JP2018203907A - Manufacturing method of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂をマトリックスとし、さらに該樹脂中に炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維を含む複合材料である。 A fiber reinforced plastic (FRP) is a composite material that includes a thermosetting resin or a thermoplastic resin as a matrix and further includes reinforcing fibers such as carbon fibers, aramid fibers, and glass fibers in the resin.
エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチックは、軽量かつ高強度であるため、例えば航空宇宙、自動車、スポーツ用品等の分野で使用されている。熱硬化性樹脂は、未硬化の状態で低粘度であるため強化繊維に対して含浸が容易であり、硬化反応により強度を高めることができる。しかし、熱硬化性樹脂は脆く耐衝撃性に劣るという欠点を有する。また、熱硬化性樹脂をマトリックスとして使用し、プリプレグを製造する場合、樹脂の可使時間が短いために取り扱いが難しい場合があったり、貯蔵安定性が十分でない場合がある。また、複合樹脂材料から部品等を成形する際に、長い成形時間を要するという問題もある。近年、樹脂を含浸させていない強化繊維基材を金型内にセットした後、熱硬化性樹脂を流し込むＲＴＭ成形方法が提案され、この方法により成形時間は大幅に短縮された。しかしながら、ＲＴＭ成形方法を用いた場合でも、１つの成形品を成形するまでに１０分以上が必要となる。 Fiber reinforced plastics using a thermosetting resin such as epoxy resin or urethane resin as a matrix are light and high in strength, and are therefore used in fields such as aerospace, automobiles, and sporting goods. Since the thermosetting resin has a low viscosity in an uncured state, it can be easily impregnated into the reinforcing fiber, and the strength can be increased by a curing reaction. However, thermosetting resins have the disadvantage of being brittle and inferior in impact resistance. Moreover, when using a thermosetting resin as a matrix and manufacturing a prepreg, since the usable time of resin is short, handling may be difficult and storage stability may not be enough. There is also a problem that a long molding time is required when molding a component or the like from the composite resin material. In recent years, an RTM molding method in which a thermosetting resin is poured after a reinforcing fiber base not impregnated with a resin is set in a mold has been proposed, and the molding time has been greatly reduced by this method. However, even when the RTM molding method is used, it takes 10 minutes or more to mold one molded product.
これに対して、熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチック（ＦＲＴＰ）は、靭性が高く、プリプレグの保存管理が容易であり、硬化反応が不要なので射出成形・スタンピング成形などに使用可能であり、成形サイクルの高速化が可能である。さらに、ＦＲＴＰはリサイクル性に優れ、溶接、補修等のリペア性も優れている等、熱硬化性樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチックを上回る多数の利点があることから幅広い分野で実用化されている。 On the other hand, fiber reinforced plastic (FRTP) with thermoplastic resin as a matrix has high toughness, easy prepreg storage management, and no curing reaction is required, so it can be used for injection molding and stamping molding, The molding cycle can be speeded up. In addition, FRTP has been put to practical use in a wide range of fields because it has many advantages over fiber-reinforced plastics that use thermosetting resin as a matrix, such as excellent recyclability and repair properties such as welding and repair. .
例えば特許文献１には、所定の長さに切断されたチョップド炭素繊維を樹脂ペレットあるいは樹脂パウダーと共に押出機で溶融混練してペレット化し、これを射出成型によって成形品とする方法において使用される、チョップド炭素繊維の製造方法が記載されている。特許文献２には、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）やスタンパブルシートに使用されるチョップド繊維束の製造方法が記載されている。
For example, in
特許文献３には、薄型成形品にも対応でき、等方的に力学的に優れた成形品を得ることができるとされる、特定の繊維長と特定の二次元配向角を有する強化繊維を含むプリプレグが記載されている。特許文献３に記載されるプリプレグ中で、強化繊維は単糸状で存在している。
熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチックの製造方法として、熱可塑性樹脂と強化繊維を含むチョップド・プリプレグが積層された積層物である繊維強化熱可塑性樹脂シートも知られている。例えば特許文献４には、所定の繊維方向の長さを有するチョップドストランドプリプレグを、繊維配向が二次元ランダムになるようにシート状に積層させて得た積層物を点溶着することで一体化して得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートが記載されている。特許文献５には、特定のチョップドストランドプリプレグを繊維配向がランダムになるように積層して得た積層物を加熱・加圧してなる等方性の繊維強化熱可塑性樹脂シートが記載されている。
As a method for producing a fiber reinforced plastic using a thermoplastic resin as a matrix, a fiber reinforced thermoplastic resin sheet which is a laminate in which a chopped prepreg containing a thermoplastic resin and a reinforced fiber is laminated is also known. For example, in
繊維強化プラスチックの製造方法について、上記種々の方法が提案されてはいるが、繊維強化プラスチックの強度の向上に対する要求はなお存在する。また、高強度で強度ばらつきの少ない繊維強化プラスチックに対する要求も存在する。例えば、特許文献１および特許文献２等に開示されている方法は、射出成型時またはプレス成形時に成形用の型内で繊維と樹脂とを含浸させるために、薄肉の成形品の製造が困難である。また、成形時に、樹脂が流動することにより繊維配向が乱れ、繊維の配向性の制御が困難である等の問題がある。特許文献３に開示されるようにプリプレグ中の強化繊維が単糸状となる場合、繊維長が長くなると繊維の直線性が維持できなくなり、物性が低下する場合がある。
Although the above-mentioned various methods have been proposed for producing fiber-reinforced plastics, there is still a demand for improving the strength of fiber-reinforced plastics. There is also a need for fiber reinforced plastics with high strength and low strength variations. For example, the methods disclosed in
さらに、特許文献４および５に開示されるように、チョップドストランドプリプレグを繊維配向が二次元ランダムになるようにシート状に積層させる工程を経て繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造することが知られてはいるが、特許文献４および５は、落下高さや基材重量の明確な規定はなく、それら方法による繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度のばらつきについて何ら着目するものではない。
Furthermore, as disclosed in
そのため、本発明は、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを、任意のサイズで自由に製造できることで、材料ロスを最小限に抑えつつ高品質なシートを効率的に製造する方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can produce a fiber reinforced thermoplastic resin sheet having high strength and little variation in strength at any size, thereby efficiently producing a high-quality sheet while minimizing material loss. It aims at providing the method of manufacturing to.
前記目的を達成するために、本発明者らは鋭意検討を行った結果、一方向プリプレグを落下高さ、基材重量および体積が特定の関係を満たす条件下において自由落下させて散布および積層することにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, the unidirectional prepreg is sprayed and laminated by freely dropping the unidirectional prepreg under conditions where the drop height, the substrate weight and the volume satisfy a specific relationship. Thus, the inventors have found that the above object can be achieved, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下の好適な態様を包含する。
［１］強化繊維および熱可塑性樹脂を含む一方向プリプレグが、繊維方向がランダムになるように積層された、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法であって、
一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部、および、一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部を少なくとも有する装置を用いて、被積層面の上方に位置する散布口から一方向プリプレグを被積層面に落下させる散布工程を含み、ここで、一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積をＶｍｍ３とし、１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量をＸｇとし、被積層面から散布口までの距離をＨｍｍとすると、Ｖ、ＸおよびＨから次の式（１）：
［２］１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量（Ｘｇ）、および、被積層面から散布口までの距離（Ｈｍｍ）から次の式（２）：
［３］一方向プリプレグの平均体積（Ｖｍｍ３）は、４〜６０ｍｍ３である、前記［１］または［２］に記載の製造方法。
［４］被積層面を１または２以上の積層区画に分け、各積層区画において前記散布工程を行う、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の製造方法。
［５］１つの積層区画に対し２回以上の散布工程を行う、前記［４］に記載の製造方法。
［６］２つ以上の散布口から一方向プリプレグを落下させる、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の製造方法。
［７］散布部および／または積層部が、被積層面に対して略水平方向に連続的または間欠的に移動する、前記［１］〜［６］のいずれかに記載の製造方法。
［８］各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）、および、被積層面から散布口までの距離（Ｈｍｍ）から次の式（３）：
［９］散布工程により得た積層物を加熱して一次接着凝集物を得る工程をさらに含む、前記［１］〜［８］のいずれかに記載の製造方法。
［１０］繊維強化熱可塑性樹脂シートの単位面積あたりの重量は３００〜１６００ｇ／ｍ２である、前記［１］〜［９］のいずれかに記載の製造方法。
［１１］繊維強化熱可塑性樹脂シートの繊維体積含有率は１０〜９９体積％である、前記［１］〜［１０］のいずれかに記載の製造方法。
［１２］強化繊維は炭素繊維である、前記［１］〜［１１］のいずれかに記載の製造方法。
［１３］繊維強化熱可塑性樹脂シートにおいて、ＪＩＳ Ｋ ７１６４に従い測定した引張強度のＣＶ値は２０．０％未満である、前記［１］〜［１２］のいずれかに記載の製造方法。
That is, the present invention includes the following preferred embodiments.
[1] A method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, in which unidirectional prepregs containing reinforcing fibers and a thermoplastic resin are laminated so that fiber directions are random,
Sprinkling port positioned above the layered surface using a device having at least a spraying unit having a spraying port for spraying the unidirectional prepreg and a layered surface having a surface to be stacked for laminating the unidirectional prepreg. A scatter process for dropping the unidirectional prepreg on the surface to be laminated, where the average volume per unidirectional prepreg is Vmm 3 and the weight of the unidirectional prepreg to be dropped at one time from one spray port is Xg When the distance from the surface to be laminated to the spray port is Hmm, the following formula (1) is obtained from V, X, and H:
[2] From the weight (Xg) of the unidirectional prepreg dropped at one time from one spraying port and the distance (Hmm) from the surface to be stacked to the spraying port, the following formula (2):
[3] The production method according to [1] or [2], wherein the unidirectional prepreg has an average volume (Vmm 3 ) of 4 to 60 mm 3 .
[4] The manufacturing method according to any one of [1] to [3], wherein the layered surface is divided into one or more stacked sections, and the spraying step is performed in each stacked section.
[5] The manufacturing method according to [4], wherein the spraying step is performed twice or more for one stacked section.
[6] The manufacturing method according to any one of [1] to [5], wherein the unidirectional prepreg is dropped from two or more spraying ports.
[7] The manufacturing method according to any one of [1] to [6], wherein the spreading part and / or the laminated part moves continuously or intermittently in a substantially horizontal direction with respect to the surface to be laminated.
[8] From the size (Lmm 2 ) of each laminated section and the distance (Hmm) from the surface to be laminated to the spraying port, the following equation (3):
[9] The manufacturing method according to any one of [1] to [8], further including a step of obtaining a primary adhesive aggregate by heating the laminate obtained by the spraying step.
[10] The production method according to any one of [1] to [9], wherein the weight per unit area of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is 300 to 1600 g / m 2 .
[11] The production method according to any one of [1] to [10], wherein the fiber volume content of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is 10 to 99% by volume.
[12] The production method according to any one of [1] to [11], wherein the reinforcing fiber is a carbon fiber.
[13] The manufacturing method according to any one of [1] to [12], wherein the fiber reinforced thermoplastic resin sheet has a tensile strength CV value measured in accordance with JIS K 7164 of less than 20.0%.
本発明の製造方法によれば、薄層でありながらも高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを、効率的に製造することができる。 According to the production method of the present invention, it is possible to efficiently produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet that has a high strength even though it is a thin layer and has little variation in strength.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明の範囲はここで説明する実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更をすることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The scope of the present invention is not limited to the embodiment described here, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
〔繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法〕
本発明の製造方法は、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む一方向プリプレグが、繊維方向がランダムになるように積層された、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法であって、一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部、および、一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部を少なくとも有する装置を用いて、被積層面の上方に位置する散布口から一方向プリプレグを被積層面に落下させる散布工程を含み、ここで、一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積をＶｍｍ３とし、１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量をＸｇとし、被積層面から散布口までの距離をＨｍｍとすると、Ｖ、ＸおよびＨから次の式（１）：
The production method of the present invention is a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet in which unidirectional prepregs containing reinforcing fibers and a thermoplastic resin are laminated so that the fiber directions are random, and the unidirectional prepreg is dispersed. The unidirectional prepreg from the spraying port located above the layered surface using a device having at least a sprinkling unit having a sprinkling port for carrying out and a laminated part having a laminated surface for laminating the unidirectional prepreg Including a spreading step of dropping onto the surface to be laminated, where the average volume per unidirectional prepreg is Vmm 3 and the weight of the unidirectional prepreg to be dropped at one time from one spreading port is Xg, When the distance from the spray port to Hsp is Hmm, the following formula (1) is obtained from V, X and H:
上記式（１）により算出される値Ａが０．７を超える場合、一方向プリプレグを十分なランダム性で散布および積層させることができない。その結果、得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度が低下し、強度のばらつきが大きくなる。ここで、本明細書において一方向プリプレグのランダム性とは、特に被積層面に対しての２次元方向における強化繊維のランダム性であり、プリプレグを２次元方向においてランダムに積層することにより、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを得ることができる。値Ａが上記の上限以下である場合、引張強度等の機械的強度のばらつきを抑制することができる。値Ａの下限値は特に限定されないが、延べ散布回数を低下させて生産効率を高めやすい観点からは、１回あたりの散布重量が大きい条件が好ましく、例えば０．０５以上であることが好ましい。値Ａは、上記式（１）から理解されるように、一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積（Ｖｍｍ３）、および／または、１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量（Ｘｇ）を大きくするか、被積層面から散布口までの距離（Ｈｍｍ）を小さくすることにより、増大する値である。そのため、これらの条件を適宜設定することにより、値Ａを上記範囲に調整することができる。なお、一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積（Ｖｍｍ３）、１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量（Ｘｇ）、および、被積層面から散布口までの距離（Ｈｍｍ）は、後述する方法により測定される。 When the value A calculated by the above equation (1) exceeds 0.7, the unidirectional prepreg cannot be dispersed and laminated with sufficient randomness. As a result, the strength of the resulting fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is reduced, and the variation in strength is increased. Here, the randomness of the unidirectional prepreg in this specification is the randomness of the reinforcing fibers in the two-dimensional direction with respect to the surface to be laminated, and is high by laminating the prepreg randomly in the two-dimensional direction. A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having strength and little variation in strength can be obtained. When the value A is not more than the above upper limit, variations in mechanical strength such as tensile strength can be suppressed. The lower limit of the value A is not particularly limited, but from the viewpoint of easily reducing the total number of spraying and increasing the production efficiency, a condition that the spraying weight per one time is large is preferable, and for example, 0.05 or more is preferable. As understood from the above formula (1), the value A is the average volume per unidirectional prepreg (Vmm 3 ) and / or the weight of the unidirectional prepreg to be dropped at one time from one spout ( It is a value that increases by increasing Xg) or decreasing the distance (Hmm) from the surface to be laminated to the spray port. Therefore, the value A can be adjusted to the above range by appropriately setting these conditions. In addition, the average volume per one-direction prepreg (Vmm 3 ), the weight (Xg) of the unidirectional prepreg dropped at one time from one spraying port, and the distance (Hmm) from the layered surface to the spraying port are Measured by the method described later.
本発明の製造方法において、１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量（Ｘｇ）、および、被積層面から散布口までの距離（Ｈｍｍ）から次の式（２）：
本発明の製造方法によれば、一方向プリプレグが、繊維方向がランダムになるように積層された繊維強化熱可塑性樹脂シートを効率的に製造することができる。ここで、繊維強化熱可塑性樹脂シートにおいて一方向プリプレグが、繊維方向がランダムになるように積層されている場合、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性を高めることができる。これは、繊維方向が一定の方向に対し局所的に過多とならないために、繊維を介した繊維軸方向と異にする方向への応力伝達が十分に行われ、等方的に本来繊維が持つ強度を十分に活かすことができるためであると考えられる。また、一方向プリプレグがの繊維方向がランダムになるように積層されている場合、繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度のばらつきを抑制することができ、等方性を高めやすい。これは以下の理由によると考えられる。まず、繊維強化熱可塑性樹脂シートに含まれる一方向プリプレグ１枚に着目すると、繊維方向に対しては機械的強度が高く、繊維方向に直交する幅方向に対しては機械的強度が弱い傾向にある。そのため、繊維強化熱可塑性樹脂シートのある方向に対し繊維方向が局所的に過多となっている場合には、該方向に対しては高い機械的強度を有するが、該方向に直交する方向に対しては機械的強度が低下する。そのため、繊維強化熱可塑性樹脂シート中に、このような局所的に繊維方向が過多となる部分が存在すると、ある方向に対しては高い機械的強度を示すが、別のある方向に対しては機械的強度が低くなり、十分な等方性が得られなくなると考えられる。この場合、繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度を測定し、変動係数を算出すると、ばらつきが多いために変動係数が高くなる傾向がある。本発明においては、繊維強化熱可塑性樹脂シートの引張強度の変動係数（ＣＶ値）が好ましくは２０．０％未満、より好ましくは１９．０％以下、さらに好ましくは１５．０％以下、特に好ましくは１０．０％以下となるように一方向プリプレグがランダムに積層されることが好ましい。なお、繊維強化熱可塑性樹脂シートの引張強度は、ＪＩＳ Ｋ ７１６４に従い測定される。測定条件の詳細は後述する通りである。変動係数（ＣＶ値）は、少なくとも５個の測定試料について測定した結果から得た標準偏差および平均値から、次の式：
本発明において、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に使用する一方向プリプレグの１枚あたりの平均体積（Ｖｍｍ３）は、好ましくは４〜６０ｍｍ３、より好ましくは４〜４０ｍｍ３である。一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積が上記の上限を超えると、単位面積あたりに散布できる基材枚数が減少することにより、物性のばらつきが増大する場合がある。該平均体積が上記の上限以下であると、基材枚数を等方性を高めるに十分な量としやすく、物性のばらつきを抑制しやすい。一方向プリプレグの１枚あたりの体積（Ｖｍｍ３）は、一方向プリプレグについて繊維方向、繊維方向と直交する幅方向、厚み方向の長さを、デジタルノギスを用いて測定し、それらの積を算出することにより測定される。上記測定を任意に選出した少なくとも１０枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行い、得られた結果の平均値を一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積とする。 In the present invention, the average volume per one unidirectional prepreg used in the production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (Vmm 3) is preferably 4～60Mm 3, more preferably 4 to 40 mm 3. If the average volume per unidirectional prepreg exceeds the above upper limit, the number of base materials that can be dispersed per unit area may decrease, resulting in an increase in physical property variations. When the average volume is not more than the above upper limit, it is easy to make the number of base materials sufficient to increase the isotropic property, and it is easy to suppress variations in physical properties. The volume per unidirectional prepreg (Vmm 3 ) is calculated by measuring the fiber direction, the width direction perpendicular to the fiber direction, and the length in the thickness direction using a digital caliper, and calculating the product of them. Is measured. The measurement is performed for each of at least 10 unidirectional prepregs arbitrarily selected, and the average value of the obtained results is defined as the average volume per unidirectional prepreg.
本発明において、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に使用する一方向プリプレグの繊維方向の平均長さは、好ましくは１０〜５０ｍｍ、より好ましくは１０〜３０ｍｍである。一方向プリプレグの繊維方向の平均長さが上記の下限以上であると、繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度を高めやすく、そのばらつきを低減しやすい。また、該平均長さが上記の上限以下であると、繊維強化熱可塑性樹脂シートにおけるボイドの発生を抑制しやすい。一方向プリプレグの繊維方向の長さは、デジタルノギスを用いて測定される。上記測定を任意に選出した少なくとも１０枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行い得た結果の平均値を一方向プリプレグの繊維方向の平均長さとする。 In this invention, the average length of the fiber direction of the unidirectional prepreg used for manufacture of a fiber reinforced thermoplastic resin sheet becomes like this. Preferably it is 10-50 mm, More preferably, it is 10-30 mm. When the average length in the fiber direction of the unidirectional prepreg is equal to or greater than the above lower limit, the mechanical strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet can be easily increased, and variations thereof can be easily reduced. Moreover, it is easy to suppress generation | occurrence | production of the void in a fiber reinforced thermoplastic resin sheet as this average length is below said upper limit. The length of the unidirectional prepreg in the fiber direction is measured using a digital caliper. The average value of the results obtained for each of at least 10 unidirectional prepregs selected arbitrarily is defined as the average length in the fiber direction of the unidirectional prepreg.
本発明において、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に使用する一方向プリプレグの幅方向の平均長さは、好ましくは１０〜２０ｍｍ、より好ましくは１２〜２０ｍｍ、さらに好ましくは１５〜２０ｍｍである。ここで、一方向プリプレグの幅方向とは、一方向プリプレグの繊維方向に直交する方向である。一方向プリプレグの幅方向の平均長さが上記の下限以上であると、単位厚さあたりの積層枚数を十分な枚数としやすく、機械的強度のばらつきを抑制しやすい。また、該平均長さが上記の上限以下であると、テープの割れを防止しやすいため、一方向プリプレグ１枚あたりの基材体積を安定させやすく、機械的強度のばらつきを抑制しやすい。一方向プリプレグの幅方向の長さは、デジタルノギスを用いて測定される。上記測定を任意に選出した少なくとも１０枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行い得た結果の平均値を一方向プリプレグの幅方向の平均長さとする。 In this invention, the average length of the width direction of the unidirectional prepreg used for manufacture of a fiber reinforced thermoplastic resin sheet becomes like this. Preferably it is 10-20 mm, More preferably, it is 12-20 mm, More preferably, it is 15-20 mm. Here, the width direction of the unidirectional prepreg is a direction orthogonal to the fiber direction of the unidirectional prepreg. When the average length in the width direction of the unidirectional prepreg is equal to or more than the above lower limit, the number of laminated layers per unit thickness can be easily increased, and variations in mechanical strength can be easily suppressed. Moreover, since it is easy to prevent a crack of a tape as this average length is below said upper limit, it is easy to stabilize the base material volume per one direction prepreg, and it is easy to suppress the dispersion | variation in mechanical strength. The length in the width direction of the unidirectional prepreg is measured using a digital caliper. The average value of the results obtained for each of at least 10 unidirectional prepregs selected arbitrarily is defined as the average length in the width direction of the unidirectional prepreg.
本発明において、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に使用する一方向プリプレグの平均厚みは、好ましくは１１５〜５５μｍ、より好ましくは９６〜５５μｍ、さらに好ましくは７７〜５５μｍである。一方向プリプレグの平均厚みが上記の下限以上であると、テープの割れを抑制しやすいため、一方向プリプレグ１枚あたりの基材体積を安定させやすく、機械的強度のばらつきを抑制しやすい。また、該平均厚みが上記の上限以下であると、単位厚さあたりの積層枚数を十分な枚数としやすく、機械的強度のばらつきを抑制しやすい。一方向プリプレグの厚みは、マイクロメーターを用いて測定される。上記測定を任意に選出した少なくとも１０枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行って得た結果の平均値を一方向プリプレグの平均厚みとする。 In this invention, the average thickness of the unidirectional prepreg used for manufacture of a fiber reinforced thermoplastic resin sheet becomes like this. Preferably it is 115-55 micrometers, More preferably, it is 96-55 micrometers, More preferably, it is 77-55 micrometers. When the average thickness of the unidirectional prepreg is equal to or more than the above lower limit, it is easy to suppress the cracking of the tape. Therefore, it is easy to stabilize the base material volume per one unidirectional prepreg and to suppress the variation in mechanical strength. Further, when the average thickness is not more than the above upper limit, the number of laminated layers per unit thickness can be easily increased, and variations in mechanical strength can be easily suppressed. The thickness of the unidirectional prepreg is measured using a micrometer. The average value of the results obtained by performing the above measurement on each of at least 10 unidirectional prepregs arbitrarily selected is defined as the average thickness of the unidirectional prepreg.
（装置）
次に、本発明の製造方法において使用する装置について説明する。本発明の製造方法においては、一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部、および、一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部を少なくとも有する装置を使用する。本発明の製造方法において、例えば図１に示すような構成を有する装置を使用してよい。散布装置は、散布部および積層部の他に、散布部の高さを調整する機構や、散布部または積層部を２次平面方向（例えば被積層面に対して略水平な方向）に移動させるための機構などを有していてもよい。移動させるための機構としては、例えば電動モーターや油圧式モーターなどを用いてよい。
(apparatus)
Next, an apparatus used in the manufacturing method of the present invention will be described. In the manufacturing method of the present invention, an apparatus having at least a spraying unit including a spraying port for spraying a unidirectional prepreg and a stacking unit including a layered surface for stacking the unidirectional prepreg is used. In the manufacturing method of the present invention, for example, an apparatus having a configuration as shown in FIG. 1 may be used. In addition to the spraying unit and the stacking unit, the spraying device moves the mechanism of adjusting the height of the spraying unit and the spraying unit or the stacking unit in the secondary plane direction (for example, a direction substantially horizontal to the surface to be stacked). For example. As a mechanism for moving, for example, an electric motor or a hydraulic motor may be used.
（散布部）
一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部は、所定量の一方向プリプレグを散布口から被積層面に散布することができる限りその構成は特に限定されない。散布部は、例えば、一方向プリプレグを散布するための散布口、１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量（以下において、「散布量」とも称する）を調整するための計量部、プリプレグを貯留しておくための貯留槽、貯留槽から計量部へとプリプレグを輸送するための輸送部等を備えていてよい。該装置においては、貯留槽に貯留された一方向プリプレグが、輸送部を経て計量部へと供給され、軽量部にて重量計測が行われ、所定の重量に達すると散布口が開き、一方向プリプレグが被積層面へと自由落下する。この際、散布口から被積層面までの環境は、重力以外の外力が加わらない環境とすることが好ましい。
(Spreading part)
The configuration of the spraying unit including the spray port for spraying the unidirectional prepreg is not particularly limited as long as a predetermined amount of the unidirectional prepreg can be sprayed from the spray port to the surface to be laminated. The spraying unit is, for example, a spraying port for spraying the unidirectional prepreg, a measuring unit for adjusting the weight of the unidirectional prepreg to be dropped at one time from one spraying port (hereinafter also referred to as “spreading amount”). A storage tank for storing the prepreg, a transport section for transporting the prepreg from the storage tank to the measuring section, and the like may be provided. In this apparatus, the one-way prepreg stored in the storage tank is supplied to the weighing unit through the transport unit, and the weight is measured at the lightweight unit. The prepreg falls freely onto the surface to be laminated. At this time, it is preferable that the environment from the spray port to the surface to be laminated is an environment in which an external force other than gravity is not applied.
散布口は、通常、被積層面の上方に位置しており、開閉可能であり、散布口が開くことにより所定の散布量の一方向プリプレグが散布され、被積層面に積層されるように設定されている。本発明の装置において、散布部は１つの散布口を有していてもよいし、２つ以上の散布口を有していてもよい。本発明の製造方法による繊維強化熱可塑性樹脂シートの生産効率を高めやすい観点からは、散布部は、好ましくは２つ以上の散布口を有する。散布口の大きさや形状は特に限定されず、所望の大きさおよび形状の散布口を使用してよいが、一方向プリプレグが引っかからず、散布させやすい形状が好ましい。散布工程において一方向プリプレグが自由落下する際、基本的には、散布点を中心に放射状に広がり積層が行われる。 The spray port is usually located above the surface to be laminated, can be opened and closed, and when the spray port opens, a unidirectional prepreg is sprayed and stacked on the layer to be laminated. Has been. In the apparatus of the present invention, the spraying unit may have one spraying port or may have two or more spraying ports. From the viewpoint of easily improving the production efficiency of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet by the production method of the present invention, the spraying section preferably has two or more spraying ports. The size and shape of the spray port are not particularly limited, and a spray port having a desired size and shape may be used, but a shape that does not catch the unidirectional prepreg and is easy to spray is preferable. When the unidirectional prepreg falls freely in the spraying step, basically, the layers spread radially and center around the spray point.
（積層部）
一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部は、散布口から散布された一方向プリプレグが被積層面に積層されるような装置である限りその構成は特に限定されない。被積層面は、通常、散布口の下方に位置し、散布口から重力により落下した一方向プリプレグが、被積層面に積層されるように設定される。積層部は、例えば、ダブルベルトプレス機、ベルトコンベア、金型（例えばシアエッジ構造の平板金型等）、テーブル等であってよい。
(Laminated part)
The configuration of the laminating portion including the laminated surface for laminating the unidirectional prepreg is not particularly limited as long as it is an apparatus in which the unidirectional prepreg dispersed from the spraying port is laminated on the laminated surface. The layered surface is usually positioned below the spray port, and is set so that the unidirectional prepreg dropped from the spray port by gravity is stacked on the layered surface. The laminated portion may be, for example, a double belt press, a belt conveyor, a mold (for example, a flat metal mold having a shear edge structure), a table, or the like.
（散布工程）
本発明の製造方法は、上記のような散布部および積層部を少なくとも有する装置を用いて、被積層面の上方に位置する散布口から一方向プリプレグを被積層面に落下させる散布工程を含む。本明細書においては、１つの散布口から、所定の散布量（Ｘｇ）の一方向プリプレグを１回散布することを、１回の散布工程が行われたと考える。その場合、散布口の中心の下方に位置する被積層面上の所定の座標点を中心とする１つの区画に対し、１回の散布工程が行われたと考える。１回の散布工程により積層が行われる上記１つの区画を、以下において、積層区画とも称する。具体的には、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさに応じて、最終的に得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する被積層面を１つの積層区画として散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造してもよいし、最終的に得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する被積層面を２以上の積層区画に分けて２回以上の散布工程を行い、１つの熱可塑性樹脂シートを製造してもよい。
(Spraying process)
The manufacturing method of the present invention includes a spraying step of dropping the unidirectional prepreg from the spraying port located above the stacked surface using the apparatus having at least the spraying unit and the stacking unit as described above. In the present specification, it is considered that one spraying step is performed by spraying a unidirectional prepreg of a predetermined spraying amount (Xg) once from one spraying port. In that case, it is considered that one spraying process was performed for one section centered on a predetermined coordinate point on the layered surface located below the center of the spraying port. The one section in which the lamination is performed by one spraying step is also referred to as a lamination section below. Specifically, according to the size of the desired fiber reinforced thermoplastic resin sheet, the spreading process is performed with the laminated surface having the size of the finally obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet as one laminated section. A thermoplastic resin sheet may be produced, or the laminated surface having the size of the finally obtained fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is divided into two or more laminated sections and subjected to two or more spraying steps. Two thermoplastic resin sheets may be manufactured.
繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度を高めると共に、機械的強度のばらつきを抑制し等方性を高めやすい観点からは、被積層面における１つの積層区画に対して行う散布工程の回数（プライ数）は、好ましくは２回以上、より好ましくは３回以上、さらに好ましくは４回以上である。１つの積層区画に対して行う散布回数の上限は特に限定されず、例えば５０回以下、好ましくは２０回以下、より好ましくは１０回以下程度であればよい。また、同様の観点から、平米あたりの被積層面を好ましくは２５以上、より好ましくは４５以上、さらに好ましくは１００以上の積層区画に分けて、散布を行うことが好ましい。なお、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造を連続的に行ってもよいため、被積層面における積層区画の区画数の上限は特に限定されない。 From the viewpoint of increasing the mechanical strength of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet and suppressing the variation in mechanical strength to easily increase the isotropy, the number of spraying steps to be performed on one laminated section on the laminated surface (ply The number) is preferably 2 times or more, more preferably 3 times or more, and still more preferably 4 times or more. The upper limit of the number of spraying performed on one stacked section is not particularly limited, and may be, for example, 50 times or less, preferably 20 times or less, more preferably about 10 times or less. Further, from the same viewpoint, it is preferable that the surface to be laminated per square meter is preferably divided into 25 or more, more preferably 45 or more, and still more preferably 100 or more laminated sections. In addition, since manufacture of a fiber reinforced thermoplastic resin sheet may be performed continuously, the upper limit of the division number of the lamination division in a to-be-laminated surface is not specifically limited.
散布工程において、１回の散布による被積層面の単位面積あたりの重量（以下において、「散布目付け」とも称する）は、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの単位面積あたりの重量（以下において「シート目付け」とも称する）に応じて適宜設定してよい。繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度および等方性を高めやすい観点からは、好ましくは１６００ｇ／ｍｍ２以下、より好ましくは１１００ｇ／ｍｍ２以下である。該シート目付の下限は特に限定されず、例えば３００ｇ／ｍｍ２以上程度であればよい。ここで、散布目付けは、散布部のロードセルにて計測した１回あたりの散布量を、積層区画の大きさにより除することで算出される。 In the spraying step, the weight per unit area of the laminated surface by one spraying (hereinafter also referred to as “spraying basis weight”) is the weight per unit area of the desired fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (hereinafter “ It may be set as appropriate according to the “sheet weight”. From the viewpoint of strength and isotropic to easily enhanced fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, preferably 1600 g / mm 2 or less, and more preferably not more than 1100 g / mm 2. The lower limit of the sheet basis weight is not particularly limited, and may be, for example, about 300 g / mm 2 or more. Here, the spread basis weight is calculated by dividing the spray amount per time measured by the load cell of the spray unit by the size of the stacked section.
散布工程において、一方向プリプレグを繊維方向がランダムになるように積層させる観点から、値Ａが上記所定の範囲になるように、被積層面から散布口までの距離（Ｈｍｍ、以下において「散布高さ」とも称する）を調整することが好ましい。被積層面から散布口までの距離は、一方向プリプレグの落下が開始される部分である散布口の位置と、落下した一方向プリプレグが積層する被積層面の位置との間の距離である。具体的には、例えば図１中に散布高さ１０として示される部分の距離である。該距離は、例えばスケール用いて測定される。散布高さ（Ｈｍｍ）は、本発明の製造方法において使用する一方向プリプレグの平均体積や、一方向プリプレグの散布量等に応じて、例えば上記所定の範囲の値Ａが得られるように適宜設定すればよいが、自然の摂理を十分に作用させる観点から好ましくは１００ｍｍ以上である。また、基材が広範囲に広がりすぎることを抑制する観点から好ましくは１０００ｍｍ以下である。
In the spraying step, from the viewpoint of stacking the unidirectional prepregs so that the fiber direction is random, the distance from the surface to be stacked to the spraying port (Hmm, below “spreading height” so that the value A is in the predetermined range. It is preferable to adjust (also referred to as “a”). The distance from the surface to be laminated to the spraying port is the distance between the position of the spraying port where the unidirectional prepreg starts to drop and the position of the layered surface on which the dropped unidirectional prepreg is laminated. Specifically, for example, it is the distance of the portion shown as the spraying
本発明の製造方法において、散布部および／または積層部は、連続的または間欠的に移動してよい。上記被積層面から散布口までの距離を維持して複数回の散布工程を行いやすい観点からは、散布部および／または積層部が被積層面に対して略水平方向に連続的または間欠的に移動することが好ましい。 In the production method of the present invention, the spreading part and / or the laminated part may move continuously or intermittently. From the viewpoint of maintaining the distance from the layered surface to the spraying port and easily performing a plurality of spraying steps, the spraying part and / or the layering part is continuously or intermittently substantially horizontal to the layered surface. It is preferable to move.
散布部および／または積層部を連続的または間欠的に移動させ、一方向プリプレグを散布および積層させることで、面方向に等方性の積層物を形成することができる。散布部または積層部を一方向に連続的に移動させながら連続的に熱可塑性樹脂シートを製造する場合、生産性を高めやすい観点からは、移動方向と垂直な方向に、並列に、２個以上の散布口を据えつけることが好ましい。この場合、散布間隔（散布部または積層部を移動させる間隔）と、隣り合う散布口間の間隔とを等しくすることが好ましい。 An isotropic laminate can be formed in the plane direction by moving the spreading part and / or the laminated part continuously or intermittently and spreading and laminating the unidirectional prepreg. When continuously producing a thermoplastic resin sheet while continuously moving the spreading part or the laminated part in one direction, from the viewpoint of easily improving productivity, two or more in parallel in the direction perpendicular to the moving direction It is preferable to install a spraying port. In this case, it is preferable to make the spraying interval (interval for moving the spraying portion or the stacking portion) equal to the spacing between adjacent spraying ports.
散布部および／または積層部を間欠的に移動させる場合、一つの散布口でも散布は可能であり、この際所定のシート幅に対して積層部か散布部の送り量を合わせることで積層を行ってもよい。 When the spraying unit and / or the stacking unit are moved intermittently, spraying is possible even with a single spraying port. At this time, the stacking is performed by adjusting the feeding amount of the stacking unit or the spraying unit for a predetermined sheet width. May be.
油圧プレス機などによるバッチ式生産の場合、所望される被積層面の大きさに合わせて散布部および／または積層部を連続的または間欠的に移動させながら、積層物が所定の厚みとなるまで、散布工程を繰り返すことが好ましい。広範囲に散布をする場合には、等しい散布間隔で、升目状に順次積層させることが好ましい。ダブルベルトプレス機などによる連続式生産の場合、所定厚みの積層に必要なシート積層数だけ、散布部を多条化させることが好ましい。また、ベルトの進行方向に対して垂直な方向に、並列に並べられた散布口の間隔に合わせて、ベルト進行方向に対しても等間隔で散布することが好ましい。 In the case of batch production using a hydraulic press or the like, until the laminate reaches a predetermined thickness while moving the spraying section and / or the stacking section continuously or intermittently according to the desired size of the surface to be stacked It is preferable to repeat the spraying process. When spraying over a wide range, it is preferable to sequentially stack in a grid pattern with equal spraying intervals. In the case of continuous production using a double belt press machine or the like, it is preferable to make the number of spreading sections as many as the number of sheets laminated required for lamination with a predetermined thickness. Further, it is preferable to spray at equal intervals in the belt traveling direction in accordance with the interval between the spray ports arranged in parallel in a direction perpendicular to the belt traveling direction.
（被積層面および積層区画）
本発明の製造方法において、被積層面を１または２以上の積層区画に分け、各積層区画において前記散布工程を行ってよい。具体的には上記に述べたように、被積層面において、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を１つの積層区画として散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造してもよいし、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を２以上の積層区画に分けて２回以上の散布工程を行い、１つの熱可塑性樹脂シートを製造してもよい。等方性に優れる繊維強化熱可塑性樹脂シートを得やすい観点からは、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を２以上の積層区画に分けて２回以上の散布工程を行い、１つの熱可塑性樹脂シートを製造することが好ましい。
(Laminated surface and laminated section)
In the manufacturing method of the present invention, the surface to be stacked may be divided into one or more stacked sections, and the spraying step may be performed in each stacked section. Specifically, as described above, even if a thermoplastic resin sheet is manufactured by performing a spraying process with a section having a desired fiber-reinforced thermoplastic resin sheet size as one laminated section on the surface to be laminated. Alternatively, one thermoplastic resin sheet may be manufactured by dividing a section having a desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet into two or more laminated sections and performing a spraying process twice or more. From the viewpoint of easily obtaining a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having excellent isotropic properties, a section having a desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is divided into two or more laminated sections, and two or more spraying steps are performed. It is preferable to manufacture one thermoplastic resin sheet.
高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造しやすい観点から、各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）、および、被積層面から散布口までの距離（Ｈｍｍ）から次の式（３）：
各積層区画の大きさは次のようにして算出される。例えば被積層面において所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を１つの積層区画として散布工程を行う場合には、最終的に得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさが積層区画の大きさとなる。例えば１口の散布口を用いて、被積層面において所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を２以上の積層区画に分けて散布工程を行う場合には、散布部および／または積層部を、被積層面に略水平方向のｘ軸およびｙ軸方向に移動させて２回以上の散布を行う必要がある。この場合、ｘ軸およびｙ軸方向の移動距離の積を各積層区画の大きさとする。また、例えば２口以上の散布口を用いて、被積層面において所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を２以上の積層区画に分けて散布工程を行う場合には、該２口以上の散布口を有する散布部および／または積層部を、被積層面に略水平方向のｘ軸および／またはｙ軸方向に移動させて２回以上の散布を行う必要があるが、この場合、散布口間の距離と、ｘ軸および／またはｙ軸方向の移動距離との積を各積層区画の大きさとする。各積層区画の形状は、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの形状に応じて適宜決定してよいが、散布工程において一方向プリプレグが自由落下する際、基本的には、散布点を中心に放射状に広がり積層が行われるため、正方形や円形などの形状の積層区画を対象として散布を行うことが好ましく、積層区画が正方形となるように移動距離および／または散布口間距離を互いに等しい長さとすることがより好ましい。 The size of each stacked section is calculated as follows. For example, in the case of performing the spraying process using a section having the desired size of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet on the surface to be laminated as one lamination section, the size of the finally obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet is laminated. It becomes the size of the division. For example, when a spraying step is performed by dividing a section having a desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet on the laminated surface into two or more stacked sections using one spraying port, Alternatively, it is necessary to perform the spraying twice or more by moving the stacked portion in the substantially horizontal x-axis and y-axis directions on the surface to be stacked. In this case, the product of the movement distances in the x-axis and y-axis directions is the size of each stacked section. Further, for example, when two or more spraying ports are used to divide a section having a desired size of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet on the surface to be laminated into two or more stacked sections, It is necessary to carry out spraying twice or more by moving the spraying part and / or the laminating part having two or more spraying ports in the substantially horizontal x-axis and / or y-axis direction on the surface to be laminated. In this case, the product of the distance between the spray ports and the movement distance in the x-axis and / or y-axis direction is the size of each stacked section. The shape of each laminated section may be appropriately determined according to the desired shape of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet, but when the unidirectional prepreg falls freely in the spraying process, basically the spraying point is the center. Since spreading is performed in a radial manner, it is preferable to perform spraying on a layered section of a shape such as a square or a circle, and the moving distance and / or the distance between the spraying ports should be equal to each other so that the layered section becomes a square. More preferably.
被積層面を１または２以上の積層区画に分け、各積層区画において前記散布工程を行い繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造する方法としては、例えば次の態様（１）〜（３）が挙げられる。 Examples of the method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet by dividing the surface to be laminated into one or two or more laminated sections and performing the spraying step in each laminated section include the following modes (1) to (3). .
（１）被積層面を１つの積層区画に分け、１つの散布口を用い散布工程を行う態様
この態様において、具体的には、被積層面において、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を１つの積層区画として散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造する。１つの積層区画における散布回数は１回でもよいし、２回以上であってもよいが、１つの積層区画に対し２回以上の散布工程を行うことが好ましい。
(1) A mode in which the surface to be laminated is divided into one laminated section and a spraying step is performed using one spraying port. In this aspect, specifically, the desired fiber-reinforced thermoplastic resin sheet size in the layer to be stacked A thermoplastic resin sheet is manufactured by carrying out a spraying process with a section having a thickness as one laminated section. The number of times of spraying in one stacked section may be one or two or more, but it is preferable to perform the spraying process twice or more for one stacked section.
（２）被積層面を２以上の積層区画に分け、１つの散布口を用い散布工程を行う態様
この態様において、具体的には、被積層面において、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を２以上のｎ個の積層区画に分けて、各積層区画において散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造する。この態様において、散布部および／または積層部を、被積層面に対して略水平方向に連続的または間欠的に移動させて、ｎ個の積層区画のそれぞれにおいて散布工程を行う。ここで、１つの積層区画における散布回数は１回でもよいし、２回以上であってもよいが、１つの積層区画に対し２回以上の散布工程を行うことが、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを効率的に製造しやすい観点から好ましい。
(2) A mode in which the surface to be laminated is divided into two or more laminated sections and a spraying step is performed using one spraying port. In this aspect, specifically, the desired fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is formed on the surface to be stacked. The compartment having a size is divided into two or more n laminated compartments, and a spraying process is performed in each laminated compartment to produce a thermoplastic resin sheet. In this aspect, the spraying step and / or the stacking unit are moved continuously or intermittently in a substantially horizontal direction with respect to the stacked surface, and the spraying step is performed in each of the n stacking sections. Here, the number of times of spraying in one stacked section may be one time or may be two or more times, and performing two or more spraying steps on one stacked section has high strength, It is preferable from the viewpoint of easily producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet with little variation in strength.
（３）被積層面を２以上の積層区画に分け、２つの散布口を用い散布工程を行う態様
この態様において、具体的には、被積層面において、所望される繊維強化熱可塑性樹脂シートの大きさを有する区画を２以上のｎ個の積層区画に分けて、各積層区画において散布工程を行い熱可塑性樹脂シートを製造する。この態様において、散布部および／または積層部を、被積層面に対して略水平方向に連続的または間欠的に移動させて、ｎ個の積層区画のそれぞれにおいて散布工程を行う。ここで、１つの積層区画における散布回数は１回でもよいし、２回以上であってもよいが、１つの積層区画に対し２回以上の散布工程を行うことが、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを効率的に製造しやすい観点から好ましい。
(3) A mode in which the surface to be laminated is divided into two or more laminated sections and a spraying step is performed using two spray ports. In this aspect, specifically, the desired fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is formed on the surface to be stacked. The compartment having a size is divided into two or more n laminated compartments, and a spraying process is performed in each laminated compartment to produce a thermoplastic resin sheet. In this aspect, the spraying step and / or the stacking unit are moved continuously or intermittently in a substantially horizontal direction with respect to the stacked surface, and the spraying step is performed in each of the n stacking sections. Here, the number of times of spraying in one stacked section may be one time or may be two or more times, and performing two or more spraying steps on one stacked section has high strength, It is preferable from the viewpoint of easily producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet with little variation in strength.
上記の（２）および（３）の態様について、ｎ個の積層区画のそれぞれに対しｍ回の散布工程を行う方法について、より詳細に説明する（ここでｎおよびｍは２以上の整数である）。この場合、例えば次の（ａ）および（ｂ）の態様が考えられる。（ａ）の態様としては、ｎ個の積層区画の１つの区画において１回の散布工程を行った後、ｘ軸方向またはｙ軸方向に所定の距離で散布部または積層部を移動させて次の区画へと移動し、次の区画において１回の散布工程を行う。これをｎ個の積層区画の全てについて行い、合計してｎ回の散布工程を行った後、同様にして各積層区画において２回目の散布工程を行い、合計して２×ｎ回の散布工程を行う。そして、各積層区画における散布回数がｍ回となるまで上記工程を繰り返す方法が挙げられる。（ｂ）の態様としては、ｎ個の積層区画の１つの区画においてｍ回の散布工程を行った後、ｘ軸方向またはｙ軸方向に所定の距離で散布部または積層部を移動させて次の区画へと移動し、次の区画においてｍ回の散布工程を行う方法が挙げられる。上記（ａ）の態様が、高い強度を有すると共に、強度のばらつきが少ない繊維強化熱可塑性樹脂シートを効率的に製造しやすい観点から好ましい。 About the method of said (2) and (3), it demonstrates in detail about the method of performing the spreading | spreading process of m times with respect to each of n lamination | stacking divisions (here, n and m are two or more integers). ). In this case, for example, the following modes (a) and (b) are conceivable. As an aspect of (a), after performing one spraying process in one section of n stack sections, the spray section or stack section is moved by a predetermined distance in the x-axis direction or the y-axis direction. Move to the next section and perform one spraying step in the next section. This is performed for all the n laminated sections, and after a total of n spraying steps, the second spraying process is similarly performed in each stacked section, and the total of 2 × n spraying steps. I do. And the method of repeating the said process until the frequency | count of spraying in each lamination | stacking division becomes m times is mentioned. As an aspect of (b), after performing the spraying process m times in one section of the n stack sections, the spray section or the stack section is moved by a predetermined distance in the x-axis direction or the y-axis direction. There is a method of moving to the next section and performing the spraying process m times in the next section. The aspect (a) is preferable from the viewpoint of easily producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having high strength and less variation in strength.
（積層物）
本発明の製造方法において、上記のような散布工程を経て被積層面上に一方向プリプレグの積層物が得られる。積層物の高さは、シート成形時に含まれるボイドを抑制する観点から、好ましくは５〜５０ｍｍ、より好ましくは５〜３０ｍｍ、さらに好ましくは５〜１５ｍｍである。ここで、積層物の高さは、平均高さとしてスケールにより測定することができる。
(Laminate)
In the manufacturing method of the present invention, a laminate of unidirectional prepregs is obtained on the surface to be laminated through the above-described spraying step. The height of the laminate is preferably 5 to 50 mm, more preferably 5 to 30 mm, and still more preferably 5 to 15 mm from the viewpoint of suppressing voids included during sheet molding. Here, the height of the laminate can be measured by a scale as an average height.
〔加熱工程〕
上記のようにして得た一方向プリプレグの積層物を加熱することにより、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造することができる。加熱と共に、加圧を行ってもよい。繊維強化熱可塑性樹脂シートの機械的強度を高めやすい観点からは、該積層物を加熱および加圧して、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造することが好ましい。繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造するための加熱工程における加熱温度は、好ましくは１００〜３００℃である。加圧を行う場合、加圧時の圧力は、好ましくは０．１〜１０ＭＰａ、より好ましくは０．５〜５．０ＭＰａである。具体的には、例えばスチールベルト等のコンベア上に堆積・積層させた一方向プリプレグの積層物を、スチールベルトごと熱ロール間に通過させ、加熱、加圧、あるいは間欠プレスする方法や、ベルトプレスにより加熱および冷却を連続して行う方法、遠赤外線ヒーターによって予熱した後、コールドプレスする方法、あるいは、加熱冷却プレスを用いるバッチ方式などが挙げられる。繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造するための加熱工程の温度は、樹脂のガラス転移温度より１００℃以上高いことが好ましい。これにより、樹脂の流動性が良好となり、さらに加圧することで積層されたプリプレグ間に存在する隙間を埋めることが可能となる。この結果、得られる成形体のボイドを低減させやすくなる。
[Heating process]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet can be produced by heating the unidirectional prepreg laminate obtained as described above. You may pressurize with a heating. From the viewpoint of easily increasing the mechanical strength of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet, it is preferable to produce the fiber reinforced thermoplastic resin sheet by heating and pressurizing the laminate. The heating temperature in the heating step for producing the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preferably 100 to 300 ° C. When pressurizing, the pressure at the time of pressurization is preferably 0.1 to 10 MPa, more preferably 0.5 to 5.0 MPa. Specifically, for example, a method of passing a laminate of unidirectional prepregs deposited and laminated on a conveyor such as a steel belt between heat rolls together with a steel belt, heating, pressing, or intermittent pressing, or a belt press Examples include a method in which heating and cooling are continuously performed by the method described above, a method in which preheating is performed with a far-infrared heater and then cold pressing, or a batch method in which a heating and cooling press is used. The temperature of the heating step for producing the fiber reinforced thermoplastic resin sheet is preferably higher by 100 ° C. or more than the glass transition temperature of the resin. Thereby, the fluidity | liquidity of resin becomes favorable and it becomes possible to fill the clearance gap which exists between the laminated | stacked prepregs by further pressurizing. As a result, it becomes easy to reduce voids of the obtained molded body.
〔本発明の製造方法の実施形態〕
次に、本発明の製造方法を以下の実施形態により詳細に説明する。なお、以下において、図面に表された構成を説明するうえで、「上」、「下」等の方向を示す用語、およびそれらを含む別の用語を使用するが、それらの用語を使用する目的は図面を通じて実施形態の理解を容易にすることである。したがって、それらの用語は本発明の実施形態が実際に使用されるときの方向を示すものとは限らないし、それらの用語によって特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲は何ら限定されない。
[Embodiment of Manufacturing Method of the Present Invention]
Next, the manufacturing method of this invention is demonstrated in detail by the following embodiment. In the following, in describing the configuration shown in the drawings, the terms indicating directions such as “up” and “down” and other terms including them will be used. The purpose of using these terms This is to facilitate understanding of the embodiment through the drawings. Therefore, these terms do not necessarily indicate the direction in which the embodiments of the present invention are actually used, and the technical scope of the invention described in the claims is not limited by these terms.
（第１実施形態）
本発明の製造方法の第１実施形態を、図１および図２を用いて説明する。図１は本実施形態に用いる装置の散布部および積層部の概略図である。図１に示すように、本実施形態の製造方法で使用する装置は、一方向プリプレグを散布するための散布口１、１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量（Ｘｇ）を調整するための計量部２、プリプレグを貯留しておくための貯留槽３、および、貯留槽３から計量部２へとプリプレグを輸送するための輸送部４を備える散布部５を１つ有する。本実施形態においては、被積層面を図２に示すように２５の積層区画に分けて、各積層区画において３回の散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造する。具体的には、図２に示すように１回目の散布工程をａ１として示す積層区画において行った後、散布部および／または積層部が図２中のｘ軸またはｙ軸方向に移動することにより、隣のａ２として示す積層区画において２回目の散布工程を行う。そして、２５の積層区画のそれぞれにおいて１回の散布工程（合計して２５回の散布工程）を行った後、次にａ２６として示す積層区画において、該区画における２回目の散布工程を行い、これを２５の積層区画のそれぞれにおいて行う。例えばこの散布工程を３回繰り返し、合計して７５回の散布工程を行い、プライ数が３の繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造することができる。この実施形態において、各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）は、散布工程間で散布口をｘ軸方向に移動させる距離と、ｙ軸方向に移動させる距離との積から算出される。図２に示すように、積層区画が正方形となるように、ｘ軸およびｙ軸方向の移動距離を等しく設定することが、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性を高めやすい観点から好ましい。
(First embodiment)
1st Embodiment of the manufacturing method of this invention is described using FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a schematic view of a spraying section and a stacking section of an apparatus used in this embodiment. As shown in FIG. 1, the apparatus used in the manufacturing method of the present embodiment includes a
（第２実施形態）
本発明の製造方法の第２実施形態を、図１、図３および図４を用いて説明する。図１については、第１実施形態について述べたとおりである。本実施形態の製造方法で使用する装置は、図３に示すように、図１に示す散布部５を５つ並列に並べた構造を有する。本実施形態においては、被積層面６に積層される積層物が複数回の散布工程により得られるものであることが好ましく、例えば１つの積層区画において３回の散布工程が行われたものであることが好ましい。具体的な散布工程を、図４を用いて説明する。図４には、被積層面を２５個の積層区画に分けた概略図が記載されている。本実施形態の製造方法で使用する装置は、５つの散布口を有し、各散布口を散布口ａ〜ｅとすると、散布口ａから１回目の散布工程により散布された一方向プリプレグは、図４に示すａ１として記載する積層区画に積層される。。同様に散布口ｂ〜ｅのそれぞれから、１回目の散布工程により散布された一方向プリプレグは、それぞれ、図４に示すｂ１〜ｅ１として記載する積層区画に積層される。本実施形態では、５つの散布口ａ〜ｅから散布された一方向プリプレグが互いに重なり合い、１つの積層物が得られるように、隣り合う散布口の間隔を設定している。なお、１回目の散布工程と記載するが、この場合、５個の散布口のそれぞれにおいて１回の散布工程が行われていることから、散布工程の回数としては５回と数える。以下についても同様である。１回目の散布工程の後、積層部７が図４の矢印方向とは反対方向に所定の距離で移動する、および／または、散布部５が図４の矢印方向に所定の距離で移動することにより、次のａ２〜ｅ２として示す積層区画に積層させる。本実施形態においては、１回目の散布工程において散布されたａ１〜ｅ１の区画に積層された一方向プリプレグと、２回目の散布工程において散布されたａ２〜ｅ２の区画に積層された一方向プリプレグとが互いに重なり合い、１つの積層物が得られるように、散布部または積層部の移動距離および／または移動速度を設定している。全２５の積層区画のそれぞれにおいて１回目の散布工程を行った後、この操作を３回繰り返して、最終的に５つの散布口のそれぞれから、１５回の散布工程を行い、図４に示す正方形の積層物を得ることができる。この実施形態において、各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）は、散布口の中心間の距離と、散布部または積層部を図４中の矢印方向またはその反対方向に移動させる距離との積から算出される。図４に示すように、積層区画が正方形となるように、散布口間隔および移動距離を等しく設定することが、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性を高めやすい観点から好ましい。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the production method of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is as described for the first embodiment. As shown in FIG. 3, the apparatus used in the manufacturing method of the present embodiment has a structure in which five spreading
本実施形態の変形例として、散布口の数は、５個より多くてもよいし、５個より少なくてもよい。５つの散布口はそれぞれから散布された一方向プリプレグが互いに重なり合わないような間隔に設定されていてもよい。上記実施形態においては、被積層面の１つの積層区画に対し３回の散布工程が行われていると理解され、この場合の繊維強化熱可塑性樹脂シートにおけるプライ数は３回であると記載する。１つの被積層面に対する散布工程の回数は、３回よりも少なくてもよいし、３回より多くてもよい。散布部および／または積層部の移動は、間欠的であってもよいし、連続的であってもよい。さらに、散布部における貯留槽の数は、１つの散布口に対して１つであってもよいし、複数の散布口に対して１つであってもよい。 As a modification of the present embodiment, the number of spray ports may be more than five or less than five. The five spouts may be set at intervals such that the unidirectional prepregs sprinkled from each other do not overlap each other. In the above embodiment, it is understood that the spraying process is performed three times for one stacked section of the layer to be stacked, and the number of plies in the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet in this case is described as three times. . The number of spraying steps for one surface to be laminated may be less than three or more than three. The movement of the spreading part and / or the lamination part may be intermittent or continuous. Furthermore, the number of storage tanks in the spraying unit may be one for one spraying port or one for a plurality of spraying ports.
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の製造方法を、図１および図５を用いて説明する。図１については、第１実施形態について述べたとおりである。本実施形態で使用する装置全体の概略図は図示していないが、図１に示される散布部が２つ並列に並び、散布口の下方に積層部が位置する構成を有する。本実施形態においても、被積層面６に積層される積層物は、複数回の散布工程により得られるものであることが好ましく、例えばそれぞれの散布口から１つの積層区画に対し１回の散布工程で、合計して２つの積層区画に対して積層を行った後、散布部および／または積層部が移動することにより、隣り合う被積層面にさらなる散布・積層が行われることが好ましい。具体的な散布工程を、図５を用いて説明する。図５には、被積層面を１６個の積層区画に分けた概略図が記載されている。本実施形態の製造方法で使用する装置は、２つの散布口を有し、各散布口を散布口ａおよびｂとすると、散布口ａから１回目の散布工程により散布された一方向プリプレグは、図５に示すａ１として記載する積層区画に積層される。同様に散布口ｂから１回目の散布工程により散布された一方向プリプレグは、図５に示すｂ１として記載する積層区画に積層される。本実施形態では、２つの散布口ａおよびｂから散布された一方向プリプレグが互いに重なり合い、１つの積層物が得られるように、隣り合う散布口の間隔を設定している。次いで、積層部７が図５中のｘとは反対の方向に移動する、および／または、散布部５が図５中のｘ方向に移動することにより、次のａ２およびｂ２で示される積層区画において２回目の散布工程を行う。次に、積層部７が図５中のｘ方向およびｙ方向に移動する、および／または、散布部５が図５中のｘ方向とは反対の方向およびｙ方向とは反対の方向に移動し、次の３回目の散布工程により散布口ａおよびｂから散布された一方向プリプレグを、それぞれ、図５に示すａ３およびｂ３として記載する被積層面に積層させる。本実施形態においては、１回目の散布工程において散布された一方向プリプレグと、２回目の散布工程において散布された一方向プリプレグとが互いに重なり合い、１つの積層物が得られるように、散布口の間隔、散布部または積層部の移動距離および／または移動速度を設定している。このようにして、最終的に２つの散布口のそれぞれから２４回の散布工程を行い、図５に示すような積層物を得ることができる。図５に示すように、積層区画が正方形となるように、散布口間隔および移動距離を等しく設定することが、繊維強化熱可塑性樹脂シートの等方性を高めやすい観点から好ましい。
(Third embodiment)
A manufacturing method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is as described for the first embodiment. Although the schematic diagram of the entire apparatus used in the present embodiment is not shown, it has a configuration in which two spraying units shown in FIG. 1 are arranged in parallel and a stacking unit is positioned below the spraying port. Also in this embodiment, it is preferable that the laminated body laminated | stacked on the to-
〔繊維強化熱可塑性樹脂シート〕
本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む一方向プリプレグのランダム積層体であり、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む。本明細書において、一方向プリプレグのランダム積層体とは、複数の一方向プリプレグが、各一方向プリプレグにおける繊維方向が互いにランダムになるように積層された積層体である。一方向プリプレグに含まれる強化繊維は、通常、開繊された強化繊維である。
[Fiber-reinforced thermoplastic resin sheet]
The fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention is a unidirectional prepreg random laminate including reinforcing fibers and a thermoplastic resin, and includes reinforcing fibers and a thermoplastic resin. In this specification, the unidirectional prepreg random laminate is a laminate in which a plurality of unidirectional prepregs are laminated so that the fiber directions in each unidirectional prepreg are mutually random. The reinforcing fiber contained in the unidirectional prepreg is usually an opened reinforcing fiber.
本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、上記に述べたように、局所的に繊維配向が過多となる部分がなく、繊維を介した繊維軸方向と異にする方向への応力伝達が均一である。このような特徴を有する本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、あらゆる方向に対する強度のばらつきが少ないと考えられる。そのため、繊維強化熱可塑性樹脂シートから成形体を製造する際に、成形性が良好となり、強度ばらつきの少ない均質な成形体を製造することが可能となる。 As described above, the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention does not have a portion where the fiber orientation is locally excessive, and is different from the fiber axis direction through the fiber. Uniform stress transmission. The fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention having such characteristics is considered to have little variation in strength in all directions. Therefore, when manufacturing a molded object from a fiber reinforced thermoplastic resin sheet, moldability becomes favorable and it becomes possible to manufacture a homogeneous molded object with few intensity dispersion | variations.
繊維強化熱可塑性樹脂シートの引張強度等の機械的強度は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造に用いる繊維の種類、樹脂の種類、繊維体積含有率（Ｖｆ）等によって異なり、繊維強化熱可塑性樹脂シートから得た成形体に所望される強度に応じて、上記を適宜選択して設定することができる。本発明の製造方法によれば、本発明の製造方法によらない方法で製造した熱可塑性樹脂シートと比較して、相対的に高い機械的強度を達成することができる。また、本発明の製造方法によれば、上記に述べたように、機械的強度のばらつきを抑制することができる。具体的には、繊維強化熱可塑性樹脂シートの引張強度の変動係数（ＣＶ値）は、好ましくは２０．０％未満、より好ましくは１９．０％以下、さらに好ましくは１５．０％以下、特に好ましくは１０．０％以下である。引張弾性率の変動係数（ＣＶ値）は、好ましくは２０．０％以下であり、より好ましくは１０．０％以下である。上記変動係数（ＣＶ値）は、低ければ低いほどばらつきが少ないことを表し、その下限は特に限定されず、０％以上であればよい。なお、変動係数は、後述する方法で測定した平均引張強度と、該引張強度の少なくとも５回の測定結果の標準偏差から、変動係数（ＣＶ値）＝標準偏差／平均値×１００（％）の式により算出される。 The mechanical strength such as tensile strength of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet varies depending on the type of fiber, resin type, fiber volume content (Vf), etc. used in the production of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet, and the fiber reinforced thermoplastic resin. The above can be selected and set as appropriate according to the strength desired for the molded body obtained from the sheet. According to the production method of the present invention, relatively high mechanical strength can be achieved as compared with the thermoplastic resin sheet produced by a method not based on the production method of the present invention. Moreover, according to the manufacturing method of the present invention, as described above, it is possible to suppress variations in mechanical strength. Specifically, the coefficient of variation (CV value) of the tensile strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is preferably less than 20.0%, more preferably 19.0% or less, even more preferably 15.0% or less, particularly Preferably it is 10.0% or less. The coefficient of variation (CV value) of the tensile elastic modulus is preferably 20.0% or less, and more preferably 10.0% or less. The variation coefficient (CV value) indicates that the lower the value, the less the variation. The lower limit is not particularly limited, and may be 0% or more. The coefficient of variation is calculated from the average tensile strength measured by the method described later and the standard deviation of at least five measurement results of the tensile strength: variation coefficient (CV value) = standard deviation / average value × 100 (%) Calculated by the formula.
繊維強化熱可塑性樹脂シートの平均引張強度は、島津製作所製の精密万能試験機を用いＪＩＳ Ｋ ７１６４に従い測定され、少なくとも５回の測定の平均値を平均引張強度とする。測定条件の詳細は、例えば実施例に記載する通りである。 The average tensile strength of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet is measured according to JIS K 7164 using a precision universal testing machine manufactured by Shimadzu Corporation, and the average value of at least five measurements is taken as the average tensile strength. The details of the measurement conditions are as described in the examples, for example.
繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚み方向に積層された一方向プリプレグの層数は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚みによって適宜設定してよいが、好ましくは１７〜３５層、より好ましくは２０〜３５層である。厚み方向に積層された一方向プリプレグの層数が上記の下限以上であることが、物性のばらつきを低減しやすいから好ましい。また、厚み方向に積層された一方向プリプレグの層数が上記の上限以下であることが、テープ基材の安定生産の観点から好ましい。本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚み方向に積層された一方向プリプレグの層数は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの断面を、電子または光学顕微鏡を用いて観察した画像から、目視により測定される。 The number of layers of the unidirectional prepreg laminated in the thickness direction of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet may be appropriately set depending on the thickness of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet, but is preferably 17 to 35 layers, more preferably 20 to 35. Is a layer. It is preferable that the number of layers of the unidirectional prepreg laminated in the thickness direction is equal to or more than the above lower limit because variations in physical properties can be easily reduced. Moreover, it is preferable from a viewpoint of the stable production of a tape base material that the number of layers of the unidirectional prepreg laminated | stacked on the thickness direction is below the said upper limit. The number of layers of the unidirectional prepreg laminated in the thickness direction of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention is based on an image obtained by observing the cross section of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet using an electronic or optical microscope. Measured visually.
繊維強化熱可塑性樹脂シートのボイド率は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの成形性や機械的強度を高めやすい観点から、ＪＩＳ−７０７５に従い測定し、好ましくは０〜１．０％、より好ましくは０〜０．５％以下である。 The void ratio of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet is measured according to JIS-7075 from the viewpoint of easily improving the moldability and mechanical strength of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet, and is preferably 0 to 1.0%, more preferably 0. -0.5% or less.
繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚みは、最終的に得られる成形体に所望される厚みに応じて適宜変更してよい。繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚みは、マイクロメーターを用いて測定される。 The thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet may be appropriately changed according to the thickness desired for the finally obtained molded body. The thickness of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet is measured using a micrometer.
〔一方向プリプレグ〕
本発明の製造方法において使用する一方向プリプレグは、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む。本発明の製造方法においては、１種類の一方向プリプレグを使用してもよいし、例えば強化繊維および／または熱可塑性樹脂の種類や含有量等において互いに異なる２種以上の一方向プリプレグを使用してもよい。
[One-way prepreg]
The unidirectional prepreg used in the production method of the present invention includes reinforcing fibers and a thermoplastic resin. In the production method of the present invention, one type of unidirectional prepreg may be used. For example, two or more types of unidirectional prepregs that differ from each other in the type and content of reinforcing fibers and / or thermoplastic resins are used. May be.
（強化繊維）
強化繊維としては、例えばアラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサドール（ＰＢＯ）繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変性した天然繊維などを繊維として用いた強化繊維などが挙げられる。これら強化繊維としては、数千本以上のフィラメントで構成される強化繊維が好ましく、繊維強化熱可塑性樹脂シートに含まれる一方向プリプレグを製造するにあたり３０００〜６００００本のフィラメントで構成される強化繊維が好適に利用される。本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度・剛性の観点から、強化繊維は炭素繊維であることがより好ましい。本発明の製造方法で使用する一方向プリプレグは、１種類の強化繊維を含有してもよいし、二種以上の強化繊維を組み合わせて含有してもよい。一方向プリプレグに含まれる強化繊維は、好ましくは開繊された強化繊維であり、より好ましくは１０μｍ〜５０μｍの厚みとなるまで開繊された強化繊維である。
(Reinforced fiber)
Examples of reinforcing fibers include organic fibers such as aramid fibers, polyethylene fibers, and polyparaphenylene benzoxador (PBO) fibers, glass fibers, carbon fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, Tyranno fibers, basalt fibers, and ceramic fibers. Examples thereof include inorganic fibers, metal fibers such as stainless fibers and steel fibers, and other reinforcing fibers using boron fibers, natural fibers, modified natural fibers, and the like as fibers. As these reinforcing fibers, reinforcing fibers composed of several thousand or more filaments are preferable, and reinforcing fibers composed of 3000 to 60000 filaments in producing a unidirectional prepreg contained in a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. It is preferably used. From the viewpoint of strength and rigidity of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention, the reinforcing fiber is more preferably carbon fiber. The unidirectional prepreg used in the production method of the present invention may contain one type of reinforcing fiber or a combination of two or more types of reinforcing fibers. The reinforcing fibers contained in the unidirectional prepreg are preferably opened reinforcing fibers, more preferably reinforcing fibers opened to a thickness of 10 μm to 50 μm.
強化繊維が炭素繊維である好ましい一態様において、炭素繊維はピッチ系の炭素繊維であってもよいし、ＰＡＮ系の炭素繊維であってもよい。取扱性の観点から、炭素繊維がＰＡＮ系の炭素繊維であることが好ましい。 In a preferred embodiment in which the reinforcing fiber is a carbon fiber, the carbon fiber may be a pitch-based carbon fiber or a PAN-based carbon fiber. From the viewpoint of handleability, the carbon fiber is preferably a PAN-based carbon fiber.
強化繊維における撚りの有無は特に限定されないが、一方向プリプレグを製造する際のマトリックス樹脂の浸透を高めやすく、繊維強化熱可塑性樹脂シートの強度を高めやすい観点からは、撚りが少ないかまたは撚りのない強化繊維が好ましい。強化繊維の撚り数は、同様の観点から、好ましくは１回／ｍ以下、より好ましくは０．５回／ｍ以下、さらにより好ましくは０．３回／ｍ以下である。 The presence or absence of twist in the reinforcing fiber is not particularly limited, but from the viewpoint of easily increasing the penetration of the matrix resin when manufacturing the unidirectional prepreg and easily increasing the strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, No reinforcing fiber is preferred. From the same viewpoint, the number of twists of the reinforcing fiber is preferably 1 time / m or less, more preferably 0.5 times / m or less, and still more preferably 0.3 times / m or less.
強化繊維として炭素繊維を用いる場合、炭素繊維は、一定のトラバース幅で円筒状の管であるボビンに巻かれていることが多い。炭素繊維１本のフィラメント径は、通常５〜８μｍであり、複数の炭素繊維が所定のフィラメント数（具体的には１０００本（１Ｋ）、３０００本（３Ｋ）、６０００本（６Ｋ）、１２０００本（１２Ｋ）、１５０００本（１５Ｋ）、１８０００本（１８Ｋ）、２４０００本（２４Ｋ）、３００００本（３０Ｋ）、６００００本（６０Ｋ））で扁平状に集合した繊維束（炭素繊維トウ）が好適に利用される。炭素繊維のフィラメント数は、開繊された炭素繊維や本発明において使用する一方向プリプレグの所望される幅や厚みに応じて適宜変更してよいが、生産性の観点から、好ましくは３０００〜６００００本、より好ましくは６０００〜２４０００本である。フィラメント数が上記の上限以下であることが、製造されるプリプレグ内部のボイドの発生を抑制しやすいため好ましい。また、フィラメント数が上記の下限以上であることが、開繊する際の単糸切れによる毛羽立ちおよびプリプレグの割れを抑制しやすいため好ましい。 When carbon fiber is used as the reinforcing fiber, the carbon fiber is often wound around a bobbin that is a cylindrical tube with a constant traverse width. The filament diameter of one carbon fiber is usually 5 to 8 μm, and a plurality of carbon fibers have a predetermined number of filaments (specifically, 1000 (1K), 3000 (3K), 6000 (6K), 12000 (12K), 15000 pieces (15K), 18000 pieces (18K), 24000 pieces (24K), 30000 pieces (30K), 60000 pieces (60K)) are preferably bundled in a flat shape (carbon fiber tow). Used. The number of filaments of carbon fiber may be appropriately changed according to the desired width and thickness of the opened carbon fiber and the unidirectional prepreg used in the present invention, but preferably 3000 to 60000 from the viewpoint of productivity. The number is more preferably 6,000 to 24,000. It is preferable that the number of filaments is not more than the above upper limit because generation of voids inside the prepreg to be produced is easily suppressed. Moreover, it is preferable that the number of filaments is equal to or more than the above lower limit because it is easy to suppress fuzz due to single yarn breakage and cracking of the prepreg during fiber opening.
（熱可塑性樹脂）
一方向プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂は、熱可塑性を有する樹脂である限り特に限定されない。熱可塑性樹脂としては、強化繊維に含浸させた後プリプレグを製造する工程において重合が進むような現場重合型の化合物の重合物である熱可塑性樹脂、ポリアミド系樹脂（例えばナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６６、ナイロン４６等）、ポリエステル系樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱硬化性樹脂を変性させ熱可塑性を有する樹脂や、これらの共重合体、変性体、および２種類以上ブレンドした樹脂等が挙げられる。一方向プリプレグが１種類の熱可塑性樹脂を含有していてもよいし、２種以上の熱可塑性樹脂を組み合わせて含有していてもよい。一方向プリプレグまたは繊維強化熱可塑性樹脂シートには、耐衝撃性を向上させる観点で、上記の熱可塑性樹脂に加えて、エラストマーおよび／またはゴム成分を添加してもよい。
(Thermoplastic resin)
The thermoplastic resin contained in the unidirectional prepreg is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include thermoplastic resins that are polymers of in-situ polymerization-type compounds in which polymerization proceeds in the process of manufacturing a prepreg after impregnating reinforcing fibers, polyamide resins (for example,
一方向プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂は、融点またはガラス転移温度以上に加熱して溶融させた状態で、好ましくは１０〜３５００ｍＰａ・ｓ、の溶融粘度を有する。熱可塑性樹脂の溶融粘度は、粘度計により測定される。 The thermoplastic resin contained in the unidirectional prepreg preferably has a melt viscosity of 10 to 3500 mPa · s in a state of being heated and melted to a melting point or a glass transition temperature or higher. The melt viscosity of the thermoplastic resin is measured with a viscometer.
一方向プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂は、強化繊維への含浸性を高めやすい観点から、溶剤に可溶性の熱可塑性樹脂であることも好ましい。溶剤としては、有機溶媒が挙げられ、具体的には、ＤＮＰ・ＮＭＰ等の極性溶媒、好ましくはケトン系溶媒、より好ましくはメチルエチルケトンが挙げられる。この場合、熱可塑性樹脂を溶剤に溶解させて得たワニスを用いて、強化繊維への含浸を行うことができる。 The thermoplastic resin contained in the unidirectional prepreg is also preferably a thermoplastic resin that is soluble in a solvent from the viewpoint of easily improving the impregnation property of the reinforcing fibers. Examples of the solvent include organic solvents, specifically, polar solvents such as DNP / NMP, preferably ketone solvents, and more preferably methyl ethyl ketone. In this case, the reinforcing fiber can be impregnated using a varnish obtained by dissolving a thermoplastic resin in a solvent.
（一方向プリプレグの製造方法）
熱可塑性樹脂を強化繊維に含浸させる方法としては、溶剤溶解樹脂浴や溶融樹脂含浸浴（ホットメルト法またはドライ法）を用いる方法が挙げられる。
(One-way prepreg manufacturing method)
Examples of the method for impregnating the reinforcing fiber with the thermoplastic resin include a method using a solvent-soluble resin bath or a molten resin impregnation bath (hot melt method or dry method).
熱可塑性樹脂を含浸させた場合、次いで、強化繊維に含浸させた熱可塑性樹脂を固化させる。加熱温度は、用いる強化繊維の種類や、樹脂溶液を用いた場合には溶媒の種類や揮発温度等によって適宜変更してよいが、非晶性樹脂の場合、ガラス転移温度より１００℃以上高い温度で加工することが好ましい。結晶性樹脂の場合、融点より３０℃以上高い温度で加工することが好ましい。 When the thermoplastic resin is impregnated, the thermoplastic resin impregnated in the reinforcing fiber is then solidified. The heating temperature may be appropriately changed depending on the type of reinforcing fiber to be used or the type of solvent or the volatilization temperature when a resin solution is used. In the case of an amorphous resin, the temperature is 100 ° C. or more higher than the glass transition temperature. It is preferable to process with. In the case of a crystalline resin, it is preferable to process at a temperature higher by 30 ° C. than the melting point.
上記のようにして得た一方向プリプレグテープを裁断し、一方向プリプレグを製造することができる。裁断方法は特に限定されず、好ましくはペレタイザー、ギロチン方式、コダック方式等のカッターを用いて行ってよい。これらを用いて一方向プリプレグテープを所望の繊維長（例えば１０〜３０ｍｍ）となるように裁断することにより、一方向プリプレグ（チョップドプリプレグ）を製造することができる。 The unidirectional prepreg tape obtained as described above can be cut to produce a unidirectional prepreg. The cutting method is not particularly limited, and may be preferably performed using a pelletizer, a guillotine method, a Kodak method or the like. A unidirectional prepreg (chopped prepreg) can be produced by cutting the unidirectional prepreg tape so as to have a desired fiber length (for example, 10 to 30 mm).
＜成形体＞
（成形体の製造方法）
本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、高い強度と成形性を兼ね備えると共に、強度のばらつきが少なく、様々な繊維強化プラスチック成型体を製造するための中間材料として好適に用いることができる。かかる繊維強化熱可塑性樹脂シートは、スタンパブルシートとも称され、板金の代替となる材料である。ここで、従来既知のプリプレグには、少なからず繊維配向が過多となる部分が含まれている。繊維配向過多による影響を低減するためには、シートを厚くする必要があった。しかし、本発明の製造方法により製造された繊維強化熱可塑性樹脂シートは、上記に述べたように、局所的に繊維配向が過多となる部分が限りなく少ないか、存在しないため、薄層でありながらも高い強度と賦形性とを兼ね備え、強度のばらつきが少ない。そのため、従来よりも低温、低圧、短時間の条件でも十分な強度を有する成形体を製造することが可能である。このような穏やかな条件で成形が可能であるため、成形時にランダム性が失われるということも回避される。
<Molded body>
(Method for producing molded body)
The fiber reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention has high strength and moldability, and has a small variation in strength, and is preferably used as an intermediate material for producing various fiber reinforced plastic moldings. Can do. Such a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is also referred to as a stampable sheet, and is a material that substitutes for sheet metal. Here, the conventionally known prepreg includes a portion where the fiber orientation is excessive. In order to reduce the influence of excessive fiber orientation, it was necessary to increase the thickness of the sheet. However, as described above, the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet produced by the production method of the present invention is a thin layer because there are infinitely few or no portions where the fiber orientation is locally excessive. However, it has both high strength and formability, and there is little variation in strength. Therefore, it is possible to produce a molded body having sufficient strength even under conditions of lower temperature, lower pressure, and shorter time than before. Since molding can be performed under such mild conditions, the loss of randomness during molding is also avoided.
繊維強化熱可塑性樹脂シートを用いて成形体を製造する方法としては、プレス成形が挙げられる。プレス成形は、加工装置および型等を用いて、繊維強化熱可塑性樹脂シートに曲げ、剪断、圧縮等の変形を加え、成形体を製造する方法である。成形形態としては、例えば深絞り、フランジ、コールゲート、エッジカーリング、型打ちなどが挙げられる。プレス成形の方法としては、金型プレス法、加熱・冷間プレス法、コールドプレス法および、大型の部材（例えば航空機用部材）を成形するために使用されるオートクレーブ法などが挙げられる。例えば自動車製造ラインでの適応を目指す場合、繊維強化熱可塑性樹脂シートを予め、該シートに含まれる熱可塑性樹脂の融点もしくはガラス転移温度以上の温度で加熱し、シートを軟化させる。加熱後、これをプレス機に備え付けられた成形型へ搬送し、プレスすることで成形品を製造することができる。この時の金型温度を、該シートに含まれる熱可塑性樹脂の融点またはガラス転移温度以下に設定することで材料の賦形と同時に材料を硬化させることが可能な為、ハイサイクルでの成形が可能となる。 An example of a method for producing a molded body using a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is press molding. Press molding is a method for producing a molded body by applying deformation such as bending, shearing, and compression to a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet using a processing device and a mold. Examples of the molding form include deep drawing, flange, coal gate, edge curling, stamping and the like. Examples of the press molding method include a mold pressing method, a heating / cold pressing method, a cold pressing method, and an autoclave method used for molding a large-sized member (for example, an aircraft member). For example, when aiming at adaptation in an automobile production line, a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet is heated in advance at a temperature equal to or higher than the melting point or glass transition temperature of the thermoplastic resin contained in the sheet to soften the sheet. After heating, the molded product can be manufactured by conveying it to a mold provided in a press and pressing it. By setting the mold temperature at this time to be equal to or lower than the melting point or glass transition temperature of the thermoplastic resin contained in the sheet, it is possible to cure the material at the same time as shaping the material. It becomes possible.
本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートに含まれる樹脂は熱可塑性樹脂であるため、繊維強化熱可塑性樹脂シートを加熱し、該樹脂を溶融させた状態で融点またはガラス転移温度以下に設定した金型に材料を投入し、加圧することで成形型の形状に変形と同時に冷却する、スタンピング成形にも適している。また、該シートは特に成形性に優れるため、従来の繊維強化プラスチックを用いる場合では成形が困難であった深絞り形状などの成形にも適している。 Since the resin contained in the fiber reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention is a thermoplastic resin, the fiber reinforced thermoplastic resin sheet is heated to melt the resin or lower in the melting point or the glass transition temperature or lower. It is also suitable for stamping molding, in which a material is charged into a mold set to, and then pressed to cool down at the same time as deformation into the shape of the mold. In addition, since the sheet is particularly excellent in moldability, it is also suitable for forming a deep-drawn shape or the like, which has been difficult to form when a conventional fiber reinforced plastic is used.
（成形体）
本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートから製造した成形体の用途は何ら限定されないが、例えば、ＯＡ機器および携帯電話等に用いられる電気、電子機器部品、支柱および補強材等の建築材料、自動車用構造部品、航空機用部品等が挙げられる。本発明の製造方法により得られる繊維強化熱可塑性樹脂シートから製造した成形体は、高い強度を少ないばらつきで有している。また、シートに限らず一方向材としての補強材等にも利用することができる。
(Molded body)
The use of the molded body produced from the fiber reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the production method of the present invention is not limited at all, but for example, electrical and electronic equipment parts, struts and reinforcing materials used in OA equipment and mobile phones, etc. Building materials, automotive structural parts, aircraft parts, and the like. The molded body manufactured from the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet obtained by the manufacturing method of the present invention has high strength with little variation. Moreover, it can utilize also for the reinforcing material etc. as not only a sheet | seat but a unidirectional material.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。まず評価方法について説明する。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but these do not limit the scope of the present invention. First, the evaluation method will be described.
＜平均引張強度および変動係数の測定＞
繊維強化熱可塑性樹脂シートの平均引張強度は、ＪＩＳ Ｋ ７１６４に従い、島津製作所製の精密万能試験機、オートグラフＡＧ-１００ｋＮＸｐｌｕｓを用いて行った。具体的には、後述する実施例および比較例で得た平板状の繊維強化熱可塑性樹脂シートから、任意の長さ方向とそれに対して垂直の幅方向にて、長さ２５０±１.０ｍｍ、幅３５±０．２ｍｍの長方形の試料を切り出し、これを測定試料とした。上記のようにして、５個の測定試料を作成した。該測定試料について、ＪＩＳ Ｋ ７１６４に従い、チャック間距離（標点間距離）１５０ｍｍ、クロスヘッド速度１．０ｍｍ／分で引張強度を測定し、５つの測定試料について得た引張強度の平均値を平均引張強度とした。また、上記引張強度の結果から、標準偏差を算出し、変動係数を、変動係数ＣＶ値［％］＝（不変標準偏差／平均値）×１００の式より算出した。
<Measurement of average tensile strength and coefficient of variation>
The average tensile strength of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet was measured according to JIS K 7164 using a precision universal testing machine manufactured by Shimadzu Corporation, Autograph AG-100kNXplus. Specifically, from the flat fiber-reinforced thermoplastic resin sheets obtained in the examples and comparative examples described later, in a length direction and a width direction perpendicular thereto, a length of 250 ± 1.0 mm, A rectangular sample having a width of 35 ± 0.2 mm was cut out and used as a measurement sample. As described above, five measurement samples were prepared. For the measurement sample, the tensile strength was measured according to JIS K 7164 at a distance between chucks (distance between gauge points) of 150 mm and a crosshead speed of 1.0 mm / min, and the average value of the tensile strengths obtained for the five measurement samples was averaged. It was set as the tensile strength. Moreover, the standard deviation was calculated from the result of the tensile strength, and the coefficient of variation was calculated from the formula of coefficient of variation CV value [%] = (invariant standard deviation / average value) × 100.
＜一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積（Ｖｍｍ３）の測定＞
一方向プリプレグ１枚あたりの体積は、一方向プリプレグについて繊維方向、繊維方向と直交する幅方向、厚み方向の長さをデジタルノギスを用いて測定し、それらの積から算出した。上記測定を任意に選出した１０枚の一方向プリプレグのそれぞれについて行い、得られた結果の平均値を一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積とした。
<Measurement of average volume (Vmm 3 ) per unidirectional prepreg>
The volume per unidirectional prepreg was calculated from the product of the unidirectional prepreg by measuring the fiber direction, the width direction perpendicular to the fiber direction, and the length in the thickness direction using a digital caliper. The measurement was performed for each of the 10 unidirectional prepregs arbitrarily selected, and the average value of the obtained results was defined as the average volume per unidirectional prepreg.
＜１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量（Ｘｇ）の測定＞
散布部に備えられた計量部のロードセルにてグラム計量を行い測定した。
<Measurement of weight (Xg) of unidirectional prepreg dropped from one spraying port at a time>
Gram weighing was performed with a load cell of a weighing unit provided in the spraying unit, and measurement was performed.
＜被積層面から散布口までの距離（Ｈｍｍ）の測定＞
被積層面から散布口までの距離は、スケールにて測定した。
<Measurement of distance (Hmm) from the surface to be laminated to the spray port>
The distance from the surface to be laminated to the spray port was measured with a scale.
＜１回の散布による被積層面の単位面積あたりの重量（散布目付け）の測定＞
散布目付けは、１回の散布工程における基材重量（散布量）を各積層区画の大きさで除して算出した。
<Measurement of weight per unit area (spreading weight) of the surface to be laminated by one spraying>
The spread basis weight was calculated by dividing the substrate weight (spread amount) in one spray step by the size of each laminated section.
＜繊維強化熱可塑性樹脂シートの繊維体積含有率の測定＞
ＪＩＳ Ｋ ７０７５に準拠して測定した。
<Measurement of fiber volume content of fiber reinforced thermoplastic resin sheet>
Measurement was performed in accordance with JIS K 7075.
＜単位面積あたりの延べ散布回数＞
繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造するに要した散布回数を、繊維強化熱可塑性樹脂シートの面積で除して算出した。
<Total number of spraying per unit area>
The number of sprays required to produce the fiber reinforced thermoplastic resin sheet was calculated by dividing by the area of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet.
〔製造例１：一方向プリプレグテープ（ａ）の製造〕
８００ｔｅｘ、１２，０００フィラメントの炭素繊維（東レ株式会社製、トレカ（登録商標）Ｔ７００ＳＣ-１２０００）の連続な繊維束を、エマルジョン樹脂（松本油脂製薬株式会社製、ＰＰＥ−１０４）を樹脂成分の濃度が０．２重量％になるように水道水で希釈したサイジング剤母液を入れたエマルジョン槽に連続的に浸漬させて、炭素繊維にサイジング剤を付与した。この際、エマルジョン槽内で数本のガイドを介すことで繊維束を薄く広げた。その後、１００℃のホットローラーにより、炭素繊維に含浸した余分な水分を除去しながら乾燥させることで、開繊テープを得た。得られた開繊テープの幅は、１５ｍｍ〜１７ｍｍであった。
[Production Example 1: Production of unidirectional prepreg tape (a)]
800 tex, 12,000 filament carbon fiber (Toray Industries, Inc., trading card (registered trademark) T700SC-12000) continuous fiber bundle, emulsion resin (Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., PPE-104) concentration of resin component Was continuously immersed in an emulsion tank containing a sizing agent mother liquor diluted with tap water so that the sizing agent was 0.2% by weight to give a sizing agent to the carbon fiber. At this time, the fiber bundle was spread thinly through several guides in the emulsion tank. Then, it opened with the 100 degreeC hot roller, removing the excess water impregnated in carbon fiber, and obtained the opening tape. The width of the obtained spread tape was 15 mm to 17 mm.
開繊テープに含浸させるマトリックス樹脂として、現場重合型エポキシ化合物を含む組成物（ナガセケムテックス株式会社製、ＤＥＮＡＴＩＴＥ ＸＮＲ６８５０Ｖ、重量平均分子量２００〜１０００を有するビスフェノールＡ型エポキシ化合物５５重量部、ビスフェノールＡ３０重量部、および、メチルエチルケトン１５重量部を含む）１００重量部、および、硬化剤（ナガセケムテックス株式会社製、ＤＥＮＡＴＩＴＥ ＸＮＨ６８５０Ｖ、有機リン化合物）８重量部を十分に混合攪拌し、マトリックス樹脂用組成物（樹脂ペースト）を得た。マトリックス樹脂用組成物を、開繊テープの両面から、繊維体積含有率（Ｖｆ）が４０％になるように塗布し、塗布直後に、テープの両面を離型ベルトにより押さえ、ガイドを介して加熱・冷却することにより上記ビスフェノールＡ型エポキシ化合物とビスフェノールＡとが重合し、平滑性が高く、現場重合型エポキシ樹脂である上記ビスフェノールＡ型エポキシ化合物とビスフェノールＡとの重合物（熱可塑性エポキシ樹脂）が十分に含浸された、一方向プリプレグテープを得た。 Composition containing an in-situ polymerization type epoxy compound (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, DENITEITE XNR6850V, 55 parts by weight of a bisphenol A type epoxy compound having a weight average molecular weight of 200 to 1000, and 30 parts by weight of bisphenol A And 100 parts by weight of methyl ethyl ketone (including 15 parts by weight of methyl ethyl ketone) and 8 parts by weight of a curing agent (manufactured by Nagase ChemteX Corp., DENITEITE XNH6850V, organophosphorus compound) are sufficiently mixed and stirred to form a matrix resin composition ( Resin paste) was obtained. The matrix resin composition is applied from both sides of the spread tape so that the fiber volume content (Vf) is 40%. Immediately after the application, both sides of the tape are pressed by a release belt and heated through a guide.・ By cooling, the bisphenol A type epoxy compound and bisphenol A are polymerized, and the polymer of the bisphenol A type epoxy compound and bisphenol A, which is highly in-situ and is an on-site polymerization type epoxy resin (thermoplastic epoxy resin) Was obtained, and a unidirectional prepreg tape was obtained.
〔製造例２：一方向プリプレグテープ（ｂ）の製造〕
８００ｔｅｘ、１２，０００フィラメントの炭素繊維（Formosa Plastics Corporation製、ＴＡＩＲＹＦＩＬ ＴＣ３６Ｐ-１２Ｋ）の連続な繊維束を、水道水を入れた水槽に連続的に浸漬させ、この際、水槽内で数本のガイドを介すことで繊維束を薄く広げた。その後、１００℃のホットローラーにより、炭素繊維に含浸した余分な水分を除去しながら乾燥させることで、開繊テープを得た。得られた開繊テープの幅は、１５ｍｍ〜１７ｍｍであった。
[Production Example 2: Production of unidirectional prepreg tape (b)]
A continuous fiber bundle of 800 tex, 12,000 filament carbon fibers (manufactured by Formosa Plastics Corporation, TAIRYFIL TC36P-12K) is continuously immersed in a water tank containing tap water, and several guides are provided in the water tank. The fiber bundle was spread thinly through the. Then, it opened with the 100 degreeC hot roller, removing the excess water impregnated in carbon fiber, and obtained the opening tape. The width of the obtained spread tape was 15 mm to 17 mm.
開繊テープに含浸させるマトリックス樹脂として、現場重合型エポキシ化合物を含む組成物（ナガセケムテックス株式会社製、ＤＥＮＡＴＩＴＥ ＸＮＲ６８５０Ｖ、重量平均分子量２００〜１０００を有するビスフェノールＡ型エポキシ化合物５５重量部、ビスフェノールＡ３０重量部、および、メチルエチルケトン１５重量部を含む）１００重量部、および、硬化剤（ナガセケムテックス株式会社製、ＤＥＮＡＴＩＴＥ ＸＮＨ６８５０Ｖ、有機リン化合物）８重量部を十分に混合攪拌し、マトリックス樹脂用組成物（樹脂ペースト）を得た。マトリックス樹脂用組成物を、開繊テープの両面から、繊維体積含有率（Ｖｆ）が４０％になるように塗布し、塗布直後に、テープの両面を離型ベルトにより押さえ、ガイドを介して加熱・冷却することによりビスフェノールＡ型エポキシ化合物とビスフェノールＡとが重合し、平滑性が高く、現場重合型エポキシ樹脂である上記ビスフェノールＡ型エポキシ化合物とビスフェノールＡとの重合物（熱可塑性エポキシ樹脂）が十分に含浸された、一方向プリプレグテープを得た。 Composition containing an in-situ polymerization type epoxy compound (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, DENITEITE XNR6850V, 55 parts by weight of a bisphenol A type epoxy compound having a weight average molecular weight of 200 to 1000, and 30 parts by weight of bisphenol A And 100 parts by weight of methyl ethyl ketone (including 15 parts by weight of methyl ethyl ketone) and 8 parts by weight of a curing agent (manufactured by Nagase ChemteX Corp., DENITEITE XNH6850V, organophosphorus compound) are sufficiently mixed and stirred to form a matrix resin composition ( Resin paste) was obtained. The matrix resin composition is applied from both sides of the spread tape so that the fiber volume content (Vf) is 40%. Immediately after the application, both sides of the tape are pressed by a release belt and heated through a guide. -By cooling, the bisphenol A type epoxy compound and bisphenol A are polymerized, and the polymer (thermoplastic epoxy resin) of the above bisphenol A type epoxy compound and bisphenol A, which is high in smoothness and is an on-site polymerization type epoxy resin, is obtained. A fully impregnated unidirectional prepreg tape was obtained.
〔製造例３：一方向プリプレグ（１）の製造〕
製造例１で得た一方向プリプレグテープ（ａ）を、裁断装置を用いて繊維方向に２９ｍｍの長さに裁断し、一方向プリプレグ（１）（一方向チョップドプリプレグ）を得た。
[Production Example 3: Production of unidirectional prepreg (1)]
The unidirectional prepreg tape (a) obtained in Production Example 1 was cut into a length of 29 mm in the fiber direction by using a cutting device to obtain a unidirectional prepreg (1) (unidirectional chopped prepreg).
〔製造例４：一方向プリプレグ（２）〜（４）の製造〕
一方向プリプレグ（２）〜（４）は、それぞれ、製造例２で得た一方向プリプレグテープ（ｂ）を、裁断装置を用いて繊維方向に２９ｍｍ、２６ｍｍまたは１３ｍｍの長さに裁断して得た。
[Production Example 4: Production of unidirectional prepregs (2) to (4)]
The unidirectional prepregs (2) to (4) are obtained by cutting the unidirectional prepreg tape (b) obtained in Production Example 2 into a length of 29 mm, 26 mm, or 13 mm in the fiber direction using a cutting device. It was.
上記のようにして得た一方向プリプレグ（１）〜（４）について、上記方法に従い、一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積（Ｖｍｍ３）、繊維方向の平均長さ、幅方向の平均長さおよび平均厚みを測定した。その結果を次の表１に示す。
〔散布部〕
後述する実施例および比較例で使用した装置における散布部を図１を用いて説明する。該装置は、図１に示すように、一方向プリプレグを散布するための散布口１、１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量（Ｘｇ、「散布量」とも称する）を調整するための計量部２、プリプレグを貯留しておくための貯留槽３、および、貯留槽３から計量部２へとプリプレグを輸送するための輸送部４を備える散布部５を備える。散布部５は、被積層面６から散布口１の下端までの距離（Ｈｍｍ、散布高さ１０）が所定の高さとなるように据え付けた。散布部５は、貯留槽３中の一方向プリプレグが輸送部４を介して計量部２へと輸送され、軽量部２内に輸送された一方向プリプレグの重量が所定の散布量（Ｘｇ）に相当する重量となると輸送が停止し、散布口１が開口し、被積層面６へと所定の散布量の一方向プリプレグが散布されるように設定した。また、散布部は、所定の散布間隔に１回の散布が間欠的に行われるように設定した。各散布口１の下方には、図１に示すように、一方向プリプレグを積層させるための被積層面６を備える積層部７が位置していた。
[Spreading section]
The spreading | diffusion part in the apparatus used by the Example and comparative example which are mentioned later is demonstrated using FIG. As shown in FIG. 1, the apparatus adjusts the weight (Xg, also referred to as “spreading amount”) of the
〔実施例１：繊維強化熱可塑性樹脂シート（１）の製造〕
（装置）
実施例１では図１に示す散布部５が５つ並んだ、図３に示すような装置を使用した。かかる装置において、隣り合う散布口の中心間の間隔１１（「散布口間隔」とも称する）を６２ｍｍに設定した。実施例１においては、積層部７として、図６に示すようなダブルベルトプレス機を用い、ダブルベルトプレス機の下ベルト１２の上面を被積層面６とした。下ベルト１２は、所定の速度（「被積層面移動速度」とも称する）で、図６中の矢印方向に連続的に移動するよう設定した。このような装置を用い、被積層面を図４に示す積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート（１）を製造した。
[Example 1: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (1)]
(apparatus)
In Example 1, the apparatus as shown in FIG. 3 in which five
（製造条件）
一方向プリプレグ（１）を用い、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シート（１）を製造した。
散布口の数：５個
散布量（Ｘｇ）：３．９０ｇ
散布高さ１０（Ｈｍｍ）：２００ｍｍ
散布口間隔：６２ｍｍ
散布工程の間隔：１８．６秒
被積層面移動速度：２００ｍｍ／分
積層区画の総数：２５区画
各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）：３８４４ｍｍ２
１つの積層区画に対する散布工程の回数（以下、Ｐｌｙ数とも称する）：３回
散布目付け：１０１４ｇ／ｍ２
なお、上記のように散布工程の間隔を１８．６秒、被積層面移動速度２００ｍｍ／分とした場合、被積層面の散布工程間での移動距離は、（１８．６／６０）×２００＝６２ｍｍとなる。上記のように散布口間隔も６２ｍｍである。したがって、各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）は、６２ｍｍ×６２ｍｍ＝３８４４ｍｍ２と算出される。また、１つの積層区画に対して３回の散布工程が行われており、この場合プライ数は３回となる。この散布工程により得た積層物９は、１５ｍｍの高さを有していた。積層物９を、図６中に示すように、ギャップが２．０ｍｍとなるように設定した上ベルト１３と下ベルト１２との間でニップしながら、１５０℃の温度で１０分間かけて加熱加圧し、常温で２０ｂａｒの圧力をかけながら冷却して、繊維強化熱可塑性樹脂シート（１）を得た。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（１）の幅は３１０ｍｍ、厚さは２．０ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）は３０４１ｇ／ｍ２であった。
(Production conditions)
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (1) was produced using the unidirectional prepreg (1) under the following conditions.
Number of spraying ports: 5 Spreading amount (Xg): 3.90g
Spreading height 10 (Hmm): 200mm
Spacing interval: 62mm
Interval of spraying process: 18.6 seconds Stacked surface moving speed: 200 mm / min Total number of stacked sections: 25 sections Size of each stacked section (Lmm 2 ): 3844 mm 2
Number of spraying steps for one stacked section (hereinafter also referred to as Ply number): 3 Spray weight: 1014 g / m 2
As described above, when the interval between the spraying steps is 18.6 seconds and the stacking surface moving speed is 200 mm / min, the moving distance between the stacking steps of the stacking surfaces is (18.6 / 60) × 200. = 62 mm. As described above, the spray port interval is also 62 mm. Therefore, the size (Lmm 2 ) of each stacked section is calculated as 62 mm × 62 mm = 3844 mm 2 . In addition, three spraying steps are performed for one stacked section, and in this case, the number of plies is three. The
〔実施例２：繊維強化熱可塑性樹脂シート（２）の製造〕
（装置）
実施例２では、図１に示すような散布部５を１つ有する装置を使用した。実施例２においては、積層部７として、図７に示すような堆積盤１４を用いた。このような装置を用い、被積層面を図８に示すように６４の積層区画について散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート（２）を製造した。具体的には、図７に示す堆積盤１４を停止させた状態で、１回の散布工程を行った後、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向に４０ｍｍの距離移動させ、再び１回の散布工程を行い、また、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向および／またはｙ軸方向に４０ｍｍの距離さらに移動させた。この工程（１回の散布＋１回の堆積盤移動）を６４の積層区画において行い、これを３回繰り返した。（言い換えると、積層物を得るまでの散布工程は合計して１９２回であり、同一の被積層面に対する散布工程の回数（Ｐｌｙ数）は３回であった）。
（製造方法）
一方向プリプレグ（２）を貯留槽３に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布口の数：１個
散布量（Ｘｇ）：１．６２ｇ
散布高さ１０（Ｈｍｍ）：１００ｍｍ
被積層面移動距離（Ｘ軸およびＹ軸方向）：４０ｍｍ
積層区画の総数：６４区画
各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）：１６００ｍｍ２
１つの積層区画に対する散布工程の回数：３回
散布目付け：１０１４ｇ／ｍ２
この散布工程により、堆積盤１４上に積層された約３２０ｍｍ角の大きさを有する積層物を得た。この散布工程により得た積層物は、２５ｍｍの高さを有していた。得られた積層物を堆積盤と共に、加熱・加圧機構のあるベルトコンベヤへと移送し、４２０ｍｍ／分のベルト速度で送りながら加熱部にて１５０℃で１分３０秒間加熱した後、５ｍｍの隙間に設定した上下の加圧ローラー間を通過させて加圧することで一方向プリプレグ同士を仮留めし、一次接着凝集物（仮留めシート）を得た。一次接着凝集物を堆積盤から離し、油圧プレス機に据え付けた平板金型内に搬送し、１５０℃、５ＭＰａの条件で加熱および加圧し、繊維強化熱可塑性樹脂シート（２）を得た。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（２）は、大きさが１０２４００ｍｍ２（３２０ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４１ｇ／ｍ２であった。
[Example 2: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (2)]
(apparatus)
In Example 2, the apparatus which has one spreading |
(Production method)
The unidirectional prepreg (2) was put into the
Number of spraying ports: 1 spraying amount (Xg): 1.62g
Spreading height 10 (Hmm): 100mm
Laminated surface travel distance (X-axis and Y-axis directions): 40 mm
Total number of stacked sections: 64 sections Size of each stacked section (Lmm 2 ): 1600 mm 2
Number of spraying steps for one stacked section: 3 Spray weight: 1014 g / m 2
By this spraying step, a laminate having a size of about 320 mm square laminated on the
〔実施例３：繊維強化熱可塑性樹脂シート（３）の製造〕
散布高さ１０（Ｈｍｍ）を３００ｍｍとしたこと以外は実施例２と同様にして、繊維強化熱可塑性樹脂シート（３）を製造した。この散布工程により得た積層物は、１５ｍｍの高さを有していた。
得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（３）は、大きさが１０２４００ｍｍ２（３２０ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４１ｇ／ｍ２であった。
[Example 3: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (3)]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (3) was produced in the same manner as in Example 2 except that the spray height 10 (Hmm) was 300 mm. The laminate obtained by this spraying step had a height of 15 mm.
The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (3) had a size of 102400 mm 2 (320 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3041 g / m 2 .
〔実施例４：繊維強化熱可塑性樹脂シート（４）の製造〕
（装置）
実施例４では、実施例２と同様の装置を使用した。なお、実施例４では、図７に示す堆積盤１４を停止させた状態で１回の散布工程を行った後、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向に６０ｍｍの距離移動させ、再び１回の散布工程を行い、また、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向および／またはｙ軸方向に６０ｍｍの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図２に示すように２５の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート（４）を製造した。
（製造方法）
一方向プリプレグ（２）を貯留槽３に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布量（Ｘｇ）：３．６５ｇ
散布高さ１０（Ｈｍｍ）：３００ｍｍ
被積層面移動距離（Ｘ軸およびＹ軸方向）：６０ｍｍ
積層区画の総数：２５区画
各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）：３６００ｍｍ２
散布目付け：１０１４ｇ／ｍ２
その他条件：実施例２と同様
この散布工程により得た積層物は、１５ｍｍの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（４）は、大きさが９００００ｍｍ２（３００ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４１ｇ／ｍ２であった。
[Example 4: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (4)]
(apparatus)
In Example 4, the same apparatus as in Example 2 was used. In Example 4, after performing the one spraying process in a state where the
(Production method)
The unidirectional prepreg (2) was put into the
Application amount (Xg): 3.65 g
Spreading height 10 (Hmm): 300mm
Laminated surface travel distance (X-axis and Y-axis directions): 60 mm
Total number of stacked sections: 25 sections Size of each stacked section (Lmm 2 ): 3600 mm 2
Spreading weight: 1014 g / m 2
Other conditions: As in Example 2, the laminate obtained by this spraying step had a height of 15 mm. The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (4) had a size of 90000 mm 2 (300 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3041 g / m 2 .
〔実施例５：繊維強化熱可塑性樹脂シート（５）の製造〕
散布量（Ｘｇ）を５．４７ｇ、１つの積層区画に対する散布工程の回数を２回としたこと以外は実施例４と同様にして、繊維強化熱可塑性樹脂シート（５）を製造した。この条件における散布目付けは１５１９ｇ／ｍ２であった。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（５）は、大きさが９００００ｍｍ２（３００ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４１ｇ／ｍ２であった。
[Example 5: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (5)]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (5) was produced in the same manner as in Example 4 except that the amount (Xg) applied was 5.47 g and the number of spraying steps for one laminated section was two. The spread basis weight under this condition was 1519 g / m 2 . The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (5) had a size of 90000 mm 2 (300 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3041 g / m 2 .
〔実施例６：繊維強化熱可塑性樹脂シート（６）の製造〕
（装置）
実施例６では、図１に示す散布部５が３つ並んだ装置を使用した。かかる装置において、隣り合う散布口の中心間の間隔（「散布口間隔」とも称する）を８６ｍｍに設定した。散布口の数を３つとし、散布口間隔を上記のように設定したこと以外は、実施例２と同様の装置を使用した。つまり、実施例６で使用した装置は、図７において散布口が上記所定の散布口間隔で３つ並んだ構成を有する。なお、実施例６では、図７に示す堆積盤１４を停止させた状態で１回の散布工程を行った後、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向に８６ｍｍの距離移動させ、再び１回の散布工程を行い、また、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向に８６ｍｍの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図９に示すように９個の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート（６）を製造した。
（製造方法）
一方向プリプレグ（３）を貯留槽３に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布口の数：３個
散布口間隔：８６ｍｍ
散布量（Ｘｇ）：３．７５ｇ
散布高さ１０（Ｈｍｍ）：３００ｍｍ
被積層面移動距離（Ｘ軸およびＹ軸方向）：８６ｍｍ
積層区画の総数：９区画
各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）：７３９６ｍｍ２
１つの積層区画に対する散布工程の回数：６回
散布目付け：５０７ｇ／ｍ２
この散布工程により得た積層物は、２０ｍｍの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（６）は、大きさが６６５６４ｍｍ２（２５８ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４１ｇ／ｍ２であった。
[Example 6: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (6)]
(apparatus)
In Example 6, an apparatus in which three
(Production method)
The unidirectional prepreg (3) was put into the
Number of spray ports: 3 Spray nozzle spacing: 86mm
Application amount (Xg): 3.75 g
Spreading height 10 (Hmm): 300mm
Laminated surface travel distance (X-axis and Y-axis directions): 86 mm
Total number of stacked sections: 9 sections Size of each stacked section (Lmm 2 ): 7396 mm 2
Number of spraying steps for one stacked section: 6 Spreading weight: 507 g / m 2
The laminate obtained by this spraying process had a height of 20 mm. The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (6) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3041 g / m 2 .
〔実施例７：繊維強化熱可塑性樹脂シート（７）の製造〕
（製造方法）
一方向プリプレグ（３）を貯留槽３に入れ、以下の条件としたこと以外は実施例６と同様にして、図１０に示すように９個の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート（７）を製造した。
散布量（Ｘｇ）：４．５０ｇ
散布高さ１０（Ｈｍｍ）：３００ｍｍ
１つの積層区画に対する散布工程の回数：５回
散布目付け：６０８ｇ／ｍ２
この散布工程により得た積層物は、２０ｍｍの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（７）は、大きさが６６５６４ｍｍ２（２５８ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４１ｇ／ｍ２であった。
[Example 7: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (7)]
(Production method)
The unidirectional prepreg (3) is put into the
Application amount (Xg): 4.50g
Spreading height 10 (Hmm): 300mm
Number of spraying steps for one stacked section: 5 Spreading weight: 608 g / m 2
The laminate obtained by this spraying process had a height of 20 mm. The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (7) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3041 g / m 2 .
〔実施例８：繊維強化熱可塑性樹脂シート（８）の製造〕
（製造方法）
一方向プリプレグ（３）を貯留槽３に入れ、以下の条件としたこと以外は実施例６と同様にして、図１１に示すように９個の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート（８）を製造した。
散布量（Ｘｇ）：７．５０ｇ
散布高さ１０（Ｈｍｍ）：５００ｍｍ
１つの積層区画に対する散布工程の回数：３回
散布目付け：１０１４ｇ／ｍ２
この散布工程により得た積層物は、２０ｍｍの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（８）は、大きさが６６５６４ｍｍ２（２５８ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４１ｇ／ｍ２であった。
[Example 8: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (8)]
(Production method)
The unidirectional prepreg (3) is put into the
Application amount (Xg): 7.50 g
Spreading height 10 (Hmm): 500mm
Number of spraying steps for one stacked section: 3 Spray weight: 1014 g / m 2
The laminate obtained by this spraying process had a height of 20 mm. The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (8) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3041 g / m 2 .
〔実施例９：繊維強化熱可塑性樹脂シート（９）の製造〕
一方向プリプレグ（３）に代えて一方向プリプレグ（４）を用いたこと以外は実施例８と同様にして、繊維強化熱可塑性樹脂シート（９）を製造した。この散布工程により得た積層物は、３０ｍｍの高さを有していた。
得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（９）は、大きさが６６５６４ｍｍ２（２５８ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４１ｇ／ｍ２であった。
[Example 9: Production of fiber reinforced thermoplastic resin sheet (9)]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (9) was produced in the same manner as in Example 8, except that the unidirectional prepreg (4) was used instead of the unidirectional prepreg (3). The laminate obtained by this spraying step had a height of 30 mm.
The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (9) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3041 g / m 2 .
〔比較例１：繊維強化熱可塑性樹脂シート（１０）の製造〕
（装置）
比較例１では、実施例２と同様の装置を使用した。なお、比較例１では、図７に示す堆積盤１４を停止させた状態で１回の散布工程を行った後、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向に８０ｍｍの距離移動させ、再び１回の散布工程を行い、また、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向またはｙ軸方向に８０ｍｍの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図１２に示すように１６の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート（１０）を製造した。
（製造方法）
一方向プリプレグ（２）を貯留槽３に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布口の数：１個
散布量（Ｘｇ）：６．４９ｇ
散布高さ１０（Ｈｍｍ）：３００ｍｍ
被積層面移動距離（Ｘ軸およびＹ軸方向）：８０ｍｍ
積層区画の総数：１６区画
１つの積層区画に対する散布工程の回数：３回
各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）：６４００ｍｍ２
散布目付け：１０１４ｇ／ｍ２
その他条件：実施例２と同様
この散布工程により得た積層物は、１５ｍｍの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（１０）は、大きさが１０２４００ｍｍ２（３２０ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４１／ｍ２であった。
[Comparative Example 1: Production of fiber reinforced thermoplastic resin sheet (10)]
(apparatus)
In Comparative Example 1, the same apparatus as in Example 2 was used. In Comparative Example 1, after performing the one spraying process in a state where the
(Production method)
The unidirectional prepreg (2) was put into the
Number of spraying ports: 1 Application amount (Xg): 6.49g
Spreading height 10 (Hmm): 300mm
Laminated surface travel distance (X-axis and Y-axis directions): 80 mm
Total number of stacked sections: 16 sections Number of spraying steps for one stacked section: 3 times Size of each stacked section (Lmm 2 ): 6400 mm 2
Spreading weight: 1014 g / m 2
Other conditions: As in Example 2, the laminate obtained by this spraying step had a height of 15 mm. The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (10) had a size of 102400 mm 2 (320 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3041 / m 2 .
〔比較例２：繊維強化熱可塑性樹脂シート（１１）の製造〕
散布高さ１０（Ｈｍｍ）を１００ｍｍとしたこと以外は、比較例１と同様にして、繊維強化熱可塑性樹脂シート（１１）を製造した。
得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（１１）は、大きさが１０２４００ｍｍ２（３２０ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４２ｇ／ｍ２であった。
[Comparative Example 2: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (11)]
A fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (11) was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the spray height 10 (Hmm) was 100 mm.
The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (11) had a size of 102400 mm 2 (320 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3042 g / m 2 .
〔比較例３：繊維強化熱可塑性樹脂シート（１２）の製造〕
（装置）
比較例３では図１に示す散布部５が３つ並んだ装置を使用した。かかる装置において、隣り合う散布口の中心間の間隔（「散布口間隔」とも称する）を８６ｍｍに設定した。散布口の数を３つとし、散布口間隔を上記のように設定したこと以外は、実施例２と同様の装置を使用した。つまり、比較例３で使用した装置は、図７において散布口が上記所定の散布口間隔で３つ並んだ構成を有する。なお、比較例３では、図７に示す堆積盤１４を停止させた状態で１回の散布工程を行った後、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向に８６ｍｍの距離移動させ、再び１回の散布工程を行い、また、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向に８６ｍｍの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図９に示すように９の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート（１２）を製造した。
（製造方法）
一方向プリプレグ（３）を貯留槽３に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布量（Ｘｇ）：３．７５ｇ
散布高さ１０（Ｈｍｍ）：１００ｍｍ
被積層面移動距離（Ｘ軸およびＹ軸方向）：８６ｍｍ
積層区画の総数：９区画
各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）：７３９６ｍｍ２
１つの積層区画に対する散布工程の回数：６回
散布目付け：５０７ｇ／ｍ２
その他条件：実施例２と同様
この散布工程により得た積層物は、２０ｍｍの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（１２）は、大きさが６６５６４ｍｍ２（２５８ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４２ｇ／ｍ２であった。
[Comparative Example 3: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (12)]
(apparatus)
In Comparative Example 3, an apparatus in which three
(Production method)
The unidirectional prepreg (3) was put into the
Application amount (Xg): 3.75 g
Spreading height 10 (Hmm): 100mm
Laminated surface travel distance (X-axis and Y-axis directions): 86 mm
Total number of stacked sections: 9 sections Size of each stacked section (Lmm 2 ): 7396 mm 2
Number of spraying steps for one stacked section: 6 Spreading weight: 507 g / m 2
Other conditions: As in Example 2, the laminate obtained by this spraying step had a height of 20 mm. The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (12) had a size of 66564 mm 2 (258 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3042 g / m 2 .
〔比較例４：繊維強化熱可塑性樹脂シート（１３）の製造〕
（装置）
比較例４では、実施例２と同様の装置を使用した。なお、比較例４では、図７に示す堆積盤１４を停止させた状態で１回の散布工程を行った後、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向に６０ｍｍの距離移動させ、再び１回の散布工程を行い、また、堆積盤１４を、図７中のＸ軸方向またはｙ軸方向に６０ｍｍの距離さらに移動させた。このような装置を用い、被積層面を図１３に示すように２５の積層区画に分けて散布工程を行い、繊維強化熱可塑性樹脂シート（１３）を製造した。
（製造方法）
一方向プリプレグ（２）を貯留槽３に入れ、以下の条件で繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
散布量（Ｘｇ）：１１．０ｇ
散布高さ１０（Ｈｍｍ）：２００ｍｍ
被積層面移動距離（Ｘ軸およびＹ軸方向）：６０ｍｍ
積層区画の総数：２５区画
各積層区画の大きさ（Ｌｍｍ２）：３６００ｍｍ２
１つの積層区画に対する散布工程の回数：１回
散布目付け：３０４１ｇ／ｍ２
その他条件：実施例２と同様
この散布工程により得た積層物は、１５ｍｍの高さを有していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート（１３）は、大きさが９００００ｍｍ２（３００ｍｍ角）、厚さが２．１ｍｍ、単位面積あたりの重量（シート目付け）が３０４２ｇ／ｍ２であった。
[Comparative Example 4: Production of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet (13)]
(apparatus)
In Comparative Example 4, the same apparatus as in Example 2 was used. In Comparative Example 4, after performing the one spraying process with the
(Production method)
The unidirectional prepreg (2) was put into the
Application amount (Xg): 11.0g
Spreading height 10 (Hmm): 200mm
Laminated surface travel distance (X-axis and Y-axis directions): 60 mm
Total number of stacked sections: 25 sections Size of each stacked section (Lmm 2 ): 3600 mm 2
Number of spraying steps for one layered section: once Spreading weight: 3041 g / m 2
Other conditions: As in Example 2, the laminate obtained by this spraying step had a height of 15 mm. The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet (13) had a size of 90000 mm 2 (300 mm square), a thickness of 2.1 mm, and a weight per unit area (sheet weight) of 3042 g / m 2 .
上記の実施例および比較例で得た繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造条件と、上記の方法に従い測定した引張強度、引張強度の変動係数、および、単位面積あたりの延べ散布回数を、次の表２に示す。なお、表２中の値Ａは、Ａ＝（Ｘ／Ｈ）×Ｖの式より算出され、値Ｂは、Ｂ＝Ｘ／Ｈの式より算出され、値ＣはＣ＝Ｌ／Ｈの式より算出される。 The production conditions of the fiber reinforced thermoplastic resin sheets obtained in the above examples and comparative examples, the tensile strength measured according to the above method, the coefficient of variation of the tensile strength, and the total number of spraying per unit area are shown in the following table. It is shown in 2. The value A in Table 2 is calculated from the equation A = (X / H) × V, the value B is calculated from the equation B = X / H, and the value C is the equation C = L / H. It is calculated from.
表２に示す結果から明らかなように、実施例１〜９ではＣＶ値が低く、繊維強化熱可塑性樹脂シートが高い等方性を有することが確認された。実施例６では、比較例１と比較しても一回の散布量を５．５ｇ以内に設定し、シート全体の積層数を３層から６層に増やしたことでチョップド基材の分散性が向上したことがＣＶの低減に繋がったと考えられる。これに対し、比較例１〜４では引張強度が相対的に低下すると共にＣＶ値を十分に低減することができなかった。上記の理由は、比較例１では、実施例２と比較して１回の散布工程における散布量が多いために、一方向プリプレグを散布する際に一方向プリプレグを十分に分散させることができなかったためと考えられる。比較例２では、上記比較例１での理由に加えて、散布高さが低いために、一方向プリプレグの分散性がさらに低下したためと考えられる。比較例３では、１回あたりの散布量を少なくし、Ｐｌｙ数を増やしたが、散布高さが低いことに起因する一方向プリプレグの分散性の低下の影響を補うことができなかったためと考えられる。比較例４では、１回の散布量が多くＰｌｙ数も少ないためであると考えられる。特に、実施例８では、１回あたりの散布重量が多いにもかかわらず、散布高さを高くし、値Ａ等を所定の範囲にすることで、ばらつきが低減されており、生産性と物性の信頼性の観点から非常に結果が得られた。 As is clear from the results shown in Table 2, in Examples 1 to 9, the CV value was low, and it was confirmed that the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet has high isotropy. In Example 6, even when compared with Comparative Example 1, the dispersion amount of the chopped base material is set by setting the amount of spraying once within 5.5 g and increasing the number of laminated sheets from 3 layers to 6 layers. The improvement is thought to have led to a reduction in CV. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, the tensile strength was relatively lowered and the CV value could not be sufficiently reduced. The reason for this is that in Comparative Example 1, the amount of spraying in one spraying process is larger than that in Example 2, and therefore the one-way prepreg cannot be sufficiently dispersed when spraying the one-way prepreg. It is thought that it was because of. In Comparative Example 2, in addition to the reason in Comparative Example 1, it is considered that the dispersibility of the unidirectional prepreg was further reduced because the spraying height was low. In Comparative Example 3, although the amount of spraying per one time was decreased and the number of Ply was increased, it was considered that the influence of the decrease in the dispersibility of the unidirectional prepreg due to the low spraying height could not be compensated. It is done. In Comparative Example 4, it is considered that this is because the amount of spraying is large and the number of Ply is small. In particular, in Example 8, although the spraying weight per time is large, the dispersion height is increased and the value A and the like are set within a predetermined range, so that the variation is reduced, and the productivity and physical properties are reduced. The results are very good from the viewpoint of reliability.
１ 散布口
２ 計量部
３ 貯留槽
４ 輸送部
５ 散布部
６ 被積層面
７ 積層部
８ 一方向プリプレグ
９ 積層物
１０ 散布高さ
１１ 散布口間隔
１２ 下ベルト
１３ 上ベルト
１４ 堆積盤
DESCRIPTION OF
Claims (13)
一方向プリプレグを散布するための散布口を備える散布部、および、一方向プリプレグを積層させるための被積層面を備える積層部を少なくとも有する装置を用いて、被積層面の上方に位置する散布口から一方向プリプレグを被積層面に落下させる散布工程を含み、ここで、一方向プリプレグ１枚あたりの平均体積をＶｍｍ３とし、１つの散布口から１回に落下させる一方向プリプレグの重量をＸｇとし、被積層面から散布口までの距離をＨｍｍとすると、Ｖ、ＸおよびＨから次の式（１）：
Sprinkling port positioned above the layered surface using a device having at least a spraying unit having a spraying port for spraying the unidirectional prepreg and a layered surface having a surface to be stacked for laminating the unidirectional prepreg. A scatter process for dropping the unidirectional prepreg on the surface to be laminated, where the average volume per unidirectional prepreg is Vmm 3 and the weight of the unidirectional prepreg to be dropped at one time from one spray port is Xg When the distance from the surface to be laminated to the spray port is Hmm, the following formula (1) is obtained from V, X, and H:
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