特開 2024-127065 繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024127065

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/50 20060101AFI20240912BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

B29C70/50

B29C70/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035928

(22)【出願日】2023-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 博紀

(72)【発明者】

【氏名】森脇 幹文

(72)【発明者】

【氏名】岩本 友之

(72)【発明者】

【氏名】山口 紘次朗

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 孝治

【テーマコード（参考）】

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F205AC03

4F205AD16

4F205AJ08

4F205HA08

4F205HA33

4F205HA34

4F205HA37

4F205HA45

4F205HB02

4F205HK03

4F205HK04

4F205HK25

(57)【要約】

【課題】高強度の繊維強化樹脂材料を効率良く製造可能な繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】強化繊維２の束に樹脂材料３を含浸させた繊維強化樹脂材料の製造方法であって、強化繊維２に樹脂材料３を含浸させた第１形態の帯状材料１１に対し、搬送方向に延びる第１折り目１１ａ，１１ｂを形成する第１工程Ｓ１１と、第１形態の帯状材料１１を幅方向から押圧して第１折り目１１ａ，１１ｂに沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第２形態の帯状材料１２を形成する第２工程Ｓ１２とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

強化繊維の束に樹脂材料を含浸させた繊維強化樹脂材料の製造方法であって、
強化繊維に樹脂材料を含浸させた第１形態の帯状材料に対し、搬送方向に延びる第１折り目を形成する第１工程と、
前記第１形態の帯状材料を幅方向から押圧して前記第１折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第２形態の帯状材料を形成する第２工程とを備える、繊維強化樹脂材料の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法において、
前記第１工程の前に、前記搬送方向に沿って一方向に配列した強化繊維に樹脂材料を含浸させて帯状の前記第１形態の帯状材料を形成する準備工程を備える、繊維強化樹脂材料の製造方法。

【請求項3】

請求項２に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法において、
前記第２工程の後、前記第２形態の帯状材料に対し、前記第１工程とは異なる方向から前記搬送方向に延びる第２折り目を形成する第３工程と、
前記第２形態の帯状材料を前記第２工程とは異なる方向から押圧して前記第２折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第３形態の帯状材料を得る第４工程とを備える、繊維強化樹脂材料の製造方法。

【請求項4】

請求項２に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法において、
前記第１工程は、前記搬送方向に直交する第１軸を回転軸とする第１折り目形成ローラの、周方向に形成された第１折り目形成部を、前記第１形態の帯状材料に押圧させながら回転することで前記第１折り目を形成し、
前記第２工程は、前記第１軸と交差する方向に延びる第２軸を回転軸とする第１プレスローラを回転して前記第１形態の帯状材料を押圧し、前記第１軸が延びる方向に重畳させた前記第２形態の帯状材料を形成する、繊維強化樹脂材料の製造方法。

【請求項5】

請求項３に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法において、
前記第１工程は、前記搬送方向に直交する第１軸を回転軸とする第１折り目形成ローラの、周方向に形成された第１折り目形成部を、前記第１形態の帯状材料に押圧させながら回転することで前記第１折り目を形成し、
前記第２工程は、前記第１軸と交差する方向に延びる第２軸を回転軸とする第１プレスローラを回転して前記第１形態の帯状材料を押圧し、前記第１軸が延びる方向に重畳させた前記第２形態の帯状材料を形成し、
前記第３工程は、前記第１軸と交差する方向に延びる第３軸を回転軸とする第２折り目形成ローラの、周方向に形成された第２折り目形成部を、前記第２形態の帯状材料に押圧させながら回転することで前記第２折り目を形成し、
前記第４工程は、前記第３軸と交差する方向に延びる第４軸を回転軸とする第２プレスローラを回転して前記第２形態の帯状材料を押圧し、前記第３軸が延びる方向にさらに重畳させた前記第３形態の帯状材料を形成する、繊維強化樹脂材料の製造方法。

【請求項6】

請求項４又は５に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法において、
前記折り目形成部は、前記搬送方向に沿って延びる凹条及び凸条であり、前記凹条及び前記凸条を有する一対の前記折り目形成ローラが、前記帯状材料を挟み込むとともに互いの前記凹条と前記凸条とを噛み合わせながら回転する、繊維強化樹脂材料の製造方法。

【請求項7】

請求項６に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法において、
一対の前記プレスローラによって、前記帯状材料を前記折り目の両側から挟み込んで押圧し、前記折り目に沿って折り畳む、繊維強化樹脂材料の製造方法。

【請求項8】

請求項７に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法において、
前記折り目形成ローラは、その回転軸の延びる方向に複数の前記凹条及び前記凸条を交互に有し、山型の折り目と谷型の折り目が連続する蛇腹状の帯状材料を形成する、繊維強化樹脂材料の製造方法。

【請求項9】

強化繊維の束に樹脂材料を含浸させた繊維強化樹脂材料の製造装置であって、
搬送方向に沿って一方向に配列した強化繊維に樹脂材料を含浸させて帯状にした第１形態の帯状材料を前記搬送方向へ搬送する搬送装置と、
前記搬送方向に沿って延びる第１折り目形成部を備え、前記第１形態の帯状材料へ前記第１折り目形成部を押圧する第１折り目形成部材と、
前記搬送方向において前記第１折り目形成部材よりも下流側に配置され、前記第１折り目形成部材とは異なる方向から前記第１形態の帯状材料を押圧することにより、前記搬送方向と交差する方向に重畳された第２形態の帯状材料を形成する第１プレス部材と、を備える繊維強化樹脂材料の製造装置。

【請求項10】

請求項９に記載の繊維強化樹脂材料の製造装置において、
前記搬送方向において前記第１プレス部材よりも下流側に配置され、前記搬送方向に沿って延びる第２折り目形成部を備え、前記第１折り目形成部材とは異なる方向から前記第２形態の帯状材料へ前記第２折り目形成部を押圧する第２折り目形成部材と、
前記搬送方向において前記第２折り目形成部材よりも下流側に配置され、前記第２折り目形成部材とは異なる方向から前記第２形態の帯状材料を押圧することにより、前記搬送方向と交差する方向に更に重畳された第３形態の帯状材料を形成する第２プレス部材と、を備える繊維強化樹脂材料の製造装置。

【請求項11】

請求項９に記載の繊維強化樹脂材料の製造装置において、
前記第１折り目形成部材は、前記搬送方向に直交する第１軸を回転軸とする第１折り目形成ローラであり、
前記第１折り目形成部は、前記第１折り目形成ローラの周方向に形成されるとともに、前記第１軸方向に交互に形成された凹条及び凸条であり、
前記第１折り目形成ローラは、前記第１形態の帯状材料に前記凹条及び前記凸条を押圧させて回転することにより、前記第１形態の帯状材料に前記第１折り目を形成し、
前記第１プレス部材は、前記第１軸と交差する方向に延びる第２軸を回転軸とする第１プレスローラであり、
前記第１プレスローラは、前記第１形態の帯状材料を押圧することにより前記第１折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第２形態の帯状材料を形成する、繊維強化樹脂材料の製造装置。

【請求項12】

請求項１０に記載の繊維強化樹脂材料の製造装置において、
前記第１折り目形成部材は、前記搬送方向に直交する第１軸を回転軸とする第１折り目形成ローラであり、
前記第１折り目形成部は、前記第１折り目形成ローラの周方向に形成されるとともに、前記第１軸方向に交互に形成された凹条及び凸条であり、
前記第１折り目形成ローラは、前記第１形態の帯状材料に前記凹条及び前記凸条を押圧させて回転することにより、前記第１形態の帯状材料に前記第１折り目を形成し、
前記第１プレス部材は、前記第１軸と交差する方向に延びる第２軸を回転軸とする第１プレスローラであり、
前記第１プレスローラは、前記第１形態の帯状材料を押圧することにより前記第１折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて前記第１軸が延びる方向に重畳させた前記第２形態の帯状材料を形成し、
前記第２折り目形成部材は、前記第１軸と交差する方向に延びる第３軸を回転軸とする第２折り目形成ローラであり、
前記第２折り目形成部は、前記第２折り目形成ローラの周方向に形成されるとともに、前記第１軸方向に交互に形成された凹条及び凸条であり、
前記第２折り目形成ローラは、前記第２形態の帯状材料に前記凹条及び前記凸条を押圧させて回転することにより、前記第２形態の帯状材料に前記第２折り目を形成し、
前記第２プレス部材は、前記第３軸と交差する方向に延びる第４軸を回転軸とする第２プレスローラであり、
前記第２プレスローラは、前記第２形態の帯状材料を押圧することにより前記第２折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて前記第３軸が延びる方向に重畳させた第３形態の帯状材料を形成する、繊維強化樹脂材料の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置に関する技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

繊維強化樹脂材料は、軽量かつ高強度な材料として、様々な分野で活用されている。一般的に、繊維強化樹脂材料は、強化繊維の束を樹脂へ含浸させて生産されるが、繊維束の隙間に樹脂が充填されず空隙が残ると、材料としての特性が低下する。このような空隙を減らすために、従来、高圧で樹脂を含浸させる手法が用いられている。

【0003】

繊維強化樹脂材料の他の製造方法としては、例えば特許文献１に、強化繊維を搬送しながら含浸槽へ入れられた粉体状熱可塑性樹脂中を通過させ、一対の加熱ロールにより加熱・加圧することで樹脂と強化繊維とを一体化する製造方法が開示されている。また特許文献２には、織物のような強化繊維のウェブに接着剤が塗布された後、ウェブが切断され、積層して多層ウェブにされた後、型に挟み込まれて硬化及び成形される方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５－５７８２１号公報

【特許文献2】特許２００７－３８６７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

空隙を減らすために高圧で樹脂を含浸させる方法は、製造効率が悪いという課題がある。特許文献１の方法は、強化繊維と樹脂が単層であるため、高い強度が必要となる部材の生産には不向きである。特許文献２の方法は、帯状材料の切断、重畳及び硬化の多段階で構成されるため、製造効率が悪く、装置の大型化も招く。

【0006】

ここに開示された技術は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高強度の繊維強化樹脂材料を効率良く製造可能な繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、ここに開示された技術は、強化繊維の束に樹脂材料を含浸させた繊維強化樹脂材料の製造方法であって、強化繊維に樹脂材料を含浸させた第１形態の帯状材料に対し、搬送方向に延びる第１折り目を形成する第１工程と、前記第１形態の帯状材料を幅方向から押圧して前記第１折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第２形態の帯状材料を形成する第２工程とを備える構成とした。

【0008】

上記の構成によれば、簡易な一連の工程で帯状材料を折り畳み、重畳させることが可能であるため、製造効率良く高強度の繊維強化樹脂材料を形成できる。

【0009】

一実施形態では、前記第１工程の前に、前記搬送方向に沿って一方向に配列した強化繊維に樹脂材料を含浸させて帯状の前記第１形態の帯状材料を形成する準備工程を備えても良い。

【0010】

上記の構成によれば、帯状の第１形態の帯状材料の形成から重畳までを一連の工程で行うことで、より効率良く高強度の繊維強化樹脂材料を形成できる。

【0011】

一実施形態では、前記第２工程の後、前記第２形態の帯状材料に対し、前記第１工程とは異なる方向から前記搬送方向に延びる第２折り目を形成する第３工程と、前記第２形態の帯状材料を前記第２工程とは異なる方向から押圧して前記第２折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第３形態の帯状材料を得る第４工程とを備えても良い。

【0012】

上記の構成によれば、異なる方向から帯状材料を複数回重畳させることにより、より高強度の繊維強化樹脂材料を形成できる。

【0013】

一実施形態では、前記第１工程は、前記搬送方向に直交する第１軸を回転軸とする第１折り目形成ローラの、周方向に形成された第１折り目形成部を、前記第１形態の帯状材料に押圧させながら回転することで前記第１折り目を形成し、前記第２工程は、前記第１軸と交差する方向に延びる第２軸を回転軸とする第１プレスローラを回転して前記第１形態の帯状材料を押圧し、前記第１軸が延びる方向に重畳させた前記第２形態の帯状材料を形成しても良い。

【0014】

上記の構成によれば、回転する折り目形成ローラ及びプレスローラを用いて折り目の形成と重畳を行うことにより、帯状材料を搬送しながら第１工程から第２工程までを連続して行うことが容易となるため、さらに効率良く高強度の繊維強化樹脂材料を形成できる。

【0015】

一実施形態では、前記第１工程は、前記搬送方向に直交する第１軸を回転軸とする第１折り目形成ローラの、周方向に形成された第１折り目形成部を、前記第１形態の帯状材料に押圧させながら回転することで前記第１折り目を形成し、前記第２工程は、前記第１軸と交差する方向に延びる第２軸を回転軸とする第１プレスローラを回転して前記第１形態の帯状材料を押圧し、前記第１軸が延びる方向に重畳させた前記第２形態の帯状材料を形成し、前記第３工程は、前記第１軸と交差する方向に延びる第３軸を回転軸とする第２折り目形成ローラの、周方向に形成された第２折り目形成部を、前記第２形態の帯状材料に押圧させながら回転することで前記第２折り目を形成し、前記第４工程は、前記第３軸と交差する方向に延びる第４軸を回転軸とする第２プレスローラを回転して前記第２形態の帯状材料を押圧し、前記第３軸が延びる方向にさらに重畳させた前記第３形態の帯状材料を形成しても良い。

【0016】

上記の構成によれば、異なる方向に回転軸を有する折り目形成ローラ及びプレスローラをそれぞれ複数用い、帯状材料を搬送しながら第１工程から第４工程までを連続して行うことが容易となり、異なる方向から帯状材料を複数回重畳させることで、より高強度の繊維強化樹脂材料をより効率良く形成できる。

【0017】

一実施形態では、前記折り目形成部は、前記搬送方向に沿って延びる凹条及び凸条であり、前記凹条及び前記凸条を有する一対の前記折り目形成ローラが、前記帯状材料を挟み込むとともに互いの前記凹条と前記凸条とを噛み合わせながら回転する構成としても良い。

【0018】

上記の構成によれば、凹条及び凸条を有する一対の折り目形成ローラによって、帯状材料への折り目の形成が容易となる。

【0019】

一実施形態では、一対の前記プレスローラによって、前記帯状材料を前記折り目の両側から挟み込んで押圧し、前記折り目に沿って折り畳む構成としても良い。

【0020】

上記の構成によれば、一対のプレスローラにより、帯状材料の重畳がより容易となる。

【0021】

一実施形態では、前記折り目形成ローラは、その回転軸の延びる方向に複数の前記凹条及び前記凸条を交互に有し、山型の折り目と谷型の折り目が連続する蛇腹状の帯状材料を形成する構成としても良い。

【0022】

上記の構成によれば、複数の凹条及び凸条により帯状材料を蛇腹状に形成することで、一度の重畳工程で帯状材料を幾重にも重畳させ、より高強度の繊維強化樹脂材料をより効率良く形成できる。

【0023】

また、ここに開示された技術は、強化繊維の束に樹脂材料を含浸させた繊維強化樹脂材料の製造装置であって、搬送方向に沿って一方向に配列した強化繊維に樹脂材料を含浸させて帯状にした第１形態の帯状材料を前記搬送方向へ搬送する搬送装置と、前記搬送方向に沿って延びる第１折り目形成部を備え、前記第１形態の帯状材料へ前記第１折り目形成部を押圧する第１折り目形成部材と、前記搬送方向において前記第１折り目形成部材よりも下流側に配置され、前記第１折り目形成部材とは異なる方向から第１形態の帯状材料を押圧することにより、前記搬送方向と交差する方向に重畳された第２形態の帯状材料を形成する第１プレス部材と、を備える構成とした。

【0024】

上記の構成によれば、簡易な構成部材により一連の工程で帯状材料を折り畳み、重畳させることが可能であるため、製造効率良く高強度の繊維強化樹脂材料を形成できる。

【0025】

一実施形態では、前記搬送方向において前記第１プレス部材よりも下流側に配置され、前記搬送方向に沿って延びる第２折り目形成部を備え、前記第１折り目形成部材とは異なる方向から前記第２形態の帯状材料へ前記第２折り目形成部を押圧する第２折り目形成部材と、前記搬送方向において前記第２折り目形成部材よりも下流側に配置され、前記第２折り目形成部材とは異なる方向から前記第２形態の帯状材料を押圧することにより、前記搬送方向と交差する方向に更に重畳された第３形態の帯状材料を形成する第２プレス部材と、を備える構成としても良い。

【0026】

上記の構成によれば、異なる方向から帯状材料を２度重畳させることにより、より高強度の繊維強化樹脂材料を形成できる。

【0027】

一実施形態では、前記第１折り目形成部材は、前記搬送方向に直交する第１軸を回転軸とする第１折り目形成ローラであり、前記第１折り目形成部は、前記第１折り目形成ローラの周方向に形成されるとともに、前記第１軸方向に交互に形成された凹条及び凸条であり、前記第１折り目形成ローラは、前記第１形態の帯状材料に前記凹条及び前記凸条を押圧させて回転することにより、前記第１形態の帯状材料に前記第１折り目を形成し、前記第１プレス部材は、前記第１軸と交差する方向に延びる第２軸を回転軸とする第１プレスローラであり、前記第１プレスローラは、前記第１形態の帯状材料を押圧することにより前記第１折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第２形態の帯状材料を形成する構成としても良い。

【0028】

上記の構成によれば、回転する折り目形成ローラ及びプレスローラを用いて折り目の形成と重畳を行うことにより、第１工程から第２工程までを連続して行うことが容易となるため、さらに効率良く高強度の繊維強化樹脂材料を形成できる。

【0029】

一実施形態では、前記第１折り目形成部材は、前記搬送方向に直交する第１軸を回転軸とする第１折り目形成ローラであり、前記第１折り目形成部は、前記第１折り目形成ローラの周方向に形成されるとともに、前記第１軸方向に交互に形成された凹条及び凸条であり、前記第１折り目形成ローラは、前記第１形態の帯状材料に前記凹条及び前記凸条を押圧させて回転することにより、前記第１形態の帯状材料に前記第１折り目を形成し、前記第１プレス部材は、前記第１軸と交差する方向に延びる第２軸を回転軸とする第１プレスローラであり、前記第１プレスローラは、前記第１形態の帯状材料を押圧することにより前記第１折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて前記第１軸が延びる方向に重畳させた前記第２形態の帯状材料を形成し、前記第２折り目形成部材は、前記第１軸と交差する方向に延びる第３軸を回転軸とする第２折り目形成ローラであり、前記第２折り目形成部は、前記第２折り目形成ローラの周方向に形成されるとともに、前記第１軸方向に交互に形成された凹条及び凸条であり、前記第２折り目形成ローラは、前記第２形態の帯状材料に前記凹条及び前記凸条を押圧させて回転することにより、前記第２形態の帯状材料に前記第２折り目を形成し、前記第２プレス部材は、前記第３軸と交差する方向に延びる第４軸を回転軸とする第２プレスローラであり、前記第２プレスローラは、前記第２形態の帯状材料を押圧することにより前記第２折り目に沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて前記第３軸が延びる方向に重畳させた第３形態の帯状材料を形成する構成としても良い。

【0030】

上記の構成によれば、異なる方向に回転軸を有する折り目形成ローラ及びプレスローラをそれぞれ複数用い、折り目形成と重畳を複数回連続して行うことが容易となり、異なる方向から帯状材料を複数回重畳させることで、より高強度の繊維強化樹脂材料をより効率良く形成できる。

【0031】

以上説明したように、ここに開示された繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置によると、高強度の繊維強化樹脂材料を効率良く製造可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】例示的な繊維強化樹脂材料の製造装置の概略平面図である。

【図2】例示的な繊維強化樹脂材料の製造装置の概略正面図である。

【図3】例示的な繊維強化樹脂材料の製造装置の概略斜視図である。

【図4】図１のIV-IV線端面図である。

【図5】図１のV-V線断面図である。

【図6】図１のVI-VI線端面図である。

【図7】図１のVII-VII線断面図である。

【図8】図１のVIII-VIII線端面図である。

【図9】繊維強化樹脂材料の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、左右、上下、前後といった方向を示す用語を用いるが、これらの方向を示す用語は構成要素の配置や製造装置の駆動方向を限定するものではない。

【0034】

図１は、繊維強化樹脂材料の例示的な製造装置１の概略的な平面図、図２は正面図、図３は斜視図である。図中に示すＸ，Ｙ及びＺは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を示す。下記の実施形態において、Ｘ軸方向は左右方向を示し、Ｙ軸方向は前後方向を示し、Ｚ軸方向は上下方向を示す。これらの方向は実施形態によって変更可能であり、製造装置の駆動方向を限定するものではない。なお、下記の説明において上流側及び下流側とは、搬送方向における上流側及び下流側を示す。

【0035】

製造装置１は、強化繊維２の束に樹脂材料３を含浸させた繊維強化樹脂材料の製造装置である。製造装置１は、強化繊維２の束に樹脂材料３を含浸させた帯状材料を搬送方向に沿って蛇腹状に複数回折り畳む装置である。製造装置１は、搬送装置（図示省略）と、第１折り目形成部材３０と、第１プレス部材４０と、第２折り目形成部材５０と、第２プレス部材６０を備える。

【0036】

強化繊維２は、繊維強化樹脂材料として使用可能なものであれば特に限定されないが、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、又は、アクリル、竹若しくはヘンプを原料とする繊維を用いることができる。強化繊維２の太さは、例えば、１～３５０μｍｍのもの、好ましくは１～５０μｍｍである。強化繊維２は何色であっても良い。また、強化繊維は、巻き取り可能であればその硬度は問わないが、例えば最小曲げ半径が１ｍｍ以上であることが好ましい。

【0037】

樹脂材料３は、繊維強化樹脂材料として使用可能なものであれば特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでもよい。熱硬化性樹脂のみ、熱可塑性樹脂のみ、又は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の両方を用いてもよい。樹脂材料には着色剤や他の添加剤を加えてもよい。

【0038】

熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂等を用いることができる。熱硬化性樹脂は、１種でもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。熱硬化性樹脂は、粘度が１００～１０，０００Ｐａ・ｓｅｃであることが好ましい。

【0039】

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、フッ素樹脂、オレフィン系樹脂等を用いることができる。熱可塑性樹脂は、１種でもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。熱可塑性樹脂は、ＭＦＲ（メルトフローレート）が５～６０ｇ／１０ｍｉｎであることが好ましい。

【0040】

搬送装置は、搬送方向に沿って一方向に配列した強化繊維２に樹脂材料３を含浸させて帯状にした帯状材料を搬送方向へ搬送する。本実施形態において、搬送方向はＸ軸方向であり、図１から図３において、搬送装置は、紙面の左側から右側へ向かって連続的に帯状材料を搬送する。搬送装置は、図示を省略したが、帯状又はシート状の材料を所定の方向へ搬送する一般的な搬送装置を適用可能である。搬送装置は、例えば、搬送方向の最も下流側に配置され、帯状又はシート状の材料を巻き取りながら回転する巻取装置等を用いることができる。

【0041】

本実施形態において、搬送方向の最も上流側には、繊維巻出ロール４と樹脂巻出ロール５が配置されている。繊維巻出ロール４は、糸状の強化繊維２を一方向かつ所定の幅に配列した配列繊維１０を下流側へ巻き出す。樹脂巻出ロール５は、シート状に形成され粘度を有する樹脂材料３を下流側へ巻き出す。

【0042】

繊維巻出ロール４及び樹脂巻出ロール５は、搬送装置によって駆動され、配列繊維１０及び樹脂材料３を搬送方向へ巻き出す。本実施形態において、繊維巻出ロール４は、強化繊維２がＹ軸方向に複数配列された配列繊維１０を略水平方向に巻き出す。樹脂巻出ロール５の下流側には、ガイド２０が設置されている。ガイド２０は、樹脂材料３が、配列繊維１０に沿って搬送されるとともに、配列繊維１０の上に重なるようにガイドする。

【0043】

製造装置１は、配列繊維１０を搬送しながら、ガイド２０によって、配列繊維１０の上に粘度を有する状態の樹脂材料３を重ねる。配列繊維１０に樹脂材料３を重ねることで、強化繊維２は樹脂材料３に含浸されて帯状材料となる。この状態の帯状材料を第１形態の帯状材料１１と呼ぶ。

【0044】

樹脂材料３が熱可塑性樹脂の場合、樹脂材料３を溶融させて粘度を低く保ち、強化繊維２の間に隙間なく浸透させるために、第１形態の帯状材料１１を加熱する加熱ローラを設けてもよい。また、強化繊維２が導電性の繊維であり、樹脂材料３が熱可塑性樹脂である場合、搬送中の強化繊維２へ通電させることにより、強化繊維２に付着した樹脂材料３を加熱溶融させ、強化繊維２の間に浸透させることも可能である。

【0045】

図４は、図１のIV-IV線端面図であり、第１形態の帯状材料１１の断面を示す。図４に示すように、第１形態の帯状材料１１において、複数本の強化繊維２はＹ軸方向に１列に配列され、樹脂材料３が含浸されることで一体となる。

【0046】

ガイド２０の下流側には、第１折り目形成部材３０が配置される。第１折り目形成部材３０は、搬送方向に直交する第１軸３０ａを回転軸とする第１折り目形成ローラである。本実施形態において、第１軸３０ａはＹ軸方向に延び、互いに逆回転する一対の第１折り目形成ローラ３０，３０が第１形態の帯状材料１１を挟んでＺ軸方向に配置される。

【0047】

第１折り目形成ローラ３０は、搬送方向に沿って延びる折り目形成部３１，３２，を備える。第１折り目形成ローラ３０は、第１形態の帯状材料１１へ折り目形成部３１，３２を押圧することにより、第１形態の帯状材料１１に対して搬送方向に延びる第１折り目１１ａ，１１ｂを形成する。

【0048】

図５は、図１のV-V線断面図であり、一対の第１折り目形成ローラ３０，３０と、第１折り目１１ａ，１１ｂが形成された第１形態の帯状材料１１を示す。図５に示すように、一対の第１折り目形成ローラ３０，３０は、それぞれ搬送方向に沿って周方向に延びる折り目形成部３１，３２を備える。具体的には、折り目形成部３１，３２は、凸条３１及び凹条３２である。凸条３１及び凹条３２は、Ｙ軸方向に交互に複数形成される。本実施形態において、凸条３１は、第１軸３０ａから離れる方向に突出し、周方向に亘って形成され、図５のように搬送方向から見ると、Ｖ字状及び反転したＶ字状の突起である。凹条は、第１軸３０ａに近づく方向に凹み、周方向に亘って形成され、図５のように搬送方向から見ると、反転したＶ字状及びＶ字状の溝である。一対の第１折り目形成ローラ３０、３０は、第１形態の帯状材料１１が通過可能に間隔を開け、互いの凸条３１と凹条３２とが噛み合うように配置される。

【0049】

一対の第１折り目形成ローラ３０，３０は、第１形態の帯状材料１１を上下両側から挟み込むことで、凸条３１及び凹条３２を第１形態の帯状材料１１に押圧する。一対の第１折り目形成ローラ３０、３０が、第１形態の帯状材料１１を挟み込むとともに互いの凸条３１と凹条３２とを噛み合わせながら回転することで、平面状であった第１形態の帯状材料１１に山型の第１折り目１１ａ及び谷型の第１折り目１１ｂを形成する。山型の第１折り目１１ａ及び谷型の第１折り目１１ｂは、Ｙ軸方向に交互に複数形成され、第１形態の帯状材料１１は蛇腹状となる。図５において、第１形態の帯状材料１１は一体に繋がっているが、第１折り目１１ａ，１１ｂにおいて、第１形態の帯状材料１１が分離してもよい。

【0050】

第１折り目形成ローラ３０の下流側には、第１プレス部材４０が配置される。第１プレス部材４０は、第１折り目形成ローラ３０とは異なる方向から第１形態の帯状材料１１を押圧することにより、搬送方向と交差する方向に重畳された第２形態の帯状材料１２を形成する。第１プレス部材４０は、第１軸３０ａと交差する方向に延びる第２軸４０ａを回転軸とする第１プレスローラである。第１プレスローラ４０は、円柱状の部材である。本実施形態において、第２軸４０ａはＹ軸方向及び搬送方向に直交するＺ軸方向に延び、互いに逆回転する一対の第１プレスローラ４０，４０が第１形態の帯状材料１１を挟んでＹ軸方向に配置される。一対の第１プレスローラ４０，４０は、第２形態の帯状材料１２が通過可能に間隔を開けて配置される。

【0051】

第１プレスローラ４０は、第１折り目１１ａ，１１ｂの形成された蛇腹状の第１形態の帯状材料１１を、その幅方向であるＹ軸方向両側から押圧する。第１プレスローラ４０は、第１折り目１１ａ，１１ｂの両側から押圧することにより、第１形態の帯状材料１１を第１折り目１１ａ，１１ｂに沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第２形態の帯状材料１２を形成する。

【0052】

図６は、図１のVI-VI線端面図であり、第２形態の帯状材料の断面を示す。図６に示すように、Ｙ軸方向に複数の第１折り目１１ａ，１１ｂを有する蛇腹状の第１形態の帯状材料１１がＹ軸方向両側から押圧されて、Ｙ軸方向に重畳された第２形態の帯状材料１２が形成される。

【0053】

第１プレスローラ４０の下流側には、第２折り目形成部材５０が配置される。第１折り目形成部材５０は、第１軸３０ａと交差する方向に延びる第３軸５０ａを回転軸とする第２折り目形成ローラである。本実施形態において、第２折り目形成ローラ５０はＺ軸方向に延びる第３軸５０ａを備える。互いに逆回転する一対の第２折り目形成ローラ５０，５０が、第２形態の帯状材料１２を挟んでＹ軸方向に配置される。

【0054】

第２折り目形成ローラ５０は、搬送方向に沿って延びる第２折り目形成部５１，５２を備える。第２折り目形成ローラ５０は、第１折り目形成部３１，３２とは異なる方向から、第２形態の帯状材料１２へ第２折り目形成部５１，５２を押圧することにより、第２形態の帯状材料１２に対して搬送方向に延びる第２折り目１２ａ，１２ｂを形成する。

【0055】

図７は、図１のVII-VII線断面図であり、一対の第２折り目形成ローラ５０，５０と、第２折り目１２ａ，１２ｂが形成された第２形態の帯状材料１２を示す。図７に示すように、第２折り目形成ローラ５０は、搬送方向に沿って周方向に延びる折り目形成部５１，５２を備える。具体的には、折り目形成部５１，５２は、凸条５１及び凹条５２である。凸条５１及び凹条５２は、Ｚ軸方向に交互に複数形成される。本実施形態において、凸条５１は、第１軸５０ａから離れる方向に突出し、周方向に亘って形成され、図７のように搬送方向から見ると、Ｖ字状及び反転したＶ字状の突起である。凹条５２は、第１軸５０ａに近づく方向に凹み、周方向に亘って形成され、図７のように搬送方向から見ると、反転したＶ字状及びＶ字状の溝である。一対の第２折り目形成ローラ５０，５０は、第２形態の帯状材料１２が通過可能に間隔を開け、互いの凸条５１と凹条５２とが噛み合うように配置される。

【0056】

一対の第２折り目形成ローラ５０、５０は、第２形態の帯状材料１２を前後両側から挟み込むことで、凸条５１及び凹条５２を第２形態の帯状材料１２へ押圧する。一対の第２折り目形成ローラ５０が、第２形態の帯状材料１２を挟み込むとともに互いの凸条５１と凹条５２とを噛み合わせながら回転することで、平面状であった第２形態の帯状材料１２に山型の第２折り目１２ａ及び谷型の第２折り目１２ｂを形成する。山型の第２折り目１２ａ及び谷型の第２折り目１２ｂは、Ｚ軸方向に交互に複数形成され、第２形態の帯状材料１２は蛇腹状となる。

【0057】

第２折り目形成ローラ５０の下流側には、第２プレス部材６０が配置される。第２プレス部材６０は、第２折り目形成ローラ５０とは異なる方向から第２形態の帯状材料１２を押圧することにより、搬送方向と交差する方向に重畳された第３形態の帯状材料１３を形成する。第２プレス部材６０は、第３軸５０ａと交差する方向に延びる第４軸６０ａを回転軸とする第２プレスローラである。第２プレスローラ６０は、円柱状の部材である。本実施形態において、第４軸６０ａはＺ軸方向及び搬送方向に直交するＹ軸方向に延びる。互いに逆回転する一対の第２プレスローラ６０，６０が第２形態の帯状材料１２を挟んでＺ軸方向に配置される。一対の第２プレスローラ６０，６０は、第２形態の帯状材料１２が通過可能に間隔を開けて配置される。

【0058】

第２プレスローラ６０は、第２折り目１２ａ，１２ｂの形成された蛇腹状の第２形態の帯状材料１２を、その幅方向であるＺ軸方向両側から押圧する。第２プレスローラ６０は、第２折り目１２ａ，１２ｂの両側から第２形態の帯状材料１２を押圧することにより、第２折り目１２ａ，１２ｂに沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第３形態の帯状材料１３を形成する。

【0059】

図８は、図１のVIII-VIII線端面図であり、第３形態の帯状材料の断面を示す。図８に示すように、Ｚ軸方向に複数の第２折り目１２ａ，１２ｂを有する蛇腹状の第１形態の帯状材料１１がＺ軸方向両側から押圧されて、Ｚ軸方向にさらに重畳された第３形態の帯状材料１３が形成される。

【0060】

第２プレスローラ６０の下流側には、図示しない巻取装置が配置される。巻取装置は、回転しながら第３形態の帯状材料１３を巻き取る。

【0061】

本実施形態では、強化繊維２を、繊維巻出ロール４から配列繊維１０として巻き出した後、複数回重畳しながら、第１形態の帯状材料１１、第２形態の帯状材料１２及び第３形態の帯状材料へと加工し、巻取装置によって巻き取るまで、切断することなく連続して加工することができる。

【0062】

本実施形態において、一対の折り目形成ローラ３０，３０，５０，５０が帯状材料を挟んで両側に配置され、それぞれが回転するように構成したが、この構成には限定されない。折り目形成ローラは必ずしも一対である必要はなく、帯状材料へ折り目形成部材を押圧して折り目を形成可能であれば１つでもよい。本実施形態において、一対のプレスローラ４０，４０，６０，６０が帯状材料を挟んで両側に配置され、それぞれが回転するように構成したが、プレスローラは必ずしも一対である必要はなく、帯状材料を押圧可能であれば１つでもよい。また、本実施形態において、第１折り目形成部材３０、第１プレス部材４０、第２折り目形成部材５０、及び第２プレス部材６０により、帯状材料を異なる方向へ２回重畳する構成としたが、折り目形成部材及びプレス部材の数は限定されない。折り目形成部材及びプレス部材をそれぞれ１つ備え、帯状材料を１回のみ重畳しても良く、折り目形成部材及びプレス部材をそれぞれ３つ以上備え、帯状材料を３回以上重畳しても良い。

【0063】

図９は、本開示の製造装置１による繊維強化樹脂材料の製造方法を示すフローチャートである。本開示の繊維強化樹脂材料の製造方法は、準備工程Ｓ１０と、第１工程Ｓ１１と、第２工程Ｓ１２と、第３工程Ｓ１３と、第４工程Ｓ１４とを備える。

【0064】

準備工程Ｓ１０は、搬送方向に沿って一方向に配列した強化繊維２に樹脂材料３を含浸させて帯状の第１形態の帯状材料１１を形成する工程である。

【0065】

第１工程Ｓ１１は、第１形態の帯状材料１１に対し、搬送方向に延びる第１折り目１１ａ，１１ｂを形成する工程である。第１工程Ｓ１１では、第１軸３０ａを回転軸とする第１折り目形成ローラ３０が、周方向に形成された第１折り目形成部３１，３２を、第１形態の帯状材料１１に押圧させながら回転する。

【0066】

第２工程Ｓ１２は、第１形態の帯状材料１１を幅方向から押圧して第１折り目１１ａ，１１ｂに沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第２形態の帯状材料１２を形成する。第２工程Ｓ１２では、第２軸４０ａを回転軸とする第１プレスローラ４０が回転して第１形態の帯状材料１１を押圧し、第１軸３０ａが延びる方向に重畳させた第２形態の帯状材料１２を形成する。

【0067】

第３工程Ｓ１３は、第２形態の帯状材料１２に対し、第１工程Ｓ１１とは異なる方向から搬送方向に延びる第２折り目１２ａ，１２ｂを形成する。第３工程Ｓ１３では、第３軸５０ａを回転軸とする第２折り目形成ローラ５０が、周方向に形成された折り目形成部５１，５２を、第２形態の帯状材料１２に押圧させながら回転することで第２折り目１２ａ，１２ｂを形成する。

【0068】

第４工程Ｓ１４は、第２形態の帯状材料１２を第２工程Ｓ１２とは異なる方向から押圧して第２折り目１２ａ，１２ｂに沿って折り畳み、重なり合う面を密着させて第３形態の帯状材料１３を得る。第４工程では、第４軸６０ａを回転軸とする第２プレスローラ６０が、回転して第２形態の帯状材料１２を押圧し、第３軸５０ａが延びる方向にさらに重畳させた第３形態の帯状材料１３を形成する。

【0069】

上記のように構成した繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置によれば、簡易な一連の工程で帯状材料を折り畳み、重畳させることが可能であり、それを複数回繰り返すことで製造効率良く高強度の繊維強化樹脂材料を形成できる。また、強化繊維を切断することなく複数回重畳させることが可能となるため、この製造方法及び製造装置によって製造した繊維強化樹脂材料をリサイクルする場合、樹脂材料を溶融させると、強化繊維が容易に解け、長い強化繊維を回収することが可能となるため、リサイクル性が非常に高い。

【0070】

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0071】

ここに開示された技術は、繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置として好適に利用される。

【符号の説明】

【0072】

１ 製造装置
２ 強化繊維
３ 樹脂材料
４ 繊維巻出ロール
５ 樹脂巻出ロール
１０ 配列繊維
１１ 第１形態の帯状材料
１１ａ，１１ｂ 第１折り目
１２ 第２形態の帯状材料
１２ａ，１２ｂ 第２折り目
１３ 第３形態の帯状材料
２０ ガイド
３０ 第１折り目形成ローラ（第１折り目形成部材）
３０ａ 第１軸
３１ 凸条（第１折り目形成部）
３２ 凹条（第１折り目形成部）
４０ 第１プレスローラ（第１プレス部材）
４０ａ 第２軸
５０ 第２折り目形成ローラ（第２折り目形成部材）
５０ａ 第３軸
５１ 凸条（第２折り目形成部）
５２ 凹条（第２折り目形成部）
６０ 第２プレスローラ（第２プレス部材）
６０ａ 第４軸
Ｓ１０ 準備工程
Ｓ１１ 第１工程
Ｓ１２ 第２工程
Ｓ１３ 第３工程
Ｓ１４ 第４工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】