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JP7676771B2 - Manufacturing method of molded body and filament winding device - Google Patents

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JP7676771B2 JP2020216351A JP2020216351A JP7676771B2 JP 7676771 B2 JP7676771 B2 JP 7676771B2 JP 2020216351 A JP2020216351 A JP 2020216351A JP 2020216351 A JP2020216351 A JP 2020216351A JP 7676771 B2 JP7676771 B2 JP 7676771B2
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隆志 越智
真道 今飯田
聡 西野
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  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

本発明は、成型体の製造方法およびフィラメントワインディング装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a molded body and a filament winding device.

熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含むマトリックス樹脂を強化繊維で補強した繊維強化複合材料(FRP)は、航空・宇宙用材料、自動車材料、産業用材料、圧力容器、建築材料、筐体、医療用途、スポーツ用途など様々な分野で用いられている。特に高い力学特性と軽量性が必要な場合には、炭素繊維強化複合材料(CFRP)が幅広く好適に用いられている。一方、力学特性や軽量性よりもコストが優先される場合にはガラス繊維強化複合材料(GFRP)が用いられる場合がある。 Fiber-reinforced composite materials (FRP), which are made by reinforcing matrix resins, including thermoplastic and thermosetting resins, with reinforcing fibers, are used in a variety of fields, including aerospace materials, automotive materials, industrial materials, pressure vessels, building materials, housings, medical applications, and sports applications. Carbon fiber-reinforced composite materials (CFRP) are widely and preferably used when particularly high mechanical properties and light weight are required. On the other hand, glass fiber-reinforced composite materials (GFRP) may be used when cost takes priority over mechanical properties and light weight.

FRPは強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸し中間基材を得、これを積層、成形し、さらに熱硬化樹脂を用いた場合には熱硬化させて、FRPからなる部材を製造している。前記用途では平面状物やそれを折り曲げた形態のものが多く、FRPの中間基材としても1次元のストランドやロービング状物よりも、2次元のシート状物の方が部材を作製する際の積層効率や成形性の観点から幅広く使用されている。 FRP is made by impregnating reinforced fiber bundles with a matrix resin to obtain an intermediate substrate, which is then laminated, molded, and, if a thermosetting resin is used, thermally cured to produce FRP components. For the above-mentioned applications, planar objects or folded forms are often used, and two-dimensional sheet-like objects are more widely used as FRP intermediate substrates than one-dimensional strands or roving-like objects, in terms of lamination efficiency and moldability when producing components.

自動車材料において天然ガス自動車や燃料電池自動車などに搭載する高圧タンクには、金属製もしくは樹脂製のライナーを強化繊維複合材料で補強した圧力容器が利用されている。
強化繊維で補強された圧力容器は、強化繊維束などの強化繊維テープに、主にタッチロールを用いて塗液としての熱硬化性樹脂を付着させ、回転部材としてのライナーの、外側に巻き付け成型体とした後、加熱硬化させるフィラメントワインディング法(FW法)により作製されている。
In the field of automotive materials, pressure tanks installed in natural gas vehicles and fuel cell vehicles use pressure vessels with metal or resin liners reinforced with fiber-reinforced composite materials.
Pressure vessels reinforced with reinforcing fibers are produced by the filament winding method (FW method), in which a thermosetting resin as a coating liquid is applied to a reinforcing fiber tape such as a bundle of reinforcing fibers, mainly using a touch roll, and then the resin is wrapped around the outside of a liner as a rotating member to form a molded body, which is then heated and cured.

そのとき、生産性を向上させるために強化繊維テープは、通常100m/分以上の高速で走行させるが、タッチロールによる強化繊維テープへの塗液付与は、タッチロール上の強化繊維テープのトウ幅や張力変動や、温度変化による塗液の粘度変化などにより、強化繊維テープに定量の塗液を塗布することが難しい。 At that time, in order to improve productivity, the reinforced fiber tape is usually run at a high speed of 100 m/min or more, but when applying the coating liquid to the reinforced fiber tape using a touch roll, it is difficult to apply a fixed amount of coating liquid to the reinforced fiber tape due to factors such as fluctuations in the tow width and tension of the reinforced fiber tape on the touch roll, and changes in the viscosity of the coating liquid due to temperature changes.

さらに、タッチロールでは塗液を強化繊維テープに完全に含浸させることが難しい。完全に含浸されてない強化繊維テープは、テープ上に厚い塗液膜が形成されている状態であり、搬送ロールで、テープ表面の塗液や、搬送ロールに付着した塗液が遠心力で飛散し、工程汚染や原料収率悪化につながる(例えば特許文献1、2)。 Furthermore, it is difficult to completely impregnate the reinforced fiber tape with the coating liquid using a touch roll. A reinforced fiber tape that is not completely impregnated has a thick coating liquid film formed on the tape, and the coating liquid on the tape surface and the coating liquid attached to the transport roll are scattered by centrifugal force on the transport roll, leading to process contamination and a decrease in raw material yield (e.g., Patent Documents 1 and 2).

この課題の解決手段として、強化繊維テープへの定量塗布と塗布部での塗液含浸について、特許文献3~5で提案されている。該解決手段では、塗布部出口部がスリット状の形状をしており、このスリットと強化繊維テープとのクリアランスの大きさが塗布量を決定するためトウ幅や張力変動に対して安定した定量塗布が可能となる。また、塗液が貯留された塗布部の断面積が、強化繊維テープ走行方向に沿って連続的に減少する部分を有する。これにより、塗布部においてテープ平面の垂線方向に圧力(液圧)が生じ、塗液の含浸が促進され、テープ上の塗液膜が薄い塗液含有強化繊維テープが得られる。 As a solution to this problem, Patent Documents 3 to 5 propose a fixed amount of coating onto a reinforced fiber tape and impregnation of the coating part with the coating liquid. In this solution, the outlet of the coating part is shaped like a slit, and the amount of coating is determined by the size of the clearance between this slit and the reinforced fiber tape, making it possible to apply a stable fixed amount regardless of tow width or tension fluctuations. In addition, the cross-sectional area of the coating part where the coating liquid is stored has a portion that continuously decreases along the running direction of the reinforced fiber tape. This generates pressure (liquid pressure) in the coating part in the direction perpendicular to the tape plane, promoting impregnation of the coating liquid and resulting in a coating liquid-containing reinforced fiber tape with a thin coating liquid film on the tape.

特開2007-185837号公報JP 2007-185837 A 特開2019-107772号公報JP 2019-107772 A 特許第6418356号Patent No. 6418356 特許第6696630号Patent No. 6696630 特許第6708311号Patent No. 6708311

しかしながら、特許文献3~5の方法は、強化繊維テープの走行速度が100m/分より小さい速度を想定しており、FW時に用いられる100m/分以上の高速連続走行は想定されていない。前述の通り、塗布部の断面積が強化繊維テープ走行方向に沿って連続的に減少し、強化繊維テープはスリット形状の細い出口を通過する。その際に大きな剪断が生じるため、100m/分以上の高速連続走行により成型体の製造を続けていると、剪断発熱により、塗液の温度が上昇し続け、粘度変化による塗布量の変動や、塗布部内の塗液の硬化が進行し、樹脂暴走の危険がある。 However, the methods of Patent Documents 3 to 5 assume that the running speed of the reinforcing fiber tape is less than 100 m/min, and do not assume the high-speed continuous running of 100 m/min or more used in FW. As mentioned above, the cross-sectional area of the coating section decreases continuously along the running direction of the reinforcing fiber tape, and the reinforcing fiber tape passes through a narrow slit-shaped outlet. Since large shear occurs during this process, if the production of molded bodies is continued by continuous high-speed running of 100 m/min or more, the temperature of the coating liquid will continue to rise due to shear heat, causing fluctuations in the amount of coating due to viscosity changes and the hardening of the coating liquid in the coating section to progress, raising the risk of resin runaway.

本発明の課題は、塗液付与とFWによって塗液含有強化繊維テープを巻き取るまでの搬送工程において、強化繊維テープおよび搬送ロールからの塗液飛散を抑制することで、原料収率の悪化と工程汚染を抑制し、かつ、高速塗布時の塗布部に貯留された塗液温度上昇を抑制し、連続安定塗布可能な成型体の製造方法を提供することにある。 The objective of the present invention is to provide a method for producing a molded body that can be continuously and stably coated by suppressing the scattering of coating liquid from the reinforced fiber tape and the transport roll during the transport process from applying the coating liquid to winding up the coating liquid-containing reinforced fiber tape by FW, thereby suppressing deterioration of the raw material yield and process contamination, and also suppressing the rise in temperature of the coating liquid stored in the coating section during high-speed coating.

前記の課題を解決する本発明の成型体の製造方法は、強化繊維テープに塗液付与し得られた塗液含有強化繊維テープを、続けて回転部材に巻き付けて成型体を得る、成型体の製造方法であって、
塗液付与は、強化繊維テープを塗液が貯留された塗布部の内部に通過させることで実施し、
前記塗布部は互いに連通された液溜まり部と狭窄部を備え、前記液溜り部はシート状強化繊維テープ束の走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜まり部よりも小さい断面積を有し、
塗布部に貯留された塗液温度T、壁面部材表面温度T’、供給樹脂温度T”としたときにT-1≧T’および/またはT-1≧T”となるように制御される
成型体の製造方法である。
The method for producing a molded body of the present invention, which solves the above-mentioned problems, is a method for producing a molded body, which comprises applying a coating liquid to a reinforcing fiber tape, winding the obtained coating liquid-containing reinforcing fiber tape around a rotating member to obtain a molded body,
The coating liquid is applied by passing the reinforced fiber tape through the inside of a coating section in which the coating liquid is stored,
the application section includes a liquid reservoir section and a narrowed section which are connected to each other, the liquid reservoir section has a portion whose cross-sectional area continuously decreases along the running direction of the sheet-like reinforcing fiber tape bundle, the narrowed section has a slit-shaped cross section and a cross-sectional area smaller than that of the liquid reservoir section,
This is a manufacturing method for a molded body in which, when the temperature of the coating liquid stored in the coating section is T, the temperature of the wall member surface is T', and the temperature of the supplied resin is T'', the temperature is controlled so that T-1 ≧ T' and/or T-1 ≧ T''.

本発明の成型体の製造方法によれば、塗液付与とFWによって塗液含有強化繊維テープを巻き取るまでの搬送工程において、強化繊維テープおよび搬送ロールからの樹脂飛散を大幅に抑制、防止できる。さらに、高速塗布時の塗布部に貯留された樹脂温度上昇抑制により液溜り部での樹脂硬化進行や粘度変化を抑制することで、連続安定塗布が可能となり、生産性が向上する。 According to the manufacturing method of the molded body of the present invention, in the conveying process from the application of the coating liquid to winding up the coating liquid-containing reinforced fiber tape by FW, scattering of resin from the reinforced fiber tape and conveying roll can be significantly suppressed and prevented. Furthermore, by suppressing the rise in temperature of the resin stored in the coating section during high-speed coating, the progress of resin hardening and viscosity changes in the liquid pool can be suppressed, enabling continuous and stable coating, improving productivity.

本発明の一実施形態に係る成型体の製造方法およびFW装置を示す概略横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a molded body and a FW device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る成型体の製造方法およびFW装置を示す概略横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a molded body and a FW device according to an embodiment of the present invention. 図1aにおける塗布部20の部分を拡大した詳細横断面図である。FIG. 1b is an enlarged detailed cross-sectional view of a portion of the application portion 20 in FIG. 本発明の別の実施形態に係る成型体の製造方法およびFW装置を示す概略横断面図である。5 is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a molded body and a FW device according to another embodiment of the present invention. FIG. 本発明の別の実施形態に係る成型体の製造方法およびFW装置を示す概略横断面図である。5 is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a molded body and a FW device according to another embodiment of the present invention. FIG. 本発明の別の実施形態に係る成型体の製造方法およびFW装置を示す概略横断面図である。5 is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a molded body and a FW device according to another embodiment of the present invention. FIG. 本発明の別の実施形態に係る成型体の製造方法およびFW装置を示す概略横断面図である。5 is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a molded body and a FW device according to another embodiment of the present invention. FIG. 本発明の別の実施形態に係る成型体の製造方法およびFW装置を示す概略横断面図である。5 is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a molded body and a FW device according to another embodiment of the present invention. FIG. 本発明の別の実施形態に係る成型体の製造方法およびFW装置を示す概略横断面図である。5 is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a molded body and a FW device according to another embodiment of the present invention. FIG. 図2における塗布部20を、図2のAの方向から見た下面図である。3 is a bottom view of the application unit 20 in FIG. 2 as viewed from a direction A in FIG. 2 . 図2における塗布部20を、図2のBの方向から見た場合の塗布部内部の構造を説明する断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating the internal structure of the coating unit 20 in FIG. 2 when viewed from the direction B in FIG. 2. 図4aにおける隙間26での塗液2の流れを表す断面図である。4b is a cross-sectional view showing the flow of the coating liquid 2 in the gap 26 in FIG. 4a. 幅規制機構の設置例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating an example of an installation of a width regulating mechanism. 冷却装置61を備えた本発明の一実施形態に係る成型体の製造方法およびFW装置を示す概略横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a method for producing a molded body and a FW apparatus according to one embodiment of the present invention, the method being equipped with a cooling device 61. FIG. 図2とは別の実施形態の塗布部20bの詳細横断面図である。3 is a detailed cross-sectional view of an application portion 20b of an embodiment different from that of FIG. 2. FIG. 図6とは別の実施形態の塗布部20cの詳細横断面図である。7 is a detailed cross-sectional view of an application portion 20c of an embodiment different from that of FIG. 6. 図6とは別の実施形態の塗布部20dの詳細横断面図である。7 is a detailed cross-sectional view of an application portion 20d of an embodiment different from that of FIG. 6. 図6とは別の実施形態の塗布部20eの詳細横断面図である。7 is a detailed cross-sectional view of an application portion 20e of an embodiment different from that of FIG. 6. FIG. 本発明とは異なる実施形態の塗布部30の詳細横断面図である。4 is a detailed cross-sectional view of an application portion 30 according to an embodiment different from the present invention. FIG. 本発明の実施形態の一例である液溜まり部内にバーを具備した態様を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an embodiment of the present invention in which a bar is provided inside a liquid reservoir. 本発明を用いた成型体の製造工程・装置の例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a process and an apparatus for producing a molded body using the present invention. 本発明を用いた別の成型体の製造工程・装置の例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of another manufacturing process and device for a molded body using the present invention. 本発明の一実施形態に係る多ライン化の態様の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a multi-line aspect according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多ライン化の態様の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a multi-line aspect according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多ライン化の態様の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a multi-line aspect according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多ライン化の態様の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a multi-line aspect according to an embodiment of the present invention. 本発明を用いた別の成型体の製造工程・装置の例の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a process and an apparatus for producing another molded body using the present invention. 本発明とは別の成型体の製造工程・装置の例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example of a manufacturing process and device for a molded body different from that of the present invention. 本発明とは別の成型体の製造工程・装置の例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example of a manufacturing process and device for a molded body different from that of the present invention.

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

<成型体の製造方法の概略>
まず、図1a~bにより本発明の成型体の製造方法の概略を述べる。図1aは本発明の一実施形態に係る成型体の製造方法および装置を示す概略断面図である。塗工装置100には、強化繊維テープ1aを実質的に鉛直方向下向きZに走行させる走行機構である搬送ロール13、14と、搬送ロール13、14の間に設けられ、塗液2が溜められた塗布部20が具備されている。
<Outline of manufacturing method of molded body>
First, the outline of the method for producing a molded body of the present invention will be described with reference to Figures 1a and 1b. Figure 1a is a schematic cross-sectional view showing the method and apparatus for producing a molded body according to one embodiment of the present invention. The coating apparatus 100 is equipped with transport rolls 13 and 14, which are a running mechanism for running the reinforcing fiber tape 1a in a substantially vertical downward direction Z, and a coating section 20 that is provided between the transport rolls 13 and 14 and in which a coating liquid 2 is stored.

また、塗工装置100の前後には、強化繊維1を巻き出すクリール11と、巻き出された強化繊維1を一方向に配列した強化繊維テープ1a(図1では紙面奥行き方向に配列)を得る配列装置12と塗液含有強化繊維テープ1bをライナー15cの外側に巻き付け成型体15bとするFW装置15aを備えることができ、また、図示していないが塗工装置100には塗液の供給装置が具備されている。さらに、必要に応じ、離型テープを供給する供給装置と離型テープを巻き取る巻取装置や、工程内の張力を制御するためにダンサロールを備えてもよい。 In addition, before and after the coating device 100, there may be provided a creel 11 that unwinds the reinforcing fibers 1, an arrangement device 12 that obtains a reinforcing fiber tape 1a in which the unwound reinforcing fibers 1 are arranged in one direction (arranged in the depth direction of the paper in FIG. 1), and a FW device 15a that winds the coating liquid-containing reinforcing fiber tape 1b around the outside of a liner 15c to form a molded body 15b. Although not shown, the coating device 100 is also provided with a coating liquid supply device. Furthermore, if necessary, a supply device that supplies a release tape, a winding device that winds up the release tape, and a dancer roll for controlling the tension in the process may be provided.

なお、本発明において、塗液含有強化繊維テープとは、塗液が強化繊維テープに付与されたものを言い、塗液は表面に存在していてもよいし、塗液の一部、あるいは全部が強化繊維テープ内部に含浸されていてもよい。また図1aには塗工装置が鉛直方向に走行している機構を示しているが、後述の通り、図1bのように水平方向に走行してもよい。 In the present invention, the coating liquid-containing reinforced fiber tape refers to a reinforced fiber tape to which a coating liquid has been applied. The coating liquid may be present on the surface, or the coating liquid may be partially or entirely impregnated into the reinforced fiber tape. Also, while Figure 1a shows a mechanism in which the coating device runs vertically, it may also run horizontally as shown in Figure 1b, as described later.

<強化繊維テープ>
ここで、強化繊維1としては、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、金属酸化物繊維、金属窒化物繊維、有機繊維(アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維など)などを例示することができるが、炭素繊維を用いることが、FRPの力学特性、軽量性の観点から好ましい。
<Reinforced fiber tape>
Examples of reinforcing fibers 1 include carbon fibers, glass fibers, metal fibers, metal oxide fibers, metal nitride fibers, and organic fibers (aramid fibers, polybenzoxazole fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyethylene fibers, etc.). From the viewpoints of the mechanical properties and light weight of FRP, it is preferable to use carbon fibers.

強化繊維テープとしては、複数本の強化繊維を一方向に面上で配列させた一方向材(UD基材)や、強化繊維を多軸で配列させる、またはランダム配置してテープ化した強化繊維ファブリックが挙げられる。 Examples of reinforced fiber tapes include unidirectional materials (UD substrates) in which multiple reinforcing fibers are arranged in one direction on a surface, and reinforced fiber fabrics in which reinforcing fibers are arranged multiaxially or randomly to form a tape.

UD基材を形成する方法は公知の方法を用いることができ、特に制限は無いが、単繊維をあらかじめ配列させた強化繊維束を形成し、この強化繊維束を更に配列させて強化繊維テープを形成させることが、工程効率化、配列均一化の観点から好ましい。例えば炭素繊維では、テープ状の強化繊維束である「トウ」がボビンに巻かれているが、ここから引き出されたテープ状の強化繊維束を1糸条で用いる、あるいはこれらを複数糸条配列させて強化繊維テープを得ることができる。 The method for forming the UD substrate can be any known method, and is not particularly limited, but it is preferable from the viewpoint of process efficiency and uniform arrangement to form a reinforcing fiber bundle in which single fibers are pre-aligned, and then further align this reinforcing fiber bundle to form a reinforcing fiber tape. For example, with carbon fiber, a "tow" which is a tape-shaped reinforcing fiber bundle is wound on a bobbin, and the tape-shaped reinforcing fiber bundle pulled out from this can be used as a single thread, or multiple threads can be aligned to obtain a reinforcing fiber tape.

また、クリールにかけられたボビンから引き出された強化繊維束を整然と並べ、強化繊維テープ中で強化繊維束の望ましくない重なりや折りたたみ、強化繊維束間の隙間を無くするための強化繊維配列機構を有することが好ましい。強化繊維配列機構としては公知のローラーやくし型配列装置などを用いることができる。 It is also preferable to have a reinforcing fiber arrangement mechanism for neatly arranging the reinforcing fiber bundles pulled out from the bobbins hung on the creel and eliminating undesirable overlaps or folds of the reinforcing fiber bundles in the reinforcing fiber tape and gaps between the reinforcing fiber bundles. A known roller or comb-type arrangement device can be used as the reinforcing fiber arrangement mechanism.

また、予め配列した強化繊維テープを複数枚重ねることも強化繊維間の隙間を減じる観点から有用である。なお、クリールには強化繊維を引き出す際に張力制御機構が付与されていることが好ましい。張力制御機構としては、公知のものを使用可能であるが、ブレーキ機構などが挙げられる。 Stacking multiple reinforcing fiber tapes that have been arranged in advance is also useful from the viewpoint of reducing the gaps between the reinforcing fibers. It is preferable that the creel is provided with a tension control mechanism when pulling out the reinforcing fibers. Any known tension control mechanism can be used, such as a brake mechanism.

また、糸道ガイドの調整などによっても張力を制御することができる。本発明では、所望の強化繊維テープの幅となるように、強化繊維束を配列させることができる。 The tension can also be controlled by adjusting the yarn guide. In the present invention, the reinforcing fiber bundles can be arranged to achieve the desired width of the reinforcing fiber tape.

一方、強化繊維ファブリックの具体例としては、織物や編物などの他、強化繊維を2次元で多軸配置したものや、不織布やマット、紙など強化繊維をランダム配向させたものを挙げることができる。この場合、強化繊維はバインダー付与、交絡、溶着、融着などの方法を利用してテープ化することもできる。織物としては、平織、ツイル、サテンの基本織組織の他、ノンクリンプ織物やバイアス構造、絡み織、多軸織物、多重織物などを用いることができる。 Specific examples of reinforced fiber fabrics include woven fabrics and knitted fabrics, as well as fabrics in which reinforced fibers are arranged multiaxially in two dimensions, and nonwoven fabrics, mats, paper, and other fabrics in which reinforced fibers are randomly oriented. In this case, the reinforced fibers can be made into tape by applying a binder, entangling, welding, fusion, and other methods. As for fabrics, in addition to the basic weaves of plain weave, twill, and satin, non-crimp fabrics, bias structures, entangled weaves, multiaxial weaves, and multi-layered fabrics can be used.

バイアス構造とUD基材を組み合わせた織物は、UD構造により塗布・含浸工程での引っ張りでの織物の変形を抑制するだけでなく、バイアス構造による擬似等方性も併せ持っており、好ましい形態である。また、多重織物では織物上面/下面、また織物内部の構造・特性をそれぞれ設計できる利点がある。編物では塗布・含浸工程での形状安定性を考慮すると経編が好ましいが、筒状編み物であるブレードを用いることもできる。 A fabric that combines a bias structure with a UD base material is a preferable form, since the UD structure not only suppresses deformation of the fabric when pulled during the coating and impregnation processes, but also provides pseudo-isotropy due to the bias structure. In addition, a multi-layered fabric has the advantage that the structure and characteristics of the upper and lower surfaces of the fabric, as well as the interior of the fabric, can be designed separately. For knitted fabrics, warp knitting is preferable considering shape stability during the coating and impregnation processes, but braided fabrics, which are tubular knitted fabrics, can also be used.

強化繊維ファブリックをテープ化する場合には、最初から所望の幅となるように強化繊維ファブリックを作製してもよいし、強化繊維ファブリックを形成後、所望の幅となるようにカットすることもできる。 When forming the reinforced fiber fabric into a tape, the reinforced fiber fabric can be made to the desired width from the beginning, or it can be cut to the desired width after it is formed.

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

<塗液含有強化繊維テープの使用方法について>
圧力容器などでは、従来からFWと呼ばれる製造方法が用いられており、この時には強化繊維束1糸条(トウ)に、樹脂槽中でマトリックス樹脂を付与し、そのまま圧力容器ライナーにこれを巻きつけている。この用途に用いる場合では、強化繊維テープ幅は1糸条のトウと同程度(通常は6~12mm程度)となるが、場合によっては拡幅処理を施すことで、1糸条であっても幅30mmまで広くすることも可能である。幅広の強化繊維テープとすると、塗液含有強化繊維テープを積層した時に、テープ間の隙間、すなわち強化繊維が無い部分が発生し難く、好ましい。
<How to use the coating liquid-containing reinforced fiber tape>
For pressure vessels, etc., a manufacturing method called FW has been used, in which a matrix resin is applied to a single thread (tow) of reinforcing fiber bundle in a resin tank, and the reinforcing fiber bundle is wound as it is around a pressure vessel liner. When used for this purpose, the width of the reinforcing fiber tape is about the same as that of a single thread tow (usually about 6 to 12 mm), but in some cases, it is possible to widen the width to 30 mm even for a single thread by performing a widening process. A wide reinforcing fiber tape is preferable because it is less likely to generate gaps between the tapes, i.e., areas without reinforcing fibers, when the reinforcing fiber tape containing the coating liquid is laminated.

<フィラメントワインディング(FW)装置>
本発明の成型体の製造方法およびFW装置は、強化繊維テープに塗液付与し得られた塗液含有強化繊維テープを、続けて回転部材に巻き付ける。回転部材は特に限定されないが、圧力容器向けの場合はライナーであることが好ましい。
<Filament Winding (FW) Equipment>
In the method for producing a molded product and the FW device of the present invention, a coating liquid is applied to a reinforcing fiber tape, and the resulting reinforcing fiber tape containing the coating liquid is then wound around a rotating member. The rotating member is not particularly limited, but is preferably a liner in the case of a pressure vessel.

圧力容器向けの成型体を製造する場合を例に説明すると、長尺の塗液含有強化繊維テープ1bをライナー15cに巻き付け成型体15bとするフィラメントワインディング装置15aを備えている。FW装置15aが塗工装置100の下流側に設けられ、塗液含有強化繊維テープ1bが搬送ロール14によりFW装置15aへと導かれるようになっている。 Taking the example of manufacturing a molded body for a pressure vessel, a filament winding device 15a is provided that winds a long length of coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b around a liner 15c to produce a molded body 15b. The FW device 15a is provided downstream of the coating device 100, and the coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b is guided to the FW device 15a by a transport roll 14.

FW装置15aとしては、公知の装置を使用することができる。FW装置15aの具体例としては、例えば、ライナー15cを中心軸周りに回転可能に保持でき、ライナー15cを中心軸周り回転させながら、アイクチ案内部118により塗液含有強化繊維テープ1bをライナー15cの外側に巻き付けてライナーを被覆できる装置が挙げられる。 A known device can be used as the FW device 15a. A specific example of the FW device 15a is a device that can hold the liner 15c rotatably around a central axis, and can wrap the coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b around the outside of the liner 15c using the guide 118 while rotating the liner 15c around the central axis to cover the liner.

アイクチ案内部118は、1本または複数本の塗液含有強化繊維テープ1bをライナー15cに巻き付け易いように案内する機能を有し、1本または複数本の塗液含有強化繊維テープ1bをライナー15cに向けて幅方向に並べて幅方向位置を揃える揃え口と、揃え口自体をライナー15cの外形に沿って移動させる移動機構とを有する。揃え口の移動は、ライナー15cの長手軸方向の移動と、ライナー15cの幅方向への移動と、幅方向の移動軸周りの回転とによって行われる。なお、複数本の塗液含有強化繊維テープの作製方法は後述する。 The guide 118 has a function of guiding one or more coating liquid-containing reinforced fiber tapes 1b so that they can be easily wound around the liner 15c, and has an alignment opening that aligns one or more coating liquid-containing reinforced fiber tapes 1b in the width direction toward the liner 15c to align their widthwise positions, and a movement mechanism that moves the alignment opening itself along the outer shape of the liner 15c. The alignment opening is moved by moving the liner 15c in the longitudinal axis direction, moving the liner 15c in the width direction, and rotating around the width direction movement axis. The method of producing multiple coating liquid-containing reinforced fiber tapes will be described later.

ライナー15cは、成形製品の形状を形作る芯材となるもので、例えば高圧タンクを成形する場合は、タンクの内径に対応する筒であり、例えば高圧水素ガスなどの媒体をその内部に収容するためのものであり、水素ガス等のガスに直接接触する層である。ライナー15cの形状、サイズ、厚みは使用目的、仕様等に応じたものを任意に選択することができる。 The liner 15c is the core material that forms the shape of the molded product. For example, when molding a high-pressure tank, it is a tube that corresponds to the inner diameter of the tank, and is used to store a medium such as high-pressure hydrogen gas inside, and is the layer that comes into direct contact with gas such as hydrogen gas. The shape, size, and thickness of the liner 15c can be selected as desired according to the intended use, specifications, etc.

ライナー15cは、樹脂材料および/または金属等を含んで構成される。ライナー15cを構成する樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ABS樹脂、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、フッ素樹脂等が挙げられ、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やポリウレタン等が挙げられる。ライナーを構成する金属としては、アルミ合金等の金属が挙げられる。ライナーの肉厚やライナーを構成する材料の種類は、ライナー15cに要求される強度、気密性、成形性等に応じて適宜選択することができる。 The liner 15c is composed of a resin material and/or a metal. Examples of the resin material constituting the liner 15c include thermoplastic resins and thermosetting resins. Examples of the thermoplastic resins include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, ABS resin, polystyrene, polyamide, polycarbonate, polyimide, and fluororesin, and examples of the thermosetting resins include epoxy resins and polyurethane. Examples of the metal constituting the liner include metals such as aluminum alloys. The thickness of the liner and the type of material constituting the liner can be appropriately selected depending on the strength, airtightness, moldability, etc. required for the liner 15c.

樹脂材料から構成されるライナー15cは、例えば、上記樹脂の射出成形により成形される。例えば、金型にポリアミド樹脂等の樹脂を流し込んで、略半円柱体を2つ成型し、それらをレーザ等により溶着して樹脂のライナー15cが成形される。この射出成形により、厚みが略均一なライナー15cが成形される。 The liner 15c made of a resin material is formed, for example, by injection molding of the resin. For example, a resin such as polyamide resin is poured into a mold to form two roughly semi-cylindrical bodies, which are then welded together by a laser or the like to form the resin liner 15c. This injection molding results in a liner 15c with a roughly uniform thickness.

ライナー15cの筒の直径は、例えば30cm程度で、その肉厚は数mm程度のもので例えば、2mm~4mmの範囲のものを用いることができる。 The diameter of the liner 15c is, for example, about 30 cm, and its thickness is a few mm, for example, in the range of 2 mm to 4 mm.

ライナー15cへの塗液含有強化繊維テープ1bの巻き付け前に、例えばライナー15cの外面の少なくとも一部に樹脂フィルムが巻き付けられていてもよい。内層部の繊維層が形成された後に、ライナー15c内が加熱されることにより、予め巻き付けられた樹脂フィルムが溶融するとともに、フィラメントワインディング時の積層繊維の張力により、内層部からマトリックス樹脂および後から塗布した樹脂とともに予め巻き付けられた樹脂フィルムからの樹脂が染み出し、強化繊維間の密着性がより向上する。樹脂フィルムを構成する樹脂としては、予め塗液含有強化繊維テープ1bに含浸させていたマトリックス樹脂と同じものでも異なるものでもよいが、通常は、同じものである。樹脂フィルムの厚さは、例えば、1mm~3mmの範囲である。 Before winding the coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b around the liner 15c, a resin film may be wrapped around at least a part of the outer surface of the liner 15c. After the fiber layer of the inner layer is formed, the inside of the liner 15c is heated to melt the pre-wrapped resin film, and the tension of the laminated fibers during filament winding causes the resin from the pre-wrapped resin film to seep out from the inner layer together with the matrix resin and the resin applied later, further improving the adhesion between the reinforced fibers. The resin constituting the resin film may be the same as or different from the matrix resin previously impregnated into the coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b, but is usually the same. The thickness of the resin film is, for example, in the range of 1 mm to 3 mm.

ライナー15cは、長手軸が回転可能に支持され、回転駆動機構によって長手軸周りに回転される。アイクチ案内部118によって幅方向に並べて揃えられた1本または複数本の塗液含有強化繊維テープ1bの端部がライナー15cの巻始め部に固定され、ライナー15cが回転駆動されることで、1本または複数本の塗液含有強化繊維テープ1bがライナー15cの長手軸方向に並んでその外周に巻き取られる。ライナー15cに巻き取られる量は、ライナー15cの外周上の厚さにして数mmから10数mm程度である。所定の巻き数で塗液含有強化繊維テープ1bがライナー15cに巻き付けられ成型体15bを得る。その後硬化処理が行われ、後述する塗液が硬化して、FRPが成形される。塗液含有強化繊維テープ1bのライナー15cへの巻き付け工程等において、必要に応じ、ライナー15cの内部に加圧気体を供給してもよい。 The liner 15c is supported so that the longitudinal axis can rotate, and is rotated around the longitudinal axis by the rotation drive mechanism. The ends of one or more coating liquid-containing reinforced fiber tapes 1b aligned in the width direction by the Aikuchi guide unit 118 are fixed to the winding start part of the liner 15c, and the liner 15c is rotated, so that one or more coating liquid-containing reinforced fiber tapes 1b are aligned in the longitudinal axis direction of the liner 15c and wound around its outer periphery. The amount wound around the liner 15c is a thickness on the outer periphery of the liner 15c of several mm to 10-odd mm. The coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b is wound around the liner 15c for a predetermined number of turns to obtain the molded body 15b. Then, a curing process is performed, and the coating liquid described later is cured to form the FRP. In the process of winding the coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b around the liner 15c, pressurized gas may be supplied to the inside of the liner 15c as necessary.

得られた成型体は、特に高圧圧力容器用途に好適に用いることができる。その他にも、航空・宇宙用途でのフレーム・圧力容器や、自動車・列車・船舶用途での圧力容器・ドライブシャフトや、産業資材・建材用途での各種配管・パイプや、スポーツ材料用途としてのラケット・釣り竿・シャフトなど広く適用することができる。 The obtained molded body is particularly suitable for use in high-pressure vessels. It can also be widely used in other applications, such as frames and pressure vessels for aviation and space applications, pressure vessels and drive shafts for automobiles, trains and ships, various piping and pipes for industrial and building materials, and rackets, fishing rods and shafts for sports materials.

<強化繊維の張力制御>
本発明の製造方法においては、クリールに架けられた強化繊維を均一に引き出し、強化繊維テープ、ひいては塗液含有強化繊維テープの幅精度を向上させるために、強化繊維をクリールから引き出す時の張力を制御することが好ましい。このためには、糸条を引き揃えてニップし、駆動装置により後工程の設備と速度差を持たせて張力を制御する方法や特開2005-248360号公報記載のように方向転換ガイドロールを駆動させる方法、特開2004-162055号公報記載のようにパウダーブレーキを連結したロールを用いる方法などを挙げることができる。また、強化繊維ボビンを架けるスピンドル部分にブレーキ機構を備えているクリールを用いることもできる。
<Tension control of reinforcing fibers>
In the manufacturing method of the present invention, in order to uniformly pull out the reinforcing fibers hung on the creel and improve the width accuracy of the reinforcing fiber tape, and further the reinforcing fiber tape containing the coating liquid, it is preferable to control the tension when pulling out the reinforcing fibers from the creel. For this purpose, there can be mentioned a method of pulling the yarns together and nipping them, controlling the tension by giving a speed difference with the equipment in the subsequent process using a driving device, a method of driving a direction-changing guide roll as described in JP-A-2005-248360, and a method of using a roll connected to a powder brake as described in JP-A-2004-162055. In addition, a creel equipped with a brake mechanism on the spindle part on which the reinforcing fiber bobbin is hung can also be used.

ブレーキ機構としては、バンドブレーキや、電磁式などがある。電磁式としては永久磁石を用いてなる磁力式トルク制御設備をスピンドル軸に設ける方法などがある。電磁式ブレーキ機構としては、例えば特開2012-184076号公報などに記載されているものを例示できる。さらにダンサロールを介して張力制御を行うこともできる。これらのうち、電磁式ブレーキ機構を備えたクリールを用いることが、張力制御の精密性、製造装置のコンパクト化の観点から好ましい。 Brake mechanisms include band brakes and electromagnetic types. An example of an electromagnetic type is a method in which a magnetic torque control device using a permanent magnet is provided on the spindle shaft. An example of an electromagnetic brake mechanism is described in JP 2012-184076 A. Furthermore, tension control can also be performed via a dancer roll. Of these, the use of a creel equipped with an electromagnetic brake mechanism is preferable from the standpoint of precise tension control and compact manufacturing equipment.

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

<強化繊維テープの拡幅>
また、本発明において、強化繊維テープを拡幅処理した後、塗布部に導くことも、広い塗液含有強化繊維テープを効率的に製造できる観点から好ましい。テープ幅が広いとプリプレグテープ積層時のカバー面積が大きくなり、積層時の隙間を抑制できるメリットがあると考えられる。
<Widening of reinforced fiber tape>
In the present invention, it is also preferable to lead the reinforcing fiber tape to the coating section after widening the reinforcing fiber tape from the viewpoint of efficiently producing a wide reinforcing fiber tape containing a coating liquid. It is considered that a wide tape width has the advantage of increasing the coverage area during lamination of the prepreg tape, thereby suppressing gaps during lamination.

拡幅処理方法は特に制限は無いが、機械的に振動を付与する方法、空気流により強化繊維束を拡げる方法などを例示できる。機械的に振動を付与する方法としては、例えば特開2015-22799号公報記載のように、振動するロールに強化繊維シートを接触させる方法がある。 There are no particular limitations on the method of widening, but examples include a method of mechanically applying vibrations and a method of widening the reinforced fiber bundles with an air flow. An example of a method of mechanically applying vibrations is to bring the reinforced fiber sheet into contact with a vibrating roll, as described in JP 2015-22799 A.

振動方向としては、強化繊維テープの進行方向をX軸とすると、Y軸方向(水平方向)、Z軸方向(垂直方向)の振動を与えることが好ましく、水平方向振動ロールと垂直方向振動ロールを組み合わせて用いることも好ましい。また振動ロール表面は複数の突起を設けておくと、ロールでの強化繊維の擦過を抑制でき、好ましい。空気流を用いる方法としては、例えば、SEN-I GAKKAISHI,vol.64,P-262-267(2008).記載の方法を用いることができる。 As regards the vibration direction, assuming that the traveling direction of the reinforcing fiber tape is the X-axis, it is preferable to apply vibration in the Y-axis direction (horizontal direction) and Z-axis direction (vertical direction). It is also preferable to use a combination of a horizontal vibrating roll and a vertical vibrating roll. It is also preferable to provide multiple protrusions on the vibrating roll surface, as this can prevent the reinforcing fibers from being rubbed by the roll. As a method using an air flow, for example, the method described in SEN-I GAKKAISHI, vol. 64, P-262-267 (2008) can be used.

<塗液>
本発明で用いる塗液は付与する目的に応じ適宜選択することができる。塗液としては、前述の通りサイジング剤や表面改質剤など集束性や機能性を付与する剤を含む液体の他、プリプレグテープとするためのマトリックス樹脂などを例示することができる。
<Coating Fluid>
The coating liquid used in the present invention can be appropriately selected depending on the purpose of application. As the coating liquid, examples include liquids containing agents that impart bundling properties or functionality, such as sizing agents and surface modifiers, as described above, as well as matrix resins for forming prepreg tapes.

本発明で用いるマトリックス樹脂は、後述する各種樹脂や粒子、硬化剤、更に各種添加剤を含む、樹脂組成物として用いることができる。本発明を成型体の製造に適用する場合には、強化繊維テープに塗液であるマトリックス樹脂が含浸した状態となり、ライナー上に積層し成型体としたのちに、硬化してFRPからなる部材を得ることができる。含浸度は、塗布部の設計や、塗布以降の追含浸により制御することができる。 The matrix resin used in the present invention can be used as a resin composition containing various resins, particles, a curing agent, and various additives, as described below. When the present invention is applied to the manufacture of a molded product, the reinforced fiber tape is impregnated with the matrix resin coating liquid, which is then laminated on a liner to form a molded product, after which it is cured to obtain a component made of FRP. The degree of impregnation can be controlled by the design of the coating area and by additional impregnation after coating.

マトリックス樹脂としては、用途に応じ適宜選択可能であるが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることが一般的である。マトリックス樹脂は、加熱し溶融させた溶融樹脂でも室温でマトリックス樹脂のものでもよい。また、溶媒を用いて溶液やワニス化したものでも良い。なお、本発明をプリプレグテープの製造に用いる場合には、塗液含有強化繊維テープをプリプレグテープと言い換える場合がある。 The matrix resin can be selected appropriately depending on the application, but it is common to use a thermoplastic resin or a thermosetting resin. The matrix resin may be a molten resin that has been heated and melted, or a matrix resin at room temperature. It may also be a solution or varnish made using a solvent. When the present invention is used to manufacture a prepreg tape, the coating liquid-containing reinforcing fiber tape may be referred to as a prepreg tape.

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

熱可塑性樹脂としては、主鎖に、炭素・炭素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イミダゾール結合、カルボニル結合から選ばれる結合を有するポリマーを用いることができる。具体的には、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリスルホン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)、ポリアミドイミド(PAI)などを例示できる。 As the thermoplastic resin, a polymer having a bond selected from carbon-carbon bonds, amide bonds, imide bonds, ester bonds, ether bonds, carbonate bonds, urethane bonds, urea bonds, thioether bonds, sulfone bonds, imidazole bonds, and carbonyl bonds in the main chain can be used. Specific examples include polyacrylate, polyolefin, polyamide (PA), aramid, polyester, polycarbonate (PC), polyphenylene sulfide (PPS), polybenzimidazole (PBI), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSU), polyethersulfone (PES), polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyaryletherketone (PAEK), and polyamideimide (PAI).

航空機用途などの耐熱性が要求される分野では、PPS、PES、PI、PEI、PSU、PEEK、PEKK、PAEKなどが好適である。一方、産業用途や自動車用途などでは、成形効率を上げるため、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィンやPA、ポリエステル、PPSなどが好適である。これらはポリマーでも良いし、低粘度、低温塗布のため、オリゴマーやモノマーを用いても良い。もちろん、これらは目的に応じ、共重合されていてもよいし、各種を混合しポリマーブレンドやポリマーアロイとして用いることもできる。 In fields where heat resistance is required, such as aircraft applications, PPS, PES, PI, PEI, PSU, PEEK, PEKK, PAEK, etc. are suitable. On the other hand, in industrial applications and automotive applications, polyolefins such as polypropylene (PP), PA, polyester, PPS, etc. are suitable to increase molding efficiency. These may be polymers, or oligomers or monomers may be used for low viscosity and low temperature application. Of course, these may be copolymerized depending on the purpose, or various types may be mixed and used as polymer blends or polymer alloys.

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アセチレン末端を有する樹脂、ビニル末端を有する樹脂、アリル末端を有する樹脂、ナジック酸末端を有する樹脂、シアン酸エステル末端を有する樹脂があげられる。これらは、一般に硬化剤や硬化触媒と組合せて用いることができる。また、適宜、これらの熱硬化性樹脂を混合して用いることも可能である。 Examples of thermosetting resins include epoxy resins, maleimide resins, polyimide resins, resins with acetylene terminals, resins with vinyl terminals, resins with allyl terminals, resins with nadic acid terminals, and resins with cyanate ester terminals. These can generally be used in combination with a curing agent or curing catalyst. It is also possible to mix these thermosetting resins as appropriate.

本発明に適した熱硬化性樹脂として、耐熱性、耐薬品性、力学特性に優れていることからエポキシ樹脂が好適に用いられる。特に、アミン類、フェノール類、炭素・炭素二重結合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂が好ましい。具体的には、アミン類を前駆体とするエポキシ樹脂として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル-p-アミノフェノール、トリグリシジル-m-アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾールの各種異性体、フェノール類を前駆体とするエポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、炭素・炭素二重結合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂としては脂環式エポキシ樹脂等があげられるが、これに限定されない。またこれらのエポキシ樹脂をブロモ化したブロモ化エポキシ樹脂も用いられる。 As a thermosetting resin suitable for the present invention, epoxy resins are preferably used because of their excellent heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties. In particular, epoxy resins whose precursors are amines, phenols, or compounds having a carbon-carbon double bond are preferred. Specifically, epoxy resins whose precursors are amines include various isomers of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidyl-p-aminophenol, triglycidyl-m-aminophenol, and triglycidylaminocresol; epoxy resins whose precursors are phenols include bisphenol A-type epoxy resins, bisphenol F-type epoxy resins, bisphenol S-type epoxy resins, phenol novolac-type epoxy resins, and cresol novolac-type epoxy resins; and epoxy resins whose precursors are compounds having a carbon-carbon double bond include alicyclic epoxy resins, but are not limited to these. Brominated epoxy resins obtained by brominating these epoxy resins may also be used.

熱硬化性樹脂は硬化剤と組合せて、好ましく用いられる。例えばエポキシ樹脂の場合には、硬化剤はエポキシ基と反応しうる活性基を有する化合物であればこれを用いることができる。好ましくは、アミノ基、酸無水物基、アジド基を有する化合物が適している。具体的には、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体、アミノ安息香酸エステル類が適している。 Thermosetting resins are preferably used in combination with a curing agent. For example, in the case of epoxy resins, the curing agent can be any compound that has an active group that can react with an epoxy group. Compounds that have an amino group, an acid anhydride group, or an azide group are preferable. Specifically, dicyandiamide, various isomers of diaminodiphenyl sulfone, and aminobenzoic acid esters are suitable.

具体的に説明すると、ジシアンジアミドはプリプレグの保存性に優れるため好んで用いられる。またジアミノジフェニルスルホンの各種異性体は、耐熱性の良好な硬化物を与えるため本発明には最も適している。アミノ安息香酸エステル類としては、トリメチレングリコールジ-p-アミノベンゾエートやネオペンチルグリコールジ-p-アミノベンゾエートが好んで用いられ、ジアミノジフェニルスルホンに比較して、耐熱性に劣るものの、引張強度に優れるため、用途に応じて選択して用いられる。また、もちろん必要に応じ硬化触媒を用いることも可能である。また、マトリックス樹脂のポットライフを向上させる意味から、硬化剤や硬化触媒と錯体形成可能な錯化剤を併用することも可能である。 To be more specific, dicyandiamide is preferably used because it provides excellent prepreg storage stability. In addition, various isomers of diaminodiphenyl sulfone are most suitable for the present invention because they give cured products with good heat resistance. As aminobenzoic acid esters, trimethylene glycol di-p-aminobenzoate and neopentyl glycol di-p-aminobenzoate are preferably used, and although they have inferior heat resistance compared to diaminodiphenyl sulfone, they have excellent tensile strength and are selected and used according to the application. Of course, a curing catalyst can also be used as necessary. In addition, in order to improve the pot life of the matrix resin, a complexing agent capable of forming a complex with the curing agent or curing catalyst can also be used in combination.

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

<ポリマー粒子>
また、本発明では、無機粒子や有機粒子を塗液やマトリックス樹脂に含有させることができる。無機粒子は特に制限されないが、例えば、導電性、伝熱性、チクソトロピー性などを付与するために、カーボン系粒子や窒化ホウ素粒子、二酸化チタン粒子、二酸化珪素粒子などを好適に用いることができる。有機粒子も特に制限されないが、特に、ポリマー粒子を用いると、得られるFRPの靱性や耐衝撃性、制振性などを向上させることができ、好ましい。この時、ポリマー粒子のガラス転移温度(Tg)または融点(Tm)はマトリックス樹脂温度よりも20℃以上高くすると、マトリックス樹脂中でポリマー粒子の形態を保持し易く、好ましい。ポリマー粒子のTgは温度変調DSCを用い、以下の条件で測定することができる。
<Polymer Particles>
In addition, in the present invention, inorganic particles or organic particles can be contained in the coating liquid or matrix resin. The inorganic particles are not particularly limited, but for example, carbon-based particles, boron nitride particles, titanium dioxide particles, silicon dioxide particles, etc. can be suitably used to impart electrical conductivity, thermal conductivity, thixotropy, etc. Organic particles are also not particularly limited, but in particular, the use of polymer particles is preferable because it can improve the toughness, impact resistance, vibration damping, etc. of the obtained FRP. At this time, it is preferable that the glass transition temperature (Tg) or melting point (Tm) of the polymer particles is 20°C or more higher than the matrix resin temperature, because the shape of the polymer particles is easily maintained in the matrix resin. The Tg of the polymer particles can be measured using a temperature-modulated DSC under the following conditions.

温度変調DSC装置としては、TA Instrments社製 Q1000などが好適であり、窒素雰囲気下、高純度インジウムで校正して用いることができる。測定条件は、昇温速度は2℃/分、温度変調条件は周期60秒、振幅1℃とすることができる。これで得られた全熱流から可逆成分を分離し、階段状シグナルの中点の温度をTgとすることができる。 The Q1000 manufactured by TA Instruments is suitable as a temperature modulated DSC device, and can be used after being calibrated with high-purity indium under a nitrogen atmosphere. The measurement conditions can be a temperature rise rate of 2°C/min, and temperature modulation conditions of a period of 60 seconds and an amplitude of 1°C. The reversible components can be separated from the total heat flow obtained in this way, and the temperature at the midpoint of the step-like signal can be taken as Tg.

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

また、ポリマー粒子としては、マトリックス樹脂に溶けないことが好ましく、このようなポリマー粒子としては、例えば、WO2009/142231パンフレット記載などを参照し、適切なものを用いることができる。より、具体的には、ポリアミドやポリイミドを好ましく用いることができ、優れた靭性のため耐衝撃性を大きく向上できる、ポリアミドは最も好ましい。 The polymer particles are preferably not soluble in the matrix resin, and suitable polymer particles can be used, for example, by referring to the description in WO2009/142231. More specifically, polyamide and polyimide are preferably used, and polyamide is the most preferable, since it has excellent toughness and can greatly improve impact resistance.

ポリアミドとしてはポリアミド12、ポリアミド11、ポリアミド6、ポリアミド66やポリアミド6/12共重合体、特開平01-104624号公報の実施例1記載のエポキシ化合物にてセミIPN(高分子相互侵入網目構造)化されたポリアミド(セミIPNポリアミド)などを好適に用いることができる。この熱可塑性樹脂粒子の形状としては、球状粒子でも非球状粒子でも、また多孔質粒子でもよいが、球状の方が樹脂の流動特性を低下させないため、本発明の製造法では特に好ましい。 As polyamides, polyamide 12, polyamide 11, polyamide 6, polyamide 66, polyamide 6/12 copolymers, polyamides that have been semi-IPN (polymer interpenetrating network structure) with an epoxy compound (semi-IPN polyamide) as described in Example 1 of JP-A-01-104624, and the like can be suitably used. The shape of the thermoplastic resin particles may be spherical, non-spherical, or porous, but spherical particles are particularly preferred in the manufacturing method of the present invention because they do not reduce the flow characteristics of the resin.

また、球状であれば応力集中の起点がなく、高い耐衝撃性を与えるという点でも好ましい態様である。 In addition, a spherical shape is also preferable because it provides no starting point for stress concentration and provides high impact resistance.

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

また、FRPの耐熱性への要求が厳しくない時には、塗液のレオロジー特性を調整したりFRPの靭性や制振性を向上させる目的で、ポリウレタン系やゴム系、コアシェルゴム系などの粒子を用いることも可能である。 In addition, when the heat resistance requirements of the FRP are not strict, it is possible to use polyurethane, rubber, core-shell rubber, and other particles to adjust the rheological properties of the coating liquid or to improve the toughness and vibration damping properties of the FRP.

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

<塗液の粘弾性>
本発明で用いる塗液は、工程通過性・安定性の観点から最適な粘度を選択することが好ましい。具体的には、粘度を0.01~60Pa・sの範囲とすると、狭窄部出口での液垂れを抑制するとともに強化繊維シートの高速走行性、安定走行性を向上させることができ、好ましい。塗液粘度は2Pa・s以下とすると、強化繊維テープの走行速度を100m/分以上としても安定走行が可能であり、好ましい。塗液粘度は好ましくは0.9Pa・s以下である。
<Viscoelasticity of coating fluid>
It is preferable to select an optimum viscosity for the coating liquid used in the present invention from the viewpoint of processability and stability. Specifically, when the viscosity is in the range of 0.01 to 60 Pa·s, it is possible to suppress dripping at the outlet of the narrowed portion and improve the high-speed running property and stable running property of the reinforcing fiber sheet, which is preferable. When the viscosity of the coating liquid is 2 Pa·s or less, stable running is possible even when the running speed of the reinforcing fiber tape is 100 m/min or more, which is preferable. The viscosity of the coating liquid is preferably 0.9 Pa·s or less.

ここで、前記粘度とは、液溜り部で測定した塗液温度での塗液粘度を言うものであり、より具体的には、平行円盤型やコーン型などの粘弾性測定装置を用い、歪み速度3.14s-1で測定した、前記液溜り部で測定した塗液温度での粘度のことである。また、前記損失弾性率とは、前記した粘度測定と同様に測定することができ、液溜り部での塗液温度、歪み速度3.14s-1での損失弾性率である。 Here, the viscosity refers to the viscosity of the coating liquid at the coating liquid temperature measured in the pool, and more specifically, refers to the viscosity at the coating liquid temperature measured in the pool, measured at a strain rate of 3.14 s using a viscoelasticity measuring device such as a parallel disk type or a cone type. The loss modulus can be measured in the same manner as the viscosity measurement described above, and is the loss modulus at the coating liquid temperature in the pool and at a strain rate of 3.14 s .

<鉛直方向下向きに強化繊維テープを走行させての塗布工程>
UD基材を例として、図1aを参照して塗布工程を説明すると、塗工装置100における塗液2を強化繊維テープ1aに付与する方法は、クリール11から巻き出された1本または複数本の強化繊維1を、配列装置12によって一方向(紙面奥行き方向)に配列して強化繊維テープ1aを得た後、強化繊維テープ1aの両面に塗液2を付与するものである。これにより、塗液含有強化繊維テープ1bを得ることができる。
<Application process by running a reinforced fiber tape vertically downward>
Taking a UD substrate as an example, the coating process will be described with reference to Fig. 1a. In the method of applying the coating liquid 2 to the reinforcing fiber tape 1a in the coating device 100, one or more reinforcing fibers 1 unwound from a creel 11 are aligned in one direction (depth direction of the paper) by an alignment device 12 to obtain the reinforcing fiber tape 1a, and then the coating liquid 2 is applied to both sides of the reinforcing fiber tape 1a. In this way, a coating liquid-containing reinforcing fiber tape 1b can be obtained.

次に図2a~図4により、強化繊維テープ1aへの塗液2の付与工程(塗液が貯留された塗布部の内部に通過させる工程)について詳述する。図2aは、図1における塗布部20を拡大した詳細横断面図である。塗布部20は、所定の隙間Dを開けて対向する壁面部材21a、21bを備え、壁面部材21a、21bの間には、鉛直方向下向きZ(すなわち強化繊維テープの走行方向)に断面積が連続的に減少する液溜り部22(図2aでは断面積が連続的に減少する部分に該当)と、液溜り部22の下方(強化繊維シート1aの搬出側)に位置し、液溜り部22の上面(強化繊維テープ1aの導入側)の断面積よりも小さい断面積を有するスリット状の断面の狭窄部23が形成されている。図2aにおいて、強化繊維テープ1aは、紙面の奥行き方向に配列されている。すなわち、強化繊維テープの幅方向が紙面の奥行き方向に一致している。 2a to 4, the process of applying the coating liquid 2 to the reinforced fiber tape 1a (the process of passing the coating liquid through the inside of the coating section in which the coating liquid is stored) will be described in detail. FIG. 2a is a detailed cross-sectional view of the coating section 20 in FIG. 1, which is enlarged. The coating section 20 has wall members 21a and 21b facing each other with a predetermined gap D therebetween, and between the wall members 21a and 21b, there is a liquid pool 22 (corresponding to the part where the cross-sectional area is continuously decreasing in FIG. 2a) whose cross-sectional area continuously decreases in the vertical downward direction Z (i.e., the running direction of the reinforced fiber tape), and a narrowed section 23 with a slit-like cross section located below the liquid pool 22 (the discharge side of the reinforced fiber sheet 1a) and having a cross-sectional area smaller than that of the upper surface of the liquid pool 22 (the introduction side of the reinforced fiber tape 1a) is formed. In FIG. 2a, the reinforced fiber tape 1a is arranged in the depth direction of the paper. That is, the width direction of the reinforced fiber tape coincides with the depth direction of the paper.

塗布部20において、液溜り部22に導入された強化繊維テープ1aは、その周囲の塗液2を随伴しながら、鉛直方向下向きZに走行する。その際、液溜り部22の断面積は鉛直方向下向きZ(強化繊維シート1aの走行方向)に向かって減少する(図2aでは断面積が連続的に減少する部分に該当)ため、随伴する塗液2は徐々に圧縮され、液溜り部22の下部に向かうにつれて塗液2の圧力が増大する。液溜り部22の下部の圧力が高くなると、前記随伴液流がそれ以上は下部に流動し難くなり、壁面部材21a、21b方向に流れ、その後、壁面部材21a、21bに阻まれ、上方へ流れるようになる。結果、液溜り部22内では強化繊維テープ1aの平面と、壁面部材21a、21b壁面に沿った循環流Tを形成する。これにより、仮に強化繊維テープ1aが毛羽を液溜り部22に持ち込んだとしても毛羽は循環流Tに沿って運動し、液圧の大きな液溜り部22下部や狭窄部23に近づくことができない。 In the coating section 20, the reinforced fiber tape 1a introduced into the liquid pool 22 travels vertically downward Z while carrying the surrounding coating liquid 2. At that time, the cross-sectional area of the liquid pool 22 decreases vertically downward Z (the direction in which the reinforced fiber sheet 1a travels) (corresponding to the part in FIG. 2a where the cross-sectional area continuously decreases), so that the accompanying coating liquid 2 is gradually compressed, and the pressure of the coating liquid 2 increases as it moves toward the bottom of the liquid pool 22. When the pressure at the bottom of the liquid pool 22 increases, the accompanying liquid flow becomes difficult to flow further downward, and flows in the direction of the wall members 21a and 21b, and then is blocked by the wall members 21a and 21b and flows upward. As a result, a circulating flow T is formed in the liquid pool 22 along the plane of the reinforced fiber tape 1a and the wall surfaces of the wall members 21a and 21b. As a result, even if the reinforced fiber tape 1a brings fluff into the liquid pool 22, the fluff moves along the circulating flow T and cannot approach the lower part of the liquid pool 22 or the narrowed part 23, where the liquid pressure is high.

さらに下で述べるとおり、気泡が毛羽に付着することにより毛羽が循環流Tから上方に移動し、液溜り部22の上部液面付近を通過する。そのため、毛羽が液溜り部22の下部および狭窄部23に詰まることが防止されるだけでなく、滞留する毛羽は液溜り部22の上部液面から容易に回収することも可能となる。さらに、強化繊維テープ1aを高速で走行させた場合、前記の液圧はさらに増大するため、毛羽の排除効果がより高くなる。その結果、強化繊維テープ1aにより高速で塗液脂2を付与することが可能となり、生産性が大きく向上する。 Furthermore, as described below, air bubbles adhere to the fluff, causing the fluff to move upward from the circulating flow T and pass near the upper liquid surface of the liquid pool 22. This not only prevents the fluff from clogging the lower part of the liquid pool 22 and the narrowed part 23, but also makes it easy to collect the retained fluff from the upper liquid surface of the liquid pool 22. Furthermore, when the reinforced fiber tape 1a is run at high speed, the above-mentioned liquid pressure increases further, so the fluff removal effect is further improved. As a result, it becomes possible to apply the coating liquid grease 2 at high speed using the reinforced fiber tape 1a, greatly improving productivity.

また、前記の増大した液圧により、塗液2が強化繊維テープ1aの内部に含浸しやすくなる効果がある。塗液2が強化繊維テープ1a内によく含浸されると、テープ表面樹脂量の少ない塗液含有強化繊維テープ1bを得ることができ、搬送時の表面樹脂の飛散や、搬送ロールに転写した樹脂が遠心力で飛散することを防ぐことができ、工程汚染や原料収率低下を抑制することができる。液圧による樹脂含浸は、強化繊維束のような多孔質体にマトリックス樹脂が含浸される際、その含浸度がマトリックス樹脂の圧力で増大する性質(ダルシーの法則)に基づく。これについても、強化繊維テープ1aをより高速で走行させた場合、液圧がより増大することから、含浸効果をより高めることができる。 The increased hydraulic pressure also has the effect of making it easier for the coating liquid 2 to penetrate into the interior of the reinforced fiber tape 1a. When the coating liquid 2 is well impregnated into the reinforced fiber tape 1a, a coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b with a small amount of resin on the tape surface can be obtained, and scattering of the surface resin during transportation and scattering of the resin transferred to the transport roll due to centrifugal force can be prevented, thereby suppressing process contamination and a decrease in raw material yield. Resin impregnation by hydraulic pressure is based on the property (Darcy's law) that when a matrix resin is impregnated into a porous body such as a reinforced fiber bundle, the degree of impregnation increases with the pressure of the matrix resin. In this regard, if the reinforced fiber tape 1a is run at a higher speed, the hydraulic pressure increases further, and the impregnation effect can be further improved.

なお、塗液2は強化繊維テープ1aの内部に残留する気泡と気/液置換で含浸されるが、気泡は前記の液圧と浮力により強化繊維テープ1aの内部の隙間を通って、繊維の配向方向(鉛直方向上向き)に排出される。このとき、気泡は含浸してくる塗液2を押しのけずに排出されるため、含浸を阻害しない効果もある。また、気泡の一部は強化繊維テープ1aの表面から面外方向(法線方向)に排出されるが、この気泡も前記の液圧と浮力により速やかに鉛直方向上向きに排除されるため、含浸効果の高い液溜り部22の下部に留まらず、効率良く気泡の排出が進む効果もある。 The coating liquid 2 is impregnated with the air bubbles remaining inside the reinforced fiber tape 1a by air/liquid replacement, but the air bubbles are discharged in the fiber orientation direction (vertically upward) through gaps inside the reinforced fiber tape 1a due to the liquid pressure and buoyancy. At this time, the air bubbles are discharged without pushing aside the impregnating coating liquid 2, which has the effect of not impeding impregnation. In addition, some of the air bubbles are discharged in the out-of-plane direction (normal direction) from the surface of the reinforced fiber tape 1a, but these air bubbles are also quickly expelled vertically upward due to the liquid pressure and buoyancy, so they do not remain at the bottom of the liquid pool 22, where the impregnation effect is high, and there is also the effect of efficiently discharging the air bubbles.

これらの効果により、強化繊維テープ1aに塗液2を効率良く含浸させることが可能となり、その結果、塗液2が均一に含浸された高品質の塗液含有強化繊維テープ1bを得ることが可能となる。 These effects make it possible to efficiently impregnate the coating liquid 2 into the reinforced fiber tape 1a, and as a result, it is possible to obtain a high-quality coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b that is uniformly impregnated with the coating liquid 2.

また、この液圧は速度に比例して増加する。そのため、速度が大きいほど生産性が向上すると共に高い樹脂含浸効果も期待できる。FW装置での成型体の生産性も考慮し、100m/分以上での走行が好ましく、120m/分以上の走行がさらに好ましく、200m/分以上とするのが最も好ましい。なお、速度が大きくなると、剪断力が大きくなるため、塗布部から塗液含有強化繊維テープを引き取りに大きな力が必要となるため、走行速度は大きくても600m/分以下とすることが好ましい。 This liquid pressure also increases in proportion to the speed. Therefore, the higher the speed, the higher the productivity and the higher the resin impregnation effect can be expected. Taking into consideration the productivity of the molded body in the FW device, it is preferable to run at 100 m/min or more, more preferably 120 m/min or more, and most preferably 200 m/min or more. Note that as the speed increases, the shear force increases, and a large force is required to pull the coating liquid-containing reinforcing fiber tape from the coating section, so it is preferable to keep the running speed at a maximum of 600 m/min or less.

さらに、前記の増大した液圧により、強化繊維テープ1aが隙間Dの中央に自動的に調心され、強化繊維テープ1aが液溜り部22や狭窄部23の壁面に直接擦過せず、ここでの毛羽発生を抑制する効果もある。これは、外乱などにより強化繊維テープ1aが隙間Dのどちらかに接近した場合、接近した側ではより狭い隙間に塗液2が押し込まれて圧縮されるため、接近した側で液圧がより増大し、強化繊維テープ1aを隙間Dの中央に押し戻すためである。 Furthermore, the increased liquid pressure automatically aligns the reinforced fiber tape 1a to the center of the gap D, and the reinforced fiber tape 1a does not rub directly against the wall surface of the liquid pool 22 or the narrowed portion 23, which has the effect of suppressing the generation of fuzz here. This is because when the reinforced fiber tape 1a approaches either side of the gap D due to disturbances, the coating liquid 2 is forced into the narrower gap on the approaching side and compressed, so the liquid pressure on the approaching side increases more, pushing the reinforced fiber tape 1a back to the center of the gap D.

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

ここで、図2aの塗布部20では、強化繊維テープ1aが完全に鉛直方向下向きZ(水平面から90度)に走行しているが、これに限定されず、前記の毛羽回収、気泡の排出効果が得られ、強化繊維テープ1aが安定して連続走行可能な範囲で、実質的に鉛直方向下向きに通過させればよい。 Here, in the application section 20 in FIG. 2a, the reinforced fiber tape 1a runs completely vertically downward Z (90 degrees from the horizontal plane), but this is not limited to this, and it is sufficient to pass it substantially vertically downward within a range in which the above-mentioned effects of recovering fuzz and discharging air bubbles can be obtained and the reinforced fiber tape 1a can run stably and continuously.

また、強化繊維テープ1aに付与される塗液2の総量は、狭窄部23の隙間Dで制御可能であり、例えば、強化繊維テープ1aに付与する塗液2の総量を多くしたい(目付けを大きくしたい)場合は、隙間Dが広くなるよう、壁面部材21a、21bを設置すればよい。 The total amount of coating liquid 2 applied to the reinforced fiber tape 1a can be controlled by the gap D of the narrowed portion 23. For example, if you want to increase the total amount of coating liquid 2 applied to the reinforced fiber tape 1a (increase the basis weight), you can install the wall members 21a and 21b to widen the gap D.

また、後述の通り、塗布部20では、強化繊維テープ1aが実質的に水平方向および/または傾斜方向に通過させることが可能である。強化繊維テープ1aを鉛直下向き方向か、水平方向または傾斜方向に通過させるかは、例えば装置設置のスペースや前後の工程との関係によって決定できる。 As described below, the reinforcing fiber tape 1a can be passed through the application unit 20 in a substantially horizontal and/or inclined direction. Whether the reinforcing fiber tape 1a is passed vertically downward or horizontally or in an inclined direction can be determined, for example, based on the space available for installing the device and its relationship with the preceding and following processes.

本発明では成型体の生産性と高速による樹脂含浸促進効果から100m/分以上とすることが好ましいが、前記のように狭い液溜り部22および狭窄部23を強化繊維テープ1aを通過させるときの大きな剪断により発熱が生じる。100m/分以上で、この発熱が液溜り部への樹脂温度に与える影響が顕著となる。 In the present invention, a speed of 100 m/min or more is preferable from the viewpoints of productivity of the molded body and the effect of promoting resin impregnation at high speeds, but as described above, heat is generated by the large shear when the reinforced fiber tape 1a passes through the narrow liquid pool 22 and the constricted portion 23. At speeds of 100 m/min or more, the effect of this heat generation on the resin temperature in the liquid pool becomes significant.

連続走行により剪断発熱が続き、塗布部に貯留された塗液の温度が上昇しつづけると、樹脂の粘度が低下し、強化繊維テープ長手方向で塗布が変動し塗布量の不均一を招いたり、塗液の硬化反応が進み、樹脂の固化による詰まりで強化繊維テープが塗布部を通過できなくなったり、固化した樹脂が強化繊維テープの配列や表面形状を乱して品位品質不良を招くことがある。 If shear heating continues due to continuous running and the temperature of the coating liquid stored in the application section continues to rise, the viscosity of the resin will decrease, the coating will vary in the longitudinal direction of the reinforced fiber tape, resulting in uneven application of the amount of coating, the hardening reaction of the coating liquid will progress, and the resin will solidify and cause clogging, preventing the reinforced fiber tape from passing through the application section, or the solidified resin will disrupt the alignment and surface shape of the reinforced fiber tape, resulting in poor quality.

そのため本発明の成型体の製造方法およびFW装置では、塗布部に貯留された塗液温度T、壁面部材表面温度T’、供給樹脂温度T”としたときにT-1≧T’および/またはT-1≧T”となるように制御される必要がある。そのように温度を制御することで、剪断発熱による塗液温度上昇を抑制することができ、安定した塗布が可能となる。好ましくは塗布部に貯留された塗液温度T、壁面部材表面温度T’、供給樹脂温度T”としたときにT-3≧T’および/またはT-3≧T”であり、さらに好ましくは 塗布部に貯留された塗液温度T、壁面部材表面温度T’、供給樹脂温度T”としたときにT-5≧T’および/またはT-5≧T”である。 Therefore, in the molded body manufacturing method and FW device of the present invention, when the coating liquid temperature stored in the coating section is T, the wall member surface temperature T', and the supplied resin temperature T", it is necessary to control so that T-1 ≧ T' and/or T-1 ≧ T". By controlling the temperature in this way, it is possible to suppress the increase in coating liquid temperature due to shear heat, and stable coating is possible. Preferably, when the coating liquid temperature stored in the coating section is T, the wall member surface temperature T', and the supplied resin temperature T", it is T-3 ≧ T' and/or T-3 ≧ T", and more preferably, when the coating liquid temperature stored in the coating section is T, the wall member surface temperature T', and the supplied resin temperature T", it is T-5 ≧ T' and/or T-5 ≧ T".

塗布部に貯留された塗液温度は既記の循環流Tにより液溜り部において均一になるため、塗布部に貯留された塗液温度Tの測定カ所は特に限定されない。測定方法は特に限定されないが、塗工装置の外から放射温度計で測定したり、熱電対を塗工装置内部に設置し、塗液の温度を測定する方法などがある。また壁面部材とは図2aでは壁面部材21aおよび21bのことを指し、表面温度とは塗液2が接している面と反対側の面の温度のことを指す。壁面部材表面温度の測定方法は特に限定されないが、塗工装置の外から放射温度計で測定したりする方法がある。また樹脂供給温度とは後述する樹脂供給装置内の塗液温度のことを指す。 The temperature of the coating liquid stored in the coating section becomes uniform in the liquid pool due to the circulation flow T described above, so the location where the coating liquid temperature T stored in the coating section is measured is not particularly limited. The measurement method is not particularly limited, but includes measuring with a radiation thermometer from outside the coating device, and installing a thermocouple inside the coating device to measure the temperature of the coating liquid. In addition, the wall member refers to wall members 21a and 21b in Figure 2a, and the surface temperature refers to the temperature of the surface opposite to the surface in contact with the coating liquid 2. The measurement method of the wall member surface temperature is not particularly limited, but includes measuring with a radiation thermometer from outside the coating device. In addition, the resin supply temperature refers to the coating liquid temperature in the resin supply device described below.

塗布部に貯留された塗液温度T、壁面部材表面温度T’、供給樹脂温度T”としたときにT-1≧T’および/またはT-1≧T”となるように制御する手法は特に限定されない。塗布部に貯留された塗液温度を冷却する機構としては、例えば図2fのように壁面表面に冷却板28を設置して壁面を冷却したり、図2aの塗布部20の周囲の雰囲気温度を塗布部に貯留された塗液温度よりも低くなるように調整したり、後述する樹脂供給装置内の塗液温度を塗布部に貯留された塗液温度よりも低くなるように調整し、冷却した塗液を塗工装置内部に供給する方法がある。そのときに壁面部材温度は塗布部に貯留された塗液温度に連動して調整してもよい。 There is no particular limitation on the method of controlling the temperature of the coating liquid stored in the coating section so that T-1 ≧ T' and/or T-1 ≧ T", where T is the temperature of the coating liquid stored in the coating section, T is the surface temperature of the wall member, and T" is the supplied resin temperature. Examples of mechanisms for cooling the temperature of the coating liquid stored in the coating section include cooling the wall surface by installing a cooling plate 28 on the wall surface as shown in FIG. 2f, adjusting the ambient temperature around the coating section 20 in FIG. 2a to be lower than the temperature of the coating liquid stored in the coating section, and adjusting the temperature of the coating liquid in the resin supply device described below to be lower than the temperature of the coating liquid stored in the coating section, and supplying the cooled coating liquid to the inside of the coating device. In this case, the temperature of the wall member may be adjusted in conjunction with the temperature of the coating liquid stored in the coating section.

<水平方向または傾斜方向に強化繊維テープを走行させての塗布工程>
図1bを参照して強化繊維テープ1aが水平方向または傾斜方向に走行する際のマトリックス樹脂の塗布工程を説明すると、塗工装置100における塗液2を強化繊維シート1aに付与する方法は、クリール11から巻き出された複数本の強化繊維1を、配列装置12によって一方向(紙面奥行き方向)に配列して強化繊維テープ1aを得た後、塗布部20に水平方向または傾斜方向に通過させて、強化繊維シート1bの両面に塗液2を付与するものである。
<Application process by running the reinforced fiber tape in a horizontal or inclined direction>
With reference to FIG. 1b, the process of applying a matrix resin when the reinforced fiber tape 1a runs horizontally or in an oblique direction will be described. The method of applying the coating liquid 2 in the coating device 100 to the reinforced fiber sheet 1a is to first align a plurality of reinforcing fibers 1 unwound from a creel 11 in one direction (the depth direction of the paper) by an aligning device 12 to obtain the reinforced fiber tape 1a, and then pass the reinforcing fibers 1 in a horizontal or oblique direction through a coating section 20, where the coating liquid 2 is applied to both sides of the reinforced fiber sheet 1b.

ここで、水平方向とは図1bにおけるX方向のことを言うものであり、傾斜方向とは図1bにおけるX方向とZ方向の中間の方位を言うものである。また、図1bのように塗布部20に対し、水平に強化繊維シート1aを導入すると、強化繊維シート1aの走行経路が直線化され、強化繊維シート1aの厚みに起因する強化繊維シート1aの乱れが発生し難く、好ましい。このときには強化繊維シート1aの塗布部20への導入部において塗液2が漏れ出さない様なシール機構を有していることが好ましい。 Here, the horizontal direction refers to the X direction in FIG. 1b, and the tilt direction refers to the direction halfway between the X direction and the Z direction in FIG. 1b. Furthermore, when the reinforced fiber sheet 1a is introduced horizontally into the application section 20 as shown in FIG. 1b, the running path of the reinforced fiber sheet 1a is straightened, and disturbance of the reinforced fiber sheet 1a due to its thickness is less likely to occur, which is preferable. In this case, it is preferable to have a sealing mechanism at the introduction section of the reinforced fiber sheet 1a into the application section 20 so that the coating liquid 2 does not leak out.

次に図2b~2gにより、強化繊維テープ1bが水平方向または傾斜方向に走行する際の炭素繊維テープへの塗液2の付与工程について詳述する。図2bは、図1bにおける塗布部20を拡大した詳細横断面図である。塗布部20は、所定の隙間Dを開けて対向する壁面部材21aおよび21bを備え、壁面部材は強化繊維テープ1b導入側および出口側に一体となっている。上面の壁面部材21a、下面の壁面部材21bの間には、断面積が連続的に減少する液溜り部22b(断面積が連続的に減少する部分)と、液溜り部22の出口側に位置し、液溜り部22の最大部よりも小さい断面積を有するスリット状の断面の狭窄部23が形成されている。 Next, the process of applying the coating liquid 2 to the carbon fiber tape when the reinforced fiber tape 1b runs horizontally or in an inclined direction will be described in detail with reference to Figures 2b to 2g. Figure 2b is a detailed cross-sectional view of the coating unit 20 in Figure 1b, which is enlarged. The coating unit 20 has wall members 21a and 21b that face each other with a predetermined gap D therebetween, and the wall members are integrated with the inlet side and outlet side of the reinforced fiber tape 1b. Between the upper wall member 21a and the lower wall member 21b, there are formed a liquid pool 22b (a portion where the cross-sectional area decreases continuously) whose cross-sectional area decreases continuously, and a narrowed portion 23 with a slit-like cross section that is located on the outlet side of the liquid pool 22 and has a cross-sectional area smaller than the maximum part of the liquid pool 22.

塗布部20において、液溜り部22に導入された強化繊維テープは、その周囲の塗液2を随伴しながら、水平方向に走行する。その際、鉛直方向下向きに強化繊維テープを走行させるときと同様に、液溜り部22のうち、強化繊維テープの走行方向に向かって断面積が連続的に減少する領域22b(断面積が連続的に減少する部分)において、随伴される塗液2は徐々に圧縮され、液溜り部22の出口に向かうにつれて塗液2の圧力が増大する。
液溜り部22の出口近傍の圧力が高くなると、前記随伴液流がそれ以上は出口方向には流動し難くなり、強化繊維テープの垂線方向に流れ、その後、壁面部材21a、壁面部材21bに阻まれ、強化繊維テープの走行方向と逆方向へ流れるようになる。結果、液溜り部22内では強化繊維テープの平面と、壁面部材21a、壁面部材21b壁面に沿った循環流Tを形成する。
In the coating section 20, the reinforcing fiber tape introduced into the liquid pool 22 runs in the horizontal direction while carrying with it the surrounding coating liquid 2. At that time, in the same way as when the reinforcing fiber tape is run vertically downward, in the region 22b of the liquid pool 22 where the cross-sectional area continuously decreases toward the running direction of the reinforcing fiber tape (the portion where the cross-sectional area continuously decreases), the entrained coating liquid 2 is gradually compressed, and the pressure of the coating liquid 2 increases toward the outlet of the liquid pool 22.
When the pressure near the outlet of the liquid pool 22 becomes high, the accompanying liquid flow has difficulty flowing further in the direction of the outlet, flows in the direction perpendicular to the reinforcing fiber tape, and is then blocked by the wall members 21 a and 21 b, and flows in the opposite direction to the running direction of the reinforcing fiber tape. As a result, a circulating flow T is formed in the liquid pool 22 along the plane of the reinforcing fiber tape and the wall surfaces of the wall members 21 a and 21 b.

これにより、仮に強化繊維テープが毛羽を液溜り部22に持ち込んだとしても毛羽は循環流Tに沿って運動し、液圧の高い液溜り部22出口近傍や狭窄部23に近づくことができない。強化繊維テープの走行速度を大きくした場合、前記の液圧はさらに増大するため、毛羽が出口近傍や狭窄部23に近づくことができない効果がより高くなり、生産性が大きく向上する。 As a result, even if the reinforced fiber tape brings fluff into the liquid pool 22, the fluff moves along the circulating flow T and cannot approach the vicinity of the outlet of the liquid pool 22 or the narrowed portion 23, where the liquid pressure is high. If the running speed of the reinforced fiber tape is increased, the liquid pressure increases further, so that the effect of preventing the fluff from approaching the vicinity of the outlet or the narrowed portion 23 is further enhanced, greatly improving productivity.

また、鉛直方向下向きに強化繊維テープを走行させる時と同様に、前記の増大した液圧により、塗液2が強化繊維テープの内部に含浸しやすくなる効果がある。塗液2が強化繊維テープ1a内によく含浸されると、テープ表面樹脂量の少ない塗液含有強化繊維テープ1bを得ることができ、搬送時の表面樹脂の飛散や、搬送ロールに転写した樹脂が遠心力で飛散することを防ぐことができ、工程汚染や原料収率低下を抑制することができる。 In addition, as with the case of running the reinforced fiber tape vertically downward, the increased liquid pressure has the effect of making it easier for the coating liquid 2 to penetrate into the interior of the reinforced fiber tape. When the coating liquid 2 is well impregnated into the reinforced fiber tape 1a, a coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b with a small amount of resin on the tape surface can be obtained, and scattering of the surface resin during transportation and scattering of the resin transferred to the transport roll due to centrifugal force can be prevented, thereby suppressing process contamination and a decrease in raw material yield.

液圧による樹脂含浸は、炭素繊維束のような多孔質体にマトリックス樹脂が含浸される際、その含浸度がマトリックス樹脂の圧力で増大する性質(ダルシーの法則)に基づく。これについても、強化繊維テープ1bをより高速で走行させた場合、液圧がより増大することから、含浸効果をより高めることができる。 Resin impregnation using hydraulic pressure is based on the property that when a matrix resin is impregnated into a porous body such as a carbon fiber bundle, the degree of impregnation increases with the pressure of the matrix resin (Darcy's law). In this regard, too, if the reinforced fiber tape 1b is run at a higher speed, the hydraulic pressure increases further, and the impregnation effect can be further improved.

また、この液圧は速度に比例して増加する。そのため、速度が大きいほど生産性が向上すると共に高い樹脂含浸効果も期待できる。FW装置での成型体の生産性も考慮し、100m/分以上での走行が好ましく、120m/分以上の走行がさらに好ましく、200m/分以上とするのが最も好ましい。なお、速度が大きくなると、剪断力が大きくなるため、塗布部から塗液含有強化繊維テープを引き取りに大きな力が必要となるため、走行速度は大きくても600m/分以下とすることが好ましい。 This liquid pressure also increases in proportion to the speed. Therefore, the higher the speed, the higher the productivity and the higher the resin impregnation effect can be expected. Taking into consideration the productivity of the molded body in the FW device, it is preferable to run at 100 m/min or more, more preferably 120 m/min or more, and most preferably 200 m/min or more. Note that as the speed increases, the shear force increases, and a large force is required to pull the coating liquid-containing reinforcing fiber tape from the coating section, so it is preferable to keep the running speed at a maximum of 600 m/min or less.

なお、塗液2は強化繊維テープの内部に残留する気泡と気/液置換で含浸されるが、気泡は前記循環流Tと浮力により、断面積が減少しない領域22aと断面積が連続的に減少する領域22bの境界近傍に多く集まるようになる。このため、この近傍に、塗液2から気泡を脱気するための脱気機構56を設置することが好ましい。 The coating liquid 2 is impregnated with the air bubbles remaining inside the reinforced fiber tape by gas/liquid replacement, but the air bubbles tend to gather near the boundary between the region 22a where the cross-sectional area does not decrease and the region 22b where the cross-sectional area decreases continuously due to the circulation flow T and buoyancy. For this reason, it is preferable to install a degassing mechanism 56 in this vicinity to degas the air bubbles from the coating liquid 2.

さらに、鉛直方向下向きに強化繊維テープを走行させる時と同様に、前記の増大した液圧により、強化繊維テープが隙間Dの中央に自動的に調心され、強化繊維テープが液溜り部22や狭窄部23の壁面に直接擦過せず、ここでの毛羽発生を抑制する効果もある。これは、外乱などにより強化繊維テープが隙間Dのどちらかに接近した場合、接近した側ではより狭い隙間に塗液2が押し込まれて圧縮されるため、接近した側で液圧がより増大し、強化繊維テープを隙間Dの中央に押し戻すためである。 Furthermore, just as when the reinforced fiber tape is run vertically downward, the increased hydraulic pressure automatically aligns the reinforced fiber tape to the center of the gap D, and the reinforced fiber tape does not directly rub against the wall surface of the liquid pool 22 or the narrowed portion 23, which has the effect of suppressing the generation of fuzz here. This is because when the reinforced fiber tape approaches either side of the gap D due to disturbances or the like, the coating liquid 2 is forced into the narrower gap on the approaching side and compressed, so that the hydraulic pressure on the approaching side increases more, pushing the reinforced fiber tape back to the center of the gap D.

狭窄部23は、液溜り部22の最大部よりも断面積が小さく設計される。図2bから理解されるとおり専ら強化繊維テープによる疑似平面の垂線方向の長さが小さい、すなわち部材間の間隔が狭い、ことで断面積は小さくなる。これは、前記のように狭窄部23で液圧を高くすることで、含浸や自動調心効果を得るためである。また、狭窄部23の入口部の断面形状は、これと接する液溜り部22の面の断面形状と一致させることが、強化繊維テープ1bの走行性や塗液2の流れ制御の観点から好ましいが、必要に応じ狭窄部23の方を若干大きくしてもよい。 The narrowed portion 23 is designed to have a smaller cross-sectional area than the maximum portion of the liquid pool 22. As can be seen from FIG. 2b, the cross-sectional area is small because the length in the perpendicular direction of the pseudo-plane of the reinforced fiber tape is small, i.e., the distance between the components is narrow. This is because impregnation and self-aligning effects can be obtained by increasing the liquid pressure in the narrowed portion 23 as described above. In addition, it is preferable that the cross-sectional shape of the entrance portion of the narrowed portion 23 matches the cross-sectional shape of the surface of the liquid pool 22 that contacts it from the viewpoint of the running property of the reinforced fiber tape 1b and the flow control of the coating liquid 2, but the narrowed portion 23 may be made slightly larger if necessary.

ここで、図2bの塗布部20内では、強化繊維テープが完全に水平方向に走行しているが、これに限定されず、前記の毛羽回収、気泡の排出効果が得られ、炭素繊維シート1aが安定して連続走行可能な範囲で、塗布部20内で傾斜方向に走行してもよい。また、塗布部20を傾斜させることも可能である。 In the coating section 20 in FIG. 2b, the reinforcing fiber tape runs in a completely horizontal direction, but this is not limited to this. The reinforcing fiber tape may run in an inclined direction in the coating section 20 as long as the above-mentioned effects of collecting fuzz and discharging air bubbles can be obtained and the carbon fiber sheet 1a can run stably and continuously. It is also possible to incline the coating section 20.

また、強化繊維テープに付与される塗液2の総量は、鉛直方向下向きに強化繊維テープを走行させる時と同様に、狭窄部23の隙間Dで制御可能であり、例えば、炭素繊維シート1aに付与する塗液2の総量を多くしたい(目付けを大きくしたい)場合は、隙間Dが広くなるよう調整すればよい。 The total amount of coating liquid 2 applied to the reinforced fiber tape can be controlled by the gap D of the narrowed portion 23, just as when the reinforced fiber tape is run vertically downward. For example, if you want to increase the total amount of coating liquid 2 applied to the carbon fiber sheet 1a (to increase the basis weight), you can adjust the gap D to be wider.

本発明では成型体の生産性と高速による樹脂含浸促進効果から100m/分以上とすることが好ましいが、前記のように狭い液溜り部22bおよび狭窄部23を強化繊維テープ1aを通過させるときの大きな剪断により発熱が生じる。100m/分以上で影響が生じ、120m/分以上でこの発熱が塗布部の塗液温度に与える影響が顕著となる。 In the present invention, a speed of 100 m/min or more is preferable in terms of productivity of the molded body and the effect of promoting resin impregnation at high speed, but as mentioned above, heat is generated due to the large shear when the reinforced fiber tape 1a passes through the narrow liquid pool portion 22b and the narrowed portion 23. At speeds of 100 m/min or more, effects occur, and at speeds of 120 m/min or more, the effect of this heat on the coating liquid temperature in the coating area becomes significant.

連続走行により剪断発熱が続き、塗布部に貯留された塗液温度が上昇しつづけると、樹脂の粘度が低下し、強化繊維テープ長手方向で塗布が変動し塗布量の不均一を招いたり、塗液の硬化反応が進み、樹脂の固化による詰まりで強化繊維テープが塗布部を通過できなくなったり、固化した樹脂が強化繊維テープの配列や表面形状を乱して品位品質不良を招くことがある。 If shear heat continues to be generated due to continuous running and the temperature of the coating liquid stored in the application section continues to rise, the viscosity of the resin will decrease, the coating will vary in the longitudinal direction of the reinforced fiber tape, leading to uneven application of the amount of coating, the hardening reaction of the coating liquid will progress, and the reinforced fiber tape will be unable to pass through the application section due to clogging caused by solidified resin, or the solidified resin will disrupt the alignment and surface shape of the reinforced fiber tape, resulting in poor quality.

そのため本発明の成型体の製造方法およびFW装置では、塗布部に貯留された塗液温度T、壁面部材表面温度T’、供給樹脂温度T”としたときにT-1≧T’および/またはT-1≧T”となるように制御される必要がある。そのように温度を制御することで、剪断発熱による塗液温度上昇を抑制することができ、安定した塗布が可能となる。好ましくは 塗布部に貯留された塗液温度T、壁面部材表面温度T’、供給樹脂温度T”としたときにT-3≧T’および/またはT-3≧T”であり、さらに好ましくは塗布部に貯留された塗液温度T、壁面部材表面温度T’、供給樹脂温度T”としたときにT-5≧T’および/またはT-5≧T”である。 Therefore, in the molded body manufacturing method and FW device of the present invention, when the coating liquid temperature stored in the coating section is T, the wall member surface temperature T', and the supplied resin temperature T", it is necessary to control so that T-1 ≧ T' and/or T-1 ≧ T". By controlling the temperature in this way, it is possible to suppress the increase in coating liquid temperature due to shear heat, and stable coating is possible. Preferably, when the coating liquid temperature stored in the coating section is T, the wall member surface temperature T', and the supplied resin temperature T", it is T-3 ≧ T' and/or T-3 ≧ T", and more preferably, when the coating liquid temperature stored in the coating section is T, the wall member surface temperature T', and the supplied resin temperature T", it is T-5 ≧ T' and/or T-5 ≧ T".

塗布部に貯留された塗液温度は既記の循環流Tにより液溜り部において均一になるため、液溜り部内樹脂温度Tの測定カ所は特に限定されない。測定方法は特に限定されないが、塗工装置の外から放射温度計で測定したり、熱電対を塗工装置内部に設置し、塗液温度を測定する方法などがある。また壁面部材とは図2bでは壁面部材21aおよび21bのことを指し、表面温度とは塗液2が接している面と反対側の面の温度のことを指す。壁面部材表面温度の測定方法は特に限定されないが、塗工装置の外から放射温度計で測定したりする方法がある。また樹脂供給温度とは後述する樹脂供給装置内の塗液温度のことを指す。 The temperature of the coating liquid stored in the coating section becomes uniform in the liquid pool due to the circulation flow T described above, so the location where the resin temperature T in the liquid pool is measured is not particularly limited. The measurement method is not particularly limited, but includes measuring with a radiation thermometer from outside the coating device, and installing a thermocouple inside the coating device to measure the coating liquid temperature. In addition, the wall member refers to wall members 21a and 21b in Figure 2b, and the surface temperature refers to the temperature of the surface opposite to the surface in contact with the coating liquid 2. The measurement method of the wall member surface temperature is not particularly limited, but includes measuring with a radiation thermometer from outside the coating device. In addition, the resin supply temperature refers to the coating liquid temperature in the resin supply device described below.

塗布部に貯留された塗液温度T、壁面部材表面温度T’、供給樹脂温度T”としたときにT-1≧T’および/またはT-1≧T”となるように制御する手法は特に限定されない。塗布部に貯留された塗液温度を冷却する機構としては、例えば図2gのように壁面表面に冷却板28を設置して壁面を冷却したり、図2bの塗布部20の周囲の雰囲気温度を塗布部に貯留された塗液温度よりも低くなるように調整したり、後述する樹脂供給装置内の塗液温度を塗布部に貯留された塗液温度よりも低くなるように調整し、冷却した塗液を塗工装置内部に供給する方法がある。そのときに壁面部材温度は塗布部に貯留された塗液温度に連動して調整してもよい。 There is no particular limitation on the method of controlling the temperature of the coating liquid stored in the coating section so that T-1 ≧ T' and/or T-1 ≧ T", where T is the temperature of the coating liquid stored in the coating section, T is the surface temperature of the wall member, and T" is the supplied resin temperature. As a mechanism for cooling the temperature of the coating liquid stored in the coating section, for example, a cooling plate 28 is installed on the wall surface as shown in FIG. 2g to cool the wall surface, the ambient temperature around the coating section 20 in FIG. 2b is adjusted to be lower than the temperature of the coating liquid stored in the coating section, or the temperature of the coating liquid in the resin supply device described later is adjusted to be lower than the temperature of the coating liquid stored in the coating section, and the cooled coating liquid is supplied to the inside of the coating device. In this case, the temperature of the wall member may be adjusted in conjunction with the temperature of the coating liquid stored in the coating section.

図2bでは強化繊維テープ1枚を水平方向から塗布部に導入する場合を図示しているが、強化繊維テープの塗布部への導入はこれに限らず、必要に応じ、強化繊維テープを複数枚としてもよいし、導入方向も傾斜方向としてもよい。これを図2c~2eを用いて説明する。 Figure 2b shows a case where one piece of reinforced fiber tape is introduced into the application section from a horizontal direction, but the introduction of the reinforced fiber tape into the application section is not limited to this, and multiple pieces of reinforced fiber tape may be used as necessary, and the introduction direction may also be an inclined direction. This will be explained using Figures 2c to 2e.

図2cには、1枚の強化繊維テープ1aが上から斜め下方向に走行し、開口部60から塗布部20に導入されている。そして、強化繊維テープ1aは方向転換部材61で走行方向を水平方向に変えられ、狭窄部23より引出されている。 In FIG. 2c, a sheet of reinforced fiber tape 1a runs diagonally downward from above and is introduced into the application section 20 through an opening 60. The direction of the reinforced fiber tape 1a is then changed to the horizontal direction by a direction changing member 61, and the tape is pulled out from the narrowed section 23.

ここで、方向転換部材61は、少なくとも強化繊維テープ1aが接する面は曲面で構成されていることが好ましい。また、強化繊維テープ1aの巻き付きを防止する観点からは、方向転換部材61は固定されていることが好ましい。これらより、方向転換部61は曲面を有する固定バーであることが好ましく、その断面形状は円形、楕円形、鞍型などを例示することができる。 Here, it is preferable that at least the surface of the direction-changing member 61 that comes into contact with the reinforced fiber tape 1a is curved. Also, from the viewpoint of preventing the reinforced fiber tape 1a from wrapping around it, it is preferable that the direction-changing member 61 is fixed. For these reasons, it is preferable that the direction-changing section 61 is a fixed bar having a curved surface, and examples of its cross-sectional shape include a circle, an ellipse, and a saddle shape.

また、方向転換部材61と強化繊維テープ1aが接する部分は曲面と平面が混在していてもよいが、強化繊維テープ1aの接地開始部と終了部が曲面であると、毛羽の発生を抑制でき、好ましい。さらに、特に走行速度を高速化する場合には、強化繊維テープ1aと方向転換部材61との擦過を抑制する観点からは、回転可能なローラーとすることも可能である。 The contact area between the direction change member 61 and the reinforced fiber tape 1a may be a mixture of curved and flat surfaces, but it is preferable that the ground contact start and end of the reinforced fiber tape 1a are curved, as this can prevent fuzzing. Furthermore, in particular when increasing the running speed, it is also possible to use a rotatable roller in order to prevent friction between the reinforced fiber tape 1a and the direction change member 61.

また、方向転換部材61には強化繊維テープ1aが押し付けられるため、強化繊維テープ1a内の気体と塗液2の置換により含浸が行われる場合もある。特に図2eに示すように、複数本の方向転換部材61に角度を付けて当接させることにより、より効率的に含浸を進めることができる。 In addition, since the reinforcing fiber tape 1a is pressed against the direction-changing member 61, impregnation may occur by replacing the gas in the reinforcing fiber tape 1a with the coating liquid 2. In particular, as shown in Figure 2e, impregnation can be promoted more efficiently by contacting multiple direction-changing members 61 at an angle.

また、方向転換部材61の設置位置は、循環流Tの流れを阻害しない観点から、断面積が減少しない領域22aと断面積が連続的に減少する領域22bの境界位置から1cm以上、断面積が減少しない領域22a側とすることが好ましい。 In addition, in order not to impede the flow of the circulating flow T, it is preferable that the installation position of the direction-changing member 61 is at least 1 cm away from the boundary between the region 22a where the cross-sectional area does not decrease and the region 22b where the cross-sectional area continuously decreases, on the region 22a side where the cross-sectional area does not decrease.

図2dには、2枚の強化繊維テープ1aが上から斜め下方向に走行し、開口部60から塗布部20に導入されている。そして、2枚の強化繊維テープ1aはそれぞれ方向転換部材61で走行方向を水平方向に変えられ、2枚が積層された後、狭窄部23より引出されている。この時、2枚の強化繊維テープ1aの間に塗液2を含有して積層されるため、断面積が連続的に減少する領域22bや狭窄部23において、より含浸が進み易くなり、好ましい。 In FIG. 2d, two reinforcing fiber tapes 1a run diagonally downward from above and are introduced into the coating section 20 through an opening 60. The running direction of the two reinforcing fiber tapes 1a is then changed horizontally by a direction-changing member 61, and the two reinforcing fiber tapes 1a are stacked together and then drawn out of the narrowed section 23. At this time, the two reinforcing fiber tapes 1a are stacked with the coating liquid 2 contained between them, which is preferable as it makes it easier for impregnation to proceed in the region 22b where the cross-sectional area continuously decreases and in the narrowed section 23.

図2eには、2枚の強化繊維テープ1aが上から斜め下方向に走行し、開口部60から塗布部20に導入されている。そして、2枚の強化繊維テープ1aはそれぞれ複数の方向転換部材61を通過する間に含浸が進められ、最終的に2枚が積層された後、狭窄部23より引出されている。この時、含浸を進めるための方向転換部材61の形状や個数を目的に応じ、種々選択することが可能である。また、方向転換部材61と強化繊維テープ1aの接触長や接触部両端と方向転換部材61の中心部が成す角度(wrap angle)も目的に応じ選択することができる。 In FIG. 2e, two sheets of reinforced fiber tape 1a run diagonally downward from above and are introduced into application section 20 through opening 60. Impregnation of the two sheets of reinforced fiber tape 1a proceeds while passing through multiple direction change members 61, and finally, after the two sheets are stacked, they are pulled out from narrowed section 23. At this time, the shape and number of direction change members 61 for advancing impregnation can be selected in various ways according to the purpose. In addition, the contact length between direction change members 61 and reinforced fiber tape 1a and the angle (wrap angle) between both ends of the contact portion and the center of direction change member 61 can also be selected according to the purpose.

図2d、2eには強化繊維テープ1aが2枚の例を示したが、もちろん3枚以上の任意の枚数とすることができる。 Figures 2d and 2e show an example in which there are two reinforcing fiber tapes 1a, but of course any number of tapes greater than or equal to three can be used.

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

図4aは塗布部20を、Bの方向から見た場合の塗布部内部の構造を説明する断面図である。なお、図を見やすくするため壁面部材21bは省略してあるほか、強化繊維テープ1aは強化繊維1を、隙間を開けて配列しているように描画しているが、実際には強化繊維1を隙間無く配列することが、プリプレグテープ(塗液含有強化繊維テープの一態様)の品位、また、それを成形したFRPの力学特性の観点から好ましい。 Figure 4a is a cross-sectional view of the coating unit 20, showing the internal structure of the coating unit when viewed from the direction B. Note that the wall member 21b has been omitted to make the drawing easier to see, and the reinforced fiber tape 1a is drawn with the reinforced fibers 1 arranged with gaps between them, but in reality, it is preferable to arrange the reinforced fibers 1 without gaps from the standpoint of the quality of the prepreg tape (one form of reinforced fiber tape containing coating liquid) and the mechanical properties of the FRP molded from it.

図4bは隙間26での塗液2の流れを示している。隙間26が大きいと塗液2には、Rの向きに渦流れが発生する。この渦流れRは、液溜り部22の下部では外側に向かう流れ(Ra)となるため、強化繊維テープを引き裂いてしまう(割れが発生する)場合や強化繊維間の間隔を拡げてしまい、そのために塗液含有強化繊維テープとしたときに強化繊維の配列ムラを発生する可能性がある。一方、液溜り部22の上部では、内側に向かう流れ(Rb)となるため、強化繊維テープ1aが幅方向に圧縮され、その端部が折れてしまう場合がある。例えば参考文献1(特許第3252278号公報)に代表されるような、一体物のシート状基材(特にフィルム)に塗液を両面塗布する装置ではこのような隙間26での渦流れが発生しても品質への影響が少ないため、注意がされていなかった。 Figure 4b shows the flow of the coating liquid 2 in the gap 26. If the gap 26 is large, a vortex flow occurs in the coating liquid 2 in the direction of R. This vortex flow R flows outward (Ra) at the bottom of the liquid reservoir 22, which may tear the reinforced fiber tape (cause cracks) or widen the gap between the reinforced fibers, which may cause uneven alignment of the reinforced fibers when the coating liquid-containing reinforced fiber tape is formed. On the other hand, the flow flows inward (Rb) at the top of the liquid reservoir 22, which may cause the reinforced fiber tape 1a to be compressed in the width direction and its ends to break. For example, in an apparatus that applies a coating liquid to both sides of a one-piece sheet-like substrate (especially a film) as typified by Reference 1 (Patent Publication No. 3252278), no attention has been paid to the occurrence of such a vortex flow in the gap 26 because it has little effect on quality.

そこで、本発明においては、隙間26を小さくする幅規制を行い、端部での渦流れの発生を抑制することが好ましい。具体的には、液溜り部22の幅L(mm)、すなわち、側板部材24aと24bの間隔L(mm)(液溜り部を形成する側板部材によって規制される強化繊維テープのテープ幅方向における液溜り部の下部の幅)は、狭窄部23の直下で測定した強化繊維テープの幅W(mm)(狭窄部の直下における強化繊維テープ)と以下の関係を満たすよう構成することが好ましい。
L≦1.1×W。
Therefore, in the present invention, it is preferable to suppress the generation of vortex flows at the ends by restricting the width to reduce the gap 26. Specifically, it is preferable that the width L (mm) of the liquid reservoir 22, i.e., the distance L (mm) between the side plate members 24a and 24b (the width of the lower part of the liquid reservoir in the tape width direction of the reinforcing fiber tape restricted by the side plate members forming the liquid reservoir) is configured so as to satisfy the following relationship with the width W (mm) of the reinforcing fiber tape measured immediately below the narrowed portion 23 (the reinforcing fiber tape immediately below the narrowed portion).
L≦1.1×W.

これにより、端部での渦流れ発生が抑制され、強化繊維テープ1aの割れや端部折れを抑制でき、塗液含有強化繊維テープ1bの全幅(W)にわたって均一に強化繊維1が配列された、高品位で安定性の高い塗液含有強化繊維テープ1bを得ることができる。さらに、この技術をプリプレグテープに適用した場合には、プリプレグテープの品位、品質を向上させるのみならず、これを用いて得られるFRPの力学特性や品質を向上させることができる。 This suppresses the generation of vortex flow at the ends, suppresses cracking and end breakage of the reinforcing fiber tape 1a, and produces a high-quality, highly stable coating-liquid-containing reinforcing fiber tape 1b in which the reinforcing fibers 1 are uniformly arranged across the entire width (W) of the coating-liquid-containing reinforcing fiber tape 1b. Furthermore, when this technology is applied to prepreg tape, it not only improves the grade and quality of the prepreg tape, but also improves the mechanical properties and quality of the FRP obtained using it.

また、Lの下限は、0.9×W以上となるよう調整することが、好ましい。このように、側板部材24aと24bの間隔Lを制御することは、塗液含有強化繊維テープ1bの幅方向の寸法精度を向上させる観点からも好ましい。 The lower limit of L is preferably adjusted to be 0.9 x W or more. Controlling the distance L between the side plate members 24a and 24b in this way is also preferable from the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b in the width direction.

なお、この幅規制は、液溜り部22下部の高い液圧による渦流れR発生を抑制する観点から、少なくとも液溜り部22の下部(図4aのGの位置)で行うことが好ましい。さらに、この幅規制はより好ましくは、液溜り部22の全域で行うと、渦流れRの発生をほぼ完全に抑制することができ、その結果、強化繊維テープの割れや端部折れをほぼ完全に抑制することが可能となる。 In addition, it is preferable to restrict the width at least in the lower part of the liquid reservoir 22 (position G in Figure 4a) from the viewpoint of suppressing the generation of vortex flow R due to high liquid pressure in the lower part of the liquid reservoir 22. Furthermore, it is more preferable to restrict the width over the entire liquid reservoir 22, which can almost completely suppress the generation of vortex flow R, and as a result, it is possible to almost completely suppress cracks and bent ends of the reinforced fiber tape.

また、前記幅規制は、前記隙間26の渦流れ抑制の観点からは、液溜り部22だけでもよいが、狭窄部23も同様に行うと塗液含有強化繊維テープ1bの側面に過剰な塗液2が付与されることを抑制する観点から好ましい。 The width restriction may be limited to the liquid pool portion 22 from the viewpoint of suppressing vortex flow in the gap 26, but it is preferable to restrict the width to the narrowed portion 23 as well from the viewpoint of suppressing application of excess coating liquid 2 to the side surface of the coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b.

<幅規制機構>
前記では幅規制を側壁部材24a、24bが担う場合を示したが、図5aに示すように、側壁部材24a、24b間に幅規制機構27a、27bを設け、かかる機構で幅規制を行うこともできる。これにより、幅規制機構によって規制される幅を自在に変更可能とすることで一つの塗布部により、種々の幅の塗液含有強化繊維テープを製造できる観点から好ましい。ここで、狭窄部の直下における強化繊維テープの幅W(mm)と該幅規制機構下端において幅規制機構により規制される幅L2(mm)との関係はL2≦1.1×Wとすることが好ましい。また、L2の下限は、0.9×W以上となるよう調整することができる。このように、幅規制機構により規制される幅L2を制御することは、塗液含有強化繊維テープ1bの幅方向の寸法精度を向上させる観点からも好ましい。
<Width regulation mechanism>
In the above, the side wall members 24a and 24b are responsible for the width regulation, but as shown in FIG. 5a, width regulation mechanisms 27a and 27b can be provided between the side wall members 24a and 24b, and the width regulation can be performed by such mechanisms. This is preferable from the viewpoint that the width regulated by the width regulation mechanism can be freely changed, so that coating liquid-containing reinforced fiber tapes of various widths can be manufactured by one application unit. Here, it is preferable that the relationship between the width W (mm) of the reinforced fiber tape directly below the narrowed portion and the width L2 (mm) regulated by the width regulation mechanism at the lower end of the width regulation mechanism is L2≦1.1×W. In addition, the lower limit of L2 can be adjusted to be 0.9×W or more. In this way, controlling the width L2 regulated by the width regulation mechanism is also preferable from the viewpoint of improving the dimensional accuracy in the width direction of the coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b.

幅規制機構の形状および材質に特に制限は無いが、板形状のブッシュであると簡便であり、好ましい。また、上部、すなわち液面に近い場所では壁面部材21a、21bとの間隔よりも小さい幅(図5a参照。「Z方向からみた図」中、幅規制機構の上下方向の長さを指す)を有することで、塗液の水平方向の流れを妨げないようにでき、好ましい。一方、幅規制機構の中間部から下部にかけては塗布部の内部形状に沿った形状(つまり、中間部から下部にかけて塗布部の内部形状に沿った板形状のブッシュ)とすることが液溜り部での塗液の滞留を抑制でき、塗液の劣化を抑制できることから好ましい。この意味から、幅規制機構は狭窄部23まで挿入されることが好ましい。 There are no particular limitations on the shape and material of the width restriction mechanism, but a plate-shaped bush is preferred because it is simple. Also, at the top, i.e., near the liquid surface, it has a width smaller than the distance between the wall members 21a and 21b (see FIG. 5a. In the "view from the Z direction," this refers to the vertical length of the width restriction mechanism), which is preferred because it prevents the horizontal flow of the coating liquid from being impeded. On the other hand, it is preferred that the width restriction mechanism has a shape that conforms to the internal shape of the coating section from the middle to the bottom (i.e., a plate-shaped bush that conforms to the internal shape of the coating section from the middle to the bottom), which can prevent the coating liquid from stagnating in the liquid pool and thus prevent deterioration of the coating liquid. In this sense, it is preferred that the width restriction mechanism is inserted up to the narrowed section 23.

図5aは、幅規制機構として板形状ブッシュの例を示しているが、ブッシュの中間より下部が液溜り部22のテーパー形状に沿い、狭窄部23まで挿入される例を示している。図5aにはL2が液面から出口まで一定の例を示しているが、幅規制機構の目的を達成する範囲で部位によって規制する幅を変更してもよい。幅規制機構は任意の方法で塗布部20に固定することができるが、板形状ブッシュの場合には、上下方向で複数の部位で固定することで、高液圧による板形状ブッシュの変形による規制幅の変動を抑制することができる。例えば、上部はステーを用い、下部は塗布部に差し込むようにすると、幅規制機構による幅の規制が容易であり、好ましい。 Figure 5a shows an example of a plate-shaped bush as the width restriction mechanism, with the lower part of the bush inserted into the narrowed part 23 along the tapered shape of the liquid reservoir 22. Figure 5a shows an example in which L2 is constant from the liquid surface to the outlet, but the width to be restricted may be changed depending on the part as long as the purpose of the width restriction mechanism is achieved. The width restriction mechanism can be fixed to the application part 20 by any method, but in the case of a plate-shaped bush, by fixing it at multiple parts in the vertical direction, it is possible to suppress fluctuations in the restricted width caused by deformation of the plate-shaped bush due to high liquid pressure. For example, it is preferable to use a stay for the upper part and insert the lower part into the application part, as this makes it easier to restrict the width using the width restriction mechanism.

<塗液含有強化繊維テープの幅精度>
前記したように、本発明では、塗布工程で種々の幅規制により強化繊維テープの走行安定性を向上可能であるが、同様にこれにより塗液含有強化繊維テープの幅精度を向上することもできる。より具体的には、塗液含有強化繊維テープ幅の変動係数(CV)は5%以下とする。
<Width precision of coating liquid-containing reinforced fiber tape>
As described above, in the present invention, the running stability of the reinforcing fiber tape can be improved by various width restrictions in the coating process, and this can also improve the width precision of the coating liquid-containing reinforcing fiber tape. More specifically, the coefficient of variation (CV) of the width of the coating liquid-containing reinforcing fiber tape is set to 5% or less.

なお、テープ幅の変動係数(CV)は以下のようにして求めることができる。まず、塗液含有強化繊維テープの幅(W)を、テープ長手方向に30点以上計測する。幅計測方法としては、得られた塗液含有強化繊維テープをオフラインでノギスなどを用いて離散的に計測しても良いし、塗布部下方でのテープ走行を動画撮影し、この中でテープ幅をノギスなどで計測することもできる。この時も離散的に計測となる。離散的に計測する場合には、測定点間距離はテープ長手方向に30cm以上離すものとする。また、光学式などの幅測定器を塗布部下方に設置し連続的に幅計測を行ってもよい。幅測定器としては、たとえばキーエンス社製LS-7030などを例示することができる。連続的に計測する場合には、テープ長手方向に10m以上計測し、30点以上のデータ(W)を取得する。そしてこれらの計測値(W)からテープ幅の平均値(W)、標準偏差(σ)を求め、(I)式より幅変動係数(CV)を求めることができる。 The coefficient of variation (CV) of the tape width can be obtained as follows. First, the width (W n ) of the coating liquid-containing reinforcing fiber tape is measured at 30 or more points in the tape longitudinal direction. As a method of measuring the width, the obtained coating liquid-containing reinforcing fiber tape may be measured discretely offline using a caliper or the like, or the tape running under the coating part may be filmed and the tape width may be measured using a caliper or the like. In this case, the measurement is also discrete. In the case of measuring discretely, the distance between the measurement points is set to 30 cm or more in the tape longitudinal direction. In addition, an optical width measuring instrument may be installed under the coating part to perform continuous width measurement. As an example of the width measuring instrument, LS-7030 manufactured by Keyence Corporation can be exemplified. In the case of continuous measurement, 10 m or more is measured in the tape longitudinal direction to obtain 30 or more points of data (W n ). From these measured values (W n ), the average value (W A ) and standard deviation (σ W ) of the tape width are obtained, and the coefficient of width variation (CV) can be calculated from equation (I).

CV(%)=(σ/W)×100(%)・・・(I)。 CV (%) = (σ W /W A )×100 (%)...(I).

参考文献2(特開平1-178412号公報)のようなキスロールを用いる方法では、塗液を付与するロール上で強化繊維テープに幅規制が無いため、塗液のしみ込みにより強化繊維が幅方向に移動し易く、本質的に幅が変動し易いと考えられる。実際、参考文献1ではキスロールによる樹脂塗布後に幅規制ロールを作用させており、これは塗布部であるキスロール上での幅精度が不十分であることを示していると考えられる。一方、本発明では、前記したように液溜り部の幅Lを制御したり、幅規制機構を付加することで、塗布部でテープ幅を制御できるため、このような高度なテープ幅精度が得られるのである。参考文献1のようにマトリックス樹脂付与後に幅規制を行うと、幅規制部で余分なマトリックス樹脂が付着し、工程を不安定化したり清掃周期が短くなるなどの問題が発生する可能性が予測される。これに比べ、本発明のように塗布部で幅規制を行うと、幅規制後に付与する塗液(マトリックス樹脂など)の計量が行えるため、余分な塗液が工程下流を汚す可能性が低いこともメリットである。 In the method using a kiss roll as in Reference 2 (JP Patent Publication 1-178412), since there is no width restriction on the reinforcing fiber tape on the roll that applies the coating liquid, the reinforcing fibers are likely to move in the width direction due to the penetration of the coating liquid, and it is considered that the width is essentially likely to fluctuate. In fact, in Reference 1, a width restriction roll is applied after the resin is applied by the kiss roll, which is considered to indicate that the width accuracy on the kiss roll, which is the application part, is insufficient. On the other hand, in the present invention, as described above, the width L of the liquid pool part is controlled and a width restriction mechanism is added, so that the tape width can be controlled in the application part, and such high tape width accuracy can be obtained. If the width is restricted after the matrix resin is applied as in Reference 1, it is predicted that there is a possibility that problems such as excess matrix resin will adhere to the width restriction part, destabilizing the process and shortening the cleaning cycle will occur. In contrast, if the width is restricted in the application part as in the present invention, the coating liquid (matrix resin, etc.) applied after the width restriction can be metered, so there is also an advantage that the excess coating liquid is less likely to contaminate the downstream of the process.

<塗布直後冷却>
図5bに示すように、塗布工程に連続して冷却工程をおいて塗液含有強化繊維テープを冷却することも可能である。ここで、塗布工程と冷却工程が連続するとは、塗布工程を行う装置と冷却工程を行う装置との間に搬送ロール14などのその他の装置類を存在させないで各工程を行うことをいう。塗布直後にて塗液含有強化繊維テープを冷却することで、強化繊維テープに含浸された樹脂の粘度を大きくし、強化繊維テープ中の樹脂流動を抑制することで幅精度が良好な状態を維持することが可能である。塗布部20と冷却装置62間の距離は特に限定されないが、近いほど効果が高く、好ましくは500mm以下である。冷却装置の形態は特に限定されないが、例えば、液溜まり部の塗液よりも低い温度の空気を塗液含有強化繊維テープに当てる方法などがあげられる。
<Cooling immediately after application>
As shown in FIG. 5b, it is also possible to cool the coating liquid-containing reinforcing fiber tape by performing a cooling process consecutively to the coating process. Here, the coating process and the cooling process are consecutive, meaning that each process is performed without the presence of other devices such as a conveying roll 14 between the device performing the coating process and the device performing the cooling process. By cooling the coating liquid-containing reinforcing fiber tape immediately after coating, it is possible to increase the viscosity of the resin impregnated in the reinforcing fiber tape and suppress the resin flow in the reinforcing fiber tape, thereby maintaining a good state of width accuracy. The distance between the coating unit 20 and the cooling device 62 is not particularly limited, but the closer the distance, the higher the effect, and is preferably 500 mm or less. The form of the cooling device is not particularly limited, but for example, a method of applying air at a temperature lower than the coating liquid in the liquid pool to the coating liquid-containing reinforcing fiber tape can be mentioned.

<液溜り部の形状>
前記で詳述したように、本発明においては、液溜り部22で液溜り部は強化繊維テープの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有することで、強化繊維テープの走行方向に液圧を増大させることが重要であるが、ここで強化繊維テープの走行方向に断面積が連続的に減少するとは、走行方向に連続的に液圧を増大可能であれば、その形状には特に制限は無い。液溜り部の横断面図において、テーパー状(直線状)であったり、ラッパ状などのように曲線的な形態を示してもよい。また、断面積減少部は液溜り部全長にわたって連続してもよいし、本発明の目的、効果が得られる範囲であれば、一部に断面積が減少しない部分や逆に拡大する部分を含んでいてもよい。これらについて、以下に図6~9で例を挙げて詳述する。
<Shape of liquid reservoir>
As described above in detail, in the present invention, it is important that the liquid pool 22 has a portion in which the cross-sectional area decreases continuously along the running direction of the reinforcing fiber tape, thereby increasing the liquid pressure in the running direction of the reinforcing fiber tape. Here, the cross-sectional area continuously decreases in the running direction of the reinforcing fiber tape, and there is no particular restriction on the shape of the cross-sectional area as long as the liquid pressure can be continuously increased in the running direction. In the cross-sectional view of the liquid pool, it may be tapered (straight) or may have a curved shape such as a trumpet shape. In addition, the cross-sectional area reduction portion may be continuous over the entire length of the liquid pool, and may include a portion in which the cross-sectional area does not decrease or increases conversely, as long as the object and effect of the present invention are obtained. These will be described in detail below with examples in Figures 6 to 9.

図6は、図2とは別の実施形態の塗布部20bの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21c、21dの形状が異なる以外は、図2の塗布部20と同じである。図6の塗布部20bのように、液溜り部22が、鉛直方向下向きZに断面積が連続的に減少する領域22aと、断面積が減少しない領域22bに分かれていてもよい。このとき、液溜り部における断面積が連続的に減少する部分の長さHは10mm以上であることが好ましい。さらに好ましい断面積が連続的に減少する部分の長さHは50mm以上である。 Figure 6 is a detailed cross-sectional view of an application part 20b of an embodiment different from that of Figure 2. It is the same as the application part 20 of Figure 2, except that the shapes of the wall members 21c and 21d that constitute the liquid reservoir 22 are different. As in the application part 20b of Figure 6, the liquid reservoir 22 may be divided into a region 22a in which the cross-sectional area continuously decreases in the vertical downward direction Z, and a region 22b in which the cross-sectional area does not decrease. In this case, the length H of the portion in the liquid reservoir where the cross-sectional area continuously decreases is preferably 10 mm or more. More preferably, the length H of the portion where the cross-sectional area continuously decreases is 50 mm or more.

これにより、強化繊維テープ1aによって随伴された塗液2が、液溜まり部22の断面積が連続的に減少する領域22aで圧縮される距離が確保され、液溜り部22の下部で発生する液圧を十分に増大させることができる。その結果、液圧により毛羽が狭窄部23に詰まるのを防止し、また液圧により塗液2が強化繊維テープ1aに含浸する効果を得ることができる。一方、装置が大型化することによる取扱性を考慮するとHは2000mm以下であることが好ましい。 This ensures that the coating liquid 2 entrained by the reinforced fiber tape 1a is compressed over a distance in the region 22a where the cross-sectional area of the liquid pool 22 decreases continuously, and the liquid pressure generated in the lower part of the liquid pool 22 can be sufficiently increased. As a result, it is possible to prevent the fluff from clogging the narrowed part 23 due to the liquid pressure, and also to obtain the effect of the coating liquid 2 impregnating the reinforced fiber tape 1a due to the liquid pressure. On the other hand, considering the ease of handling due to the large size of the device, it is preferable that H is 2000 mm or less.

ここで、図2の塗布部20や図6の塗布部20bのように、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aをテーパー状とする場合、テーパーの開き角度θは小さい方が好ましく、具体的には鋭角(90°以下)にすることが好ましい。これにより、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22a(テーパー部)で塗液2の圧縮効果を高め、高い液圧を得やすくすることができる。 When the region 22a where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 decreases continuously is tapered, as in the application section 20 in FIG. 2 and the application section 20b in FIG. 6, it is preferable that the taper opening angle θ is small, and specifically, it is preferable that it is an acute angle (90° or less). This increases the compression effect of the coating liquid 2 in the region 22a (tapered section) where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 decreases continuously, making it easier to obtain high liquid pressure.

図7は、図6とは別の実施形態の塗布部20cの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21e、21fの形状が2段テーパー状となっている以外は、図6の塗布部20bと同じである。このように、液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aを2段以上の多段テーパー部で構成してもよい。このとき、狭窄部23に最も近いテーパー部の開き角度θを鋭角にするのが、前記の圧縮効果を高める観点から好ましい。またこの場合も、液溜り部22の断面積が連続的に減少する部分の長さ(領域22a)Hを10mm以上にすることが好ましい。さらに好ましい液溜り部における断面積が連続的に減少する部分の長さHは50mm以上である。装置が大型化することによる取扱性を考慮するとHは2000mm以下であることが好ましい。 Figure 7 is a detailed cross-sectional view of the application part 20c of another embodiment different from that of Figure 6. It is the same as the application part 20b of Figure 6, except that the wall members 21e and 21f constituting the liquid reservoir 22 have a two-stage tapered shape. In this way, the region 22a where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 decreases continuously may be configured as a multi-stage tapered section of two or more stages. In this case, it is preferable to make the opening angle θ of the tapered section closest to the narrowed section 23 an acute angle from the viewpoint of enhancing the compression effect. In this case, it is also preferable to set the length H (region 22a) of the part where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 decreases continuously to 10 mm or more. More preferably, the length H of the part where the cross-sectional area of the liquid reservoir decreases continuously is 50 mm or more. Considering the handleability due to the large size of the device, it is preferable that H is 2000 mm or less.

図7のように液溜り部22の断面積が連続的に減少する領域22aを多段のテーパー部にすることで、液溜り部22に貯留できる塗液2の体積を維持しつつ、狭窄部23に最も近いテーパー部の角度θをより小さくすることができる。これにより液溜り部22の下部で発生する液圧がより高くなり、毛羽の排除効果や塗液2の含浸効果をさらに高めることが可能となる。 As shown in FIG. 7, by forming the region 22a where the cross-sectional area of the liquid reservoir 22 continuously decreases into a multi-stage tapered section, it is possible to maintain the volume of the coating liquid 2 that can be stored in the liquid reservoir 22 while making the angle θ of the tapered section closest to the narrowed section 23 smaller. This increases the liquid pressure generated at the bottom of the liquid reservoir 22, making it possible to further improve the effect of removing fuzz and the effect of impregnating the coating liquid 2.

図8は、図6とは別の実施形態の塗布部20dの詳細横断面図である。液溜り部22を構成する壁面部材21g、21hの形状が階段状となっている以外は、図6の塗布部20bと同じである。このように、液溜り部22の最下部に断面積が連続的に減少する領域22aがあれば、本発明の目的である液圧の増大効果は得られるため、液溜り部22の他の部分に断面積が断続的に減少する領域22cを含んでいてもよい。液溜り部22を図8のような形状にすることで、断面積が連続的に減少する領域22aの形状を維持しつつ、液溜り部22の奥行きBを拡大して貯留できる塗液2の体積を大きくすることができる。その結果、塗布部20dに塗液2を連続して供給できない場合でも、長時間、強化繊維テープ1aに塗液2を付与し続けることが可能となり、塗液含有強化繊維テープ1bの生産性がより向上する。 Figure 8 is a detailed cross-sectional view of the application part 20d of another embodiment different from that of Figure 6. Except for the fact that the wall members 21g and 21h constituting the liquid reservoir 22 have a stepped shape, the application part 20b of Figure 6 is the same as that of Figure 6. In this way, if there is a region 22a in which the cross-sectional area decreases continuously at the bottom of the liquid reservoir 22, the effect of increasing the liquid pressure, which is the object of the present invention, can be obtained, so the liquid reservoir 22 may include a region 22c in which the cross-sectional area decreases intermittently in other parts. By making the liquid reservoir 22 into a shape as shown in Figure 8, it is possible to increase the volume of the coating liquid 2 that can be stored by expanding the depth B of the liquid reservoir 22 while maintaining the shape of the region 22a in which the cross-sectional area decreases continuously. As a result, even if the coating liquid 2 cannot be continuously supplied to the application part 20d, it is possible to continue applying the coating liquid 2 to the reinforced fiber tape 1a for a long time, and the productivity of the coating liquid-containing reinforced fiber tape 1b is further improved.

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

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

図10は本発明とは別の実施形態の塗布部30の詳細横断面図である。本発明の実施形態とは異なり、図10の液溜り部32は鉛直方向下向きZに断面積が連続的に減少する領域を含まず、狭窄部23との境界33で断面積が不連続で急激に減少する構成である。このため、強化繊維テープ1aが詰まり易い。 Figure 10 is a detailed cross-sectional view of the application section 30 of another embodiment of the present invention. Unlike the embodiment of the present invention, the liquid pool section 32 in Figure 10 does not include a region in which the cross-sectional area decreases continuously in the vertical downward direction Z, but rather has a configuration in which the cross-sectional area decreases discontinuously and suddenly at the boundary 33 with the narrowed section 23. For this reason, the reinforced fiber tape 1a is prone to clogging.

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

<走行機構>
強化繊維テープや塗液含有強化繊維テープを搬送するための走行機構としては、公知のローラー等を好適に用いることができる。本発明では強化繊維テープが鉛直下向きに搬送されるため、塗布部を挟んで上下にローラーを配置することが好ましい。
<Running mechanism>
As a running mechanism for transporting the reinforcing fiber tape or the coating liquid-containing reinforcing fiber tape, a known roller or the like can be suitably used. In the present invention, since the reinforcing fiber tape is transported vertically downward, it is preferable to arrange rollers above and below the coating section.

また、本発明では、強化繊維の配列乱れや毛羽立ちを抑制するため、強化繊維テープの走行経路はなるべく直線状であることが好ましい。また、塗液含有強化繊維テープは離型テープとの積層体であるシート状一体物とすることが多いが、これの搬送工程において、屈曲部を有すると、内層と外層の周長差による皺が発生する場合が有るため、シート状一体物の走行経路もなるべく直線状であることが好ましい。この観点からは、シート状一体物の走行経路中では、ニップロールを用いる方が好ましい。 In the present invention, in order to suppress the disorder of the reinforcing fibers and fuzzing, it is preferable that the running path of the reinforcing fiber tape is as straight as possible. Furthermore, the coating liquid-containing reinforcing fiber tape is often made into a sheet-like integrated product that is a laminate with a release tape, and if there are bent parts in the transport process, wrinkles may occur due to the difference in circumferential length between the inner layer and the outer layer, so it is preferable that the running path of the sheet-like integrated product is also as straight as possible. From this perspective, it is preferable to use nip rolls in the running path of the sheet-like integrated product.

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

<高張力引き取り装置>
本発明では、塗布部から塗液含有強化繊維テープを引き出すための高張力引き取り装置を塗布部より工程下流に配置することができる。これは、塗布部で、強化繊維テープと塗液の間で高い摩擦力、せん断応力が発生するため、それに打ち勝って塗液含有強化繊維テープを引き出すためには、工程下流で高い引き取り張力を発生させることが好ましいためである。高張力引き取り装置としては、ニップロールやS字ロールなどを用いることができるが、いずれもロールと塗液含有強化繊維テープの間の摩擦力を高めることで、スリップを防止し、安定した走行を可能とすることができる。このためには、摩擦係数の高い材料をロール表面に配したり、ニップ圧力やS字ロールへの塗液含有強化繊維テープの押し付け圧を高くすることが好ましい。スリップを防止する観点からは、S字ロールの方がロール径や接触長などで容易に摩擦力を制御でき、好ましい。
<High tension take-off device>
In the present invention, a high-tension take-off device for drawing out the coating liquid-containing reinforcing fiber tape from the coating section can be disposed downstream of the coating section. This is because high friction and shear stress occur between the reinforcing fiber tape and the coating liquid in the coating section, and in order to overcome this and draw out the coating liquid-containing reinforcing fiber tape, it is preferable to generate a high take-off tension downstream of the process. As the high-tension take-off device, a nip roll or an S-shaped roll can be used, and both can prevent slipping and enable stable running by increasing the friction between the roll and the coating liquid-containing reinforcing fiber tape. For this purpose, it is preferable to arrange a material with a high friction coefficient on the roll surface, or to increase the nip pressure or the pressing pressure of the coating liquid-containing reinforcing fiber tape against the S-shaped roll. From the viewpoint of preventing slipping, the S-shaped roll is preferable because the friction force can be easily controlled by the roll diameter, contact length, etc.

<離型テープ供給装置>
本発明を用いての塗液含有強化繊維テープやFRPの製造においては適宜、離型テープ供給装置を用いることができ、そのようなものとしては公知のものを使用することができるが、巻き出し張力を巻き出し速度にフィードバックできる機構を備えていることが離型テープの安定走行の観点から好ましい。
<Release tape supply device>
In the production of coating liquid-containing reinforcing fiber tape or FRP using the present invention, a release tape supplying device can be used as appropriate. Any known release tape supplying device can be used, but from the viewpoint of stable running of the release tape, it is preferable that the release tape supplying device is equipped with a mechanism that can feed back the unwinding tension to the unwinding speed.

<塗液含有強化繊維テープの樹脂含浸度>
塗液含有強化繊維テープ1bがFW装置15aに巻き取られる前のマトリックス樹脂の含浸率は90%以上であることが望ましい。マトリックス樹脂の含浸の様子は、工程中より採取した塗液含有強化繊維テープ1bを裂き、内部を目視することで含浸の有無を確認することができ、より定量的には例えば剥離法で評価することが可能である。剥離法によるマトリックス樹脂の含浸率は以下のようにして測定することができる。すなわち、採取した塗液含有強化繊維テープ1bを粘着テープで挟み、これを剥離し、マトリックス樹脂が付着した強化繊維とマトリックス樹脂が付着していない強化繊維を分離する。そして、投入した強化繊維テープ全体の質量に対するマトリックス樹脂が付着した強化繊維の質量の比率を剥離法によるマトリックス樹脂の含浸率とすることができる。また、含浸度が高い塗液含有強化繊維テープ1bでは、毛細管現象による吸水率により含浸度を評価することもできる。具体的には、特表2016-510077号公報に記載の方法にならい、塗液含有強化繊維テープ1bの下端5mmを水に5分間浸漬した時の質量変化から計算することができる。
<Degree of resin impregnation of coating liquid-containing reinforced fiber tape>
The impregnation rate of the matrix resin before the coating liquid-containing reinforcing fiber tape 1b is wound up by the FW device 15a is preferably 90% or more. The state of impregnation of the matrix resin can be confirmed by tearing the coating liquid-containing reinforcing fiber tape 1b collected during the process and visually inspecting the inside, and can be more quantitatively evaluated, for example, by a peeling method. The impregnation rate of the matrix resin by the peeling method can be measured as follows. That is, the collected coating liquid-containing reinforcing fiber tape 1b is sandwiched between adhesive tape, which is peeled off to separate the reinforcing fiber to which the matrix resin is attached and the reinforcing fiber to which the matrix resin is not attached. Then, the ratio of the mass of the reinforcing fiber to which the matrix resin is attached to the mass of the entire reinforcing fiber tape input can be regarded as the impregnation rate of the matrix resin by the peeling method. In addition, in the coating liquid-containing reinforcing fiber tape 1b with a high degree of impregnation, the degree of impregnation can also be evaluated by the water absorption rate due to the capillary phenomenon. Specifically, following the method described in JP-A-2016-510077, it can be calculated from the change in mass when 5 mm of the bottom end of the coating liquid-containing reinforcing fiber tape 1b is immersed in water for 5 minutes.

<多ライン化>
同時に2枚以上の複数の塗液含有強化繊維テープを準備し、前述のFW装置内の1つのアイクチ案内部に誘導させ成型体を製造すると、生産性が向上し好ましい。図14には一例として、塗布部を5つ並列方向に連結した例を示している。この時、5枚の強化繊維テープ416は、それぞれ独立した5つの強化繊維予熱装置420、塗布部430を通過し、5枚の塗液含有強化繊維テープ471が得られるようにしてもよいし、強化繊維予熱装置420、塗布部430は並列方向に一体化されていてもよい。この場合には、塗布部430中で幅規制機構、塗布部出口幅を独立に5つ備えればよい。
<Multiple lines>
It is preferable to prepare two or more coating liquid-containing reinforcing fiber tapes at the same time and guide them to one Aikuchi guide section in the FW device to manufacture a molded body, which improves productivity. Figure 14 shows an example in which five coating sections are connected in a parallel direction. At this time, the five reinforcing fiber tapes 416 may pass through five independent reinforcing fiber preheating devices 420 and coating sections 430, respectively, to obtain five coating liquid-containing reinforcing fiber tapes 471, or the reinforcing fiber preheating devices 420 and coating sections 430 may be integrated in a parallel direction. In this case, it is sufficient to provide five independent width regulating mechanisms and coating section outlet widths in the coating section 430.

また、図15記載のように、広幅の塗布部の入り口を所望のテープ幅が得られるように仕切り、幅を調整した塗布部に通すこともできる。このように塗布部に2枚以上の強化繊維テープを通過させると、1つの塗布装置で複数の塗液含有強化繊維シートを準備できるため、生産性のみならず、装置をコンパクト化にでき装置の取り扱い性も向上するため好ましい。さらに、図16、17記載のように塗布部を水平方向や鉛直方向にずらして配置することも可能である。 Also, as shown in Figure 15, the entrance of a wide application section can be partitioned to obtain the desired tape width, and the tape can be passed through an application section with an adjusted width. By passing two or more reinforced fiber tapes through the application section in this way, multiple coating liquid-containing reinforced fiber sheets can be prepared with one application device, which is preferable not only because it improves productivity but also because it makes the device more compact and makes it easier to handle. Furthermore, it is also possible to arrange the application sections by shifting them horizontally or vertically, as shown in Figures 16 and 17.

<塗液供給機構>
本発明において塗布部内に塗液は貯留されているが、塗工が進行するので塗液を適宜補給することが好ましい。塗液を塗布部に供給する機構には特に制限は無く、公知の装置を使用することができる。塗液は連続的に塗布部に供給することが、塗布部の上部液面を乱さず、強化繊維テープの走行を安定化でき、好ましい。例えば、塗液を貯留する槽から自重を駆動力として供給したり、ポンプなどを用いて連続的に供給することができる。ポンプとしては、ギヤポンプやチューブポンプ、圧力ポンプなど塗液脂の性質に応じ適宜使用することができる。また、塗液が室温で固体の場合には、貯留層上部にメルターを備えておくことが好ましい。また、連続押し出し機などを用いることもできる。また、塗液供給量は塗液の塗布部上部の液面がなるべく一定となるよう、塗布量に応じ連続供給できる機構を備えることが好ましい。このためには、例えば液面高さや塗布部質量などをモニタリングし、それを供給装置にフィードバックするような機構が考えられる。
<Coating liquid supply mechanism>
In the present invention, the coating liquid is stored in the coating section, but as the coating progresses, it is preferable to appropriately replenish the coating liquid. There is no particular restriction on the mechanism for supplying the coating liquid to the coating section, and a known device can be used. It is preferable to continuously supply the coating liquid to the coating section, since the liquid level at the top of the coating section is not disturbed and the running of the reinforced fiber tape can be stabilized. For example, the coating liquid can be supplied from a tank storing the coating liquid using its own weight as a driving force, or it can be continuously supplied using a pump or the like. As the pump, a gear pump, a tube pump, a pressure pump, or the like can be appropriately used depending on the properties of the coating liquid. In addition, when the coating liquid is solid at room temperature, it is preferable to provide a melter at the top of the reservoir. In addition, a continuous extruder or the like can also be used. In addition, it is preferable to provide a mechanism for continuously supplying the coating liquid according to the amount of coating so that the liquid level at the top of the coating section of the coating liquid is as constant as possible. For this purpose, for example, a mechanism for monitoring the liquid level height and the mass of the coating section and feeding it back to the supply device can be considered.

<オンラインモニタリング>
また、塗布量のモニタリングのために、塗布量をオンラインモニタリングできる機構を備えることが好ましい。オンラインモニタリング方法についても特に制限は無く、公知のものを使用可能である。例えば、厚みを計測する装置として、例えばベータ線計などを用いることができる。この場合は、強化繊維テープ厚みと塗液含有強化繊維シートの厚みを計測し、その差分を解析することで塗布量を見積もることが可能である。
<Online monitoring>
In addition, in order to monitor the coating amount, it is preferable to provide a mechanism capable of monitoring the coating amount online. There is no particular limitation on the online monitoring method, and a known method can be used. For example, a beta ray meter or the like can be used as a device for measuring the thickness. In this case, the coating amount can be estimated by measuring the thickness of the reinforcing fiber tape and the thickness of the coating liquid-containing reinforcing fiber sheet and analyzing the difference between them.

オンラインモニタリングされた塗布量は、直ぐに塗布部にフィードバックされ、塗布部の温度や狭窄部23の隙間D(図2参照)の調整に利用することができる。塗布量モニタリングは、もちろん欠点モニタリングとしても使用可能である。厚み計測位置としては、例えば図12~図13で言えば、方向転換ロール419近傍で強化繊維シート416の厚みを計測し、塗布部430から方向転換ロール441の間でプリプレグの厚みを計測することができる。また、赤外線、近赤外線、カメラ(画像解析)などを用いたオンライン欠点モニタリングを行うことも好ましい。 The coating amount monitored online is immediately fed back to the coating section and can be used to adjust the temperature of the coating section and the gap D of the narrowed section 23 (see Figure 2). Coating amount monitoring can also be used to monitor defects. For example, in Figures 12 and 13, the thickness of the reinforcing fiber sheet 416 can be measured near the direction change roll 419, and the thickness of the prepreg can be measured between the coating section 430 and the direction change roll 441. It is also preferable to perform online defect monitoring using infrared rays, near infrared rays, a camera (image analysis), etc.

以下、本発明の具体例を更に詳細に説明する。 Specific examples of the present invention are described in more detail below.

図12は本発明を用いた成型体の製造工程・装置の例の概略図である。複数個の強化繊維ボビン412はクリール411に掛けられているが、クリールに付与されたブレーキ機構により一定張力で強化繊維束414を引き出すことができる。ここで強化繊維を一定張力で引き出すことで、強化繊維テープの幅精度を向上することができる。そして、強化繊維を引き出す際の張力制御装置としては、スピンドル部分に電磁式ブレーキ機構を備えたクリールを用いることが、幅精度向上、装置全体をコンパクト化する観点から好ましい。 Figure 12 is a schematic diagram of an example of a manufacturing process and device for a molded body using the present invention. Multiple reinforcing fiber bobbins 412 are hung on a creel 411, and a brake mechanism attached to the creel allows the reinforcing fiber bundles 414 to be pulled out at a constant tension. By pulling out the reinforcing fibers at a constant tension, the width precision of the reinforcing fiber tape can be improved. In order to improve width precision and make the entire device more compact, it is preferable to use a creel equipped with an electromagnetic brake mechanism on the spindle as a tension control device when pulling out the reinforcing fibers.

引き出された複数本の強化繊維束414は強化繊維配列装置415により整然と配列され、強化繊維テープ416が形成される。強化繊維テープとして強化繊維束1糸条を用いる場合には、強化繊維配列装置414を用いないこともできる。なお、図12では強化繊維束は3糸条しか描画されていないが、実際には、1糸条~数百糸条とすることができる。その後、拡幅装置417、平滑化装置418を経て、方向転換ロール419を経て、鉛直下向きに搬送される。図12では、強化繊維配列装置415~方向転換ロール419まで強化繊維テープ416は装置間を直線状に搬送される。 The pulled out reinforcing fiber bundles 414 are arranged in an orderly manner by the reinforcing fiber arrangement device 415 to form a reinforcing fiber tape 416. When using a single reinforcing fiber bundle thread as the reinforcing fiber tape, the reinforcing fiber arrangement device 414 may not be used. Although only three threads are drawn in the reinforcing fiber bundle in FIG. 12, in reality, there can be one thread to several hundred threads. The reinforcing fiber bundle is then transported vertically downward through a widening device 417, a smoothing device 418, and a direction changing roll 419. In FIG. 12, the reinforcing fiber tape 416 is transported in a straight line between the devices from the reinforcing fiber arrangement device 415 to the direction changing roll 419.

なお、拡幅装置417、平滑化装置418は、目的に応じ、適宜スキップすることもできるし、装置を配置しないこともできる。また、強化繊維配列装置415、拡幅装置417、平滑化装置418の配列順序は目的に応じ適宜変更することもできる。 The widening device 417 and the smoothing device 418 can be skipped or not installed depending on the purpose. The arrangement order of the reinforcing fiber arrangement device 415, the widening device 417, and the smoothing device 418 can be changed depending on the purpose.

強化繊維テープ416は方向転換ロール419から鉛直下向きに走行し、強化繊維予熱装置420、塗布部430を経て方向転換ロール441に到達する。強化繊維テープを複数同時に製造する場合には、図14に示したように強化繊維テープと塗布部を1対1対応させてもよいし、図15のように広幅の塗布部の内部を仕切り、そこに強化繊維テープをそれぞれ通してもよい。また、複数の塗布部は図14のように並列させることもできるし、図16のように千鳥配置とすることもできる。また、図17のように上下に千鳥配置させることも可能である。 The reinforcing fiber tape 416 runs vertically downward from the direction-changing roll 419, passes through the reinforcing fiber preheating device 420 and the coating section 430, and reaches the direction-changing roll 441. When multiple reinforcing fiber tapes are to be manufactured at the same time, the reinforcing fiber tape and the coating section may be in one-to-one correspondence as shown in FIG. 14, or the inside of the wide coating section may be partitioned as shown in FIG. 15, and the reinforcing fiber tape may be passed through each of the partitions. In addition, multiple coating sections may be arranged in parallel as shown in FIG. 14, or may be arranged in a staggered manner as shown in FIG. 16. They may also be arranged in a staggered manner vertically as shown in FIG. 17.

さらに、塗布部430は本発明の目的を達成する範囲で任意の塗布部形状を採用することができる。例えば、図2a、図6~図9のような形状が挙げられる。また、必要に応じ図5aのようにブッシュを備えることもできる。さらに、図11のように、塗布部内にバーを備えることもできる。 Furthermore, the applicator 430 may have any shape as long as it achieves the object of the present invention. For example, the shapes shown in Fig. 2a and Figs. 6 to 9 may be included. If necessary, a bush may be provided as shown in Fig. 5a. Furthermore, a bar may be provided within the applicator as shown in Fig. 11.

図12では、樹脂フィルム供給装置442から巻き出された樹脂フィルム443を方向転換ロール441上で塗液含有強化繊維テープ471の片面に積層し、更に引き続いて塗液含有強化繊維テープ471の別の片面に樹脂フィルムを積層することができる。ここで、樹脂フィルムは離型テープとの積層体であり、樹脂面を塗液含有強化繊維テープ表面に密着させることが好ましい。離型テープには離型紙や離型フィルムなどを用いることができる。樹脂フィルムや離型テープは必要に応じ付与すればよく、場合によっては、これらに関わる装置は省略可能である。これを高張力引取り装置444で引き取ることができる。 In FIG. 12, a resin film 443 unwound from a resin film supply device 442 is laminated on one side of a coating liquid-containing reinforced fiber tape 471 on a direction-changing roll 441, and then a resin film can be laminated on the other side of the coating liquid-containing reinforced fiber tape 471. Here, the resin film is a laminate with a release tape, and it is preferable to bring the resin surface into close contact with the surface of the coating liquid-containing reinforced fiber tape. The release tape can be a release paper or a release film. The resin film and release tape can be applied as needed, and in some cases, the devices related to them can be omitted. This can be taken up by a high-tension take-up device 444.

また、塗布直後には図5bに示すように冷却装置を備えてもよい。図12では高張力引き取り装置444としてニップロールを描画している。なお、塗液が低粘度の場合や塗液含有強化繊維テープのライン数が少ない時には、高張力引取装置は省略可能である。その後、シート状一体物は熱板451と加熱ニップロール452を備えた追含浸装置450を経て、冷却装置461で冷却された後、引き取り装置462で引き取られ、上下側の離型テープ446を剥がした後、FW装置464でアイクチ案内部472を通りライナーに巻きつけ成型体473を得ることができる。 Also, immediately after coating, a cooling device may be provided as shown in FIG. 5b. In FIG. 12, a nip roll is drawn as the high tension take-up device 444. Note that when the coating liquid has a low viscosity or when the number of lines of the coating liquid-containing reinforced fiber tape is small, the high tension take-up device can be omitted. The sheet-like integrated body then passes through a re-impregnation device 450 equipped with a hot plate 451 and a heated nip roll 452, is cooled by a cooling device 461, is taken up by a take-up device 462, and after the upper and lower release tapes 446 are peeled off, it passes through an Aikuchi guide section 472 in a FW device 464 and is wound around a liner to obtain a molded body 473.

追含浸も必要に応じて施せばよく、場合によっては、追含浸機や冷却装置は省略可能である。方向転換ロール441からFW装置464まで塗液含有強化繊維テープ471は基本直線状に搬送されるため、皺の発生を抑制することができる。なお、図12では、マトリックス樹脂供給装置、オンラインモニタリング装置の描画は省略してある。 Re-impregnation can be performed as needed, and in some cases, the re-impregnation machine and cooling device can be omitted. Since the coating liquid-containing reinforcing fiber tape 471 is basically transported in a straight line from the direction-changing roll 441 to the FW device 464, the occurrence of wrinkles can be suppressed. Note that in Figure 12, the matrix resin supply device and online monitoring device are not shown.

図12では鉛直方向に強化繊維テープを走行させて、塗布部430で塗布した例を示したが、図13のように塗布部430を図1b、図2b~2eの様式とすることで、図12と同様に強化繊維テープを水平方向または傾斜方向に走行し、塗布することが可能である。図18に表された態様においても同様である。 Figure 12 shows an example in which the reinforced fiber tape is run vertically and applied by the application unit 430, but by configuring the application unit 430 in the format of Figures 1b and 2b to 2e as shown in Figure 13, it is possible to run the reinforced fiber tape horizontally or at an angle and apply it in the same way as in Figure 12. The same applies to the embodiment shown in Figure 18.

<FW装置>
FW装置として図18記載の構成の装置を用いた。クリールとしては電磁式のブレーキ機構を備えたものを用いた。FW装置にはφ300mm、幅300mmの高密度ポリエチレン製の容器を設置し、フープ巻きとなるように塗液含有強化繊維テープを巻き付けた。なお、図18では、塗液供給装置やオンライン計測装置、ダンサロールやアイクチ案内部の図示は省略してある。
<FW device>
The FW device used was the one with the configuration shown in Fig. 18. The creel used was equipped with an electromagnetic brake mechanism. A high-density polyethylene container with a diameter of 300 mm and a width of 300 mm was installed in the FW device, and the coating liquid-containing reinforced fiber tape was wound around it in a hoop winding manner. Note that in Fig. 18, the coating liquid supply device, online measurement device, dancer roll, and Aikuchi guide unit are omitted from the illustration.

<塗布部>
図6の形態の次の(III)~(V)を備える塗布部20bタイプの塗布部を用いた。(III)互いに連通された液溜まり部と狭窄部を備える。(IV)前記液溜り部は強化繊維テープの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有する。(V)前記狭窄部はスリット状の断面を有し、液溜まり部よりも小さい断面積を有する。塗布部は、液溜り部および狭窄部を形成する壁面部材にはステンレス製のブロックを用い、また側板部材にはステンレス製のプレートを用いた。強化繊維シートの走行方向は鉛直方向下向き、液溜り部のテーパーは開き角度30°とした。また、幅規制機構として、図5a記載のような塗布部内部形状に合わせた板状ブッシュを備えており、さらにこの板状ブッシュの設置位置自在に変更し、L2を適宜調整できるようにした。断面積が連続的に減少する鉛直方向高さHは20mmである。狭窄部の隙間Dは0.2mmとした。また、狭窄部出口から塗液が漏れないように、狭窄部出口下面においてブッシュより外側は塞いで使用した。
<Coating section>
The coating section 20b type coating section having the following (III) to (V) in the form of FIG. 6 was used. (III) The coating section has a liquid pool and a narrowed section that are connected to each other. (IV) The liquid pool has a portion in which the cross-sectional area continuously decreases along the running direction of the reinforced fiber tape. (V) The narrowed section has a slit-shaped cross section and has a smaller cross-sectional area than the liquid pool. The coating section used stainless steel blocks for the wall members that form the liquid pool and narrowed section, and stainless steel plates for the side plate members. The running direction of the reinforced fiber sheet was vertically downward, and the taper of the liquid pool had an opening angle of 30°. In addition, as a width regulating mechanism, a plate-shaped bush that matches the internal shape of the coating section as shown in FIG. 5a was provided, and the installation position of this plate-shaped bush was freely changed so that L2 could be adjusted appropriately. The vertical height H at which the cross-sectional area continuously decreases was 20 mm. The gap D of the narrowed section was 0.2 mm. In order to prevent the coating liquid from leaking from the narrowed portion outlet, the lower surface of the narrowed portion outlet was closed outside the bush.

<強化繊維テープ>
強化繊維として、炭素繊維(東レ製、“トレカ(登録商標)”T720S(36K))1糸条を強化繊維テープとして用いた。
<Reinforced fiber tape>
As the reinforcing fiber, one strand of carbon fiber (manufactured by Toray, "TORAYCA (registered trademark)" T720S (36K)) was used as a reinforcing fiber tape.

<マトリックス樹脂>
エポキシ樹脂(芳香族アミン型エポキシ樹脂+ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物)、硬化剤、硬化助剤の混合物である。これの粘度をTA Instruments社製ARES-G2を用いて、測定周波数0.5Hz、昇温速度1.5℃/分で測定したところ、40℃で0.6Pa・s、25℃で3Pa・sであった。
<Matrix resin>
It is a mixture of epoxy resin (a mixture of aromatic amine type epoxy resin + bisphenol type epoxy resin), hardener, and hardener assistant. The viscosity of this mixture was measured using a TA Instruments ARES-G2 at a measurement frequency of 0.5 Hz and a temperature rise rate of 1.5°C/min, and was 0.6 Pa·s at 40°C and 3 Pa·s at 25°C.

<連続走行性の評価>
所定の走行速度で30分間連続走行させ、液溜まり部直上の強化繊維テープに繊維束の割れ(縦スジ状にシート状炭素繊維束が裂けている部分)や繊維束の端部折れ(炭素繊維束が重なっている部分)がなく均一に走行している時間を測定した。テープの割れ、およびテープの端部折れがなく均一に走行している時間の割合が全走行時間の90%以上を占めるものを「Excellent」、70%以上90%未満のものを「Better」、50%以上70%未満のものを「Good」、30%以上50%未満のものを「Fair」、10%以上30%未満のものを「Bad」、10%未満のものを「Worse」とした。
<Evaluation of continuous running performance>
The tape was continuously run for 30 minutes at a predetermined running speed, and the time during which the reinforced fiber tape directly above the liquid pool ran uniformly without any fiber bundle cracks (parts where the sheet-like carbon fiber bundles were torn in vertical stripes) or fiber bundle end bends (parts where the carbon fiber bundles overlap) was measured. The ratio of the time during which the tape ran uniformly without any tape cracks or end bends was 90% or more of the total running time was rated as "Excellent", 70% or more but less than 90% was rated as "Better", 50% or more but less than 70% was rated as "Good", 30% or more but less than 50% was rated as "Fair", 10% or more but less than 30% was rated as "Bad", and less than 10% was rated as "Worse".

<温度上昇の確認>
走行前0分の時の塗布部に貯留された樹脂温度T0と所定の速度で30分間連続走行させた後の塗布部に貯留された樹脂温度T、供給装置内の樹脂温度測定、壁面部材表面温度をそれぞれ測定した。HORIBA製放射温度計IT-545NHを用いて、塗布部に貯留された樹脂温度、供給装置内の樹脂温度測定では放射率を0.95に、壁面部材表面温度では放射率を0.20に設定して、それぞれ10秒間測定し、その時の平均値を測定温度とした。走行後30分後と0分の塗布部に貯留された樹脂温度(T-T0)が3℃未満の場合は「Excellent」、6℃未満3℃以上の場合は「Better」、10℃未満6℃以上の場合は「Good」、10℃以上の場合は「Bad」とした。
<Checking for temperature rise>
The resin temperature T0 stored in the coating section at 0 minutes before running, the resin temperature T stored in the coating section after 30 minutes of continuous running at a predetermined speed, the resin temperature measurement in the supply device, and the wall member surface temperature were each measured. Using a HORIBA radiation thermometer IT-545NH, the resin temperature stored in the coating section and the resin temperature measurement in the supply device were measured with an emissivity of 0.95, and the wall member surface temperature was measured with an emissivity of 0.20, and each was measured for 10 seconds, and the average value at that time was taken as the measured temperature. If the resin temperature (T-T0) stored in the coating section 30 minutes after running and at 0 minutes was less than 3 ° C, it was rated as "Excellent", if it was less than 6 ° C and 3 ° C or more, it was rated as "Better", if it was less than 10 ° C and 6 ° C or more, it was rated as "Good", and if it was 10 ° C or more, it was rated as "Bad".

<樹脂の飛散確認>
塗工装置~FW装置を質量Wfの透明フィルムで覆った。走行前0分の樹脂供給層内質量をW0を測定した。所定の速度で30分間連続走行させた後の、樹脂供給層内質量をWとした。また所定の速度で30分間連続走行させた後の透明フィルムを剥がし測定した質量をWrとした。下記式(II)により樹脂ロス率Lを算出し、以下の基準にて評価した。Lが7%未満「Excellent」、7%以上15%未満「Better」、15%以上20%未満のものを「Good」、20%以上25%未満のものを「Fair」、25%以上30%未満のものを「Bad」、30%以上「Worse」とした。
<Check for resin scattering>
The coating device to the FW device were covered with a transparent film having a mass of Wf. The mass in the resin supply layer 0 minutes before running was measured as W0. The mass in the resin supply layer after 30 minutes of continuous running at a predetermined speed was taken as W. The transparent film was peeled off and the mass measured after 30 minutes of continuous running at a predetermined speed was taken as Wr. The resin loss rate L was calculated using the following formula (II) and evaluated according to the following criteria. L was less than 7% ("Excellent"), 7% or more and less than 15% ("Better"), 15% or more and less than 20% ("Good"), 20% or more and less than 25% ("Fair"), 25% or more and less than 30% ("Bad"), and 30% or more ("Worse").

L(%)=(Wr-Wf)/(W-W0)・・・(II)。 L (%) = (Wr-Wf)/(W-W0)...(II).

<生産性>
FW装置で5000m巻き上げるのにかかった時間より、下記の通り評価した。30分未満「Excellent」、30分以上45分未満「Better」、45分以上60分未満「Good」、60分以上「Fair」。
<Productivity>
The time taken to reel in 5,000 m using the FW device was evaluated as follows: less than 30 minutes ("Excellent"), 30 to 45 minutes ("Better"), 45 to 60 minutes ("Good"), and 60 minutes or more ("Fair").

[実施例1]
塗布部のマトリックス樹脂温度を25℃、壁面部材表面温度を24℃、供給樹脂温度を25℃に設定し、強化繊維テープの走行速度を120m/分として、L2/Wが1.1となるよう調整し、成型体の作製を行った。結果を表1に示す。なお、工程中より切り出して塗液含有強化繊維テープと強化繊維テープを採取した。塗液含有強化繊維テープの質量から強化繊維テープ質量を差し引いて求まる樹脂量Wjは、塗液含有強化繊維テープの質量Wtに対して28%(樹脂含有率、Wj/Wt)であった。また、30秒ごとに壁面部材表面温度を測定し、走行中の塗布部に貯留された樹脂温度Tと壁面部材表面温度T'の関係が常にT-1≧T’を満たすように塗布部20の雰囲気温度を調整した。結果を表1に示す。
[Example 1]
The matrix resin temperature of the coating part was set to 25 ° C, the wall member surface temperature was set to 24 ° C, the supply resin temperature was set to 25 ° C, the running speed of the reinforcing fiber tape was set to 120 m / min, and L2 / W was adjusted to 1.1, and a molded body was produced. The results are shown in Table 1. The coating liquid-containing reinforcing fiber tape and the reinforcing fiber tape were cut out during the process and collected. The resin amount Wj obtained by subtracting the reinforcing fiber tape mass from the mass of the coating liquid-containing reinforcing fiber tape was 28% (resin content, Wj / Wt) with respect to the mass Wt of the coating liquid-containing reinforcing fiber tape. In addition, the wall member surface temperature was measured every 30 seconds, and the atmospheric temperature of the coating part 20 was adjusted so that the relationship between the resin temperature T stored in the coating part during the run and the wall member surface temperature T' always satisfies T-1 ≧ T'. The results are shown in Table 1.

[比較例1、2]
径φ150mmのステンレス製ロールを用いて、図19および図20の通りロールコーター(比較例1)、およびディップコーター(比較例2)としたFW装置を用いて、樹脂含有率が実施例1となるようにロール速度を調整し、実施例1と同様に成型体を作成した。比較例1、2の塗布部は次の(III)~(V)のいずれの条件も満たしていない。(III)互いに連通された液溜まり部と狭窄部を備える。(IV)前記液溜り部は強化繊維テープの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有する。(V)前記狭窄部はスリット状の断面を有し、液溜まり部よりも小さい断面積を有する。結果を表1に示す。
[Comparative Examples 1 and 2]
Using a stainless steel roll with a diameter of φ150 mm, a FW device was used as a roll coater (Comparative Example 1) and a dip coater (Comparative Example 2) as shown in Figures 19 and 20. The roll speed was adjusted so that the resin content was the same as in Example 1, and a molded body was produced in the same manner as in Example 1. The coating parts of Comparative Examples 1 and 2 do not satisfy any of the following conditions (III) to (V). (III) The coating parts have a liquid pool and a narrowed part that are connected to each other. (IV) The liquid pool has a part whose cross-sectional area continuously decreases along the running direction of the reinforcing fiber tape. (V) The narrowed part has a slit-shaped cross section and has a cross-sectional area smaller than that of the liquid pool. The results are shown in Table 1.

Figure 0007676771000001
Figure 0007676771000001

[実施例2]
30秒ごとに壁面部材表面温度を測定し、走行中の塗布部に貯留された樹脂温度Tと壁面部材表面温度T'の関係が常にT-3≧T’を満たすように塗布部20の雰囲気温度を調整した以外は実施例1と同様に成型体を作成した。結果を表2に示す。
[Example 2]
The surface temperature of the wall member was measured every 30 seconds, and the ambient temperature of the coating section 20 was adjusted so that the relationship between the resin temperature T stored in the coating section during travel and the surface temperature T' of the wall member always satisfied T-3 ≧ T'. A molded body was produced in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

[実施例3]
30秒ごとに壁面部材表面温度を測定し、走行中の塗布部に貯留された樹脂温度Tと壁面部材表面温度T'の関係が常にT-5≧T’を満たすように塗布部20の雰囲気温度を調整した以外は実施例1と同様に成型体を作成した。結果を表2に示す。
[Example 3]
The surface temperature of the wall member was measured every 30 seconds, and the ambient temperature of the coating section 20 was adjusted so that the relationship between the resin temperature T stored in the coating section during travel and the surface temperature T' of the wall member always satisfied T-5 ≧ T'. A molded body was produced in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

[比較例3]
雰囲気温度を調整により壁面部材表面温度を調整しなかった以外は実施例1と同様に成型体を作成した。雰囲気温度を調整しなかったことにより、走行中の塗布部に貯留された樹脂温度Tと壁面部材表面温度T”は同じ温度であった(つまり T-1≧T” を満たしていない)。また、走行開始時の塗布部に貯留された樹脂温度Tと供給樹脂温度T’は同じである(つまり T-1≧T’ を満たしていない)。結果を表2に示す。
[Comparative Example 3]
A molded body was produced in the same manner as in Example 1, except that the wall member surface temperature was not adjusted by adjusting the atmospheric temperature. By not adjusting the atmospheric temperature, the resin temperature T stored in the application section during travel and the wall member surface temperature T" were the same temperature (i.e., T-1 ≧ T" is not satisfied). In addition, the resin temperature T stored in the application section at the start of travel and the supplied resin temperature T' were the same (i.e., T-1 ≧ T' is not satisfied). The results are shown in Table 2.

Figure 0007676771000002
Figure 0007676771000002

[実施例4~6]
壁面部材表面温度を調整せずに、供給樹脂温度を表3の通りに設定し、その他の条件は実施例1と同様に成型体を作製した。結果を表3に示す。
[Examples 4 to 6]
Without adjusting the wall member surface temperature, the supplied resin temperature was set as shown in Table 3, and the other conditions were the same as in Example 1 to produce a molded body. The results are shown in Table 3.

Figure 0007676771000003
Figure 0007676771000003

表1より実施例1と比較例1、2を比較すると、塗布部を本発明の形態とすることで樹脂の飛散が抑制されることが分かる。また実施例1~3を比較すると壁面部材表面温度を塗布部に貯留された樹脂温度に対して低くすることで、温度上昇が効果的に抑制できることが分かる。また実施例4~6を比較すると、液溜り部に供給する樹脂温度を調整しても、温度上昇が効果的に抑制できることが分かる。本発明の範囲外となる比較例3では温度上昇が抑制されないことから、本発明が温度上昇に効果的であることが分かる。 Comparing Example 1 with Comparative Examples 1 and 2 in Table 1, it can be seen that resin scattering is suppressed by making the application section the shape of the present invention. Furthermore, comparing Examples 1 to 3, it can be seen that temperature rise can be effectively suppressed by lowering the surface temperature of the wall member relative to the temperature of the resin stored in the application section. Furthermore, comparing Examples 4 to 6, it can be seen that temperature rise can be effectively suppressed even if the temperature of the resin supplied to the liquid reservoir is adjusted. Since temperature rise is not suppressed in Comparative Example 3, which is outside the scope of the present invention, it can be seen that the present invention is effective in suppressing temperature rise.

[実施例7~9]
FW速度を表4の通りにした以外は実施例4と同じ条件にして成型体を作製した。結果を表4に示す。速度を上げると生産性が向上するとともに、樹脂の飛散が抑制された。樹脂飛散抑制は、前述の液圧が増大したことで樹脂含浸が向上したことに由来すると考えられる。
[Examples 7 to 9]
A molded body was produced under the same conditions as in Example 4, except that the FW speed was as shown in Table 4. The results are shown in Table 4. Increasing the speed improved productivity and suppressed resin scattering. It is believed that the suppression of resin scattering is due to the improved resin impregnation caused by the increase in the liquid pressure described above.

Figure 0007676771000004
Figure 0007676771000004

[実施例10~11]
ブッシュの位置を調整しL2/Wを表5のとおりに変更した以外は実施例4と同じ条件にして成型体を作製した。結果を表5に示す。
[Examples 10 to 11]
A molded body was produced under the same conditions as in Example 4, except that the position of the bush was adjusted and L2/W was changed as shown in Table 5. The results are shown in Table 5.

Figure 0007676771000005
Figure 0007676771000005

[実施例12~14]
表6のL/Wとなるような液溜り部および狭窄部を形成する壁面部材にはステンレス製のブロックを用い、板状ブッシュを用いなかった以外は実施例4と同じ条件にして成型体を作製した。結果を表6に示す。
[Examples 12 to 14]
A molded body was produced under the same conditions as in Example 4, except that a stainless steel block was used as the wall member forming the liquid pool and the narrowed portion having the L/W ratio in Table 6, and no plate-shaped bush was used. The results are shown in Table 6.

Figure 0007676771000006
Figure 0007676771000006

[実施例15~16]
断面積が連続的に減少する鉛直方向高さHを表7のとおりに変更した塗工装置に変更した以外は実施例4と同じ条件にして成型体を作製した。結果を表7に示す。
[Examples 15 to 16]
Molded bodies were produced under the same conditions as in Example 4, except that the coating device was changed to one in which the vertical height H at which the cross-sectional area continuously decreases was changed as shown in Table 7. The results are shown in Table 7.

Figure 0007676771000007
Figure 0007676771000007

[実施例17]
塗布部の強化線テープ幅方向の構造を、図15の通り4糸束通過できるようにした、ものを準備した以外は、実施例4と同様に成型体を作製した。実施例4と同様の結果が得られた。なお、実施例1~3、実施例5~11、実施例15~16についても、実施例17と同様に4糸束に変更して実施したところ、実施例1~3、実施例5~11、実施例15~16と同じ結果が得られた。
[Example 17]
A molded body was produced in the same manner as in Example 4, except that the structure of the coating part in the width direction of the reinforcing wire tape was prepared so that four yarn bundles could pass through as shown in Figure 15. The same results as in Example 4 were obtained. Note that when Examples 1 to 3, Examples 5 to 11, and Examples 15 to 16 were also carried out by changing the number of yarn bundles to four as in Example 17, the same results as in Examples 1 to 3, Examples 5 to 11, and Examples 15 to 16 were obtained.

本発明の製造方法で得られる成型体は、CFRPに代表されるFRPとして、航空・宇宙用途でのフレーム・圧力容器や、自動車・列車・船舶用途での圧力容器・ドライブシャフトや、産業資材・建材用途での各種配管・パイプや、スポーツ材料用途としてのラケット・釣り竿・シャフトなど広く適用することができる。特に高圧圧力容器用途に好適に用いることができる。 The molded article obtained by the manufacturing method of the present invention can be widely used as FRP, such as CFRP, for frames and pressure vessels in aerospace applications, pressure vessels and drive shafts in automobiles, trains and ships, various piping and pipes in industrial and building materials, and rackets, fishing rods and shafts as sports materials. It can be particularly suitable for use in high-pressure vessels.

1 強化繊維
1a 強化繊維テープ
1b 塗液含有強化繊維テープ
2 塗液
3 離型テープまたは樹脂フィルム
11 クリール
12 配列装置
13、14 搬送ロール
15a フィラメントワインディング(FW)装置
15b 成型体
15c ライナー
16、16a、16b 供給装置
20 塗布部
20b 別の実施形態の塗布部
20c 別の実施形態の塗布部
20d 別の実施形態の塗布部
20e 別の実施形態の塗布部
21a、21b 壁面部材
21c、21d 別の形状の壁面部材
21e、21f 別の形状の壁面部材
21g、21h 別の形状の壁面部材
21i、21j 別の形状の壁面部材
22 液溜り部
22a 液溜り部のうち断面積が連続的に減少する領域
22b 液溜り部のうち断面積が減少しない領域
22c 液溜り部のうち断面積が断続的に減少する領域
23 狭窄部
24a、24b 側板部材
25 出口
26 隙間
27、27a、27b 幅規制機構
28 冷却機構(冷却板)
30 比較例1の塗布部
31a、31b 比較例1の壁面部材
32 比較例1の液溜り部
33 比較例1の液溜り部のうち断面積が断続的に減少する領域
35a、35b、35c バー
56 脱気機構
60 開口部
61 方向転換部材
62 冷却装置
100 塗工装置
118 アイクチ案内部
B 液溜り部22の奥行き
C 液溜り部22の上部液面までの高さ
D 狭窄部の隙間
G 幅規制を行う位置
H 液溜り部22の断面積が連続的に減少する鉛直方向高さ
L 液溜り部22の幅
R、Ra、Rb 渦流れ
T 循環流
U 狭窄部23の幅
W 狭窄部23の直下で測定した塗液含有強化繊維テープの幅
X 水平方向
Y X、Zに直行方向
Z 強化繊維テープ1aの走行方向(鉛直方向下向き)
θ テーパー部の開き角度
411 クリール
412 強化繊維ボビン
413 方向転換ガイド
414 強化繊維束
415 強化繊維配列装置
416 強化繊維テープ
417 拡幅装置
418 平滑化装置
419 方向転換ロール
420 強化繊維予熱装置
430 塗布部
433 冷却装置
441 方向転換ロール
442 離型テープまたは樹脂フィルム供給装置
443 離型テープまたは樹脂フィルム
444 高張力引取り装置
445 方向転換ロール
446 離型テープ
447 積層ロール
448 高張力引取り装置
449 高張力引取りS字ロール
450 追含浸装置
451 熱板
452 加熱ニップロール
461 冷却装置
462 引き取り装置
463 離型テープ巻取装置
464 フィラメントワインディング(FW)装置
471 塗液含有強化繊維テープ
472 アイクチ案内部
473 成型体
480 ロールコーター
490 ディップコーター
1 Reinforced fiber 1a Reinforced fiber tape 1b Coating liquid-containing reinforced fiber tape 2 Coating liquid 3 Release tape or resin film 11 Creel 12 Arrangement device 13, 14 Transport roll 15a Filament winding (FW) device 15b Molded body 15c Liner 16, 16a, 16b Supply device 20 Coating section 20b Coating section of another embodiment 20c Coating section of another embodiment 20d Coating section of another embodiment 20e Coating section of another embodiment 21a, 21b Wall member 21c, 21d Wall member of another shape 21e, 21f Wall member of another shape 21g, 21h Wall member of another shape 21i, 21j Wall member of another shape 22 Liquid pool 22a Region 22b of liquid pool where cross-sectional area continuously decreases Region 22c of liquid pool where cross-sectional area does not decrease Region 23 of liquid pool where cross-sectional area intermittently decreases Narrowed portion 24a, 24b Side plate member 25 Outlet 26 Gap 27, 27a, 27b Width restriction mechanism 28 Cooling mechanism (cooling plate)
30 Coating portion 31a, 31b of Comparative Example 1 Wall member 32 of Comparative Example 1 Liquid reservoir portion 33 of Comparative Example 1 Regions 35a, 35b, 35c of the liquid reservoir portion of Comparative Example 1 where the cross-sectional area intermittently decreases Bar 56 Deaeration mechanism 60 Opening 61 Direction change member 62 Cooling device 100 Coating device 118 Aikuchi guide portion B Depth of liquid reservoir portion 22 C Height to upper liquid level of liquid reservoir portion 22 D Gap of narrowed portion G Position for width regulation H Vertical height L where the cross-sectional area of the liquid reservoir portion 22 continuously decreases Width R, Ra, Rb of liquid reservoir portion 22 Vortex flow T Circulation flow U Width W of narrowed portion 23 Width X of coating liquid-containing reinforcing fiber tape measured directly below narrowed portion 23 Horizontal direction Y Direction perpendicular to X and Z Z Traveling direction of reinforcing fiber tape 1a (vertical downward)
θ: Opening angle of taper portion 411 Creel 412 Reinforced fiber bobbin 413 Direction changing guide 414 Reinforced fiber bundle 415 Reinforced fiber arrangement device 416 Reinforced fiber tape 417 Width spreading device 418 Smoothing device 419 Direction changing roll 420 Reinforced fiber preheating device 430 Coating section 433 Cooling device 441 Direction changing roll 442 Release tape or resin film supply device 443 Release tape or resin film 444 High tension take-up device 445 Direction changing roll 446 Release tape 447 Lamination roll 448 High tension take-up device 449 High tension take-up S-shaped roll 450 Additional impregnation device 451 Hot plate 452 Heated nip roll 461 Cooling device 462 Take-up device 463 Release tape take-up device 464 Filament winding (FW) device 471 Coating liquid-containing reinforcing fiber tape 472 Aikuchi guide 473 Molded body 480 Roll coater 490 Dip coater

Claims (11)

強化繊維テープに塗液付与し得られた塗液含有強化繊維テープを、続けて回転部材に巻き付けて成型体を得る、成型体の製造方法であって、
塗液付与は、強化繊維テープを塗液が貯留された塗布部の内部に通過させることで実施し、
前記塗布部は互いに連通された液溜まり部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維テープの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜まり部よりも小さい断面積を有し、
塗布部に貯留された塗液温度T、塗布部に備えられた壁面部材表面温度T’、塗布部に塗液として供給される樹脂の温度である供給樹脂温度T”について、T-1≧T’および/またはT-1≧T”となるように制御される
成型体の製造方法。
A method for producing a molded body, comprising the steps of: applying a coating liquid to a reinforcing fiber tape; and then winding the resulting coating liquid-containing reinforcing fiber tape around a rotating member to obtain a molded body,
The coating liquid is applied by passing the reinforced fiber tape through the inside of a coating section in which the coating liquid is stored,
the application section includes a liquid reservoir section and a narrowed section which are connected to each other, the liquid reservoir section has a portion whose cross-sectional area continuously decreases along the running direction of the reinforced fiber tape, the narrowed section has a slit-shaped cross section and has a smaller cross-sectional area than the liquid reservoir section,
A method for manufacturing a molded body, in which the temperature T of the coating liquid stored in the coating section, the surface temperature T' of a wall member provided in the coating section, and the temperature T" of the supplied resin, which is the temperature of the resin supplied to the coating section as the coating liquid, are controlled so as to satisfy T-1≧T' and/or T-1≧T".
前記液溜り部における断面積が連続的に減少する部分の長さが10mm以上である、
請求項1に記載の成型体の製造方法。
The length of the portion where the cross-sectional area of the liquid reservoir continuously decreases is 10 mm or more.
A method for producing the molded body according to claim 1.
前記塗液付与は、強化繊維テープを実質的に鉛直方向下向きに通過させることで実施する、
請求項1または2のいずれか1項に記載の成型体の製造方法。
The application of the coating liquid is carried out by passing the reinforcing fiber tape substantially vertically downward.
A method for producing the molded body according to claim 1 or 2.
前記強化繊維テープを塗布部内で実質的に水平方向および/または傾斜方向に通過させる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の成型体の製造方法。
Passing the reinforcing fiber tape through the application section in a substantially horizontal and/or inclined direction;
A method for producing the molded body according to any one of claims 1 to 3.
前記液溜り部を形成する側板部材によって規制される強化繊維テープのテープ幅方向における液溜り部の下部の幅L(mm)と、狭窄部の直下における強化繊維テープの幅W(mm)が、L≦1.1×Wを満たす、
請求項1から4のいずれか1項に記載の成型体の製造方法。
The width L (mm) of the lower part of the liquid pool in the tape width direction of the reinforcing fiber tape regulated by the side plate member forming the liquid pool and the width W (mm) of the reinforcing fiber tape directly below the narrowed portion satisfy L≦1.1×W.
A method for producing the molded body according to any one of claims 1 to 4.
前記液溜り部内に強化繊維テープの幅を規制するための中間部から下部にかけて塗布部の内部形状に沿った板形状のブッシュである幅規制機構を備え、
前記狭窄部の直下における強化繊維テープの幅W(mm)と該幅規制機構下端において幅規制機構により規制される幅L2(mm)との関係が、L2≦1.1×W(mm)を満たす、
請求項1から4のいずれか1項に記載の成型体の製造方法。
A width regulating mechanism is provided in the liquid reservoir, the width regulating mechanism being a plate-shaped bush that conforms to the internal shape of the application section from the middle to the lower part for regulating the width of the reinforced fiber tape,
The relationship between the width W (mm) of the reinforcing fiber tape directly below the narrowed portion and the width L2 (mm) regulated by the width regulating mechanism at the lower end of the width regulating mechanism satisfies L2≦1.1×W (mm),
A method for producing the molded body according to any one of claims 1 to 4.
前記塗布部に2枚以上の強化繊維シートを通過させる、
請求項1から6のいずれか1項に記載の成型体の製造方法。
Passing two or more reinforcing fiber sheets through the application section;
A method for producing the molded body according to any one of claims 1 to 6.
塗布速度が100m/分以上である、請求項1から7のいずれか1項に記載の成型体の製造方法。 A method for producing a molded body according to any one of claims 1 to 7, in which the coating speed is 100 m/min or more. 前記壁面部材を、壁面表面に設置された冷却板、もしくは塗布部周囲の雰囲気温度の調整により冷却する請求項1から8のいずれか1項に記載の成型体の製造方法。 A method for manufacturing a molded body according to any one of claims 1 to 8, in which the wall member is cooled by a cooling plate installed on the wall surface or by adjusting the atmospheric temperature around the application part. 強化繊維テープに塗液付与し得られた塗液含有強化繊維テープを、続けて回転部材に巻き付けて成型体を得る、
フィラメントワインディング装置であって、
塗液付与は、強化繊維テープを塗液が貯留された塗布部の内部に通過させることで実施し、
前記塗布部は互いに連通された液溜まり部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維テープの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜まり部よりも小さい断面積を有し、
塗布部に貯留された塗液温度を冷却する機を有する
フィラメントワインディング装置。
The coating liquid is applied to the reinforcing fiber tape, and the resulting coating liquid-containing reinforcing fiber tape is then wound around a rotating member to obtain a molded body.
1. A filament winding apparatus comprising:
The coating liquid is applied by passing the reinforced fiber tape through the inside of a coating section in which the coating liquid is stored,
the application section includes a liquid reservoir section and a narrowed section which are connected to each other, the liquid reservoir section has a portion whose cross-sectional area continuously decreases along the running direction of the reinforced fiber tape, the narrowed section has a slit-shaped cross section and has a smaller cross-sectional area than the liquid reservoir section,
A filament winding device having a mechanism for cooling the temperature of the coating liquid stored in the coating section.
前記塗布部は壁面部材を備えるものであり、前記塗布部に貯留された塗液温度を冷却する機構が、壁面表面に設置された冷却板である、請求項10に記載のフィラメントワインディング装置。 The filament winding device according to claim 10, wherein the coating section includes a wall member, and the mechanism for cooling the temperature of the coating liquid stored in the coating section is a cooling plate installed on the wall surface.
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