WO2015060299A1 - プリプレグの製造方法 - Google Patents

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WO2015060299A1
WO2015060299A1 PCT/JP2014/077945 JP2014077945W WO2015060299A1 WO 2015060299 A1 WO2015060299 A1 WO 2015060299A1 JP 2014077945 W JP2014077945 W JP 2014077945W WO 2015060299 A1 WO2015060299 A1 WO 2015060299A1
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prepreg
reinforcing fiber
sheet
matrix resin
resin composition
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PCT/JP2014/077945
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亮 宮内
鮫島　禎雄
正洋 市野
拓也 寺西
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三菱レイヨン株式会社
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a prepreg used for a fiber-reinforced composite material.
  • Fiber reinforced composite materials are lightweight and have excellent mechanical properties. Therefore, it is widely used for structural materials such as aircraft, vehicles, ships, buildings, and sports equipment such as golf shafts, fishing rods, and tennis rackets.
  • a method of producing a fiber reinforced composite material using a cross prepreg or a unidirectional prepreg is widely used.
  • the cloth prepreg is a prepreg obtained by impregnating a cloth made of reinforced fiber bundles with a matrix resin composition.
  • the unidirectional prepreg is a prepreg in which a plurality of fiber bundles are aligned in one direction to form a reinforced fiber sheet, which is impregnated with a matrix resin composition.
  • thermosetting resin and a thermoplastic resin are used, and among them, a thermosetting resin is often used.
  • a pressure impregnation method including a hot melt method in which a matrix resin composition and a reinforcing fiber sheet are stacked, and these are sandwiched between pressure rolls to be pressurized and heated is generally used.
  • the first problem that may occur when producing a prepreg by the pressure impregnation method is that the matrix resin composition protrudes wider than the width of the reinforcing fiber sheet as a result of compression by the pressure roll.
  • the protruding matrix resin composition may be excessively adhered to both end portions of the prepreg, leading to deterioration in the handling property of the prepreg and a decrease in strength of the fiber-reinforced composite material.
  • a second problem that may occur when producing a prepreg by the pressure impregnation method is that the basis weight (weight per unit area) of the reinforcing fibers at both ends of the prepreg is reduced as a result of compression by the pressure roll. is there. This can occur because the reinforcing fiber sheet is pushed and expanded in the width direction by compression by the pressure roll, and the reinforcing fiber bundle moves greatly outward at both ends of the reinforcing fiber sheet.
  • Patent Document 1 proposes a manufacturing method in which a matrix resin composition and an affinity tape material are disposed in contact with both end portions of a reinforcing fiber sheet. According to this manufacturing method, the protruding matrix resin composition is removed along with the tape material having an affinity therewith, and thus is removed from the prepreg itself. However, in the manufacturing method described in Patent Document 1, the protrusion of the matrix resin composition itself is not prevented. Accordingly, there remains a concern that the protrusion of the matrix resin composition affects the stability of the process.
  • the prepreg is formed between the pressure roll and the tape material. This causes the second problem described above. Further, if the thickness of the tape material is larger than the thickness of the prepreg, the prepreg cannot be sufficiently pressurized. Therefore, the reinforcing fiber bundle cannot be sufficiently impregnated with the matrix resin composition. Moreover, when using the tape which has affinity with the matrix resin composition described in patent document 1, it is necessary to use a matrix resin composition excessively. Furthermore, since the sheet once adsorbed with the matrix resin composition cannot be used again, there is a problem that the manufacturing cost increases.
  • the release sheet is bent by protruding from the outside of the release sheet, and the matrix resin composition is prevented from flowing out of the release sheet.
  • This method can prevent the matrix resin composition from overflowing from the release sheet.
  • it does not suppress the matrix resin composition from flowing out of the prepreg, and the effect is not sufficient as a solution to the first problem.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances. That is, the present invention prevents the protrusion of the matrix resin composition and the spread of the reinforcing fiber sheet in the width direction in the process of pressurizing the reinforcing fiber sheet and the matrix resin composition to impregnate the reinforcing fiber sheet with the matrix resin composition.
  • the resin composition excessively adhering to both side edges of the prepreg deteriorates the handling property of the prepreg, the strength of the fiber reinforced composite material decreases, and the weight of the reinforcing fibers on both side edges of the prepreg increases due to the widening of the reinforcing fiber sheet.
  • a method for producing a prepreg which can easily avoid a decrease.
  • a method for producing a prepreg provides a reinforcing fiber sheet including a plurality of reinforcing fiber bundles, a matrix resin composition, first and second release sheets, and a pair of elastic bodies.
  • the matrix resin composition is applied to the reinforcing fiber sheet to form a prepreg precursor, and the first surface of the first and second release sheets is in contact with the prepreg precursor and the first
  • the prepreg is interposed between the first release sheet and the second release sheet so that the second release sheet has extending portions extending from both ends of the prepreg precursor in the width direction.
  • the elastic body may be continuous in the longitudinal direction of the prepreg precursor.
  • the elastic body may be annular.
  • the tension of the elastic body may be controlled.
  • the elastic body may be a foam.
  • the elastic body may be lubricated.
  • the second release sheet may be a thermoplastic resin film.
  • the reinforcing fiber sheet may be made of a bundle of reinforcing fibers.
  • the reinforcing fiber sheet may be composed of short reinforcing fiber bundles that are randomly deposited two-dimensionally.
  • the reinforcing fiber sheet is composed of a first reinforcing fiber sheet and a second reinforcing fiber sheet, and the manufacturing method of the prepreg applies a matrix resin composition to one surface of the first reinforcing fiber sheet,
  • the method may further include a step of forming the prepreg precursor by stacking a second reinforcing fiber sheet on the one surface of the reinforcing fiber sheet.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a line II in FIG. 1, for explaining a main part of the prepreg manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the manufacturing method of the prepreg which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line JJ in FIG. 3 for explaining a main part of a method for producing a prepreg according to a second embodiment of the present invention. It is a figure which shows the width
  • a reinforcing fiber sheet 1 is a sheet in which a plurality of reinforcing fiber bundles are aligned in one direction.
  • a method of aligning a plurality of reinforcing fiber bundles in one direction for example, a necessary number of reinforcing fiber bundles wound around a bobbin are prepared, and each reinforcing fiber bundle is pulled out and aligned in parallel to form a sheet. There is a method to make.
  • the matrix resin composition discharged from the die coater 6 is applied on one surface of the first reinforcing fiber sheet 1 to be transferred.
  • the second reinforcing fiber sheet 1 ′ supplied via the guide roller 7 is overlaid on the matrix resin composition applied to the first reinforcing fiber sheet 1 to form the prepreg precursor (A).
  • the prepreg precursor (A) has a matrix resin composition and first and second reinforcing fiber sheets 1 and 1 ′ sandwiching the matrix resin composition.
  • a prepreg precursor between the first release sheet 2 and the second release sheet 2 ′ sent out from the unwinding roll 15 ( A) is sandwiched.
  • the first and second release sheets 2, 2 ′ have a first surface that comes into contact with the prepreg precursor (A) and a second surface that is the surface opposite to the first surface. That is, the first release sheet 2 so that the first surface 2a of the first release sheet 2 and the first surface 2a ′ of the second release sheet 2 ′ face the prepreg precursor (A).
  • the second release sheet 2 ' is overlaid on the prepreg precursor (A).
  • the dimension of the width direction (direction perpendicular to the transfer direction) of the first and second release sheets 2 and 2 ′ is larger than the dimension of the prepreg precursor (A) in the width direction. long.
  • the first and second release sheets 2 and 2 ′ are extended from the both ends in the width direction of the prepreg precursor (A) in a state where the first and second release sheets 2 and 2 ′ are overlapped with the prepreg precursor (A). 'have.
  • the prepreg precursor (A) sandwiched between the first and second release sheets 2 and 2 ′ is sent between a pair of sandwiching guide rolls 8.
  • the pair of sandwiching guide rolls 8 are arranged with a certain gap.
  • the first and second release sheets 2 and 2 ′ and the prepreg precursor (A) that are overlaid are pressed when passing through the gap.
  • the prepreg precursor (A) is heated by the heating plate 9.
  • the heating temperature is about 80 to 120 ° C.
  • the prepreg precursor (A) is pressed in the thickness direction of the prepreg precursor (A) by the pair of pressure rolls 10 via the first and second release sheets 2, 2 ′.
  • a plurality of pressure rolls 10 are arranged in the transfer direction.
  • the matrix resin composition in the prepreg precursor (A) is impregnated stepwise into the reinforcing fiber sheets 1 and 1 ′ by pressurization of a plurality of pressure rolls 10 provided in the transport direction.
  • the prepreg precursor (A) is pressurized by passing between the pressure roll 10A and the pressure roll 10B arranged on the rear side (rear stage) in the transfer direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • the pressure roll 10B is provided with a pair of elastic bodies 5 continuous in the longitudinal direction of the prepreg precursor (A).
  • the elastic bodies 5 are arranged in parallel to the outer sides (positions facing the extending portions 2A, 2A ′) than the positions where the prepreg precursor (A) of the second release sheet 2 ′ is arranged.
  • the pressure rolls 10A and 10B simultaneously press the elastic body 5, the prepreg precursor (A), and the release sheets 2 and 2 ′ in the thickness direction of the prepreg precursor (A).
  • the matrix resin composition in the prepreg precursor (A) is pressurized by the pressure of the pressure rolls 10A and 10B, and the elastic body 5 is the second release sheet 2 ′.
  • the two surfaces 2b ′ are brought into contact with each other, and the extending portions 2A and 2A ′ of the first and second release sheets 2 and 2 ′ are pressed against each other.
  • both ends in the width direction of the prepreg precursor (A) can be sealed to prevent the reinforcing fibers constituting the prepreg precursor (A) from flowing out in the width direction and spreading together with the matrix resin composition. Furthermore, it can suppress that the reinforcement fiber fabric weight of a prepreg falls toward the both ends of the width direction.
  • the elastic body 5 is hung around the pressure roll 10B and the elastic body guide roll 17 so as to circulate in a loop. Further, the elastic body tension adjusting roll 16 is in contact with the elastic body 5 from the outside of the loop of the elastic body. The tension of the elastic body 5 can be adjusted by adjusting the pressing amount of the elastic body tension adjusting roll 16 against the elastic body 5.
  • the prepreg 3 that is the prepreg precursor (A) that has been pressurized is cooled by the cooling plate 11. Further, the upper first release sheet 2 is peeled off from the prepreg 3 through the take-up roll 12 and the peeling guide roll 13 and is taken up by the winding device 14 together with the second release sheet 2 ′. The first release sheet 2 is collected by the release sheet winding device 18.
  • the matrix resin composition is directly applied to the reinforcing fiber sheet 1 by the die coater 6 in order to apply the matrix resin composition to the reinforcing fiber sheets 1, 1 ′.
  • the present invention is not limited to the method shown in FIG. 1, and other methods can be used.
  • the matrix resin composition may be applied to the reinforcing fiber sheet 1 using a touch roll method, a dip method, a dispenser method, or the like.
  • the second reinforcing fiber sheet 1 ′ is superimposed on one surface of the first reinforcing fiber sheet 1 coated with the matrix resin composition, and the matrix resin composition is sandwiched between the reinforcing fiber sheets 1.
  • the prepreg precursor (A) is sandwiched between two release sheets.
  • a reinforcing fiber sheet coated with a matrix resin composition on one side may be sandwiched between two release sheets without using the second reinforcing fiber sheet.
  • the matrix resin composition may be applied to both surfaces of the reinforcing fiber sheet, and the first reinforcing fiber sheet 1 may be sandwiched between two release sheets without using the second reinforcing fiber sheet.
  • a matrix resin composition is apply
  • the first reinforcing fiber sheet 1 may be sandwiched between the matrix resin compositions applied to 2, 2 ′.
  • the reinforcing fiber used in the reinforcing fiber sheet various inorganic fibers or organic fibers can be used.
  • the reinforcing fiber include carbon fiber, graphite fiber, aramid fiber, nylon fiber, high-strength polyester fiber, glass fiber, boron fiber, alumina fiber, and silicon nitride fiber.
  • carbon fibers and graphite fibers are suitable as reinforcing fibers. This is because carbon fibers and graphite fibers have flame retardancy, high specific strength, and high specific modulus.
  • various fiber materials can be used depending on applications. In particular, carbon fibers having a tensile elongation of 1.5% or more are preferable.
  • Carbon fibers having a tensile strength of 4.4 GPa or more and a tensile elongation of 1.7% or more are more preferable, and carbon fibers having a tensile elongation of 1.9% or more are more preferable.
  • the fiber basis weight of the reinforcing fiber sheet is adjusted according to the requirements of the fiber reinforced composite material. For example, it is preferable that the total basis weight of the reinforcing fiber sheets sandwiched between the first and second release sheets 2 and 2 ′ is 150 g / m 2 or more, since the effect of the present invention is remarkably obtained, and is preferably 300 g / m. even more preferably 2 or more.
  • thermosetting resins such as epoxy resins, vinyl ester resins, unsaturated polyester resins, phenol resins, and maleimide resins.
  • carbon fiber it is preferable to use an epoxy resin or a vinyl ester resin because adhesion with the carbon fiber is excellent.
  • the epoxy resin examples include a glycidyl ether type epoxy resin, a glycidyl amine type epoxy resin, a glycidyl ester type epoxy resin, and an alicyclic epoxy resin.
  • a matrix resin composition is prepared by mixing the above-described resin with a curing agent, a curing aid, other additives, and the like. The adhesion amount of the matrix resin composition is adjusted according to the requirements of the fiber reinforced composite material. For example, it is 20 to 50% by mass with respect to the mass of the prepreg.
  • first and second release sheets 2 and 2 ′ include release papers such as wood paper and soft or hard polymers coated with a release agent such as silicone resin as necessary.
  • release papers such as wood paper and soft or hard polymers coated with a release agent such as silicone resin as necessary.
  • Examples include a pattern paper or a release film.
  • woody paper include kraft paper and glassine paper.
  • soft polymer include polyethylene, polystyrene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polylactic acid, polyamide and the like having heat resistance equal to or higher than the process temperature.
  • the hard polymer include polyethylene terephthalate.
  • the release sheet 2 ′ along the elastic body 5 has a thickness of 110 ⁇ m or less in a film using wood paper and a soft polymer. Therefore, the thickness is preferably 80 ⁇ m or less. If it is a film using a hard polymer, the thickness of 75 micrometers or less is preferable, More preferably, it is 25 micrometers or less. On the other hand, if it is a film using a release paper and a soft polymer, it is preferable that it is 50 micrometers or more. If it is a film using a hard polymer, it is preferable that it is 15 micrometers or more. If the said release paper and film satisfy
  • each of the first and second release sheets 2 and 2 ′ is used as another system for forming the prepreg precursor (A) sandwiched between the first and second release sheets 2 and 2 ′.
  • a matrix resin composition is applied to the first surface, and sandwiched so that the first surfaces of the first and second release sheets are in contact with the reinforcing fiber sheet 1 from both sides of the reinforcing fiber sheet 1, and the prepreg precursor (A ).
  • the matrix resin composition is applied to the first surface of one release sheet, and is superposed on the reinforcing fiber sheet 1 so that the first surface of the release sheet is in contact with one surface of the reinforcing fiber sheet 1.
  • a release sheet not coated with a matrix resin composition is stacked on the other surface of the reinforcing fiber sheet 1 and the reinforcing fiber sheet 1 is sandwiched between the release sheets.
  • Pressurization of the prepreg precursor (A) can be performed by a known means typified by a pressure roll 10.
  • a known means typified by a pressure roll 10.
  • pressurization can be performed in a desired temperature environment. Therefore, the impregnation conditions for the reinforcing fiber sheet 1 of the matrix resin composition can be controlled more precisely.
  • a known apparatus can be used as such a pressurizing apparatus. For example, there are a pressure roll capable of introducing a heat medium such as warm water therein, a pressure roll provided with an induction heater on the surface, and the like.
  • the pressurization method is not limited thereto, and various pressurization methods can be used according to the configuration of the prepreg as long as an elastic body can be provided.
  • the diameter of the pressure roll is preferably 300 mm or more, more preferably 400 mm or more, and if it is 500 mm or more, a high pressure can be applied, which is more preferable.
  • the pressing force of the pressure roll required for pressing varies depending on the width and basis weight of the prepreg 3, the matrix resin content, the viscosity of the matrix resin composition, the elastic modulus of the elastic body 5, the thickness and the width. Therefore, it is determined through arithmetic calculations based on these and trial experiments.
  • a method is adopted in which a predetermined clearance is set in advance between a pair of opposing pressure rolls, and the pressure roll is pressed against the clearance setting mechanism (not shown) with a sufficient load. Is good.
  • the clearance of the pressure roll is the thickness considering the fiber weight / fiber density of the prepreg to be manufactured, the thickness considering the resin weight / resin density of the prepreg, and the thickness of each of the first and second release sheets. The lower limit is gradually reduced from the preceding pressure roll to the subsequent pressure roll.
  • the elastic body 5 presses the extended portions 2A and 2A ′ of the first and second release sheets 2 and 2 ′ to each other, and the width direction of the prepreg precursor (A)
  • the reinforcing fibers constituting the prepreg precursor (A) are prevented from flowing out and spreading in the width direction together with the matrix resin composition, and the prepreg reinforcing fiber basis weight decreases toward both ends in the width direction. Can be suppressed.
  • the matrix resin composition is relatively rearward (pressurized) with respect to the traveling direction of the reinforcing fiber sheet 1 by the pressure between the pressure rolls 10A and 10B. It flows in the direction of retreating from the entry side of the rolls 10A and 10B, the upstream side).
  • the elastic body 5 needs to have a thickness 1 to 10 times that of the finally obtained prepreg sheet before being pressed, and it is necessary to have a thickness equivalent to that of the prepreg sheet by pressing. Further, the elastic body 5 needs to have a resistance to deformation to such an extent that the first and second release sheets 2, 2 ′ are kept in contact with each other against the pressure of the matrix resin.
  • a material having a breaking elongation of 100% or more and a Young's modulus of 0.01 to 40 MPa as the elastic body 5
  • a material having a breaking elongation of 200% or more and a Young's modulus of 0.1 to 5 MPa It is particularly preferable to use it.
  • an elastic elastomer and its foam are preferably used as an example of the material of the elastic body 5.
  • the elastomer include natural rubber, synthetic rubber such as butadiene rubber, nitrile rubber, and acrylic rubber, urethane resin, olefin elastomer such as EPM and EPDM, and silicone rubber.
  • An elastomer foam is preferable because it allows an increase in the allowable compression ratio. Both open cell foams and closed cell foams can be preferably used. Furthermore, a foam using silicone rubber is excellent in heat resistance and has a small compression set at high temperatures. Therefore, the elastic body is preferable because it can be used over and over again.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the extending direction of the elastic body is not limited as long as it prevents the reinforcing fibers from flowing out and spreading in the width direction together with the resin, and a circular shape, an oval shape, a square shape, a rectangular shape, or the like can be applied.
  • the elastic body 5 is stretched upstream by being sandwiched between the pressure roll 10B and the second release sheet 2 ′, the second release sheet 2 ′ and the pressure roll 10B. It is preferable to slide between.
  • the second surface 2b ′ of the second release sheet 2 ′ and the surface of the pressure roll 10B are preliminarily lubricated or coated with a silicone oil or a fluororesin or the like, It is generally applied between the elastic body 5 and the second release sheet 2 ′ and the pressure roll 10B by coating silicon oil or fluororesin, applying a solid lubricant such as talc to the elastic body 5. It is preferable to supply the lubricating oil to be used.
  • the predetermined intervals provided at the ends of the elastic body 5 and the prepreg precursor (A) are the width of the prepreg 3, the width and basis weight of the reinforcing fiber sheet 1, the basis weight of the matrix resin composition, the thickness of the pressure space, the pressure pressure, It varies depending on the elastic modulus of the elastic body 5 and the shape of the elastic body 5. Accordingly, through arithmetic calculations and trial experiments based on these, the distance between the elastic body 5 and the end portion of the prepreg precursor (A) can be determined.
  • the supply method of the elastic body 5 is not particularly limited. In FIG. 1, the circular elastic body 5 is circulated and supplied only to the last-stage pressure roll 10B of the pressure roll group.
  • annular elastic body 5 is provided on the pressure roll 10A, and the elastic body is brought into contact with the second surface 2b of the first release sheet 2 so that the first and second release sheets 2 and 2 ′ are connected to each other. They may be pressed against each other. Further, the annular elastic body 5 is individually wound around both the pressure rolls 10A and 10B, and the first and second release sheets 2 and 2 ′ are pushed together from both sides of the prepreg precursor (A). You may guess. Further, the annular elastic body 5 may be individually circulated around each of the plurality of pressure rolls 10, or may be circulated around all the pressure rolls at once.
  • the elastic body 5 can be made into a long thing, and the supply apparatus and winding apparatus of the elastic body 5 can also be arrange
  • the elastic body 5 is looped around the pressure roll 10 ⁇ / b> B and the elastic body guide roll 17, but the present invention is not limited to this. It may be provided so as to circulate only on the outer periphery of the pressure roll 10B, or may be provided so as to circulate around a plurality of elastic body guide rolls 17.
  • a plurality of pressure rolls 10 are used to impregnate the matrix resin composition into the reinforcing fiber sheets 1, 1 ′ in stages.
  • the number of pressure rolls is not limited as long as a pressure roll including the elastic body 5 is included.
  • the prepreg precursor (A) is pressurized by passing between the pressure rolls arrange
  • the prepreg precursor (A) may be pressurized by passing between one pressure roll and a plate.
  • FIGS. A method for producing a prepreg according to the second embodiment of the present invention is shown in FIGS.
  • a method of manufacturing a prepreg that is a sheet molding compound (SMC) using a sheet composed of short reinforcing fiber bundles that are randomly deposited two-dimensionally as the reinforcing fiber sheet 21 will be described.
  • the matrix resin composition is applied onto the first release sheet 22 by the doctor blade method by the application device 26. Subsequently, the reinforcing fiber bundle supplied from the bobbin 40 and cut to a predetermined length of, for example, 10 to 50 mm by the cutter 41 is uniformly dispersed and deposited on the matrix resin composition, whereby the first release The reinforcing fiber sheet 21 is formed on the matrix resin composition applied on the sheet 22. Further, the matrix resin composition is applied onto the second release sheet 22 ′ by the doctor blade method by the coating device 26 ′.
  • the upper reinforcing fiber sheets 21 are stacked so as to be in contact with each other. As a result, the reinforcing fiber sheet 21 is sandwiched between the matrix resin compositions applied to the first and second release sheets 22 and 22 ′, and the matrix resin composition is impregnated in the reinforcing fiber sheet 21.
  • a prepreg precursor (B) composed of a mixture of the composition and the reinforcing fiber sheet 21 is formed.
  • the prepreg precursor (B) has a reinforcing fiber sheet 21 and a matrix resin composition that sandwiches the reinforcing fiber sheet 21.
  • the first release sheet 22 and the second release sheet 22 ′ are the first surface in contact with the prepreg precursor (B) and the surface opposite to the surface in contact with the prepreg precursor (B). And a second surface.
  • the dimensions in the width direction (direction perpendicular to the transfer direction) of the first and second release sheets 22 and 22 ′ are the same as those in the width direction of the prepreg precursor (B). Longer than the dimension.
  • the first and second release sheets 22 and 22 ′ have extension portions 22A and 22A ′ extending from the prepreg precursor (B) to both ends in the width direction. Overlaid.
  • the prepreg precursor (B) is passed between the second mesh belt conveyor 43 and the third mesh belt conveyor 44 that are arranged in parallel in the longitudinal direction with a predetermined gap. Further, in the gap between the second mesh belt conveyor 43 and the third mesh belt conveyor 44, the compaction roller 38 ′ is appropriately lowered to press and compress the prepreg precursor (B) and the matrix in the reinforcing fiber sheet 21. Impregnation with resin composition. In addition, the pressurization by the mesh belt conveyors 43 and 44 is performed with a sufficiently small force as compared with the pressurization of the pressurization rolls 10, 10A, and 10B of the first embodiment.
  • the viscosity of the matrix resin composition contained in the prepreg precursor (B) of SMC is higher than the viscosity of the matrix resin composition contained in the prepreg precursor (A) in which a plurality of reinforcing fiber bundles are aligned in one direction. Because it is extremely low, the pressure applied by the method of sandwiching between the opposing pressure rolls is too strong, and the prepreg precursor (B) may flow excessively, making it difficult to maintain the sheet shape. is there. In the prepreg precursor (B) including a bundle of reinforcing fibers cut to a predetermined length in order to realize pressurization with a sufficiently small force, upper and lower compaction rollers 38 ′ and 38 are alternately arranged. The pressure by the mesh belt conveyor is preferable.
  • the applied pressure is generated by the tension and the radius of curvature of the mesh belt that passes away from the compaction rollers 38 ′ and 38.
  • the pressurization method is not limited thereto, and various pressurization methods can be used according to the configuration of the prepreg as long as an elastic body can be provided.
  • the second mesh belt conveyor 43 is provided with a pair of elastic bodies 25 that are continuous in the longitudinal direction of the prepreg precursor (B).
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line JJ in FIG.
  • the elastic bodies 25 are respectively outside the positions where the prepreg precursor (B) of the second release sheet 22 ′ is disposed (positions facing the extending portions 22 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> A ′). Arranged in parallel.
  • the second and third mesh belt conveyors 43 and 44 are the thicknesses of the elastic body 25, the prepreg precursor (B), and the first and second release sheets 22 and 22 'simultaneously with the thickness of the prepreg precursor (B). Pressurize in the direction. As shown in FIG. 4, the pressurization pressurizes the matrix resin composition in the prepreg precursor (B), and the elastic body 25 contacts the second surface 22b ′ of the second release sheet 22 ′. Then, the extending portions 22A and 22A ′ of the first and second release sheets 22 and 22 ′ are pressed against each other.
  • the both ends of the prepreg precursor (B) in the width direction can be sealed to prevent the reinforcing fibers constituting the prepreg precursor (B) from flowing out in the width direction and spreading together with the matrix resin composition. Furthermore, it can suppress that the reinforcement fiber fabric weight of a prepreg falls toward the both ends of the width direction.
  • the elastic body 25 is hung around the second mesh belt conveyor 43 and the elastic body guide roll 37 so as to circulate in a loop.
  • the prepreg precursor (B) that has passed between the second mesh belt conveyor 43 and the third mesh belt conveyor 44 is recovered by a recovery device (not shown). And in order to raise the viscosity of the matrix resin composition in a prepreg precursor (B), a prepreg (SMC) is obtained by leaving a prepreg precursor (B) for a fixed time at predetermined temperature.
  • a low-viscosity liquid resin is suitable as long as there is no problem in handling.
  • the material of such a matrix resin composition include thermosetting resins such as vinyl ester resins, unsaturated polyester resins, epoxy resins, phenol resins, and maleimide resins.
  • thermosetting resins such as vinyl ester resins, unsaturated polyester resins, epoxy resins, phenol resins, and maleimide resins.
  • carbon fiber is used as the reinforcing fiber, it is preferable to use a vinyl ester resin or an epoxy resin since adhesion with the carbon fiber is excellent.
  • a matrix resin composition is prepared by mixing the above-described resin with a curing agent, a curing aid, other additives, and the like. The adhesion amount of the matrix resin composition is adjusted according to the requirements of the fiber reinforced composite material. For example, it is 30 to 70% by mass with respect to the mass of the prepreg.
  • the material of the elastic body 25 a material having a breaking elongation of 100% or more and a Young's modulus of 0.01 to 40 MPa is preferably used, and a breaking elongation of 200% or more and a Young's modulus of 0.1 to 5 MPa is used. It is particularly preferable to use materials.
  • an elastic elastomer and its foam are preferably used. Examples of the elastomer include natural rubber, synthetic rubber such as butadiene rubber, nitrile rubber, and acrylic rubber, urethane resin, olefin elastomer such as EPM and EPDM, and silicone rubber.
  • the elastic body 5 may be the above elastomer foam or tube.
  • An elastomer foam is preferable because it allows an increase in the allowable compression ratio. Both open cell foams and closed cell foams can be preferably used.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the extending direction of the elastic body is not limited as long as it prevents the reinforcing fibers from flowing out in the width direction together with the resin and spreads, and circular, elliptical, square, rectangular, etc. can be applied, Both solid and hollow can be applied.
  • an elastic body having a hollow cross-sectional shape it is preferable to use an elastic body having an apparent compressive modulus of 0.01 to 40 MPa based on the maximum width of the cross-sectional shape under no load. It is particularly preferable to use an elastic body of 1 to 5 MPa.
  • the apparent compressive elastic modulus of the elastic body having a hollow cross-sectional shape can be made a preferable range by adjusting the pressure of fluid such as compressed air sealed in the hollow portion of the elastic body.
  • the elastic body 25 is stretched upstream by being sandwiched between the second mesh belt conveyor 43 and the second release sheet 22 ', the second release sheet 22' and the second release sheet 22 ' It is preferable to slide between the second mesh belt conveyor 43.
  • the same processing as that described in the first embodiment can be used.
  • the reinforcing fiber sheet 21 As the reinforcing fiber sheet 21, the first and second release sheets 22, 22 ′, the materials mentioned in the reinforcing fiber sheet 1, the first and second release sheets 2, 2 ′ of the first embodiment as appropriate, Similar materials can be used.
  • the matrix resin composition is applied to the first and second release sheets 22 and 22 'by the doctor blade method, and the reinforcing fiber sheet 21 is sandwiched therebetween.
  • the present invention is not limited to the coating method shown in FIG. 3.
  • the matrix resin composition may be applied to the first and second release sheets 22 and 22 ′ with a die coater.
  • the prepreg precursor may be formed by sandwiching the matrix resin composition between the reinforcing fiber sheets 21 as in the first embodiment. In that case, for example, a reinforcing fiber bundle cut to a predetermined length is sprayed and deposited on a release sheet, a matrix resin composition is laminated thereon, and a reinforcing fiber bundle shortly carved thereon is further formed. There is a method of spreading and depositing, and finally stacking release sheets.
  • the elastic body 25 is provided in the 2nd mesh belt conveyor 43, it is not limited. Even if an annular elastic body 25 is provided on the third mesh belt conveyor 44 and the second surface 22b of the first release sheet 22 and the elastic body are brought into contact with each other, the release sheets 22, 22 'are pressed against each other. Good.
  • the annular elastic body 25 is individually circulated around both the second and third mesh belt conveyors 43 and 44, and the release sheets 22 and 22 'are pressed against each other from both sides of the prepreg precursor (B). May be.
  • the elastic body 25 is looped around the second mesh belt conveyor 43 and the elastic body guide roll 37 so as to circulate in a loop shape, but is not limited thereto. You may provide so that it may circulate only on the outer periphery of the 2nd mesh belt conveyor 43.
  • an elastic body tension adjusting mechanism for adjusting the tension of the elastic body 25 may be provided.
  • the elastic body 25 can be made into a long thing, and the supply apparatus and winding device of the elastic body 25 can also be arrange
  • Carbon fiber bundle Carbon fiber manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
  • Product name “TRH50-60M” number of filaments: 60000, tensile strength: 4.9 GPa, tensile elongation: 2.0%, tensile elastic modulus 250 GPa, basis weight: 3. 2g / m
  • Epoxy resin A bisphenol A type epoxy resin manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation “jER828” (jER is a registered trademark)
  • Epoxy resin B Product name “AER4152” (AER is a registered trademark) manufactured by Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd.
  • Curing agent Dicyandiamide manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.
  • Curing aid Hodogaya Chemical Co., Ltd. 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea
  • Product name “DCMU99” ⁇ Preparation of matrix resin> 8.3 parts by mass of the epoxy resin A, 1 part by mass of the curing agent, and 4.1 parts by mass of the curing aid are collected, and stirred and mixed. The resulting mixture is further finely mixed with a three-roll mill to prepare a curing agent master batch. Separately, 75.7 parts by mass of epoxy resin A and 16 parts by mass of epoxy resin B are collected in a glass flask and heated to 130 ° C. and mixed using an oil bath.
  • Example 1 Two elastic bodies 5 obtained by processing a silicone sponge rubber having a porosity of 50% and an Asker C hardness of 35 degrees into a natural thickness of 2 mm and a natural width of 20 mm and being obtained as a ring with a circumference of 1800 mm in a tension-free state are prepared. Using. Each elastic oil coated with silicone oil (product name “Silicone Lub Spray” manufactured by Kure Kogyo Co., Ltd.) and surface-lubricated was used. 1 and 2, the reinforcing fiber bundle is pulled out from the creel at a line speed of 5 m / min, and the uniform reinforcing fiber sheets 1 and 1 'having a width of 150 mm are drawn to 400 g / m 2 each. I got it.
  • silicone oil product name “Silicone Lub Spray” manufactured by Kure Kogyo Co., Ltd.
  • the matrix resin prepared as described above was uniformly applied to one side of the reinforcing fiber sheet 1 at 392 g / m 2, and the reinforcing fiber sheet 1 ′ was overlaid on the surface coated with the matrix resin composition. Thereafter, the first and second release sheets 2 having a thickness of 25 ⁇ m are formed on both outer surfaces of the reinforcing fiber sheets 1 and 1 ′ (the prepreg precursor (A) in this example) with the matrix resin composition sandwiched therebetween. 2 '(Mitsubishi Plastic Co., Ltd. polyethylene terephthalate film product name "MRF-25”) is applied to the prepreg precursor (pass through the pinch guide roll 8 with the clearance between the rolls set to 0.8 mm.
  • MRF-25 Mitsubishi Plastic Co., Ltd. polyethylene terephthalate film product name
  • the prepreg precursor (A) was sandwiched between the first and second release sheets 2, 2 ′. Thereafter, the prepreg precursor (A) was heated by the heating plate 9. Then, the first stage of clearance between the rolls of the two-stage pressure roll 10 heated to 130 ° C. having a diameter of 500 mm was set to 0.680 mm and the second stage was set to 0.625 mm, and the gap between them was passed. . Thereby, the prepreg precursor (A)) was pressurized while being sandwiched between the first and second release sheets 2 and 2 ′.
  • the elastic body 5 is separated from the second surface of the second release sheet 2 outwardly by 5 mm from both end positions of 179 mm, which is the target width of the prepreg.
  • the inner edges of the elastic body 5 were continuously fed together.
  • the elastic body 5 brought the first and second release sheets 2 and 2 ′ into close contact with each other, and the outflow of resin from the contact portions of the first and second release sheets 2 and 2 ′ There was no.
  • the obtained prepreg 3 is cooled by the cooling plate 11, the first release sheet 2 is peeled off through the take-off roll 12, the peeling guide roll 13, and the winding device 14 together with the second release sheet 2 ′. Winded up.
  • the prepreg is divided into strips of 20 mm in the width direction (each 29 mm at the end) and 200 mm in the length direction, and the matrix resin is removed from each strip with a sufficient amount of acetone to determine the mass after drying of the reinforcing fibers. It was measured. From these values, the fiber basis weight and variation coefficient of each strip (hereinafter referred to as the strip fiber basis variation coefficient) were calculated. As a result, a prepreg having a uniform basis weight of 2.5% was observed.
  • Comparative Example 1 As Comparative Example 1, a prepreg was produced under the same conditions as in Example 1 except that the elastic body 5 was not used, and a unidirectional prepreg having a width of 195 mm was obtained. In this unidirectional prepreg, the resin protruded continuously at the side end, and when the unidirectional prepreg is peeled from the second release sheet 2 ′, the matrix resin protrudes from both ends of the prepreg. Care was required in handling the prepreg. Further, when the strip fiber weight variation coefficient was determined in the same manner as in Example 1 (at the end, the width was divided into 26 mm and 29 mm), it was 4.7%. The above results are summarized in Table 1.
  • Example 1 using the manufacturing method of the first embodiment, a unidirectional prepreg having a uniform fiber basis weight with no protruding resin can be manufactured.
  • Curing agent 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane liquid paraffin diluent (concentration: 70%): “Perhexa C” manufactured by NOF Corporation (Perhexa is a registered trademark) Internal mold release agent: Zinc stearate: Nippon Oil & Fats Co., Ltd. Thickener: Modified diphenylmethane diisocyanate: Dow Chemical Japan Co., Ltd. “ISONATE 143LP” (ISONATE is a registered trademark) Stabilizer: 1,4-benzoquinone: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • Example 2 Two elastic bodies 25 that are obtained by processing a chloroprene (registered trademark neoprene) sponge rubber having a porosity of 80% and an Asuka-C hardness of 25 degrees into a natural thickness of 5 mm and a natural width of 15 mm are prepared and used. It was.
  • the coating width of the matrix resin was set to 620 mm in consideration of the reduction at the end in the width direction so that the width of the prepreg finally satisfying the specifications was 600 mm or more using the manufacturing apparatus shown in FIG. .
  • the matrix resin composition prepared as described above is uniformly applied to the first surface of the first release sheet 22 (polyethylene film: poly sheet 50 ⁇ m manufactured by Tokuza Co., Ltd.) by a doctor blade method so as to be 740 g / m 2. It was applied to. Next, the reinforcing fibers cut to 25 mm by the cutter 41 were uniformly spread and deposited on the surface (first surface) of the first release sheet 22 coated with the matrix resin. Furthermore, the matrix resin composition described above was uniformly applied to the first surface of the second release sheet 22 ′ (Polysheet 50 ⁇ m manufactured by Tokuza Co., Ltd.) by a doctor blade method so as to be 740 g / m 2 .
  • a prepreg precursor (B) was obtained. Then, the prepreg precursor (B) was passed between the second mesh belt conveyor 43 and the third mesh belt conveyor 44 arranged in parallel to the longitudinal direction. As a result, the prepreg precursor (B) was further compressed and the reinforcing fiber sheet 21 was impregnated with the matrix resin composition.
  • the elastic body 25 is aligned with the inner edge of the elastic body 25 at a position away from the second surface 22b ′ of the second release sheet 22 ′ by 5 mm from both end positions of the resin coating width of 620 mm.
  • the target width of the prepreg was set by supplying continuously. Thereafter, the prepreg precursor (B) is recovered by a recovery device, and the prepreg precursor (B) is allowed to stand for a certain period of time in order to increase the viscosity of the matrix resin composition in the prepreg precursor (B) to obtain a prepreg (SMC). It was.
  • the width of the obtained SMC is shown in FIG.
  • each basis weight measured by dividing the center of the obtained SMC into a strip of 50 mm width is shown in FIG. 6A.
  • Comparative Example 2 As Comparative Example 2, the width of the SMC obtained under the same conditions as in Example 2 without using the elastic body 25 is shown in FIG. Moreover, each basis weight measured by dividing the center 600 mm of the obtained SMC into 50 mm strips is shown in FIG. 6B.
  • Example 2 when the coating width is 620 mm, when viewed at a product width of 600 mm, there is a significant decrease in the basis weight at the end (a strip with a width of 50 mm centered at a distance of 25 mm from the L end). occured.
  • Example 2 shown in FIG. 6A when the coating width is 620 mm, the target weight is within a range of ⁇ 20% in all the parts of the product width of 600 mm, and the weight per unit area is not lowered.
  • the coefficient of variation is 10.3%, whereas in the basis weight of Example 2, the coefficient of variation is 5.1%, so that Example 2 produces a more uniform product. is made of. Therefore, Example 2 can be mass-produced with improved product yields as compared to Comparative Example 2.

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Abstract

　プリプレグの製造方法であって、複数の強化繊維束を含む強化繊維シートと、マトリックス樹脂組成物と、第一及び第二の離型シートと、一対の弾性体と、を準備し、前記マトリックス樹脂組成物を前記強化繊維シートに付与してプリプレグ前駆体を形成し、前記第一及び第二の離型シートの第一面が前記プリプレグ前駆体に接するように且つ前記第一及び第二の離型シートが幅方向において前記プリプレグ前駆体の両端から延出する延出部を有するように、前記第一の離型シートと前記第二の離型シートとの間に前記プリプレグ前駆体を挟み、前記一対の弾性体を、前記第二の離型シートの前記延出部に対向するように且つ前記第二の離型シートの第二面に接するように配置し、前記プリプレグ前駆体と前記第一及び第二の離型シートと前記弾性体とを同時に前記プリプレグ前駆体の厚さ方向に加圧する。

Description

プリプレグの製造方法
　本発明は繊維強化複合材料に用いるプリプレグの製造方法に関する。
　本願は、２０１３年１０月２２日に、日本に出願された特願２０１３－２１９３９４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　繊維強化複合材料は、軽量で優れた機械特性を有する。そのため航空機や、車両、船舶、建造物などの構造材料や、ゴルフシャフト、釣竿、テニスラケットなどのスポーツ用具に広く用いられている。
繊維強化複合材料の製造には、クロスプリプレグや、一方向プリプレグを用いて繊維強化複合材料を製造する方法が広く用いられている。クロスプリプレグは、強化繊維束を織物にしたクロスにマトリックス樹脂組成物が含浸したプリプレグである。一方向プリプレグは、複数の繊維束を一方向に引き揃えて強化繊維シートとし、これにマトリックス樹脂組成物が含浸したプリプレグである。マトリックス樹脂組成物は、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂が用いられ、その中でも熱硬化性樹脂を用いる場合が多い。
　プリプレグの製造には、マトリックス樹脂組成物と強化繊維シートとを重ね、これらを加圧ロールで挟んで加圧、加熱するホットメルト法を含む加圧含浸法が用いられるのが一般的である。
　加圧含浸法によりプリプレグを製造する際に発生し得る第一の問題は、加圧ロールによる圧縮の結果、強化繊維シートの幅よりも広くマトリックス樹脂組成物がはみ出すことである。はみ出したマトリックス樹脂組成物がプリプレグの両側端部に過剰に付着して、プリプレグの取扱性の悪化、及び繊維強化複合材料の強度低下を招くことがある。
　加圧含浸法によりプリプレグを製造する際に発生し得る第二の問題は、加圧ロールによる圧縮の結果、プリプレグの両側端部の強化繊維の目付（単位面積当たりの重量）が低くなることである。これは、加圧ロールによる圧縮により強化繊維シートが幅方向に押し広げられ、強化繊維シートの両側端部において、強化繊維束が外側に向かって大きく移動するために生じ得る。
　上記第一の問題に対し、特許文献１は、マトリックス樹脂組成物と親和性のテープ材とを、強化繊維シートの両側端部に接触配置する製造方法を提案する。この製造方法によれば、はみ出したマトリックス樹脂組成物は、これと親和性のテープ材に伴われて除去されるため、プリプレグ自身からは除去される。
　しかしながら特許文献１に記載されている製造方法では、マトリックス樹脂組成物のはみ出し自体は防止されない。従って、マトリックス樹脂組成物のはみ出しが工程の安定性に影響を与える懸念が残存する。
　加えて、特許文献１に記載されている製造方法では、強化繊維シートの両側端部に接触配置するテープ材の厚みがプリプレグの厚み以下であれば、プリプレグが加圧ロールと該テープ材との間から流れ出て上記の第二の問題を生じる。また、このテープ材の厚みがプリプレグの厚みよりも厚ければプリプレグを十分加圧できない。したがって、マトリックス樹脂組成物を強化繊維束に十分に含浸をさせることができない。また、特許文献１に記載されているマトリックス樹脂組成物に親和性があるテープを用いる場合、マトリックス樹脂組成物を余剰に用いる必要がある。さらに、一度マトリックス樹脂組成物を吸着したシートは再度使用することができないため、製造コストが上昇してしまう問題があった。
　また、特許文献２では離型シートの外側から突起を出すことで離型シートを折り曲げ、マトリックス樹脂組成物が離型シートから流れ出すことを抑制している。この方法はマトリックス樹脂組成物が離型シートから溢れ出ることは防げる。しかしながら、マトリックス樹脂組成物がプリプレグから流れ出ることを抑制しておらず、上記の第一の問題の解決法としても効果は十分ではない。
日本国特開平６－１７０８４７号公報 日本国特開平６－２０００５１号公報
　本発明は上記の事情に鑑みてなされた。即ち本発明は、強化繊維シートとマトリックス樹脂組成物とを加圧してマトリックス樹脂組成物を強化繊維シートに含浸する工程におけるマトリックス樹脂組成物のはみ出しと強化繊維シートの幅方向への押し広がりを防止し、プリプレグの両側端部に過剰に付着した樹脂組成物によるプリプレグの取扱性の悪化や繊維強化複合材料の強度低下、また、強化繊維シートの拡幅によるプリプレグの両側端部の強化繊維の目付の低下を容易に回避することができるプリプレグの製造方法を提供する。
　本発明の一態様に係るプリプレグの製造方法は、複数の強化繊維束を含む強化繊維シートと、マトリックス樹脂組成物と、第一及び第二の離型シートと、一対の弾性体と、を準備し、前記マトリックス樹脂組成物を前記強化繊維シートに付与してプリプレグ前駆体を形成し、前記第一及び第二の離型シートの第一面が前記プリプレグ前駆体に接するように且つ前記第一及び第二の離型シートが幅方向において前記プリプレグ前駆体の両端から延出する延出部を有するように、前記第一の離型シートと前記第二の離型シートとの間に前記プリプレグ前駆体を挟み、前記一対の弾性体を、前記第二の離型シートの前記延出部に対向するように且つ前記第二の離型シートの第二面に接するように配置し、前記プリプレグ前駆体と前記第一及び第二の離型シートと前記弾性体とを同時に前記プリプレグ前駆体の厚さ方向に加圧する。
　前記弾性体は、前記プリプレグ前駆体の長手方向に連続してもよい。
　前記弾性体が環状であってもよい。
　前記弾性体の張力が制御されていてもよい。
　前記弾性体が発泡体であってもよい。
　前記弾性体に潤滑処理が施されていてもよい。
　前記第二の離型シートが熱可塑性樹脂フィルムであってもよい。
　前記強化繊維シートが引き揃えられた強化繊維束からなってもよい。
　前記強化繊維シートが二次元ランダムに堆積した短い強化繊維束からなってもよい。
　前記強化繊維シートが第一の強化繊維シートと第二の強化繊維シートとで構成され、前記プリプレグの製造方法が、前記第一の強化繊維シートの一面にマトリックス樹脂組成物を塗布し、第一の強化繊維シートの前記一面に第二の強化繊維シートを重ねて前記プリプレグ前駆体を形成する工程をさらに有してもよい。
本発明の上記態様に係るプリプレグの製造方法によれば、両端部に樹脂組成物のはみ出しが無く、両端部における強化繊維シートの強化繊維目付けの低下の少ないプリプレグを得ることが出来る。
本発明の第１実施形態に係るプリプレグの製造方法を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るプリプレグの製造方法の要部を説明する、図１の線Ｉ－Ｉにおける断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプリプレグの製造方法を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るプリプレグの製造方法の要部を説明する、図３の線Ｊ－Ｊにおける断面図である。 実施例２及び比較例２で得られたＳＭＣの幅を示す図である。 マトリックス樹脂組成物の塗工幅を６２０ｍｍとした場合の実施例２で得られたＳＭＣの目付分布を示す図である。 マトリックス樹脂組成物の塗工幅を６２０ｍｍとした場合の比較例２で得られたＳＭＣの目付分布を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。
（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態に係るプリプレグの製造方法を図１及び図２に示す。
　図１において、強化繊維シート１は、複数の強化繊維束が一方向に引き揃えられたシートである。複数の強化繊維束を一方向に引き揃える方法としては、例えば、ボビンに巻き取られた強化繊維束を必要な数量準備して、それぞれの強化繊維束を引き出して平行に引き揃えてシート状となす方法がある。
　図１では、移送される第一の強化繊維シート１の一面上にダイコーター６から吐出されるマトリクス樹脂組成物が塗布される。続いて、ガイドローラ７を介して供給される第二の強化繊維シート１’が第一の強化繊維シート１に塗布されたマトリックス樹脂組成物上に重ねられてプリプレグ前駆体（Ａ）が形成される。すなわち、プリプレグ前駆体（Ａ）は、マトリックス樹脂組成物と、このマトリックス樹脂組成物を挟む第一及び第二の強化繊維シート１、１’とを有する。
　第二の強化繊維シート１’がマトリックス樹脂組成物上に重ねられる際に、巻出しロール１５から送り出される第一の離型シート２及び第二の離型シート２’の間にプリプレグ前駆体（Ａ）が挟まれる。第一及び第二の離型シート２、２’は、プリプレグ前駆体（Ａ）と接触する第一面と、この第一面とは反対側の面である第二面とを有する。つまり、第一の離型シート２の第一面２ａと第二の離型シート２’の第一面２ａ’とがプリプレグ前駆体（Ａ）に対向するように、第一の離型シート２及び第二の離型シート２’がプリプレグ前駆体（Ａ）に重ねられる。ここで、図２に示すように、第一及び第二の離型シート２、２’の幅方向（移送方向に垂直な方向）の寸法はプリプレグ前駆体（Ａ）の幅方向の寸法よりも長い。また、第一及び第二の離型シート２、２’はプリプレグ前駆体（Ａ）と重ねられた状態において、プリプレグ前駆体（Ａ）の幅方向の両端から延出する延出部２Ａ、２Ａ’を有している。
　さらに、第一及び第二の離型シート２、２’によって挟まれたプリプレグ前駆体（Ａ）は、一対の挟みガイドロール８の間に送られる。一対の挟みガイドロール８は一定の隙間を開けて配置されている。重ねられた第一及び第二の離型シート２、２’とプリプレグ前駆体（Ａ）とはその隙間を通過する際に押圧される。
　続いて、プリプレグ前駆体（Ａ）は、加熱プレート９によって加熱される。加熱温度は８０～１２０℃程度である。
　次に、プリプレグ前駆体（Ａ）は一対の加圧ロール１０によって第一及び第二の離型シート２、２’を介してプリプレグ前駆体（Ａ）の厚さ方向に加圧される。一対の加圧ロール１０は、移送方向に複数配置される。移送方向に複数設けられた加圧ロール１０の加圧により、プリプレグ前駆体（Ａ）中のマトリックス樹脂組成物が強化繊維シート１、１’中に段階的に含浸していく。
　続いて、プリプレグ前駆体（Ａ）は、移送方向の後方側（後段）に配置された加圧ロール１０Ａ及び加圧ロール１０Ｂの間を通過させることにより加圧される。加圧ロール１０Ａ、１０Ｂによる加圧時の状況を図１の線Ｉ－Ｉにおける断面図であるである図２を用いて説明する。
　一対の加圧ロール１０Ａ、１０Ｂのうちの加圧ロール１０Ｂにはプリプレグ前駆体（Ａ）の長手方向に連続する一対の弾性体５が設けられる。弾性体５は、第二の離型シート２’のプリプレグ前駆体（Ａ）が配置される位置よりも外側（延出部２Ａ、２Ａ’に対向する位置）にそれぞれ平行に配置される。加圧ロール１０Ａ、１０Ｂは、弾性体５とプリプレグ前駆体（Ａ）と離型シート２、２’とを同時にプリプレグ前駆体（Ａ）の厚さ方向に加圧する。
　図２に示すように、加圧ロール１０Ａ、１０Ｂの加圧によってプリプレグ前駆体（Ａ）中のマトリックス樹脂組成物が加圧されるとともに、弾性体５が第二の離型シート２’の第二面２ｂ’に接触し、第一及び第二の離型シート２、２’の延出部２Ａ、２Ａ’同士を互いに押し当てる。それにより、プリプレグ前駆体（Ａ）の幅方向の両端部を密閉してプリプレグ前駆体（Ａ）を構成する強化繊維がマトリックス樹脂組成物とともに幅方向に流出して広がるのを防ぐことができる。さらに、プリプレグの強化繊維目付けが、その幅方向の両端に向かって低下するのを抑制することができる。
　なお、図１では弾性体５は、加圧ロール１０Ｂと弾性体ガイドロール１７とにループ状に循環するように掛けられている。また、弾性体張力調整ロール１６が、弾性体のループの外側から弾性体５に接している。弾性体張力調整ロール１６の弾性体５に対する押し付け量を調整することで弾性体５の張力を調整することができる。
　加圧が完了したプリプレグ前駆体（Ａ）であるプリプレグ３は冷却プレート１１により冷却される。さらに、プリプレグ３は、引取りロール１２及び剥離ガイドロール１３を通して上側の第一の離型シート２が剥離され、第二の離型シート２’とともに巻取り装置１４にて巻き取られる。なお、第一の離型シート２は離型シート巻取り装置１８により回収される。
　なお図１では、強化繊維シート１、１’にマトリックス樹脂組成物を付与するために、マトリックス樹脂組成物をダイコーター６で強化繊維シート１に直接塗布する方式を用いている。しかしながら本発明は図１に示される方法に限定されず、その他の方法を用いることもできる。例えば、タッチロール方式や、ディップ方式、ディスペンサー方式などを用いてマトリックス樹脂組成物を強化繊維シート１に付与してもよい。また、図１では、マトリックス樹脂組成物が塗布された第一の強化繊維シート１の一面に、第二の強化繊維シート１’を重ね、強化繊維シート１に挟まれたマトリックス樹脂組成物からなるプリプレグ前駆体（Ａ）を２枚の離型シートで挟んでいる。しかしながら本発明はこの方法に限定されず、その他の方法を用いることもできる。例えば、第二の強化繊維シートを用いることなく片面にマトリックス樹脂組成物が塗布された強化繊維シートを２枚の離型シートで挟んでもよい。また、強化繊維シートの両面にマトリックス樹脂組成物を塗布して、第二の強化繊維シートを用いることなく第一の強化繊維シート１を２枚の離型シートで挟んでもよい。さらには、複数の強化繊維シートと複数のマトリックス樹脂組成物の塗布膜で交互の積層物を作ってもよい。また、ドクターブレードやダイコーターを用いて第一及び第二の離型シート２、２’の第一面にそれぞれマトリックス樹脂組成物を塗布し、第二の強化繊維シートを用いることなく離型シート２、２’に塗布されたマトリックス樹脂組成物で第一の強化繊維シート１を挟んでもよい。
　強化繊維シート１に用いられる強化繊維としては、各種の無機繊維または有機繊維を用いることが出来る。強化繊維の例として、例えば、炭素繊維や、黒鉛繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、高強度ポリエステル繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維などがある。これらの中でも、炭素繊維及び黒鉛繊維が強化繊維として好適である。これは炭素繊維及び黒鉛繊維が難燃性、高比強度、及び高比弾性率であるためである。炭素繊維及び黒鉛繊維としては用途に応じて様々な繊維材料を用いることが可能である。特に、引張伸度１．５％以上の炭素繊維が好ましい。引張強度４．４ＧＰａ以上、引張伸度１．７％以上の炭素繊維がより好ましく、引張伸度１．９％以上の炭素繊維がさらに好ましい。
　強化繊維シートの繊維目付は繊維強化複合材料の要求に応じて調整される。例えば、第一及び第二の離型シート２、２’によって挟まれる強化繊維シートの合計の目付が１５０ｇ／ｍ２以上であることが本発明の効果が顕著に得られるので好ましく、３００ｇ／ｍ２以上であることがさらに好ましい。
　マトリックス樹脂組成物の材料としては強化繊維シート１に含浸させる必要がある。そのため、取り扱い性に問題が無い範囲で低粘度の液体状の樹脂が適している。このようなマトリックス樹脂組成物の材料としては、例えばエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、マレイミド樹脂などの熱硬化樹脂が挙げられる。
　強化繊維として炭素繊維を用いる場合は、炭素繊維との接着が優れるのでエポキシ樹脂またはビニルエステル樹脂を用いることが好ましい。
　エポキシ樹脂の具体例としては、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂や、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等がある。必要に応じて上述の樹脂と、硬化剤や、硬化助剤、その他添加剤等とを混合してマトリックス樹脂組成物を調製して用いる。
　マトリックス樹脂組成物の付着量は繊維強化複合材料の要求に応じて調整される。例えば、プリプレグの質量に対して２０～５０質量％である。
　第一及び第二の離型シート２、２’の具体例としては、例えば木質紙や、軟質または硬質のポリマーを用いたフィルムに、必要に応じてシリコーン樹脂等の離型剤をコーティングした離型紙または離型フィルムなどが挙げられる。
　木質紙の例としては、クラフト紙やグラシン紙などが挙げられる。軟質のポリマーの例としては、工程温度以上の耐熱性を有するポリエチレンやポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ乳酸、ポリアミド等が挙げられる。硬質のポリマーの例としてはポリエチレンテレフタラート等が挙げられる。
　特に、弾性体５と接する第二の離型シート２’の材料としては、木質紙及び軟質のポリマーを用いたフィルムにおいては１１０μｍ以下の厚みであると離型シート２’が弾性体５に沿って変形しやすいので好ましく、さらに好ましくは８０μｍ以下である。硬質ポリマーを用いたフィルムであれば７５μｍ以下の厚みが好ましく、さらに好ましくは２５μｍ以下である。一方、離型紙及び軟質ポリマーを用いたフィルムであれば５０μｍ以上であることがこのましい。硬質ポリマーを用いたフィルムであれば１５μｍ以上であることが好ましい。上記離型紙及びフィルムが、上述の厚さ条件を満たしていれば、製造中に破損しないだけの強度を有して好適である。
　また、第一及び第二の離型シート２、２’で挟まれたプリプレグ前駆体（Ａ）を形成する他の方式としては、第一及び第二の離型シート２、２’のそれぞれの第一面にマトリックス樹脂組成物を塗工して、強化繊維シート１の両面から第一及び第二の離型シートの第一面が強化繊維シート１と接するように挟み、プリプレグ前駆体（Ａ）を形成する方法がある。また、１枚の離型シートの第一面にマトリックス樹脂組成物を塗工して、その離型シートの第一面が強化繊維シート１の一方の面と接するように強化繊維シート１に重ね、さらにマトリックス樹脂組成物が塗工されていない離型シートを強化繊維シート１の他方の面に重ねて強化繊維シート１を離型シートで挟む方法がある。
　プリプレグ前駆体（Ａ）の加圧は、加圧ロール１０に代表される公知の手段で行うことができる。このとき、温度調節が可能な装置を用いて加圧を行うと、所望の温度環境下で加圧を行うことができる。従って、マトリックス樹脂組成物の強化繊維シート１への含浸条件をより精密に制御可能となる。このような加圧装置は公知の装置を使用することができる。例えばその内部に温水等の熱媒体を導入可能な加圧ロールや、表面に誘導加熱ヒーターを配した加圧ロール等がある。また、複数の強化繊維束が一方向に引き揃えられたシートを含むプリプレグ前駆体（Ａ）では、加圧の力が強い加圧ロールによる加圧が好ましい。ただし、本発明では加圧方法はそれに限定されず、弾性体を備えることができればプリプレグの構成に応じて種々の加圧方法を用いることができる。
　また、直径の細い加圧ロールを用いると急激な圧力上昇により、マトリックス樹脂のバックフローを生じ易い。そのため、加圧ロールの直径は３００ｍｍ以上であることが好ましく、４００ｍｍ以上であるとより好ましく、５００ｍｍ以上であれば高圧を加えることが可能になりさらに好適である。
　加圧に必要な加圧ロールの押し付け力は、プリプレグ３の幅及び目付、マトリックス樹脂含有率、マトリックス樹脂組成物の粘度、弾性体５の弾性率、厚さ及び幅によって変化する。従ってこれらに基づく算術計算及び試行実験を通して決定する。但し、本実施態様においては、対向する一対の加圧ロールの間に予め所定のクリアランスを設定し、不図示のクリアランス設定機構に対して加圧ロールを十分な荷重で押し当てる方式を採用するのが良い。加圧ロールのクリアランスは製造するプリプレグの繊維目付／繊維の密度を考慮した厚みと、プリプレグの樹脂目付／樹脂の密度を考慮した厚みと、第一及び第二の離型シートのそれぞれの厚みとの合計を下限として、前段の加圧ロールから後段の加圧ロールへと徐々に狭くする。
　本実施形態においては、上述のように弾性体５が第一及び第二の離型シート２、２’の延出部２Ａ、２Ａ’同士を互いに押し当て、プリプレグ前駆体（Ａ）の幅方向を密閉することで、プリプレグ前駆体（Ａ）を構成する強化繊維がマトリックス樹脂組成物とともに幅方向に流出して広がるのを防ぎ、プリプレグの強化繊維目付けが、その幅方向の両端に向かって低下するのを抑制することができる。
　プリプレグ前駆体（Ａ）を加圧ロール１０Ａ、１０Ｂによって加圧する際、加圧ロール１０Ａ、１０Ｂによる挟圧によりマトリックス樹脂組成物が強化繊維シート１の進行方向に対して相対的に後方（加圧ロール１０Ａ及び１０Ｂの入側から後退する方向、上流側）に流動する。この場合、本実施形態の上記効果を得るためには、上記マトリックス樹脂組成物の流動によってできる樹脂だまりの範囲においてプリプレグ前駆体（Ａ）の幅方向の両端を密閉する必要がある。そのため、弾性体５は加圧する前は最終的に得られるプリプレグシートの１～１０倍の厚みを持ち、加圧により、プリプレグシートと同等な厚さとなることが必要である。さらに、弾性体５はマトリックス樹脂の圧力に抗して第一及び第二の離型シート２、２’を互いに接触した状態に保つ程度の変形に対する抵抗力を有する必要がある。
　従って弾性体５として、破断伸度が１００％以上で、ヤング率が０．０１～４０ＭＰａの材料を用いることが好ましく、破断伸度が２００％以上でヤング率が０．１～５ＭＰａの材料を用いることが特に好ましい。弾性体５の材料の例としては、弾力性を有するエラストマー及びその発泡体が好ましく用いられる。エラストマーの例として、例えば、天然ゴムや、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム等の合成ゴム、ウレタン系樹脂、ＥＰＭやＥＰＤＭ等のオレフィン系エラストマー、シリコーンゴム等が挙げられる。エラストマーの発泡体は、許容される圧縮率を大きくすることが可能となるため好ましい。連続気泡の発泡体も独立気泡の発泡体もいずれも好ましく用いることができる。さらに、シリコーンゴムを用いた発泡体であると、耐熱性に優れ、高温における圧縮永久歪が小さい。従って、弾性体が何度も繰り返し使用が可能であるので好ましい。
　弾性体の延在方向に垂直な断面形状は強化繊維が樹脂とともに幅方向に流出して広がるのを防げれば限定されず、円形や、楕円形、正方形、長方形などを適用することができる。
　また、弾性体５は加圧ロール１０Ｂと第二の離型シート２’との間で挟圧されることにより、上流側に伸長するため、第二の離型シート２’および加圧ロール１０Ｂとの間で滑ることが好ましい。そのため、第二の離型シート２’の第二面２ｂ’と加圧ロール１０Ｂの表面に予めシリコ－ンオイルやフッ素樹脂などをコーティングする潤滑ないし低摩擦化処理を行うことや、弾性体５にシリコ－ンオイルやフッ素樹脂などをコーティングすること、弾性体５にタルクなどの固体滑剤を付与すること、弾性体５と第二の離型シート２’および加圧ロール１０Ｂとの間に一般的に使用される潤滑油を供給することなどを行っておくことが好ましい。
　弾性体５とプリプレグ前駆体（Ａ）の端部に設ける所定の間隔はプリプレグ３の幅、強化繊維シート１の幅及び目付け、マトリックス樹脂組成物の目付け、加圧空間の厚み、加圧圧力、弾性体５の弾性率、弾性体５の形状によって変化する。従って、これらに基づく算術計算及び試行実験を通し、弾性体５とプリプレグ前駆体（Ａ）の端部との間隔を決定することができる。
　弾性体５の供給方法は特に限定されない。図１では環状の弾性体５を加圧ロール群の最後段の加圧ロール１０Ｂのみに周回して循環供給している。しかしながら、加圧ロール１０Ａに環状の弾性体５を設けて、弾性体を第一の離型シート２の第二面２ｂに接触させて第一及び第二の離型シート２、２’同士を互いに押し当ててもよい。また、環状の弾性体５を加圧ロール１０Ａ及び１０Ｂの両方に個別に周回して、プリプレグ前駆体（Ａ）の両面側から第一及び第二の離型シート２、２’同士を互いに押し当ててもよい。また、環状の弾性体５を複数の加圧ロール１０のそれぞれに個別に周回してもよいし、すべての加圧ロールに一括して周回してもよい。また、弾性体５を長尺のものにして、封止が必要な加圧ロール群の前後に弾性体５の供給装置と巻取り装置を配置することもできる。
　また、図１では弾性体５が加圧ロール１０Ｂと弾性体ガイドロール１７とにループ状に循環するように掛けられているが、本発明はこれに限定されない。加圧ロール１０Ｂの外周上のみ循環するように設けてもよいし、複数の弾性体ガイドロール１７を設けてそれらの周りを循環するように設けられてもよい。
　また、図１では、段階的にマトリックス樹脂組成物を強化繊維シート１、１’中へ含浸するために加圧ロール１０が複数用いられている。しかしながら、弾性体５を備える加圧ロールが含まれていれば加圧ロールの数は限定されない。
　また、図１では、一対に配置された加圧ロールの間を通過させることでプリプレグ前駆体（Ａ）を加圧しているが限定されない。例えば、ひとつの加圧ロールとプレート等との間を通過させてプリプレグ前駆体（Ａ）を加圧してもよい。
（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態に係るプリプレグの製造方法を図３及び図４に示す。
　本実施形態においては、強化繊維シート２１として二次元ランダムに堆積した短い強化繊維束からなるシートを用いて、シートモルディングコンパウンド（ＳＭＣ）であるプリプレグを製造する方法を示す。
　図３に示すように本実施形態では、塗布装置２６によってドクターブレード法で第一の離型シート２２上にマトリックス樹脂組成物が塗布される。続いて、ボビン４０から供給され、カッター４１によって例えば１０～５０ｍｍの所定の長さに切断された強化繊維束をマトリクス樹脂組成物上に均一に散布して堆積させることで、第一の離型シート２２上に塗布されたマトリックス樹脂組成物上に強化繊維シート２１を形成する。さらに塗布装置２６’によってドクターブレード法で第二の離型シート２２’上にマトリックス樹脂組成物が塗布される。そして、第二の離型シート２２’のマトリックス樹脂組成物が塗布された面（第一面２２ａ’）と第一の離型シート２２のマトリックス樹脂組成物が塗布された面（第一面２２ａ）上の強化繊維シート２１とが接するように重ねられる。これにより、第一及び第二の離型シート２２、２２’に塗布されたマトリックス樹脂組成物によって強化繊維シート２１が挟まれ、強化繊維シート２１中にマトリックス樹脂組成物が含浸されて、マトリクス樹脂組成物と強化繊維シート２１との混合体で構成されるプリプレグ前駆体（Ｂ）が形成される。すなわち、プリプレグ前駆体（Ｂ）は、強化繊維シート２１と、この強化繊維シート２１を挟むマトリックス樹脂組成物とを有する。また、第一の離型シート２２及び第二の離型シート２２’は、プリプレグ前駆体（Ｂ）と接触する第一面と、プリプレグ前駆体（Ｂ）と接触する面とは反対側の面である第二面とを有する。
　本実施形態においても第１実施形態と同様に、第一及び第二の離型シート２２、２２’の幅方向（移送方向に垂直な方向）の寸法はプリプレグ前駆体（Ｂ）の幅方向の寸法よりの長い。また、図４に示すように、第一及び第二の離型シート２２、２２’は、プリプレグ前駆体（Ｂ）から幅方向の両端に延出する延出部２２Ａ、２２Ａ’を有するように重ねられる。
　次に、所定の隙間で長手方向に平行に配置された第二のメッシュベルトコンベア４３と第三のメッシュベルトコンベア４４との間にプリプレグ前駆体（Ｂ）を通過させる。さらに第二のメッシュベルトコンベア４３と第三のメッシュベルトコンベア４４との隙間を、コンパクションローラ３８’を適宜下げて、プリプレグ前駆体（Ｂ）を加圧・圧縮しかつ強化繊維シート２１中にマトリックス樹脂組成物を含浸させる。
　なお、メッシュベルトコンベア４３及び４４による加圧は第１実施形態の加圧ロール１０、１０Ａ、１０Ｂの加圧に比べて十分に小さい力で行われる。ＳＭＣのプリプレグ前駆体（Ｂ）に含まれるマトリックス樹脂組成物の粘度が、複数の強化繊維束が一方向に引き揃えられたプリプレグ前駆体（Ａ）に含まれるマトリックス樹脂組成物の粘度に比べて極端に低いために、対向する加圧ロールによって挟む方法による加圧では加圧力が強すぎるためにプリプレグ前駆体（Ｂ）が過剰に流動しシート形状を保つことが困難となる場合があるためである。十分に小さい力による加圧を実現するため、所定の長さに切断された強化繊維束を含むプリプレグ前駆体（Ｂ）においては、上下のコンパクションローラ３８’、３８が交互に配置された、上下のメッシュベルトコンベアによる加圧が好ましい。このような加圧装置においては、加圧力はコンパクションローラ３８’、３８を離れて通過するメッシュベルトの張力と曲率半径により生じる。しかしながら、本発明では加圧方法はそれに限定されず、弾性体を備えることができればプリプレグの構成に応じて種々の加圧方法を用いることができる。
　図３では、第二のメッシュベルトコンベア４３にプリプレグ前駆体（Ｂ）の長手方向に連続する一対の弾性体２５が設けられる。第二のメッシュベルトコンベア４３と第三のメッシュベルトコンベア４４による加圧時の状況を図３の線Ｊ－Ｊにおける断面図である図４を用いて説明する。
　図４に示すように、弾性体２５は、第二の離型シート２２’のプリプレグ前駆体（Ｂ）が配置される位置よりも外側（延出部２２Ａ、２２Ａ’に対向する位置）にそれぞれ平行に配置される。第二及び第三のメッシュベルトコンベア４３、４４は、弾性体２５とプリプレグ前駆体（Ｂ）と第一及び第二の離型シート２２、２２’とを同時にプリプレグ前駆体（Ｂ）の厚さ方向に加圧する。図４に示すように、この加圧によってプリプレグ前駆体（Ｂ）中のマトリックス樹脂組成物が加圧されるとともに、弾性体２５が第二の離型シート２２’の第二面２２ｂ’に接触し、第一及び第二の離型シート２２、２２’の延出部２２Ａ、２２Ａ’同士を互いに押し当てる。それにより、プリプレグ前駆体（Ｂ）の幅方向の両端部を密閉してプリプレグ前駆体（Ｂ）を構成する強化繊維がマトリックス樹脂組成物とともに幅方向に流出して広がるのを防ぐことができる。さらに、プリプレグの強化繊維目付けが、その幅方向の両端に向かって低下するのを抑制することができる。
　なお、図３では弾性体２５は、第二のメッシュベルトコンベア４３と弾性体ガイドロール３７とにループ状に循環するように掛けられている。
　第二のメッシュベルトコンベア４３と第三のメッシュベルトコンベア４４との間を通過したプリプレグ前駆体（Ｂ）は不図示の回収装置により回収される。そして、プリプレグ前駆体（Ｂ）中のマトリックス樹脂組成物の粘性を高めるために一定時間プリプレグ前駆体（Ｂ）を所定温度で静置することでプリプレグ（ＳＭＣ）が得られる。
　マトリックス樹脂組成物の材料としては強化繊維シート２１の強化繊維束に含浸させる必要がある。そのため、取り扱い性に問題が無い範囲で低粘度の液体状の樹脂が適している。このようなマトリックス樹脂組成物の材料としては、例えばビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、マレイミド樹脂などの熱硬化樹脂が挙げられる。
　強化繊維として炭素繊維を用いる場合は、炭素繊維との接着が優れるのでビニルエステル樹脂またはエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
　必要に応じて上述の樹脂と、硬化剤や、硬化助剤、その他添加剤等とを混合してマトリックス樹脂組成物を調製して用いる。
　マトリックス樹脂組成物の付着量は繊維強化複合材料の要求に応じて調整される。例えば、プリプレグの質量に対して３０～７０質量％である。
　弾性体２５の材料としては、破断伸度が１００％以上で、ヤング率が０．０１～４０ＭＰａの材料を用いることが好ましく、破断伸度が２００％以上でヤング率が０．１～５ＭＰａの材料を用いることが特に好ましい。弾性体５の材料の例としては、弾力性を有するエラストマー及びその発泡体が好ましく用いられる。エラストマーの例として、例えば、天然ゴムや、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム等の合成ゴム、ウレタン系樹脂、ＥＰＭやＥＰＤＭ等のオレフィン系エラストマー、シリコーンゴム等が挙げられる。また、弾性体５として上記のエラストマーの発泡体やチューブなどを用いることもできる。エラストマーの発泡体は、許容される圧縮率を大きくすることが可能となるため好ましい。連続気泡の発泡体も独立気泡の発泡体もいずれも好ましく用いることができる。
　弾性体の延在方向に垂直な断面形状は強化繊維が樹脂とともに幅方向に流出して広がるのを防げれば限定されず、円形や、楕円形、正方形、長方形などを適用することができ、中実でも中空でも適用できる。断面形状が中空の弾性体を用いる場合は、無負荷における断面形状の最大幅を基準とした弾性体のみかけの圧縮弾性率が０．０１～４０ＭＰａである弾性体を用いることが好ましく、０．１～５ＭＰａの弾性体を用いることが特に好ましい。永久歪を生じる最小のつぶし率が、無負荷における断面形状の最大高さを基準としたつぶし率で３０％以上である弾性体を用いることが好ましい。中空の断面形状を持つ弾性体のみかけの圧縮弾性率は弾性体の中空部に封入した圧縮空気等の流体の圧力を調整することによって好ましい範囲とすることもできる。
　また、弾性体２５は第二のメッシュベルトコンベア４３と第二の離型シート２２’との間で挟圧されることにより、上流側に伸長するため、第二の離型シート２２’および第二のメッシュベルトコンベア４３との間で滑ることが好ましい。このための処理は第１実施形態で挙げた処理と同様の処理を用いることができる。
　強化繊維シート２１、第一及び第二の離型シート２２、２２’としては、適宜第１実施形態の強化繊維シート１、第一及び第二の離型シート２、２’で挙げた材料と同様の材料を用いることができる。
　なお図３では、マトリックス樹脂組成物をドクターブレード法で第一及び第二の離型シート２２、２２’に塗布して、その間に強化繊維シート２１を挟んでいる。しかしながら本発明は図３に示される塗工方法に限定されず、例えばダイコーターでマトリックス樹脂組成物を第一及び第二の離型シート２２、２２’に塗布してもよい。また、第１の実施形態のように強化繊維シート２１でマトリックス樹脂組成物を挟んで、プリプレグ前駆体を形成してもよい。その場合、例えば離型シート上に所定の長さに切断された強化繊維束を散布して堆積させ、その上にマトリックス樹脂組成物を積層し、さらにその上に短く刻まれた強化繊維束を散布して堆積させ、最後に離型シートを重ねる方法がある。
　図３では、第二のメッシュベルトコンベア４３に弾性体２５が設けられるが限定されない。第三のメッシュベルトコンベア４４に環状の弾性体２５を設けて、第一の離型シート２２の第二面２２ｂと弾性体を接触させて離型シート２２、２２’同士を互いに押し当ててもよい。また、環状の弾性体２５を第二及び第三のメッシュベルトコンベア４３、４４の両方に個別に周回して、プリプレグ前駆体（Ｂ）の両面側から離型シート２２、２２’を互いに押し当ててもよい。
　また、図３では弾性体２５が第二のメッシュベルトコンベア４３と弾性体ガイドロール３７とにループ状に循環するように掛けられているが、限定されない。第二のメッシュベルトコンベア４３の外周上のみ循環するように設けてもよい。また、弾性体２５の張力を調整するための弾性体張力調整機構を有してもよい。また、弾性体２５を長尺のものにして、第二、第三のメッシュベルトコンベア４３、４４の前後に弾性体２５の供給装置と巻取り装置を配置することもできる。
［第１の実施例］
以下第１実施形態の実施例である第１の実施例について説明する。
＜原料＞
　以下に本実施例で用いる材料を示す。
炭素繊維束：三菱レイヨン株式会社製炭素繊維　製品名「ＴＲＨ５０－６０Ｍ」（フィラメント数：６００００本、引張強度：４．９ＧＰａ、引張伸度：２．０％、引張弾性率２５０ＧＰａ、目付け：３．２ｇ／ｍ）
エポキシ樹脂Ａ：三菱化学株式会社製ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂　製品名「ｊＥＲ８　２８」　（ｊＥＲは登録商標）
エポキシ樹脂Ｂ：旭化成イーマテリアルズ株式会社製オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂製品名「ＡＥＲ４１５２」（ＡＥＲは登録商標）
硬化剤：三菱化学株式会社製ジシアンジアミド　製品名「ＤＩＣＹ１５」
硬化助剤：保土谷化学工業株式会社製３－（３，４－ジクロロフェニル）－１，１－ジメチル尿素　製品名「ＤＣＭＵ９９」
＜マトリックス樹脂の調製＞
　エポキシ樹脂Ａを８．３質量部、硬化剤を１質量部、硬化助剤を４．１質量部採取し、攪拌・混合する。得られた混合物を三本ロールミルにてさらに細かく混合して硬化剤マスターバッチとして調整する。それとは別に、ガラスフラスコにエポキシ樹脂Ａを７５．７質量部とエポキシ樹脂Ｂとを１６質量部採取し、オイルバスを用いて１３０℃に加熱し混合する。その後、エポキシ樹脂Ａとエポキシ樹脂Ｂとの混合物を６０℃程度まで冷却し、硬化剤マスターバッチを１３．４質量部添加し、攪拌・混合することでマトリックス樹脂組成物を得た。得られたマトリックス樹脂組成物の３０℃における粘度を、以下の測定条件により測定したところ、５０Ｐａ・ｓであった。
＜粘度測定条件＞
・装置：粘弾性測定装置（Ｒｅｏｌｏｇｉｃａ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ａ．Ｂ．社製、　「ＶＡＲ－１００」）
・使用プレート：４０φパラレルプレート
・プレートギャップ：０．５ｍｍ
・測定周波数：１．５９Ｈｚ
・昇温速度：２℃／分
・応力：３００Ｐａ
（実施例１）
　空孔率５０％、アスカーＣ硬度３５度であるシリコーンスポンジゴムを自然厚み２ｍｍ、自然幅を２０ｍｍに加工し、無張力状態の周長１８００ｍｍの環として得られる弾性体５を２本用意して用いた。シリコ－ンオイル（呉工業社製　製品名「シリコーンルブスプレー」）をそれぞれ塗布して表面潤滑処理された弾性体を使用した。
　図１及び２に示される製造装置を用い、ライン速度５ｍ／分でクリールより強化繊維束を引き出し、幅１５０ｍｍの均一な強化繊維シート１および１’を各４００ｇ／ｍ２となるようにそれぞれ引きそろえた。上述のようにして調製されたマトリックス樹脂を強化繊維シート１の片面に３９２ｇ／ｍ２となるように均一に塗布し、マトリックス樹脂組成物を塗工した面に強化繊維シート１’を重ねた。そののち、マトリックス樹脂組成物を挟んだ状態の強化繊維シート１および１’（本実施例における、プリプレグ前駆体（Ａ））の両外面に厚さ２５μｍの第一及び第二の離型シート２、２’（三菱樹脂株式会社製ポリエチレンテレフタラートフィルム　製品名「ＭＲＦ－２５」）の第一面を当てて、ロール間クリアランスを０．８ｍｍに設定した挟みガイドロール８に通してプリプレグ前駆体（Ａ）を第一及び第二の離型シート２、２’で挟んだ。その後、プリプレグ前駆体（Ａ）を加熱プレート９で加熱した。そして、直径５００ｍｍの１３０℃に加熱した２段の加圧ロール１０のそれぞれのロール間クリアランスの一段目を０．６８０ｍｍに、二段目を０．６２５ｍｍに設定し、それらの間を通過させた。これにより、プリプレグ前駆体（Ａ））を第一及び第二の離型シート２、２’に挟まれた状態で加圧した。このとき、後段（二段目）の加圧ロール１０Ｂにおいて弾性体５を第二の離型シート２の第二面よりプリプレグの目標幅である１７９ｍｍの両端位置から５ｍｍずつ外側に離した位置に弾性体５の内側のエッジを合わせて連続して供給した。
　目視で確認した結果、弾性体５が第一及び第二の離型シート２、２’を互いに密着し、第一及び第二の離型シート２、２’の密着部分からの樹脂の流出は無かった。得られたプリプレグ３を冷却プレート１１により冷却し、引取ロール１２を通して、剥離ガイドロール１３を通して第一の離型シート２を剥離して、第二の離型シート２’とともに巻取り装置１４にて巻き取った。
　このようにして幅が１７９ｍｍの一方向プリプレグを得た。この一方向プリプレグを目視で観察した結果、プリプレグの両端部には樹脂のはみ出しは無く、第二の離型シート２’から容易に剥離可能で取り扱い性が良好であった。また、プリプレグを幅方向に２０ｍｍ（端部においては各２９ｍｍ）長さ方向に２００ｍｍの短冊状に分割して、各短冊について十分量のアセトンでマトリックス樹脂を取り除いて強化繊維の乾燥後の質量を測定した。これらの値から各短冊の繊維目付けと変動係数（以下、短冊繊維目付け変動係数）を計算したところ、短冊繊維目付け変動係数は２．５％で目付が均一なプリプレグが示された。
（比較例１）
　比較例１として、弾性体５を用いず、その他は実施例１と同じ条件にしてプリプレグを製造したところ、幅１９５ｍｍの一方向プリプレグを得た。この一方向プリプレグは側端部に樹脂のはみ出しが継続的に見られ第二の離型シート２’から一方向プリプレグを剥離する際に、プリプレグの両端部にマトリックス樹脂がはみ出しており、一方向プリプレグの取り扱いに注意が必要であった。また、実施例１と同様にして短冊繊維目付け変動係数を求めたところ（端部においては、幅２６ｍｍと２９ｍｍに分割）４．７％であった。
　以上の結果を表１にまとめた。ここで短冊繊維目付けの変動係数が４％未満のものを良、変動係数が４％以上のものを悪とした。また、幅方向の両側端部における樹脂の付着が見られないものを良、継続的に樹脂が付着しているものを悪とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
以上の結果より、第１実施形態の製造方法を用いた実施例１では、端部に樹脂のはみ出しの無い繊維目付けの均一な一方向プリプレグを製造できる。
［第２の実施例］
　以下、第２実施形態の実施例である第２の実施例について説明する。
＜原料＞
　以下に本実施例で用いる材料を示す。
炭素繊維束：
三菱レイヨン株式会社製炭素繊維　製品名「ＴＲ５０Ｓ－１５Ｌ」
マトリックス樹脂：
樹脂：エポキシアクリレート樹脂：日本ユピカ株式会社製「ネオポール８０５１」（ネオポールは登録商標）
硬化剤：１，１－ビス（ｔ－ブチルペルオキシ）シクロヘキサン流動パラフィン希釈液（濃度７０％）：日本油脂株式会社製「パーヘキサＣ」（パーヘキサは登録商標）
内部離型剤：ステアリン酸亜鉛：日本油脂株式会社製
増粘剤：変性ジフェニルメタンジイソシアネート：ダウケミカル日本株式会社製「ＩＳＯＮＡＴＥ　１４３ＬＰ」（ＩＳＯＮＡＴＥは登録商標）
安定剤：１，４－ベンゾキノン：和光純薬工業株式会社製
＜マトリックス樹脂の調製＞
樹脂、硬化剤、内部離型剤、増粘剤、安定剤を１００．０：１０．０：３．０：１５．３：０．０２の割合で混合して得られた樹脂の粘度を実施例１と同様にして測定すると０．３Ｐａ・ｓであった。
（実施例２）
　　空孔率８０％、アスカ―Ｃ硬度２５度であるクロロプレン（登録商標ネオプレン）スポンジゴムを自然厚み５ｍｍ、自然幅を１５ｍｍに加工したものを環状として得られる弾性体２５を２本用意して用いた。
　図３に示される製造装置を用いて最終的に仕様を満たすプリプレブの幅が６００ｍｍ以上となるように、幅方向の端部での目減りを考慮してマトリックス樹脂の塗工幅を６２０ｍｍに設定した。
　上述のようにして調整されたマトリックス樹脂組成物をドクターブレード法で第一の離型シート２２（ポリエチレンフィルム：株式会社トクザ製ポリシート５０μｍ）の第一面に７４０ｇ／ｍ２となるように均一に塗布した。次に第一の離型シート２２のマトリックス樹脂を塗工した面（第一面）にカッター４１によって２５ｍｍに切断された強化繊維を均一に散布して堆積させた。さらに上述のマトリックス樹脂組成物をドクターブレード法で第二の離型シート２２’（株式会社トクザ製ポリシート５０μｍ）の第一面に７４０ｇ／ｍ２となるように均一に塗布した。そして第二の離型シート２２’の第一面と第一の離型シート２２上の強化繊維シート２１とが接するように重ね、第一のメッシュベルトコンベア４２によって強化繊維シート２１を圧縮し、プリプレグ前駆体（Ｂ）を得た。
　そして、長手方向に平行に配置された第二のメッシュベルトコンベア４３と第三のメッシュベルトコンベア４４との間にプリプレグ前駆体（Ｂ）を通過させた。これにより、さらにプリプレグ前駆体（Ｂ）を圧縮しかつ強化繊維シート２１中にマトリックス樹脂組成物を含浸させた。また、弾性体２５は第二の離型シート２２’の第二面２２ｂ’より樹脂の塗工幅である６２０ｍｍの両端位置から５ｍｍずつ外側に離した位置に弾性体２５の内側のエッジを合わせて連続して供給しすることで、プリプレグの目標幅を設定した。
　その後プリプレグ前駆体（Ｂ）を回収装置により回収し、プリプレグ前駆体（Ｂ）中のマトリックス樹脂組成物の粘性を高めるために一定時間プリプレグ前駆体（Ｂ）を放置し、プリプレグ（ＳＭＣ）を得た。
　得られたＳＭＣの幅を図５に示す。また、得られたＳＭＣの中央６００ｍｍを５０ｍｍ幅の短冊に分割して測定したそれぞれの目付を図６Ａに示す。
（比較例２）
　比較例２として、弾性体２５を用いず、その他は実施例２と同じ条件にして得られたＳＭＣの幅を図５に示す。また、得られたＳＭＣの中央６００ｍｍを５０ｍｍ短冊に分割して測定したそれぞれの目付を図６Ｂに示す。
　図５からわかるように、マトリクス樹脂の塗工幅が同じ場合、実施例２の方が比較例２よりも幅が２０ｍｍ程度小さいＳＭＣが得られた。一般に、ＳＭＣは規格幅部分のみが製品とされるので、同じ規格幅の製品を製造するのに狭い幅を製造するのみでよい実施例２の方が比較例２よりも投入材料をより有効に使用できる。
また、図６Ｂからわかるように、塗工幅６２０ｍｍのときに６００ｍｍの製品幅でみたとき端部（Ｌ端からの距離２５ｍｍの位置を中心とする幅５０ｍｍの短冊）で顕著な目付の低下が生じた。
　一方、図６Ａに示される実施例２では塗工幅６２０ｍｍのときに６００ｍｍの製品幅の全ての部位において目標目付±２０％の範囲であり、端部での目付の低下は起きていない。
　一方、比較例２の目付においては変動係数が１０．３％であるのに対し、実施例２の目付においては変動係数が５．１％であり、実施例２の方が均一な製品を製造できている。
　従って、実施例２の方が比較例２よりも製品の歩留まりを向上して量産することができる。
１、１’、２１：強化繊維シート
２、２’、２２、２２’：離型シート
２Ａ、２Ａ’、２２Ａ、２２Ａ’：延出部
２ａ、２ａ’、２２ａ、２２ａ’：離型シートの第一面
２ｂ、２ｂ’、２２ｂ、２２ｂ’：離型シートの第二面
３：プリプレグ
５、２５：弾性体
３８、３８’：コンパクションロール
（Ａ）、（Ｂ）：プリプレグ前駆体

Claims (10)

  1. 　プリプレグの製造方法であって、
    　複数の強化繊維束を含む強化繊維シートと、マトリックス樹脂組成物と、第一及び第二の離型シートと、一対の弾性体と、を準備し、
    　前記マトリックス樹脂組成物を前記強化繊維シートに付与してプリプレグ前駆体を形成し、
    　前記第一及び第二の離型シートの第一面が前記プリプレグ前駆体に接するように且つ前記第一及び第二の離型シートが幅方向において前記プリプレグ前駆体の両端から延出する延出部を有するように、前記第一の離型シートと前記第二の離型シートとの間に前記プリプレグ前駆体を挟み、
    　前記一対の弾性体を、前記第二の離型シートの前記延出部に対向するように且つ前記第二の離型シートの第二面に接するように配置し、
    　前記プリプレグ前駆体と前記第一及び第二の離型シートと前記弾性体とを同時に前記プリプレグ前駆体の厚さ方向に加圧する、プリプレグの製造方法。
  2. 　前記弾性体は、前記プリプレグ前駆体の長手方向に連続する、請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
  3. 　前記弾性体が環状である、請求項１または２に記載のプリプレグの製造方法。
  4. 　前記弾性体の張力が制御されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のプリプレグの製造方法。
  5. 　前記弾性体が発泡体である、請求項１から４のいずれか１項に記載のプリプレグの製造方法。
  6. 　前記弾性体に潤滑処理が施されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のプリプレグの製造方法。
  7. 　前記第二の離型シートが熱可塑性樹脂フィルムである、請求項１から６のいずれか１項に記載のプリプレグの製造方法。
  8. 　前記強化繊維シートが引き揃えられた強化繊維束からなる、請求項１から７のいずれか１項に記載のプリプレグの製造方法。
  9. 　前記強化繊維シートが二次元ランダムに堆積した短い強化繊維束からなる、請求項１から７のいずれか１項に記載のプリプレグの製造方法。
  10. 　前記強化繊維シートが第一の強化繊維シートと第二の強化繊維シートとで構成され、
    　前記プリプレグの製造方法が、前記第一の強化繊維シートの一面にマトリックス樹脂組成物を塗布し、第一の強化繊維シートの前記一面に第二の強化繊維シートを重ねて前記プリプレグ前駆体を形成する工程をさらに有する、請求項１から８のいずれか１項に記載のプリプレグの製造方法。
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