JP3635773B2

JP3635773B2 - ヤーンプリプレグの製造方法および装置

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Publication number: JP3635773B2
Application number: JP7039996A
Authority: JP
Inventors: 哲幸京野; 文昭乃万; 豊和水口
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH09255799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂複合材料用の素材であるヤーンプリプレグの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特願昭５７−２２６９８９号では、Ｂステージの熱硬化性樹脂を塗布したシート上に補強繊維をスペーサを介在させながら平行かつシート状に引き揃え、もう一方の面にシートを積層し、加圧加熱して補強繊維に樹脂を含浸後、一方のシートおよびスペーサが介在していた部分をスリッタでスリットして巻き取るか、樹脂含浸補強繊維をシートからはぎ取ることによってテープ状プリプレグを作る方法が記載されている。
【０００３】
この方法は、所定の樹脂量を正確に繊維に含浸できるという点ではもっとも確実な方法であるが、樹脂を塗布するためのシートが必要なことや、ライン速度をあげるのが技術的に困難なためにコスト面で不利である。
【０００４】
また、特公平５−８０３３０号公報には、連続繊維束をひろげてバンドを作りながら搬送し、加熱ローラとドクターブレードを使って溶媒のない樹脂でバンドの対向する面を樹脂で被覆し、その次の工程で被覆したバンドをこねることによって樹脂を含浸させ、ついで樹脂含浸バンドを圧縮し、最後に冷却することによって断面形状を決定させるヤーンプリプレグの製造方法が記載されている。
【０００５】
この方法は、被覆工程で繊維束への樹脂のコーティング厚さをローラとドクターブレードの間のダイ間隔または孔によって調節している点に特徴がある方法で、上述の特願昭５７−２２６９８９号に記載のものよりは生産性の点で優れていると思われる。
【０００６】
しかしながら、下記のような理由から、この方法では、複数の連続繊維束を同時に処理することが困難と考えられる。
【０００７】
まず、表面に溝を有しない平ローラを用いた場合を想定すると、ローラ表面に幅方向に一様厚さの樹脂が塗布されるので繊維束の存在しないローラ表面にも樹脂が塗布される。この部分の樹脂はローラ面から繊維束が離れる瞬間に、繊維束の幅の両端部に付着して持って行かれやすいので繊維束の幅の両端部でのフィラメント切れを起こしやすく、そのため単糸巻き付きなどの問題が多い。
【０００８】
また、一度に複数の連続繊維束を処理する場合を想定すると、所定のピッチで平行に配列された繊維束をローラ表面に接触させることになるので、上述の繊維束両端部でのフィラメント切れのトラブルが連続繊維束の本数分だけ発生することになり、必ずしも生産性に優れた方法とはいい難い。
【０００９】
さらに、特公平５−８０３３０号公報では、バンドの対向する表面をそれぞれ被覆する工程を有するので、前述の理由からフィラメント切れのトラブルがさらに多くなることが容易に想像できる。
【００１０】
また特公平５−８０３３０号公報では、樹脂含浸バンドをこねる、圧縮する、冷却するなど多くの工程が含まれており、設備面でもコストアップ要因を多くかかえている。
【００１１】
また、特公平５−８０３３０ではドクターブレードにもっとも近いローラ表面上で被覆がなされるとの記述がある。すなわち、ドクターブレードの上流側で溶融樹脂と繊維束とをまず接触させ、その後に、ドクターブレードとローラ表面の間に形成されるすき間に繊維束を通過させることによって樹脂の付着量を調整している。
【００１２】
この方法では、搬送される繊維束の随伴流によって樹脂を狭いすき間に一緒に引き込むので、より高い含浸効果が期待できる反面、ブレードの上流側に繊維の毛羽が詰りやすく、連続して安定な状態でヤーンプリプレグを製造することはむつかしいという欠点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決し、高速で工程安定性にすぐれた無溶媒樹脂を用いたヤーンプリプレグの製造方法および装置を提供することにある。
【００１４】
上記のような問題点を解決するための本発明のヤーンプリプレグの製造方法は、回転する溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給し、該溝部の溝内に、溝幅とほぼ同じ幅を有するブレードを挿入し、溝の底部とブレードの間に形成されるすき間の大きさを調整することによって繊維束に含浸させる樹脂の量を制御しながら、回転方向の下流側でこの溝付きローラの溝部に繊維束を接触させることによって、繊維束に溶融樹脂を含浸することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明は、このような方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって繊維強化樹脂製管状物を製造する方法を特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明のヤーンプリプレグの製造装置は、繊維束に溶融樹脂を含浸するための溝付きローラと、該溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給するための溶融樹脂の溜め部を有し、該溜め部の樹脂を前記溝付きローラの溝部に供給するブレードを備えた溶融樹脂供給装置とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
ここでいうヤーンプリプレグとは、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などの未硬化の熱硬化性樹脂組成物をヤーン、トウ、ロービング、マルチフィラメントなどの連続繊維束に対して所定の組成比で含浸したもので、通常、ボビンなどにいったん巻上げられた形で製品化されている。また、ヤーンプリプレグを出発材料とする繊維強化複合材料は、通常、ヤーンプリプレグが巻上げられたボビンを所定の本数だけクリールに仕掛けたのち、ヤーンプリプレグを解舒しながらフィラメントワインディング装置、オートテープレイアップ装置、ドラムワインディング装置などに導き、管状、シート状など任意の形態に積層、賦形したのち、これらを加熱してマトリックス樹脂を硬化させることにより成形される。
【００１８】
本発明では、第一に、回転する溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給し、該溝部の溝内に、溝幅とほぼ同じ幅を有するブレードを挿入し、溝の底部とブレードの間に形成されるすき間の大きさを調整することによって繊維束に含浸させる樹脂の量を制御しながら、回転方向の下流側でこの溝付きローラの溝部に繊維束を接触させることによって、繊維束に溶融樹脂を含浸することを特徴とするヤーンプリプレグの製造方法を提供する。
【００１９】
ここで、溝付きローラは、円筒状のローラ表面の周方向に一定の幅と深さで加工された溝を有するローラである。溝の幅は、得ようとするヤーンプリプレグの幅に応じて決められるが、およそ２ｍｍ以上３０ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。２ｍｍ未満では溝加工がしにくく、また得られる製品の幅が狭くなりヤーンプリプレグとしての実用性が劣るようになる。一方、溝の幅が３０ｍｍを越えると繊維束の平行度を維持するのがむつかしくなり、得られるコンポジットの力学特性に不安を生じる。
【００２０】
また溝の深さは、製造するヤーンプリプレグの樹脂付着量（以下、Ｗｒという）とは無関係に決められ、およそ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下が適当である。１ｍｍ未満では、後述するブレードと溝底部のすき間調整がむつかしくなり、１０ｍｍを越えても実質的に意味がなくなり、またヤーンプリプレグの製造工程で繊維巻き付きがあった場合に繊維を除去することがむつかしくなってくる。
【００２１】
なお、溝付きローラの溝の形状は、前記した矩形状のものに限らず、台形状、Ｖ字状、Ｕ字状のものであってもよい。
【００２２】
また、溝付きローラへの溶融樹脂の供給は、溝付きローラの溝底部に供給することが好ましいが、台形状や、Ｖ字状のように、溝の側壁が垂直でない場合は、溝側壁部に供給してもよい。
【００２３】
繊維束と溝底部に塗付された樹脂の接触時間は、ローラ径、回転数、繊維束の接触角などによって決まるが、ローラ径については溝底部で５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下、さらに好ましくは９０ｍｍ以上３００ｍｍ以下が使いやすく好ましい。また、繊維束と溝付きローラの接触角は３０〜１８０゜、さらに好ましくは６０〜１２０゜となるようにする。接触角が３０゜未満になると、繊維束と溶融樹脂の接触時間が短過ぎるので樹脂の含浸性が悪くなり、一方で１８０゜を越えるとローラへの繊維の巻き付きが起こりやすくなる。また、ローラの溝底部での周速は、繊維束の搬送速度とほぼ同じにするのが好ましい。
【００２４】
本発明によれば、塗布された樹脂と繊維束との接触が完了した溝底部にはほとんど樹脂が残らず、ローラが１回転後溝底部にあらたに溶融樹脂が塗布される。繊維束に含浸させる樹脂量は、回転する溝付きローラの溝の内側に、溝幅とほぼ同様の幅を有するブレードを挿入し、溝の底部とブレードの間に形成されるすき間の大きさを調整することによって制御される。
【００２５】
この時、すき間の調整しろは０．０１ｍｍから２ｍｍが好ましく、０．０１ｍｍから１ｍｍがさらに好ましい。
【００２６】
また、ブレードは溝に挿入されるので、その幅がほぼ溝幅に一致することが重要である。ブレードの幅が溝幅より小さいと、溝の側面とブレードの間に形成されるすき間から必要以上の量の樹脂が下流側の溝底部に塗布されるため所定のＷｒが得られなかったり、平（溝なし）ローラを用いた場合と同じようにヤーンプリプレグの幅の両端部での単糸切れが起こりやすくなる。
【００２７】
このとき溝付きローラは少なくとも樹脂の粘度が１ポイズ以上２００ポイズ以下、さらに好ましくは１ポイズ以上１００ポイズ以下の範囲となるような温度に、加熱されているのが好ましい。
【００２８】
樹脂の粘度が１ポイズ以下の場合は、粘度が低過ぎてブレードと溝の底部のすき間を調整するだけでは塗布される樹脂量を正確に制御することがむつかしくなり、１００ポイズを越えると樹脂の繊維束への含浸性が十分でなくなることがある。
【００２９】
本発明では、繊維束が溶融樹脂と接触する前に、繊維束を予熱することがさらに好ましい。その理由は、繊維束を予熱することによって繊維束と溶融樹脂が接触したときに樹脂粘度が下がり、樹脂含浸がさらに容易となり、予熱しない場合より繊維束の搬送速度を上げることができ、生産性向上につながるからである。繊維束の予熱温度範囲は溶融樹脂の温度以上で、かつ（溶融樹脂の温度＋１００℃）以下が好ましい。繊維束の予熱温度が溶融樹脂の温度未満では、繊維束と溶融樹脂が接触した瞬間に樹脂温度が下がって粘度上昇を起こし、含浸が不十分となることがある。一方、予熱温度が（溶融樹脂の温度＋１００℃）を越えると樹脂のゲル化が起こり、良好な品位のヤーンプリプレグが得られにくくなる。
【００３０】
繊維束が溶融樹脂と接触する前に、繊維束を拡幅すればさらに樹脂含浸性の向上が可能になる。もっとも好ましいのは、繊維束が溶融樹脂と接触する前に、繊維束を予熱しながら拡幅することである。
【００３１】
繊維束を拡幅する方法は、複数のバーを繊維束の搬送方向に対して直角に、交互に配置して、繊維束をしごくなど既知の方法を用いることができる。
【００３２】
本発明では、第１の溝付きローラによって繊維束に樹脂を含浸した後に、少なくとも１個の回転する加熱ローラに接触させることによって樹脂の含浸を促進することも可能である。このとき、繊維束が第２のローラと接触する面は、第１の溝付きローラと接触した面と同じ側でもよいし、反対側でもよい。
【００３３】
本発明では、芯材に巻上げる直前の樹脂含浸繊維束の温度が、０℃〜３５℃の範囲に制御されていることが好ましい。０℃未満で巻上げると、繊維束が凍って剛直なためヤーンプリプレグの折れ曲がりが生じ、一方、３５℃を越えると、巻上げなどの工程で樹脂が移動しやすくなり、ヤーンプリプレグのＷｒの変動をもたらす。
【００３４】
ヤーンプリプレグを０℃〜３５℃の温度範囲に制御する方法は、ドライブシテーションのローラに冷却水を循環する、ヤーンプリプレグに冷風をあてるなどの方法があるが、ヤーンプリプレグの搬送速度が１００ｍ／分以下ならば、積極的に冷却しなくとも室温雰囲気下であれば、ヤーンプリプレグはだいたい０℃〜３５℃の温度範囲に保てる。
【００３５】
本発明では、繊維束に樹脂を含浸した後に、ヤーンプリプレグとの離型性にすぐれた材質からなる被膜を形成した芯材の表面に、２〜４０゜の綾角でヤーンプリプレグを巻上げることを特徴とするヤーンプリプレグ巻上げ方法を提供する。芯材としては、コスト的にすぐれている紙管がよく使われるが、紙管の表面に直接ヤーンプリプレグを巻くと、ヤーンプリプレグの粘着性の樹脂が紙管の表面に取られるため、解舒されたヤーンプリプレグのＷｒが低下するという問題点がある。そこで、紙管などの芯材の表面に、塩ビ、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレンなどのフィルムで被膜を形成し、この上にヤーンプリプレグを２〜４０゜の綾角で巻上げるのが好ましい。
【００３６】
ここで綾角とは芯材の軸に対して直交する軸に対する角度のことを指し、この角度が２゜未満では、樹脂のタック性のためにヤーンプリプレグが解舒しにくくなり、一方、綾角が４０゜を越えるとヤーンプリプレグの巻姿が悪くなり、輸送中の振動などによってヤーンプリプレグが芯材から脱落するおそれがある。なお、綾角は５〜３５゜がさらに好ましい。
【００３７】
本発明では、前述の方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって芯材に巻回し、芯材ごと加熱することによって樹脂を硬化させたのち脱芯することを特徴とする繊維強化樹脂製管状物の製造方法を提供する。
【００３８】
従来、フィラメントワインディング法によって繊維強化樹脂製管状物を製造するには、樹脂の付着していない連続繊維束を所定の樹脂溶液の貯蔵された浴の中に浸漬しながら芯材に巻回し、芯材ごと加熱することによって樹脂を硬化させたのち脱芯するという方法が採用されてきた。本発明は、前述の方法によって樹脂を含浸させた繊維束、すなわちヤーンプリプレグを、そのままフィラメントワインディングすることに特徴がある。従来のフィラメントワインディング方法では、巻き取り速度、および樹脂溶液濃度などによってＷｒが変動しやすいとか、過剰な樹脂を繊維束に付着させたのちに樹脂を絞りとる工程が必要などの問題点があったが、本発明では、樹脂含浸の過程でＷｒが所定の値に設定されているので、従来のような煩雑な工程を省略し、繊維含有率の安定した繊維強化樹脂製管状物を得ることが可能である。
【００３９】
本発明では、前述の方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって可とう性チューブをかぶせた芯材に巻回したのち、芯材のみをぬいて可とう性チューブ付きのプリフォームとし、このプリフォームを型のキャビティ内に設置し、可とう性チューブに内圧をかけながら加熱することによって樹脂を硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂製管状物の製造方法を提供する。
【００４０】
従来、内圧成形によってテニスラケットなどに代表される繊維強化樹脂製管状物を製造する場合は、樹脂の付着していない連続繊維束を所定の樹脂溶液の貯蔵された浴の中に浸漬しながらフィラメントワインディング法によって可とう性チューブをかぶせた芯材に巻回したのち、芯材のみをぬいて可とう性チューブ付きのプリフォームとし、このプリフォームを型のキャビティ内に設置し、可とう性チューブに内圧をかけながら加熱することによって樹脂を硬化させるという方法が取られてきた。
【００４１】
本発明では、前述の方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって可とう性チューブをかぶせた芯材に巻回するので、前述と同様の理由から、従来の工程を省略し、かつ安定した繊維強化樹脂製管状物を効率よく製造できる。
【００４２】
さらに、本発明では、繊維束に溶融樹脂を含浸するための溝付きローラと、該溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給するための溶融樹脂の溜め部を有し、該溜め部の樹脂を前記溝付きローラの溝部に供給するブレードを備えた溶融樹脂供給装置とを備えたことを特徴とするヤーンプリプレグの製造装置を提供する。
【００４３】
さらに、本発明のヤーンプリプレグ製造装置の好ましい態様は、
（Ａ）繊維束を供給するクリール、
（Ｂ）樹脂溶融装置、
（Ｃ）溶融樹脂を計量しながら樹脂溜めに供給する溶融樹脂計量供給装置、
（Ｄ）溶融樹脂溜め部を有し、溝付きローラへ溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置、
（Ｅ）溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ、
（Ｆ）ヤーンプリプレグを巻上げるワインダ、
（Ｇ）クリールからワインダまで繊維束を搬送するドライブステーション、
（Ｈ）（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）部に熱媒を循環させる装置、
を備えたものである。
【００４４】
すなわち、連続繊維束は、繊維束を供給するクリール（Ａ）から引出され、溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）に導かれる。溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）には、樹脂溶融装置（Ｂ）および溶融樹脂を計量しながら樹脂溜めに供給する溶融樹脂計量供給装置（Ｃ）、溶融樹脂溜め部を有し、溝付きローラへ溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置（Ｄ）が付帯装置として付いており、所定の樹脂量を連続繊維束に供給できる機構を有する。繊維束の搬送はクリールからワインダまで繊維束を搬送するドライブステーション（Ｇ）によって行なわれ、最終的にヤーンプリプレグはヤーンプリプレグを巻上げるワインダ（Ｆ）で芯材の上に巻き取られる。
【００４５】
また、上記の装置（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）には加熱のために、熱媒を循環させる装置（Ｈ）が連結され、所定の温度に保持される。
【００４６】
繊維束を供給するクリール（Ａ）は、繊維束の巻径がかわっても、同じ解舒張力で解舒できるような機構を有するものが好ましい。
【００４７】
樹脂溶融装置（Ｂ）は、固形樹脂に加熱ローラを接触させることによって接触部のみの樹脂を溶融し、下部の樹脂溜まりへ落下させる方式のものが構造が簡単で好ましい。この方式では、加熱ローラに押し当てる仕切板を取り付けることによって、溶融樹脂を計量しながら樹脂溜めに供給する溶融樹脂計量供給装置（Ｃ）を兼ねることができる。すなわち、ローラ表面のすき間の大きさ、ローラの回転数と幅をかえることによって溶融樹脂を計量しながら樹脂溜めに供給することができる。
【００４８】
ただし、溶融樹脂計量供給装置（Ｃ）は上述の方式に限定されるものではなく、既知のチューブポンプやギアポンプなどを用いることもできる。なお、溶融樹脂計量供給装置（Ｃ）として、チューブポンプやギアポンプを用いた場合は、溶融樹脂の溜め部を有し、溝付きローラへ溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置（Ｄ）を省略してもよい。
【００４９】
溶融樹脂の溜め部を有し、溝付きローラへ溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置（Ｄ）は、ブレードを組込んだ形で溝付きローラに取り付けられ、この部分に溜まった樹脂は、ブレードと溝底部に形成されたすき間を通って、溝底部に塗布される。
【００５０】
溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）は、実質的には溝付きキスローラであって、溝底部に塗布された溶融樹脂と繊維束が接触する。
【００５１】
ヤーンプリプレグを巻上げるワインダ（Ｆ）は、既知のワインダを用いることができる。
【００５２】
本発明の目的からはボビントラバース方式が好ましいが、特に限定されない。また、巻姿が良好となるようにいわゆる“端面くずし”と呼ばれる方式のものが好ましい。
【００５３】
クリールからワインダまで繊維束を搬送するドライブステーション（Ｇ）は、少なくとも１個の回転ローラで構成され、少なくとも繊維束との３００ｍｍの接触長さを確保できるものが好ましい。
【００５４】
回転ローラの表面は、ヤーンプリプレグの粘着性の樹脂が付着しないようにテフロン、シリコンラバー、ポリプロピレンフィルムなどで被覆するのが好ましい。
【００５５】
また、本発明では（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）部に熱媒を循環させる装置（Ｈ）を含む。熱媒を循環する装置（Ｈ）としては、温水装置と循環ポンプを組合わせたものやオイルヒーターと循環ポンプを組合わせたものが用いられる。
【００５６】
また、繊維束を供給するクリール（Ａ）と溶融樹脂を繊維束に含浸するための装置（Ｅ）の間に繊維束を予熱する装置を有するのがさらに好ましい。
【００５７】
この理由は、繊維束の温度が溶融樹脂の温度より低いと、繊維束と溶融樹脂が接触した瞬間に樹脂温度が低下して、樹脂の粘度が高くなり、樹脂の繊維束への含浸を阻害するためである。繊維束の予熱温度は、前述のとおり、溶融樹脂の温度以上で、（溶融樹脂の温度＋１００℃）以下であることが好ましい。
【００５８】
繊維束の予熱には、熱板、遠赤外線ヒーターなど通常の加熱装置が使えるが、毛羽の発生を抑制し、かつ高速での処理が可能なことから、回転する加熱ローラに繊維束を接触させるのがもっとも好ましい。この場合、毛羽発生を抑えるために、キスローラの周速は繊維束の搬送速度と同じにするのが好ましい。
【００５９】
本発明による装置は、繊維束を供給するクリール（Ａ）と、溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）の間に繊維束を拡幅する装置を有するのが好ましい。その理由は、繊維束が拡幅されているほど樹脂含浸が促進されるからで、繊維束を拡幅しながら加熱できるように加熱ゾーンに前述のしごきバーなどを配置すると、さらに拡幅効果が増す。
【００６０】
本発明における溶融樹脂を繊維束に含浸するための溝付きローラ（Ｅ）には、溶融樹脂の溜め部を有し、溝付きローラへの溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給装置（Ｄ）、すなわち溝付き加熱ローラ、溝付き加熱ローラの溝の内側に挿入するブレード、および溶融樹脂を溜める装置が組み込まれていることを特徴とする。このような装置構成をとることによって、溶融樹脂を溜める装置の所で溶融樹脂が、ブレードの先端と加熱ローラの溝底部との間に形成されたすき間から、溝底部へ一定量だけ塗布されていく。溝底部に塗布される樹脂量はすき間の大きさとローラの回転数によって一義的に決定付けられ、すき間が一定であれば溝底部の周速と繊維束の搬送速度が同じであるかぎり、繊維束の搬送速度に無関係に一定のＷｒを保つことができる。
【００６１】
本発明では、溝付き加熱ローラの溝の内側に挿入するブレードの先端と溝底面との間に形成されるすき間の大きさは、０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲で制御可能なことを特徴とする。樹脂粘度にもよるが、すき間の大きさ０．０１ｍｍ未満では樹脂が供給されないのでほとんど樹脂が付着せず、２ｍｍを越えると樹脂がたれ流し状態となり、実質的にＷｒが制御しにくくなる。
【００６２】
本発明では、溶融樹脂の溜め部を有する溶融樹脂供給装置（Ｄ）が、加熱可能であって、溶融樹脂を繊維束に含浸する溝付きローラ（Ｅ）の繊維束とローラの接触する部分よりローラ回転方向の上流側に位置することを特徴とする。
【００６３】
このことによって、溝付きローラ上で効率よく、かつ正確に溶融樹脂を溝底面に一定量塗布することが可能であり、しかも繊維束とローラの接触する部分は、この部分より下流側にあるので、確実に塗布された樹脂が繊維束に含浸されて、次工程に搬送される。
【００６４】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
【００６５】
【実施例】
実施例１
図１は、本発明にかかるヤーンプレプレグの製造装置の一実施例を示す概略図である。
【００６６】
図２は、溝付きローラ部の概略平面図であり、図３は、溝付きローラ部の概略正面図である。
【００６７】
図１に示すように、クリール１に仕掛けられた連続繊維束２は引き出されて、溝付きローラ３の下部に接触し、次いでドライブステーション８を通じて、ワインダ９に導かれ巻き取られる。溝付きローラ３に近接して、ブレード５Ａを先端に有する樹脂を貯める底板が設けられた溶融樹脂供給装置４、該溶融樹脂供給装置４の上方に、樹脂供給装置７が配置されている。該樹脂供給装置７は、加熱ローラ７Ａと、該加熱ローラ７Ａに供給される樹脂ブロック７Ｂが加熱ローラ７Ａによって溶融され、該溶融樹脂を加熱ローラ７Ａに押し当てる仕切板７Ｃを取り付けることによって、溶融樹脂を計量しながら樹脂溜め部４に供給するようになっている。
【００６８】
溝付きローラ３は、図２、図３に示すように、溝部１０を有しており、該溝部１０の底部とブレード５Ａの間には一定のすき間６が形成され、溝付きキスローラ３の回転によって樹脂溜まりにある樹脂が所定量、溝底部に塗布され、該溝部１０接触して走行する繊維束２に樹脂を含浸させるようになっている。
【００６９】
上記の装置で、東レ株式会社製炭素繊維トレカＴ７００ＳＣ−２４０００−５０Ｃと、エポキシ樹脂を用いて、ヤーンプリプレグを製造した。
【００７０】
なお、エポキシ樹脂の組成はエピビス液状樹脂エピコート８２８を２０部、エピビス固形樹脂エピコート１００１を４５部、フェノールノボラック型エポキシ樹脂エピコート１５４を３５部、硬化剤としてジシアンジアミド３．５部、ＤＣＭＵ（３，４ジクロロフェニル１、１ジメチルウレア）を４部とした。
【００７１】
溝付きキスローラ温度および樹脂溜まり温度を８０℃に保持し、この部分に８０℃で溶融させたエポキシ樹脂を一定量供給した。このとき、ブレードと溝底のすき間の大きさを０．１２ｍｍ〜０．１８ｍｍの範囲で変化させるとともに、糸の搬送速度を５ｍ／分から３０ｍ／分まで変化させてヤーンプリプレグを作製し、あとで溶媒（メチルエチルケトン）を用いてエポキシ樹脂を除去することによってＷｒを測定した。なお、溝幅は１０ｍｍとし、樹脂粘度は４５ポイズ（８０℃）であった。結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】

表１に示すように、本発明によると繊維束の搬送速度に無関係にＷｒが一定となり、すき間調整のみで所定のＷｒを有する無溶媒のヤーンプリプレグを、効率よく製造できる。
【００７３】
実施例２
綾角を１〜４５゜まで変化させた以外は、実施例１と全く同様の方法でヤーンプリプレグを作製し、ボビンに巻上げた。巻上げたヤーンプリプレグを室温２３℃の部屋で、糸速度３ｍ／分で解舒しながら、解舒張力を測定し、解舒性を評価した。
【００７４】
結果は表２のとおりで、２〜４０゜では低い張力で、問題なくヤーンプリプレグを解舒できることがわかる。
【００７５】
【表２】

実施例３
実施例１と同様の方法でヤーンプリプレグを製作しながら、ワインダに装着されたボビンのかわりに、直接フィラメントワインディング装置に装着されたナイロンチューブ（厚さ：５０μｍ）をかぶせた芯材（マンドレル）に約３０゜の角度でヤーンプリプレグを巻上げたのち芯材を抜いた。ついで、巻上がったプリフォームをラケットフレームの形状のキャビティを有する金型に収納し、ナイロンチューブ中に空気を吹込みながら、型を１３０℃で３０分間加熱してエポキシ樹脂を効果させ、ラケットフレームの形状をしたコンポジットを得た。ボイドもなく、外観、フレームの剛性など特に問題のない良好なラケットフレームが得られた。
【００７６】
【発明の効果】
本発明による製造方法および装置によって、効率よく、安定して、所定の無溶媒樹脂付着量Ｗｒを有するヤーンプリプレグを製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるヤーンプレプレグの製造装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】溝付きローラ部の概略平面図である。
【図３】図３は、溝付きローラ部の概略正面図である。
【符号の説明】
１：クリール
２：繊維束
３：溝付きローラ
４：樹脂溜め部
５：溶融樹脂供給装置
５Ａ：ブレード
６：すき間
７：樹脂計量供給装置
７Ａ：加熱ローラ
７Ｂ：樹脂ブロック
７Ｃ：仕切板
８：ドライブステーション
９：ワインダー
１０：溝部

Claims

回転する溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給し、該溝部の溝内に、溝幅とほぼ同じ幅を有するブレードを挿入し、溝の底部とブレードの間に形成されるすき間の大きさを調整することによって繊維束に含浸させる樹脂の量を制御しながら、回転方向の下流側でこの溝付きローラの溝部に繊維束を接触させることによって、繊維束に溶融樹脂を含浸することを特徴とするヤーンプリプレグの製造方法。
回転する溝付きローラが加熱されていることを特徴とする請求項１に記載のヤーンプリプレグの製造方法。
溶融樹脂の粘度が１ポイズ以上２００ポイズ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のヤーンプリプレグの製造方法。
繊維束が溶融樹脂と接触する前に、繊維束を少なくとも溶融樹脂の温度以上に加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヤーンプリプレグの製造方法。
繊維束が溶融樹脂と接触する前に、繊維束を拡幅することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のヤーンプリプレグの製造方法。
繊維束が溶融樹脂と接触する前に、繊維束を加熱しながら拡幅することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヤーンプリプレグの製造方法。
繊維束に樹脂を含浸した後に、少なくとも１個の回転する加熱ローラに接触させることによって樹脂の含浸を促進することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のヤーンプリプレグの製造方法。
繊維束に溶融樹脂を含浸した後、芯材に巻上げるに際し、芯材に巻上げる直前の樹脂含浸繊維束の温度が、０℃〜３５℃の範囲に制御されていること特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のヤーンプリプレグの製造方法。
請求項１〜８のいずれかに記載の方法によって製造したヤーンプリプレグを、ヤーンプリプレグとの離型性にすぐれた材質からなる被膜を形成した芯材の表面に、２〜４０゜の綾角で巻上げることを特徴とするヤーンプリプレグの巻上げ方法。
請求項１〜８のいずれかに記載の方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって芯材に巻回し、芯材ごと加熱することによって樹脂を硬化させたのち脱芯することを特徴とする繊維強化樹脂製管状物の製造方法。
請求項１〜８のいずれかに記載の方法によって樹脂を含浸させた繊維束を、そのままフィラメントワインディング法によって可とう性チューブをかぶせた芯材に巻回したのち、芯材のみをぬいて可とう性チューブ付きのプリフォームとし、このプリフォームを型のキャビティ内に設置し、可とう性チューブに内圧をかけながら加熱することによって樹脂を硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂製管状物の製造方法。
繊維束に溶融樹脂を含浸するための溝付きローラと、該溝付き
ローラの溝部に溶融樹脂を供給するための溶融樹脂の溜め部を有し、該溜め部の樹脂を前記溝付きローラの溝部に供給するブレードを備えた溶融樹脂供給装置とを備えたことを特徴とするヤーンプリプレグの製造装置。
繊維束を供給するクリールと、前記クリールから引き出された繊維束に溶融樹脂を含浸するための溝付きローラと、該溝付きローラの溝部に溶融樹脂を供給するための溶融樹脂の溜め部を有し、該溜め部の樹脂を前記溝付きローラの溝部に供給するブレードを備えた溶融樹脂供給装置と、該溶融樹脂供給装置へ計量した溶融樹脂を供給する溶融樹脂計量供給装置と、前記溝付きローラにより溶融樹脂が含浸された繊維束を巻上げるワインダと、クリールからワインダまで繊維束を搬送するドライブステーションと、前記溝付きローラ、溶融樹脂供給装置、および溶融樹脂計量供給装置に熱媒を循環させる装置とを備えたことを特徴とするヤーンプリプレグの製造装置。
繊維束を供給するクリールと、溶融樹脂の含浸装置との間に、繊維束を予熱する装置を設けたことを特徴とする請求項１３に記載のヤーンプリプレグの製造装置。
繊維束を供給するクリールと、溶融樹脂の含浸装置の間に、繊維束を拡幅する装置を設けたことを特徴とする請求項１３または１４に記載のヤーンプリプレグの製造装置。
ブレードの先端と溝底面との間に形成されるすき間の大きさが０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載のヤーンプリプレグの製造装置。
溶融樹脂供給装置が、加熱可能であって、かつ繊維束と溝付きローラの接触する部分よりローラ回転方向の上流側に位置することを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載のヤーンプリプレグの製造装置。
クリールからワインダまで繊維束を搬送するドライブステーションが、表面を非接着性の材質で覆われた、少なくとも１個のローラで構成されていることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載のヤーンプリプレグの製造装置。