[发明专利]涂液浸渗片状增强纤维束和片状一体物的制造方法、涂布装置

说明书

本发明涉及一种在单向上长的连续增强纤维单向排列而成的片状增强纤维束上施加涂液的涂液浸渗片状增强纤维束的制造方法，其课题在于提供一种涂液浸渗片状增强纤维束的制造方法和涂布装置，即使在行进速度快的情况下，也能够在所产生的绒毛不会发生堵塞的情况下连续行进，并且能够使涂液高效地浸渗到片状增强纤维束中，本发明为一种使增强纤维(1)单向排列而成的片状增强纤维束(1a)沿实质上垂直方向向下在储留有涂液(2)的涂布部(20)的内部通过而将涂液(2)施加到片状增强纤维束(1a)上的涂液浸渗片状增强纤维束(1b)的制造方法，其要点在于，涂布部(20)具备相互连通的储液部和狭窄部，储液部具有截面积沿着片状增强纤维束(1a)的行进方向连续减少的部分，狭窄部具有狭缝状的截面，并且具有比储液部的上表面小的截面积。

技术领域

本发明涉及涂液浸渗片状增强纤维束和片状一体物的制造方法、涂布装置，特别是涉及在片状增强纤维束中均匀地浸渗涂液的方法和装置。

背景技术

将包含热塑性树脂、热固性树脂的基质树脂利用增强纤维进行增强而成的纤维增强复合材料(FRP)在航空航天用材料、汽车材料、工业用材料、压力容器、建筑材料、壳体、医疗用途、运动用途等各种领域中使用。特别是在需要高的力学特性和轻量性的情况下，适合广泛使用碳纤维增强复合材料(CFRP)。另一方面，在与力学特性、轻量性相比优先考虑成本的情况下，有时使用玻璃纤维增强复合材料(GFRP)。FRP是将基质树脂浸渗到增强纤维束中而得到中间基材，将其层积、成型，在使用热固化树脂的情况下进而使其热固化，制造由FRP构成的部件。上述用途中多为平面状物或将其弯折而成的形态的材料，作为FRP的中间基材，从制作部件时的层积效率、成型性的方面考虑，与一维的线束状物、纱束状物相比，更为广泛地使用二维的片状物。

另外，最近，为了提高由FRP构成的部件的生产效率，正在推进片状中间基材的层积的机械化、自动化，此处优选使用窄幅带状中间基材。窄幅带状中间基材可以通过将宽幅片状中间基材以所期望的宽度进行切割、并使基质树脂直接浸渗到窄幅的片状增强纤维束中而得到。

作为二维的片状中间基材，广泛使用在使增强纤维单向排列而成的片状增强纤维束中浸渗基质树脂而得到的预浸料。作为预浸料中使用的片状增强纤维束，有使增强纤维单向排列形成片状而成的单向增强纤维束和使增强纤维多向排列而成的织物。特别是在优先考虑力学特性的情况下，多使用单向排列增强纤维束。

作为预浸料的制造方法之一的热熔法为下述方法：将基质树脂熔融后，涂布于离型纸上，将其夹在片状增强纤维束的上表面、下表面之间，制作成层积结构制作后，利用热和压力使基质树脂浸渗到片状增强纤维束内部。本方法存在工序数多、并且生产速度也无法提高、成本高的问题。

作为浸渗的效率化，例如有专利文献1那样的方案。该方案为下述方法：将玻璃纤维熔融纺丝，将其集束而制成线束状物、纱束状物，使所得到的线束状物、纱束状物在具有充满了热塑性树脂的圆锥状流道的储液部中通过。

另一方面，专利文献2中记载了在片状物的两面同时形成涂膜的方法，该方法中，为了防止涂膜形成时的片状物的揺动，使片状物在带材导向装置中通过，然后利用管型刮刀进行涂布。

作为使用热塑性树脂的带状预浸料的制造方法，已知有下述方式：将带状增强纤维束沿水平方向(横向)运送，使其在模具中通过，将热塑性树脂施加、浸渗到带状增强纤维束中的横模抽出方式(专利文献3、专利文献4等)。专利文献3中，使带状增强纤维在直角模头(专利文献3的图2)中通过，在直角模头内的直线状的模具部的近前将树脂施加到带状增强纤维束。专利文献4中，记载了下述内容：将多个带状增强纤维束分别导入到充满了熔融热塑树脂的模具内，利用固定导杆(例如挤压杆)进行开纤、浸渗、层积，最终作为1片片状预浸料从模具中拉拔出来。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2001/028951小册子

专利文献2：日本专利第3252278号说明书