特開 2024-54540 プリプレグ製造装置

(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】P2024054540

(43)【公開日】2024-04-17

(54)【発明の名称】プリプレグ製造装置

(51)【国際特許分類】

   B29B 15/10 20060101AFI20240410BHJP

   B29C 70/20 20060101ALI20240410BHJP

   B29C 70/50 20060101ALI20240410BHJP

【ＦＩ】

B29B15/10

B29C70/20

B29C70/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022160820

(22)【出願日】2022-10-05

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】岩本 拓也

(72)【発明者】

【氏名】服部 公治

(72)【発明者】

【氏名】田部 陽大

(72)【発明者】

【氏名】田代 晃

(72)【発明者】

【氏名】前田 俊樹

【テーマコード（参考）】

4F072

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F072AA08

4F072AB22

4F072AG03

4F072AH12

4F072AH16

4F205AC04

4F205AD16

4F205AG01

4F205AJ08

4F205AR12

4F205HA06

4F205HA37

4F205HB02

4F205HC02

4F205HK04

4F205HK25

(57)【要約】

【課題】安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することができるプリプレグ製造装置を提供する。
【解決手段】樹脂粉体が付着した搬送中のシート状繊維基材の前記樹脂粉体を加熱し溶着させてプリプレグを製造するプリプレグ製造装置であって、搬送中の前記シート状繊維基材の幅を検出する幅検出センサ１００と、前記幅検出センサにより検出された搬送中の前記シート状繊維基材の幅が予め定められた目標幅となるように搬送中の前記シート状繊維基材の幅を制御する幅制御手段９０と、を備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂が付着した搬送中のシート状繊維基材の前記樹脂を加熱し溶着させてプリプレグを製造するプリプレグ製造装置であって、
搬送中の前記シート状繊維基材の幅を検出する幅検出センサと、
前記幅検出センサにより検出された搬送中の前記シート状繊維基材の幅が予め定められた目標幅となるように搬送中の前記シート状繊維基材の幅を制御する幅制御手段と、を備えるプリプレグ製造装置。

【請求項2】

前記樹脂は、樹脂粉体である請求項１に記載のプリプレグ製造装置。

【請求項3】

前記幅制御手段は、搬送中の前記シート状繊維基材が所定抱き角の範囲で接するエキスパンダーロール及び前記幅検出センサにより検出された搬送中の前記シート状繊維基材の幅が予め定められた目標幅となるように前記エキスパンダーロールのベンド量を制御する制御装置である請求項１に記載のプリプレグ製造装置。

【請求項4】

前記幅制御手段は、搬送中の前記シート状繊維基材が所定抱き角の範囲で接するスパイラルロール及び前記幅検出センサにより検出された搬送中の前記シート状繊維基材の幅が予め定められた目標幅となるように搬送中の前記シート状繊維基材のテンションを制御する制御装置である請求項１に記載のプリプレグ製造装置。

【請求項5】

前記幅制御手段は、搬送中の前記シート状繊維基材が所定抱き角の範囲で接するクラウンロール及び前記幅検出センサにより検出された搬送中の前記シート状繊維基材の幅が予め定められた目標幅となるように搬送中の前記シート状繊維基材のテンションを制御する制御装置である請求項１に記載のプリプレグ製造装置。

【請求項6】

前記幅制御手段は、搬送中の前記シート状繊維基材が所定抱き角の範囲で接する逆クラウンロール及び前記幅検出センサにより検出された搬送中の前記シート状繊維基材の幅が予め定められた目標幅となるように搬送中の前記シート状繊維基材のテンションを制御する制御装置である請求項１に記載のプリプレグ製造装置。

【請求項7】

前記幅制御手段は、搬送中の前記シート状繊維基材の幅方向の一端をニップする第１クロスガイダ、他端をニップする第２クロスガイダ、及び、前記幅検出センサにより検出された搬送中の前記シート状繊維基材の幅が予め定められた目標幅となるように前記第１クロスガイダ及び前記第２クロスガイダのニップ状態を制御する制御装置である請求項１に記載のプリプレグ製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することができるプリプレグ製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

荷電された樹脂粉体を、高電圧が印加される電極（高電圧板）と搬送されるシート状繊維基材との間に形成された電界によるクーロン力及びエアーノズルから噴射されるエアの搬送力により、シート状繊維基材に付着させるように構成されたプリプレグ製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このように樹脂粉体が付着したシート状繊維基材は、樹脂溶着ヒータを通過する際、当該樹脂溶着ヒータで加熱される。これにより、シート状繊維基材に付着した樹脂粉体がシート状繊維基材に溶着し、プリプレグが製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６１２１９７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のように樹脂溶着ヒータで加熱されシート状繊維基材に溶着した樹脂粉体は、樹脂溶着ヒータを通過後に冷却され固化する際に収縮する。そのため、シート状繊維基材（例えば、ＵＤ基材）の幅が樹脂溶着ヒータを通過後に収縮してしまう。また、シート状繊維基材（例えば、ＵＤ基材）には品質のばらつきがある。その結果、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することが難しいという課題がある。

【0005】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施の形態に係るプリプレグ製造装置は、樹脂粉体が付着した搬送中のシート状繊維基材の前記樹脂粉体を加熱し溶着させてプリプレグを製造するプリプレグ製造装置であって、搬送中の前記シート状繊維基材の幅を検出する幅検出センサと、前記幅検出センサにより検出された搬送中の前記シート状繊維基材の幅が予め定められた目標幅となるように搬送中の前記シート状繊維基材の幅を制御する幅制御手段と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

前記一実施の形態によれば、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することができるプリプレグ製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施形態に係るプリプレグ製造装置の構成概要を示す平面図である。

【図2】本開示の実施形態に係るプリプレグ製造装置の構成概要を示す側面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ矢視図である。

【図4】参考例のプリプレグ製造装置を用いてプリプレグを製造する製造方法を説明するための図である。

【図5】エキスパンダーロール９０を用いたプリプレグ製造装置の概略構成図である。

【図6】（ａ）エキスパンダーロール９０、基材幅センサ１００の具体的な配置例（図５中の符号Ｂ１が示す矩形内の拡大図詳細図）、（ｂ）エキスパンダーロール９０、基材幅センサ１００の具体的な配置例（変形例）である。

【図7】図６中の矢印ＡＲ７方向から見た矢視図（概略図）である。

【図8】制御装置１１０等のシステム構成図である。

【図9】エキスパンダーロール９０を用いたプリプレグ製造装置の動作例（プリプレグ幅制御処理１）のフローチャートである。

【図10】図７中のエキスパンダーロール９０をスパイラルロール９０Ａに置き換えた図である。

【図11】制御装置１１０Ａ等のシステム構成図である。

【図12】スパイラルロール９０Ａを用いたプリプレグ製造装置の動作例（プリプレグ幅制御処理２）のフローチャートである。

【図13】図１０中のスパイラルロール９０Ａをクラウンロール９０Ｂに置き換えた図である。

【図14】図７中のエキスパンダーロール９０をクロスガイダ９０Ｃに置き換えた図である。

【図15】制御装置１１０Ｃ等のシステム構成図である。

【図16】クロスガイダ９０Ｃを用いたプリプレグ製造装置の動作例（プリプレグ幅制御処理３）のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜参考例＞
図１乃至図３を参照して参考例のプリプレグ製造装置について説明する。

【0010】

参考例のプリプレグ製造装置は、樹脂粉体３０を炭素繊維織物やＵＤテープなどのシート状繊維基材５０に付着させてプリプレグを製造する装置であって、図１及び図２に示すように、シート状繊維基材５０を間にして左右に設けられた２つのチャンバー３１，３２と、チャンバー３１，３２内にそれぞれ設けられた供給管３７，３８と、供給管３７，３８の端部にそれぞれ接続されたフラット型エアーノズル４１，４２と、供給管３７，３８にそれぞれ設けられた粉末樹脂帯電部４３，４４を主に備えている。

【0011】

チャンバー３１，３２は、矩形状の外殻３１ａ，３２ａと、外殻３１ａ，３２ａの内部に設けられた略矩形状で四角が丸みを帯びた内殻３１ｂ，３２ｂを有している。

【0012】

外殻３１ａ，３２ａのシート状繊維基材５０側、すなわち、左側チャンバー３１の右端（前面）及び右側チャンバー３２の左端（前面）の位置は開放されていて、その間に樹脂粉体３０が付着されるシート状繊維基材５０が設置されている。また、外殻３１ａ，３２ａのシート状繊維基材５０側とは逆側、すなわち、左側チャンバー３１の左端（後面）及び右側チャンバー３２の右端（後面）の位置には排出口３５，３６が形成されている。排出口３５，３６には、排出口３５，３６から排出された樹脂粉体３０を集める集塵機５３，５４が取付けられている。

【0013】

また、内殻３１ｂ，３２ｂのシート状繊維基材５０に相対向する前面位置、すなわち、左側チャンバー３１の内殻３１ｂの右端（前面）及び右側チャンバー３２の内殻３２ｂの左端（前面）の位置には開口部３３，３４が形成されている。開口部３３，３４の周囲には、全体を取り囲むように高電圧板５１，５２が設置されている。

【0014】

また、チャンバー３１，３２の内殻３１ｂ，３２ｂは、外殻３１ａ，３２ａに交わることなく仕切られた状態で設けられていて、外殻３１ａ，３２ａと内殻３１ｂ，３２ｂの間には、上下左右に開口部３３，３４から空気とともに吐出され付着しなかった樹脂粉体３０が排出口３５，３６からチャンバー３１，３２の外側に排出されるような流路（隙間）４５，４６が形成されている。

【0015】

供給管３７，３８は、２つのチャンバー３１，３２の内殻３１ｂ，３２ｂ内の略中央の高さの位置にそれぞれ設けられ、その一端が開口部３３，３４まで略水平に延びている。また、供給管３７，３８の他端には、フラット型エアーノズル４１，４２が接続されている。

【0016】

フラット型エアーノズル４１，４２は、その本体部４１ａ，４２ａが２つのチャンバー３１，３２の幅方向（図２においては紙面の表裏方向）に延び、本体部４１ａ，４２ａのシート状繊維基材５０側端部に、本体部４１ａ，４２ａと同様にチャンバー３１，３２の幅方向に延びる長穴状の噴射スリット（図示しない）が形成され、噴射スリットからはカーテン状にエアーが噴射されるようになっている。

【0017】

フラット型エアーノズル４１，４２の本体部４１ａ，４２ａの基端には、一端に樹脂粉体３０が投入される投入口４７ａ，４８ａが設けられた投入管４７，４８の他端が接続されている。投入管４７，４８の他端はチャンバー３１，３２の内殻３１ｂ，３２ｂ内に入り込んでいるが、投入管４７，４８の一端は、チャンバー３１，３２の外部に位置し、その一端に設けられた投入口４７ａ，４８ａから定量フィーダーなどによって定量の樹脂粉体３０が連続的に投入される。

【0018】

また、投口管４７，４８の略中央には、空気増幅装置Ｔを介してコンプレッサ３９，４０が接続されている。これにより、コンプレッサ３９，４０から送られた圧縮空気は、空気増幅装置Ｔで流速がさらに高められるとともに、投入口４７ａ，４８ａから定量フィーダーなどによって供給される樹脂粉体３０に混合され、高圧の固気二相流としてフラット型エアーノズル４１，４２に押し込まれるようになっている。

【0019】

粉末樹脂帯電部４３，４４は、供給管３７，３８の略中央に設けられ、樹脂粉体３０を空気とともにマイナス（逆にプラスでもよい）に帯電させるもので、高い電荷量が樹脂粉体３０に与えられる。

【0020】

なお、樹脂粉体３０としては、一般的に熱硬化性樹脂が使用されるが熱可塑性樹脂や天然樹脂などであってもよい。また、シート状繊維基材５０は炭素繊維系以外の金属繊維や鉱物繊維やガラス繊維や合成繊維からなるものであってもよい。

【0021】

また、シート状繊維基材５０はグランド接続されていて、チャンバー３１，３２の内殻３１ｂ，３２ｂに形成された開口部３３，３４の周囲に設置された高電圧板５１，５２との間に高圧の電界がかけられている。

【0022】

このように構成されたプリプレグ製造装置を使用してプリプレグを製造する方法について説明する。

【0023】

投入管４７，４８の投入口４７ａ，４８ａから定量フィーダーなどによって定量の樹脂粉体３０が連続的に投入されると、樹脂粉体３０は、コンプレッサ３９，４０から送られた圧縮空気が空気増幅装置Ｔによってその流速がさらに高められた高圧の空気と投入管４７，４８の内部で混合された後、フラット型エアーノズル４１，４２に押し込まれる。

【0024】

これにより、フラット型エアーノズル４１，４２の噴射スリットから供給管３７，３８内に風速が均一化され、樹脂粉体３０と空気が混合された固定二相流がエアーカーテン状に送られるとともに、供給管３７，３８に設けられた粉末樹脂帯電部４３，４４によって樹脂粉体３０と空気がともにマイナスに帯電させられる。

【0025】

そして、帯電された樹脂粉体３０と空気が混合された固定二相流は、チャンバー３１，３２の開口部３３，３４から吐出させられ、シート状繊維基材５０に吹き付けられる。このとき、開口部３３，３４の周囲に設置された高電圧板５１，５２によって、開口部３３，３４とグランド接続されたシート状繊維基材５０の間には、高圧の電界がかけられているとともに、開口部３３，３４側に負の高電圧がかけられるようにすると、マイナスに帯電された樹脂粉体３０は勢いよく開口部３３，３４からシート状繊維基材５０に向かって吐出してそのままシート状繊維基材５０に強固な接着力で付着され、プリプレグが製造される。

【0026】

なお、樹脂粉体３０が粉末樹脂帯電部４３，４４によってプラスに帯電される場合には、高電圧板５１，５２によって開口部３３，３４側には正の高電圧がかけられる。

【0027】

なお、本明細書においては、プリプレグは、セミプレグを含む。

【0028】

なお、シート状繊維基材５０に付着されなかった樹脂粉体３０は、２つのチャンバー３１，３２の外殻３１ａ，３２ａと内殻３１ｂ，３２ｂの間に形成された流路４５，４６を介して外殻３１ａ，３２ａの後面側に流され、排出口３５，３６から２つのチャンバー３１，３２の外側に排出される。

【0029】

排出された樹脂粉体３０は、排出口３５，３６に接続された集塵機５３，５４によって、集められ再利用できるようにしている。本実施形態では、図１に示したように、集塵機５３，５４で集められた樹脂粉体３０を再度、定量フィーダーなどを介して投入管４７，４８の投入口４７ａ，４８ａに投入し、コンプレッサ３９，４０を介して空気とともにフラット型エアーノズル４１，４２に押し込むようにしている。

【0030】

これによれば、シート状繊維基材５０を間にして左右に外殻３１ａ，３２ａと内殻３１ｂ，３２ｂで構成されたチャンバー３１，３２を設け、チャンバー３１，３２の内殻３１ｂ，３２ｂにはそれぞれフラット型エアーノズル４１，４２が設けられた構成であるので、装置全体が小型化され省スペース化が図られるとともにシート状繊維基材５０の両面に対して樹脂粉体３０が同時に付着させられる。

【0031】

しかも、フラット型エアーノズル４１，４２を採用したことで、樹脂粉体３０が空気と混合されて供給管３７，３８の後側から高圧でかつ均一の流速で押し込まれるので、供給管３７，３８内で帯電させられた樹脂粉体３０と空気からなる固気二相流の流速は速く、しかも均一化されるために、通常使用されていた整流装置やブロワーは不要となり、これ
によっても装置全体の小型化が図れる。

【0032】

なお、本参考例では、２つのチャンバー３１，３２間にシート状繊維基材５０を固定して両面に樹脂粉体３０を同時に付着させるようにしたが、シート状繊維基材５０自体を上方向又は下方向に連続的に搬送可能な搬送装置をさらに備えるようにすることで、シート状繊維基材５０の両面に対して樹脂粉体３０を広範囲にわたってしかも単時間に連続して付着させることができる。

【0033】

また、本参考例では、チャンバー３１，３２の開口部３３，３４の周囲に高電圧板５１，５２を設置してシート状繊維基材５０に対して樹脂粉体３０がより強固に付着するようにしたが、高電圧板５１，５２，粉末樹脂帯電部４３，４４を省いてもシート状繊維基材５０に対して樹脂粉体３０を付着させることはできる。

【0034】

次に、上記参考例のプリプレグ製造装置を用いてプリプレグを製造する製造方法について説明する。

【0035】

図４は、参考例のプリプレグ製造装置を用いてプリプレグを製造する製造方法を説明するための図である。

【0036】

以下、シート状繊維基材５０としてＵＤ基材を用いる。ＵＤ基材とは、横糸に相当する繊維が無く、縦糸に相当する繊維により構成されるシート状繊維基材をいう。以下、ＵＤ基材ｍ１と記載する。なお、説明を簡略化するため、図４には、開口部３３（供給管３７）のみを記載し、開口部３４（供給管３８）を省略した。以下の説明も、開口部３３（供給管３７）の動作説明を中心に行い、開口部３４（供給管３８）の動作説明については省略する。

【0037】

図４に示すように、ＵＤ基材ｍ１は、当該ＵＤ基材ｍ１をロール状に巻き取ったロール体Ｍ１から連続的に引き出され、従動ローラＲ１、Ｒ２に掛け渡され、巻取軸Ａに連結されている。ＵＤ基材ｍ１は、巻取軸Ａがモータ（図示せず）により回転されることにより搬送（図４中矢印ＡＲ１～ＡＲ３が示す方向に搬送）され、従動ローラＲ１、Ｒ２間に配置された開口部３３（供給管３７）、樹脂溶着ヒータ６０をこの順に通過する。

【0038】

高電圧板５１（電極板）には、高電圧電源７０が電気的に接続されており、高電圧Ｖ（例えば、数十ＫＶ）が印加されている。そのため、高電圧板５１からグランドに接地されたＵＤ基材ｍ１に向かってコロナ放電が発生する。そのため、開口部３３からエア（空気）と共に噴射される樹脂粉体は、高電圧板５１を通過する際、コロナ放電により発生するイオンにより荷電される。この荷電された樹脂粉体は、高電圧板５１とＵＤ基材ｍ１との間に形成された電界によるクーロン力及び開口部３３から噴射されるエアの搬送力により、開口部３３を通過するＵＤ基材ｍ１（表面又は裏面）に付着する（静電粉体塗装の原理）。なお、図３に示すように、開口部３３は、スリット状の開口部（本開示の樹脂粉体吐出口の一例）で、ＵＤ基材ｍ１の幅方向（図３中左右方向）に延びている。この開口部３３の長さＬ１（図３参照）はＵＤ基材ｍ１の幅に対応しており例えば４００ｍｍである。一方、この開口部３３の幅Ｗ（スリット幅。図３参照）は例えば２０ｍｍである。なお、この開口部３３からＵＤ基材ｍ１に向けて噴射されるエア及び樹脂粉体は、供給管３７（図１、図２参照）により、当該開口部３３まで供給され当該開口部３３から噴射される。

【0039】

上記のように樹脂粉体が付着したＵＤ基材ｍ１は、樹脂溶着ヒータ６０を通過する際、当該樹脂溶着ヒータ６０で加熱される。これにより、ＵＤ基材ｍ１に付着した樹脂粉体がＵＤ基材ｍ１に溶着し、プリプレグｍ２（図４参照）が製造される。この製造されたプリプレグｍ２は、従動ローラＲ２を介して、モータ（図示せず）により回転される巻取軸Ａに巻き取られる。

【0040】

＜実施形態＞
まず、上記参考例のプリプレグ製造装置を用いてプリプレグを製造する製造方法において本発明者らが見出した課題について説明する。

【0041】

上記のように樹脂溶着ヒータ６０で加熱されＵＤ基材ｍ１に溶着した樹脂粉体は、樹脂溶着ヒータ６０を通過後に冷却され固化する際に収縮する。そのため、ＵＤ基材ｍ１の幅が樹脂溶着ヒータ６０を通過後に収縮してしまい（例えば、樹脂溶着ヒータ６０通過前３００ｍｍであった幅が樹脂溶着ヒータ６０を通過後２８０ｍｍに収縮してしまい）、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することが難しいという課題を見出した。

【0042】

また、ＵＤ基材ｍ１には品質のばらつきがあり、これに起因しても安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することが難しいという課題を見出した。

【0043】

次に、実施形態として、上記課題を解決するための構成例を上記参考例に適用した例について説明する。以下、上記課題を解決するための構成例として、エキスパンダーロール９０を用いる例について説明する。以下、上記参考例と同様の構成については同じ符号を付し適宜説明を省略する。なお、フラット型エアーノズル４１、４２は同様の構成及び動作であるため、説明を簡略化するため、以下代表して、フラット型エアーノズル４１及び供給管３７を用いる例について説明し、フラット型エアーノズル４２及び供給管３８を用いる例については省略する。

【0044】

図５は、エキスパンダーロール９０を用いたプリプレグ製造装置の概略構成図である。図６（ａ）は、エキスパンダーロール９０、基材幅センサ１００の具体的な配置例（図５中の符号Ｂ１が示す矩形内の拡大図詳細図）である。図６（ｂ）は、エキスパンダーロール９０、基材幅センサ１００の具体的な配置例（変形例）である。図７は、図６（ａ）中の矢印ＡＲ７方向から見た矢視図（概略図）である。

【0045】

エキスパンダーロール９０は、一般的に搬送中のフィルム等のしわや縮みを自動的に除去するために用いられるが、本実施形態では、搬送中のプリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）を拡幅するために用いる。エキスパンダーロール９０としては、例えば、カンセンエキスパンダー工業株式会社製のバリボウＥＸＰ（https://kansenexp.co.jp/products/variable/vcs/）を用いることができる。

【0046】

図６（ａ）に示すように、エキスパンダーロール９０は、従動ローラＲ２とＲ３との間に配置されている。その際、エキスパンダーロール９０の回転軸ＡＸ_９０は、従動ローラＲ２の回転軸と従動ローラＲ３の回転軸とを結ぶ直線Ｌ２より下方に配置されている。これにより、プリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）は、抱き角θ_９０（図６（ａ）参照）の範囲でエキスパンダーロール９０に接している。エキスパンダーロール９０の場合、抱き角θ_９０は３０～６０度が好ましい。

【0047】

なお、エキスパンダーロール９０の回転軸ＡＸ_９０は、従動ローラＲ２の回転軸と従動ローラＲ３の回転軸とを結ぶ直線Ｌ２より下方に限らず、直線Ｌ２より上方に配置してもよい。例えば、拡幅効果が大きいシート状繊維基材（例えば、プリプレグｍ２）を用いる場合（エキスパンダーロールとシート状繊維基材との間の摩擦力が大きい場合）、抱き角θ_９０を小さくし拡幅効果を低減する目的で、エキスパンダーロール９０の回転軸ＡＸ_９０を、直線Ｌ２より上方に配置することが考えられる。なお、従動ローラＲ３やエキスパンダーロール９０を図６（ａ）中上下左右方向に移動させる機構を設け、従動ローラＲ３、エキスパンダーロール９０の少なくとも一方を図６（ａ）中上下左右方向に移動させることにより、抱き角θ_９０を調整することができる。

【0048】

なお、エキスパンダーロール９０は、上方からプリプレグｍ２に抱き角θ_９０の範囲で接していてもよいし（図６（ａ）参照）、下方からプリプレグｍ２に抱き角θ_９０の範囲で接していてもよい（図６（ｂ）参照）。

【0049】

次に、本実施形態の制御装置１１０について説明する。図８は、制御装置１１０等のシステム構成図である。

【0050】

制御装置１１０は、図示しないが、プロセッサ、ＲＡＭ等を備えている。図８に示すように、制御装置１１０には、エキスパンダーロール９０、基材幅センサ１００（本開示の幅検出センサの一例）、記憶部１２０が電気的に接続されている。記憶部１２０は、例えば、ハードディスク装置やＲＯＭ等の不揮発性の記憶部である。記憶部１２０には、プログラム１２１、目標幅１２２が記憶されている。プログラム１２１は、制御装置１１０（プロセッサ）により実行されるプログラムである。目標幅１２２は、プリプレグｍ２の目標幅１２２である。

【0051】

プロセッサは、例えば、ＣＰＵである。プロセッサは、１つの場合もあるし、複数の場合もある。例えば、プロセッサは、記憶部１２０（例えば、ＲＯＭ）からＲＡＭに読み込まれたプログラム１２１を実行することで、エキスパンダーロール９０のベント量（湾曲量）を制御する制御手段として機能する。

【0052】

制御装置１１０は、基材幅センサ１００により検出された搬送中のプリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）の幅が予め定められた目標幅となるようにエキスパンダーロール９０のベンド量（湾曲量）を制御（フィードバック制御）する。その際、エキスパンダーロール９０は、プリプレグｍ２の幅方向の中心をとおる中心軸ＡＸ_ｍ２（図７参照）に対して左右対称にベンド量（湾曲量）が制御される。

【0053】

基材幅センサ１００は、エキスパンダーロール９０（及び従動ローラＲ３）の下流に配置されており、エキスパンダーロール９０通過後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２を検出する。基材幅センサ１００としては、例えば、エッジセンサを用いることができる。

【0054】

次に、プリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）の幅を拡幅する原理について説明する。

【0055】

図７は、エキスパンダーロール９０を通過する前の幅Ｗ１のプリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）が、エキスパンダーロール９０を通過後、幅Ｗ２に拡幅される様子を表す。

【0056】

プリプレグｍ２は、抱き角θ_９０（図６（ａ）参照）の範囲でエキスパンダーロール９０に接した状態で搬送される場合、エキスパンダーロール９０の回転軸ＡＸ_９０に対して直交する方向に進行する傾向がある。

【0057】

ここで、図７に示すように、エキスパンダーロール９０の回転軸ＡＸ_９０は、平面視で搬送方向下流側に向かって凸に湾曲した状態でそのベンド量（湾曲量）が制御されている。

【0058】

その際、エキスパンダーロール９０の中央を通過するプリプレグｍ２は直進する（図７中の矢印ＡＲａ参照）。一方、エキスパンダーロール９０の中央に対して右側を通過するプリプレグｍ２はその通過位置に応じた角度方向（斜め右方向）に進行する（例えば、図７中の矢印ＡＲｂ参照）。同様に、エキスパンダーロール９０の中央に対して左側を通過するプリプレグｍ２はその通過位置に応じた角度方向（斜め左方向）に進行する（例えば、図７中の矢印ＡＲｃ参照）。その結果、エキスパンダーロール９０を通過する前の幅Ｗ１のプリプレグｍ２が、エキスパンダーロール９０を通過後、幅Ｗ２に拡幅される。

【0059】

なお、エキスパンダーロール９０のベンド量（湾曲量）を大きくすることにより、拡幅量（幅Ｗ２）を大きくすることができる。逆に、エキスパンダーロール９０のベンド量（湾曲量）を小さくすることにより、拡幅量（幅Ｗ２）を小さくすることができる。

【0060】

次に、上記構成のエキスパンダーロール９０を用いたプリプレグ製造装置の動作例について説明する。

【0061】

図９は、エキスパンダーロール９０を用いたプリプレグ製造装置の動作例（プリプレグ幅制御処理１）のフローチャートである。

【0062】

以下、前提として、プリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）が、抱き角θ_９０（図６（ａ）参照）の範囲でエキスパンダーロール９０に接した状態で搬送されているものとする。

【0063】

まず、プリプレグｍ２の幅を検出する（ステップＳ１０）。これは、基材幅センサ１００により実現される。基材幅センサ１００は、エキスパンダーロール９０を通過後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２（図７参照）を検出する。

【0064】

次に、ステップＳ１０で検出されたプリプレグｍ２の幅が目標幅か否かが判定される（ステップＳ１１）。これは、制御装置１１０がプログラム１２１を実行することにより実現される。その際、目標幅は記憶部１２０に記憶された目標幅１２２が用いられる。

【0065】

ステップＳ１１において、ステップＳ１０で検出されたプリプレグｍ２の幅が目標幅であると判定された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０の処理が繰り返し実行される。

【0066】

一方、ステップＳ１１において、ステップＳ１０で検出されたプリプレグｍ２の幅が目標幅でないと判定された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、プリプレグｍ２の幅が目標幅となるようにエキスパンダーロール９０のベンド量（湾曲量）を制御する（ステップＳ１２）。これは、制御装置１１０がプログラム１２１を実行することにより実現される。例えば、ステップＳ１０で検出されたプリプレグの幅Ｗ２が目標幅１２２より小さい場合、制御装置１１０は、ベンド量（湾曲量）が大きくなるようにエキスパンダーロール９０を制御する。これにより、エキスパンダーロール９０を通過した後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２を目標幅１２２に近づけることができる。一方、ステップＳ１０で検出されたプリプレグの幅Ｗ２が目標幅１２２より大きい場合、制御装置１１０は、ベンド量（湾曲量）が小さくなるようにエキスパンダーロール９０を制御する。これにより、エキスパンダーロール９０を通過した後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２を目標幅１２２に近づけることができる。

【0067】

以後、上記ステップＳ１０～Ｓ１２の処理が繰り返し実行される。

【0068】

これにより、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグｍ２を製造することができる。

【0069】

以上説明したように、本実施形態によれば、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することができる。

【0070】

次に、変形例について説明する。
＜変形例１＞
変形例１は、上記実施形態のエキスパンダーロール９０に代えてスパイラルロール９０Ａを用いる例である。それ以外、上記実施形態と同様の構成である。スパイラルロール９０Ａは、一般的に、搬送中のフィルム等のしわを自動的に伸ばすために用いられるが、本変形例１では、搬送中のプリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）を拡幅するために用いる。

【0071】

図１０は、図７中のエキスパンダーロール９０をスパイラルロール９０Ａに置き換えた図である。

【0072】

図１０に示すように、スパイラルロール９０Ａの外周面には、スパイラルロール９０Ａの軸ＡＸ_９０Ａ方向中央から左右両側に延びる、軸ＡＸ_９０Ａ方向中央に対して左右対称のスパイラル溝ｇが形成されている。

【0073】

図６（ａ）に示すように、スパイラルロール９０Ａは、従動ローラＲ２とＲ３との間に配置されている。その際、スパイラルロール９０Ａの回転軸ＡＸ_９０Ａは、従動ローラＲ２の回転軸と従動ローラＲ３の回転軸とを結ぶ直線Ｌ２より下方に配置されている。これにより、プリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）は、抱き角θ_９０（図６（ａ）参照）の範囲でスパイラルロール９０Ａに接している。スパイラルロール９０Ａの場合、抱き角θ_９０は９０～１２０度が好ましい。後述のクラウンロール９０Ｂの場合も同様である。

【0074】

なお、スパイラルロール９０Ａの回転軸ＡＸ_９０Ａは、従動ローラＲ２の回転軸と従動ローラＲ３の回転軸とを結ぶ直線Ｌ２より下方に限らず、直線Ｌ２より上方に配置してもよい。例えば、拡幅効果が大きいシート状繊維基材（例えば、プリプレグｍ２）を用いる場合（スパイラルロールとシート状繊維基材との間の摩擦力が大きい場合）、抱き角θ_９０Ａを小さくし拡幅効果を低減する目的で、スパイラルロール９０Ａの回転軸ＡＸ_９０Ａを、直線Ｌ２より上方に配置することが考えられる。なお、従動ローラＲ３やスパイラルロール９０Ａを図６（ａ）中上下左右方向に移動させる機構を設け、従動ローラＲ３、スパイラルロール９０Ａの少なくとも一方を図６（ａ）中上下左右方向に移動させることにより、抱き角θ_９０Ａを調整することができる。

【0075】

なお、スパイラルロール９０Ａは、上方からプリプレグｍ２に抱き角θ_９０Ａの範囲で接していてもよいし（図６（ａ）参照）、下方からプリプレグｍ２に抱き角θ_９０Ａの範囲で接していてもよい（図６（ｂ）参照）。

【0076】

次に、本変形例１の制御装置１１０Ａについて説明する。図１１は、制御装置１１０Ａ等のシステム構成図である。

【0077】

図１１に示すように、制御装置１１０Ａには、巻取軸Ａ駆動用のモータＭ、基材幅センサ１００、記憶部１２０が電気的に接続されている。

【0078】

制御装置１１０Ａは、基材幅センサ１００により検出された搬送中のプリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）の幅が予め定められた目標幅となるように、モータＭのトルクを制御することにより、搬送中のプリプレグｍ２のテンションを制御する。なお、これに代えて、公知のテンション制御手段（例えば、ダンサ機構）を用いて搬送中のプリプレグｍ２のテンションを制御してもよい。なお、ダンサ機構としては、例えば、https://www.shi-mechatronics.jp/solutions/technology/linedrive/adu-as/794/に記載のものを用いることができる。

【0079】

次に、上記構成のスパイラルロール９０Ａを用いたプリプレグ製造装置の動作例について説明する。

【0080】

図１２は、スパイラルロール９０Ａを用いたプリプレグ製造装置の動作例（プリプレグ幅制御処理２）のフローチャートである。

【0081】

以下、前提として、プリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）が、抱き角θ_９０（図６（ａ）参照）の範囲でスパイラルロール９０Ａに接した状態で搬送されているものとする。

【0082】

まず、プリプレグｍ２の幅を検出する（ステップＳ２０）。これは、基材幅センサ１００により実現される。基材幅センサ１００は、スパイラルロール９０Ａを通過後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２（図１０参照）を検出する。

【0083】

次に、ステップＳ２０で検出されたプリプレグｍ２の幅が目標幅か否かが判定される（ステップＳ２１）。これは、制御装置１１０Ａがプログラム１２１を実行することにより実現される。その際、目標幅は記憶部１２０に記憶された目標幅１２２が用いられる。

【0084】

ステップＳ２１において、ステップＳ２０で検出されたプリプレグｍ２の幅が目標幅であると判定された場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２０の処理が繰り返し実行される。

【0085】

一方、ステップＳ２１において、ステップＳ２０で検出されたプリプレグｍ２の幅が目標幅でないと判定された場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、プリプレグｍ２の幅が目標幅となるようにプリプレグｍ２のテンションを制御する（ステップＳ２２）。これは、制御装置１１０Ａがプログラム１２１を実行することにより実現される。例えば、ステップＳ２０で検出されたプリプレグｍ２の幅Ｗ２が目標幅１２２より小さい場合、制御装置１１０Ａは、プリプレグｍ２のテンションが大きくなるように巻取軸Ａ駆動用のモータＭのトルクを制御する。これにより、スパイラルロール９０Ａがプリプレグｍ２に強く押し当てられ、スパイラルロール９０Ａの溝にプリプレグｍ２が食い込む量が増大し、拡幅の作用が増大する。その結果、スパイラルロール９０Ａを通過した後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２を目標幅１２２に近づけることができる。一方、ステップＳ２０で検出されたプリプレグの幅Ｗ２が目標幅１２２より大きい場合、制御装置１１０Ａは、プリプレグｍ２のテンションが小さくなるように巻取軸Ａ駆動用のモータＭのトルクを制御する。これにより、スパイラルロール９０Ａがプリプレグｍ２に弱く押し当てられ、スパイラルロール９０Ａの溝にプリプレグｍ２が食い込む量が減少し、拡幅の作用が減少する。その結果、エキスパンダーロール９０を通過した後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２を目標幅１２２に近づけることができる。

【0086】

以後、上記ステップＳ２０～Ｓ２２の処理が繰り返し実行される。

【0087】

これにより、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグｍ２を製造することができる。

【0088】

以上説明したように、本変形例１によっても、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することができる。
＜変形例２＞
変形例２は、上記変形例１のスパイラルロール９０Ａに代えてクラウンロール９０Ｂを用いる例である。それ以外、上記変形例１と同様の構成である。クラウンロール９０Ｂは、一般的に、搬送中のフィルム等のしわを自動的に伸ばすために用いられるが、本変形例２では、搬送中のプリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）を拡幅するために用いる。

【0089】

図６（ａ）に示すように、クラウンロール９０Ｂは、従動ローラＲ２とＲ３との間に配置されている。

【0090】

図１３は、図１０中のスパイラルロール９０Ａをクラウンロール９０Ｂに置き換えた図である。

【0091】

図１３に示すように、クラウンロール９０Ｂは、クラウンロール９０Ｂの軸ＡＸ_９０Ｂ方向中央が最も太く、当該中央から左右両側に向かって緩やかに円弧状に延び、軸ＡＸ_９０Ｂ方向中央に対して左右対称に構成されている。

【0092】

本変形例２によっても、図１２と同様の処理（プリプレグ幅制御処理２）を実行することにより、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することができる。

【0093】

なお、図示しないが、クラウンロール９０Ｂに代えて、逆クラウンロール（コンケーブローラとも呼ばれる）を用いてもよい。逆クラウンロールは、クラウンロール９０Ｂとは逆に、逆クラウンロールの軸方向中央が最も細く、当該中央から左右両側に向かって緩やかに円弧状に延び、軸方向中央に対して左右対称に構成されている。逆クラウンロール（コンケーブローラ）としては、例えば、https://katsura-roller.co.jp/product/detail/concave.htmlに記載のものを用いることができる。
＜変形例３＞
変形例３は、上記実施形態のエキスパンダーロール９０に代えてクロスガイダ９０Ｃを用いる例である。それ以外、上記実施形態と同様の構成である。クロスガイダ９０Ｃは、一般的に、搬送中の布等の片寄りを自動的に修正するために用いられるが、本変形例３では、搬送中のプリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）を拡幅するために用いる。

【0094】

図１４は、図７中のエキスパンダーロール９０をクロスガイダ９０Ｃに置き換えた図である。

【0095】

図１４に示すように、クロスガイダ９０Ｃは、搬送中のプリプレグｍ２の左側に配置される左側クロスガイダ９０ＣＬ（本開示の第１クロスガイダの一例）、右側に配置される右側クロスガイダ９０ＣＲ（本開示の第２クロスガイダの一例）を備える。

【0096】

左側クロスガイダ９０ＣＬは、プリプレグｍ２の裏面側に配置される固定側ガイドローラ（図１４中図示されていない）、プリプレグｍ２の表面側に配置される作動側ガイドローラ９１Ｌ、作動側ガイドローラ９１Ｌをニップ位置又は非ニップ位置に移動させるアクチュエータ９２Ｌ（図１５参照）を備える。同様に、右側クロスガイダ９０ＣＲは、プリプレグｍ２の裏面側に配置される固定側ガイドローラ（図１４中図示されていない）、プリプレグｍ２の表面側に配置される作動側ガイドローラ９１Ｒ、作動側ガイドローラ９１Ｒをニップ位置又は非ニップ位置に移動させるアクチュエータ９２Ｒ（図１５参照）を備える。

【0097】

作動側ガイドローラ９１Ｌ、９１Ｒは、搬送中のプリプレグｍ２を拡幅するため、図１４に示すように搬送方向に対してハの字状に傾斜した姿勢で配置されている。固定側ガイドローラも同様である。

【0098】

次に、本変形例３の制御装置１１０Ｃについて説明する。図１５は、制御装置１１０Ｃ等のシステム構成図である。

【0099】

図１５に示すように、制御装置１１０Ｃには、クロスガイダ９０Ｃ（アクチュエータ９２Ｌ、９２Ｒ）、基材幅センサ１００、記憶部１２０が電気的に接続されている。制御装置１１０Ｃがアクチュエータ９２Ｌを制御し作動側ガイドローラ９１Ｌをニップ位置に位置させることにより、搬送中のプリプレグｍ２の左端が作動側ガイドローラ９１Ｌと固定側ガイドローラとの間にニップされる。同様に、制御装置１１０Ｃがアクチュエータ９２Ｒを制御し作動側ガイドローラ９１Ｒをニップ位置に位置させることにより、搬送中のプリプレグｍ２の右端が作動側ガイドローラ９１Ｒと固定側ガイドローラとの間にニップされる。

【0100】

制御装置１１０Ａは、基材幅センサ１００により検出された搬送中のプリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）の幅が予め定められた目標幅となるようにクロスガイダ９０Ｃ（アクチュエータ９２Ｌ、９２Ｒ）を制御することにより、左側クロスガイダ９０ＣＬ及び右側クロスガイダ９０ＣＲのニップ状態を制御する。

【0101】

次に、上記構成のクロスガイダ９０Ｃを用いたプリプレグ製造装置の動作例について説明する。

【0102】

図１６は、クロスガイダ９０Ｃを用いたプリプレグ製造装置の動作例（プリプレグ幅制御処理３）のフローチャートである。

【0103】

以下、前提として、作動側ガイドローラ９１Ｌ及び作動側ガイドローラ９１Ｒそれぞれが非ニップ位置に位置した状態でプリプレグｍ２（樹脂粉体が溶着した直後のＵＤ基材ｍ１）が搬送されているものとする。

【0104】

まず、プリプレグｍ２の幅を検出する（ステップＳ３０）。これは、基材幅センサ１００により実現される。基材幅センサ１００は、クロスガイダ９０Ｃを通過後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２（図１４参照）を検出する。

【0105】

次に、ステップＳ３０で検出されたプリプレグｍ２の幅が目標幅か否かが判定される（ステップＳ３１）。これは、制御装置１１０がプログラム１２１を実行することにより実現される。その際、目標幅は記憶部１２０に記憶された目標幅１２２が用いられる。

【0106】

ステップＳ３１において、ステップＳ３０で検出されたプリプレグｍ２の幅が目標幅であると判定された場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、ステップＳ３０の処理が繰り返し実行される。

【0107】

一方、ステップＳ３１において、ステップＳ３０で検出されたプリプレグｍ２の幅が目標幅でないと判定された場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、プリプレグｍ２の幅が目標幅となるようにクロスガイダ９０Ｃ（左側クロスガイダ９０ＣＬ及び右側クロスガイダ９０ＣＲ）のニップ状態を制御する（ステップＳ３２）。これは、制御装置１１０Ｃがプログラム１２１を実行することにより実現される。例えば、ステップＳ３０で検出されたプリプレグｍ２の幅Ｗ２が目標幅１２２より小さい場合、制御装置１１０Ｃは、アクチュエータ９２Ｌ、９２Ｒを制御し作動側ガイドローラ９１Ｌ、９１Ｒそれぞれをニップ位置に移動させる（ニップオン）。これにより、プリプレグｍ２の左端及び右端それぞれがニップされ拡幅の作用が生ずるため、クロスガイダ９０Ｃを通過した後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２を目標幅１２２に近づけることができる。

【0108】

以後、上記ステップＳ３０～Ｓ３２の処理が繰り返し実行される。

【0109】

その後、ステップＳ３０で検出されたプリプレグの幅Ｗ２が目標幅１２２より大きくなった場合、制御装置１１０は、アクチュエータ９２Ｌ、９２Ｒを制御し作動側ガイドローラ９１Ｌ、９１Ｒそれぞれを非ニップ位置に移動させる（ニップオフ）。これにより、プリプレグｍ２の左端及び右端それぞれのニップが解除され拡幅の作用が無くなるため、クロスガイダ９０Ｃを通過した後のプリプレグｍ２の幅Ｗ２を目標幅１２２に近づけることができる。

【0110】

以上により、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグｍ２を製造することができる。

【0111】

以上説明したように、本変形例３によっても、安定した幅（目標幅又は概ね目標幅）のプリプレグを製造することができる。

【0112】

なお、本変形例３では、クロスガイダ９０Ｃ（左側クロスガイダ９０ＣＬ及び右側クロスガイダ９０ＣＲ）のニップ状態の制御例として、作動側ガイドローラ９１Ｌ、９１Ｒそれぞれをニップ位置又は非ニップ位置に移動させる例について説明したが、これに限らない。例えば、クロスガイダ９０Ｃ（左側クロスガイダ９０ＣＬ及び右側クロスガイダ９０ＣＲ）の傾斜角度（ハの字状の傾斜角度）を制御してもよいし、アクチュエータ９２Ｌ、９２Ｒを制御することにより、搬送中のプリプレグｍ２をクロスガイダ９０Ｃ（左側クロスガイダ９０ＣＬ及び右側クロスガイダ９０ＣＲ）がニップする力（押し付け力）を制御してもよい。

【0113】

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本開示は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0114】

１１ 注入口
１２ 加速容器
１３ ブラシ
１４ 圧縮部
１５ 格納ボックス
１６ チューブ
１７ 粉体
１８ 穴
１９ チャンバー
２０ 炭素繊維織物
３０ 樹脂粉体
３１，３２ チャンバー
３１ａ，３２ａ 外殻
３１ｂ，３２ｂ 内殻
３３，３４ 開口部（樹脂粉体吐出出口）
３５，３６ 排出口
３７，３８ 供給管
３９，４０ コンプレッサ
４１，４２ フラット型エアーノズル
４１ａ，４２ａ 本体部
４３，４４ 粉末樹脂帯電部
４５，４６ 流路
４７，４８ 投入管
４７ａ，４８ａ 投入口
５０ シート状繊維基材
５１，５２ 高電圧板
５３，５４ 集塵機
Ｔ 空気増倍装置
６０ 樹脂溶着ヒータ
７０ 高電圧電源
８０ フィーダ
９０ エキスパンダーロール
９０Ａ スパイラルロール
９０Ｂ クラウンロール
９０Ｃ クロスガイダ
１１０、１１０Ａ、１１０Ｃ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】