[发明专利]片状预浸料的制造方法和装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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

发明内容

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，本发明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，本发明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。