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JP2015166417A - Method for producing thermoplastic prepreg - Google Patents

Method for producing thermoplastic prepreg Download PDF

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JP2015166417A
JP2015166417A JP2014040785A JP2014040785A JP2015166417A JP 2015166417 A JP2015166417 A JP 2015166417A JP 2014040785 A JP2014040785 A JP 2014040785A JP 2014040785 A JP2014040785 A JP 2014040785A JP 2015166417 A JP2015166417 A JP 2015166417A
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JP
Japan
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thermoplastic resin
roll
reinforcing fiber
cooling roll
thermoplastic
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Pending
Application number
JP2014040785A
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Japanese (ja)
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紘史 岩田
Hiroshi Iwata
紘史 岩田
肇 奥津
Hajime Okutsu
肇 奥津
山本 伸之
Nobuyuki Yamamoto
伸之 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a thermoplastic prepreg, in which the thermoplastic prepreg having high quality can be produced stably.SOLUTION: The method for producing the thermoplastic prepreg, in which a thermoplastic resin and a reinforcing fiber bundle are heated and then cooled by using a heating roll 11, a first cooling roll 12, and a second cooling roll 13 to produce the thermoplastic prepreg, comprises: a step (1) of superposing the fibrillated fiber bundle on the thermoplastic resin to form a laminate and conveying the laminate to such a position while heating the laminate by the heating roll 11 that the laminate is brought into contact with the first cooling roll 12; a step (2) of pressurizing the laminate, which is heated at the step (1), between the heating roll 11 and the first cooling roll 12 to obtain a thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molding; and a step (3) of conveying the molding, which is obtained at the step (2), to such another position that the molding is brought into contact with the second cooling roll 13 and pressurizing the conveyed molding between the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13 to obtain the thermoplastic prepreg.

Description

本発明は、熱可塑性プリプレグの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a thermoplastic prepreg.

熱可塑性プリプレグを製造するに際して、特に強化繊維束中に熱可塑性樹脂を含浸させる方法としては、例えば特許文献1の従来技術に記載されているように、ロールを利用した2つの方法が知られている。
第1の方法では、まず、シート状に開繊した強化繊維束に熱可塑性樹脂を重ね合わせて被成形材とするとともに、この被成形材の搬送路の上下に加圧ロールと加熱用ヒータとを配設しておく。そして、上下一対の加圧ロール間に前記被成形材を、一対の離型シートに挟んだ状態で通過させる。これによって被成形材を上下一対の加圧ロールで加圧しつつ、加熱用ヒータで加熱することにより、強化繊維束中に熱可塑性樹脂を連続的に含浸させ、プリプレグのシート材を製造する。
When manufacturing a thermoplastic prepreg, as a method for impregnating a thermoplastic resin into a reinforcing fiber bundle, two methods using a roll are known as described in the prior art of Patent Document 1, for example. Yes.
In the first method, first, a thermoplastic resin is superimposed on a bundle of reinforcing fibers opened in a sheet shape to form a molding material, and a pressure roll and a heater for heating are provided above and below the conveyance path of the molding material. Is disposed. And the said to-be-molded material is passed in the state pinched | interposed into a pair of release sheet between a pair of upper and lower pressure rolls. In this way, the material to be molded is pressed with a pair of upper and lower pressure rolls and heated with a heater for heating, whereby the reinforcing fiber bundle is continuously impregnated with the thermoplastic resin to produce a prepreg sheet material.

第2の方法では、まず、シート状に開繊した強化繊維束に熱可塑性樹脂を重ね合わせて被成形材とする。そして、この被成形材を一対の離型シートに挟んだ後、加熱ロールに沿わせながら引っ張る。このようにして被成形材を前記の引っ張り力(張力)で加熱ロールに押さえ付けることにより、強化繊維束中に熱可塑性樹脂を含浸させ、プリプレグのシート材を製造する。   In the second method, first, a thermoplastic resin is superimposed on a reinforcing fiber bundle opened in a sheet shape to obtain a material to be molded. And after pinching this to-be-molded material between a pair of release sheets, it pulls along with a heating roll. In this way, the material to be molded is pressed against the heating roll with the above-described tensile force (tension), whereby the reinforcing fiber bundle is impregnated with the thermoplastic resin to produce a prepreg sheet material.

特開2003−181832号公報JP 2003-181832 A

しかしながら、前記第1の方法では、一対のロールで加圧を行うものの加圧時間が一瞬であるため、樹脂を予熱する予熱部分が必要になり、装置が大型化する。
一方、前記第2の方法では、加熱ロールに被成形体を接触させるため、予熱が不要であって加圧時間を長くできるものの、強化繊維束の張力に加圧力が依存するため、加圧力が弱くなる。
However, in the first method, the pressure is applied with a pair of rolls, but the pressurization time is instantaneous. Therefore, a preheating portion for preheating the resin is required, and the apparatus is enlarged.
On the other hand, in the second method, since the object to be molded is brought into contact with the heating roll, preheating is not required and the pressing time can be lengthened. However, the pressing force depends on the tension of the reinforcing fiber bundle. become weak.

また、前記第1の方法、前記第2の方法ともに、支持体として一対の離型シートを用いているため、被成形材の加熱や予熱を行う際、離型シートも加熱や予熱を行う必要があり、したがって工程での熱効率が低くなってしまう。さらに、離型シートの耐熱性に処理温度が依存するため、離型シートにロールの温度条件が制限されてしまう。
そこで、本発明者は離型シートを用いることなくロールを用いて熱可塑性プリプレグを製造する方法の検討を行った。しかし、離型シートを用いずにロールで加圧を行うと、強化繊維の乱れが発生したり、熱可塑性樹脂がロールに付着してロールからの熱可塑性プリプレグ(被成形体)の剥離が安定しないため、熱可塑性プリプレグを安定して製造するのが困難であった。
In addition, since both the first method and the second method use a pair of release sheets as a support, it is necessary to heat and preheat the release sheet when heating or preheating the molding material. Therefore, the thermal efficiency in the process is lowered. Furthermore, since the processing temperature depends on the heat resistance of the release sheet, the temperature condition of the roll is limited to the release sheet.
Then, this inventor examined the method of manufacturing a thermoplastic prepreg using a roll, without using a release sheet. However, if pressure is applied with a roll without using a release sheet, disorder of the reinforcing fibers occurs or the thermoplastic resin adheres to the roll and the separation of the thermoplastic prepreg (molded body) from the roll is stable. Therefore, it has been difficult to stably produce the thermoplastic prepreg.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、離型シートを用いずにロール加圧を行った際にロールからの熱可塑性プリプレグの剥離を安定させることができ、これによって含浸性が良好で高品質の熱可塑性プリプレグを安定して製造することのできる、熱可塑性プリプレグの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose thereof is to stabilize the peeling of the thermoplastic prepreg from the roll when performing roll pressurization without using a release sheet, Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a thermoplastic prepreg, which is capable of stably producing a high-quality thermoplastic prepreg having good impregnation properties.

本発明の熱可塑性プリプレグの製造方法は、加熱ロールと、該加熱ロールと対となるように配置された第1の冷却ロールと、前記加熱ロールと対になることなく前記第1の冷却ロールと対となるように配置された第2の冷却ロールと、を用いて、熱可塑性樹脂と強化繊維束とを加熱しさらに冷却して前記熱可塑性樹脂と前記強化繊維束とを含むプリプレグを製造する製造方法であって、少なくとも下記(1)〜(3)の工程を有することを特徴とする。
(1)ウェブ状に開繊された強化繊維束と熱可塑性樹脂とを積層して強化繊維束層と熱可塑性樹脂層とからなる積層体とし、該積層体の前記熱可塑性樹脂層を、前記熱可塑性樹脂が融点を有する結晶性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂の融点に対して+40℃〜+90℃の温度範囲に、前記熱可塑性樹脂が融点を有しない非晶性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂のガラス転移温度に対して+40℃〜+90℃の温度範囲に加熱された前記加熱ロールに当接させた状態に保持させて該熱可塑性樹脂層を加熱しつつ、前記積層体を前記第1の冷却ロールに接する位置まで搬送する工程。
(2)前記工程(1)で加熱された積層体を、前記加熱ロールと該加熱ロールの温度に対して−60℃〜−10℃の温度範囲に設定した前記第1の冷却ロールとの間にて線圧10kg/cm〜30kg/cmの範囲で加圧し、熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体を得る工程。
(3)前記工程(2)で得られた熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体を、前記温度範囲に設定された前記第1の冷却ロールに当接させた状態に保持させて前記第2の冷却ロールに接する位置まで搬送し、前記第1の冷却ロールと前記第2の冷却ロールとの間にて線圧10kg/cm〜30kg/cmの範囲で加圧し、熱可塑性のプリプレグを得る工程。
The method for producing a thermoplastic prepreg of the present invention includes a heating roll, a first cooling roll arranged to be paired with the heating roll, and the first cooling roll without being paired with the heating roll. Using the second cooling rolls arranged in a pair, the thermoplastic resin and the reinforcing fiber bundle are heated and further cooled to produce a prepreg including the thermoplastic resin and the reinforcing fiber bundle. A manufacturing method, comprising at least the following steps (1) to (3).
(1) A reinforcing fiber bundle opened in a web shape and a thermoplastic resin are laminated to form a laminate comprising a reinforcing fiber bundle layer and a thermoplastic resin layer, and the thermoplastic resin layer of the laminate is When the thermoplastic resin is a crystalline resin having a melting point, in the temperature range of + 40 ° C. to + 90 ° C. with respect to the melting point of the thermoplastic resin, and when the thermoplastic resin is an amorphous resin having no melting point, While heating the thermoplastic resin layer while being held in contact with the heating roll heated to a temperature range of + 40 ° C. to + 90 ° C. with respect to the glass transition temperature of the thermoplastic resin, the laminate is Transporting to a position in contact with the first cooling roll;
(2) Between the 1st cooling roll which set the laminated body heated at the said process (1) to the temperature range of -60 degreeC--10 degreeC with respect to the temperature of the said heating roll and this heating roll. A step of applying a linear pressure in the range of 10 kg / cm to 30 kg / cm to obtain a thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body.
(3) The second cooling is performed by holding the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body obtained in the step (2) in contact with the first cooling roll set in the temperature range. The process which conveys to the position which touches a roll, and pressurizes in the range of 10 kg / cm-30 kg / cm of linear pressure between the said 1st cooling roll and the said 2nd cooling roll, and obtains a thermoplastic prepreg.

また、前記(1)の工程において、前記加熱ロールで加熱することによって前記熱可塑性樹脂層の粘度を、1Pa・s〜400Pa・sにすることを特徴とする。   In the step (1), the viscosity of the thermoplastic resin layer is set to 1 Pa · s to 400 Pa · s by heating with the heating roll.

また、前記工程(3)において、前記工程(2)で得られた熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体を前記第1の冷却ロールに当接させた状態に保持させて前記第2の冷却ロールに接する位置まで搬送にすることによって、前記熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体中の熱可塑性樹脂の粘度を、前記工程(1)終了後の熱可塑性樹脂の粘度より50Pa・s〜500Pa・s高い値にすることを特徴とする。   Further, in the step (3), the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body obtained in the step (2) is held in contact with the first cooling roll, and the second cooling roll is used. By transporting to the contact position, the viscosity of the thermoplastic resin in the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body is 50 Pa · s to 500 Pa · s higher than the viscosity of the thermoplastic resin after completion of the step (1). It is characterized by.

また、前記第2の冷却ロールの温度を、前記熱可塑性樹脂が融点を有する結晶性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂の融点に対して−150℃〜−100℃の温度範囲、前記熱可塑性樹脂が融点を有しない非晶性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂のガラス転移温度に対して−150℃〜−100℃の温度範囲にすることを特徴とする。   Further, the temperature of the second cooling roll is set to a temperature range of −150 ° C. to −100 ° C. with respect to the melting point of the thermoplastic resin when the thermoplastic resin has a melting point. When the resin is an amorphous resin having no melting point, the resin is characterized by having a temperature range of −150 ° C. to −100 ° C. with respect to the glass transition temperature of the thermoplastic resin.

また、前記(1)の工程における前記加熱ロールの抱き角を45°〜300°とし、前記(3)の工程における前記第1の冷却ロールの抱き角を45°〜300°とし、前記第2の冷却ロールの抱き角を10°〜180°とすることを特徴とする。   In addition, the holding angle of the heating roll in the step (1) is set to 45 ° to 300 °, the holding angle of the first cooling roll in the step (3) is set to 45 ° to 300 °, and the second The holding angle of the cooling roll is set to 10 ° to 180 °.

また、前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、およびこれら樹脂の変性樹脂から選ばれる1種以上の熱可塑性樹脂であることを特徴とする。   The thermoplastic resin is one or more thermoplastic resins selected from polypropylene resins, polyamide resins, polyphenylene sulfide resins, polyetherimide resins, and modified resins of these resins.

また、前記強化繊維束が炭素繊維束であることを特徴とする。   Further, the reinforcing fiber bundle is a carbon fiber bundle.

本発明の熱可塑性プリプレグの製造方法によれば、離型シートを用いずにロール加圧を行った際にロールからの熱可塑性プリプレグの剥離を安定させることができ、これによって含浸性が良好で高品質の熱可塑性プリプレグを安定して製造することができる。   According to the method for producing a thermoplastic prepreg of the present invention, it is possible to stabilize the peeling of the thermoplastic prepreg from the roll when the roll is pressed without using a release sheet, and thereby the impregnation property is good. A high-quality thermoplastic prepreg can be stably produced.

本発明に係る熱可塑性プリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグ製造装置の一例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an example of the prepreg manufacturing apparatus for enforcing the manufacturing method of the thermoplastic prepreg which concerns on this invention. 図1に示したプリプレグ製造装置を構成するロール装置の一例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an example of the roll apparatus which comprises the prepreg manufacturing apparatus shown in FIG.

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図1は、本発明に係る熱可塑性プリプレグの製造方法を実施するためのプリプレグ装置の一例の概略構成を示す図、図2は、図1に示したプリプレグ製造装置を構成するロール装置の一例の概略構成を示す図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a prepreg apparatus for carrying out the method for manufacturing a thermoplastic prepreg according to the present invention, and FIG. 2 is an example of a roll apparatus constituting the prepreg manufacturing apparatus shown in FIG. It is a figure which shows schematic structure.

図1中符号1はプリプレグ装置であり、このプリプレグ装置1は、強化繊維束20を開繊する開繊部2と、開繊した強化繊維束21に溶融熱可塑性樹脂22を重ね合わせて被覆するための被覆部3と、溶融熱可塑性樹脂22を被覆したシート状の強化繊維(被成形材)23を加熱・加圧し、連続したシート状の熱可塑性プリプレグ24を形成するロール装置4と、得られたシート状の熱可塑性プリプレグ24を巻き取る巻き取りローラ等からなる巻き取り部5とを備えて構成されている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a prepreg apparatus. The prepreg apparatus 1 covers a spread portion 2 for opening the reinforcing fiber bundle 20 and a spread thermoplastic fiber 22 so as to overlap the opened reinforcing fiber bundle 21. A roll device 4 for forming a continuous sheet-like thermoplastic prepreg 24 by heating and pressurizing the covering portion 3 for forming and the sheet-like reinforcing fiber (molded material) 23 coated with the molten thermoplastic resin 22; The sheet-shaped thermoplastic prepreg 24 is configured to include a winding unit 5 including a winding roller and the like.

このようなプリプレグ製造装置1により、本発明に係る熱可塑性プリプレグの製造方法が実施される。
すなわち、本実施形態では、予め用意され、巻き出しロールなどに巻き取られた強化繊維束20が、最終的に巻き取り部5の巻き取りローラ等に巻き取られるまでプリプレグ製造装置1を連続的に移動(走行)させられ、その過程でシート状の熱可塑性プリプレグ24に形成される。
With such a prepreg manufacturing apparatus 1, the method for manufacturing a thermoplastic prepreg according to the present invention is implemented.
That is, in this embodiment, the prepreg manufacturing apparatus 1 is continuously used until the reinforcing fiber bundle 20 prepared in advance and wound up by a winding roll or the like is finally wound up by a winding roller or the like of the winding unit 5. In this process, a sheet-like thermoplastic prepreg 24 is formed.

まず、巻き出しロールなどに巻き取られた強化繊維束20を、巻き取り部5による巻き取り力によって開繊部2に送り、ここでウェブ状に開繊する。開繊部2は、複数、図1に示した例では5本の開繊バー(スプレッダーバー)2aを有し、これらを上下方向に段違いに配置したものである。開繊バー2aは、細径の円柱状の棒によって形成されたもので、両端部が図示しない固定部に回転不能または強化繊維束20の引き取り速度より低速で回転、かつ移動不能に固定されている。このような構成のもとに強化繊維束20は、開繊部2の各開繊バー2a間を流れる(走行する)ことにより、各開繊バー2aによる引張力が作用することによって順次開繊し、ウェブ状に拡がる。   First, the reinforcing fiber bundle 20 taken up by a take-up roll or the like is sent to the opening part 2 by the take-up force of the take-up part 5 and opened into a web shape here. The opening part 2 has a plurality of opening bars (spreader bars) 2a in the example shown in FIG. 1, and these are arranged stepwise in the vertical direction. The opening bar 2a is formed by a cylindrical rod having a small diameter, and both ends thereof are fixed to a fixing portion (not shown) so that they cannot rotate or rotate at a speed lower than the take-up speed of the reinforcing fiber bundle 20 and cannot move. Yes. In such a configuration, the reinforcing fiber bundle 20 flows (runs) between the opening bars 2a of the opening portion 2 and thereby the opening force is successively applied by the tensile force of each opening bar 2a. And spreads in the form of a web.

なお、開繊バー2aについては、本実施形態では細径の円柱状の棒としたが、細長い平板状の棒であってもよい。ただし、開繊バー2aが鋭角な角部を有すると、この角部によって強化繊維束20を構成する強化繊維が損傷するおそれがあり、したがって開繊バー2aとしては角部の無い円柱状とするのが好ましい。また、開繊部2を構成する開繊バー(スプレッダーバー)2aの数については、3本以上とするのが、強化繊維束20をより良好に開繊し、ウェブ状に拡げられるため、好ましい。また、開繊バー2aについては、ヒータ等の加熱手段によって加熱可能に構成しておくのが好ましい。加熱可能に構成することにより、強化繊維束20に溶融熱可塑性樹脂を塗工するに先立って、該強化繊維束20を予備加熱することができる。ここで、開繊バー2aのうちの最後段の開繊バー2aは、後述するように被覆部3の上流側のガイド6を兼ねている。   The opening bar 2a is a thin cylindrical bar in the present embodiment, but may be an elongated flat bar. However, if the opening bar 2a has acute corners, the reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber bundle 20 may be damaged by the corners. Therefore, the opening bar 2a has a columnar shape without corners. Is preferred. In addition, the number of spread bars (spreader bars) 2a constituting the spread part 2 is preferably 3 or more because the reinforcing fiber bundle 20 can be opened more favorably and spread into a web shape. . Further, the opening bar 2a is preferably configured to be heatable by a heating means such as a heater. By configuring so that heating is possible, the reinforcing fiber bundle 20 can be preheated before the molten thermoplastic resin is applied to the reinforcing fiber bundle 20. Here, the last stage opening bar 2a of the opening bars 2a also serves as a guide 6 on the upstream side of the covering portion 3 as described later.

開繊部2でウェブ状に開繊する強化繊維束20としては、製造するシート状の熱可塑性プリプレグの幅などに対応して、同時に巻き出して開繊部2に供給する束数が決定される。すなわち、強化繊維束20は1束から数十束まで、適宜な量(束数)で開繊部2に供給され、ウェブ状に開繊させられる。   As the reinforcing fiber bundle 20 that is opened in a web shape at the opening portion 2, the number of bundles that are simultaneously unwound and supplied to the opening portion 2 is determined in accordance with the width of the sheet-like thermoplastic prepreg to be manufactured. The That is, the reinforcing fiber bundle 20 is supplied to the fiber opening unit 2 in an appropriate amount (number of bundles) from one bundle to several tens of bundles, and is opened in a web shape.

このような強化繊維束を構成する強化繊維としては、特に限定されないものの、無機繊維、有機繊維、金属繊維、またはこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維が使用可能である。無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維などが挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、ポリエステルなどが挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が挙げられ、また金属を被覆した炭素繊維でもよい。これらの中では、最終成形物の強度等の機械物性(力学物性)を考慮すると、炭素繊維が好ましい。また、強化繊維の平均繊維直径は、1〜50μmであることが好ましく、5〜20μmであることがさら好ましい。   The reinforcing fiber constituting such a reinforcing fiber bundle is not particularly limited, but inorganic fiber, organic fiber, metal fiber, or a hybrid reinforcing fiber combining these can be used. Examples of the inorganic fiber include carbon fiber, graphite fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, tungsten carbide fiber, boron fiber, and glass fiber. Examples of organic fibers include aramid fibers, high density polyethylene fibers, other general nylon fibers, and polyesters. Examples of metal fibers include fibers such as stainless steel and iron, and carbon fibers coated with metal may be used. Among these, carbon fibers are preferable in view of mechanical properties (mechanical properties) such as strength of the final molded product. Moreover, it is preferable that the average fiber diameter of a reinforced fiber is 1-50 micrometers, and it is still more preferable that it is 5-20 micrometers.

次に、ウェブ状に開繊した強化繊維束21を被覆部3に送る。被覆部3は、強化繊維束21の流れ方向に沿って配置された2つのガイド6、7と、これらガイド6、7間に配置されたダイス8とを備えて構成されている。上流側のガイド6は、前述したように前記開繊部2における最後段の開繊バー2aによって構成されている。すなわち、開繊部2における最後段の開繊バー2aは、被覆部3における上流側のガイド6を兼ねている。したがって、このガイド6も、その両端が固定されて回転不能または強化繊維束20の引き取り速度より低速で回転、かつ移動不能に構成されている。   Next, the reinforcing fiber bundle 21 opened in a web shape is sent to the covering portion 3. The covering portion 3 includes two guides 6 and 7 disposed along the flow direction of the reinforcing fiber bundle 21 and a die 8 disposed between the guides 6 and 7. The upstream guide 6 is constituted by the last stage opening bar 2a in the opening part 2 as described above. That is, the last stage opening bar 2 a in the opening part 2 also serves as the upstream guide 6 in the covering part 3. Accordingly, the guide 6 is also configured such that both ends thereof are fixed and cannot rotate or rotate at a lower speed than the take-up speed of the reinforcing fiber bundle 20 and cannot move.

下流側のガイド7は、ガイド6(開繊バー2a)より大径の円柱状ロールからなっており、このガイド6も両端部が固定されて回転不能または強化繊維束20の引き取り速度より低速で回転、かつ移動不能に構成されている。ただし、被覆部3のガイド7については、開繊バー2aとは異なり、強化繊維束21の移動(流れ)に従って回転可能に構成されていてもよい。   The downstream guide 7 is formed of a cylindrical roll having a diameter larger than that of the guide 6 (opening bar 2a). Both ends of the guide 6 are fixed and cannot rotate or are slower than the take-up speed of the reinforcing fiber bundle 20. It is configured to be rotatable and immovable. However, the guide 7 of the covering portion 3 may be configured to be rotatable according to the movement (flow) of the reinforcing fiber bundle 21 unlike the fiber opening bar 2a.

次いで、被覆部3に送られてきた、ウェブ状に開繊した強化繊維束21に対して、ダイス8から溶融熱可塑性樹脂22を吐出・塗工し、該溶融熱可塑性樹脂22を強化繊維束21の一方の面(上面)に重ね合わせて被覆し、被成形材となるシート状の強化繊維23、すなわちウェブ状に開繊された強化繊維束21と熱可塑性樹脂22とが積層された強化繊維束層と熱可塑性樹脂層とからなる積層体を形成する。   Next, the molten thermoplastic resin 22 is discharged and applied from the die 8 to the reinforcing fiber bundle 21 that has been sent to the covering portion 3 and opened in a web shape, and the molten thermoplastic resin 22 is applied to the reinforcing fiber bundle. Reinforcement in which a reinforcing fiber bundle 21 and a thermoplastic resin 22 are laminated in a sheet shape, that is, a sheet-like reinforcing fiber 23 which is covered with one surface (upper surface) 21 and is formed into a molding material. A laminate composed of a fiber bundle layer and a thermoplastic resin layer is formed.

ダイス8は、ガイド6、7間を移動する(流れる)強化繊維束21の上面より鉛直方向上方に配置されており、ヒータ等の加熱手段を備えている。このダイス8は、図示しない樹脂貯留部から熱可塑性樹脂が供給され、供給された熱可塑性樹脂を所定温度に加熱して溶融熱可塑性樹脂とし、これを吐出口であるリップ8aから所定の吐出圧で吐出し、ガイド6、7間を移動する強化繊維束21の上面に溶融熱可塑性樹脂22を塗工し被覆する。このダイス8は、そのリップ8aが移動する強化繊維束21の幅とほぼ同じか少し広い幅に形成されており、したがって強化繊維束21に対して、その幅方向に均一に溶融熱可塑性樹脂を塗工することが可能になっている。   The die 8 is disposed vertically above the upper surface of the reinforcing fiber bundle 21 that moves (flows) between the guides 6 and 7 and includes heating means such as a heater. The die 8 is supplied with a thermoplastic resin from a resin storage section (not shown), and heats the supplied thermoplastic resin to a predetermined temperature to form a molten thermoplastic resin, which is discharged from a lip 8a serving as a discharge port with a predetermined discharge pressure. The molten thermoplastic resin 22 is applied to and coated on the upper surface of the reinforcing fiber bundle 21 that is discharged and moved between the guides 6 and 7. The die 8 is formed to have a width that is substantially the same as or slightly wider than the width of the reinforcing fiber bundle 21 to which the lip 8a moves. Therefore, the molten thermoplastic resin is uniformly applied to the reinforcing fiber bundle 21 in the width direction. It can be applied.

吐出する熱可塑性樹脂、すなわち強化繊維束21を被覆するための熱可塑性樹脂としては、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン66等)、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、変性ポリオレフィン、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等)、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ABS、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体等を用いることができる。また、これらの混合物を用いてもよい。さらに、ナイロン6とナイロン66との共重合体ナイロンのように共重合したものであってもよい。このような熱可塑性樹脂のうち、本発明では、特にポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、およびこれら樹脂の変性樹脂から選ばれる1種以上の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。これらの樹脂を用いれば、得られる熱可塑性プリプレグの物性等の諸性状をより良好にすることができる。なお、得たい成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等を添加しておくこともできる。   Examples of the thermoplastic resin to be discharged, that is, the thermoplastic resin for covering the reinforcing fiber bundle 21 include polyamide (nylon 6, nylon 66, etc.), polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), modified polyolefin, polyester (polyethylene terephthalate, polybutylene). Terephthalate, etc.), polycarbonate, polyamideimide, polyphenylene oxide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyetherimide, polystyrene, ABS, polyphenylene sulfide, liquid crystal polyester, and a copolymer of acrylonitrile and styrene. it can. Moreover, you may use these mixtures. Further, a copolymer of nylon 6 and nylon 66, such as nylon, may be used. Among such thermoplastic resins, in the present invention, it is particularly preferable to use one or more thermoplastic resins selected from polypropylene resins, polyamide resins, polyphenylene sulfide resins, polyetherimide resins, and modified resins of these resins. . If these resins are used, various properties such as physical properties of the obtained thermoplastic prepreg can be further improved. Depending on the required properties of the molded product to be obtained, flame retardants, weather resistance improvers, other antioxidants, heat stabilizers, UV absorbers, plasticizers, lubricants, colorants, compatibilizers, conductive fillers, etc. Can also be added.

ダイス8から吐出する溶融熱可塑性樹脂については、樹脂の種類に応じて適宜な温度に加熱することにより、その粘度(溶融粘度)を例えば100Pa・s以上1000Pa・s以下にするのが好ましい。このような範囲の粘度で吐出することにより、溶融熱可塑性樹脂22は強化繊維束21に対して良好に濡れ拡がり、ウェブ状に開繊された強化繊維の相互間を確実に固着する。   The molten thermoplastic resin discharged from the die 8 is preferably heated to an appropriate temperature according to the type of the resin so that the viscosity (melt viscosity) is, for example, 100 Pa · s or more and 1000 Pa · s or less. By discharging with a viscosity in such a range, the molten thermoplastic resin 22 spreads well with respect to the reinforcing fiber bundle 21 and securely fixes the reinforcing fibers opened in a web shape.

次いで、下流側のガイド7から導出されたシート状の強化繊維23、すなわち図2に示すように強化繊維束層21aと熱可塑性樹脂層22aとからなる積層体としてのシート状の強化繊維(被成形材)23を、ロール装置4に供する。ロール装置4は、本発明に係る熱可塑性プリプレグの製造方法の主工程を実施するための装置であって、加熱ロール11と、該加熱ロール11と対となるように配置された第1の冷却ロール12と、前記加熱ロール11と対になることなく前記第1の冷却ロール12と対となるように配置された第2の冷却ロール13と、これら加熱ロール11、第1の冷却ロール12、第2の冷却ロール13をそれぞれ予め設定された速度で回転させる回転機構(図示せず)と、を備えて構成されている。回転機構は、各ロール11、12、13の回転軸に連結するギヤ等の連結部材と、該連結部材を介して接続するモータ等の駆動手段と、該駆動手段の動作を制御する制御装置と、を備えた公知の構成のものである。回転機構の駆動については、各ロール11、12、13それぞれに対して有している。または、ロール11、12、13のいずれか1つ以上に駆動部を有し、駆動部を有さないロールが駆動部を有するロールに加圧することにより、従動することもある。   Next, the sheet-like reinforcing fibers 23 led out from the downstream guide 7, that is, as shown in FIG. 2, a sheet-like reinforcing fiber (covered) as a laminate comprising the reinforcing fiber bundle layer 21 a and the thermoplastic resin layer 22 a. The molding material 23 is supplied to the roll device 4. The roll device 4 is a device for carrying out the main process of the method for producing a thermoplastic prepreg according to the present invention, and includes a heating roll 11 and a first cooling unit disposed so as to be paired with the heating roll 11. A roll 12, a second cooling roll 13 arranged to be paired with the first cooling roll 12 without being paired with the heating roll 11, the heating roll 11, the first cooling roll 12, A rotation mechanism (not shown) that rotates each of the second cooling rolls 13 at a preset speed is provided. The rotating mechanism includes a connecting member such as a gear connected to the rotation shaft of each of the rolls 11, 12, 13, a driving unit such as a motor connected via the connecting member, and a control device that controls the operation of the driving unit, , Having a known configuration. The rotation mechanism is driven for each of the rolls 11, 12, and 13. Or it may be driven by having a drive part in any one or more of rolls 11, 12, and 13 and pressurizing a roll which does not have a drive part to a roll which has a drive part.

本実施形態では、このような構成のロール装置4によって熱可塑性樹脂層22a(熱可塑性樹脂22)と強化繊維束層21a(強化繊維束21)とからなる積層体(シート状の強化繊維23)を加熱し、さらに冷却して熱可塑性樹脂と強化繊維束とを含むプリプレグ(連続したシート状のプリプレグ24)を製造する。   In the present embodiment, a laminate (sheet-like reinforcing fiber 23) composed of the thermoplastic resin layer 22a (thermoplastic resin 22) and the reinforcing fiber bundle layer 21a (reinforcing fiber bundle 21) by the roll device 4 having such a configuration. Is heated and further cooled to produce a prepreg (continuous sheet-like prepreg 24) containing a thermoplastic resin and a reinforcing fiber bundle.

すなわち、このロール装置4では、工程(1)として、前記シート状の強化繊維23(積層体)の熱可塑性樹脂層22aを加熱ロール11に当接させた状態に保持させて、該熱可塑性樹脂層22aを加熱しつつ、前記シート状の強化繊維23を第1の冷却ロール12に接する位置まで搬送する。その際、加熱ロール11については、熱可塑性樹脂22(熱可塑性樹脂層22a)の種類に応じて予め所定温度範囲に加熱しておく。具体的には、熱可塑性樹脂22が融点を有する結晶性樹脂の場合、該熱可塑性樹脂22の融点に対して+40℃以上+90℃以下の温度範囲に、また、熱可塑性樹脂22が融点を有しない非晶性樹脂の場合、該熱可塑性樹脂22のガラス転移温度に対して+40℃以上+90℃以下の温度範囲に加熱しておく。   That is, in the roll device 4, as the step (1), the thermoplastic resin layer 22 a of the sheet-like reinforcing fiber 23 (laminated body) is held in contact with the heating roll 11, and the thermoplastic resin While heating the layer 22a, the sheet-like reinforcing fibers 23 are conveyed to a position in contact with the first cooling roll 12. At that time, the heating roll 11 is heated to a predetermined temperature range in advance according to the type of the thermoplastic resin 22 (thermoplastic resin layer 22a). Specifically, in the case where the thermoplastic resin 22 is a crystalline resin having a melting point, the temperature ranges from + 40 ° C. to + 90 ° C. with respect to the melting point of the thermoplastic resin 22, and the thermoplastic resin 22 has a melting point. In the case of an amorphous resin that is not used, it is heated to a temperature range of + 40 ° C. or higher and + 90 ° C. or lower with respect to the glass transition temperature of the thermoplastic resin 22.

以下に、代表的な熱可塑製樹脂の融点またはガラス転移温度を記す。
「ポリオレフィン樹脂」
・低密度ポリエチレン: 95〜130℃(融点)
・高密度ポリエチレン:120〜140℃(融点)
・ポリプロピレン : 168℃ (融点)
「変性ポリプロピレン樹脂」
:160〜165℃(融点)
「ポリアミド樹脂」
・ポリアミド6 : 220℃ (融点)
・ポリアミド66 : 260℃ (融点)
・ポリアミド12 : 175℃ (融点)
・ポリアミドMXD6: 237℃ (融点)
「ポリカーボネイト樹脂」
: 145℃ (ガラス転移温度)
ただし、樹脂の密度や結晶構造、変性度などの違いにより、各樹脂の融点(ガラス転移温度)は多少変動する。
Below, melting | fusing point or glass transition temperature of a typical thermoplastic resin is described.
"Polyolefin resin"
・ Low density polyethylene: 95-130 ° C (melting point)
-High density polyethylene: 120-140 ° C (melting point)
-Polypropylene: 168 ° C (melting point)
"Modified polypropylene resin"
: 160-165 ° C. (melting point)
"Polyamide resin"
Polyamide 6: 220 ° C. (melting point)
Polyamide 66: 260 ° C. (melting point)
Polyamide 12: 175 ° C (melting point)
-Polyamide MXD6: 237 ° C (melting point)
"Polycarbonate resin"
: 145 ° C (glass transition temperature)
However, the melting point (glass transition temperature) of each resin varies somewhat due to differences in resin density, crystal structure, degree of modification, and the like.

加熱ロール11を、処理するシート状の強化繊維23における熱可塑性樹脂22の融点又はガラス転移温度に対して+40℃以上+90℃以下の温度範囲に加熱しておくことにより、この加熱ロール11上で前記積層体(強化繊維23)における熱可塑性樹脂層22aを確実に溶融させ、強化繊維23に対して熱可塑性樹脂22を良好に含浸させることができる。
すなわち、加熱ロール11を前記温度範囲に加熱しておくことにより、熱可塑性樹脂層22aの粘度を、1Pa・s以上400Pa・s以下にすることができる。熱可塑性樹脂層22aをこのような粘度にすることにより、強化繊維束層21aの一方の面上に重ねられた熱可塑性樹脂22が強化繊維束層21a(強化繊維23)の各繊維間に容易に浸透し、強化繊維23中に含浸する。
By heating the heating roll 11 to a temperature range of + 40 ° C. or higher and + 90 ° C. or lower with respect to the melting point or glass transition temperature of the thermoplastic resin 22 in the sheet-like reinforcing fiber 23 to be processed, The thermoplastic resin layer 22a in the laminate (reinforcing fiber 23) can be reliably melted, and the reinforcing fiber 23 can be satisfactorily impregnated with the thermoplastic resin 22.
That is, by heating the heating roll 11 to the above temperature range, the viscosity of the thermoplastic resin layer 22a can be set to 1 Pa · s or more and 400 Pa · s or less. By making the thermoplastic resin layer 22a have such a viscosity, the thermoplastic resin 22 superimposed on one surface of the reinforcing fiber bundle layer 21a can be easily placed between the fibers of the reinforcing fiber bundle layer 21a (reinforcing fiber 23). Infiltrate into the reinforcing fiber 23.

加熱ロール11の温度が熱可塑性樹脂22の融点又はガラス転移温度に対して+40℃未満である場合には、熱可塑性樹脂層22aの粘度が400Pa・sを超えてしまうことが多く、強化繊維23中への熱可塑性樹脂22の含浸が不十分になることがある。一方、加熱ロール11の温度が熱可塑性樹脂22の融点又はガラス転移温度に対して+90℃を超える場合には、熱可塑性樹脂22が変質・分解するおそれがある。また、熱可塑性樹脂層22aの粘度が低くなりすぎて流動性が高くなり、加熱ロール11に熱可塑性樹脂22が多量に付着するおそれもある。   When the temperature of the heating roll 11 is less than + 40 ° C. with respect to the melting point or glass transition temperature of the thermoplastic resin 22, the viscosity of the thermoplastic resin layer 22 a often exceeds 400 Pa · s, and the reinforcing fiber 23 The impregnation of the thermoplastic resin 22 into the inside may be insufficient. On the other hand, when the temperature of the heating roll 11 exceeds + 90 ° C. with respect to the melting point or glass transition temperature of the thermoplastic resin 22, the thermoplastic resin 22 may be altered or decomposed. Further, the viscosity of the thermoplastic resin layer 22a becomes too low and the fluidity becomes high, and there is a possibility that the thermoplastic resin 22 adheres to the heating roll 11 in a large amount.

また、この加熱ロール11で加熱する工程(1)では、前記積層体(強化繊維23)が加熱ロール11に接している範囲を示す加熱ロール11の抱き角αを、45°以上300°以下とするのが好ましい。抱き角αをこのような角度範囲にすることにより、加熱ロール11上にて熱可塑性樹脂層22aを確実に溶融させ、後述する工程(2)において、強化繊維23に対して熱可塑性樹脂22を良好に含浸させることができる。   In the step (1) of heating with the heating roll 11, the holding angle α of the heating roll 11 indicating the range in which the laminate (reinforced fiber 23) is in contact with the heating roll 11 is 45 ° or more and 300 ° or less. It is preferable to do this. By setting the holding angle α in such an angle range, the thermoplastic resin layer 22a is reliably melted on the heating roll 11, and the thermoplastic resin 22 is applied to the reinforcing fibers 23 in the step (2) described later. It can be impregnated well.

続いて工程(2)として、前記工程(1)で加熱された積層体(強化繊維23)を、加熱ロール11と第1の冷却ロール12との間にて線圧10kg/cm以上30kg/cm以下の範囲で加圧し、熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aを得る。前記範囲の線圧にて工程(1)で加熱された積層体(強化繊維23)を加圧することにより、工程(1)で溶融された熱可塑性樹脂22が、強化繊維23中に含浸する。前記線圧が10kg/cm未満であると、強化繊維23中への熱可塑性樹脂22の含浸が不十分となる。また、線圧が30kg/cmを超えると、加圧によって積層体の強化繊維束層21aを構成する各強化繊維が乱れて第1の冷却ロール12上を蛇行するおそれがある。   Subsequently, as step (2), the laminate (reinforced fiber 23) heated in step (1) is subjected to a linear pressure of 10 kg / cm to 30 kg / cm between the heating roll 11 and the first cooling roll 12. Pressure is applied in the following range to obtain a thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a. By pressing the laminate (reinforcing fiber 23) heated in the step (1) with a linear pressure in the above range, the thermoplastic resin 22 melted in the step (1) is impregnated in the reinforcing fiber 23. When the linear pressure is less than 10 kg / cm, impregnation of the thermoplastic resin 22 into the reinforcing fiber 23 becomes insufficient. If the linear pressure exceeds 30 kg / cm, the reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber bundle layer 21a of the laminate may be disturbed by pressurization and meander on the first cooling roll 12.

このとき、第1の冷却ロール12については、加熱ロール11の温度に対応して、すなわち熱可塑性樹脂22(熱可塑性樹脂層22a)の種類に応じて、予め所定温度範囲に加熱しておく。具体的には、加熱ロール11の温度に対して−60℃以上−10℃以下の温度範囲に設定(加熱)しておく。加熱ロール11の温度に対して−60℃未満では、強化繊維23中への熱可塑性樹脂22の含浸が不十分となる。また、−10℃を超えると、積層体(強化繊維23)の加熱ロール11への剥離が安定せず、積層体が加熱ロール11に巻きつくおそれがある。   At this time, the first cooling roll 12 is preheated to a predetermined temperature range in accordance with the temperature of the heating roll 11, that is, according to the type of the thermoplastic resin 22 (thermoplastic resin layer 22a). Specifically, it is set (heated) in a temperature range of −60 ° C. or more and −10 ° C. or less with respect to the temperature of the heating roll 11. If it is less than -60 degreeC with respect to the temperature of the heating roll 11, the impregnation of the thermoplastic resin 22 in the reinforcing fiber 23 will become inadequate. Moreover, when it exceeds -10 degreeC, peeling to the heating roll 11 of a laminated body (reinforcing fiber 23) will not be stabilized, and there exists a possibility that a laminated body may wind around the heating roll 11. FIG.

続いて工程(3)として、前記工程(2)で得られた熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aを、前記温度範囲に設定した第1の冷却ロール12に当接させた状態に保持させて第2の冷却ロール13に接する位置まで搬送する。そして、前記第1の冷却ロールと前記第2の冷却ロールとの間にて線圧10kg/cm以上30kg/cm以下の範囲で加圧することにより、連続したシート状の熱可塑性のプリプレグ24を得る。   Subsequently, as the step (3), the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a obtained in the step (2) is held in a state of being in contact with the first cooling roll 12 set in the temperature range. The sheet is conveyed to a position in contact with the second cooling roll 13. And the continuous sheet-like thermoplastic prepreg 24 is obtained by pressurizing in the range of 10 kg / cm or more and 30 kg / cm or less of linear pressure between the 1st cooling roll and the 2nd cooling roll. .

熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aを第1の冷却ロール12に当接させた状態に保持させて第2の冷却ロール13に接する位置まで搬送することで、熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aを第2の冷却ロール13の温度近くまで冷却することができる。これにより、熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23a中の熱可塑性樹脂22の粘度を、前記工程(1)終了後の熱可塑性樹脂22の粘度よりほぼ50Pa・s以上500Pa・s以下の範囲で高くすることができ、したがって第1の冷却ロール12に対する熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aの剥離性を良くすることができる。
熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23a中の熱可塑性樹脂22の粘度が、前記工程(1)終了後の熱可塑性樹脂22の粘度より高くなる分が50Pa・s未満になると、強化繊維23中への熱可塑性樹脂22の含浸が充分に均一にならなくなる。また、500Pa・sを超えると、積層体の剥離点が定まらず、積層体の強化繊維束層21aを構成する各強化繊維が乱れて第1の冷却ロール12上を蛇行するおそれがある。
The thermoplastic resin-impregnated reinforced fiber molded body 23a is held in contact with the first cooling roll 12 and conveyed to a position in contact with the second cooling roll 13, whereby the thermoplastic resin-impregnated reinforced fiber molded body 23a is conveyed. Can be cooled close to the temperature of the second cooling roll 13. Thereby, the viscosity of the thermoplastic resin 22 in the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a is higher than the viscosity of the thermoplastic resin 22 after the end of the step (1) in a range of about 50 Pa · s to 500 Pa · s. Therefore, the peelability of the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a with respect to the first cooling roll 12 can be improved.
When the viscosity of the thermoplastic resin 22 in the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a becomes higher than the viscosity of the thermoplastic resin 22 after the completion of the step (1) is less than 50 Pa · s, the reinforcing fiber 23 is entered. The impregnation of the thermoplastic resin 22 is not sufficiently uniform. Moreover, if it exceeds 500 Pa · s, the peeling point of the laminate may not be determined, and the reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber bundle layer 21 a of the laminate may be disturbed and meander on the first cooling roll 12.

また、この第1の冷却ロール12での冷却は、前記熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aが第1の冷却ロール12に接している範囲を示す第1の冷却ロール12の抱き角βを、45°以上300°以下とするのが好ましい。抱き角βをこのような角度範囲にすることにより、第1の冷却ロール12上にて熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aをより良好に冷却し、熱可塑性樹脂22の粘度を前記範囲内に調整することができる。   Further, the cooling with the first cooling roll 12 is performed by setting the holding angle β of the first cooling roll 12 indicating the range in which the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a is in contact with the first cooling roll 12, It is preferable to set it to 45 ° or more and 300 ° or less. By setting the holding angle β in such an angle range, the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a is cooled more favorably on the first cooling roll 12, and the viscosity of the thermoplastic resin 22 falls within the above range. Can be adjusted.

したがって、第1の冷却ロール12と第2の冷却ロール13との間にて線圧10kg/cm以上30kg/cm以下の範囲で加圧した際、熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aを第1の冷却ロール12側から第2の冷却ロール13側に確実に引き渡すことができる。そして、この第1の冷却ロール12と第2の冷却ロール13との間での加圧により、プリプレグ24の平滑性を良好にすることができる。   Therefore, when the linear pressure is applied between the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13 in the range of 10 kg / cm or more and 30 kg / cm or less, the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a is formed into the first. Can be reliably delivered from the cooling roll 12 side to the second cooling roll 13 side. The smoothness of the prepreg 24 can be improved by pressurization between the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13.

第1の冷却ロール12と第2の冷却ロール13との間での加圧における線圧が10kg/cm未満であると、形成したプリプレグ24の第2の冷却ロール13からの剥離点が安定せず、充分に安定した運転(製造)が難しくなり、得られるプリプレグ24も平滑性に欠けたものとなる。また、線圧が30kg/cmを超えると、加圧によって積層体の強化繊維束層21aを構成する各強化繊維が乱れて第2の冷却ロール13上を蛇行するおそれがある。   When the linear pressure in pressurization between the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13 is less than 10 kg / cm, the peeling point of the formed prepreg 24 from the second cooling roll 13 is stabilized. Therefore, sufficiently stable operation (manufacturing) becomes difficult, and the resulting prepreg 24 also lacks smoothness. Further, if the linear pressure exceeds 30 kg / cm, the reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber bundle layer 21a of the laminate may be disturbed by pressurization, and the second cooling roll 13 may be meandered.

このとき、第2の冷却ロール13については、熱可塑性樹脂22(熱可塑性樹脂層22a)の種類に応じて予め所定温度範囲に設定(加熱)しておく。具体的には、熱可塑性樹脂22が融点を有する結晶性樹脂の場合、該熱可塑性樹脂22の融点に対して−150℃以上−100℃以下の温度範囲に、また、熱可塑性樹脂22が融点を有しない非晶性樹脂の場合、該熱可塑性樹脂22のガラス転移温度に対して−150℃以上−100℃以下の温度範囲に設定(加熱)しておく。   At this time, the second cooling roll 13 is set (heated) in a predetermined temperature range in advance according to the type of the thermoplastic resin 22 (thermoplastic resin layer 22a). Specifically, when the thermoplastic resin 22 is a crystalline resin having a melting point, the thermoplastic resin 22 has a temperature range of −150 ° C. to −100 ° C. with respect to the melting point of the thermoplastic resin 22, and the thermoplastic resin 22 has a melting point. In the case of an amorphous resin that does not have a temperature, it is set (heated) in a temperature range of −150 ° C. or higher and −100 ° C. or lower with respect to the glass transition temperature of the thermoplastic resin 22.

第2の冷却ロール13を、処理するシート状の強化繊維23における熱可塑性樹脂22の融点又はガラス転移温度に対して−150℃以上−100℃以下の温度範囲に設定(加熱)しておくことにより、この第2の冷却ロール13で前記熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aにおける熱可塑性樹脂22を確実に固化させ、強化繊維23に対して熱可塑性樹脂22を一体化させることができる。これにより、第2の冷却ロール13に対する熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aの剥離性を良くすることができる。   The second cooling roll 13 is set (heated) in a temperature range of −150 ° C. or more and −100 ° C. or less with respect to the melting point or glass transition temperature of the thermoplastic resin 22 in the sheet-like reinforcing fiber 23 to be processed. Thus, the thermoplastic resin 22 in the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23 a can be reliably solidified by the second cooling roll 13, and the thermoplastic resin 22 can be integrated with the reinforcing fiber 23. Thereby, the peelability of the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a with respect to the second cooling roll 13 can be improved.

また、この第2の冷却ロール13での冷却は、前記熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aが第2の冷却ロール13に接している範囲を示す第2の冷却ロール13の抱き角γを、10°以上180°以下とするのが好ましい。抱き角γをこのような角度範囲にすることにより、第2の冷却ロール13上にて熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aをより良好に冷却し、その剥離性を良くすることができる。   Further, the cooling with the second cooling roll 13 is performed by setting the holding angle γ of the second cooling roll 13 indicating the range in which the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a is in contact with the second cooling roll 13, The angle is preferably 10 ° or more and 180 ° or less. By setting the holding angle γ within such an angle range, the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a can be cooled more satisfactorily on the second cooling roll 13, and the peelability can be improved.

すなわち、このようにして剥離性を良くすることができるため、熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体23aが加圧され冷却されてなる連続したシート状の熱可塑性のプリプレグ24を安定して得ることができる。
その後、連続したシート状の熱可塑性プリプレグ24を巻き取り部5に巻き取り、プリプレグ製造装置1での工程を終了する。なお、このようにして形成した、連続したシート状の熱可塑性プリプレグ24を別の切断装置で所定寸法に切断することにより、熱可塑性プリプレグを得ることができる。
That is, since the peelability can be improved in this way, it is possible to stably obtain a continuous sheet-like thermoplastic prepreg 24 in which the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body 23a is pressurized and cooled. it can.
Then, the continuous sheet-like thermoplastic prepreg 24 is wound up by the winding-up part 5, and the process in the prepreg manufacturing apparatus 1 is complete | finished. In addition, a thermoplastic prepreg can be obtained by cutting the continuous sheet-like thermoplastic prepreg 24 formed in this way into a predetermined size with another cutting device.

このような熱可塑性プリプレグの製造方法にあっては、加熱ロール11、第1の冷却ロール12、第2の冷却ロール13を備えたロール装置4によって従来のように離型シートを用いることなく、前記ロール11、12、13による加熱、加圧、冷却によって連続したシート状の熱可塑性プリプレグ24を製造するようにしたので、特に加熱ロール11で熱可塑製樹脂22の含浸性を良好にすることができ、さらに、第1の冷却ロール12や第2の冷却ロール13からの成形体23aや熱可塑性プリプレグ24の剥離性を安定させることができる。したがって、熱可塑製樹脂22の含浸性が良好で高品質の熱可塑性プリプレグを安定して製造することができる。   In such a method for producing a thermoplastic prepreg, without using a release sheet as in the prior art by the roll device 4 provided with the heating roll 11, the first cooling roll 12, and the second cooling roll 13, Since the continuous sheet-like thermoplastic prepreg 24 is manufactured by heating, pressurization, and cooling by the rolls 11, 12, and 13, the heating roll 11 particularly improves the impregnation of the thermoplastic resin 22. Furthermore, the peelability of the molded body 23a and the thermoplastic prepreg 24 from the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13 can be stabilized. Therefore, it is possible to stably produce a high-quality thermoplastic prepreg having good impregnation of the thermoplastic resin 22.

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。前述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、本発明の製造方法を実施するための装置としては、図1に示したプリプレグ製造装置1に限定されることなく、図2に示したロール装置4を備えた製造装置であれば、本発明の製造方法を実施するための装置として好適に用いることができる。
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are merely examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
For example, the apparatus for carrying out the manufacturing method of the present invention is not limited to the prepreg manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1, and any manufacturing apparatus provided with the roll apparatus 4 shown in FIG. It can be suitably used as an apparatus for carrying out the manufacturing method of the invention.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。
(実施例1)
図1に示したプリプレグ製造装置1の開繊部2、および図2に示したロール装置4を用いて、熱可塑性プリプレグを製造した。
強化繊維としては、炭素繊維(三菱レイヨン株式会社製、製品名:TR50S15L、目付:1000mg/m、引張強度:4.90GPa、引張弾性率:240GPa)を20束用いた。これら炭素繊維からなる強化繊維束を開繊部2にて、1束あたり2000gの張力に維持しつつ、1m/分の速度で4本の開繊バー2aを順次移動(走行)させた。このようにして4本の開繊バー2aを順次擦過させることで、強化繊維束を一方向に引き揃え、繊維1束あたりの幅が10mm、目付が100g/smのウェブ状の強化繊維束21とした。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
A thermoplastic prepreg was manufactured by using the opening portion 2 of the prepreg manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 and the roll apparatus 4 shown in FIG.
As the reinforcing fibers, 20 bundles of carbon fibers (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., product name: TR50S15L, basis weight: 1000 mg / m, tensile strength: 4.90 GPa, tensile elastic modulus: 240 GPa) were used. While the reinforcing fiber bundle made of these carbon fibers was maintained at a tension of 2000 g per bundle in the opening portion 2, the four opening bars 2a were sequentially moved (runned) at a speed of 1 m / min. By sequentially rubbing the four open bars 2a in this manner, the reinforcing fiber bundles are aligned in one direction, the width per fiber bundle is 10 mm, and the weight of the web-like reinforcing fiber bundle 21 is 100 g / sm. It was.

このようにして開繊した強化繊維束21に対し、ポリプロピレン(変性ポリプロピレン、三菱化学株式会社製、製品名:モディック[登録商標])のフィルムを200℃で加熱して、この加熱したポリプロピレンを前記強化繊維束21上に積層した。
続いて、この積層体(シート状の強化繊維23)を加熱ロール11に供し、この加熱ロールでポリプロピレンの層を加熱した。加熱ロール11は予め205℃に加熱しておいた。また、加熱ロール11の抱き角が210°となるように加熱ロール11で積層体を保持させ、加熱した。
A polypropylene (modified polypropylene, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product name: Modic [registered trademark]) film is heated at 200 ° C. with respect to the reinforcing fiber bundle 21 thus opened, and the heated polypropylene is Laminated on the reinforcing fiber bundle 21.
Then, this laminated body (sheet-like reinforcing fiber 23) was used for the heating roll 11, and the layer of polypropylene was heated with this heating roll. The heating roll 11 was previously heated to 205 ° C. Moreover, the laminated body was hold | maintained with the heating roll 11, and it heated so that the holding angle of the heating roll 11 might be 210 degrees.

次いで、前記積層体を、加熱ロール11と第1の冷却ロール12との間に通して線圧20kg/cmで加圧し、続いて、前記積層体を第1の冷却ロール12に引き取って該第1の冷却ロール12の抱き角が180°となるようにこれに当接させた状態に保持させた。その際、第1の冷却ロール12については予め温度160℃に加熱(設定)しておいた。
次いで、形成した成形体23aを、第1の冷却ロール12と第2の冷却ロール13との間に通して線圧20kg/cmで加圧し、続いて、前記成形体23aを第2の冷却ロール13に引き取って該第2の冷却ロール13の抱き角が90°となるようにこれに当接させた状態に保持させた。その際、第2の冷却ロール13については予め温度30℃に設定しておいた。
その後、形成したシート状のプリプレグ24を第2の冷却ロール13から引き出して剥離させた。
Next, the laminate is pressed between the heating roll 11 and the first cooling roll 12 at a linear pressure of 20 kg / cm, and then the laminate is taken up by the first cooling roll 12 and the first The holding angle of one cooling roll 12 was held in contact with the cooling roll 12 at 180 °. At that time, the first cooling roll 12 was heated (set) to a temperature of 160 ° C. in advance.
Next, the formed molded body 23a is passed between the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13 and pressurized with a linear pressure of 20 kg / cm. Subsequently, the molded body 23a is pressed with the second cooling roll. 13 and the second cooling roll 13 was held in contact with the second cooling roll 13 so that the holding angle was 90 °. At that time, the temperature of the second cooling roll 13 was set to 30 ° C. in advance.
Thereafter, the formed sheet-like prepreg 24 was pulled out from the second cooling roll 13 and peeled off.

得られたシート状のプリプレグ24について、以下の項目について評価を行い、その結果をプリプレグ作製条件とともに表1に記載した。   About the obtained sheet-like prepreg 24, the following items were evaluated and the results are shown in Table 1 together with the prepreg production conditions.

Figure 2015166417
Figure 2015166417

「含浸状態」
得られたプリプレグ24をその幅方向で切断し、切断断面を観察・解析することで熱可塑性樹脂の含浸状態を評価し、含浸状態の良否を判定した。その際、空隙部の面積率が2%以下である場合に「含浸性が良好」と判定し、表1では○と記載した。また、2%を超えた場合に「含浸性が良好でない」と判定し、表1では×と記載した。実施例1では、含浸性が良好であった。
"Impregnated state"
The obtained prepreg 24 was cut in the width direction, and the impregnated state of the thermoplastic resin was evaluated by observing and analyzing the cut cross section, and the quality of the impregnated state was determined. At that time, when the area ratio of the voids was 2% or less, it was determined that “impregnation was good”, and in Table 1, it was indicated as “◯”. Further, when it exceeded 2%, it was determined that “impregnation property was not good”, and in Table 1, “x” was described. In Example 1, the impregnation property was good.

「繊維の乱れ」
得られたプリプレグ24の強化繊維の揃い方を目視で確認し、0°方向に揃った強化繊維に対して±1°以上の強化繊維の乱れ(蛇行)が見られないものは繊維の乱れが無い、すなわち「良好」と判定し、表1では○と記載した。また、±1°以上の強化繊維の乱れ(蛇行)が見られたものは繊維の乱れが有る、すなわち「不良」と判定し、表1では×と記載した。実施例1では、繊維の乱れが無かった。
"Fiber disturbance"
The method for visually confirming how the reinforcing fibers of the obtained prepreg 24 are aligned is visually inconsistent with that of the reinforcing fibers aligned in the 0 ° direction with ± 1 ° or more. No, that is, “good” was determined, and in Table 1, “good” was indicated. In addition, those in which the disturbance (meandering) of the reinforcing fiber of ± 1 ° or more was observed were judged as having a fiber disturbance, that is, “defective”, and indicated as “X” in Table 1. In Example 1, there was no disorder of the fiber.

「プリプレグの平滑性」
得られたシート状のプリプレグ24の平滑性を目視で確認し、平滑性の良・不良を判定した。平滑性が良好なものは表1で○と記載し、平滑性が不良なものは表1で×記載した。実施例1では、平滑性が良好であった。
「2h以上の安定運転」
2h(時間)以上安定して連続運転できるか否かを確認した。2h(時間)以上安定して連続運転できた場合は「良好」と判定し、表1では○と記載した。また、2h(時間)以上安定して連続運転できなかった場合は「不良」と判定し、表1では×と記載した。実施例1では、2h(時間)以上の長時間、充分に安定して連続運転できた。表1では、他の例に比べて最も長い時間安定して連続運転ができたため、◎と記載した。
"Smoothness of prepreg"
The smoothness of the obtained sheet-like prepreg 24 was visually confirmed to determine whether the smoothness was good or bad. Those having good smoothness are indicated by ○ in Table 1, and those having poor smoothness are indicated by × in Table 1. In Example 1, the smoothness was good.
“Stable operation for 2 hours or more”
It was confirmed whether or not a continuous operation could be stably performed for 2 hours (hours) or longer. In the case where stable operation could be performed stably for 2 hours (hours) or longer, it was determined as “good”, and in Table 1, “O” was indicated. In addition, when the continuous operation could not be stably performed for 2 hours (hours) or more, it was determined as “bad”, and in Table 1, “x” was described. In Example 1, continuous operation could be performed sufficiently stably for a long time of 2 h (hours) or longer. In Table 1, since continuous operation was stably possible for the longest time compared with other examples, it was described as “◎”.

(実施例2)
加熱ロール11の温度を230℃とし、第1の冷却ロール12の温度を180℃とした。これらの点以外は実施例1と同様にして、シート状のプリプレグ24を作製した。実施例1と同様に評価し、得られた結果を表1に併記した。なお、実施例2は「含浸状態」が他の例に比べて最も良好であったため、表1において◎と記載した。
(Example 2)
The temperature of the heating roll 11 was 230 ° C., and the temperature of the first cooling roll 12 was 180 ° C. Except for these points, a sheet-like prepreg 24 was produced in the same manner as in Example 1. Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1, and the results obtained are also shown in Table 1. In Example 2, the “impregnated state” was the best as compared with the other examples, and therefore “◎” is shown in Table 1.

(実施例3)
熱可塑製樹脂としてポリアミド(融点225℃)を用い、加熱ロール11の温度を280℃、第1の冷却ロール12の温度を250℃とした。これらの点以外は実施例1と同様にして、シート状のプリプレグ24を作製した。実施例1と同様に評価し、得られた結果を表1に併記した。
(Example 3)
Polyamide (melting point 225 ° C.) was used as the thermoplastic resin, the temperature of the heating roll 11 was 280 ° C., and the temperature of the first cooling roll 12 was 250 ° C. Except for these points, a sheet-like prepreg 24 was produced in the same manner as in Example 1. Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1, and the results obtained are also shown in Table 1.

(比較例1)
加熱ロール11の温度を180℃、第1の冷却ロール12の温度を140℃とした。これらの点以外は実施例1と同様にして、シート状のプリプレグ24を作製した。実施例1と同様に評価し、得られた結果を表1に併記した。
表1に示すように、加熱ロール11の温度が熱可塑製樹脂の融点より+40℃未満であるため、「含浸状態」が不良であり、また、「2h以上の安定運転」についても不良であった。
(Comparative Example 1)
The temperature of the heating roll 11 was 180 ° C., and the temperature of the first cooling roll 12 was 140 ° C. Except for these points, a sheet-like prepreg 24 was produced in the same manner as in Example 1. Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1, and the results obtained are also shown in Table 1.
As shown in Table 1, since the temperature of the heating roll 11 is less than + 40 ° C. from the melting point of the thermoplastic resin, the “impregnation state” is poor, and “stable operation of 2 hours or more” is also bad. It was.

(比較例2)
加熱ロール11の温度を230℃、第1の冷却ロール12の温度を230℃とした。これらの点以外は実施例1と同様にして、シート状のプリプレグ24を作製した。実施例1と同様に評価し、得られた結果を表1に併記した。
表1に示すように、第1の冷却ロール12の温度が加熱ロール11の温度より−10℃を超えているため、「繊維の乱れ」が不良であり、また、「2h以上の安定運転」についても不良であった。
(Comparative Example 2)
The temperature of the heating roll 11 was 230 ° C., and the temperature of the first cooling roll 12 was 230 ° C. Except for these points, a sheet-like prepreg 24 was produced in the same manner as in Example 1. Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1, and the results obtained are also shown in Table 1.
As shown in Table 1, since the temperature of the first cooling roll 12 exceeds −10 ° C. from the temperature of the heating roll 11, “fiber disturbance” is poor, and “stable operation for 2 hours or more” Was also bad.

(比較例3)
加熱ロール11の温度を230℃、第1の冷却ロール12の温度を120℃とした。これらの点以外は実施例1と同様にして、シート状のプリプレグ24を作製した。実施例1と同様に評価し、得られた結果を表1に併記した。
表1に示すように、第1の冷却ロール12の温度が加熱ロール11の温度より−60℃未満であるため、「含浸状態」が不良であった。
(Comparative Example 3)
The temperature of the heating roll 11 was 230 ° C., and the temperature of the first cooling roll 12 was 120 ° C. Except for these points, a sheet-like prepreg 24 was produced in the same manner as in Example 1. Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1, and the results obtained are also shown in Table 1.
As shown in Table 1, since the temperature of the 1st cooling roll 12 was less than -60 degreeC from the temperature of the heating roll 11, "impregnation state" was unsatisfactory.

(比較例4)
加熱ロール11の温度を230℃、第1の冷却ロール12の温度を180℃とし、さらに、加熱ロール11と第1の冷却ロール12との間で加圧する際の線圧を5kg/cmとした。これらの点以外は実施例1と同様にして、シート状のプリプレグ24を作製した。実施例1と同様に評価し、得られた結果を表1に併記した。
表1に示すように、加熱ロール11と第1の冷却ロール12との間での線圧が10kg/cm未満であるため、「含浸状態」が不良であった。
(Comparative Example 4)
The temperature of the heating roll 11 is 230 ° C., the temperature of the first cooling roll 12 is 180 ° C., and the linear pressure when pressurizing between the heating roll 11 and the first cooling roll 12 is 5 kg / cm. . Except for these points, a sheet-like prepreg 24 was produced in the same manner as in Example 1. Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1, and the results obtained are also shown in Table 1.
As shown in Table 1, the “impregnation state” was poor because the linear pressure between the heating roll 11 and the first cooling roll 12 was less than 10 kg / cm.

(比較例5)
加熱ロール11の温度を230℃、第1の冷却ロール12の温度を180℃とし、さらに、加熱ロール11と第1の冷却ロール12との間で加圧する際の線圧を35kg/cmとした。これらの点以外は実施例1と同様にして、シート状のプリプレグ24を作製した。実施例1と同様に評価し、得られた結果を表1に併記した。
表1に示すように、加熱ロール11と第1の冷却ロール12との間での線圧が30kg/cmを超えるため、「繊維の乱れ」が不良であった。
(Comparative Example 5)
The temperature of the heating roll 11 is 230 ° C., the temperature of the first cooling roll 12 is 180 ° C., and the linear pressure when pressurizing between the heating roll 11 and the first cooling roll 12 is 35 kg / cm. . Except for these points, a sheet-like prepreg 24 was produced in the same manner as in Example 1. Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1, and the results obtained are also shown in Table 1.
As shown in Table 1, since the linear pressure between the heating roll 11 and the first cooling roll 12 exceeded 30 kg / cm, “fiber disturbance” was poor.

(比較例6)
加熱ロール11の温度を230℃、第1の冷却ロール12の温度を180℃とし、さらに、第1の冷却ロール12と第2の冷却ロール13との間で加圧する際の線圧を5kg/cmとした。これらの点以外は実施例1と同様にして、シート状のプリプレグ24を作製した。実施例1と同様に評価し、得られた結果を表1に併記した。
表1に示すように、第1の冷却ロール12と第2の冷却ロール13との間での線圧が10kg/cm未満であるため、「プリプレグの平滑性」が不良であった。
(Comparative Example 6)
The temperature of the heating roll 11 is 230 ° C., the temperature of the first cooling roll 12 is 180 ° C., and the linear pressure when pressurizing between the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13 is 5 kg / cm. Except for these points, a sheet-like prepreg 24 was produced in the same manner as in Example 1. Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1, and the results obtained are also shown in Table 1.
As shown in Table 1, since the linear pressure between the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13 was less than 10 kg / cm, the “smoothness of the prepreg” was poor.

(比較例7)
加熱ロール11の温度を230℃、第1の冷却ロール12の温度を180℃とし、さらに、第1の冷却ロール12と第2の冷却ロール13との間で加圧する際の線圧を35kg/cmとした。これらの点以外は実施例1と同様にして、シート状のプリプレグ24を作製した。実施例1と同様に評価し、得られた結果を表1に併記した。
表1に示すように、第1の冷却ロール12と第2の冷却ロール13との間での線圧が35kg/cmであるため、「繊維の乱れ」が不良であった。
(Comparative Example 7)
The temperature of the heating roll 11 is 230 ° C., the temperature of the first cooling roll 12 is 180 ° C., and the linear pressure when pressing between the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13 is 35 kg / cm. Except for these points, a sheet-like prepreg 24 was produced in the same manner as in Example 1. Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1, and the results obtained are also shown in Table 1.
As shown in Table 1, since the linear pressure between the first cooling roll 12 and the second cooling roll 13 was 35 kg / cm, “fiber disturbance” was poor.

1…プリプレグ製造装置、4…ロール装置、11…加熱ロール、12…第1の冷却ロール、13…第2の冷却ロール、20…強化繊維束、21…開繊した強化繊維束、21…強化繊維束層、22…溶融熱可塑性樹脂、22a…熱可塑性樹脂、23…シート状の強化繊維束、23a…熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体、24…シート状のプリプレグ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Prepreg manufacturing apparatus, 4 ... Roll apparatus, 11 ... Heating roll, 12 ... 1st cooling roll, 13 ... 2nd cooling roll, 20 ... Reinforcement fiber bundle, 21 ... Opened reinforcement fiber bundle, 21 ... Reinforcement Fiber bundle layer, 22 ... molten thermoplastic resin, 22a ... thermoplastic resin, 23 ... sheet-like reinforcing fiber bundle, 23a ... thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molding, 24 ... sheet-like prepreg

Claims (7)

加熱ロールと、該加熱ロールと対となるように配置された第1の冷却ロールと、前記加熱ロールと対になることなく前記第1の冷却ロールと対となるように配置された第2の冷却ロールと、を用いて、熱可塑性樹脂と強化繊維束とを加熱しさらに冷却して前記熱可塑性樹脂と前記強化繊維束とを含むプリプレグを製造する製造方法であって、少なくとも下記(1)〜(3)の工程を有することを特徴とする熱可塑性プリプレグの製造方法。
(1)ウェブ状に開繊された強化繊維束と熱可塑性樹脂とを積層して強化繊維束層と熱可塑性樹脂層とからなる積層体とし、該積層体の前記熱可塑性樹脂層を、前記熱可塑性樹脂が融点を有する結晶性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂の融点に対して+40℃〜+90℃の温度範囲に、前記熱可塑性樹脂が融点を有しない非晶性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂のガラス転移温度に対して+40℃〜+90℃の温度範囲に加熱された前記加熱ロールに当接させた状態に保持させて該熱可塑性樹脂層を加熱しつつ、前記積層体を前記第1の冷却ロールに接する位置まで搬送する工程。
(2)前記工程(1)で加熱された積層体を、前記加熱ロールと該加熱ロールの温度に対して−60℃〜−10℃の温度範囲に設定した前記第1の冷却ロールとの間にて線圧10kg/cm〜30kg/cmの範囲で加圧し、熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体を得る工程。
(3)前記工程(2)で得られた熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体を、前記温度範囲に設定された前記第1の冷却ロールに当接させた状態に保持させて前記第2の冷却ロールに接する位置まで搬送し、前記第1の冷却ロールと前記第2の冷却ロールとの間にて線圧10kg/cm〜30kg/cmの範囲で加圧し、熱可塑性のプリプレグを得る工程。
A heating roll, a first cooling roll arranged to be paired with the heating roll, and a second arranged to be paired with the first cooling roll without being paired with the heating roll A manufacturing method for manufacturing a prepreg including the thermoplastic resin and the reinforcing fiber bundle by heating and further cooling the thermoplastic resin and the reinforcing fiber bundle using a cooling roll, and comprising at least the following (1): A process for producing a thermoplastic prepreg comprising the steps of (3) to (3).
(1) A reinforcing fiber bundle opened in a web shape and a thermoplastic resin are laminated to form a laminate comprising a reinforcing fiber bundle layer and a thermoplastic resin layer, and the thermoplastic resin layer of the laminate is When the thermoplastic resin is a crystalline resin having a melting point, in the temperature range of + 40 ° C. to + 90 ° C. with respect to the melting point of the thermoplastic resin, and when the thermoplastic resin is an amorphous resin having no melting point, While heating the thermoplastic resin layer while being held in contact with the heating roll heated to a temperature range of + 40 ° C. to + 90 ° C. with respect to the glass transition temperature of the thermoplastic resin, the laminate is Transporting to a position in contact with the first cooling roll;
(2) Between the 1st cooling roll which set the laminated body heated at the said process (1) to the temperature range of -60 degreeC--10 degreeC with respect to the temperature of the said heating roll and this heating roll. A step of applying a linear pressure in the range of 10 kg / cm to 30 kg / cm to obtain a thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body.
(3) The second cooling is performed by holding the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body obtained in the step (2) in contact with the first cooling roll set in the temperature range. The process which conveys to the position which touches a roll, and pressurizes in the range of 10 kg / cm-30 kg / cm of linear pressure between the said 1st cooling roll and the said 2nd cooling roll, and obtains a thermoplastic prepreg.
前記(1)の工程において、前記加熱ロールで加熱することによって前記熱可塑性樹脂層の粘度を、1Pa・s〜400Pa・sにすることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性プリプレグの製造方法。   The method for producing a thermoplastic prepreg according to claim 1, wherein, in the step (1), the viscosity of the thermoplastic resin layer is set to 1 Pa · s to 400 Pa · s by heating with the heating roll. . 前記工程(3)において、前記工程(2)で得られた熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体を前記第1の冷却ロールに当接させた状態に保持させて前記第2の冷却ロールに接する位置まで搬送にすることによって、前記熱可塑性樹脂含浸強化繊維成形体中の熱可塑性樹脂の粘度を、前記工程(1)終了後の熱可塑性樹脂の粘度より50Pa・s〜500Pa・s高い値にすることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱可塑性プリプレグの製造方法。   In the step (3), the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body obtained in the step (2) is held in contact with the first cooling roll and is in contact with the second cooling roll. The viscosity of the thermoplastic resin in the thermoplastic resin-impregnated reinforcing fiber molded body is set to a value 50 Pa · s to 500 Pa · s higher than the viscosity of the thermoplastic resin after the completion of the step (1). The method for producing a thermoplastic prepreg according to claim 1 or 2. 前記第2の冷却ロールの温度を、前記熱可塑性樹脂が融点を有する結晶性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂の融点に対して−150℃〜−100℃の温度範囲、前記熱可塑性樹脂が融点を有しない非晶性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂のガラス転移温度に対して−150℃〜−100℃の温度範囲にすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱可塑性プリプレグの製造方法。   When the temperature of the second cooling roll is a crystalline resin having a melting point of the thermoplastic resin, a temperature range of −150 ° C. to −100 ° C. with respect to the melting point of the thermoplastic resin, The amorphous resin having no melting point is set to a temperature range of -150 ° C to -100 ° C with respect to the glass transition temperature of the thermoplastic resin. A method for producing the thermoplastic prepreg according to 1. 前記(1)の工程における前記加熱ロールの抱き角を45°〜300°とし、前記(3)の工程における前記第1の冷却ロールの抱き角を45°〜300°とし、前記第2の冷却ロールの抱き角を10°〜180°とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱可塑性プリプレグの製造方法。   The holding angle of the heating roll in the step (1) is set to 45 ° to 300 °, the holding angle of the first cooling roll in the step (3) is set to 45 ° to 300 °, and the second cooling is performed. The method for producing a thermoplastic prepreg according to claim 1, wherein the holding angle of the roll is 10 ° to 180 °. 前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、およびこれら樹脂の変性樹脂から選ばれる1種以上の熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱可塑性プリプレグの製造方法。   6. The thermoplastic resin according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is one or more thermoplastic resins selected from polypropylene resins, polyamide resins, polyphenylene sulfide resins, polyetherimide resins, and modified resins of these resins. The manufacturing method of the thermoplastic prepreg as described in any one of Claims. 前記強化繊維束が炭素繊維束であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の熱可塑性プリプレグの製造方法。   The method for producing a thermoplastic prepreg according to any one of claims 1 to 6, wherein the reinforcing fiber bundle is a carbon fiber bundle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016000283A (en) * 2015-08-26 2016-01-07 株式会社三共 Game machine
JP2016005741A (en) * 2015-09-16 2016-01-14 株式会社三共 Game machine
JP2016026631A (en) * 2015-09-16 2016-02-18 株式会社三共 Game machine

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