[发明专利]纤维强化树脂片的制造方法及其制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够将片状的强化纤维基材与热塑性树脂导入一对辊之间并恰当将溶融的热塑性树脂浸渗到强化纤维基材中的纤维强化树脂片的制造装置以及纤维强化树脂片的制造方法。

背景技术

以往，在强化纤维中浸渗有热硬化性树脂或者热塑性树脂等矩阵树脂的纤维强化复合材料（纤维强化树脂材料）与金属材料相比轻量且弹性高，单纯与树脂材料相比强度高，所以是在适用于车辆用的构件等方面受到注目的材料。

为了发挥强化纤维的固有特性即相对于拉伸具有高强度以及高弹性的特征，一般将长纤维等强化纤维设为强化纤维基材并在该强化纤维基材中预先浸渗或者半浸渗了矩阵树脂，将其用作预浸片（纤维强化树脂片）。

另一方面，作为矩阵树脂而浸渗了热塑性树脂的纤维强化树脂片与浸渗了热硬化性树脂的纤维强化树脂片相比，因为热塑性树脂的特征，其韧性、短时间成型性、循环性等优异，作为具有附加价值的材料而受到注目。

然而，热塑性树脂一般而言粘度比热硬化性树脂高，在对热塑性树脂进行成型时，需要将其加热到高温。因此，即使在单纯将热塑性树脂成型为均匀厚度的薄膜的情况下，其成型也不容易实现。例如，作为这样的技术，具有下述技术等：将由挤压成型机挤压后的片状溶融树脂导入金属制的主辊与金属制的挤压辊之间，一边使挤压辊的薄壁外筒以仿形主辊的周面形状的方式变形，一边在这些辊间冷却同时挤压上述树脂，对薄膜状的热塑性树脂进行成型（例如参照专利文献1）。

这样，即使是仅将热塑性树脂成型为薄膜状，其成型也不容易，而且，制造以热塑性树脂为矩阵树脂的纤维强化树脂片是与使用热硬化性树脂的情况相比更难的技术。因此，针对这些技术进行了各种研究。

例如，作为将热塑性树脂浸渗于强化纤维基材而制造纤维强化树脂片的方法，提出了如下方法：通过一对金属加压辊将软化了的热塑性树脂薄膜相对于强化纤维基材加压并浸渗的方法（例如参照专利文献2）；和/或将强化纤维切断为一定的长度并将该强化纤维与树脂粉末混合，使用多对压热辊在这些压热辊间将热塑性树脂溶融并将溶融的热塑性树脂浸渗于强化纤维之间的方法（例如参照专利文献3）等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平11-235747号公报

专利文献2:日本特开平7-016936号公报

专利文献3:日本特开平5-104647号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，已知：为了将树脂浸渗于强化纤维束中，在强化纤维束的厚度变薄、成型压力（浸渗时的压力）高而且树脂的溶融粘度低时，热塑性树脂向强化纤维束中浸渗的浸渗时间缩短（容易使热塑性树脂浸渗于强化纤维基材中）。

然而，在热塑性树脂的情况下，与热硬化性树脂相比，其分子量高所以溶融粘度较高，所以不容易如热硬化性树脂那样利用毛细管现象使树脂浸渗于强化纤维之间。

因此，在使用专利文献2以及3所示的装置使溶融的热塑性树脂浸渗的情况下，在一对辊间只能使线压力（線圧）作用于热塑性树脂与强化纤维基材。由此，压力作用于热塑性树脂与强化纤维基材的时间也只是瞬间的，有时不能将热塑性树脂充分浸渗于强化纤维基材中。另外，在使线压力作用的情况下，也具有在辊宽度方向上容易产生加压不均、热塑性树脂未均匀地浸渗于强化纤维基材中而生成空隙的情况。

如果鉴于这一点，则也可以考虑优选如专利文献1那样使用金属制的主辊与金属制的挤压辊。然而，在这一对辊之间作用于强化纤维基材的压力高的情况下，有时会有浸渗时所需量的热塑性树脂未进入辊间、热塑性树脂向强化纤维基材的浸渗不充分的情况。

本发明是鉴于这一点而完成的，其目的在于提供能够使溶融的热塑性树脂良好地浸渗到强化纤维基材中的纤维强化树脂片的制造方法及其制造装置。

用于解决课题的技术方案

为了解决所述课题，本发明所涉及的纤维强化树脂片的制造方法，通过将片状的强化纤维基材与热塑性树脂导入到一对浸渗辊之间，一边使该一对浸渗辊旋转一边将溶融的所述热塑性树脂浸渗到所述强化纤维基材中，从而制造纤维强化树脂片，该制造方法的特征在于：使用在所述一对浸渗辊中的至少一方的浸渗辊的表面形成有树脂保持层的浸渗辊，该树脂保持层是通过所述一对浸渗辊彼此的挤压而沿厚度方向弹性变形、并且在层内保持该溶融的热塑性树脂以能够在所述挤压时释放溶融的所述热塑性树脂的树脂保持层，通过使所述一对浸渗辊彼此挤压，从而一边至少使所述树脂保持层弹性变形，一边使所述热塑性树脂浸渗到所述强化纤维基材中。