JP2012245778A

JP2012245778A - Production equipment and process of fiber-reinforced resin sheet

Info

Publication number: JP2012245778A
Application number: JP2011122011A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Mizuta; 和裕水田; Shinya Kawamura; 信也河村; Tetsuya Oda; 哲也小田; Kazumasa Kawabe; 和正川邊; Tokuo Imada; 都久男今田; Hiroki Enami; 宏樹榎波; Hiroichi Sasaki; 博一佐々木; Shuji Ozaki; 修司小▲崎▼; Sakuhiro Sakane; 作裕坂根
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Toyota Motor Corp; Fukui Prefecture; Mitsuya KK
Current assignee: Hitachi Zosen Corp; Toyota Motor Corp; Fukui Prefecture; Mitsuya KK
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-13

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide production process and equipment of a fiber-reinforced resin sheet capable of impregnating a matrix resin sufficiently to a reinforcing fiber substrate.SOLUTION: The production process of fiber-reinforced resin sheet includes the step of: impregnating a matrix resin M to a reinforcing fiber F by feeding the reinforcing fiber substrate F that remains pulled and aligned in one direction and matrix resin P that remains fluidizable through the pair of pressing members 11, 12; and by pressing the reinforcing fiber substrate F and matrix resin P with a pair of pressing members. The matrix resin P is impregnated to the reinforcing fiber substrate F by pressing the reinforcing fiber substrate F through the pair of pressing members 11, 12 while loosening the reinforcing fibers with a plurality of projections 11a, using a pressing member the surface of which has a plurality of projections 11a formed at least as a pressing member 11 of the pair of pressing members 11, 12.

Description

本発明は、一方向に引き揃えられた強化繊維基材の繊維間に、流動状態のマトリクス樹脂を、好適に含浸することができる繊維強化樹脂シートの製造装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a fiber reinforced resin sheet that can suitably impregnate a matrix resin in a fluid state between fibers of a reinforced fiber base material aligned in one direction.

従来から、熱硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂からなるマトリクス樹脂を、強化繊維からなる強化繊維基材に含浸させた繊維強化複合材料（繊維強化樹脂材料）は、金属材料に比べて軽量かつ高弾性であり、高分子樹脂のみに比べて高強度であるので、車両用の部材等の適用に注目されている材料である。 Conventionally, a fiber reinforced composite material (fiber reinforced resin material) in which a matrix resin made of a thermosetting resin or a thermoplastic resin is impregnated into a reinforced fiber base material made of reinforced fiber is lighter and more expensive than a metal material. Since it is elastic and has a higher strength than the polymer resin alone, it is a material that is attracting attention for the application of vehicle members and the like.

強化繊維の本来の特性である、引張に対する高強度及び高弾性の特徴を活かすためには、一方向に引き揃えられた強化繊維を強化繊維基材とし、この強化繊維基材に予め高分子樹脂を含浸、または半含浸させて、プリプレグシート（繊維強化樹脂シート）として使用されるのが一般的である。 In order to take advantage of the high strength and high elasticity characteristics of tensile strength, which are the original characteristics of reinforcing fibers, reinforcing fibers that are aligned in one direction are used as the reinforcing fiber base, and the reinforcing fiber base is preliminarily polymer resin. Is generally impregnated or semi-impregnated and used as a prepreg sheet (fiber reinforced resin sheet).

このようなマトリクス樹脂を含浸させる方法として、例えば、開繊されたシート状の強化繊維基材に、溶融状態の帯状のマトリクス樹脂を会合させて、強化繊維基材にマトリクス樹脂を含浸させる方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。 As a method of impregnating such a matrix resin, for example, there is a method of associating a molten band-like matrix resin with an opened sheet-like reinforcing fiber base material and impregnating the reinforcing fiber base material with the matrix resin. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開２００５−２９９１２号公報JP-A-2005-29912

しかしながら、特許文献１に示すような含浸方法を利用して、開繊した強化繊維基材に、マトリクス樹脂を含浸しようとしても、強化繊維基材にマトリクス樹脂が十分含浸されず、強化繊維とマトリクス樹脂とが充分に混ざらないことがあった。特に、マトリクス樹脂が、熱可塑性樹脂の場合には、溶融状態であってもその粘度は未硬化の熱硬化性樹脂に比べて高いため、このような現象はより顕著なものであった。 However, even if an attempt is made to impregnate the spread reinforcing fiber base material with the matrix resin using the impregnation method shown in Patent Document 1, the reinforcing fiber base material is not sufficiently impregnated with the matrix resin, and the reinforcing fiber and the matrix are not impregnated. In some cases, the resin was not sufficiently mixed. In particular, when the matrix resin is a thermoplastic resin, even if it is in a molten state, its viscosity is higher than that of an uncured thermosetting resin, and thus this phenomenon is more remarkable.

本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、マトリクス樹脂を強化繊維基材に良好に含浸することができる繊維強化樹脂シートの製造方法及びその製造装置を提供することにある。 This invention is made in view of such a point, and it is providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of the fiber reinforced resin sheet which can impregnate a reinforced fiber base material with a matrix resin satisfactorily.

前記課題を解決すべく、発明者らが鋭意検討を重ねた結果、含浸時において、強化繊維基材の強化繊維およびマトリクス樹脂を、幅方向および厚さ方向に積極的に移動させることにより、強化繊維間に存在する気泡を脱気し、この強化繊維間にマトリクス樹脂を好適に含浸できるとの新たな知見を得た。 As a result of intensive investigations by the inventors to solve the above-mentioned problems, the reinforcing fiber and the matrix resin of the reinforcing fiber base material are actively moved in the width direction and the thickness direction during the impregnation, thereby strengthening. Air bubbles existing between the fibers were degassed, and a new finding was obtained that the matrix fibers could be suitably impregnated between the reinforcing fibers.

本発明は、この新たな知見に基づくものであり、本発明に係る繊維強化樹脂シートの製造方法は、一対の押圧部材の間に、強化繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維基材と、流動可能な状態のマトリクス樹脂とを供給し、前記一対の押圧部材で、前記強化繊維基材と前記マトリクス樹脂とを押圧することにより、前記強化繊維基材に前記マトリクス樹脂を含浸させる繊維強化樹脂シートの製造方法であって、前記一対の押圧部材のうち少なくとも一方の押圧部材として、表面に複数の突起が形成された押圧部材を用い、該一対の押圧部材の間において、前記強化繊維基材を押圧することにより、前記複数の突起で前記強化繊維をほぐしながら、前記マトリクス樹脂を前記強化繊維間に含浸させることを特徴とする。 The present invention is based on this new finding, and the method for producing a fiber-reinforced resin sheet according to the present invention includes a reinforcing fiber base material in which reinforcing fibers are aligned in one direction between a pair of pressing members. The fiber reinforcement that supplies the matrix resin in a state in which the matrix fiber is impregnated into the reinforcing fiber base by supplying the matrix resin in a flowable state and pressing the reinforcing fiber base and the matrix resin with the pair of pressing members A method for producing a resin sheet, wherein a pressing member having a plurality of protrusions formed on a surface is used as at least one pressing member of the pair of pressing members, and the reinforcing fiber base is interposed between the pair of pressing members. By pressing a material, the matrix resin is impregnated between the reinforcing fibers while the reinforcing fibers are loosened by the plurality of protrusions.

本発明によれば、押圧部材による押圧時に、押圧部材の表面に形成された複数の突起で、一方向に引き揃えられた強化繊維基材の強化繊維が幅方向および厚さ方向に分散（移動）するように強化繊維がほぐされ、押圧部材の押圧力により、このほぐされた強化繊維間に存在する気泡を脱気し、この強化繊維間に流動可能な状態のマトリクス樹脂が入り込む。これにより、強化繊維間にマトリクス樹脂が含浸された繊維強化樹脂シートを得ることができる。 According to the present invention, the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base material aligned in one direction are dispersed (moved) in the width direction and the thickness direction by the plurality of protrusions formed on the surface of the pressing member when pressed by the pressing member. ), The air bubbles existing between the reinforced fibers are degassed by the pressing force of the pressing member, and the matrix resin in a flowable state enters between the reinforced fibers. Thereby, the fiber reinforced resin sheet in which the matrix resin is impregnated between the reinforced fibers can be obtained.

本発明でいう「繊維強化樹脂シート」とは、強化繊維基材と、この強化繊維基材に含浸されたマトリクス樹脂と、からなる複合材であり、強化繊維と合わせて所定の強度を保つことができるのであれば、特にその種類は限定されるものではない。また、本発明でいう「強化繊維基材」とは、一方向に引き揃えられた強化繊維束のことをいう。 The “fiber reinforced resin sheet” as used in the present invention is a composite material comprising a reinforcing fiber base material and a matrix resin impregnated in the reinforcing fiber base material, and maintains a predetermined strength together with the reinforcing fibers. If it is possible, the type is not particularly limited. Further, the “reinforcing fiber substrate” in the present invention refers to a reinforcing fiber bundle that is aligned in one direction.

また、「マトリクス樹脂」とは、この強化繊維同士を繋ぐための高分子樹脂のことをいい、マトリクス樹脂としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂のいずれの樹脂を用いてもよい。また、「流動可能な状態のマトリクス樹脂」とは、熱可塑性樹脂の場合には、加熱して軟化した状態の熱可塑性樹脂のことをいい、熱硬化性樹脂の場合には、未硬化の状態の熱硬化性樹脂のことをいう。 The “matrix resin” refers to a polymer resin for connecting the reinforcing fibers, and as the matrix resin, either a thermosetting resin or a thermoplastic resin may be used. The “matrix resin in a flowable state” means a thermoplastic resin that is softened by heating in the case of a thermoplastic resin, and an uncured state in the case of a thermosetting resin. It refers to the thermosetting resin.

このような一対の押圧部材は、強化繊維基材の強化繊維間に、流動可能な状態のマトリクス樹脂を含浸させるべく、いずれか一方の表面に複数の突起が形成され、一対の押圧部材の間に、供給された前記強化繊維基材とマトリクス樹脂とを押圧し、マトリクス樹脂を含浸させることができるのであれば、特に、この押圧部材は限定されるものではない。例えば、平板状の押圧部材、ロール状の押圧部材、いずれの押圧部材を用いてもよい。また、このような突起は、この押圧部材に機械的又は化学的に表面処理を行うことにより形成してもよい。 In such a pair of pressing members, a plurality of protrusions are formed on either surface so as to impregnate a flowable matrix resin between the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base, and the gap between the pair of pressing members In addition, the pressing member is not particularly limited as long as the supplied reinforcing fiber substrate and the matrix resin can be pressed and impregnated with the matrix resin. For example, a flat pressing member, a roll pressing member, or any pressing member may be used. Moreover, you may form such a processus | protrusion by surface-treating mechanically or chemically to this press member.

しかしながら、好ましい態様としては、前記突起が形成された押圧部材として、押圧基材の表面に、前記複数の突起が形成されたシート材を配置した部材を用い、該シート材として、シート基材の表面に、前記強化繊維基材の強化繊維よりも硬質である硬質粒子を付着させることにより前記複数の突起が形成されたシート材を用いる。 However, as a preferable aspect, a member in which a sheet material on which the plurality of protrusions are formed is arranged on the surface of the pressing base material is used as the pressing member on which the protrusions are formed. A sheet material on which the plurality of protrusions are formed by attaching hard particles that are harder than the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base to the surface is used.

この態様によれば、複数の突起が形成されたシート材を用いることにより、押圧基材の形状が、平板状であっても、ロール状であっても、このシート材を押圧基材の表面に容易に配置することができ、押圧部材の表面に突起を形成することができる。また、シート材を用いることにより、押圧基材の表面にマトリクス樹脂が付着することを防止することができる。 According to this aspect, by using a sheet material on which a plurality of protrusions are formed, the surface of the pressing base material can be used regardless of whether the shape of the pressing base material is a flat plate shape or a roll shape. The protrusion can be formed on the surface of the pressing member. Further, by using the sheet material, it is possible to prevent the matrix resin from adhering to the surface of the pressing base material.

例えば、ロール状の押圧基材を用いる場合、シート材をベルト状にして、押圧基材の表面に巻き付けてもよい。さらに、シート材は、シート基材の表面に、上述した硬質粒子を分散して付着させることにより前記複数の突起が形成されるので、強化繊維の繊維径、強化繊維の材質等に応じて、硬質粒子の粒径及び材質を選定し、これをシート基材の表面に分散させることができる。 For example, when a roll-shaped pressing base material is used, the sheet material may be formed into a belt shape and wound around the surface of the pressing base material. Furthermore, since the plurality of protrusions are formed by dispersing and adhering the above-described hard particles on the surface of the sheet base material, the sheet material, depending on the fiber diameter of the reinforcing fiber, the material of the reinforcing fiber, etc. The particle size and material of the hard particles can be selected and dispersed on the surface of the sheet base material.

例えば、押圧基材は、金属製等からなる押圧部材の基材となるものであって、押圧時に塑性変形しないような剛性を有し、例えば、平板状、ロール状の金属製の基材を挙げることができる。 For example, the pressing base material is a base material for a pressing member made of metal or the like, and has a rigidity so as not to be plastically deformed at the time of pressing, for example, a flat or roll metal base material. Can be mentioned.

またシート基材は、シート材の基材となるものであって、例えば、紙、布等を挙げることができ、硬質粒子は、シート基材に接着剤等を介して付着している。硬質粒子としては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などのセラミックス粒子などを挙げることができる。従って、シート材として、例えば、研磨紙、研磨布などを用いてもよい。 The sheet base material is a base material for the sheet material, and examples thereof include paper and cloth. The hard particles are attached to the sheet base material through an adhesive or the like. Examples of the hard particles include ceramic particles such as aluminum oxide, silicon carbide, aluminum nitride, and boron nitride. Therefore, for example, abrasive paper, abrasive cloth, etc. may be used as the sheet material.

また、より好ましい態様としては、前記突起が形成された押圧部材の表面の中心線平均粗さＲａは、８μｍ以上である。押圧部材の表面をこのような表面粗さにすることにより、複数の突起で強化繊維基材の強化繊維をほぐしながら、マトリクス樹脂を前記強化繊維間に含浸させることができる。すなわち、突起が形成された押圧部材の表面の中心線平均粗さＲａが８μｍ未満の場合には、押圧時に、突起により強化繊維を充分ほぐすことができないため、強化繊維間にマトリクス樹脂が含浸できないことがある。 In a more preferred embodiment, the center line average roughness Ra of the surface of the pressing member on which the protrusion is formed is 8 μm or more. By setting the surface of the pressing member to such a surface roughness, the matrix resin can be impregnated between the reinforcing fibers while loosening the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base with a plurality of protrusions. That is, when the center line average roughness Ra of the surface of the pressing member on which the protrusion is formed is less than 8 μm, the reinforcing fiber cannot be sufficiently loosened by the protrusion at the time of pressing, and thus the matrix resin cannot be impregnated between the reinforcing fibers. Sometimes.

さらにより好ましくは、前記突起が形成された押圧部材の表面側に、前記強化繊維基材が接触するように、前記強化繊維基材を供給する。この態様によれば、突起が形成された押圧部材の表面に、強化繊維基材が供給されるので、強化繊維基材の強化繊維を複数の突起に直接的に接触させて、強化繊維をほぐすことができる。 Even more preferably, the reinforcing fiber substrate is supplied so that the reinforcing fiber substrate contacts the surface side of the pressing member on which the protrusion is formed. According to this aspect, since the reinforcing fiber base is supplied to the surface of the pressing member on which the protrusion is formed, the reinforcing fiber of the reinforcing fiber base is brought into direct contact with the plurality of protrusions to loosen the reinforcing fiber. be able to.

また、本願において、繊維強化樹脂シートの製造装置をも開示する。本発明に係る繊維強化樹脂シートの製造装置は、強化繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維基材に、流動可能な状態のマトリクス樹脂を含浸させるべく、供給された前記強化繊維基材とマトリクス樹脂とを押圧する一対の押圧部材を備えた繊維強化樹脂シートの製造装置であって、前記一対の押圧部材のうち少なくとも一方の押圧部材の表面には、該一対の押圧部材の間において、前記強化繊維基材を押圧することにより、前記強化繊維をほぐすための複数の突起が形成されていることを特徴とする。 Moreover, in this application, the manufacturing apparatus of a fiber reinforced resin sheet is also disclosed. The apparatus for producing a fiber-reinforced resin sheet according to the present invention includes the reinforcing fiber substrate supplied to impregnate a reinforcing fiber substrate in which reinforcing fibers are aligned in one direction with a flowable matrix resin. A fiber-reinforced resin sheet manufacturing apparatus including a pair of pressing members that press against a matrix resin, and the surface of at least one pressing member of the pair of pressing members is between the pair of pressing members, A plurality of protrusions for loosening the reinforcing fibers are formed by pressing the reinforcing fiber substrate.

本発明によれば、一対の押圧部材の間に、強化繊維基材と、流動可能な状態のマトリクス樹脂とを供給し、一対の押圧部材で、強化繊維基材とマトリクス樹脂とを押圧することにより、押圧部材の表面に形成された複数の突起で強化繊維をほぐしながら、マトリクス樹脂を強化繊維間に含浸させることができる。 According to the present invention, the reinforcing fiber substrate and the flowable matrix resin are supplied between the pair of pressing members, and the reinforcing fiber substrate and the matrix resin are pressed by the pair of pressing members. Thus, the matrix resin can be impregnated between the reinforcing fibers while loosening the reinforcing fibers with a plurality of protrusions formed on the surface of the pressing member.

より好ましい態様としては、前記突起を有した押圧部材は、押圧基材の表面に前記複数の突起が形成されたシート材を配置した部材であり、該シート材は、シート基材の表面に、前記強化繊維基材の強化繊維よりも硬質である硬質粒子を付着させることにより、前記複数の突起が形成されている。この態様によれば、押圧基材の表面にマトリクス樹脂が付着することを防止することができる。また、硬質粒子およびシート基材の組合せは、上述した如くである。 As a more preferred aspect, the pressing member having the protrusion is a member in which a sheet material in which the plurality of protrusions are formed is arranged on the surface of the pressing base material, and the sheet material is on the surface of the sheet base material, The plurality of protrusions are formed by attaching hard particles that are harder than the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base. According to this aspect, it is possible to prevent the matrix resin from adhering to the surface of the pressing base material. Further, the combination of the hard particles and the sheet base is as described above.

さらに、より好ましい態様としては、前記突起が形成された押圧部材の表面の中心線表面粗さＲａは、８μｍ以上である。押圧部材の表面をこのような表面粗さにすることにより、複数の突起で強化繊維基材の強化繊維をほぐしながら、マトリクス樹脂を前記強化繊維間に含浸させることができる。 Furthermore, as a more preferable aspect, the center line surface roughness Ra of the surface of the pressing member on which the protrusion is formed is 8 μm or more. By setting the surface of the pressing member to such a surface roughness, the matrix resin can be impregnated between the reinforcing fibers while loosening the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base with a plurality of protrusions.

また、好ましい態様としては、前記突起が形成された押圧部材の表面に、前記強化繊維基材が接触するように、前記強化繊維基材が供給されるように構成されている。この態様によれば、強化繊維基材の強化繊維を、複数の突起に直接接触させて、強化繊維をほぐすことができる。 Moreover, as a preferable aspect, it is comprised so that the said reinforced fiber base material may be supplied so that the said reinforced fiber base material may contact the surface of the press member in which the said protrusion was formed. According to this aspect, the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base can be directly brought into contact with the plurality of protrusions to loosen the reinforcing fibers.

本発明によれば、押圧部材により、マトリクス樹脂を強化繊維基材に良好に含浸することができる。 According to the present invention, the reinforcing fiber base material can be satisfactorily impregnated with the matrix resin by the pressing member.

本発明の第１実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の模式的概念図であり、（ａ）は、繊維強化樹脂シートの製造時における製造装置の模式的斜視図、（ｂ）は、（ａ）の部分断面図、（ｃ）は、強化繊維間へのマトリクス樹脂の含浸を説明するための概念図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a typical conceptual diagram of the manufacturing apparatus of the fiber reinforced resin sheet which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) is a typical perspective view of the manufacturing apparatus at the time of manufacture of a fiber reinforced resin sheet, (b) is The fragmentary sectional view of (a), (c) is a conceptual diagram for demonstrating the impregnation of the matrix resin between reinforcement fibers. 図１に示す製造装置の別の形態を示した模式的断面図であり、（ａ）は、第２実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の模式的な部分断面図、（ｂ）は、その変形例を示した部分断面図。It is typical sectional drawing which showed another form of the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, (a) is typical partial sectional drawing of the manufacturing apparatus of the fiber reinforced resin sheet which concerns on 2nd Embodiment, (b) is The fragmentary sectional view which showed the modification. 本発明の別の形態を示した模式的断面図であり、（ａ）は、第３実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の部分断面図であり、（ｂ）は、その変形例を示した部分断面図。It is typical sectional drawing which showed another form of this invention, (a) is a fragmentary sectional view of the manufacturing apparatus of the fiber reinforced resin sheet which concerns on 3rd Embodiment, (b) is the modification. The fragmentary sectional view shown. 第４実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の模式的断面図。Typical sectional drawing of the manufacturing apparatus of the fiber reinforced resin sheet which concerns on 4th Embodiment. 実施例１、２および比較例に係る押圧部材（シート材）の表面粗さを測定した結果であり、（ａ）は、実施例１に係る押圧部材の表面粗さの測定結果を示した図、（ｂ）は、実施例２に係る押圧部材の表面粗さの測定結果を示した図、（ｃ）は、比較例２に係る押圧部材の表面粗さの測定結果を示した図。It is the result of having measured the surface roughness of the press member (sheet material) which concerns on Example 1, 2 and a comparative example, (a) is the figure which showed the measurement result of the surface roughness of the press member which concerns on Example 1. (B) is the figure which showed the measurement result of the surface roughness of the press member which concerns on Example 2, (c) is the figure which showed the measurement result of the surface roughness of the press member which concerns on the comparative example 2. FIG. 実施例１、２および比較例に係る繊維強化樹脂シートの断面写真図であり、（ａ）は、実施例１に係る繊維強化樹脂シートの断面写真図、（ｂ）は、実施例２に係る繊維強化樹脂シートの断面写真図、（ｃ）は、比較例１に係る繊維強化樹脂シートの断面写真図、（ｄ）は、比較例２に係る繊維強化樹脂シートの断面写真図。It is sectional photograph figure of the fiber reinforced resin sheet which concerns on Example 1, 2 and a comparative example, (a) is sectional photograph figure of the fiber reinforced resin sheet which concerns on Example 1, (b) concerns Example 2. The cross-sectional photograph figure of a fiber reinforced resin sheet concerning a comparative example 2, and (d) is the cross-sectional photograph figure of the fiber reinforced resin sheet concerning comparative example 2.

以下に、図面に基づき、本発明に係る繊維強化樹脂シートを好適に製造することができる製造装置のいくつかの実施形態を説明する。 Below, based on drawing, some embodiment of the manufacturing apparatus which can manufacture the fiber reinforced resin sheet which concerns on this invention suitably is described.

図１は、本発明の第１実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の模式的概念図であり、（ａ）は、繊維強化樹脂シートの製造時における製造装置の模式的斜視図、（ｂ）は、（ａ）の断面図、（ｃ）は、強化繊維間へのマトリクス樹脂の含浸を説明するための概念図。 FIG. 1 is a schematic conceptual diagram of a fiber-reinforced resin sheet manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and (a) is a schematic perspective view of the manufacturing apparatus at the time of manufacturing a fiber-reinforced resin sheet. b) is a sectional view of (a), and (c) is a conceptual diagram for explaining impregnation of a matrix resin between reinforcing fibers.

図１に示すように、本実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置１０は、一対の平板状の押圧部材１１、１２を備えており、押圧部材は、鋼鉄、アルミニウム等の金属からなる。この押圧部材１１、１２のうち一方（上側）の押圧部材１１には、シリンダおよびピストンからなる押圧手段１３が連結され、下側の押圧部材１２は固定されている。なお、ここでは、下側の押圧部材１２は固定されているが、上側の押圧部材１１と同じ構成の押圧手段で連結されていてもよい。 As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus 10 of the fiber reinforced resin sheet which concerns on this embodiment is equipped with a pair of flat pressing members 11 and 12, and a pressing member consists of metals, such as steel and aluminum. One (upper) pressing member 11 of the pressing members 11 and 12 is connected to a pressing means 13 including a cylinder and a piston, and the lower pressing member 12 is fixed. Here, the lower pressing member 12 is fixed, but may be connected by pressing means having the same configuration as the upper pressing member 11.

さらに、押圧部材１１の表面（対向面）には、一対の押圧部材１１、１２の間において、後述する強化繊維基材Ｆを押圧することにより、強化繊維ｆをほぐすための複数の突起（微小突起）１１ａ、…が形成されている。また、突起１１ａ、…が形成された押圧部材１１の表面の中心線平均粗さＲａは、８μｍ以上である。押圧部材１１の表面粗さは、放電ダル加工、ショットブラスト等機械的な表面処理加工、エッチングによる化学的な表面処理加工により、得ることができる。 Furthermore, on the surface (opposing surface) of the pressing member 11, a plurality of protrusions (minutes) for loosening the reinforcing fibers f by pressing a reinforcing fiber substrate F described later between the pair of pressing members 11, 12. Projections) 11a,... Are formed. Moreover, the center line average roughness Ra of the surface of the pressing member 11 on which the protrusions 11a are formed is 8 μm or more. The surface roughness of the pressing member 11 can be obtained by mechanical surface treatment such as discharge dull machining or shot blasting, or chemical surface treatment by etching.

さらに、下側の押圧部材１２の対向面は、押圧部材１１の如く突起がない平坦な表面（上側の押圧部材１１の表面の表面粗さよりもその表面粗さが小さい表面）であり、押圧部材１２の内部には、ヒータなどの加熱手段（図示せず）が設けられている。 Further, the opposing surface of the lower pressing member 12 is a flat surface having no projections (a surface whose surface roughness is smaller than the surface roughness of the upper pressing member 11), such as the pressing member 11, and the pressing member. Inside 12, heating means (not shown) such as a heater is provided.

この加熱手段により、マトリクス樹脂に熱可塑性樹脂を用いた場合には、押圧時（含浸時）に熱可塑性樹脂を加熱して、流動可能な状態にまで、軟化させることができる。一方、熱硬化性樹脂を用いた場合には、未硬化の熱硬化性樹脂を強化繊維間に含浸後、加熱して硬化させることができる。 When a thermoplastic resin is used for the matrix resin by this heating means, the thermoplastic resin can be heated during pressing (during impregnation) and softened to a fluid state. On the other hand, when a thermosetting resin is used, it can be cured by heating after impregnating an uncured thermosetting resin between the reinforcing fibers.

なお、ここでは、下側の押圧部材１２の対向面は、平坦な表面であるが、後述する強化繊維をほぐすことができるのであれば、上側の押圧部材１１と同様の表面性状であってもよい。 In addition, although the opposing surface of the lower pressing member 12 is a flat surface here, as long as the reinforcing fiber described later can be loosened, even if the surface property is the same as that of the upper pressing member 11. Good.

このような製造装置１０を用いて、繊維強化樹脂シートＳを製造する。まず、強化繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維基材Ｆと、シート状のマトリクス樹脂Ｐを準備する。強化繊維基材Ｆは、繊維強化樹脂シートを強化するための強化繊維からなる繊維束そのものであってもよく、より好ましくは、開繊された強化繊維束である。さらに、繊維を好適にほぐし、繊維強化樹脂シートに対する強化繊維として機能するためには、強化繊維基材Ｆの強化繊維の繊維径は、５〜１５μｍの範囲にあることが好ましく、強化繊維基材の厚さは、２０〜３００ｍｍの範囲が好ましい。 The fiber reinforced resin sheet S is manufactured using such a manufacturing apparatus 10. First, a reinforcing fiber base F in which reinforcing fibers are aligned in one direction and a sheet-like matrix resin P are prepared. The reinforcing fiber base F may be a fiber bundle itself made of reinforcing fibers for reinforcing the fiber-reinforced resin sheet, and more preferably is an opened reinforcing fiber bundle. Furthermore, in order to loosen the fibers suitably and to function as reinforcing fibers for the fiber reinforced resin sheet, the fiber diameter of the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base F is preferably in the range of 5 to 15 μm. The thickness is preferably in the range of 20 to 300 mm.

また、強化繊維基材Ｆを構成する強化繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊維、ＰＢＯ繊維、有機繊維、又は高強度ポリエチレン繊維などの繊維が挙げられる。 Examples of the reinforcing fiber constituting the reinforcing fiber base F include glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, alumina fiber, boron fiber, steel fiber, PBO fiber, organic fiber, or high-strength polyethylene fiber. Can be mentioned.

シート状のマトリクス樹脂Ｐは、強化繊維同士を繋ぐための高分子樹脂であり、その厚さは、２０〜３００ｍｍの範囲にあることが好ましい。また、本実施形態では、マトリクス樹脂Ｐとして、熱可塑性樹脂を準備する。しかしながら、熱硬化性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂の場合、未硬化の状態の熱硬化性樹脂を準備する。 The sheet-like matrix resin P is a polymer resin for connecting the reinforcing fibers, and the thickness thereof is preferably in the range of 20 to 300 mm. In this embodiment, a thermoplastic resin is prepared as the matrix resin P. However, it may be a thermosetting resin. In the case of a thermosetting resin, an uncured thermosetting resin is prepared.

熱可塑性樹脂としては、結晶性熱可塑性樹脂や非結晶性熱可塑性樹脂を使用でき、例えば、ナイロン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、またはＡＢＳ系樹脂などを挙げることができ、これらよりも、より融点の高い（軟化点の高い）熱可塑性樹脂であってもよい。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、ビニルエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、繊維強化樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂等を挙げることができる。 As the thermoplastic resin, a crystalline thermoplastic resin or an amorphous thermoplastic resin can be used. For example, an olefin resin such as nylon resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polypropylene resin, acrylic resin, or Examples thereof include ABS resins, and thermoplastic resins having higher melting points (higher softening points) may be used. Examples of the thermosetting resin include vinyl ester resins, epoxy resins, fiber reinforced resins, unsaturated polyester resins, and the like.

このようにして準備した強化繊維基材Ｆとマトリクス樹脂Ｐとを、一対の押圧部材１１、１２の間に配置する。このとき、強化繊維基材Ｆが、押圧時において、押圧部材１１の突起１１ａが形成された表面に直接接触するように、この表面側に、強化繊維基材Ｆを配置する。ここでは、製造装置１０は、一般的に知られた搬送手段（図示せず）等を用いることにより、突起１１ａが形成された押圧部材１１の表面側に、強化繊維基材Ｆが供給（配置）されるように構成されていてもよい。 The reinforcing fiber base F and the matrix resin P thus prepared are arranged between the pair of pressing members 11 and 12. At this time, the reinforcing fiber base F is disposed on the surface side so that the reinforcing fiber base F is in direct contact with the surface on which the protrusions 11a of the pressing member 11 are formed during pressing. Here, the manufacturing apparatus 10 supplies (arranges) the reinforcing fiber base F to the surface side of the pressing member 11 on which the protrusions 11a are formed by using a generally known conveying means (not shown) or the like. ) May be configured.

次に、配置された強化繊維基材Ｆとマトリクス樹脂Ｐとを押圧手段１３を用いて押圧する。この際に、マトリクス樹脂Ｐが熱可塑性樹脂である場合、下側の押圧部材１２の加熱手段により、マトリクス樹脂を加熱し軟化させる。 Next, the reinforcing fiber base F and the matrix resin P that are arranged are pressed using the pressing means 13. At this time, when the matrix resin P is a thermoplastic resin, the matrix resin is heated and softened by the heating means of the lower pressing member 12.

このようにして、図１（ｃ）に示すように、押圧部材１１による押圧時に、押圧部材１１の表面に形成された複数の突起１１ａで、一方向に引き揃えられた強化繊維基材の強化繊維ｆが繊維強化樹脂シートの幅方向および厚さ方向に分散（移動）するように強化繊維ｆがほぐされる。そして、このほぐされた強化繊維ｆ、ｆ間の気泡が外部に送り出されると共に、この強化繊維ｆ、ｆ間に、流動可能な状態のマトリクス樹脂Ｐが入り込む。これにより、強化繊維ｆ、ｆ間にマトリクス樹脂が含浸された繊維強化樹脂シートを得ることができる。 Thus, as shown in FIG.1 (c), at the time of the press by the press member 11, the reinforcement | strengthening of the reinforced fiber base material arranged in one direction with the some protrusion 11a formed in the surface of the press member 11 is carried out. The reinforcing fibers f are loosened so that the fibers f are dispersed (moved) in the width direction and the thickness direction of the fiber reinforced resin sheet. Then, air bubbles between the loosened reinforcing fibers f and f are sent out to the outside, and a flowable matrix resin P enters between the reinforcing fibers f and f. Thereby, the fiber reinforced resin sheet in which the matrix resin is impregnated between the reinforcing fibers f and f can be obtained.

図２は、図１に示す製造装置の別の形態を示した模式的断面図であり、（ａ）は、第２実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の模式的な部分断面図、（ｂ）は、その変形例を示した部分断面図である。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another form of the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, (a) is a schematic partial cross-sectional view of the apparatus for manufacturing a fiber-reinforced resin sheet according to the second embodiment, (B) is the fragmentary sectional view which showed the modification.

図２（ａ）に示す製造装置が、図１に示す製造装置と相違する点は、上側の押圧部材であり、図２（ｂ）に示す製造装置が、図１に示す製造装置と相違する点は、一対の押圧部材である。したがって、以下の相違する点のみを説明し、同じ構成の部材に関しては、その詳細な説明を省略する。 The manufacturing apparatus shown in FIG. 2 (a) is different from the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 in the upper pressing member, and the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 (b) is different from the manufacturing apparatus shown in FIG. The point is a pair of pressing members. Therefore, only the following differences will be described, and detailed description of members having the same configuration will be omitted.

図２（ａ）に示すように、第２実施形態に係る製造装置１０Ａの上側の押圧部材１１Ａは、複数の突起が形成されており、具体的には、押圧基材１５の表面に、複数の突起が形成されたシート材１６を配置した部材である。シート材１６は、シート基材１６ａの表面に、強化繊維基材の強化繊維よりも硬質である硬質粒子１６ｂを付着させることにより複数の突起が形成されたシート材である。またこのシート材１６の中心線平均粗さＲａは、８μｍ以上である。 As shown in FIG. 2A, the upper pressing member 11 </ b> A of the manufacturing apparatus 10 </ b> A according to the second embodiment has a plurality of protrusions. Specifically, a plurality of protrusions are formed on the surface of the pressing base material 15. This is a member in which the sheet material 16 on which the protrusions are formed is disposed. The sheet material 16 is a sheet material in which a plurality of protrusions are formed by attaching hard particles 16b that are harder than the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base material to the surface of the sheet base material 16a. Further, the center line average roughness Ra of the sheet material 16 is 8 μm or more.

押圧基材１５は、金属製等の基材であって、押圧時に塑性変形しないような剛性を有し、例えば、平板状基材である。また、硬質粒子１６ｂとしては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、などのセラミックス粒子を挙げることができ、強化繊維よりも硬質であることが好ましい。シート基材１６ａとしては、布、紙等の可撓性を有した基材を挙げることができ、硬質粒子は、シート基材１６ａに接着剤等を介して付着している。 The pressing base material 15 is a base material made of metal or the like, has a rigidity that does not plastically deform when pressed, and is a flat base material, for example. Further, examples of the hard particles 16b include ceramic particles such as aluminum oxide, silicon carbide, aluminum nitride, and boron nitride, and are preferably harder than the reinforcing fibers. Examples of the sheet base material 16a include flexible base materials such as cloth and paper, and the hard particles are attached to the sheet base material 16a via an adhesive or the like.

この態様によれば、複数の突起が形成されたシート材１６を用いることにより、押圧基材１５の表面に、シート材１６を配置することができ、押圧部材１１Ａの表面に突起を形成することができる。また、シート材１６を用いることにより、押圧基材１５の表面にマトリクス樹脂が付着することを防止することができる。 According to this aspect, by using the sheet material 16 on which a plurality of protrusions are formed, the sheet material 16 can be disposed on the surface of the pressing base material 15, and the protrusions are formed on the surface of the pressing member 11A. Can do. Further, the use of the sheet material 16 can prevent the matrix resin from adhering to the surface of the pressing base material 15.

シート材１６は、シート基材１６ａの表面に、硬質粒子１６ｂを分散して付着させることにより複数の突起が形成されるので、強化繊維の繊維径、強化繊維の材質等に応じて、硬質粒子の粒径及び材質を選定し、これをシート基材１６ａの表面に分散させることができる。 Since the sheet material 16 has a plurality of protrusions formed by dispersing and adhering the hard particles 16b to the surface of the sheet base material 16a, the hard particles are formed according to the fiber diameter of the reinforcing fibers, the material of the reinforcing fibers, and the like. Can be selected and dispersed on the surface of the sheet base material 16a.

さらに、図２（ｂ）に示すように、製造装置１０Ｂの下側の押圧部材１２Ａは、図２（ａ）に示す押圧部材１１Ａと同様に、押圧部材１１Ａに対向する表面に複数の突起が形成されており、押圧基材１５の表面に、複数の突起が形成されたシート材１６を配置した部材であってもよい。 Further, as shown in FIG. 2B, the lower pressing member 12A of the manufacturing apparatus 10B has a plurality of protrusions on the surface facing the pressing member 11A, like the pressing member 11A shown in FIG. It may be a member that is formed and has a sheet material 16 in which a plurality of protrusions are formed on the surface of the pressing substrate 15.

このような製造装置を用いた場合、上側及び下側の押圧部材１１Ａ、１２Ａの表面側に、強化繊維基材Ｆ１、Ｆ２を配置し、強化繊維基材Ｆ１、Ｆ２の間に、マトリクス樹脂Ｐを配置することにより、強化繊維基材Ｆ１、Ｆ２は、押圧部材１１Ａ、１２Ａに直接接触させ、これらの強化繊維を直接的にほぐすことができる。これにより、強化繊維を好適にほぐし、マトリクス樹脂Ｐを強化繊維間に含浸することができる。 When such a manufacturing apparatus is used, the reinforcing fiber bases F1 and F2 are disposed on the surface sides of the upper and lower pressing members 11A and 12A, and the matrix resin P is interposed between the reinforcing fiber bases F1 and F2. The reinforcing fiber bases F1 and F2 can be brought into direct contact with the pressing members 11A and 12A, and these reinforcing fibers can be loosened directly. Thereby, a reinforced fiber can be loosened suitably and the matrix resin P can be impregnated between reinforced fibers.

図３は、本発明の別の形態を示した模式的断面図であり、（ａ）は、第３実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の部分断面図であり、（ｂ）は、その変形例を示した部分断面図である。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the present invention, (a) is a partial cross-sectional view of a fiber-reinforced resin sheet manufacturing apparatus according to the third embodiment, (b) It is the fragmentary sectional view which showed the modification.

図３（ａ）に示すように、本実施形態に係る繊維強化樹脂シート製造装置２０は、シート状の強化繊維基材Ｆと、マトリクス樹脂Ｐとを、一対の押圧部材として、ロール２１、２２間に導入し、一対のロールを回転させながら強化繊維基材Ｆにマトリクス樹脂Ｐが含浸されることにより、繊維強化樹脂シートＳを製造することを目的とした装置である。 As shown in FIG. 3A, the fiber-reinforced resin sheet manufacturing apparatus 20 according to the present embodiment includes rolls 21 and 22 using a sheet-like reinforcing fiber substrate F and a matrix resin P as a pair of pressing members. It is an apparatus intended to produce a fiber reinforced resin sheet S by introducing the matrix resin P into the reinforced fiber base F while rotating between a pair of rolls.

図３に示すように、本実施形態に係る製造装置２０は、一対のロール２１、２２間に導入される強化繊維基材Ｆを供給する強化繊維供給部３１と、一対のロール２１、２２間に導入されるマトリクス樹脂Ｐを供給する樹脂供給部３２と、を備えている。 As shown in FIG. 3, the manufacturing apparatus 20 according to this embodiment includes a reinforcing fiber supply unit 31 that supplies a reinforcing fiber base F introduced between a pair of rolls 21 and 22, and a pair of rolls 21 and 22. And a resin supply part 32 for supplying the matrix resin P introduced into the.

強化繊維供給部３１は、シート状に連続繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維基材Ｆを搬送方向Ｔに沿って供給するものであり、供給前の強化繊維基材Ｆは、コイル状に巻き付けられた巻体とされている。また、強化繊維供給部３１には、この巻体から巻き解かれたシート状の強化繊維基材Ｆが、後述するロール２１、２２間のうちロール２１側に直接接触するように配置されている。 The reinforcing fiber supply unit 31 supplies the reinforcing fiber base F in which the continuous fibers are aligned in one direction in a sheet shape along the transport direction T, and the reinforcing fiber base F before the supply is coiled. It is said that it is a wound body. Further, in the reinforcing fiber supply unit 31, a sheet-like reinforcing fiber base material F unwound from the wound body is arranged so as to be in direct contact with the roll 21 side among the rolls 21 and 22, which will be described later. .

一方、樹脂供給部３２は、本実施形態では、その一例として、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、これを軟化点以上に溶融して、樹脂吐出口であるダイ（ノズル）を介してシート状の溶融したマトリクス樹脂Ｐを連続して成形するものである。樹脂供給部３２は、溶融したシート状の熱可塑性樹脂が、一対のロール２１、２２間に供給可能なように、一対のロール２１、２２の上方に配置されている。 On the other hand, in the present embodiment, as an example, in the present embodiment, when a thermoplastic resin is used as the matrix resin, the resin supply unit 32 melts the resin above the softening point, and a die (nozzle) that is a resin discharge port is provided. A sheet-like molten matrix resin P is continuously formed through the sheet. The resin supply unit 32 is disposed above the pair of rolls 21 and 22 so that the molten sheet-like thermoplastic resin can be supplied between the pair of rolls 21 and 22.

ここで、一対のロール２１、２２は、水平方向に並んで配置されており、その内部には、円柱空間が形成され、加熱された媒体（例えば水など）が導入される。これにより、一対のロール２１、２２の周面を加熱することができる。 Here, the pair of rolls 21 and 22 are arranged side by side in the horizontal direction, in which a cylindrical space is formed, and a heated medium (for example, water) is introduced. Thereby, the surrounding surface of a pair of rolls 21 and 22 can be heated.

また、ロール２１の表面には、図１に示したのと同様に、強化繊維基材Ｆを押圧することにより、強化繊維をほぐすための複数の突起（図示せず）が形成されており、表面の中心線平均粗さＲａは、８μｍ以上である。さらに、他方のロール２２は、図１に示した下側の押圧部材１２と同じ表面粗さであり、ロール２２には、シリンダおよびピストンからなる押圧手段２３が連結され、ロール２１は固定されている。 Moreover, on the surface of the roll 21, a plurality of protrusions (not shown) for loosening the reinforcing fibers are formed by pressing the reinforcing fiber base F in the same manner as shown in FIG. The centerline average roughness Ra of the surface is 8 μm or more. Further, the other roll 22 has the same surface roughness as that of the lower pressing member 12 shown in FIG. 1. The roll 22 is connected to pressing means 23 including a cylinder and a piston, and the roll 21 is fixed. Yes.

このような構成とすることにより、強化繊維基材Ｆは、突起が形成されたロール２１に接触し、この表面に形成された複数の突起で、一方向に引き揃えられた強化繊維基材Ｆの強化繊維が幅方向および厚さ方向に分散（移動）するように強化繊維が連続的にほぐされる。そして、このほぐされた強化繊維間の気泡は押圧時の圧力により送り出さると共に、この送り出された箇所に、軟化したマトリクス樹脂Ｐが入り込む。これにより、強化繊維間にマトリクス樹脂が含浸された繊維強化樹脂シートＳを得ることができる。 With such a configuration, the reinforcing fiber base F is in contact with the roll 21 on which the protrusions are formed, and the reinforcing fiber base F is aligned in one direction with a plurality of protrusions formed on the surface. The reinforcing fibers are continuously loosened so that the reinforcing fibers are dispersed (moved) in the width direction and the thickness direction. Then, the bubbles between the loosened reinforcing fibers are sent out by the pressure at the time of pressing, and the softened matrix resin P enters the sent-out location. Thereby, the fiber reinforced resin sheet S in which the matrix resin is impregnated between the reinforced fibers can be obtained.

図３（ｂ）は、一対のロールを連続して配置した変形例である。図３（ａ）に示す構成と同じ機能の構成は、同じ符号を付して、その詳細の説明を省略する。図３（ｂ）に示すように、製造装置２０Ａは、押圧基材としての一対のロール２５、２５が、搬送方向Ｔに２組配置されており、その搬送方向Ｔに並んだそれぞれのロール２５、２５同士の表面は、シート材２６がベルト状に巻きつけられている。シート材２６は、図２（ａ）、（ｂ）に示したシート材と同じ構成である。また、２つの強化繊維供給部３１は、供給した強化繊維基材Ｆが、シート材２６の表面に直接接触するように配置されている。 FIG.3 (b) is the modification which has arrange | positioned a pair of roll continuously. Components having the same functions as those shown in FIG. 3A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 3B, in the manufacturing apparatus 20 </ b> A, two pairs of rolls 25 and 25 as pressing base materials are arranged in the transport direction T, and each roll 25 arranged in the transport direction T. , 25, the sheet material 26 is wound around the belt. The sheet material 26 has the same configuration as that of the sheet material shown in FIGS. Further, the two reinforcing fiber supply units 31 are arranged so that the supplied reinforcing fiber base F is in direct contact with the surface of the sheet material 26.

このような製造装置２０Ａを用いた場合、各シート材２６の表面に、強化繊維基材Ｆ１、Ｆ２が供給され、強化繊維基材Ｆ１、Ｆ２の間に、マトリクス樹脂Ｐを配置することにより、強化繊維基材Ｆ１、Ｆ２は、押圧部材１１Ａに直接接触することができるので、強化繊維を好適にほぐし、マトリクス樹脂Ｐを強化繊維間に含浸することができる。 When such a manufacturing apparatus 20A is used, reinforcing fiber base materials F1 and F2 are supplied to the surface of each sheet material 26, and by arranging the matrix resin P between the reinforcing fiber base materials F1 and F2, Since the reinforcing fiber bases F1 and F2 can be in direct contact with the pressing member 11A, the reinforcing fibers can be suitably loosened and the matrix resin P can be impregnated between the reinforcing fibers.

図４は、第４実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の模式的概念図である。図４に示す製造装置は、図３（ａ）に示す製造装置に対して、一対のロールのうち、一方のロールの形状が相違する。従って、図３（ａ）の製造装置の構成と同じ機能の構成は、同じ符号を付して、その詳細の説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic conceptual diagram of a fiber-reinforced resin sheet manufacturing apparatus according to the fourth embodiment. The manufacturing apparatus shown in FIG. 4 differs from the manufacturing apparatus shown in FIG. 3A in the shape of one of the pair of rolls. Therefore, the same functional components as those of the manufacturing apparatus of FIG. 3A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図４に示すように、繊維強化樹脂シートの製造装置４０のロール（押さえロール）４２は、ロール（主ロール）２１を押さえるロールであって、押圧手段２３の押圧力により、押さえロール４２は、押さえロール４２の周面が主ロール２１の周面の形状に倣って変形して、ロール間に供給物が無いときには、これらのロール同士が面圧着するように構成されている。また、押さえロール４２の表面粗さは、図３に示すロール２２の表面粗さと同等である。 As shown in FIG. 4, the roll (pressing roll) 42 of the fiber reinforced resin sheet manufacturing apparatus 40 is a roll that presses the roll (main roll) 21. By the pressing force of the pressing means 23, the pressing roll 42 is When the peripheral surface of the pressing roll 42 is deformed following the shape of the peripheral surface of the main roll 21 and there is no supply between the rolls, these rolls are configured to be pressure-bonded to each other. Moreover, the surface roughness of the pressing roll 42 is equivalent to the surface roughness of the roll 22 shown in FIG.

押さえロール４２は、押圧手段２３の押圧力により主ロール２１の周面の形状に倣って変形する薄肉金属外筒４４と、薄肉金属外筒４４の内部において筒状空間Ｓ２が形成されるように、薄肉金属外筒４４に内挿された軸芯体４７と、を少なくとも備えている。また、薄肉金属外筒４４の周面部分の可撓性を高めるべく、薄肉金属外筒４４の肉厚をｔ、ロール半径をｒとしたとき、ｔ／ｒ≦０．０３の関係を満たしていることが好ましい。また、筒状空間Ｓ２の内部には、加熱された媒体（例えば水など）が導入される。 The pressing roll 42 is formed such that a thin metal outer cylinder 44 that deforms following the shape of the peripheral surface of the main roll 21 by the pressing force of the pressing means 23, and a cylindrical space S <b> 2 is formed inside the thin metal outer cylinder 44. And an axial core body 47 inserted in the thin metal outer cylinder 44. Further, in order to increase the flexibility of the peripheral surface portion of the thin metal outer tube 44, when the thickness of the thin metal outer tube 44 is t and the roll radius is r, the relationship of t / r ≦ 0.03 is satisfied. Preferably it is. A heated medium (for example, water) is introduced into the cylindrical space S2.

このような製造装置４０を用いた場合、強化繊維基材Ｆは、突起が形成された主ロール２１と、これを押圧する押さえロール４２と間で面接触し、この主ロール２１の表面に形成された複数の突起で、強化繊維基材Ｆの強化繊維が幅方向および厚さ方向に分散（移動）するように強化繊維が連続的にほぐされる。そして、このほぐされた強化繊維間に、軟化したマトリクス樹脂Ｐが入り込み、強化繊維間にマトリクス樹脂が含浸された繊維強化樹脂シートを得ることができる。 When such a manufacturing apparatus 40 is used, the reinforcing fiber base F is in surface contact between the main roll 21 on which the protrusion is formed and the pressing roll 42 that presses the protrusion, and is formed on the surface of the main roll 21. The reinforcing fibers are continuously loosened so that the reinforcing fibers of the reinforcing fiber base F are dispersed (moved) in the width direction and the thickness direction by the plurality of projections. A softened matrix resin P enters between the loosened reinforcing fibers, and a fiber-reinforced resin sheet in which the reinforcing resin is impregnated with the matrix resin can be obtained.

以下に本発明の実施例を説明する。
〔実施例１〕
以下に示す実施例は、上述した図２（ｂ）に示す製造装置を用いて製造した。具体的には、上側の押圧部材として、２８０ｍｍ×３００ｍｍの鉄製の押圧基材を準備し、この押圧基材の表面にシート材として、クラフト紙にアルミナからなる硬質粒子を分散した研磨紙（＃５００）を準備した。なお、シート材の表面粗さを、触針式の表面粗さ計で測定したところ、図５（ａ）に示すように、中心線平均粗さＲａ８．０４μｍであった。下側の押圧基材は、平坦な表面（中心線平均粗さＲａ０．０２μｍ）であった。 Examples of the present invention will be described below.
[Example 1]
The example shown below was manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIG. Specifically, a 280 mm × 300 mm iron pressing base material is prepared as an upper pressing member, and a polishing paper (#) in which hard particles made of alumina are dispersed in kraft paper as a sheet material on the surface of the pressing base material (# 500) was prepared. In addition, when the surface roughness of the sheet material was measured with a stylus type surface roughness meter, the center line average roughness Ra was 8.04 μm as shown in FIG. The lower pressing base material had a flat surface (centerline average roughness Ra 0.02 μm).

次に、強化繊維基材として、強化繊維が一方向に引き揃えられた厚さ２０ｍｍ、繊維径７μｍの炭素繊維基材と、マトリクス樹脂として、６−ナイロンを準備し、これらを一対の押圧部材の表面に配置し、プレス前に、３００℃の温度条件で、３０秒間、強化繊維基材を予熱し、温度３０℃で加熱してマトリクス樹脂を流動可能な状態とし、圧力６ＭＰａで、３秒、これらを押圧して、マトリクス樹脂を強化繊維基材に含浸させ、繊維強化樹脂シートを製造した。そして、この繊維強化樹脂シートの断面を顕微鏡観察した。この結果を、図６（ａ）に示す。 Next, as a reinforcing fiber substrate, a carbon fiber substrate having a thickness of 20 mm and a fiber diameter of 7 μm in which reinforcing fibers are aligned in one direction and 6-nylon as a matrix resin are prepared, and these are paired pressing members. Before pressing, the reinforcing fiber base material is preheated for 30 seconds at a temperature condition of 300 ° C. and heated at a temperature of 30 ° C. to make the matrix resin flowable, and at a pressure of 6 MPa for 3 seconds. These were pressed to impregnate the matrix fiber with the matrix resin to produce a fiber reinforced resin sheet. And the cross section of this fiber reinforced resin sheet was observed with the microscope. The result is shown in FIG.

〔実施例２〕
実施例１と同様に、繊維強化樹脂シートを製造した。実施例１と相違する点は、シート材の硬質粒子の大きさを変更して、シート材の中心線平均粗さＲａを２０．３μｍにした点（研磨紙（＃１８０）を用いた点）である（図５（ｂ）参照）。そして、この繊維強化樹脂シートの断面を顕微鏡観察した。この結果を、図６（ｂ）に示す。 [Example 2]
A fiber-reinforced resin sheet was produced in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the size of the hard particles of the sheet material is changed so that the center line average roughness Ra of the sheet material is 20.3 μm (the point where abrasive paper (# 180) is used). (See FIG. 5B). And the cross section of this fiber reinforced resin sheet was observed with the microscope. The result is shown in FIG.

〔比較例１〕
実施例１と同様に、繊維強化樹脂シートを製造した。実施例１と相違する点は、シート材を用いなかった点である。すなわち、上側の押圧基材の表面は、下側の押圧基材と同じにした点である。そして、この繊維強化樹脂シートの断面を顕微鏡観察した。この結果を図６（ｃ）に示す。 [Comparative Example 1]
A fiber-reinforced resin sheet was produced in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that no sheet material was used. That is, the surface of the upper pressing substrate is the same as the lower pressing substrate. And the cross section of this fiber reinforced resin sheet was observed with the microscope. The result is shown in FIG.

〔比較例２〕
実施例１と同様に、繊維強化樹脂シートを製造した。実施例１と相違する点は、シート材（研磨紙）の硬質粒子の大きさを変更して、シート材の中心線平均粗さＲａを３．９４μｍにした点（研磨紙（＃１０００）を用いた点）である（図５（ｃ）参照）。そして、この繊維強化樹脂シートの断面を顕微鏡観察した。この結果を、図６（ｄ）に示す。 [Comparative Example 2]
A fiber-reinforced resin sheet was produced in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the size of the hard particles of the sheet material (abrasive paper) is changed so that the center line average roughness Ra of the sheet material is 3.94 μm (the abrasive paper (# 1000) (Points used) (see FIG. 5C). And the cross section of this fiber reinforced resin sheet was observed with the microscope. The result is shown in FIG.

〔結果〕
図６（ａ）（ｂ）に示すように、実施例１及び２の繊維強化樹脂シートは、比較例１及び２のものに比べて、強化繊維基材の繊維束にマトリクス樹脂が良好に含浸されていた。また、実施例１及び２の繊維強化樹脂シートの厚みは、７０μｍ〜８０μｍの範囲にあり、比較例１及び２のもの（９０μｍ程度）に比べて薄かった。〔result〕
As shown in FIGS. 6A and 6B, the fiber reinforced resin sheets of Examples 1 and 2 are better impregnated with the matrix resin in the fiber bundle of the reinforced fiber base material than those of Comparative Examples 1 and 2. It had been. Moreover, the thickness of the fiber reinforced resin sheet | seat of Example 1 and 2 exists in the range of 70 micrometers-80 micrometers, and was thin compared with the thing of Comparative Examples 1 and 2 (about 90 micrometers).

実施例１及び２繊維強化樹脂シートは、繊維束内に樹脂が侵入しており、実施例１の場合には、特に研磨紙側でその傾向か顕著であり、さらに実施例２の場合には、厚さ方向全体で、樹脂／繊維が均一化する傾向にあった。 Examples 1 and 2 In the fiber reinforced resin sheet, the resin has penetrated into the fiber bundle. In the case of Example 1, the tendency is particularly remarkable on the abrasive paper side. The resin / fibers tended to be uniform throughout the thickness direction.

比較例１の繊維強化樹脂シートは、図６（ｃ）に示すように、マトリクス樹脂が強化繊維基材に均一に含浸せず、繊維間に気泡が残存し、これが別々に存在していることが確認できた。比較例２の繊維強化樹脂シートは、図６（ｄ）に示すように、繊維束内に樹脂が充分に侵入していなかった。 In the fiber reinforced resin sheet of Comparative Example 1, as shown in FIG. 6C, the matrix resin does not uniformly impregnate the reinforced fiber base material, and air bubbles remain between the fibers, and these exist separately. Was confirmed. In the fiber-reinforced resin sheet of Comparative Example 2, as shown in FIG. 6D, the resin did not sufficiently penetrate into the fiber bundle.

〔考察〕
実施例１及び２の繊維強化樹脂シートは、シート材の表面に形成された複数の突起により、表面に微小圧力勾配が作用し、この結果、強化繊維が繊維強化樹脂シートの幅方向及び厚さ方向に移動し（ほぐされ）、これにより繊維間の気泡が送り出され、強化繊維基材へのマトリクス樹脂の含浸が促進されたと考えられる。これにより、実施例１及び２の繊維強化樹脂シートの厚みは、比較例１及び２のものに比べて、薄くなったと考えられる。 [Discussion]
In the fiber reinforced resin sheets of Examples 1 and 2, a minute pressure gradient acts on the surface due to the plurality of protrusions formed on the surface of the sheet material. As a result, the reinforcing fibers are in the width direction and thickness of the fiber reinforced resin sheet. It is thought that the bubbles moved between the fibers in the direction, and bubbles between the fibers were sent out, and the impregnation of the matrix resin into the reinforcing fiber substrate was promoted. Thereby, it is thought that the thickness of the fiber reinforced resin sheet of Example 1 and 2 became thin compared with the thing of the comparative examples 1 and 2.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.

上述した実施形態では、突起が形成された押圧部材（ロール）の表面側に、直接接触するように、強化繊維基材を供給するようにしたが、複数の突起で強化繊維基材をほぐすことができるのであれば、突起が形成された押圧部材（ロール）の表面側に、マトッリクス樹脂を接触するように、マトリクス樹脂を供給してもよい。 In the above-described embodiment, the reinforcing fiber base is supplied so as to be in direct contact with the surface side of the pressing member (roll) on which the protrusion is formed, but the reinforcing fiber base is loosened with a plurality of protrusions. If possible, the matrix resin may be supplied so that the matrix resin contacts the surface side of the pressing member (roll) on which the protrusions are formed.

１０、１０Ａ：繊維強化樹脂シート製造装置、１１、１１Ａ、１２：押圧部材、１１ａ：突起、１３：押圧手段、１５：押圧基材、１６：シート材、１６ａ：シート基材、１６ｂ：硬質粒子、２０、２０Ａ：繊維強化樹脂シート製造装置、２１、２２：ロール（押圧部材）、２３：押圧手段、２５：ロール（押圧基材）、２６：シート材、３１：強化繊維供給部、３２：樹脂供給部、４０：繊維強化樹脂シート製造装置、４２：押さえロール、４４：薄肉金属外筒、４７：軸芯体 10, 10A: Fiber reinforced resin sheet manufacturing apparatus, 11, 11A, 12: pressing member, 11a: protrusion, 13: pressing means, 15: pressing substrate, 16: sheet material, 16a: sheet substrate, 16b: hard particles 20, 20A: Fiber reinforced resin sheet manufacturing apparatus, 21, 22: Roll (pressing member), 23: Pressing means, 25: Roll (pressing base material), 26: Sheet material, 31: Reinforcing fiber supply unit, 32: Resin supply part, 40: Fiber reinforced resin sheet manufacturing apparatus, 42: Pressing roll, 44: Thin metal outer cylinder, 47: Shaft core

Claims

一対の押圧部材の間に、強化繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維基材と、流動可能な状態のマトリクス樹脂とを供給し、前記一対の押圧部材で、前記強化繊維基材と前記マトリクス樹脂とを押圧することにより、前記強化繊維基材に前記マトリクス樹脂を含浸させる繊維強化樹脂シートの製造方法であって、
前記一対の押圧部材のうち少なくとも一方の押圧部材として、表面に複数の突起が形成された押圧部材を用い、
該一対の押圧部材の間において、前記強化繊維基材を押圧することにより、前記複数の突起で前記強化繊維をほぐしながら、前記マトリクス樹脂を前記強化繊維間に含浸させることを特徴とする繊維強化樹脂シートの製造方法。 A reinforcing fiber base material in which reinforcing fibers are aligned in one direction between a pair of pressing members and a matrix resin in a flowable state are supplied, and with the pair of pressing members, the reinforcing fiber base material and the A method for producing a fiber reinforced resin sheet by impregnating the matrix resin into the reinforcing fiber base by pressing the matrix resin,
As at least one pressing member of the pair of pressing members, a pressing member having a plurality of protrusions formed on the surface is used.
A fiber reinforcement characterized in that the matrix resin is impregnated between the reinforcing fibers while the reinforcing fibers are loosened by the plurality of protrusions by pressing the reinforcing fiber base between the pair of pressing members. Manufacturing method of resin sheet.

前記突起が形成された押圧部材として、押圧基材の表面に、前記複数の突起が形成されたシート材を配置した部材を用い、該シート材として、シート基材の表面に、前記強化繊維基材の強化繊維よりも硬質である硬質粒子を付着させることにより前記複数の突起が形成されたシート材を用いることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。 A member in which the sheet material on which the plurality of protrusions are formed is disposed on the surface of the pressing base material as the pressing member on which the protrusions are formed, and the reinforcing fiber base is formed on the surface of the sheet base material as the sheet material. The method for producing a fiber-reinforced resin sheet according to claim 1, wherein a sheet material in which the plurality of protrusions are formed by attaching hard particles that are harder than the reinforcing fibers of the material is used.

前記突起が形成された押圧部材の表面の中心線平均粗さＲａは、８μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。 The method for producing a fiber-reinforced resin sheet according to claim 1 or 2, wherein the center line average roughness Ra of the surface of the pressing member on which the protrusion is formed is 8 µm or more.

前記突起が形成された押圧部材の表面側に、前記強化繊維基材が接触するように、前記強化繊維基材を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。 The fiber reinforcing material according to any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing fiber base material is supplied so that the reinforcing fiber base material is in contact with the surface side of the pressing member on which the protrusion is formed. Manufacturing method of resin sheet.

強化繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維基材に、流動可能な状態のマトリクス樹脂を含浸させるべく、供給された前記強化繊維基材とマトリクス樹脂とを押圧する一対の押圧部材を備えた繊維強化樹脂シートの製造装置であって、
前記一対の押圧部材のうち少なくとも一方の押圧部材の表面には、該一対の押圧部材の間において、前記強化繊維基材を押圧することにより、前記強化繊維をほぐすための複数の突起が形成されていることを特徴とする繊維強化樹脂シートの製造装置。 Provided with a pair of pressing members that press the supplied reinforcing fiber base material and matrix resin so that the reinforcing fiber base material in which the reinforcing fibers are aligned in one direction is impregnated with the matrix resin in a flowable state. An apparatus for manufacturing a fiber reinforced resin sheet,
On the surface of at least one of the pair of pressing members, a plurality of protrusions for loosening the reinforcing fibers is formed by pressing the reinforcing fiber substrate between the pair of pressing members. An apparatus for producing a fiber-reinforced resin sheet, wherein

前記突起を有した押圧部材は、押圧基材の表面に、前記複数の突起が形成されたシート材を配置した部材であり、該シート材は、シート基材の表面に、前記強化繊維基材の強化繊維よりも硬質である硬質粒子を付着させることにより、前記複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の繊維強化樹脂シートの製造装置。 The pressing member having the protrusion is a member in which a sheet material in which the plurality of protrusions are formed is arranged on the surface of the pressing base material, and the sheet material is formed on the surface of the sheet base material. 6. The apparatus for producing a fiber-reinforced resin sheet according to claim 5, wherein the plurality of protrusions are formed by attaching hard particles that are harder than the reinforcing fibers.

前記突起が形成された押圧部材の表面の中心線平均粗さＲａは、８μｍ以上であることを特徴とする請求項５または６に記載の繊維強化樹脂シートの製造装置。 The apparatus for producing a fiber-reinforced resin sheet according to claim 5 or 6, wherein a center line average roughness Ra of a surface of the pressing member on which the protrusion is formed is 8 µm or more.

前記突起が形成された押圧部材の表面側に、前記強化繊維基材が接触するように、前記強化繊維基材が供給されるように構成されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の繊維強化樹脂シートの製造装置。 The structure according to claim 5, wherein the reinforcing fiber base is supplied so that the reinforcing fiber base contacts the surface side of the pressing member on which the protrusion is formed. The manufacturing apparatus of the fiber reinforced resin sheet in any one.