JPH09225939A

JPH09225939A - プリプレグの製造方法および装置

Info

Publication number: JPH09225939A
Application number: JP6011196A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kitabayashi; 秀治北林; Motoyuki Tomiyama; 元行富山; Toshinori Mori; 俊典森
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1997-09-02
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: JP3528404B2

Abstract

(57)【要約】【課題】客観的な基準により、プリプレグの各欠点を
正確に検出する。【解決手段】強化繊維とマトリックス樹脂とを含むプ
リプレグに光を照射し、プリプレグからの散乱反射光を
受光手段により検出し、該受光手段により検出された散
乱反射光の信号と予め設定したスレッシュレベルとの比
較によりプリプレグの欠点を検出、判定することを特徴
とする、プリプレグの製造方法、および装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホットメルト方式
またはウエット方式でプリプレグの生産を行う場合、た
とえば強化繊維に樹脂を含浸する工程の直後において、
プリプレグの欠陥部分を検出可能なプリプレグの製造方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、釣竿、ゴルフシャフト等のスポー
ツ・レジャー用機材等に強化繊維を用いた複合材料が数
多く採用されている。これらの成形には強化繊維を引き
揃えて熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグと呼ばれる
成形用材料を用い、それを多層積層した後硬化させてい
る。これらの成形材料のうち、シート状のプリプレグを
生産する場合には、通常、強化繊維をシート状に引き揃
えて樹脂担持シートで挟み、加熱および／または加圧
し、強化繊維を押し拡げて樹脂を含浸させている。

【０００３】ところが、強化繊維を生産する工程もしく
は強化繊維に樹脂を含浸させる工程においては、強化繊
維がロール等で擦過して強化繊維を構成するフィラメン
トの一部が切れ、毛羽立った状態になる場合がある。ま
た、切れたフィラメントが集まってプリプレグ表面で塊
状になる場合もある。このような強化繊維の不良部分も
しくはフィラメントの塊は「毛羽」と呼ばれる欠点であ
り、その寸法によって欠点の基準が定められ、該基準に
基づいて欠点の判定を行い、修正もしくは製品から除外
している。

【０００４】また、強化繊維に樹脂を含浸させる工程に
おいては、強化繊維束の拡がりが充分でないためプリプ
レグ内に隙間が生じる場合、あるいは、引き揃えた強化
繊維のうちの一部が切れることでプリプレグ内に隙間が
生じる場合がある。このようなプリプレグの隙間は「割
れ」と呼ばれる欠点であり、その寸法によって欠点の基
準が定められ、該基準に基づいて欠点の判定を行い、修
正もしくは製品から除外している。

【０００５】さらに、強化繊維に樹脂を含浸させる工程
または強化繊維を挟む樹脂担持シートを生産する工程で
は、樹脂の硬化物や離型紙の破片等がプリプレグに混入
する「異物」と呼ばれる欠点があり、それらは欠点基準
に基づいて除外する必要がある。

【０００６】これらプリプレグの欠点は、上述した成形
体の物性を左右する重要な要因である。また近年プリプ
レグの品質向上に対する要求が高まっていることから、
上述した毛羽欠点、割れ欠点、異物欠点をそれぞれの基
準で客観的に区別して確実に検出し、修正するか製品か
ら除外する必要に迫られている。

【０００７】しかし、従来これらのプリプレグの欠点を
それぞれの欠点の基準に従い客観的に容易かつ確実に検
出する検査機器等を使用した方法がなかった。このた
め、作業者がプリプレグの欠点を目視検査することで合
否判定を行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリプ
レグの欠点を目視検査することは、以下のような問題に
より欠点の発見が難しく、非常に熟練を要する作業であ
る。

【０００９】毛羽欠点の場合、たとえば強化繊維として
の炭素繊維は黒色であり、欠点部分とプリプレグの地合
部分との色相が実質的に同一であり、非常に見えにく
い。

【００１０】また、割れ欠点に関しては、通常プリプレ
グの片面に離型紙があり欠点部分は白色に見えることか
ら、炭素繊維の場合は幅もしくは長さが大きいものは検
出することが容易であるものの、寸法の小さいものにつ
いては、プリプレグの表面の反射との区別が難しい。

【００１１】さらに、異物欠点に関しては、炭素繊維の
場合はプリプレグの黒色の地合に対して、樹脂の硬化物
や離型紙の破片等は明系色であるが、寸法の小さいもの
は非常に見えにくく、プリプレグの表面の反射との区別
が難しい。

【００１２】以上のことから、作業者の目視によるプリ
プレグの検査では、検査スピードに限界があるばかり
か、長時間連続して検査できないという問題がある。

【００１３】また、上述のプリプレグの欠点検査におい
ては、毛羽、割れ、異物により欠点の基準が違うため、
目視検査による合否判定では作業者毎に判断基準が微妙
に異なり、客観的でないという問題がある。

【００１４】さらに、毛羽欠点と割れ欠点は製造条件を
変更することで発生を抑えることができるが、強化繊維
に樹脂を含浸させる工程でプリプレグ生産中にこれら欠
点の発見が遅れた場合などは、製品収率が大幅に下がっ
てしまうという問題があった。

【００１５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、本発明の課題は、プリプレグの毛羽欠点、割れ欠
点、異物欠点について、それぞれの欠点基準に従って客
観的に正確に検出できる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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明に係るプリプレグの製造方法は、強化繊
維とマトリックス樹脂とを含むプリプレグに光を照射
し、プリプレグからの散乱反射光を受光手段により検出
し、該受光手段により検出された散乱反射光の信号と予
め設定したスレッシュレベルとの比較によりプリプレグ
の欠点を検出、判定することを特徴とする方法からな
る。

【００１７】上記受光手段は、プリプレグからの散乱反
射光を検出して、検出した反射光のレベルに応じた信号
を発することができるセンサを備えたものであれば特に
限定されず、代表的なものとしてＣＣＤカメラを使用で
きる。ＣＣＤカメラを使用する場合、たとえば、プリプ
レグの毛羽欠点に対するスレッシュレベルを暗信号側
に、プリプレグの割れ欠点と異物欠点に対するスレッシ
ュレベルを明信号側に設定することができる。

【００１８】また、プリプレグを静止させて欠点検査を
行うことも可能であるが、プリプレグを走行させながら
検査することで、効率よく短時間のうちに大面積の検査
を行うことができる。この場合、プリプレグの走行方向
および／または該走行方向と実質的に直交する方向につ
いてプリプレグの欠点を検出することが好ましい。な
お、プリプレグを静止状態で検査する場合には、照光手
段および受光手段を相対的に移動させればよい。

【００１９】また、本発明に係るプリプレグの欠点検査
装置は、強化繊維とマトリックス樹脂とを含むプリプレ
グに光を照射する照光手段と、プリプレグからの散乱反
射光を検出する受光手段と、該受光手段により検出され
た散乱反射光の信号と予め設定されたスレッシュレベル
との比較によりプリプレグの欠点を検出、判定する信号
処理手段とを有することを特徴とするものからなる。

【００２０】この装置においては、プリプレグの走行速
度検出手段を有し、該走行速度検出手段からの信号が前
記信号処理手段に入力されていることが好ましい。この
ような構成により、前述の如く、プリプレグの走行方向
および／または該走行方向と実質的に直交する方向につ
いてプリプレグの欠点を連続かつ自動的に検出すること
が可能となる。

【００２１】上記のような装置を、プリプレグ製造工程
中に、たとえば樹脂含浸工程直後に設けることにより、
連続的に製造される走行中のプリプレグを、自動的に検
査できるようになる。

【００２２】本発明においては、たとえば、プリプレグ
と同じ色相を持つ毛羽欠点に対しては暗信号にスレッシ
ュレベルが設定され、プリプレグの走行方向に対して９
０°方向と時間軸方向（プリプレグ走行方向）の入力変
化のうち少なくとも一種類の判定が行われ欠点が検出さ
れる。また、プリプレグより色相が明るい異物欠点、割
れ欠点については、明信号にスレッシュレベルが設定さ
れ、プリプレグの走行方向に対して９０°方向と時間軸
方向の入力変化のうち、少なくとも一種類の判定が行わ
れ、欠点が検出される。そして、毛羽欠点、異物欠点、
割れ欠点の各々異なる欠点基準に基づいて検出するた
め、各スレッシュレベルの、プリプレグの走行方向に対
して９０°方向の判定を行うための設定値、時間軸方向
の判定を行うための設定値は、それぞれ個別に設定が可
能なものとすることで、前述の課題を解決することが可
能となる。また、光学的な検出に基づく信号処理によっ
て欠点の検出、判定を行うから、従来の目視検査に比
べ、客観的な、かつ、正確で精度の良い検査が可能とな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本
発明の一実施例に係るプリプレグの欠点検査装置の概略
構成を示している。本実施例のプリプレグの毛羽欠点、
割れ欠点、異物の検査装置は、所定の速度で図の右方向
に進行するプリプレグ１の表面に対向する位置に、視野
７をプリプレグ１の幅方向とする一次元ＣＣＤカメラ２
が設置され、プリプレグ表面からの散乱反射光を検出し
ている。ここで一次元ＣＣＤカメラ２は、プリプレグ面
からの垂線に対して、角度３〜１５°の範囲に設置する
ことが好ましく、更に好ましい範囲は５〜１１°の範囲
である。上記の範囲外の角度で設置した場合、欠点部分
の信号のＳ／Ｎ比が充分にとれないため、検出が困難と
なる。また、プリプレグに向けて光を照射する照光手段
としての光源８には、たとえば高周波蛍光灯を用いる
が、この他にもレーザ光源や、その他の一般に市販され
ているものが使用でき、特に制限されるものではない。
走行するプリプレグ１に対し、その走行速度に対応して
パルスを発するパルス発生器５を設置し、タイミングコ
ントローラ４に周期信号を出力することが可能にされて
いる。ＣＣＤカメラ２には、走査信号処理ユニット３が
連続され、タイミングコントローラ４からの周期信号に
より、該ＣＣＤカメラ２から所定の周期でプリプレグ１
の表面からの走査信号、すなわち走行方向に対して９０
°方向の入力の変化を出力する。

【００２４】また、走査信号処理ユニット３から欠点判
定ユニット６に信号が出力され、該信号に対して、信号
処理ユニット９で予めスレッシュレベルを設定する。該
スレッシュレベル信号はプリプレグの走行方向に対して
９０°方向、つまり一次元ＣＣＤカメラのスキャン方向
に対して微分した信号、または該信号を時間軸方向に対
して差を取った信号とすることが好ましい。ここで、ス
レッシュレベルを設定する信号は、すべての欠点に対し
て前記のどちらか一方の信号のみ使用するか、もしくは
欠点の種類によってどちらかの信号を選択して使用して
もよい。また、信号処理ユニット９において、設定され
たスレッシュレベルにより２値化された信号は、走行方
向に対して９０°方向の判定ユニット１０と時間軸方向
の判定ユニット１１に送られて、各欠点の有無およびそ
の位置とレベルが判定される。

【００２５】図２は、前記一次元ＣＣＤカメラ２の一走
査線に毛羽欠点、割れ欠点、異物欠点があるときのビデ
オコントローラ３（走査信号処理ユニット３）における
出力信号を示したものである。毛羽欠点は暗信号、割れ
欠点、異物は明信号となり、個別に欠点を検出するた
め、これらの信号の暗、明側にスレッシュレベルを設定
すれば、各欠点の検出が可能となる。スレッシュレベル
は、少なくとも２種類以上の欠点に対して設定すること
が好ましい。

【００２６】図３は、図１のプリプレグの検査装置を構
成する欠点判定ユニット６の欠点検出論理を説明するた
めのブロック図である。スレッシュレベル２１（Ｐ１、
Ｐ２、Ｐ３）に対して、毛羽欠点については暗信号側
に、異物欠点については明信号側に設定するものとす
る。

【００２７】上記のスレッシュレベル２１を超えた信号
は毛羽欠点、割れ欠点、異物欠点毎にプリプレグの走行
方向に対して９０°方向の入力の変化２２（Ｘ１、Ｘ
２、Ｘ３）と時間軸方向の入力変化２３（Ｙ１、Ｙ２、
Ｙ３）により判定される。判定はプリプレグの走行方向
に対して９０°方向の入力の変化２２と時間軸方向の入
力変化２３のうち少なくとも１種類を用いて行うことが
好ましい。また、毛羽欠点、割れ欠点、異物欠点で異な
る欠点基準に従って検出必要があるため、スレッシュレ
ベルの設定、および上記判定は個別に可能であることが
好ましい。本実施例では、毛羽欠点が９０°方向の入力
変化と時間軸変化のいずれかで並列に判定を行っている
が、これは毛羽欠点の欠点基準が長径評価によるためで
ある。異物欠点、割れ欠点については幅、長さの両方の
判定により欠点を検出するため、直列的に判定すればよ
い。異物欠点については、幅、長さ判定ではなく、面積
判定を行ってもよい。

【００２８】以上、本発明について実施例に基づいて説
明したが、本発明は上記実施例に示したものに限られる
ものではない。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のプリプレグの製造方法および装置によれば、プリプレ
グの生産を行う場合、強化繊維に樹脂を含浸させる工程
等で、プリプレグの各々の欠点部分を容易かつ確実に、
各欠点基準に基づいた客観的な判定により自動的に検出
でき、欠点発生と実質的に同時に早急に対応できるため
製品収率が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプリプレグの欠点検査
装置の概略構成図である。

【図２】一次元ＣＣＤカメラの走査線に毛羽欠点、割れ
欠点、異物欠点があるときの走査信号処理ユニットから
の出力信号特性図である。

【図３】図１の検出装置における検出論理を説明するた
めのブロック図である。

【符号の説明】

１プリプレグ２ＣＣＤカメラ３走査信号処理ユニット４タイミングコントローラ５パルス発生器６欠点判定ユニット７視野８光源９信号処理ユニット１０９０°方向判定ユニット１１時間軸方向判定ユニット２１スレッシュレベル２２９０°方向の入力の変化２３時間軸方向の入力の変化

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強化繊維とマトリックス樹脂とを含むプ
リプレグに光を照射し、プリプレグからの散乱反射光を
受光手段により検出し、該受光手段により検出された散
乱反射光の信号と予め設定したスレッシュレベルとの比
較によりプリプレグの欠点を検出、判定することを特徴
とする、プリプレグの製造方法。
【請求項２】プリプレグの毛羽欠点に対するスレッシ
ュレベルを暗信号側に、プリプレグの割れ欠点と異物欠
点に対するスレッシュレベルを明信号側に設定する、請
求項１のプリプレグの製造方法。
【請求項３】プリプレグを走行させながら欠点の検出
を行う、請求項１または２のプリプレグの製造方法。
【請求項４】プリプレグの走行方向および／または該
走行方向と実質的に直交する方向についてプリプレグの
欠点を検出する、請求項３のプリプレグの製造方法。
【請求項５】強化繊維とマトリックス樹脂とを含むプ
リプレグに光を照射する照光手段と、プリプレグからの
散乱反射光を検出する受光手段と、該受光手段により検
出された散乱反射光の信号と予め設定されたスレッシュ
レベルとの比較によりプリプレグの欠点を検出、判定す
る信号処理手段とを有することを特徴とする、プリプレ
グの欠点検査装置。
【請求項６】前記受光手段がＣＣＤカメラである、請
求項５のプリプレグの欠点検査装置。
【請求項７】プリプレグの走行速度検出手段を有し、
該走行速度検出手段からの信号が前記信号処理手段に入
力される、請求項５または６のプリプレグの欠点検査装
置。
【請求項８】請求項５ないし７のいずれかに記載のプ
リプレグの欠点検査装置を有することを特徴とする、プ
リプレグの製造装置。