WO2020175266A1

WO2020175266A1 - シート材押圧装置、シート材押圧方法、押圧ローラ及びシート材の製造方法

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Publication number: WO2020175266A1
Application number: PCT/JP2020/006495
Authority: WO
Inventors: 直樹仲田
Original assignee: Dic株式会社
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2020-09-03
Also published as: JP6850448B2; JPWO2020175266A1; CN113518697A; US20220126534A1; EP3932641A1; EP3932641A4

Abstract

所望の含浸効果を確保しつつ高い脱泡効果を得るシート材押圧装置、シート材押圧方法及び押圧ローラを提供する。　シート材押圧装置１４は、樹脂と繊維とが混在したシート材１３を押圧する複数のフリーローラ１５と、複数のフリーローラ１５を環状に配置し、複数のフリーローラ１５を自転自在に固定支持するフリーローラ支持部１６とを含む押圧ローラ１７と、複数のフリーローラ１５を公転させるためにフリーローラ支持部１６を、第１回転方向Ｒに回転させる駆動制御部と、シート材１３を載置し搬送するシート材搬送部３と、を備える。第１回転方向Ｒは、シート材１３を押圧する位置にあるフリーローラ１５の移動方向が、シート材１３の搬送方向Ｔに対して逆方向になる方向である。

Description

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明細書

発明の名称：

シート材押圧装置、シート材押圧方法、押圧口ーラ及びシート材の製造方法

技術分野

[0001 ] 本発明は、シート材押圧装置、シート材押圧方法、押圧口ーラ及びシート材の製造方法に関する。

背景技術

[0002] 炭素繊維やガラス繊維等からなる繊維補強材に合成樹脂を混入させた複合材料は、繊維強化プラスチック

と呼ばれ、住宅設備、輸送用機器、工業製品等に幅広く使用されている。このような複合材料を高強度化するには、合成樹脂の繊維補強材への含浸性を高めることが重要である。

[0003] 含浸性を高める装置として、特許文献 1 には、シート状の成型材料である（シートモールディングコンパウンド）製造用の含浸装置が記載されている。同含浸装置は、コンべヤベルト押さえ口ール方式により、熱硬化性樹脂を含有する樹脂ペーストを繊維補強材に含浸させるための装置である。この装置は、繊維補強材が樹脂ペースト上に供給されたシート材を、水平方向に移動させて、第 1の口ーラ〜第 3の口ーラ計 6本と各ガイドローラとの間を通過させる。第 1の口ーラを構成する 2本で、樹脂ペーストを繊維補強材に緩やかに含浸させる。第 2の口ーラを構成する 2本で、シート材から気泡を排出させる。第 3の口ーラを構成する 2本で、樹脂ペーストを繊維補強材に十分に含浸させる。

[0004] この含浸装置において生産性を高めようとすれば、ライン速度、つまり、シ ^_卜材の送り速度を上げなければならない。シ ^_卜材の送り速度を上げると、口ーラでシート材を押圧する時間が短くなる。シート材を押圧する時間が短くなると、含浸性が低下する。含浸性を維持するには、押圧時における口ーラとシート材との間隔を小さくしてシート材を多く絞る方法があるが、〇 2020/175266 2 卩（：171? 2020 /006495

シート材を多く絞ると内部に気泡が残留しやすくなるという問題を生じる。他に、含浸性を維持するには、シート材の通過する口ーラの本数を増やす方法も考えられるが、口ーラの本数を増やすと、装置自体が大きくなって装置導入費用や保守点検費用が増大してしまう。

[0005] 特許文献 2には、回転する口ールやべルトの表面に並ぶように小径の球状体を配置してシート材に接触させ、口ールやべルトとシート材とに挟まれた球状体がシート材を押圧して、シート材内のマトリックス樹脂を繊維に含浸させる装置が記載されている。特許文献 3には、回転する口ールの表面に並ぶように小径の含浸口ール群を配置して、含浸口ール群でシート材を押圧してシート材内のマトリックス樹脂を繊維に含浸させる含浸装置が記載されている。しかしながら、これらの含浸装置は、シート材内の気泡を排出する脱泡効果について考慮されていない。そして、特許文献 2に記載の、球状体が、回転する口ールやべルトの表面に固定されていない構成では、球状体を所望の速度で移動させ難い。そのため、所望の含浸効果を確保しつつ高い脱泡効果を得ることは難しい。また、特許文献 3に記載の、含浸口ール群の公転方向がシート材の搬送方向と同方向である構成では、シート材の中の気泡を取り除く効果が小さい。そのため、所望の含浸効果を確保しつつ高い脱泡効果を得ることは難しい。

先行技術文献

特許文献

[0006] 特許文献 1 :特開 2 0 0 4— 0 9 9 8 2 0号公報

特許文献 2 :特開平 2 - 3 0 5 8 2 9号公報

特許文献 3 :特開平 7 - 0 7 6 0 1 7号公報発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007] 所望の含浸効果を確保しつつ高い脱泡効果を得るシート材押圧装置、シー卜材押圧方法、押圧口ーラ及びシート材の製造方法を提供する。〇 2020/175266 3 卩（：171? 2020 /006495

課題を解決するための手段

[0008] 本発明にかかるシート材押圧装置は、樹脂と繊維とが混在したシート材を押圧する複数のフリーローラと、前記複数のフリーローラを環状に配置し、前記複数のフリーローラを自転自在に固定支持するフリーローラ支持部とを含む押圧口ーラと、

前記複数のフリーローラを公転させるために前記フリーローラ支持部を、第 1回転方向に回転させる駆動制御部と、

前記シート材を載置し搬送するシート材搬送部と、を備え、

前記第 1回転方向は、前記シート材の押圧位置にある前記フリーローラの移動方向が、前記シート材の搬送方向に対して逆方向になる方向である。

[0009] かかる構成によれば、複数のフリーローラの公転速度を上げて、シート材が押圧口ーラを通過する間に、シート材に接触するフリーローラの本数を増やす。これにより、比較的短時間でも所望の含浸効果を確保することができる。また、フリーローラの公転方向は、シート材の押圧位置にあるフリーロ —ラを、シート材搬送方向と逆方向に移動させる方向である。これにより、シート材の内部の気泡を押圧口ーラの搬送方向上流側へと押出す脱泡効果を得ることができる。また、脱泡は、気泡が樹脂に置換されることにより行われるから、脱泡により含浸効果を高める。

[0010] 前記シート材押圧装置では、前記シート材に同時に接触する前記フリーロ —ラは、

前記シート材の上流側で接触している第 1 フリーローラ（1 5 1）と、前記シート材の下流側で接触している第 2フリーローラ（1 5 2 ; 1 5 3）との少なくとも二つあり、

前記第 1 フリーローラと前記シート材搬送部との間隔（口 1）が、前記第 2フリーローラと前記シート材搬送部との間隔（0 2 ; 0 3）よりも大きくなるように、前記押圧口ーラと前記シート材搬送部との間隔が設定されていてもよい。

前記シート材と接触するフリーローラは、シート材の搬送方向と同じ方向〇 2020/175266 4 卩（：171? 2020 /006495

に自由回転する。フリーローラはシート材との摩擦により回転する。

前記フリーローラ支持部に対し環状に配置されるフリーローラは、前記フリーローラ支持部の回転軸（フリーローラ公転軸）を中心に真円を形成するように配置されることが、好ましい。

[001 1 ] 前記シート材押圧装置では、前記押圧口ーラに対向する位置に配置され、前記シート材を支持する受け台（1 8 ; 2 8）をさらに備え、

前記シート材は、前記押圧口ーラと前記受け台との間を、前記押圧口ーラに押圧されながら通過するようにしてもよい。

[0012] 前記シート材押圧装置は、前記押圧位置にある前記フリーローラと前記シ -卜材搬送部との間隔を調節する間隔調節部をさらに備えてもよい。

[0013] 前記フリーローラ支持部は円板形状であってもよい。

[0014] 前記シート材押圧装置では、前記シート材に同時に接触する前記フリーロ —ラは少なくとも二つあり、

前記少なくとも二つのフリーローラの表面には、それぞれ、自転軸を中心に巻回された溝を有し、

前記少なくとも二つのフリーローラのうち、互いに隣接配置されたフリー口ーラにおいて、各溝は前記自転軸の方向にずれて配置されていてもよい。

[0015] 前記シート材押圧装置では、前記フリーローラには、それぞれ、自転軸を中心に巻回された溝を有し、

前記溝は、前記自転軸を中心に螺旋状に卷回されていてもよい。

[0016] 本発明にかかるシート材押圧方法は、前記シート材押圧装置を前記シート材の仕様に応じて調整し、調整したシート材押圧装置で前記シート材を押圧する。

[0017] 本発明にかかる押圧口ーラは、

前記シート材を押圧する複数のフリーローラと、

前記複数のフリーローラを環状に配置し、前記複数のフリーローラを自転自在に固定支持する支持機構と、を備える押圧口ーラであって、

前記複数のフリーローラの少なくとも一つには、それぞれのフリーローラ〇 2020/175266 5 卩（：171? 2020 /006495

の自転軸を中心に巻回された溝を有する。

[0018] 前記押圧口ーラでは、押圧位置にある前記フリーローラは少なくとも二つあり、

前記少なくとも二つのフリーローラの表面には、それぞれのフリーローラの自転軸を中心に巻回された溝を有し、

前記少なくとも二つのフリーローラのうち、互いに隣接配置されたフリー口ーラにおいて、各溝は前記自転軸の方向にずれて配置されているとよい。

[0019] 前記押圧口ーラでは、前記溝は前記自転軸を中心に螺旋状に巻回されているとよい。

[0020] 本発明のシート材（例えば

の製造方法は、

第 1キャリアフィルムに第 1マトリックス樹脂（例えば、熱硬化性樹脂を含む第 1樹脂べースト）を塗布する第 1塗布工程と、

第 2キャリアフィルムに第 2マトリックス樹脂（例えば、熱硬化性樹脂を含む第 2樹脂べースト）を塗布する第 2塗布工程と、

前記第 1キャリアフィルムに塗布された第 1マトリックス樹脂に、補強繊維材（例えば、ガラス繊維）を堆積させる第 1堆積工程と、

前記第 1堆積工程及び前記第 2塗布工程の後で、前記第 1キャリアフィルム、前記第 1マトリックス樹脂、前記補強繊維材、前記第 2マトリックス樹脂及び前記第 2キャリアフィルムが、この順に配置されるように、前記第 1 キャリアフィルムと前記第 2キャリアフィルムとを積層し、シート材を形成する積層工程と、

前記積層工程の後で、上述のシート材押圧装置又は上述の押圧口ーラを用いて、前記第 1マトリックス樹脂及び/又は第 2マトリックス樹脂を前記補強繊維材に含浸させ、かつ、

前記シート材から脱泡させる工程と、を含む。含浸させる工程と脱泡させる工程とは、同時又は部分的に重複して行われる。

[0021 ] 本発明のシート材（例えばプリプレグ）の製造方法は、

第 1キャリアフィルムに樹脂が形成されている樹脂シートを供給する工程〇 2020/175266 6 卩（：171? 2020 /006495

と、

炭素繊維束又は樹脂が含浸されている炭素繊維束を有して構成される炭素繊維シートを供給する工程と、

前記樹脂シートに前記炭素繊維シートを積層し、シート材を形成する工程と、

上記に記載の前記シート材押圧装置、又は上記に記載の前記押圧口ーラを用いて、形成された前記シート材に含まれる前記樹脂を前記炭素繊維束に含浸させ、かつ、前記シート材から脱泡させる工程と、を含む。含浸させるエ程と脱泡させる工程とは、同時又は部分的に重複して行われる。

[0022] 上記シート材搬送部は、前記シート材押圧装置に専用として設けられたものであってもよく、シート材押圧装置以外の製造装置と共有するものであってもよい。

前記駆動制御部は、前記フリーローラ支持部の回転軸（フリーローラ公転軸）周りに回転駆動させるための駆動装置（モータ、ギアなどを有して構成される）を制御するように構成される。また、前記駆動制御部は、前記押圧口ーラと前記シート材搬送部とをそれぞれ駆動制御してもよい。さらに、前記駆動制御部は、シート材搬送の搬送速度に基づいて、フリーローラ支持部の回転速度を制御してもよい。

少なくとも 2つのフリーローラが搬送されている状態のシート材と接触するように、フリーローラ支持部の回転軸の高さ位置と、シート材の搬送位置とを設定することが好ましい。フリーローラ支持部の回転軸の位置は、高さ方向位置の調整が可能に構成されていることが好ましい。シート材の種類やシート材の厚みに応じて、高さ方向位置を調整するとよい。

前記シート材搬送部は、その搬送方向において、フリーローラ支持部を間に挟むように上流側ガイドローラと下流側ガイドローラを有していてもよい

図面の簡単な説明

[0023] [図 1 ]本発明のシート材押圧装置の一実施形態を含む 3 IV!（3製造工程の模式図〇 2020/175266 7 卩（：171? 2020 /006495

［図 2］本発明のシート材押圧装置の一実施形態を示す図

［図 3］図 2のシート材押圧装置の要部拡大断面図

［図 4］受け台の他の実施形態を示す図

［図 5］シート材押圧装置の他の実施形態を示す図

発明を実施するための形態

［0024］図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。

［0025］図 1は、ガラス繊維をマトリックス樹脂に含浸させたシート状の成型材料である 3 1\/1〇の製造工程を模式的に示している。巻出口ール 1 により引き出された 1 〇〜 5 0 の厚さのポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂フィルムを第 1キャリアフィルム 2としてコンべヤベルト 3の上に載置する。

［0026］コンべヤベルト 3は駆動口ーラ 3 1 によって駆動され、コンべヤベルト 3 に載置されたシート材 1 3の原材料及びシート材 1 3を丁方向に搬送する。駆動口ーラ 3 1は不図示の制御手段により駆動速度を変更できる。コンべヤベルト 3の内側には、適宜ガイドローラ 3 2が配置される。本実施形態では、シート材搬送部としてべルトコンべヤを使用しているが、口ーラーコンべヤやチェーンコンべヤなど、他の搬送機構を使用してもよい。

［0027］次に、第 1キャリアフィルム 2上にマトリックス樹脂となる第 1樹脂べ一スト 4 1 をドクター 5等の塗工手段により所定の厚さに塗工する。第 1樹脂ぺースト 4 1は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分としたものに、充填剤や増粘剤、硬化用触媒、内部離型剤、低収縮化剤及び着色剤等を適宜混合して粘度を 3 0〜 6 0 0ボイズ程度としたべースト状物を使用するとよい。

［0028］第 1樹脂ペースト 4 1 に含浸させる補強繊維材 9について、複数束のガラスストランド 7を切断装置 8に送り込み、 1インチ前後の長さの切断片を多数形成する。そして、形成した切断片を第 1樹脂ペースト 4 1上に均一に分〇 2020/175266 8 卩（：171? 2020 /006495

散するように振りかけて堆積させ、補強繊維材 9として使用する。

[0029] 卷出口ール 1 により引き出された、 1 0〜 5 0 厚さのポリエチレンフィルム等の熱可塑性樹脂フィルムを第 2キャリアフィルム 1 1 とする。第 2 キャリアフィルム 1 1上に、第 2樹脂べースト 4 2を、ドクター 1 2等の塗工手段により所定の厚さに塗工する。そして、第 1キャリアフィルム 2上に堆積された補強繊維材 9上に、第 2樹脂ペースト 4 2が内側となるように第 2樹脂ペースト 4 2の塗工された第 2キャリアフィルム 1 1 を積層させて、シート材 1 3を形成する。

[0030] 形成直後のシート材 1 3は、第 1キャリアフィルム 2と第 2キャリアフィルム 1 1 との間で、樹脂ペースト 4 1、 4 2と補強繊維材 9とが混在した状態にある。しかしながら、樹脂ペースト 4 1、 4 2が補強繊維材 9に完全に含浸しておらず、シート材 1 3の内部に多くの気泡が残存している。そこで、シート材押圧装置 1 4を使用して、樹脂ペースト 4 1、 4 2を補強繊維材 9の中に含浸させるとともに、シート材 1 3の内部に含まれる気泡を排出させる。シート材押圧装置 1 4により押圧されたシート材 1 3は、巻取られて卷取口ール 2 0を形成する。

[0031 ] 本発明にかかるシート材押圧装置の一実施形態について、図 2を参照しながら説明する。図 2はシート材押圧装置 1 4の斜視図である。シート材押圧装置 1 4は、コンべヤベルト 3と、押圧口ーラ 1 7と、押圧口ーラ 1 7及びコンべヤベルト 3をそれぞれ駆動制御する駆動制御部（不図示）とを備える。当図では、シート材押圧装置 1 4とともに、コンべヤベルト 3の上に載置したシート材 1 3 （ハッチング領域）を示している。当実施形態では、コンべヤベルト 3は、シート材押圧装置 1 4以外の製造方法と共有されているが、コンべヤベルト 3を、シート材押圧装置専用に設けてもよい。

[0032] 押圧口ーラ 1 7は、シート材 1 3を押圧する複数のフリーローラ 1 5と、複数のフリーローラ 1 5を環状に配置し、複数のフリーローラ 1 5を自転自在に固定支持する一対のフリーローラ支持部 1 6とを含む。複数のフリーロ —ラ 1 5は、一対のフリーローラ支持部 1 6の間に取り付け固定される。各〇 2020/175266 9 卩（：171? 2020 /006495

フリーローラ 1 5は、接触するシート材 1 3との摩擦により回転（自転）する。また、複数のフリーローラ 1 5は、押圧口ーラ 1 7の回転軸 1 7 1 を中心として第 1回転方向へ回転（公転）する。この回転は不図示の駆動制御部により行われる。各フリーローラ 1 5は、フリーローラ支持部 1 6の回転にしたがって公転しつつ、シート材 1 3に対して押圧力を与えながら、シー卜材 1 3の搬送方向丁の下流側から上流側に移動していく。

[0033] 駆動制御部は、駆動装置及び制御部を含む。駆動装置には、モータ、ギアなどを有して構成され、モータには、エアモータや電動モータ等、駆動対象に応じて種々の駆動源が適用できる。押圧口ーラ 1 7を回転させるには、例えば、エアモータを使用するのが好ましい。制御部は、駆動部毎に設けられていてもよく、押圧装置全体として統合されていてもよく、

製造工程に使用される他の装置と統合されていてもよい。

[0034] フリーローラ 1 5により押圧力を与えられたシート材 1 3は、シート材 1

3の内部の樹脂ペースト 4 1、 4 2が補強繊維材 9の中に含浸していく。フリーローラ 1 5は公転するから、シート材 1 3は複数のフリーローラ 1 5により押圧される。押圧口ーラ 1 7の公転速度を高くするほど、シート材 1 3 を押圧するフリーローラ 1 5の数が増える。これにより、フリーローラ 1 5 による押圧回数及び押圧時間が増加し、含浸性が向上する。押圧口ーラ 1 7 の公転速度は、ライン速度に依存せず設定できるから、ライン速度を大きくした場合でも、所望の含浸性を得ることができる。さらに、押圧口ーラ 1 7 は効果の異なる口ーラをそれぞれ準備し使用するよりも省スぺースであるから、シート材押圧装置 1 4を小型化できる。

[0035] 押圧口ーラ 1 7の第 1回転方向は、シート材 1 3の押圧位置にあるフリ —口ーラ 1 5、すなわちシート材 1 3に接触しているフリーローラ 1 5を、コンべヤベルト 3によるシート材 1 3の搬送方向丁と逆方向に移動させるような方向である。押圧口ーラ 1 7を第 1回転方向に回転させると、フリー口ーラ 1 5は、次々に、シート材 1 3を押圧しながら搬送方向上流側に移動していく。これにより、シート材 1 3の内部に存在する気泡を、押圧口ーラ〇 2020/175266 10 卩（：171? 2020 /006495

1 7の搬送方向上流へと押出し、脱泡していく。

[0036] 図 3は、シート材搬送方向に沿う平面を断面とした、シート材押圧装置 1 4の要部拡大断面図である。図 3では、 3つのフリーローラ 1 5がシート材 1 3に同時に接触している。 3つのフリーローラ 1 5は、シート材 1 3の送り出し側である上流側から順に、第 1 フリーローラ 1 5 1、第 2フリーローラ 1 5 2、及び第 3フリーローラ 1 5 3である。第 1 フリーローラ 1 5 1 とコンべヤベルト 3との間隔口 1は、第 2フリーローラ 1 5 2とコンべヤベル卜 3との間隔 0 2よりも大きくなるように設定されている。第 2フリーローラ 1 5 2とコンべヤベルト 3との間隔 0 2は、第 3フリーローラ 1 5 3とコンべヤベルト 3との間隔 0 3よりも大きくなるように設定されている。この間隔の設定は、下流になるほどフリーローラとコンべヤベルトとの間隔を小さくすることで、シート材 1 3の押圧量を段階的に大きくすることを意図している。

[0037] このように間隔口 1〜0 3を設定すると、次の効果が得られる。押圧量の小さな第 1 フリーローラ 1 5 1では、主にシート材内に含まれる気泡を排出する脱泡効果を発揮する。押圧量の大きな第 3フリーローラ 1 5 3では、主に脱泡後のシート材を含浸させる含浸効果を発揮する。第 1 フリーローラ 1 5 1 と第 3フリーローラ 1 5 3の間にある第 2フリーローラ 1 5 2では、脱泡効果と含浸効果との両効果を発揮する。つまり、段階的な押圧により、主に搬送方向上流側では気泡を押圧口ーラの上流側へ押出して脱泡を促進し、主に搬送方向下流側では所望の含浸性を得ることができる。

[0038] シート材 1 3に同時に接触するフリーローラ 1 5の数が増えると、シート材 1 3の押圧回数及び押圧時間が増え、含浸性が向上する。シート材 1 3に同時に接触するフリーローラ 1 5の本数は、フリーローラ支持部 1 6の形状やシート材 1 3の湾曲可能角度、及び押圧口ーラ 1 7に配置可能なフリーロ —ラ 1 5の本数などによって異なる。

[0039] 例えば、

フリーローラが、

の円板形状のフリーローラ支持部の周方向に沿って、等間隔に 1 2本配置されていた押圧口〇 2020/175266 1 1 卩（：171? 2020 /006495

—ラを使用する場合を考える。シート材 1 3を、フリーローラ支持部 1 6の円板周囲の 1 2 0度（全周の 1 / 3）に亙って沿うように配置するときは、最大 5本のフリーローラ 1 5がシート材 1 3に常時接触し、含浸性が向上する。同じ押圧口ーラを使用する場合において、シート材 1 3を、フリーローラ支持部の円板周囲の 9 0度（全周の 1 / 4）に亙って沿うように配置するときは、最大 4本のフリーローラがシート材 1 3に常時接触し、含浸性が向上する。

[0040] 第 1 フリーローラ 1 5 1〜第 3フリーローラ 1 5 3とコンべヤベルト 3との間隔

の調整には、押圧口ーラ 1 7とコンべヤベルト 3との相対位置を調整する方法や、コンべヤベルト 3を下方から支持する受け台を使用し、受け台 1 8の位置を調整する方法がある。

[0041 ] 押圧口ーラ 1 7とコンべヤベルト 3との相対位置を調整する方法について説明する。図 3において押圧口ーラ 1 7の位置を低くすると、押圧口ーラ 1 7のコンべヤベルト 3に対する相対位置が低下し、コンべヤベルト 3に接触するフリーローラ 1 5の数を増加させたり、フリーローラ 1 5とコンべヤべルト 3との間隔を小さくしたりできる。押圧口ーラ 1 7の位置を低くするには、押圧口ーラ 1 7自体の高さを調整する間隔調整部（不図示）を使用するとよい。

[0042] 押圧口ーラ 1 7自体の高さを調整する間隔調整部として、例えば、押圧口 —ラ 1 7の回転軸（フリーローラ 1 5の公転軸）を両サイドから軸支する押圧口ーラ支持部と、前記押圧口ーラ支持部の高さ方向位置を変更できる直動ァクチユエータ等の駆動部と、前記押圧口ーラ支持部と直動ァクチユエータとが設けられる架台とを有してもよい。架台は、例えばレール上に設置され、シート材の搬送方向（又はコンべヤベルトの移動方向）に沿って移動可能に構成してもよい。

[0043] また、コンべヤベルト 3の位置を高くしても、押圧口ーラ 1 7のコンべヤベルト 3に対する相対位置が低下する。コンべヤベルト 3の位置を高くするには、押圧口ーラ 1 7の搬送方向上流側及び搬送方向下流側に配置されるガ〇 2020/175266 12 卩（：171? 2020 /006495

イドローラ 3 2の高さを調整する間隔調整部（不図示）を使用するとよい。ガイドローラ 3 2の高さを調整する間隔調整部として、シート材押圧装置 1 4をシート材の搬送方向において間に挟むように上流側ガイドローラ 3 2 1 と下流側ガイドローラ 3 2 2とを有し、上流側ガイドローラ 3 2 1 と下流側ガイドローラ 3 2 2とはそれぞれ、上下移動可能に構成してもよい。

[0044] 例えば、搬送方向下流側のコンべヤベルト 3の位置が上流側のコンべヤべルト 3の位置よりも高い位置になるように、下流側のコンべヤベルト 3を下流側ガイドローラ 3 2 2等で下方支持する。これにより、搬送方向下流側の第 2フリーローラ 1 5 2及び第 3フリーローラ 1 5 3とコンべヤベルト 3との間隔 0 2、 0 3を、搬送方向上流側の第 1 フリーローラ 1 5 1 とコンべヤベルト 3との間隔 0 1 よりも小さくすることができる。また、搬送方向下流側の第 3フリーローラ 1 5 3とコンべヤベルト 3との間隔 0 3を、搬送方向上流側の第 2フリーローラ 1 5 2とコンべヤベルト 3との間隔 0 2よりも小さくすることができる。また、押圧口ーラ 1 7を間に挟み、搬送方向に沿って同じ間隔だけ離れた、上流側ガイドローラ 3 2 1の高さが下流側ガイドロ —ラ 3 2 2の高さよりも低くなるように設定してもよい。

[0045] フリーローラ 1 5とコンべヤベルト 3との間隔を調整する手法として、押圧口ーラ 1 7と上流側ガイドローラ 3 2 1 との搬送方向における間隔、及び /又は、押圧口ーラ 1 7と下流側ガイドローラ 3 2 2との搬送方向における間隔を調整する方法がある。上流側ガイドローラ 3 2 1の高さと下流側ガイドローラ 3 2 2の高さとが同じであっても、例えば、押圧口ーラ 1 7から上流側ガイドローラ 3 2 1 までの搬送方向における間隔が、押圧口ーラ 1 7から下流側ガイドローラ 3 2 2までの搬送方向における間隔より大きくなるように設定することで、口 1 > 0 2及び 0 1 >口 3を満たすことができる。

[0046] コンべヤベルト 3を下方から支持する受け台を使用し、受け台の位置を調整する方法について説明する。図 2、図 3には、受け台 1 8が示されている。受け台 1 8は、フリーローラ 1 5に押圧されるシート材 1 3を、コンべヤベルト 3の下方から支持する。これにより、シート材 1 3がフリーローラ 1 〇 2020/175266 13 卩（：171? 2020 /006495

5に確実に押圧されるようにする。受け台 1 8のコンべヤベルト支持面 1 8 1、 1 8 2は、シート材 1 3の押圧位置に位置される各フリーローラ 1 5 1 〜 1 5 3とコンべヤベルト 3との間隔を、所望の値とするように設計してもよい。受け台 1 8を使用することで、シート材 1 3を所望の厚みに制御しやすくなる。

[0047] コンべヤベルト支持面 1 8 1、 1 8 2は、搬送方向下流になるほどフリー口ーラ 1 5 1〜 1 5 3とコンべヤベルト 3との間隔を小さくするように設計される。図 3はフリーローラ支持部が円形形状である場合の受け台 1 8の一例を示している。フリーローラ支持部の回転軸（公転軸）のコンべヤベルト支持面 1 8 1、 1 8 2は、全体として凹形状に形成されており、コンべヤべルト支持面 1 8 1、 1 8 2との間に最低部 1 8 3を含んでいる。

[0048] 図 4は、フリーローラ支持部が円形形状である場合の受け台の別実施形態を示している。受け台 1 9のコンべヤベルト支持面は、搬送方向側面視において 3分割（例えば 3等分割）され、上流から順に、第 1支持面 1 9 1、第 2支持面 1 9 6及び第 3支持面 1 9 2からなる。第 1支持面 1 9 1は上流端 1 9 4を端に含み、第 2支持面 1 9 6は最低部 1 9 3を中央領域に含み、第 3支持面 1 9 2は、下流端 1 9 5を端に含む。

[0049] 第 1支持面 1 9 1は、搬送方向側面視において直線状であり、装置の設置面（あるいは水平）に対し第 1傾斜角《で徐々に低下する。第 3支持面 1 9 2は、搬送方向側面視において直線状であり、装置の設置面（あるいは水平）に対し第 2傾斜角/ 3で徐々に上昇する。 | « | < | /3 |の関係が成り立つ構成であってもよい。第 2支持面 1 9 6は、搬送方向側面視において円弧状であり、第 1支持面 1 9 1及び第 3支持面 1 9 2と滑らかに接続される。

[0050] | « | = | /3 |の関係である場合に、押圧口ーラ 1 7の回転軸（フリーロ

—ラの公転軸）の中心を通り、コンべヤベルト 3へ向かって垂直線を引いたときに、この垂直線が最低部 1 9 3よりも搬送方向下流側を通る関係（言い換えれば、最低部 1 9 3を通る垂直線が押圧口ーラ 1 7の回転軸（フリーロ —ラの公転軸）の中心より搬送方向上流側を通る関係）であってもよい。〇 2020/175266 14 卩（：171? 2020 /006495

[0051 ] 受け台の各実施形態におけるコンべヤベルト支持面は、コンべヤベルト 3 がよく滑るように、摩擦係数の小さい平滑面で構成されているか、又は、口 —ラ等を並べた面で構成されているとよい。また、押圧口ーラ 1 7と受け台 1 8 ( 1 9 ) との間隔

を調整できるように、受け台 1 8 ( 1 9 ) のコンべヤベルト支持面の高さや傾斜角度を調節する間隔調整部 (不図示) を備えていてもよい。

[0052] 押圧口ーラ 1 7とコンべヤベルト 3との相対位置とを調整する方法と、受け台 1 8 ( 1 9 ) を使用し受け台 1 8 ( 1 9 ) の位置を調整する方法とを上述したが、これら両方法を併用してもよい。

[0053] 図 5は他の実施形態のシート材押圧装置を模式的に示している。このシー卜材押圧装置 2 4は、フリーローラ支持部 2 6がクローラ (無限軌道) で構成された押圧口ーラ 2 7を備えている。クローラで構成されたフリーローラ支持部 2 6は、円板形状のフリーローラ支持部 1 6よりも、シート材 1 3に同時に接するフリーローラ 2 5の数を増やすことができる。また、フリーロ —ラ 2 5の数を増やしても、押圧されるシート材 1 3を平面形状に維持することも可能である。図 5のシート材押圧装置 2 4において、クローラの支持機構や駆動制御機構は省略している。

[0054] シート材 1 3に同時に接するフリーローラ 2 5の数が増加すると、フリー口ーラ 2 5がシート材 1 3を押圧する回数とフリーローラ 2 5の接触時間を増やすことができるため、含浸性がさらに向上する。また、多数のフリーロ —ラ 2 5を使用することにより、段階的に押圧量を大きくする際の「段階」を、多段に設定できる。これにより、気泡を押圧口ーラ 2 7の搬送方向上流へより押出し易くして、脱泡性をさらに向上させることができる。

[0055] 図 5の実施形態でも、受け台 2 8を備えていてもよい。受け台 2 8におけるコンべヤベルト支持面 2 8 1の形状は、フリーローラ 2 5との間隔及びク口ーラの軌道によって調整される。この実施形態では、コンべヤベルト支持面 2 8 1 を平面で構成してもよい。このとき、クローラで構成されたフリー口ーラ支持部 2 6を、上流側から下流側に向かってコンべヤベルト支持面 2 〇 2020/175266 15 卩（：171? 2020 /006495

8 1 に近づくように傾斜させる。これにより、コンべヤベルト支持面 2 8 1 が平面であったとしても、フリーローラとコンべヤベルト 3との間隔を上流側から下流側に向かって徐々に小さくすることができる。

[0056] フリーローラについて詳述する。フリーローラの材質は、ステンレス等の金属が使用される他、特に制限されない。フリーローラの表面に、エラストマーなど、弾性力がある材料を使用した場合は、シート材表面のキャリアフィルムに生じたシワを伸ばす効果が得られる。

[0057] フリーローラの少なくとも一つは、フリーローラの自転軸を中心に卷回された溝を有するとよい。フリーローラの自転軸を中心に巻回された溝とは、自転軸を中心に螺旋状となる溝や、自転方向に沿う方向に延びる溝を含む。溝はシート材内の気泡を誘導する効果がある。螺旋状に設けられた溝の場合は、気泡を螺旋状の溝に沿って移動させる効果がある。これにより、シート材の内にある気泡をシート材の外へ排出できる。

[0058] 押圧口ーラ内の全てのフリーローラが溝を有していても良いし、溝有りフリーローラと溝無しフリーローラとを混在させてもよい。押圧口ーラの周方向に沿って、溝有りフリーローラと溝無しフリーローラとを交互に配置してもよく、溝有りフリーローラと溝無しフリーローラとを 2本おきに配置してもよい。

[0059] シート材に同時に接触するフリーローラが少なくとも二つある場合において、該少なくとも二つのフリーローラが互いに隣接配置されているとき、互いに隣接配置されたフリーローラにおける各溝は、フリーローラの自転軸の方向に互いにずれるように配置されているとよい。例えば、隣り合う一方のフリーローラの溝の凹部と、その他方のフリーローラの凸部とが対向する配置であってもよく、凹部の内部に凸部の少なくとも一部が挿入していてもよい。互いに隣接配置されたフリーローラは、シート材上にある互いに隣接した局所領域を、交互に押圧できる。シート材上の局所領域を交互に押圧すると、マトリックス樹脂を移動させることで、シート材の内にある気泡をシー卜材の外へ排出するボンプ機能が働く。〇 2020/175266 16 卩（：171? 2020 /006495

[0060] シート材の押圧方法について説明する。上述のシート材押圧装置を、シー卜材の仕様、すなわち、投入するシート材の材質や厚み、シート材の目標とする脱泡 ·含浸状態に応じて調整する。シート材押圧装置の調整項目には、押圧口ーラの回転速度、シート材の送り速度、フリーローラとコンべヤベル卜との間隔口 1〜 0 3などがある。

[0061 ] 押圧口ーラの回転速度やシート材の送り速度は、シート材の含浸状態を調整するのに特に有効なパラメータである。フリーローラとコンべヤベルトとの間隔 0 1〜0 3のバランスは、シート材の脱泡状態を調整するのに特に有効なパラメータである。これにより、上述のシート材押圧装置は、含浸効果と脱泡効果とを個別に調整できる。

[0062] また、フリーローラの径、本数及び材質、フリーローラ支持部の機構や径などの押圧口ーラの設計項目も含浸効果と脱泡効果とに影響を与える。よって、シート材の仕様に応じて調整するシート材押圧装置の調整項目として、好適な設計の押圧口ーラを選択することを加えてもよい。また、 1以上の前記押圧口ーラ又は 1以上の前記シート材押圧装置を用いてもよい。

[0063] 製造するシート材としては、例えば、

プリプレグなどが挙げられる。上記実施形態では、シート材押圧装置を

の製造に適用し、ガラス繊維をマトリックス樹脂に含浸させつつ脱泡させる装置として使用する例を示した。他に、上記実施形態は、エポキシ樹脂等のマトリックス樹脂に補強繊維材として炭素繊維を含浸させて形成する、プリプレグの製造にも適用できる。例えば、炭素繊維を使用したプリプレグには、 11 0 （U n 丨

「 6〇 I I 〇 n）と呼ばれる一方向繊維材料にマトリックス樹脂を含浸させたものがある。 II 0へ樹脂を含浸させる場合、繊維の並ぶ方向と異なる方向に脱泡させることは難しい。そのため、上述のシート材押圧装置を、特に脱泡効果を重視した脱泡装置として使用することができる。そして、脱泡することで気泡が樹脂に置換されることで含浸効果も得られる。

[0064] 上述の前記シート材押圧装置及び前記押圧口ーラを使用した 3 IV! 0の製造方法は、第 1キャリアフィルム 2に熱硬化性樹脂を含む第 1樹脂ペースト 4 〇 2020/175266 17 卩（：171? 2020 /006495

1 を塗布する第 1塗布工程と、第 2キャリアフィルム 1 1 に熱硬化性樹脂を含む第 2樹脂べーストを塗布する第 2塗布工程と、前記第 1塗布工程で第 1 キャリアフィルムに塗布された第 1樹脂ペーストに、ガラス繊維を堆積させる第 1堆積工程と、前記第 1キャリアフィルム、前記第 1樹脂ペースト、前記ガラス繊維、前記第 2樹脂べースト、前記第 2キャリアフィルムとがこの順に配置されるように、前記第 1キャリアフィルムと前記第 2キャリアフィルムとを積層する積層工程と、形成された前記シート材に含まれる前記第 1 マトリックス樹脂及び/又は第 2マトリックス樹脂を前記補強繊維材に含浸させ、かつ、前記シート材から脱泡させる工程と、を含む。

[0065] また、前記第 1堆積工程と前記積層工程との間に、前記補強繊維材に第 1 又は第 2マトリックス樹脂と同じ樹脂を塗布する中間塗布工程、及び、前記中間塗布工程で塗布された樹脂の上に、前記補強繊維材と同じ又は異なる補強繊維材を堆積する中間堆積工程と、をさらに含んでいてもよい。

[0066] 中間塗布工程と中間堆積工程とが組みとなって、 1つ又は 2つ以上実行されてもよい。

前記第 1マトリックス樹脂と前記第 2マトリックス樹脂は、同じ材料で構成されていてもよく、異なる材料で構成されていてもよい。

[0067] 上述の前記シート材押圧装置及び前記押圧口ーラを使用したプリプレグの製造方法は、第 1キャリアフィルムに樹脂が形成されている樹脂シートを供給する工程と、炭素繊維束又は樹脂が含浸されている炭素繊維束を有して構成される炭素繊維シートを供給する工程と、前記樹脂シートに前記炭素繊維シートを積層し積層シートを形成する積層工程と、前記押圧口ーラ又は前記シート材押圧装置を用いて、形成された前記シート材に含まれる前記樹脂を前記炭素繊維束に含浸させ、かつ、前記シート材から脱泡させる工程と、を含む。

[0068] 本実施形態において、マトリックス樹脂、ガラス繊維、炭素繊維、樹脂、熱硬化性樹脂、キャリアフィルム（剥離紙を含む）などは、 3 IV!（3の製造、プリプレグの製造に用いられるものであれば特に制限されず使用できる。〇 2020/175266 18 卩（：171? 2020 /006495

[0069] 本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

符号の説明

[0070] 3 : コンべヤベルト

9 :補強繊維材

1 3 :シート材

1 4、 24 :シート材押圧装置

1 5、 25 : フリーローラ

1 6、 26 : フリーローラ支持部

1 7、 27 :押圧口ーラ

1 8、 1 9、 28 :受け台

1 5 1 :第 1 フリーローラ

1 52 :第 2フリーローラ

1 53 :第 3フリーローラ

Claims

〇 2020/175266 19 卩（：171? 2020 /006495 請求の範囲

[請求項 1 ] 樹脂と繊維とが混在したシート材を押圧する複数のフリーローラと

、前記複数のフリーローラを環状に配置し、前記複数のフリーローラを自転自在に固定支持するフリーローラ支持部とを含む押圧口ーラと \

前記シート材を載置し搬送するシート材搬送部と、を備え、前記第 1回転方向は、前記シート材の押圧位置にある前記フリーロ —ラの移動方向が前記シート材の搬送方向に対して逆方向になる方向である、シート材押圧装置。

[請求項 2] 前記シート材に同時に接触する前記フリーローラは、

前記シート材の上流側で接触している第 1 フリーローラと、前記シ —卜材の下流側で接触している第 2フリーローラとの少なくとも二つあり、

前記第 1 フリーローラと前記シート材搬送部との間隔が、前記第 2 フリーローラと前記シート材搬送部との間隔よりも大きくなるように、前記押圧口ーラと前記シート材搬送部との間隔が設定されている、請求項 1 に記載のシート材押圧装置。

[請求項 3] 前記押圧口ーラに対向する位置に配置され、前記シート材を支持する受け台をさらに備え、

前記シート材は、前記押圧口ーラと前記受け台との間を、前記押圧口ーラに押圧されながら通過する、請求項 1又は 2に記載のシート材押圧装置。

[請求項 4] 前記押圧位置にある前記フリーローラと前記シート材搬送部との間隔を調節する間隔調節部をさらに備える、請求項 1乃至 3のいずれか一項に記載のシート材押圧装置。

[請求項 5] 前記フリーローラ支持部は円板形状である、請求項 1乃至 4のいず〇 2020/175266 20 卩（：171? 2020 /006495

れか一項に記載のシート材押圧装置。

[請求項 6] 前記シート材に同時に接触する前記フリーローラは少なくとも二つあり、

前記少なくとも二つのフリーローラのうち、互いに隣接配置されたフリーローラにおいて、各溝は前記自転軸の方向にずれて配置されている、請求項 1乃至 5のいずれか一項に記載のシート材押圧装置。

[請求項 7] 前記フリーローラには、それぞれ、自転軸を中心に巻回された溝を有し、

前記溝は、前記自転軸を中心に螺旋状に巻回されている、請求項 1 乃至 6のいずれか一項に記載のシート材押圧装置。

[請求項 8] 請求項 1乃至 7のいずれか一項に記載の前記シート材押圧装置を前記シート材の仕様に応じて調整し、調整した前記シート材押圧装置で前記シート材を押圧する、シート材押圧方法。

[請求項 9] 前記シート材を押圧する複数のフリーローラと、

前記複数のフリーローラを環状に配置し、前記複数のフリーローラを自転自在に固定支持する支持機構と、を備える押圧口ーラであって \

前記複数のフリーローラの少なくとも一つには、それぞれのフリー口ーラの自転軸を中心に巻回された溝を有する、ことを特徴とする押圧口ーラ。

[請求項 10] 押圧位置にある前記フリーローラは少なくとも二つあり、

前記少なくとも二つのフリーローラの表面には、それぞれのフリー口ーラの自転軸を中心に卷回された溝を有し、

前記少なくとも二つのフリーローラのうち、互いに隣接配置されたフリーローラにおいて、各溝は前記自転軸の方向にずれて配置されている、請求項 9に記載の押圧口ーラ。〇 2020/175266 21 卩（：171? 2020 /006495

[請求項 1 1 ] 前記溝は前記自転軸を中心に螺旋状に巻回されている、請求項 9又は 1 0に記載の押圧口ーラ。

[請求項 12] 第 1キャリアフィルムに第 1マトリックス樹脂を塗布する第 1塗布工程と、

第 2キャリアフィルムに第 2マトリックス樹脂を塗布する第 2塗布工程と、

前記第 1キャリアフィルムに塗布された第 1マトリックス樹脂に、補強繊維材を堆積させる第 1堆積工程と、

前記第 1堆積工程及び前記第 2塗布工程の後で、前記第 1キャリアフィルム、前記第 1マトリックス樹脂、前記補強繊維材、前記第 2マトリックス樹脂及び前記第 2キヤリアフィルムが、この順に配置されるように、前記第 1キヤリアフィルムと前記第 2キヤリアフィルムとを積層し、シート材を形成する工程と、

請求項 1乃至 7のいずれか一項に記載のシート材押圧装置、又は請求項 9乃至 1 1のいずれか一項に記載の押圧口ーラを用いて、形成された前記シート材に含まれる前記第 1マトリックス樹脂及び/又は前記第 2マトリックス樹脂を前記補強繊維材に含浸させ、かつ、前記シ -卜材から脱泡させる工程と、を含むシート材の製造方法。

[請求項 13] 第 1キャリアフィルムに樹脂が形成されている樹脂シートを供給する工程と、

請求項 1乃至 7のいずれか一項に記載のシート材押圧装置、又は請求項 9乃至 1 1のいずれか一項に記載の押圧口ーラを用いて、形成された前記シート材に含まれる前記樹脂を前記炭素繊維束に含浸させ、かつ、前記シート材から脱泡させる工程と、を含むシート材の製造方 \¥0 2020/175266 22 卩（：17 2020 /006495

法。