JP3339143B2 - 細幅プリプレグ材の製造方法 - Google Patents
細幅プリプレグ材の製造方法Info
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Description
等の繊維強化複合材料の成形に用いられる細幅プリプレ
グ材の製造方法に関し、特に、少なくとも片面に離型紙
を有した広幅プリプレグ材を、用途に応じた幅に前記離
型紙と共に切断する細幅プリプレグ材の製造方法に関す
る。
ート状のプリプレグは、製造段階におけるプリプレグ相
互の粘着を防止するために、通常、少なくとも片面に離
型紙を重ね合わせた状態で巻き取られる。この段階での
離型紙を有したプリプレグすなわちプリプレグ材は、製
造設備によって決まる所定の幅を有する幅広のシート状
に形成されている。
用いる場合には、プリプレグ材を巻き戻しながら、離型
紙と共に用途に応じた所望の幅のテープ状あるいは帯状
に切断した後、再び巻き取ってプリプレグ材の製品とし
ている。このプリプレグ材の切断においては、用途にも
よるが、切断後の製品幅には相当厳格な精度が要求され
る。このため、プリプレグ材の切断には、切断精度の高
いシャーカッタやスコアカッタが使用されている。
上刃とを備え、プリプレグ材を回転下刃の外周上に支持
しながら、回転上刃によって上方からの剪断、即ち、挟
み切りによって切断するものである。一方、スコアカッ
タは、回転下刃と、この回転下刃の回転に伴って回転す
る従転上刃とを備え、プリプレグ材を回転下刃の外周上
に支持しながら、従転上刃によって上方からの押圧剪
断、即ち、押し切りによって切断するものである。
111898号公報には、切断の際におけるプリプレグ
材のドレープ性(柔らかさ)を上げることにより切断の
寸法精度を高めると共に、切断される離型紙からの紙粉
の発生を少なく抑える目的でプリプレグ材を25℃以上
に加熱しながら切断する発明が開示されている。
において、プリプレグ材が25℃以上に加熱されると、
使用したマトリックス樹脂の種類によっては、カッタ刃
に樹脂が粘着して切断性が悪化する問題があった。特
に、プリプレグ材が熱影響を受けて軟化したところにカ
ッタ刃が接触するので、プリプレグ材の切断処理に伴っ
てカッタ刃に粘着した樹脂が蓄積し、経時的に切断性が
低下してゆく。
は、加熱速度2℃/min. で測定したマトリックス樹脂の
最低粘度が5×10-2〜5Pa・sで、常温または加熱し
て切断するとロールやカッタ刃への樹脂の粘着が増大す
る傾向がある。このため、本発明が対象とするプリプレ
グ材の切断作業においては、カッタ刃の切断性の低下を
引き起こすばかりか、カッタ刃に粘着するマトリックス
樹脂の清掃周期や交換周期が短くなり、作業効率が必然
的に低下するという問題があった。
の粘着は、カッタの上刃と下刃とによる前記挟み切りや
押し切りによってプリプレグ材が切断されるため、切断
に要する速度や時間によって切断抵抗に起因する剪断熱
がカッタ刃に発生することによる。従って、熱を帯びた
カッタ刃が、切断に際してプリプレグ材に接触すると、
この熱によってマトリックス樹脂が軟化されて粘着が更
に助長される。このため、プリプレグ材の切断に際して
は、カッタ刃に粘着するマトリックス樹脂の除去のため
に、切断作業を中止しなければならず、この中断に伴う
損益も無視できないという問題があった。
で、プリプレグを離型紙上に担持してなる広幅プリプレ
グ材を所定の幅に切断して細幅プリプレグ材を製造する
に際し、切断精度を保持しながら紙粉の発生を可能な限
り抑制すると共にカッタ刃の清掃周期を延長することが
可能な細幅プリプレグ材の製造方法を提供することを目
的とする。
上記目的を達成するため、加熱速度2℃/min. で測定し
た最低粘度が5×10-2〜5Pa・sの範囲にある樹脂を
マトリックス樹脂とするプリプレグを離型紙上に担持し
てなる広幅プリプレグ材を、巻付角を5度以下に設定し
て下刃に巻き付けると共に、この下刃と協働して前記プ
リプレグ材を切断する上刃を有するカッタを用いて所望
の幅に切断して細幅プリプレグ材を製造する際に、前記
広幅プリプレグ材ならびに前記下刃と上刃とを切断部に
おいて、10℃以下、−50℃以上に冷却した空気で冷
却しながら切断する構成としたものである。
トリックス樹脂の最低粘度とは、動的粘弾性測定方法に
よる測定機を用いて測定した粘度をいう。このような測
定機としては、例えばソリキッドメータ(レオロジ社
製)がある。加熱速度2℃/min. における最低粘度が5
×10-2〜5Pa・sの条件を満たすマトリックス樹脂と
しては、エポキシ樹脂,ポリエステル樹脂,ビニルエス
テル樹脂,フェノール樹脂等の多くの熱硬化性樹脂があ
げられるが、特に接着力が高いエポキシ樹脂からなるマ
トリックス樹脂に発明を適用すると効果が大きい。
のマトリックス樹脂は、常温においてもカッタ刃への樹
脂の粘着が顕著であるが、最低粘度が5×10-2Pa・s
よりも小さいものは、常温においても粘着性が低くカッ
タ刃への粘着が問題にはならず、また、最低粘度が5P
a・sを越えるものは、樹脂の粘度が高過ぎてカッタ刃
に付着しなくなる。
粘度が5×10-2〜5Pa・sのマトリックス樹脂を含浸
させた広幅プリプレグ材を所望の幅に切断して細幅プリ
プレグ材を製造する本発明方法においては、広幅プリプ
レグ材ならびに切断部を10℃以下、−50℃以上に空
気冷却することによって、マトリックス樹脂のカッタ刃
への粘着や付着を回避するのである。
ならびに切断部を、10℃以下、−50℃以上の空気で
冷却する方法としては、特に限定されないが、ノズルを
プリプレグ及び,又は刃の近傍に設置し、ノズル先端よ
り冷却空気を吹き出させる方法があげられる。また、切
断に伴い、冷却による結露を生じないよう設備条件等を
調整する必要がある。
度を安定させるために、切断に先だって予備冷却してお
くことが好ましい。本発明の細幅プリプレグ材の製造方
法で用いる広幅プリプレグ材の切断方法としては、シャ
ー方式やスコア方式のいずれであっても使用できる。
に係る一実施例を図1及び図2に基づいて詳細に説明す
る。図1は、本発明方法を実施するスリッタ装置1を示
し、スリッタ装置1は巻出部10、カッタ部20、巻取
部30及び冷却部40を備えており、プリプレグ材5を
冷却しながら所定の幅に切断加工する。
くとも片面に離型紙5bを重ね合わせたもので、プリプ
レグ5aは、補強基材、例えば、炭素繊維織物に加熱速
度2℃/min. で測定した最低粘度が5×10-2〜5Pa・
sのマトリックス樹脂を含浸して補強したものである。
巻出部10は、支持台11に巻出ロール12が回動自在
に支持され、巻出ロール12には加工対象のプリプレグ
材5が巻回されている。また、支持台11には、巻出ロ
ール12の回転を制御するブレーキ13が設けられ、巻
き出されるプリプレグ材5の巻出張力を所望の値に制御
している。
レグ材5を用途に応じた所望の幅のテープ状あるいは帯
状に切断する。カッタ部20では、下刃21と上刃22
とがプリプレグ材5を挟んで上下に配置されており、下
刃21と上刃22とはそれぞれ異なる回転手段(図示せ
ず)によって相反する方向に回転させられる。カッタ部
20は、切断に際して、必要に応じてプリプレグ材5の
両側部分を耳部として切断、分離する。
に巻き付けられたプリプレグ材5の巻付き部位の両端と
下刃21の回転中心Cとで規定される巻付角θが5度以
下となるように設定されている。巻付角θを5度以下に
設定するのは、切断に伴うプリプレグ材5の屈曲を小さ
く抑えるためである。このことは、下刃21よりも上流
側のプリプレグ材5の部位と下刃21よりも下流側のプ
リプレグ材5の部位とのなす角度が175度より大きく180
度以下の範囲にあることと同義である。
と、切断部Pc において、プリプレグ材5が下刃21か
ら浮き上がって切断位置が変化してしまい、プリプレグ
材5の切断精度が低下したり、シャープな切断面が得ら
れなくなる。このため、プリプレグ材5の屈曲を小さく
して、プリプレグ材5の浮き上がりが極めて小さく抑え
ると共に、プリプレグ材5自体の張力によってプリプレ
グ材5を下刃21の外周面に密着し易くするのである。
2,32が回動自在に支持され、各巻取ロール32には
巻取モータ33が設けられている。巻取モータ33は、
巻出ロール12から巻き出されるプリプレグ材5の巻取
張力を所望の値に制御する。ここにおいて、巻出ロール
12から巻き出されたプリプレグ材5は、巻出部10と
巻取部30との間に設けたガイドロール2,3に案内さ
れ、カッタ部20で離型紙5bと共に用途に応じた所望
の幅に切断された後、巻取ロール32,32に巻き取ら
れる。
2,3の回転速度を制御することで走行速度、従って切
断速度を制御することが望ましいが、巻取モータ33の
回転速度を制御することによって行ってもよい。プリプ
レグ材5の切断速度としては、1〜100 m/分が好まし
いが、本発明方法は510m/分以上で高速切断するとき
にマトリックス樹脂の下刃21や上刃22への粘着を抑
制する効果が大である。
にて、離型紙5bと共に切断されるプリプレグ材5の切
断部Pcや下刃21および上刃22を冷却する部分で、
冷風発生装置41とその制御装置42とを備えている。
冷風発生装置41は、10℃以下に冷却された圧縮空気
を切断部Pc のプリプレグ材5ならびに下刃21に吹き
出して冷却する他、分岐ノズル41aによって上刃22
を冷却する。制御装置42は、冷風発生装置41が吹き
出す圧縮空気の温度を10℃以下に制御する。
いては、スリッタ装置1を用いて以下のようにしてプリ
プレグ材5を切断する。先ず、巻出部10の巻出ロール
12に巻回されたプリプレグ材5は、ガイドロール2に
よってカッタ部20へと案内される。カッタ部20へ案
内されたプリプレグ材5は、下刃21と上刃22とによ
って剪断(押し切り)によって切断される。
グ材5は、切断部Pc が冷風発生装置41によって10
℃以下の空気で冷却されているため、マトリックス樹脂
の下刃21や上刃22への粘着が抑制される。このた
め、下刃21と上刃22は、切断性が保持されてプリプ
レグ材5がシャープに切断されるので、離型紙5bから
の紙粉の発生も抑えられる。しかも、上刃22は、分岐
ノズル41aによって同様に冷却されているため、切断
抵抗に起因する剪断熱が発生しても速やかに冷却され、
剪断熱に起因する樹脂の粘着も抑制される。
において離型紙5bと共に連続的に所望の幅に精度よく
切断され、シャープな切断面が得られる。このようにし
て所望の幅に切断され、2条に分かれたプリプレグ材
5,5は、ガイドロール3に案内されて巻取部30の巻
取ロール32,32にそれぞれ巻き取られ、プリプレグ
材製品ロールとなる。 実施例1,2,3、比較例1 ここで、上記スリッタ装置1を用い、冷却しながら切断
する本発明方法と、冷却しないで切断する従来の方法と
に基づいて同一構成のプリプレグ材を切断した。
弾性炭素繊維(66重量%)に100℃における粘度が1.
8Pa・sのマトリックス樹脂(エポキシ系熱硬化性樹
脂,44重量%)を含浸させたものを使用した。 なお、
ここで、高弾性炭素繊維としては東レ(株)製のトレカ
(登録商標)のT300(型番)の3000フィラメン
トの炭素繊維を使用した。かかる炭素繊維(型番:T3
00)の引っ張り強さは3.53GPa、引張り弾性率
は230GPa、伸度は1.5%であり、撚り数は0T/
Mであった。 マトリックス樹脂としては、下記原料A〜
Eをニーダーで混練したエポキシ系熱硬化性樹脂を使用
した。 A:エピコート(登録商標)828 … 20重量部 (ジャパンエポキシレジン(株)製、ビスフェノールA
型エポキシ樹脂) B:エピコート1001 … 30重量部 (ジャパンエポキシレジン(株)製、ビスフェノールA
型エポキシ樹脂) C:エピコート154 … 50重量部 (ジャパンエポキシレジン(株)製、ビスフェノールA
型エポキシ樹脂) D:DICY7 … 5重量部 (ジンアンジアミド、ジャパンエポキシレジン(株)
製) E:DCMU99 … 5重量部 (3−(3,4−ジクロロフェニル−1,1−ジメチル
尿素、保土ヶ谷化学工業(株)製)) 上述のエポキシ系熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂とし
たプリプレグ材を 表1に示すように切断速度Hv10m
/分あるいは30m/分で幅150 mmに切断した。ここ
での切断処理能は、カッタ部20の下刃21や上刃22
に粘着したマトリックス樹脂を清掃するため、スリッタ
装置1を停止させた停止回数をプリプレグ材1000m当た
りの数(回/1000m)として表され、その結果を表1に
示した。また、表1にはプリプレグ材の切断部の冷却温
度(比較例では切断部における温度)と切断に伴う紙粉
の発生状態を併記した。
を実施例1,2,3、従来の方法によるものを比較例1
とした。
いでプリプレグ材を切断する従来の方法によれば、停止
回数が本発明方法の場合に比べて1桁も多く、紙粉の発
生も格段に少なかった。
を観察したところ、従来の切断方法では切断処理するプ
リプレグ材の処理長が増すにつれて、カッタの刃にマト
リックス樹脂が徐々に粘着して刃の汚れが増大してい
た。これに対し、本発明方法においては、プリプレグ材
5の切断部Pc を冷却したために、切断時に下刃21や
上刃22がプリプレグ材5のマトリックス樹脂から離れ
易く、殆ど樹脂の粘着も見られず、プリプレグ材5の切
断面はシャープであった。
細幅プリプレグ材の製造方法によれば、広幅プリプレグ
材ならびに下刃と上刃とを切断部において、10℃以下
の冷却空気で冷却しながら切断するので、上刃や下刃へ
のマトリックス樹脂の粘着が抑制される結果、離型紙と
共にプリプレグ材を切断精度を保持しながらシャープに
切断することができ、しかも切断に伴う紙粉の発生を抑
制すると共にカッタ刃の清掃周期を延長することができ
る。
るスリッタ装置の概略構成を示す正面図である。
た正面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 加熱速度2℃/min. で測定した最低粘度
が5×10-2〜5Pa・sの範囲にある樹脂をマトリック
ス樹脂とするプリプレグを離型紙上に担持してなる広幅
プリプレグ材を、巻付角を5度以下に設定して下刃に巻
き付けると共に、この下刃と協働して前記プリプレグ材
を切断する上刃を有するカッタを用いて所望の幅に切断
して細幅プリプレグ材を製造する際に、前記広幅プリプ
レグ材ならびに前記下刃と上刃とを切断部において、1
0℃以下に冷却することを特徴とする、細幅プリプレグ
材の製造方法。
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JP27931993A JP3339143B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 細幅プリプレグ材の製造方法 |
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JP5301387B2 (ja) * | 2009-08-06 | 2013-09-25 | 新明和工業株式会社 | プリプレグテープの切断方法及びスリッタ装置 |
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-
1993
- 1993-11-09 JP JP27931993A patent/JP3339143B2/ja not_active Expired - Fee Related
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