片状预浸料的制造方法和装置制造方法及图纸

片状预浸料的制造方法和制造装置，所述制造方法包括下述工序：纤维束导入工序，将带状增强纤维束在厚度方向进行多层配置，并导入供给有熔融热塑性树脂的模具内；纤维束厚度缩小工序，将带状增强纤维束各自通过开纤而扩幅，缩小厚度；树脂含浸工序，在模具内含浸熔融树脂；和层合工序，将含浸了树脂的多个带状增强纤维束在模具内层合。可以制造整体上均匀且良好地含浸有树脂、增强纤维也均匀分散的高品质的热塑性片状预浸料。另外，可以大幅度缩短树脂含浸时间，可以大幅提高生产率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及片状预浸料的制造方法和装置，特别是涉及在内部非常均匀地含浸有树脂、使用了连续增强纤维的片状预浸料的制造方法和装置。
技术介绍
使排列成片状的增强纤维中含浸熔融基体树脂并将该树脂保持为半固化状态的片状预浸料在各种领域广泛用于部件的增强和表面形成等。另外，为了获得优异的增强效果等，作为增强纤维多数情况下使用连续纤维，特别是，可优选使用将连续增强纤维以带状(tape状)在例如一方向拉齐、使其中含浸树脂而得到的预浸料(例如，专利文献1)。在用树脂熔融含浸法制作这样的片状预浸料时，如果作为基体树脂采用如热塑性树脂那样熔融粘度高的树脂，则在连续增强纤维排列形成的带状增强纤维束的整个截面方向上各个位置都良好地含浸熔融树脂有时是困难的。特别是，当带状增强纤维束的厚度大到某水平以上时，规定的含浸变困难，无法得到良好品质的含浸体(预浸料片)。不使用连续增强纤维，而是使例如增强纤维的短纤维随意地分散在树脂中，通过混炼等，可形成增强纤维和树脂均匀分布的片基材，但对于该片基材，无法期待如使用连续增强纤维时那样的、成型物的高强度、和增强效果。在使由长纤维的增强纤维构成的粗纱(roving)(截面为圆形或椭圆形的纱)中含浸熔融树脂时，已知下述技术：将粗纱开纤，以提高熔融树脂向长纤维间的含浸性的技术(例如，专利文献2)；通过抽吸构成粗纱的长纤维间的空气，来提高熔融树脂向长纤维间的含浸性的技术(例如，专利文献3)。所述专利文献3中，将粗纱分成一根一根地导入模具内。但是，该技术对于连续增强纤维的带状增强纤维束，其厚度在某水平以上时，树脂含浸性主要受熔融树脂的粘度的影响，因而无法期待高的含浸性提高效果。另外，从影响生产率的树脂含浸时间来看，对于截面为圆形或椭圆形的粗纱，由于从全方位含浸树脂所用的时间成为律速因素，所以无需提高在特定方向的含浸性，认为如上所述从粗纱内抽吸空气有助于提高含浸性。但是，在厚度远比宽度小的带状增强纤维束的情况下，厚度方向上含浸树脂所用的时间成为完成树脂含浸的时间的律速因素，所以为了谋求树脂含浸时间缩短、由此所致的生产率，不仅仅进行开纤，还要求用于提高厚度方向上的树脂含浸性的特别的办法。此外，还已知下述技术：在使多个并列配置的粗纱含浸时，以不阻碍开纤的方式将相邻的粗纱每隔1根分为其他的组并赋予颗粒状的树脂(例如，专利文献4)。然而，本技术在将颗粒状的树脂赋予粗纱中时将粗纱分组处理，实际上在树脂含浸时并不分组，而是作为一体的片材进行处理，厚度方向上含浸树脂所用的时间没有充分缩短。进而，为了将所得的片状预浸料的截面形状控制为规定的形状，获得平滑的平面，已知使用上下一对凹凸辊(压延辊)的技术(例如，专利文献5)。然而，本技术中仅公开了通过凹凸辊来扩幅的内容，有关在必要的扩幅后将幅宽变窄以严格地控制片材幅宽恒定的要件，没有任何公开，不能说是充分的内容。专利文献1：日本特开昭60-36136号公报专利文献2：日本特开2005-29912号公报专利文献3：日本特开平5-116142号公报专利文献4：日本特开平7-040341号公报专利文献5：日本特开2000-355629号公报
技术实现思路
因此，鉴于上述那样的实际情况，特别是有关使由多个连续增强纤维构成的带状增强纤维束中含浸熔融树脂而制作的片状预浸料，本专利技术的课题在于提供一种片状预浸料的制造方法和装置，其即使使用熔融粘度较高的热塑性树脂时，也可以在规定的整个厚度上均匀且良好地含浸树脂，而且可大幅度缩短树脂含浸时间，可以以高生产率制造高品质的片状预浸料。为了解决上述课题，本专利技术所涉及的片状预浸料的制造方法由下述方法构成。该方法的特征在于，包括下述工序：纤维束导入工序，一边使由多个连续增强纤维构成的带状增强纤维束连续行进，一边在所述带状增强纤维束的厚度方向进行多层配置，并导入供给有熔融热塑性树脂的模具内；纤维束厚度缩小工序，将所述多层带状增强纤维束各自在向所述模具内导入前和导入后的至少其中一阶段通过开纤而扩幅，缩小各带状增强纤维束的厚度；树脂含浸工序，在所述模具内使所述缩小了厚度的各带状增强纤维束内含浸所述熔融热塑性树脂；和层合工序，将正在含浸所述熔融热塑性树脂、和/或已含浸所述熔融热塑性树脂的多个带状增强纤维束在所述模具内层合，制造作为整体形状为片状的预浸料。在所述本专利技术涉及的片状预浸料的制造方法中，由连续增强纤维构成的带状增强纤维束在向模具内导入前和导入后的至少其中一阶段被采用开纤技术开纤和扩幅，由此带状增强纤维束的厚度被缩小，其中在导入前的阶段采用施加空气或减薄拉伸、振动等的开纤技术，在导入后的阶段采用施加减薄拉伸等的开纤技术。即，即使使用熔融粘度较高的热塑性树脂时，也可以在短时间缩小至可充分良好地含浸的厚度。然后，使用多个厚度分别缩小了的带状增强纤维束，在将这些带状增强纤维束在厚度方向多层配置的状态下，在模具内使各带状增强纤维束中分别含浸所供给的熔融树脂。由于各个带状增强纤维束形成为厚度小的片状物，所以相对于各个带状增强纤维束，熔融树脂容易被含浸对应于所述厚度方向的较小距离(含浸距离)的量，可在短时间内进行所希望的整个厚度方向上的均匀的含浸。将均匀地正在含浸熔融树脂和/或含浸完的各个带状增强纤维束在同一模具内在厚度方向多个层合，形成整体为目标厚度的片状预浸料。由于相对于各个带状增强纤维束的树脂含浸时间短，所以可在仅由所述树脂含浸时间和接着进行的在同一模具内的层合的时间合计构成的短时间内制作所述片状预浸料，从制造时间的方面考虑，生产率被大幅度提高。另外，在各个带状增强纤维束的开纤扩幅阶段中，可以容易地将该带状增强纤维束的厚度均一化，特别是在树脂含浸前的各个带状增强纤维束的开纤扩幅阶段中，可以容易地将该带状增强纤维束的厚度均一化，并且连续增强纤维也可以容易地均匀分散，所以将含浸了树脂的带状增强纤维束层合，完成片状预浸料后，该预浸料内的增强纤维的分散也可保持在均匀且良好的状态。而且，由于如上所述层合的各个带状增强纤维束中均匀含浸了熔融树脂，所以得到的片状预浸料成为整体具有均匀的物性的高品质的物质。在上述那样的本专利技术的片状预浸料的制造方法中，作为上述熔融树脂，使用热塑性树脂。即，如上所述，本专利技术对熔融粘度高的树脂比对熔融粘度低的树脂更有效，因而在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.30 JP 2010-1492951.一种片状预浸料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：
纤维束导入工序，一边使由多个连续增强纤维构成的带状增强纤维
束连续行进，一边在所述带状增强纤维束的厚度方向进行多层配置，
并导入供给有熔融热塑性树脂的模具内；
纤维束厚度缩小工序，将所述多层带状增强纤维束各自在向所
述模具内导入前和导入后的至少其中一阶段通过开纤而扩幅，缩小
各带状增强纤维束的厚度；
树脂含浸工序，在所述模具内使所述熔融热塑性树脂含浸所述
缩小了厚度的各带状增强纤维束内；和
层合工序，将正在含浸所述熔融热塑性树脂、和/或已含浸所述
熔融热塑性树脂的多个带状增强纤维束在所述模具内层合，
制造作为整体形状为片状的预浸料。
2.如权利要求1所述的片状预浸料的制造方法，其中，将所述
多层带状增强纤维束在向所述模具内导入前和导入后的至少其中一
阶段配置成在所述带状增强纤维束的厚度方向上于相邻带状增强纤
维束间具有间隔的多段。
3.如权利要求1或2所述的片状预浸料的制造方法，其中，所
述多层带状增强纤维束各自通过将幅宽较小的带状增强纤维束在纤
维束幅宽方向连接来形成。
4.如权利要求1～3中任一项所述的片状预浸料的制造方法，
其中，在所述纤维束导入工序紧接着的上游连接可将通路内减压为
规定真空度的密封部，包括通过使所述多层带状增强纤维束各自在
所述密封部的已减压为规定真空度的通路内通过来提高所述多层带
状增强纤维束内部的真空度的脱气工序。
5.如权利要求1～4中任一项所述的片状预浸料的制造方法，
其中，在所述纤维束厚度缩小工序中，将所述多层带状增强纤维束
中相邻的带状增强纤维束的通过开纤而扩幅的位置在带状增强纤维

\t束的行进方向相互错开。
6.如权利要求1～5中任一项所述的片状预浸料的制造方法，
其中，在所述树脂含浸工序中，将所述熔融热塑性树脂向各带状增
强纤维束内的含浸位置或含浸完成位置在带状增强纤维束的行进方
向上依次错开。
7.如权利要求6所述的片状预浸料的制造方法，其中，在所述
层合工序中，将正在含浸所述熔融热塑性树脂、和/或已含浸所述熔
融热塑性树脂的多个带状增强纤维束于在带状增强纤维束的行进方
向上依次错开的位置按顺序层合。
8.如权利要求1～7中任一项所述的片状预浸料的制造方法，
其中，在所述模具内，使用在带状增强纤维束的行进方向排列的多
个固定导向，将各带状增强纤维束依次开纤和/或将已含浸熔融热塑
性树脂的带状增强纤维束依次层合，并且在用于所述开纤和/或层合
的多个固定导向的至少一部分固定导向中设置带状增强纤维束的通
过口，使至少一部分带状增强纤维束通过所述通过口。
9.如权利要求1～5中任一项所述的片状预浸料的制造方法，
其中，在所述树脂含浸工序中，在带状增强纤维束的行进方向上的
相同位置进行所述熔融热塑性树脂向各带状增强纤维束内的含浸或
含浸完成。
10.如权利要求9所述的片状预浸料的制造方法，其中，在所
述层合工序中，将正在含浸所述熔融热塑性树脂、和/或已含浸所述
熔融热塑性树脂的多个带状增强纤维束同时在带状增强纤维束的行
进方向上的规定位置层合。
11.如权利要求1～10中任一项所述的片状预浸料的制造方法，
其中，在所述树脂含浸工序或层合工序中，从设置在所述模具上的
脱气口和/或树脂排出口排出模具内的气体和/或树脂。
12.如权利要求1～11中任一项所述的片状预浸料的制造方法，
其中，包括将在所述模具内层合并形成整体为片状的预浸料从模具
中拉出后，进一步在压延辊上通过的再含浸工序。
13.如权利要求12所述的片状预浸料的制造方法，其中，所述
压延辊至少具备第1压延辊和第2压延辊，至少第2压延辊为带沟
槽的辊，借助在第1压延辊上通过，来将形成为片状的预浸料扩幅
后，借助在第2压延辊上通过，来限制片状预浸料的幅宽以使扩幅
后的片状预浸料在幅宽变窄的同时在幅宽方向上形成规定的幅宽。
14.如权利要求1～13中任一项所述的片状预浸料的制造方法，
其中，所述连续增强纤维含有碳纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥壮一，船田和昭，竹内真也，铃木保，江藤理那子，森原理圭，佐佐木健，和田原英辅，野口泰干，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：
国别省市：