufacture the product with a product width of 30 cm, and when a plurality of such manufacturing devices are arranged in parallel, a plurality of such manufacturing devices are used, using the same traveling device / transport device, various rolls, and a winder. Line prepregs can be manufactured. As an example, FIG. 24 shows an example in which five coating portions are connected in the parallel direction. At this time, the five reinforcing fiber sheets 416 may pass through the five independent reinforcing fiber preheating devices 420 and the coating portion 430 to obtain the five primary prepregs 471, or the reinforcing fiber preheating may be obtained. The device 420 and the coating unit 430 may be integrated in the parallel direction. In this case, the coating portion 430 may be provided with five independent width regulating mechanisms and five coating portion outlet widths.

また、プリプレグテープの場合には、テープ状の強化繊維束が1糸条〜3糸状程度で強化繊維シートを形成させ、これを所望のテープ幅が得られるように幅を調整した塗布部に通すことで得ることもできる。プリプレグテープの場合はテープ同士の横方向の重なりを制御する観点から、特にテープ幅の精度が求められる場合が多い。このため、塗布部出口幅をより厳密に管理することが好ましく、この場合には、前記のL、L2およびWが、L≦W+1mmおよび/またはL2≦W+1mm、の関係を満たすようすることが好ましい。 Further, in the case of prepreg tape, a tape-shaped reinforcing fiber bundle forms a reinforcing fiber sheet with about 1 to 3 threads, and the tape-shaped reinforcing fiber bundle is passed through a coating portion whose width is adjusted so that a desired tape width can be obtained. You can also get it by doing. In the case of prepreg tape, the accuracy of the tape width is often required from the viewpoint of controlling the lateral overlap of the tapes. Therefore, it is preferable to control the outlet width of the coating portion more strictly, and in this case, it is preferable that the above L, L2 and W satisfy the relationship of L ≦ W + 1 mm and / or L2 ≦ W + 1 mm. ..

<スリット>
プリプレグのスリット方法にも特に制限は無く、公知のスリット装置を用いることができる。プリプレグを一旦巻き取った後、改めてスリット装置に設置し、スリットを行っても良いし、効率化のため、プリプレグ一旦巻き取ることなくプリプレグ作製工程から連続してスリット工程を配置しても良い。また、スリット工程は1m以上の広幅プリプレグを直接、所望の幅にスリットしても良いし、一旦、30cm程度の細幅プリプレグにカット・小分けした後、これを改めて所望の幅にスリットしても良い。
<Slit>
The slitting method of the prepreg is not particularly limited, and a known slitting device can be used. After winding the prepreg once, it may be installed in the slit device again to perform slitting, or for efficiency, the slit process may be arranged continuously from the prepreg manufacturing process without winding the prepreg once. Further, in the slitting process, a wide prepreg having a width of 1 m or more may be directly slit to a desired width, or a narrow prepreg having a width of about 30 cm may be cut and subdivided, and then slit again to a desired width. good.

なお、上記の細幅プリプレグ、プリプレグテープを複数の塗布部を並列させた場合には、それぞれ独立に離型シートを供給しても良いし、1枚の広幅離型シートを供給し、これに複数枚のプリプレグを積層させても良い。このようにして得られるプリプレグの幅方向の端部を切り落とし、ATLやAFPの装置に供給することができる。この場合には切り落とす端部の大部分が離型シートとなるため、スリットカッター刃に付着するマトリックス樹脂成分(FRPの場合には樹脂成分)を減じることができ、スリットカッター刃の清掃周期を延長できるというメリットもある。 When a plurality of coated portions of the above-mentioned narrow prepreg and prepreg tape are arranged in parallel, a release sheet may be supplied independently of each, or one wide release sheet may be supplied to the release sheet. A plurality of prepregs may be laminated. The widthwise end of the prepreg thus obtained can be cut off and supplied to the ATL or AFP device. In this case, since most of the end to be cut off becomes a release sheet, the matrix resin component (resin component in the case of FRP) adhering to the slit cutter blade can be reduced, and the cleaning cycle of the slit cutter blade can be extended. There is also the merit of being able to do it.

<本発明の変形態様(バリエーション)および応用態様>
本発明においては、塗布部を複数個用い、更なる製造工程の効率化やの高機能化を図ることができる。
<Modification (variation) and application of the present invention>
In the present invention, a plurality of coated portions can be used to further improve the efficiency and functionality of the manufacturing process.

例えば、複数枚のプリプレグを積層させるように複数の塗布部を配置することができる。図25には一例として、2つの塗布部を用いてプリプレグの積層を行う態様の例を示している。第1の塗布部431と第2の塗布部432から引き出された2枚の1次プリプレグ471は方向転換ロール445を経て、その下方の積層ロール447で樹脂フィルム443とともに積層される。プリプレグと方向転換ロール間に離型シートを位置させると、プリプレグがニップロールに貼りつくことを抑制し、走行を安定化することができ、好ましい。図16では、2つの方向転換ロール445に離型シート446をサーキット走行させている装置を例示している。なお、方向転換ロールは、離型処理の施された方向転換ガイド等で代用することも可能である。図25では高張力引き取り装置444は1次プリプレグ471の積層後に配置しているが、積層前に配置することももちろん可能である。なお、図25ではスプレー塗布装置、カーテン塗布装置の描画は省略しているが、1次プリプレグ形成後の任意の位置に配置することができる。 For example, a plurality of coating portions can be arranged so that a plurality of prepregs are laminated. FIG. 25 shows, as an example, an example of a mode in which prepregs are laminated using two coating portions. The two primary prepregs 471 drawn from the first coating portion 431 and the second coating portion 432 pass through the turning roll 445 and are laminated together with the resin film 443 on the laminating roll 447 below the turning roll 445. It is preferable to position the release sheet between the prepreg and the turning roll because the prepreg can be prevented from sticking to the nip roll and the running can be stabilized. FIG. 16 illustrates an apparatus in which a release seat 446 is run on a circuit on two turning rolls 445. The direction change roll can be replaced with a direction change guide or the like that has been subjected to a mold release process. In FIG. 25, the high-tensile take-up device 444 is arranged after laminating the primary prepreg 471, but it is of course possible to arrange it before laminating. Although the drawing of the spray coating device and the curtain coating device is omitted in FIG. 25, they can be arranged at arbitrary positions after the formation of the primary prepreg.

このような積層型のプリプレグとすることで、プリプレグ積層工程の効率化を図ることができ、例えば厚ものFRPを作製する場合に有効である。また、薄ものプリプレグを多層積層することで、FRPの靱性や耐衝撃性が向上することが期待でき、本製造方法を適用することで、薄もの多層積層プリプレグを効率的に得ることができる。さらに、異なる種類のプリプレグを容易に積層することで、機能性を付加したヘテロ結合プリプレグを容易に得ることができる。この場合、強化繊維の種類や繊度、フィラメント数、力学物性、繊維表面特性などを変更することが可能である。また、マトリックス樹脂(プリプレグの場合は樹脂)も異なるものを用いることが可能である。例えば、厚みの異なるプリプレグや力学物性が異なるものを積層したヘテロ結合プリプレグとすることができる。また、第1の塗布部で力学物性の優れる樹脂を付与し、第2の塗布部でタック性に優れる樹脂を付与し、これらを積層することで力学物性とタック性を両立できるプリプレグを容易に得ることができる。また、逆に表面にタック性の無い樹脂を配置することも可能である。また、第1の塗布部で粒子なしの樹脂を付与し、第2の塗布部で粒子含有樹脂を付与することもできる。 By using such a laminated type prepreg, the efficiency of the prepreg laminating process can be improved, which is effective when, for example, a thick FRP is manufactured. Further, it is expected that the toughness and impact resistance of the FRP will be improved by laminating thin multi-layered prepregs in multiple layers, and by applying this manufacturing method, thin multi-layered prepregs can be efficiently obtained. Further, by easily laminating different types of prepregs, it is possible to easily obtain a heterobound prepreg with added functionality. In this case, it is possible to change the type and fineness of the reinforcing fiber, the number of filaments, the mechanical characteristics, the fiber surface characteristics, and the like. Further, different matrix resins (resins in the case of prepreg) can be used. For example, a heterobound prepreg in which prepregs having different thicknesses or those having different mechanical characteristics are laminated can be used. Further, a resin having excellent mechanical properties is applied to the first coating portion, a resin having excellent tack properties is applied to the second coating portion, and by laminating these, a prepreg capable of achieving both mechanical properties and tack properties can be easily obtained. Obtainable. On the contrary, it is also possible to arrange a resin having no tack property on the surface. Further, it is also possible to apply a particle-free resin in the first coating portion and a particle-containing resin in the second coating portion.

別の様態としては、図24で例示し前記したように、塗布部を強化繊維シートの走行方向に対し、複数個並列させる、すなわち複数個の塗布部を強化繊維シートの幅方向に並列させることができる。これにより、細幅やテープ状のプリプレグの製造を効率化することができる。また、塗布部毎に、強化繊維やマトリックス樹脂を変更すると幅方向に性質の異なるプリプレグを得ることもできる。 As another mode, as illustrated in FIG. 24 and described above, a plurality of coated portions are arranged in parallel with respect to the traveling direction of the reinforcing fiber sheet, that is, a plurality of coated portions are arranged in parallel in the width direction of the reinforcing fiber sheet. Can be done. This makes it possible to streamline the production of narrow-width or tape-shaped prepregs. Further, by changing the reinforcing fiber or the matrix resin for each coated portion, it is possible to obtain prepregs having different properties in the width direction.

また、別の様態としては、強化繊維シートの走行方向に対して塗布部を直列に複数個配置させることができる。図26には一例として、2つの塗布部を直列に配置させた例を示している。第1の塗布部431と第2の塗布部432の間には高張力引き取り装置448を配置させると強化繊維シート416の走行を安定化させる観点から好ましいが、塗布条件、工程下流の引き取り条件によっては省略することも可能である。また、第1の塗布部から引き出した1次プリプレグと高張力引き取り装置448間に離型シートを位置させると、1次プリプレグがニップロールに貼りつくことを抑制し、走行を安定化することができ、好ましい。図26では、高張力引き取り装置448をニップロールとし、また、2つのロールに離型シート446をサーキット走行させている装置を例示している。 Further, as another mode, a plurality of coated portions can be arranged in series with respect to the traveling direction of the reinforcing fiber sheet. FIG. 26 shows an example in which two coating portions are arranged in series. It is preferable to arrange a high-tensile take-up device 448 between the first coating portion 431 and the second coating portion 432 from the viewpoint of stabilizing the running of the reinforcing fiber sheet 416, but depending on the coating conditions and the take-back conditions downstream of the process. Can be omitted. Further, if the release sheet is positioned between the primary prepreg pulled out from the first coating portion and the high-tensile take-up device 448, it is possible to prevent the primary prepreg from sticking to the nip roll and stabilize the running. ,preferable. In FIG. 26, a device in which the high-tensile take-up device 448 is used as a nip roll and the release seat 446 is run on a circuit on two rolls is illustrated.

このような直列型の配置とすることで、1次プリプレグの厚み方向にマトリックス樹脂種類を変えることができる。また、同じ種類のマトリックス樹脂であっても、塗布部によって塗布条件を変えることで、走行安定性や高速走行性などを向上することもできる。例えば、第1の塗布部で力学物性の優れる樹脂を付与し、第2の塗布部でタック性に優れる樹脂を付与し、これらを積層することで力学物性とタック性を両立できるプリプレグを容易に得ることができる。また、逆に表面にタック性の無い樹脂を配置することも可能である。また、第1の塗布部で粒子なしの樹脂を付与し、第2の塗布部で粒子含有樹脂を付与することもできる。なお、図26ではスプレー塗布装置、カーテン塗布装置の描画は省略しているが、1次プリプレグ形成後の任意の位置に配置することができる。 With such a series arrangement, the type of matrix resin can be changed in the thickness direction of the primary prepreg. Further, even if the same type of matrix resin is used, running stability and high-speed running performance can be improved by changing the coating conditions depending on the coating portion. For example, a resin having excellent mechanical properties is applied to the first coating portion, a resin having excellent tack properties is applied to the second coating portion, and by laminating these, a prepreg capable of achieving both mechanical properties and tack properties can be easily obtained. Obtainable. On the contrary, it is also possible to arrange a resin having no tack property on the surface. Further, it is also possible to apply a particle-free resin in the first coating portion and a particle-containing resin in the second coating portion. Although the drawing of the spray coating device and the curtain coating device is omitted in FIG. 26, they can be arranged at arbitrary positions after the formation of the primary prepreg.

以上のように、複数の塗布部を配置させる様態をいくつか示したが、塗布部の数に特に制限は無く、目的に応じ種々、適用することができる。また、これらの配置を複合させることももちろん可能である。更に、塗布部の各種サイズ・形状や塗布条件(温度など)も混合して用いることもできる。 As described above, some modes in which a plurality of coated portions are arranged have been shown, but the number of coated portions is not particularly limited and can be applied in various ways depending on the purpose. Of course, it is also possible to combine these arrangements. Further, various sizes and shapes of the coated portion and coating conditions (temperature, etc.) can be mixed and used.

以上述べてきたように、本発明の製造方法は製造効率化・安定化のみならず、製品の高性能化・機能化も可能であり、拡張性にも優れた製造方法である。 As described above, the manufacturing method of the present invention is a manufacturing method that not only improves manufacturing efficiency and stabilizes, but also improves the performance and functionality of the product, and is also excellent in expandability.

<マトリックス樹脂供給機構>
本発明において塗布部内にマトリックス樹脂は貯留されているが、塗工が進行するのでマトリックス樹脂を適宜補給することが好ましい。マトリックス樹脂を塗布部に供給する機構には特に制限は無く、公知の装置を使用することができる。マトリックス樹脂は連続的に塗布部に供給することが、塗布部の上部液面を乱さず、強化繊維シートの走行を安定化でき、好ましい。例えば、マトリックス樹脂を貯留する槽から自重を駆動力として供給したり、ポンプなどを用いて連続的に供給することができる。ポンプとしては、ギヤポンプやチューブポンプ、圧力ポンプなどマトリックス樹脂の性質に応じ適宜使用することができる。また、マトリックス樹脂が室温で固体の場合には、貯留層上部にメルターを備えておくことが好ましい。また、連続押し出し機などを用いることもできる。また、マトリックス樹脂供給量はマトリックス樹脂の塗布部上部の液面がなるべく一定となるよう、塗布量に応じ連続供給できる機構を備えることが好ましい。このためには、例えば液面高さや塗布部重量などをモニタリングし、それを供給装置にフィードバックするような機構が考えられる。
<Matrix resin supply mechanism>
Although the matrix resin is stored in the coating portion in the present invention, it is preferable to appropriately replenish the matrix resin because the coating proceeds. The mechanism for supplying the matrix resin to the coating portion is not particularly limited, and a known device can be used. It is preferable that the matrix resin is continuously supplied to the coating portion because the upper liquid level of the coating portion is not disturbed and the running of the reinforcing fiber sheet can be stabilized. For example, the weight of the matrix resin can be supplied as a driving force from a tank for storing the matrix resin, or can be continuously supplied by using a pump or the like. As the pump, a gear pump, a tube pump, a pressure pump, or the like can be appropriately used depending on the properties of the matrix resin. When the matrix resin is solid at room temperature, it is preferable to provide a melter on the upper part of the reservoir. It is also possible to use a continuous extrusion machine or the like. Further, it is preferable to provide a mechanism capable of continuously supplying the matrix resin according to the coating amount so that the liquid level at the upper part of the coating portion of the matrix resin is as constant as possible. For this purpose, for example, a mechanism that monitors the liquid level height, the weight of the coated portion, and the like and feeds them back to the supply device can be considered.

なお、スプレー塗布、カーテン塗布に用いる液体供給機構も上記マトリックス樹脂供給機構のように備えることができる。 The liquid supply mechanism used for spray coating and curtain coating can also be provided like the matrix resin supply mechanism.

<オンラインモニタリング>
また、塗布量のモニタリングのために、塗布量をオンラインモニタリングできる機構を備えることが好ましい。オンラインモニタリング方法についても特に制限は無く、公知のものを使用可能である。例えば、厚みを計測する装置として、例えばベータ線計などを用いることができる。この場合は、強化繊維シート厚みとプリプレグの厚みを計測し、その差分を解析することで塗布量を見積もることが可能である。オンラインモニタリングされた塗布量は、直ぐに塗布部にフィードバックされ、塗布部の温度や狭窄部23の隙間D(図2参照)の調整に利用することができる。塗布量モニタリングは、もちろん欠点モニタリングとしても使用可能である。厚み計測位置としては、例えば図27で言えば、方向転換ロール419近傍で強化繊維シート416の厚みを計測し、塗布部430から方向転換ロール441の間でプリプレグの厚みを計測することができる。また、赤外線、近赤外線、カメラ(画像解析)などを用いたオンライン欠点モニタリングを行うことも好ましい。
<Online monitoring>
Further, in order to monitor the coating amount, it is preferable to provide a mechanism capable of online monitoring of the coating amount. There are no particular restrictions on the online monitoring method, and known methods can be used. For example, as a device for measuring the thickness, for example, a beta ray meter or the like can be used. In this case, it is possible to estimate the coating amount by measuring the thickness of the reinforcing fiber sheet and the thickness of the prepreg and analyzing the difference between them. The online-monitored coating amount is immediately fed back to the coating portion and can be used for adjusting the temperature of the coating portion and the gap D (see FIG. 2) of the narrowed portion 23. Of course, the coating amount monitoring can also be used as defect monitoring. As the thickness measurement position, for example, in FIG. 27, the thickness of the reinforcing fiber sheet 416 can be measured in the vicinity of the turning roll 419, and the thickness of the prepreg can be measured between the coating portion 430 and the turning roll 441. It is also preferable to perform online defect monitoring using infrared rays, near infrared rays, a camera (image analysis), or the like.

以下では、本発明によるプリプレグの製造例を具体的に挙げて本発明をより詳細に説明する。なお、以下は例示であり、本発明は以下に説明される態様に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with specific examples of manufacturing the prepreg according to the present invention. The following is an example, and the present invention is not construed as being limited to the aspects described below.

図27は本発明の第1の製造方法を用いたプリプレグの製造工程・装置の例の概略図である。複数個の強化繊維ボビン412はクリール411に掛けられ、方向転換ガイド413を経て、引き出される。この時、クリールに付与されたブレーキ機構により一定張力で強化繊維束414を引き出すことができる。引き出された複数本の強化繊維束414は強化繊維配列装置415により整然と配列され、強化繊維シート416が形成される。なお、図27では強化繊維束は3糸条しか描画されていないが、実際には、1糸条〜数百糸条とすることができ、所望のプリプレグ幅、繊維目付けとするよう調整可能である。その後、拡幅装置417、平滑化装置418を経て、方向転換ロール419を経て、鉛直下向きに搬送される。図27では、強化繊維配列装置415〜方向転換ロール419まで強化繊維シート416は装置間を直線状に搬送される。なお、拡幅装置417、平滑化装置418は、目的に応じ、適宜スキップすることもできるし、装置を配置しないこともできる。また、強化繊維配列装置415、拡幅装置417、平滑化装置418の配列順序は目的に応じ適宜変更することもできる。強化繊維シート416は方向転換ロール419から鉛直下向きに走行し、強化繊維予熱装置420、塗布部430を経て方向転換ロール441に到達する。塗布部430は本発明の目的を達成する範囲で任意の塗布部形状を採用することができる。例えば、図2、図6〜図9のような形状が挙げられる。また、必要に応じ図5のようにブッシュを備えることもできる。さらに、図11のように、塗布部内にバーを備えることもできる。図27の装置では、塗布部430で1次プリプレグ471を形成させた後、スプレー塗布装置481、カーテン塗布装置482を備えている。図27では、スプレー塗布装置481、カーテン塗布装置482は1次プリプレグの両面に描画されているが、どちらか片面でもよいし、スプレー塗布装置481、カーテン塗布装置482のどちらか一方のみを使用してもよいし、順番を入れ替えてもよい。そして、スプレー塗布および/またはカーテン塗布を施した後、離型シート443を付与し、高張力引取り装置444で引き取ることができる。図27では高張力引き取り装置444としてニップロールを描画している。その後、シート状一体物は熱板451と加熱ニップロール452を備えた追含浸装置450を経て、冷却装置461で冷却された後、引き取り装置462で引き取られ、上側の離型シート446を剥がした後、ワインダー464で巻き取り、製品となるプリプレグ/離型シートからなるシート状一体物472を得ることができる。方向転換ロール441からワインダー464までシート状一体物は基本直線状に搬送されるため、皺の発生を抑制することができる。なお、図27では、マトリックス樹脂供給装置、オンラインモニタリング装置の描画は省略してある。 FIG. 27 is a schematic view of an example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the first manufacturing method of the present invention. The plurality of reinforcing fiber bobbins 412 are hung on the creel 411 and pulled out via the turning guide 413. At this time, the reinforcing fiber bundle 414 can be pulled out with a constant tension by the brake mechanism applied to the creel. The plurality of reinforcing fiber bundles 414 drawn out are arranged in an orderly manner by the reinforcing fiber arranging device 415 to form the reinforcing fiber sheet 416. In FIG. 27, only three threads are drawn for the reinforcing fiber bundle, but in reality, it can be one thread to several hundred threads, and the desired prepreg width and fiber basis weight can be adjusted. be. After that, it is conveyed vertically downward through a widening device 417 and a smoothing device 418, and a turning roll 419. In FIG. 27, the reinforcing fiber sheet 416 is linearly conveyed between the reinforcing fiber arranging devices 415 to the turning roll 419. The widening device 417 and the smoothing device 418 may be skipped as appropriate depending on the purpose, or the device may not be arranged. Further, the arrangement order of the reinforcing fiber arranging device 415, the widening device 417, and the smoothing device 418 can be appropriately changed according to the purpose. The reinforcing fiber sheet 416 travels vertically downward from the turning roll 419 and reaches the turning roll 441 via the reinforcing fiber preheating device 420 and the coating portion 430. As the coating portion 430, any coating portion shape can be adopted as long as the object of the present invention is achieved. For example, the shapes shown in FIGS. 2 and 6 to 9 can be mentioned. Further, if necessary, a bush may be provided as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 11, a bar may be provided in the coating portion. The apparatus of FIG. 27 includes a spray coating device 481 and a curtain coating device 482 after the primary prepreg 471 is formed by the coating unit 430. In FIG. 27, the spray coating device 481 and the curtain coating device 482 are drawn on both sides of the primary prepreg, but either one side may be used, or only one of the spray coating device 481 and the curtain coating device 482 is used. You may change the order. Then, after spray coating and / or curtain coating, a release sheet 443 is applied and the sheet can be picked up by the high-tensile pick-up device 444. In FIG. 27, the nip roll is drawn as the high-tensile take-up device 444. After that, the sheet-like integral body is cooled by the cooling device 461 via the re-impregnation device 450 provided with the hot plate 451 and the heating nip roll 452, then is taken up by the taking-up device 462, and the upper release sheet 446 is peeled off. , A sheet-like integral body 472 made of a prepreg / release sheet to be a product can be obtained by winding with a winder 464. Since the sheet-like integral body is conveyed from the direction changing roll 441 to the winder 464 in a basic linear shape, the occurrence of wrinkles can be suppressed. In FIG. 27, the drawing of the matrix resin supply device and the online monitoring device is omitted.

図28は本発明の第1の製造方法を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。図28では、クリール〜塗布部430までは図27と同様であるため、描画を省略している。図28では、1次プリプレグ471形成後に離型シート446を付与し、高張力引取り装置444で引き取る。ここでは高張力引取り装置444はS字ロールの例を示している。そして、上側の離型シートを剥がした後、スプレー塗布装置481、カーテン塗布装置482を用いて塗布を行うことができる。スプレー塗布装置481、カーテン塗布装置482は、どちらか一方のみを使用してもよいし、順番を入れ替えてもよい。その後、上側の離型シートを付与した後、追含浸が施され、上側離型紙を剥がし、プリプレグ/離型シートのシート状一体物が巻き取られる。 FIG. 28 is a schematic view of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the first manufacturing method of the present invention. In FIG. 28, since the creel to the coating portion 430 are the same as those in FIG. 27, drawing is omitted. In FIG. 28, after the primary prepreg 471 is formed, the release sheet 446 is applied and taken up by the high-tensile take-up device 444. Here, the high-tensile take-up device 444 shows an example of an S-shaped roll. Then, after the release sheet on the upper side is peeled off, coating can be performed using the spray coating device 481 and the curtain coating device 482. Only one of the spray coating device 481 and the curtain coating device 482 may be used, or the order may be changed. Then, after the upper release sheet is applied, additional impregnation is applied, the upper release paper is peeled off, and the sheet-like integral body of the prepreg / release sheet is wound up.

次に第2の製造方法について、製造例を具体的に挙げて本発明をより詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with respect to the second production method by giving specific examples of production.

図29aは強化繊維シートとして、UD基材を用いた時の本発明を用いたプリプレグの製造工程の例の概略図である。複数個の強化繊維ボビン412はクリール411に掛けられ、方向転換ガイド413を経て、上方に引き出される。この時、クリールに付与されたブレーキ機構により一定張力で強化繊維束414を引き出すことができる。引き出された複数本の強化繊維束414は強化繊維配列装置415により整然と配列され、強化繊維シート416が形成される。なお、図29aでは強化繊維束は3糸条しか描画されていないが、実際には、2糸条〜数百糸条とすることができ、所望のプリプレグ幅、繊維目付とするよう調整可能である。その後、拡幅装置417、平滑化装置418、改質剤付与装置421を経て、改質剤を付与した強化繊維シート422が得られる。改質剤を付与した強化繊維シート422は方向転換ロール419を経て、鉛直下向きに搬送される。 FIG. 29a is a schematic view of an example of a prepreg manufacturing process using the present invention when a UD base material is used as the reinforcing fiber sheet. The plurality of reinforcing fiber bobbins 412 are hung on the creel 411 and pulled upward through the turning guide 413. At this time, the reinforcing fiber bundle 414 can be pulled out with a constant tension by the brake mechanism applied to the creel. The plurality of reinforcing fiber bundles 414 drawn out are arranged in an orderly manner by the reinforcing fiber arranging device 415 to form the reinforcing fiber sheet 416. In FIG. 29a, only three threads are drawn for the reinforcing fiber bundle, but in reality, it can be two threads to several hundred threads, and the desired prepreg width and fiber basis weight can be adjusted. be. After that, the reinforcing fiber sheet 422 to which the modifier is applied is obtained through the widening device 417, the smoothing device 418, and the modifier applying device 421. The reinforcing fiber sheet 422 to which the modifier is applied is conveyed vertically downward through the turning roll 419.

改質剤付与装置としては本発明の目的を達成する範囲で制限なく種々の付与方式から適宜選択し用いることができる。例えばスプレー塗布(メルトブローを含む)、カーテン塗布などを用いることができる。 As the modifier applying device, it can be appropriately selected and used from various applying methods without limitation as long as the object of the present invention is achieved. For example, spray coating (including melt blow), curtain coating, and the like can be used.

図29aは、強化繊維配列装置415〜改質剤付与装置421まで強化繊維シート416は装置間を直線状に搬送させる例を示した。なお、拡幅装置417、平滑化装置418は目的に応じ公知のものを使用したり適宜スキップすることもできるし、装置を配置しないこともできる。また、強化繊維配列装置415、拡幅装置417、平滑化装置418の配列順序は目的に応じ適宜変更することもできる。改質剤を付与した強化繊維シート422は方向転換ロール419から鉛直下向きに走行し、強化繊維予熱装置420、塗布部430を経て方向転換ロール441に到達する。強化繊維予熱装置420は目的に応じ適宜スキップすることもできるし、装置を配置しないこともできる。塗布部430は本発明の目的を達成する範囲で任意の塗布部形状を採用することができる。例えば、図2、図6〜図9のような形状が挙げられる。また、必要に応じ図5のようにブッシュを備えることもできる。さらに、図11のように、塗布部内にバーを備えることもできる。図12aでは、離型シート(上)供給装置442から巻き出された離型シート446を方向転換ロール441上でプリプレグ471に積層し、シート状一体物とすることができる。さらに、離型シート供給装置442から巻き出された離型シート446を前記シート状一体物の下面に挿入することができる。ここでは、離型シートは離型紙や離型フィルムなどを用いることができる。これを高張力引取り装置444で引き取ることができる。図29aでは高張力引き取り装置444としてニップロールを描画している。その後、シート状一体物は熱板451と加熱ニップロール452を備えた追含浸装置450を経て、冷却装置461で冷却された後、引き取り装置462で引き取られ、上側の離型シート446を剥がした後、ワインダー464で巻き取り、製品となるプリプレグ/離型シートからなるシート状一体物472を得ることができる。方向転換ロール441からワインダー464までシート状一体物は基本直線状に搬送されるため、皺の発生を抑制することができる。なお、図29aでは、マトリックス樹脂供給装置、オンラインモニタリング装置の描画は省略してある。 FIG. 29a shows an example in which the reinforcing fiber sheet 416 is linearly conveyed between the reinforcing fiber arranging devices 415 to the modifier applying device 421. As the widening device 417 and the smoothing device 418, known ones can be used or skipped as appropriate depending on the purpose, or the device may not be arranged. Further, the arrangement order of the reinforcing fiber arranging device 415, the widening device 417, and the smoothing device 418 can be appropriately changed according to the purpose. The reinforcing fiber sheet 422 to which the modifier is applied runs vertically downward from the turning roll 419 and reaches the turning roll 441 via the reinforcing fiber preheating device 420 and the coating portion 430. The reinforcing fiber preheating device 420 may be skipped as appropriate depending on the purpose, or the device may not be arranged. As the coating portion 430, any coating portion shape can be adopted as long as the object of the present invention is achieved. For example, the shapes shown in FIGS. 2 and 6 to 9 can be mentioned. Further, if necessary, a bush may be provided as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 11, a bar may be provided in the coating portion. In FIG. 12a, the release sheet 446 unwound from the release sheet (upper) supply device 442 can be laminated on the prepreg 471 on the turning roll 441 to form a sheet-like integral body. Further, the release sheet 446 unwound from the release sheet supply device 442 can be inserted into the lower surface of the sheet-like integral body. Here, a release paper, a release film, or the like can be used as the release sheet. This can be picked up by the high-tensile pick-up device 444. In FIG. 29a, the nip roll is drawn as the high-tensile take-up device 444. After that, the sheet-like integral body is cooled by the cooling device 461 via the re-impregnation device 450 provided with the hot plate 451 and the heating nip roll 452, then is taken up by the taking-up device 462, and the upper release sheet 446 is peeled off. , A sheet-like integral body 472 made of a prepreg / release sheet to be a product can be obtained by winding with a winder 464. Since the sheet-like integral body is conveyed from the direction changing roll 441 to the winder 464 in a basic linear shape, the occurrence of wrinkles can be suppressed. In FIG. 29a, the drawing of the matrix resin supply device and the online monitoring device is omitted.

図29bは図29aに示した例と同様、強化繊維シートとしてUD基材を用いた時の本発明を用いたプリプレグの製造工程の例であるが、強化繊維シートが方向転換ロール419により走行方向が水平方向から鉛直方向下向きとした後に改質剤を付与する場所とした点が異なる。また、改質剤付与装置421は強化繊維予熱装置420の後に設置した例を示す。改質剤付与装置421と強化繊維予熱装置420は適宜配列順序を変えてもよいが、改質剤として低粘度樹脂を用いる場合は、拡幅装置417、平滑化装置418、強化繊維予熱装置420の後に改質剤付与装置421を配置するのが好ましい。これにより強化繊維シートに付与した改質剤との接触による装置やロールの汚染を防止できたり、改質剤が強化繊維予熱装置420で熱せられ、改質剤の流動性が高まることで塗布部430に貯留されたマトリックス樹脂中に改質剤が溶解するのを抑制することができる。図29bでは改質剤を付与する際の強化繊維シートの走行方向が水平方向から鉛直方向下向きになるが、改質剤付与装置の向きを90度変更し付与すればよい。なお、図29bでは、マトリックス樹脂供給装置、オンラインモニタリング装置の描画は省略してある。 FIG. 29b is an example of a prepreg manufacturing process using the present invention when a UD base material is used as the reinforcing fiber sheet, as in the example shown in FIG. 29a. The difference is that the place where the modifier is applied after changing from the horizontal direction to the vertical direction downward. Further, an example in which the modifier applying device 421 is installed after the reinforcing fiber preheating device 420 is shown. The arrangement order of the modifier applying device 421 and the reinforcing fiber preheating device 420 may be changed as appropriate, but when a low-viscosity resin is used as the modifier, the widening device 417, the smoothing device 418, and the reinforcing fiber preheating device 420 It is preferable to arrange the modifier applying device 421 later. As a result, it is possible to prevent contamination of the device and roll due to contact with the modifier applied to the reinforcing fiber sheet, and the modifier is heated by the reinforcing fiber preheating device 420 to increase the fluidity of the modifier, thereby increasing the fluidity of the modifier. It is possible to prevent the modifier from being dissolved in the matrix resin stored in 430. In FIG. 29b, the traveling direction of the reinforcing fiber sheet when applying the modifier is downward from the horizontal direction in the vertical direction, but the orientation of the modifier applying device may be changed by 90 degrees to apply the modifier. In FIG. 29b, the drawing of the matrix resin supply device and the online monitoring device is omitted.

図29a、図29bでは水平または鉛直方向下向きに搬送されている強化繊維シートに対し改質剤を付与する例を示したが、方向転換をするロール上で付与することもできる。 Although FIGS. 29a and 29b show an example in which the modifier is applied to the reinforcing fiber sheet transported downward in the horizontal or vertical direction, it can also be applied on a roll that changes direction.

図30は強化繊維シートとして、UD基材を用いた時の本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。図30では、クリール411から強化繊維束414を引き出し、そのまま強化繊維配列装置415で強化繊維シート416を形成し、その後、拡幅装置417、平滑化装置418まで直線状に搬送され、その後、強化繊維シート416を上方に導く点が図29bとは異なる。このような構成とすることで、上方に装置を設置することが不要となり、足場などの設置を大幅に簡略化することができる。 FIG. 30 is a schematic view of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the present invention when a UD base material is used as the reinforcing fiber sheet. In FIG. 30, the reinforcing fiber bundle 414 is pulled out from the creel 411, the reinforcing fiber sheet 416 is formed as it is by the reinforcing fiber arranging device 415, and then the reinforcing fibers are linearly conveyed to the widening device 417 and the smoothing device 418, and then the reinforcing fibers are conveyed. It differs from FIG. 29b in that the sheet 416 is guided upward. With such a configuration, it is not necessary to install the device above, and the installation of the scaffolding or the like can be greatly simplified.

図31は強化繊維シートとして、UD基材を用いた時の本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。図31では、階上にクリール411を設置し、強化繊維シート416の走行経路を更に直線化している。 FIG. 31 is a schematic view of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the present invention when a UD base material is used as the reinforcing fiber sheet. In FIG. 31, a creel 411 is installed on the floor to further straighten the traveling path of the reinforcing fiber sheet 416.

図32は強化繊維シートとして、UD基材を用いた時の本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。図29bで示した通常の追含浸装置の代わりに、簡易追含浸装置を用いた例を示している。32においては、簡易追含浸装置453は塗布部430の直下に設置されているため、プリプレグ471が高温状態で簡易追含浸装置453に導かれるため、含浸装置を簡略化・小型化できる。図32では、一例として加熱ニップロール454を描画しているが、目的によっては、もちろん小型の加熱S字ロールや非接触加熱装置でも良い。簡易追含浸装置を用いるとプリプレグ製造装置全体を非常にコンパクトにすることができることもメリットである。 FIG. 32 is a schematic view of another example of a prepreg manufacturing process / apparatus using the present invention when a UD base material is used as the reinforcing fiber sheet. An example in which a simple re-impregnation device is used instead of the normal re-impregnation device shown in FIG. 29b is shown. In 32, since the simple re-impregnation device 453 is installed directly under the coating portion 430, the prepreg 471 is guided to the simple re-impregnation device 453 in a high temperature state, so that the impregnation device can be simplified and miniaturized. In FIG. 32, the heating nip roll 454 is drawn as an example, but of course, a small heating S-shaped roll or a non-contact heating device may be used depending on the purpose. It is also an advantage that the entire prepreg manufacturing apparatus can be made very compact by using the simple re-impregnation apparatus.

図30、図31、図32は、図29bと同様に強化繊維シートとして、一方向配列強化繊維束を用いた時のプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図であるが、411に巻出し装置、412に強化繊維ファブリックロール、413にニップロールを用いていることで、強化繊維ファブリックを用いた場合であっても各図に示した装置を適用することができる。 30, FIG. 31, and FIG. 32 are schematic views of another example of the prepreg manufacturing process / apparatus when a unidirectionally arranged reinforcing fiber bundle is used as the reinforcing fiber sheet as in FIG. 29b. By using the reinforcing fiber fabric roll for the unwinding device 412 and the nip roll for the 413, the device shown in each figure can be applied even when the reinforcing fiber fabric is used.

図33では、高張力引き取り装置として高張力引取りS字ロール449、追含浸装置として“S−ラップロール”型の加熱S字ロール455を2ロール−2セット(合計4個)用いた例を描画しているが、ロール数は目的に応じ、もちろん増減できる。また、図33では含浸効果を高めるためのコンタクトロール456も描画しているが、目的により省略することももちろん可能である。 FIG. 33 shows an example in which 2 rolls-2 sets (4 in total) of a high-tensile take-up S-shaped roll 449 as a high-tensile take-up device and an “S-lap roll” type heated S-shaped roll 455 as a re-impregnation device are used. Although it is drawn, the number of rolls can of course be increased or decreased depending on the purpose. Further, although the contact roll 456 for enhancing the impregnation effect is also drawn in FIG. 33, it can of course be omitted depending on the purpose.

図34は本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。この例では“S−ラップロール”型の加熱S字ロールを高張力引き取り装置と兼用する例を示している。プリプレグ製造装置全体を非常にコンパクトにすることができるメリットがある。 FIG. 34 is a schematic view of another example of the manufacturing process / apparatus of the prepreg using the present invention. In this example, an example in which an "S-lap roll" type heated S-shaped roll is also used as a high-tensile take-up device is shown. There is an advantage that the entire prepreg manufacturing apparatus can be made very compact.

以下に、より具体的な例として糸割れ防止剤を用いる例を記載する。 Hereinafter, an example in which a thread cracking inhibitor is used will be described as a more specific example.

プリプレグの製造装置としては、図29a記載の構成の装置(樹脂供給部は描写から省略)から、拡幅装置417、平滑化装置418、追含浸装置450を除いた装置を用いることができる。 As the prepreg manufacturing apparatus, an apparatus having the configuration shown in FIG. 29a (the resin supply unit is omitted from the description), excluding the widening apparatus 417, the smoothing apparatus 418, and the re-impregnation apparatus 450 can be used.

(糸割れ防止剤の付与)
複数個の強化繊維ボビン412はクリール411に掛けることができ、方向転換ガイド413を経て、上方に引き出すことができる。引き出された複数本の強化繊維束414は強化繊維配列装置415により整然と配列することができ、強化繊維シート416を形成することができる。形成された強化繊維シート416に対し改質剤付与装置421を用い、糸割れ防止剤を付与することができ、糸割れ防止剤を付与した強化繊維シート422を得ることができる。糸割れ防止剤を付与した強化繊維シート422は、方向転換ロール419を経て走行方向を水平方向から鉛直下向きに向きを変えて走行させることができ、強化繊維予熱装置420を経て塗布部430を通過させることができる。
(Granting anti-thread breakage agent)
The plurality of reinforcing fiber bobbins 412 can be hung on the creel 411 and can be pulled out upward via the turning guide 413. The plurality of drawn reinforcing fiber bundles 414 can be arranged in an orderly manner by the reinforcing fiber arranging device 415, and the reinforcing fiber sheet 416 can be formed. The modifier applying device 421 can be used to apply the thread cracking inhibitor to the formed reinforcing fiber sheet 416, and the reinforcing fiber sheet 422 to which the thread cracking inhibitor is applied can be obtained. The reinforcing fiber sheet 422 to which the thread breakage inhibitor is applied can be run by changing the traveling direction from the horizontal direction to the vertically downward direction through the direction changing roll 419, and passes through the coating portion 430 via the reinforcing fiber preheating device 420. Can be made to.

強化繊維としては、炭素繊維(東レ製、“トレカ(登録商標)”T800S(24K))などを用いることができる。強化繊維ボビンの数は作製するプリプレグの目付に応じて変更可能だが、56糸条とすると一般的な目付のプリプレグが得られる。 As the reinforcing fiber, carbon fiber (manufactured by Toray, "Trading Card (registered trademark)" T800S (24K)) or the like can be used. The number of reinforcing fiber bobbins can be changed according to the basis weight of the prepreg to be produced, but if the number of threads is 56, a prepreg with a general basis weight can be obtained.

(糸割れ防止剤の付与方法)
糸割れ防止剤の付与方法としては本発明の目的を達成する範囲で制限なく任意の付与装置を適宜選択し用いることができる。例えばスプレー塗布、カーテン塗布などを用いることができる。
(Method of applying anti-thread breakage agent)
As a method for applying the thread breakage inhibitor, any application device can be appropriately selected and used without limitation as long as the object of the present invention is achieved. For example, spray coating, curtain coating and the like can be used.

スプレー塗布を用いる場合、図35a、図35bに示すように糸割れ防止剤を付与することができる。図35aのように、スプレーノズル510を強化繊維シート416に対し上部に非接触となるよう設置し、設置したスプレーノズル510から液滴化した糸割れ防止剤である改質剤500を水平方向に走行する強化繊維シート416に対し片面に付与することができ、図35bに示すようにスプレーノズル510により糸割れ防止剤を微細な液滴にして強化繊維シート416に付与することができる。スプレーノズル以外にも糸割れ防止剤を液滴化し噴霧できるものであれば用いることができる。図35aでは強化繊維シート416に糸割れ防止剤である改質剤500を片面に付与しているが、もちろんスプレーノズル510を強化繊維シート416の両面に配置し、両面に付与することもできる。なお、図35a、図35bでは省略したが、スプレーノズル510には改質剤を連続的に供給する機構を具備することができ、改質剤の付与目付はスプレーノズル510に供給する改質剤の量で調節することができる。供給する改質剤は加熱し溶融したものを供給することもできる。 When spray coating is used, a thread cracking inhibitor can be applied as shown in FIGS. 35a and 35b. As shown in FIG. 35a, the spray nozzle 510 is installed so as not to be in contact with the reinforcing fiber sheet 416 at the upper part, and the modifier 500, which is a thread cracking preventive agent dropleted from the installed spray nozzle 510, is applied in the horizontal direction. It can be applied to the running reinforcing fiber sheet 416 on one side, and as shown in FIG. 35b, the thread cracking inhibitor can be applied to the reinforcing fiber sheet 416 as fine droplets by the spray nozzle 510. In addition to the spray nozzle, any agent that can atomize and spray the thread cracking inhibitor can be used. In FIG. 35a, the modifier 500, which is a thread cracking inhibitor, is applied to the reinforcing fiber sheet 416 on one side, but of course, the spray nozzle 510 can be arranged on both sides of the reinforcing fiber sheet 416 and applied to both sides. Although omitted in FIGS. 35a and 35b, the spray nozzle 510 can be provided with a mechanism for continuously supplying the modifier, and the basis weight of the modifier is the modifier supplied to the spray nozzle 510. It can be adjusted by the amount of. The modifier to be supplied can also be heated and melted.

メルトブロー方式を用いる場合、図36a、図36bに示すように糸割れ防止剤を付与することができる。図36aのように、吐出部を有する塗布ヘッド520を強化繊維シート416に対し上部に非接触となるよう設置し、設置した塗布ヘッド520から糸割れ防止である改質剤500を吐出させ、吐出させた改質剤500を空気流521により導くことで、糸割れ防止剤を繊維状に賦形した後、強化繊維シート416に対し片面に付与することができる。図36bに示すように塗布ヘッド520により吐出された糸割れ防止剤は空気流により導かれ、繊維状賦形された後強化繊維シートに到達する前に繊維状に賦形された糸割れ防止剤が交差・交絡し強化繊維シートに付与することができる。メルトブロー方式としては、より具体的には特願2018−511189号に記載のような手法を用いることができる。塗布ヘッドは内部に供給される糸割れ防止剤を幅方向に分配する複数の流路を持ち、吐出部に糸割れ防止剤を導く構造のものを用いることができる。塗布ヘッドの吐出部としては幅方向に複数の孔を有し、孔の面積を調整することで吐出により賦形される繊維径を調整することができ、糸割れ防止剤の強化繊維長手方向の塗布の間隔を調整することもできる。図36aでは強化繊維シート416に糸割れ防止剤である改質剤500を片面に付与しているが、もちろん塗布ヘッド520を強化繊維シート416の両面に配置し、両面に付与することもできる。なお、図36a、図36bでは省略したが、塗布ヘッドには糸割れ防止剤を連続的に供給する機構を具備し、糸割れ防止剤の付与目付は塗布ヘッドに供給する糸割れ防止剤の量を調整することで、目的とする目付の糸割れ防止剤の付与が可能である。供給する機構としてギアポンプを用いることもでき、使用するギアポンプとその回転数で供給量を調整し付与する糸割れ防止剤の目付を調整することができる。糸割れ防止剤は加熱し溶融したものを供給することができる。 When the melt blow method is used, a thread cracking inhibitor can be applied as shown in FIGS. 36a and 36b. As shown in FIG. 36a, a coating head 520 having a discharge portion is installed so as not to contact the reinforcing fiber sheet 416 at the upper part, and the modifier 500 for preventing thread cracking is discharged from the installed coating head 520 and discharged. By guiding the modified agent 500 to be formed by an air flow 521, the thread cracking inhibitor can be formed into a fibrous form and then applied to the reinforcing fiber sheet 416 on one side. As shown in FIG. 36b, the thread cracking inhibitor discharged by the coating head 520 is guided by an air flow, and is formed into a fibrous shape before reaching the reinforcing fiber sheet. Can be crossed and entangled and applied to the reinforcing fiber sheet. More specifically, as the melt blow method, a method as described in Japanese Patent Application No. 2018-511189 can be used. The coating head has a plurality of flow paths for distributing the thread cracking preventive agent supplied to the inside in the width direction, and a coating head having a structure for guiding the thread cracking preventive agent to the discharge portion can be used. The discharge portion of the coating head has a plurality of holes in the width direction, and the fiber diameter formed by discharge can be adjusted by adjusting the area of the holes. The coating interval can also be adjusted. In FIG. 36a, the modifier 500, which is a thread cracking inhibitor, is applied to the reinforcing fiber sheet 416 on one side, but of course, the coating head 520 can be arranged on both sides of the reinforcing fiber sheet 416 and applied to both sides. Although omitted in FIGS. 36a and 36b, the coating head is provided with a mechanism for continuously supplying the anti-thread cracking agent, and the basis weight of the anti-thread cracking agent is the amount of the anti-thread cracking agent supplied to the coating head. By adjusting the above, it is possible to add the desired yarn cracking preventive agent to the basis weight. A gear pump can also be used as the supply mechanism, and the basis weight of the thread cracking preventive agent to be applied can be adjusted by adjusting the supply amount according to the gear pump to be used and its rotation speed. The thread breakage inhibitor can be supplied by heating and melting.

カーテン塗布を用いる場合、図37a、図37bや図38a図38bに示すように糸割れ防止剤を付与することができる。図37aのように塗布ヘッド530を強化繊維シート416に対し上部に非接触となるよう設置し、設置した塗布ヘッド530から糸割れ防止剤を面状に吐出した改質剤500を水平方向に走行する強化繊維シート416に対し片面に付与することができる。なお、塗布ヘッドは特願2018−511188号のように、糸割れ防止剤の吐出方向と強化繊維シート416の搬送方向なす角が80°以下となるよう設置することもできる。塗布ヘッドは供給される糸割れ防止剤を面状に吐出できるものであればよく、幅方向に厚みが均一な樹脂が吐出され、面状あるいはカーテン状の膜を形成できるものを用いることができる。より詳細には厚みが均一で間欠のないスリットから樹脂を吐出できる構造を用いることができる。また、図37aでは強化繊維シート416に糸割れ防止剤である改質剤500を片面に付与しているが、もちろん塗布ヘッド530を強化繊維シート416の両面に配置し、両面に付与することもできる。図38aに示すように方向転換ロール419上に塗布ヘッド530を設置することにより、塗布ヘッドの吐出方向と強化繊維シートの搬送方向のなす角を80°以下とすることもできる。図38aに示すように改質剤を付与する場合、方向転換ロール419の直径を大きいロールとし改質剤付与スタート時の作業性や塗布の安定性を向上させることもできる。なお、図37a、図37b、図38a、図38bでは省略したが、塗布ヘッド530には改質剤を連続的に供給する機構を具備しており、改質剤の付与目付は塗布ヘッドに供給する改質剤の量を調整することで、目的とする目付の改質剤の付与ができる。供給する機構としてギアポンプを用いることもでき、使用するギアポンプとその回転数で供給量を調整することで付与する目付の調整ができる。また改質剤は加熱し溶融したものを供給することもできる。 When the curtain coating is used, the thread cracking inhibitor can be applied as shown in FIGS. 37a, 37b and 38a and 38b. As shown in FIG. 37a, the coating head 530 is installed so as not to be in contact with the reinforcing fiber sheet 416 at the upper part, and the modifier 500 in which the thread cracking inhibitor is discharged in a planar manner from the installed coating head 530 runs in the horizontal direction. It can be applied to one side of the reinforcing fiber sheet 416 to be used. The coating head may be installed so that the angle between the discharge direction of the thread cracking inhibitor and the transport direction of the reinforcing fiber sheet 416 is 80 ° or less, as in Japanese Patent Application No. 2018-511188. The coating head may be any as long as it can discharge the supplied thread cracking inhibitor in a planar manner, and a resin having a uniform thickness in the width direction can be ejected to form a planar or curtain-like film. .. More specifically, it is possible to use a structure in which the resin can be discharged from a slit having a uniform thickness and without interruption. Further, in FIG. 37a, the modifier 500, which is a thread cracking inhibitor, is applied to the reinforcing fiber sheet 416 on one side, but of course, the coating head 530 may be arranged on both sides of the reinforcing fiber sheet 416 and applied to both sides. can. By installing the coating head 530 on the direction changing roll 419 as shown in FIG. 38a, the angle between the discharge direction of the coating head and the transport direction of the reinforcing fiber sheet can be set to 80 ° or less. When the modifier is applied as shown in FIG. 38a, the diameter of the direction changing roll 419 can be increased to improve the workability at the start of applying the modifier and the stability of application. Although omitted in FIGS. 37a, 37b, 38a, and 38b, the coating head 530 is provided with a mechanism for continuously supplying the modifier, and the basis weight of the modifier is supplied to the coating head. By adjusting the amount of the modifier to be used, the modifier with the desired basis weight can be imparted. A gear pump can also be used as the supply mechanism, and the basis weight to be given can be adjusted by adjusting the supply amount according to the gear pump to be used and its rotation speed. Further, the modifier may be heated and melted to be supplied.

(糸割れ防止剤)
付与する糸割れ防止剤の目付は20g/m以下とすることができる。糸割れ防止剤の付与が間欠的である場合、付与する糸割れ防止剤の長手方向の付与間隔としては最大30mm以内とすることができる。
(Thread breakage preventive agent)
The basis weight of the thread cracking inhibitor to be applied can be 20 g / m 2 or less. When the thread breakage preventive agent is applied intermittently, the maximum application interval of the thread breakage preventive agent in the longitudinal direction can be 30 mm or less.

糸割れ防止剤の成分としては種々の樹脂を用いることができ、前記した熱硬化性樹脂、熱硬化樹脂の硬化剤、熱可塑性樹脂、ポリマー粒子やこれらを組み合わせたものを用いることもできる。糸割れ防止剤は、加熱し溶融させた溶融樹脂でも室温で液体のもの用いることができる。溶媒を用いて溶液やワニス化したものも用いることができる。 Various resins can be used as the components of the thread breakage inhibitor, and the above-mentioned thermosetting resin, thermosetting resin curing agent, thermoplastic resin, polymer particles, or a combination thereof can also be used. As the thread cracking inhibitor, a molten resin that has been heated and melted or that is liquid at room temperature can be used. A solution or varnished product using a solvent can also be used.

熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂を用いることもできる。特に、室温で流動性がある樹脂であると改質剤付与装置で溶融するための加熱装置が簡略・簡易化でき、強化繊維シートへの樹脂含浸が進みやすいため好ましく用いることができ、具体的にはエポキシ樹脂の市販品として、液状のビスフェノールA型エポキシ樹脂であれば、“jER(登録商標)”825、“jER(登録商標)”827、“jER(登録商標)”828、“エピクロン(登録商標)”850(DIC(株)製)、“エポトート(登録商標)”YD−128(新日鐵住金化学(株)製)、DER−331(ダウケミカル社製)などを用いることができ、液状のビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては“jER(登録商標)”806、“jER(登録商標)”807、“jER(登録商標)”1750、“エピクロン(登録商標)”830(DIC(株)製)、“エポトート(登録商標)”YDF−170(新日鐵住金化学(株)製)などを用いることができ、液状のトリグリシジルアミノフェノールの市販品としては、p−アミノフェノールを前駆体としてもつ“アラルダイト(登録商標)”MY0500、“アラルダイト(登録商標)”MY0510(以上ハンツマンアドバンストマテリアル社製)や“jER(登録商標)”630(三菱ケミカル(株)製)などを用いることができ、m−アミノフェノールを前駆体としてもつ“アラルダイト(登録商標)”MY0600、“アラルダイト(登録商標)”MY0610(以上ハンツマンアドバンストマテリアル社製)などを用いることができる。 Epoxy resin can also be used as the thermosetting resin. In particular, if the resin is fluid at room temperature, the heating device for melting with the modifier applying device can be simplified and simplified, and the resin impregnation into the reinforcing fiber sheet can easily proceed, so that it can be preferably used. As a commercial product of epoxy resin, if it is a liquid bisphenol A type epoxy resin, "jER (registered trademark)" 825, "jER (registered trademark)" 827, "jER (registered trademark)" 828, "Epicron ( "Registered trademark" 850 (manufactured by DIC Co., Ltd.), "Epoxy (registered trademark)" YD-128 (manufactured by Nippon Steel & Sumitomo Metal Chemical Co., Ltd.), DER-331 (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.), etc. can be used. As commercial products of liquid bisphenol F type epoxy resin, "jER (registered trademark)" 806, "jER (registered trademark)" 807, "jER (registered trademark)" 1750, "Epiclon (registered trademark)" 830 (DIC) (Manufactured by Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation), "Epoxy (registered trademark)" YDF-170 (manufactured by Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation), etc. can be used, and p-aminophenol is a commercially available liquid triglycidyl aminophenol. "Araldite (registered trademark)" MY0500, "Araldite (registered trademark)" MY0510 (manufactured by Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.), "jER (registered trademark)" 630 (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), etc. It is possible to use "Araldite (registered trademark)" MY0600, "Araldite (registered trademark)" MY0610 (all manufactured by Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.) having m-aminophenol as a precursor.

これらに、靭性向上剤を混合することもでき、具体的にはポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホンなどを用いることができる。ポリエーテルスルホンの市販品としては、“スミカエクセル(登録商標)”PES5003P(住友化学(株)製)や、“Virantage(登録商標)”VW10700(Solvay Advanced
Polymers社製)、“スミカエクセル(登録商標)”PES7600P(住友化学(株)製)、ポリエーテルイミドの市販品としては“Ultem(登録商標)”1010(Sabicイノベーティブプラスチックス(株)製)、ポリスルホンの市販品としては“Virantage(登録商標)”VW30500(Solvay Advanced Polymers(株)製)などを用いることができる。なお、これらを溶融したものだけでなく、粒子状としたものを混練し用いることもできる。また、先に述べたポリマー粒子を混合することもできる。
A toughness improver can be mixed with these, and specifically, polyamide, polyimide, polyethersulfone, polyetherethersulfone, polyetherimide, polyphenylene oxide, polysulfone and the like can be used. Commercially available products of polyether sulfone include "Sumika Excel (registered trademark)" PES5003P (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and "Virantage (registered trademark)" VW10700 (Solvay Advanced).
Polymers), "Sumika Excel (registered trademark)" PES7600P (Sumitomo Chemical Co., Ltd.), "Ultem (registered trademark)" 1010 (Sabic Innovative Plastics Co., Ltd.) as a commercial product of polyetherimide, As a commercially available product of polysulfone, "Virantage (registered trademark)" VW30500 (manufactured by Solvay Advanced Polymers Co., Ltd.) and the like can be used. It should be noted that not only the melted ones but also the particulate ones can be kneaded and used. It is also possible to mix the polymer particles described above.

また、糸割れ防止剤には、金属水酸化物、金属酸化物、赤リン、リン酸エステル、リン酸塩などのリン原子含有化合物、窒素含有化合物、三酸化アンチモンなどの難燃剤を混練して用いることもできる。 Further, the thread cracking inhibitor is kneaded with a phosphorus atom-containing compound such as metal hydroxide, metal oxide, red phosphorus, phosphoric acid ester, and phosphate, a nitrogen-containing compound, and a flame retardant such as antimony trioxide. It can also be used.

(マトリックス樹脂の塗布)
図29aに示すように改質剤を付与した強化繊維シート422を塗布部430を通過させることで両面にマトリックス樹脂を塗布したプリプレグが得られる。
(Application of matrix resin)
As shown in FIG. 29a, by passing the reinforcing fiber sheet 422 to which the modifier is applied through the coating portion 430, a prepreg coated with the matrix resin on both sides can be obtained.

塗布部としては、図7の形態の塗布部20cタイプの塗布部を用いることができる。 As the coating portion, the coating portion 20c type coating portion of the form shown in FIG. 7 can be used.

塗布部はステンレス製とし、さらにマトリックス樹脂を加温するため、塗布部外周にプレートヒーターを貼り付け、熱電対で温度測定を行いながら、マトリックス樹脂の温度および粘度を調整できるようにすることができる。また、液溜り部での強化繊維シートの走行方向は鉛直方向下向き、液溜り部は2段テーパー状であるが、1段目テーパーは開き角度15〜20°、テーパー長さ(すなわちH)は10〜70mm、2段目テーパーは開き角度5〜10°とすることができる。また、幅規制機構として、図5記載のような塗布部内部形状に合わせた板状ブッシュを備えており、さらにこの板状ブッシュの設置位置自在に変更し、L2を適宜調整できるようにできる。所望の目付に応じ調整可能であるがL2を300mm、さらに狭窄部の隙間Dは0.2mm程度とすると一般的な目付のプリプレグが得られる。また、狭窄部出口からマトリックス樹脂が漏れないように、狭窄部出口面においてブッシュより外側は塞いで使用することができる。 Since the coating part is made of stainless steel and the matrix resin is further heated, a plate heater can be attached to the outer periphery of the coating part so that the temperature and viscosity of the matrix resin can be adjusted while measuring the temperature with a thermocouple. .. Further, the running direction of the reinforcing fiber sheet in the liquid pool portion is downward in the vertical direction, and the liquid pool portion has a two-step taper shape, but the first-step taper has an opening angle of 15 to 20 ° and the taper length (that is, H) is The opening angle of 10 to 70 mm and the second taper can be 5 to 10 °. Further, as the width regulating mechanism, a plate-shaped bush that matches the internal shape of the coating portion as shown in FIG. 5 is provided, and the installation position of the plate-shaped bush can be freely changed so that L2 can be adjusted as appropriate. Although it can be adjusted according to the desired basis weight, if L2 is 300 mm and the gap D of the narrowed portion is about 0.2 mm, a prepreg with a general basis weight can be obtained. Further, the outside of the bush can be closed on the exit surface of the narrowed portion so that the matrix resin does not leak from the outlet of the narrowed portion.

(マトリックス樹脂)
塗布部430で塗布するマトリックス樹脂としては、熱硬化性エポキシ樹脂組成物であるマトリックス樹脂を用いることができる。これは、エポキシ樹脂(芳香族アミン型エポキシ樹脂+ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物)、硬化剤(ジアミノジフェニルスルホン)、ポリエーテルスルホンの混合物であり、ポリマー粒子は含有していない。このマトリックス樹脂の粘度はTA Instruments社製ARES−G2を用いて測定でき、測定周波数0.5Hz、昇温速度1.5℃/分、40℃で3675Pa・s、75℃で50Pa・s、90℃で15Pa・s、105℃で4Pa・sである。このマトリックス樹脂を用い、塗布部のマトリックス樹脂温度を75〜105℃とし、強化繊維シート、プリプレグの走行速度を5〜25m/分としてプリプレグを作製することができる。
(Matrix resin)
As the matrix resin to be coated by the coating unit 430, a matrix resin which is a thermosetting epoxy resin composition can be used. This is a mixture of an epoxy resin (a mixture of an aromatic amine type epoxy resin + a bisphenol type epoxy resin), a curing agent (diaminodiphenyl sulfone), and a polyether sulfone, and does not contain polymer particles. The viscosity of this matrix resin can be measured using ARES-G2 manufactured by TA Instruments, and has a measurement frequency of 0.5 Hz, a heating rate of 1.5 ° C./min, 3675 Pa · s at 40 ° C., 50 Pa · s at 75 ° C., 90. It is 15 Pa · s at ° C. and 4 Pa · s at 105 ° C. Using this matrix resin, a prepreg can be produced by setting the matrix resin temperature of the coated portion to 75 to 105 ° C. and the traveling speed of the reinforcing fiber sheet and the prepreg to 5 to 25 m / min.

改質剤として糸割れ防止剤を使用し、糸割れ防止剤の付与方式としては、特願2018−511189号の記載を参考にして、図36aに示すようにメルトブロー方式を用い、強化繊維シート416に対し糸割れ防止剤である改質剤500を付与することができる。幅方向に複数の吐出孔を有する塗布ヘッドを、水平方向に搬送する強化繊維シート416の上に非接触な状態で配置することができる。塗布ヘッドに糸割れ防止剤を供給するギアポンプの回転数を調整し、糸割れ防止剤の付与目付は10g/mとし、付与する糸割れ防止剤の長手方向の付与間隔は最大30mmとし、糸割れ防止剤の成分としてはマトリックス樹脂と同じものを用い、塗布部のマトリックス樹脂の温度を90℃とし、塗布部1段目のテーパーは開き角度17°、H=70mm、2段目テーパーは開き角度7°とすることができる。強化繊維シート、改質剤を付与した強化繊維シート、プリプレグの走行速度を20m/分とすると、塗布部での糸詰まりや糸切れなく強化繊維シートを30分間以上連続走行させることができる。A thread cracking inhibitor is used as the modifier, and as a method for applying the thread cracking inhibitor, a melt blow method is used as shown in FIG. 36a with reference to the description of Japanese Patent Application No. 2018-511189, and the reinforcing fiber sheet 416 is used. A modifier 500, which is a thread cracking inhibitor, can be applied to the product. A coating head having a plurality of discharge holes in the width direction can be arranged in a non-contact state on the reinforcing fiber sheet 416 that is conveyed in the horizontal direction. Adjust the rotation speed of the gear pump that supplies the thread cracking preventive agent to the coating head, apply the thread cracking inhibitor with a grain of 10 g / m 2, and apply the thread cracking inhibitor at a maximum of 30 mm in the longitudinal direction. The same components as the matrix resin are used as the components of the crack inhibitor, the temperature of the matrix resin in the coated portion is set to 90 ° C., the taper of the first step of the coated portion has an opening angle of 17 °, H = 70 mm, and the taper of the second step is opened. The angle can be 7 °. When the running speed of the reinforcing fiber sheet, the reinforcing fiber sheet to which the modifier is applied, and the prepreg is set to 20 m / min, the reinforcing fiber sheet can be continuously run for 30 minutes or more without thread clogging or thread breakage at the coated portion.

糸割れ防止剤を強化繊維シートに付与しない場合、幅2mm以上の糸割れが存在し品位不良であり、糸割れ防止処理をしたプリプレグの糸割れは2mm以下とすることができ、品位良好なプリプレグを得ることができる。プリプレグの糸割れは、得られたプリプレグを10m分巻き出し、強化繊維がない糸割れの部分の最大幅をノギスで測定する。 When the thread cracking inhibitor is not applied to the reinforcing fiber sheet, the thread cracking having a width of 2 mm or more is present and the quality is poor, and the thread cracking of the prepreg treated to prevent the thread cracking can be 2 mm or less, and the quality of the prepreg is good. Can be obtained. For thread cracking of the prepreg, the obtained prepreg is unwound for 10 m, and the maximum width of the thread cracked portion without reinforcing fibers is measured with a caliper.

また得られるプリプレグの剥離法による含浸率を50%以上とすることができる。剥離法による含浸率は、採取したプリプレグを粘着テープで挟み、これを剥離し、マトリックス樹脂が付着した強化繊維とマトリックス樹脂が付着していない強化繊維を分離し、投入した強化繊維シート全体の質量に対するマトリックス樹脂が付着した強化繊維の質量の比率から計算する。 Further, the impregnation rate of the obtained prepreg by the peeling method can be set to 50% or more. The impregnation rate by the peeling method is determined by sandwiching the collected prepreg with adhesive tape, peeling it off, separating the reinforcing fibers with the matrix resin attached and the reinforcing fibers without the matrix resin, and adding the total mass of the reinforcing fiber sheet. It is calculated from the ratio of the mass of the reinforcing fiber to which the matrix resin is attached to.

また、プリプレグの幅方向100mm四方角の目付は、炭素繊維、樹脂ともプラスマイナス3質量%の範囲に収めることができ、優れた幅方向の目付均一性を得ることができる。なお、プリプレグの幅方向の目付均一性は以下のように評価できる。幅300mmのプリプレグを幅方向に100mm四方で右端部、中央、左端部で切り出し、プリプレグの質量、炭素繊維の質量をそれぞれn=3で測定する。炭素繊維の質量はプリプレグから樹脂を溶剤で溶出した残渣として測定する。これから、各サンプリング位置での平均値をそれぞれ算出し、各サンプリング位置での平均値同士を比較する。 Further, the basis weight of 100 mm square in the width direction of the prepreg can be contained in the range of plus or minus 3% by mass for both the carbon fiber and the resin, and excellent basis weight uniformity in the width direction can be obtained. The basis weight uniformity of the prepreg in the width direction can be evaluated as follows. A prepreg having a width of 300 mm is cut out at the right end, the center, and the left end in a width direction of 100 mm square, and the mass of the prepreg and the mass of carbon fibers are measured at n = 3, respectively. The mass of carbon fibers is measured as a residue of resin eluted from the prepreg with a solvent. From this, the average value at each sampling position is calculated, and the average value at each sampling position is compared with each other.

また、このプリプレグを6層積層し、オートクレーブを用いて180℃、6kgf/cm(0.588MPa)で2時間硬化させることでCFRPを得ることができる。引っ張り強度は2.9GPa程度であり、糸割れ防止剤付与をせずに得たプリプレグと、炭素繊維およびマトリックス樹脂Aを用い、従来のホットメルト法で作製したプリプレグを同様に積層、硬化させることで得たCFRPの引っ張り強度も2.9GPa程度と同程度である。なお、CFRP引っ張り強度は、WO2011/118106パンフレットと同様に測定を行い、プリプレグ中の強化繊維の体積%を56.5%に規格化した値を用いる。Further, CFRP can be obtained by laminating 6 layers of this prepreg and curing it at 180 ° C. and 6 kgf / cm 2 (0.588 MPa) for 2 hours using an autoclave. The tensile strength is about 2.9 GPa, and the prepreg obtained without applying the thread cracking inhibitor and the prepreg prepared by the conventional hot melt method using carbon fiber and matrix resin A are laminated and cured in the same manner. The tensile strength of the CFRP obtained in (1) is also about the same as about 2.9 GPa. The CFRP tensile strength is measured in the same manner as in the WO2011 / 118106 pamphlet, and a value obtained by normalizing the volume% of the reinforcing fibers in the prepreg to 56.5% is used.

また、強化繊維シート1aに対し糸割れ防止剤を付与する面は上面の片面のみとすることで、強化繊維シートに付与した糸割れ防止剤が搬送ロール419に付着し汚染するのを防止することができる。 Further, by applying the thread cracking inhibitor to the reinforcing fiber sheet 1a on only one surface of the upper surface, it is possible to prevent the thread cracking inhibitor applied to the reinforcing fiber sheet from adhering to the transport roll 419 and contaminating it. Can be done.

糸割れ防止剤を付与することで、工程安定性を損なうことなく最終的に得られるプリプレグの糸割れを改善できる、品位良好かつ積層、硬化してなるCFRPの引っ張り強度の大きな低下もないプリプレグを得ることができる。 By adding a thread cracking inhibitor, it is possible to improve the thread cracking of the prepreg that is finally obtained without impairing the process stability. Obtainable.

<プリプレグ製造装置>
図7の形態の塗布部20cタイプの塗布部を用い、プリプレグ製造装置として図28記載の装置を用いた。図28にはクリールなどの装置などの描画は省略してあり、強化繊維予熱装置以降を描画してある。
<Prepreg manufacturing equipment>
The coating unit 20c type coating portion of the form shown in FIG. 7 was used, and the apparatus shown in FIG. 28 was used as the prepreg manufacturing apparatus. In FIG. 28, the drawing of a device such as a creel is omitted, and the reinforcing fiber preheating device and subsequent devices are drawn.

<塗布部>
塗布部は、液溜り部および狭窄部を形成する壁面部材にはステンレス製のブロックを用い、また側板部材にはステンレス製のプレートを用いた。さらにマトリックス樹脂を加温するため、壁面部材および側板部材の外周にプレートヒーターを貼り付け、熱電対で温度計測を行いながら、マトリックス樹脂の温度および粘度を調整した。また強化繊維シートの走行方向は鉛直方向下向き、液溜り部は2段テーパー状であるが、上部テーパーは開き角度17°、テーパー高さ(すなわちH)は100mm、下部テーパは開き角度7°であった。また、幅規制機構として、図5記載のような塗布部内部形状に合わせた板状ブッシュを備えており、さらにこの板状ブッシュの設置位置自在に変更し、L2を適宜調整できるようにした。狭窄部の幅Yは、L2を300mmとした場合、300mmとなるようにした。狭窄部の隙間Dは0.18mmとした。この場合、出口スリットのアスペクト比は1500となる。また、狭窄部出口からマトリックス樹脂が漏れないように、狭窄部出口下面においてブッシュより外側は塞いで使用した。
<Applying part>
As the coating portion, a stainless steel block was used for the wall surface member forming the liquid pool portion and the constricted portion, and a stainless steel plate was used for the side plate member. Further, in order to heat the matrix resin, a plate heater was attached to the outer periphery of the wall surface member and the side plate member, and the temperature and viscosity of the matrix resin were adjusted while measuring the temperature with a thermocouple. The running direction of the reinforcing fiber sheet is downward in the vertical direction, and the liquid pool is tapered in two steps. The upper taper has an opening angle of 17 °, the taper height (that is, H) is 100 mm, and the lower taper has an opening angle of 7 °. there were. Further, as the width regulating mechanism, a plate-shaped bush that matches the internal shape of the coating portion as shown in FIG. 5 is provided, and the installation position of the plate-shaped bush is freely changed so that L2 can be adjusted as appropriate. The width Y of the narrowed portion was set to 300 mm when L2 was 300 mm. The gap D of the narrowed portion was set to 0.18 mm. In this case, the aspect ratio of the exit slit is 1500. In addition, the outside of the bush was closed on the lower surface of the outlet of the stenosis so that the matrix resin would not leak from the outlet of the stenosis.

<強化繊維シート>
プリプレグの作製は、強化繊維として炭素繊維(東レ製、“トレカ(登録商標)”T800S(24K))を用い、マトリックス樹脂として後記する熱硬化性エポキシ樹脂組成物を用い、上記装置によりFRP用シート状プリプレグの作製を行った。また、強化繊維ボビンの数は作製するプリプレグに応じて変更を行ったが、特に断らない限り、56とした。
<Reinforced fiber sheet>
To prepare the prepreg, carbon fiber (manufactured by Toray Industries, Inc., "Treca (registered trademark)" T800S (24K)) is used as the reinforcing fiber, and the thermosetting epoxy resin composition described later is used as the matrix resin. A shape prepreg was prepared. The number of reinforcing fiber bobbins was changed according to the prepreg to be produced, but was set to 56 unless otherwise specified.

<プリプレグ製造工程>
クリールに掛けられた複数の強化繊維ボビンから強化繊維束を引き出し、強化繊維配列装置で強化繊維シートを形成させ、方向転換ロールで一旦上方に導いた。その後、強化繊維シートは方向転換ロールを経て、鉛直下向きに搬送され、強化繊維予熱装置で塗布部温度以上に加熱され、塗布部に導かれ、マトリックス樹脂が塗布された。その後、塗布部から1次プリプレグが引き出され、離型シートが付与された後、高張力引き取り装置で引き取られ、さらに上側の離型シートが剥がされた。そして、テーブル上でスプレー塗布を行った。この後、上側の離型シートが付与され、これが熱板と加熱ニップロールを備えた追含浸装置に導かれ、場合により追含浸を行った。その後、冷却装置を経て、上側離型紙を剥がし、プリプレグ/離型シートのシート状一体物が巻き取られた。
<Prepreg manufacturing process>
Reinforcing fiber bundles were pulled out from a plurality of reinforcing fiber bobbins hung on the creel, a reinforcing fiber sheet was formed by a reinforcing fiber arrangement device, and the reinforcing fiber sheet was once guided upward by a turning roll. After that, the reinforcing fiber sheet was conveyed vertically downward through a direction changing roll, heated to a temperature equal to or higher than the coating portion temperature by the reinforcing fiber preheating device, guided to the coating portion, and coated with the matrix resin. After that, the primary prepreg was pulled out from the coating portion, a release sheet was applied, and then the release sheet was taken up by a high-tensile take-up device, and the release sheet on the upper side was peeled off. Then, spray coating was performed on the table. After that, an upper release sheet was applied, which was guided to a re-impregnation device equipped with a hot plate and a heating nip roll, and in some cases, re-impregnation was performed. Then, the upper release paper was peeled off through a cooling device, and the sheet-like integral body of the prepreg / release sheet was wound up.

<マトリックス樹脂>
マトリックス樹脂(熱硬化性エポキシ樹脂組成物):
エポキシ樹脂(芳香族アミン型エポキシ樹脂+ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物)、硬化剤(ジアミノジフェニルスルホン)、ポリエーテルスルホンの混合物であり、ポリマー粒子は含有していない。この熱硬化性エポキシ樹脂の粘度をTA Instruments社製ARES−G2を用いて、測定周波数0.5Hz、昇温速度1.5℃/分で測定したところ、75℃で50Pa・s、90℃で15Pa・s、105℃で4Pa・sであった。
<Matrix resin>
Matrix resin (thermosetting epoxy resin composition):
It is a mixture of epoxy resin (a mixture of aromatic amine type epoxy resin + bisphenol type epoxy resin), curing agent (diaminodiphenyl sulfone), and polyether sulfone, and does not contain polymer particles. The viscosity of this thermosetting epoxy resin was measured using ARES-G2 manufactured by TA Instruments at a measurement frequency of 0.5 Hz and a heating rate of 1.5 ° C./min. At 75 ° C., 50 Pa · s, and 90 ° C. It was 15 Pa · s and 4 Pa · s at 105 ° C.

<スプレー塗布に供する液体>
ビスフェノール型の液状エポキシ樹脂を用いた。この液状エポキシ樹脂の粘度をTA Instruments社製ARES−G2を用いて、測定周波数0.5Hz、温度25℃で測定したところ10Pa・sであった。
<Liquid for spray application>
A bisphenol type liquid epoxy resin was used. The viscosity of this liquid epoxy resin was measured using ARES-G2 manufactured by TA Instruments at a measurement frequency of 0.5 Hz and a temperature of 25 ° C. and found to be 10 Pa · s.

<スプレー塗布条件>
塗布ヘッド温度は25℃、口金の単孔面積を0.025mm、単孔吐出量を0.16g/分、幅方向の口金孔数を220とした。また、空気流を0.15MPaで空気を供給し、炭素繊維シートから塗布ヘッド下面(口金面)までの塗布高さhは50mmとした。
<Spray application conditions>
The coating head temperature was 25 ° C., the single hole area of the mouthpiece was 0.025 mm 2 , the single hole discharge amount was 0.16 g / min, and the number of mouthpiece holes in the width direction was 220. Further, the air flow was 0.15 MPa, and the coating height h from the carbon fiber sheet to the lower surface (base surface) of the coating head was 50 mm.

<連続走行性の評価>
強化繊維シートの塗布部での連続走行性を評価するため、30分間連続走行させ、毛羽詰まり・糸切れが無いものを「Good」、毛羽が詰まり糸切れしたものを「Bad」とした。
<Evaluation of continuous running performance>
In order to evaluate the continuous running performance at the coated portion of the reinforcing fiber sheet, the running was continuously carried out for 30 minutes, and the one without fluff clogging and thread breakage was designated as "Good", and the one with fluff clogged and thread breakage was designated as "Bad".

また、毛羽詰まりの兆候を評価するため、60分間および120分間の連続走行後に塗布部を分解して壁面部材の接液面を目視で観察し、毛羽の有無を調べた。連続走行後に狭窄部の付近に毛羽が付着しているものを毛羽防止性「Poor」、連続走行後に狭窄部23から遠い部分(液溜り部22の上部付近)に毛羽が付着しているものを毛羽防止性「Fair」、連続走行後に壁面部材21の接液面に毛羽が付着していないものを毛羽防止性「Good」として、毛羽防止性を評価した。 Further, in order to evaluate the sign of fluff clogging, the coated portion was disassembled after continuous running for 60 minutes and 120 minutes, and the wetted surface of the wall surface member was visually observed to check for the presence or absence of fluff. Those with fluff attached near the stenosis after continuous running are fluff-preventive "Poor", and those with fluff attached to the part far from the stenosis 23 (near the upper part of the liquid pool 22) after continuous running The fluff prevention property was evaluated as the fluff prevention property "Fair" and the fluff prevention property "Good" when the wall surface member 21 had no fluff adhered to the wetted surface after continuous running.

また、走行速度20m/分で60分間連続走行させ、液溜まり部直上の強化繊維シートに繊維束の割れ(縦スジ状にシート状炭素繊維束が裂けている部分)や繊維束の端部折れ(炭素繊維束が重なっている部分)がなく均一に走行している時間を測定した。繊維束の割れ、および繊維束の端部折れがなく均一に走行している時間の割合が全走行時間の90%以上を占めるものを「Excellent」、50%以上90%未満のものを「Good」、10%以上50%未満のものを「Fair」、10%未満のものを「Poor」とした。 In addition, after running continuously for 60 minutes at a running speed of 20 m / min, the fiber bundle is cracked (the part where the sheet-shaped carbon fiber bundle is torn in a vertical stripe shape) and the end of the fiber bundle is broken in the reinforcing fiber sheet directly above the liquid pool. The time during which the carbon fiber bundles were running uniformly without overlapping (the part where the carbon fiber bundles overlapped) was measured. "Excellent" means that the ratio of running time uniformly without cracking of the fiber bundle and the end of the fiber bundle occupies 90% or more of the total running time, and "Good" means that the running time is 50% or more and less than 90%. , 10% or more and less than 50% was designated as "Fair", and those less than 10% were designated as "Poor".

<含浸度の評価>
・剥離法(含浸度が低い場合)
採取したプリプレグを粘着テープで挟み、これを剥離し、マトリックス樹脂が付着した強化繊維とマトリックス樹脂が付着していない強化繊維を分離した。そして、投入した強化繊維シート全体の質量に対するマトリックス樹脂が付着した強化繊維の質量の比率を剥離法によるマトリックス樹脂の含浸率とした。
<Evaluation of impregnation degree>
・ Peeling method (when the degree of impregnation is low)
The collected prepreg was sandwiched between adhesive tapes and peeled off to separate the reinforcing fibers to which the matrix resin was attached and the reinforcing fibers to which the matrix resin was not attached. Then, the ratio of the mass of the reinforcing fibers to which the matrix resin was attached to the mass of the entire charged reinforcing fiber sheet was defined as the impregnation rate of the matrix resin by the peeling method.

・吸水率(含浸度が高い場合)
特表2016−510077号公報に記載の方法にならい、プリプレグを10cm×10cmにカットし、その1辺を5mm、水に5分間浸漬した時の質量変化から計算した。
・ Water absorption rate (when the degree of impregnation is high)
According to the method described in Japanese Patent Publication No. 2016-510077, the prepreg was cut into 10 cm × 10 cm, and one side thereof was calculated from the mass change when immersed in water for 5 minutes.

[実施例1〜4]
塗布部で前記熱硬化性エポキシ樹脂組成物(マトリックス樹脂)を用い、スプレー塗布で前記液状エポキシ樹脂を用い、プリプレグを作製した。ただし、本実施例では、スプレー塗布後の追含浸は行わなかった。なお、液溜り部のマトリックス樹脂温度は90℃(15Pa・s相当)とした。また、強化繊維シート、プリプレグの走行速度は20m/分とした。
[Examples 1 to 4]
A prepreg was prepared by using the thermosetting epoxy resin composition (matrix resin) in the coating portion and using the liquid epoxy resin in the spray coating. However, in this example, additional impregnation was not performed after spray application. The temperature of the matrix resin in the liquid pool was set to 90 ° C. (equivalent to 15 Pa · s). The running speed of the reinforcing fiber sheet and the prepreg was set to 20 m / min.

幅規制機構下端部の幅L2と1次プリプレグの幅Wの関係L2−Wと塗布部の断面積が連続的に減少する高さHを種々変更した時の塗布部での1次プリプレグの走行安定性の評価結果を表1に示す。これよりL2−Wが小さく、Hが大きい方が1次プリプレグの安定走行性が向上することが分かる。なお、簡易追含浸を行わず、簡易追含浸装置下部で1次プリプレグを採取し、含浸率を剥離法で調べたところ、いずれも50〜60%であり、塗布部で含浸が進んでいることを確認した。また、前記のように採取した1次プリプレグの幅方向の目付け均一性を以下のように評価した。幅300mmのプリプレグを幅方向に100mm四方で右端部、中央、左端部で切り出し、プリプレグの質量、炭素繊維の質量をそれぞれn=3で測定した。炭素繊維の質量はプリプレグから樹脂を溶剤で溶出した残渣として測定した。これから、各サンプリング位置での平均値をそれぞれ算出し、各サンプリング位置での平均値同士を比較したしたところ、炭素繊維、樹脂ともプラスマイナス2質量%の範囲に収まっており、優れた目付け均一性であった。また、スプレー塗布した液体の効果により、プリプレグ表面のタック性も優れていた。 Relationship between the width L2 at the lower end of the width regulation mechanism and the width W of the primary prepreg The running of the primary prepreg at the coating portion when the height H at which the cross-sectional area between L2-W and the coating portion continuously decreases is changed. The stability evaluation results are shown in Table 1. From this, it can be seen that the smaller L2-W and the larger H, the better the stable running performance of the primary prepreg. In addition, when the primary prepreg was collected at the lower part of the simple re-impregnation device without performing the simple re-impregnation and the impregnation rate was examined by the peeling method, all of them were 50 to 60%, and the impregnation was progressing at the coated part. It was confirmed. In addition, the basis weight uniformity in the width direction of the primary prepreg collected as described above was evaluated as follows. A prepreg having a width of 300 mm was cut out at the right end, the center, and the left end in a width direction of 100 mm square, and the mass of the prepreg and the mass of the carbon fiber were measured at n = 3, respectively. The mass of the carbon fibers was measured as a residue obtained by eluting the resin from the prepreg with a solvent. From this, when the average value at each sampling position was calculated and the average value at each sampling position was compared, both carbon fiber and resin were within the range of plus or minus 2% by mass, and excellent texture uniformity was achieved. Met. In addition, due to the effect of the spray-applied liquid, the tackiness of the prepreg surface was also excellent.

Figure 2020040155
Figure 2020040155

[比較例1]
塗布部として、図10に示す断面積が連続的に減少する部分の無いもの(H=0)を用い、表1記載の条件で実施例1と同様にプリプレグを作製しようとしたが、20m/分で走行開始後、すぐに強化繊維シートが詰まり、連続走行性が不良であった。
[Comparative Example 1]
As the coating portion, a prepreg having no portion (H = 0) at which the cross-sectional area shown in FIG. 10 continuously decreases was used, and an attempt was made to prepare a prepreg in the same manner as in Example 1 under the conditions shown in Table 1, but 20 m / Immediately after the start of running in minutes, the reinforcing fiber sheet was clogged, and the continuous running performance was poor.

[実施例5]
実施例1の条件でマトリックス樹脂を塗布した後、スプレー塗布を行い、さらに追含浸装置に導き、追含浸を行った。このプリプレグの吸水率を調べたところ、5%と十分な含浸度であった。
[Example 5]
After applying the matrix resin under the conditions of Example 1, spray coating was performed, and the mixture was further guided to a re-impregnation device to perform re-impregnation. When the water absorption rate of this prepreg was examined, it was 5%, which was a sufficient impregnation degree.

次に、得られたプリプレグを6層積層し、オートクレーブを用いて180℃、6kgf/cm(0.588MPa)で2時間硬化させ、CFRPを得た。得られたCFRPは何れも引っ張り強度が3.0GPaであり、航空・宇宙用の構造材料として好適な機械特性を有していた。なお、CFRP引っ張り強度は、WO2011/118106パンフレットと同様に測定を行い、プリプレグ中の強化繊維の体積%を56.5%に規格化した値を用いた。Next, 6 layers of the obtained prepreg were laminated and cured at 180 ° C. and 6 kgf / cm 2 (0.588 MPa) for 2 hours using an autoclave to obtain CFRP. All of the obtained CFRPs had a tensile strength of 3.0 GPa and had mechanical properties suitable as structural materials for aerospace. The CFRP tensile strength was measured in the same manner as in the WO2011 / 118106 pamphlet, and a value obtained by normalizing the volume% of the reinforcing fibers in the prepreg to 56.5% was used.

[参考例1]
炭素繊維および熱硬化性エポキシ樹脂(マトリックス樹脂)を用い、従来のホットメルト法で作製したプリプレグをオートクレーブを用いて180℃、6kgf/cm(0.588MPa)で2時間硬化させたCFRPの引っ張り強度2.9GPaであった。
[Reference example 1]
Prepreg prepared by the conventional hot melt method using carbon fiber and thermosetting epoxy resin (matrix resin) is cured at 180 ° C. at 6 kgf / cm 2 (0.588 MPa) for 2 hours using an autoclave. The intensity was 2.9 GPa.

本発明の製造方法で得られるプリプレグは、CFRPに代表されるFRPとして、航空・宇宙用途や自動車・列車・船舶などの構造材や内装材、圧力容器、産業資材用途、スポーツ材料用途、医療機器用途、筐体用途、土木・建築用途など広く適用することができる。 The prepreg obtained by the manufacturing method of the present invention is an FRP represented by CFRP, which is used for aerospace applications, structural materials and interior materials for automobiles, trains, ships, etc., pressure vessels, industrial materials, sports materials, medical equipment. It can be widely applied to applications, housing applications, civil engineering / building applications, etc.

1 強化繊維
1a 強化繊維シート
1b 改質剤が付与された強化繊維シート
1c 1次プリプレグ
1d プリプレグ
2 マトリックス樹脂
3、3a、3b 離型シート
11 クリール
12 配列装置
13、14 搬送ロール
15 巻取り装置
16、16a、16b 供給装置
20 塗布部
20b 別の実施形態の塗布部
20c 別の実施形態の塗布部
20d 別の実施形態の塗布部
20e 別の実施形態の塗布部
21a、21b 壁面部材
21c、21d 別の形状の壁面部材
21e、21f 別の形状の壁面部材
21g、21h 別の形状の壁面部材
21i、21j 別の形状の壁面部材
22 液溜り部
22a 液溜り部のうち断面積が連続的に減少する領域
22b 液溜り部のうち断面積が減少しない領域
22c 液溜り部のうち断面積が断続的に減少する領域
23 狭窄部
24a、24b 側板部材
25 出口
26 隙間
27、27a、27b 幅規制機構
28 改質剤付与装置
30 比較例1の塗布部
31a、31b 比較例1の壁面部材
32 比較例1の液溜り部
33 比較例1の液溜り部のうち断面積が断続的に減少する領域
35a、35b、35c バー
41 スプレー塗布装置
42 カーテン塗布装置
43 液体
44 気流
45 テーブル
46 液体もしくはその固化物またはそれらの混合物
47 膜
48 端部エア
49 面部エア
50 ロール
100 塗工装置
B 液溜り部22の奥行き
C 液溜り部22の上部液面までの高さ
D 狭窄部の隙間
G 幅規制を行う位置
H 液溜り部22の断面積が連続的に減少する鉛直方向高さ
L 液溜り部22の幅
R、Ra、Rb 渦流れ
T 循環流
W 狭窄部23の直下で測定した1次プリプレグ1bの幅
Y 狭窄部23の幅
Z 強化繊維シート、1次プリプレグ、プリプレグの搬送方向
θ テーパー部の開き角度
E 端部エアの吹き付け方向
F 面部エアの吹き付け方向
N ネックイン
h 塗布高さ
α 塗布角
411 クリール
412 強化繊維ボビン
413 方向転換ガイド
414 強化繊維束
415 強化繊維配列装置
416 強化繊維シート
416’ 改質剤が付与された強化繊維シート
417 拡幅装置
418 平滑化装置
419 方向転換ロール
420 強化繊維予熱装置
421 改質剤付与装置
422 改質剤を付与した強化繊維シート
430 塗布部
431 テーブル
441 方向転換ロール
442 離型シート供給機構
443 離型シート
444 高張力引取り装置
445 方向転換ロール
446 離型シート
447 積層ロール
448 高張力引取り装置
449 高張力引取りS字ロール
450 追含浸装置
451 熱板
452 加熱ニップロール
453 簡易追含浸装置
454 加熱ニップロール
455 加熱S字ロール
456 コンタクトロール
461 冷却装置
462 引き取り装置
463 離型シート(上)巻取装置
464 ワインダー
471 1次プリプレグ/プリプレグ
472 シート状一体物
481 スプレー塗布装置
482 カーテン塗布装置
500 改質剤
510 スプレーノズル
520 塗布ヘッド
521 空気流
530 塗布ヘッド
1 Reinforcing fiber 1a Reinforcing fiber sheet 1b Reinforcing fiber sheet to which a modifier is applied 1c Primary prepreg 1d Prepreg 2 Matrix resin 3, 3a, 3b Release sheet 11 Creel 12 Arranging device 13, 14 Conveying roll 15 Winding device 16 , 16a, 16b Supply device 20 Coating part 20b Coating part 20c of another embodiment Coating part 20d of another embodiment Coating part 20e of another embodiment Coating part 21a, 21b Wall member 21c, 21d Separately Wall members 21e, 21f of different shapes Wall members 21g, 21h of different shapes Wall members 21i, 21j of different shapes 22 Liquid pools 22a The cross-sectional area of the liquid pools is continuously reduced. Area 22b Area where the cross-sectional area does not decrease in the liquid pool 22c Area where the cross-sectional area decreases intermittently in the liquid pool 23 Constriction 24a, 24b Side plate member 25 Outlet 26 Gap 27, 27a, 27b Width regulation mechanism 28 Revised Pawnbroker 30 Coating parts 31a, 31b of Comparative Example 1 Wall member 32 of Comparative Example 1 Liquid pool portion 33 of Comparative Example 1 A region 35a, 35b of the liquid pool portion of Comparative Example 1 in which the cross-sectional area is intermittently reduced. , 35c Bar 41 Spray coating device 42 Curtain coating device 43 Liquid 44 Air flow 45 Table 46 Liquid or solidified product thereof or a mixture thereof 47 Film 48 End air 49 Surface air 50 Roll 100 Coating device B Depth C of liquid pool 22 Height to the upper liquid level of the liquid pool 22 D Gap in the constriction G Position where width regulation is performed H Vertical height where the cross-sectional area of the liquid pool 22 continuously decreases L Width R of the liquid pool 22 Ra, Rb Swirl flow T Circulating flow W Width of the primary prepreg 1b measured directly under the constriction portion Y Width of the constriction portion 23 Z Reinforcing fiber sheet, transport direction of the primary prepreg and prepreg θ Opening angle E end of the tapered portion Part air blowing direction F Surface part Air blowing direction N Neck-in h Coating height α Coating angle 411 Claire 412 Reinforcing fiber bobbin 413 Direction change guide 414 Reinforcing fiber bundle 415 Reinforcing fiber arranging device 416 Reinforcing fiber sheet 416'Modifier Reinforced fiber sheet 417 Widening device 418 Smoothing device 419 Directional change roll 420 Reinforcing fiber preheating device 421 Modulator applying device 422 Reinforcing fiber sheet with modifier 430 Coating part 431 Table 441 Directional change roll 442 Release type Sheet supply mechanism 443 Release sheet 44 4 High-tension take-up device 445 Direction change roll 446 Release sheet 447 Laminated roll 448 High-tension take-up device 449 High-tension take-back S-shaped roll 450 Re-impregnation device 451 Hot plate 452 Heating nip roll 453 Simple re-impregnation device 454 Heating nip roll 455 Heating S-shaped roll 456 Contact roll 461 Cooling device 462 Picking device 463 Release sheet (top) Winding device 464 Winder 471 Primary prepreg / prepreg 472 Sheet-like integral 481 Spray coating device 482 Curtain coating device 500 Deformer 510 Spray Nozzle 520 Coating head 521 Air flow 530 Coating head

Claims (14)

マトリックス樹脂が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを通過させてマトリックス樹脂を強化繊維シートに付与し、その後、前記塗布部から引き出された1次プリプレグにさらに液体を吐出するスプレー塗布を行うプリプレグの製造方法であって、前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有する、プリプレグの製造方法。 A spray coating is applied in which the reinforcing fiber sheet is passed through the coating portion in which the matrix resin is stored to apply the matrix resin to the reinforcing fiber sheet, and then the liquid is further discharged to the primary prepreg drawn from the coating portion. This is a method of manufacturing a prepreg, wherein the coating portion is provided with a liquid pool portion and a constricted portion which are communicated with each other, and the liquid pool portion is a portion where the cross-sectional area continuously decreases along the traveling direction of the reinforcing fiber sheet. A method for producing a prepreg, wherein the narrowed portion has a slit-shaped cross section and has a cross-sectional area smaller than that of the upper surface of the liquid pool portion. マトリックス樹脂が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを通過させてマトリックス樹脂を強化繊維シートに付与し、その後、前記塗布部から引き出された1次プリプレグにさらに液体を吐出するカーテン塗布を行うプリプレグの製造方法であって、前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有する、プリプレグの製造方法。 A curtain coating is applied in which the reinforcing fiber sheet is passed through the coating portion in which the matrix resin is stored to apply the matrix resin to the reinforcing fiber sheet, and then the liquid is further discharged to the primary prepreg drawn from the coating portion. This is a method of manufacturing a prepreg, wherein the coating portion is provided with a liquid pool portion and a constricted portion which are communicated with each other, and the liquid pool portion is a portion where the cross-sectional area continuously decreases along the traveling direction of the reinforcing fiber sheet. A method for producing a prepreg, wherein the narrowed portion has a slit-shaped cross section and has a cross-sectional area smaller than that of the upper surface of the liquid pool portion. マトリックス樹脂が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを通過させてマトリックス樹脂を強化繊維シートに付与するプリプレグの製造方法であって、前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有し、強化繊維シートを塗布部の内部に通過させる前に、強化繊維シートに糸割れ防止剤、靭性向上剤、難燃剤および毛羽集束剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの改質剤を付与するプリプレグの製造方法。 This is a method for manufacturing a prepreg in which a reinforcing fiber sheet is passed through a coating portion in which the matrix resin is stored to apply the matrix resin to the reinforcing fiber sheet. The liquid pool portion has a portion in which the cross-sectional area continuously decreases along the traveling direction of the reinforcing fiber sheet, and the constricted portion has a slit-shaped cross section and is smaller than the upper surface of the liquid pool portion. At least one modification selected from the group consisting of a thread cracking inhibitor, a toughness improver, a flame retardant and a fluff sizing agent, having a cross-sectional area and before passing the reinforcing fiber sheet through the inside of the coating part. A method for producing a prepreg to which an agent is applied. 付与後の強化繊維シートにおいて、改質剤の目付が20g/m以下となるように改質剤を付与する請求項3に記載のプリプレグの製造方法。The method for producing a prepreg according to claim 3, wherein the modifier is applied so that the basis weight of the modifier is 20 g / m 2 or less in the reinforcing fiber sheet after the application. 強化繊維長手方向に間欠なく、または、塗布間隔が最大30mm以内となるように改質剤を付与する請求項3または4に記載のプリプレグの製造方法。 The method for producing a prepreg according to claim 3 or 4, wherein the modifier is applied intermittently in the longitudinal direction of the reinforcing fibers or so that the coating interval is within 30 mm at the maximum. 前記改質剤が糸割れ防止剤である請求項3〜5のいずれか1項に記載のプリプレグの製造方法。 The method for producing a prepreg according to any one of claims 3 to 5, wherein the modifier is a thread cracking inhibitor. 強化繊維の配列方向における液溜り部の下部の幅(L)と、狭窄部の直下における一次プリプレグの幅(W)との関係が、L≦W+10(mm)を満たす、請求項1〜6のいずれか1項に記載のプリプレグの製造方法。 3. The method for producing a prepreg according to any one of the following items. 液溜り部内に強化繊維シートの幅を規制するための幅規制機構を備え、狭窄部の直下における一次プリプレグの幅(W)と該幅規制機構下端において幅規制機構により規制される幅(L2)との関係が、L2≦W+10(mm)を満たす、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプリプレグの製造方法。 A width regulating mechanism for regulating the width of the reinforcing fiber sheet is provided in the liquid pool portion, and the width (W) of the primary prepreg directly under the narrowed portion and the width regulated by the width regulating mechanism at the lower end of the width regulating mechanism (L2). The method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 7, wherein the relationship with the above satisfies L2 ≦ W + 10 (mm). 液溜り部における断面積が連続的に減少する部分の鉛直方向高さが10mm以上である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のプリプレグの製造方法。 The method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 8, wherein the height of the portion of the liquid pool where the cross-sectional area continuously decreases is 10 mm or more in the vertical direction. 前記塗布部の内部に、強化繊維シートを実質的に鉛直方向下向きに通過させる、請求項1〜9のいずれか1項に記載のプリプレグの製造方法。 The method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 9, wherein the reinforcing fiber sheet is passed through the inside of the coated portion substantially downward in the vertical direction. 前記塗布部の内部に、強化繊維シートを水平方向または傾斜方向に通過させる、請求項1〜9のいずれか1項に記載のプリプレグの製造方法。 The method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 9, wherein a reinforcing fiber sheet is passed through the inside of the coated portion in a horizontal direction or an inclined direction. 請求項1〜11のいずれか1項に記載のプリプレグの製造方法により得られたプリプレグに更に追含浸を行うプリプレグの製造方法。 A method for producing a prepreg, which further impregnates the prepreg obtained by the method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 11. 請求項1〜12のいずれか1項に記載のプリプレグの製造方法により得られたプリプレグをスリットするプリプレグテープの製造方法。 A method for producing a prepreg tape for slitting a prepreg obtained by the method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 12. 請求項1〜12のいずれか1項に記載のプリプレグの製造方法により得られたプリプレグまたは請求項13に記載のプリプレグテープの製造方法により得られたプリプレグテープを成形する繊維強化複合材料の製造方法。 A method for producing a fiber-reinforced composite material for molding a prepreg obtained by the method for producing a prepreg according to any one of claims 1 to 12 or a prepreg tape obtained by the method for producing a prepreg tape according to claim 13. ..
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