特許 7540266 プリプレグの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-19

(45)【発行日】2024-08-27

(54)【発明の名称】プリプレグの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/89 20060101AFI20240820BHJP

   C08J 5/24 20060101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

G01N21/89 H

C08J5/24

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020161270

(22)【出願日】2020-09-25

(65)【公開番号】P2021056221

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2023-05-18

(31)【優先権主張番号】P 2019177004

(32)【優先日】2019-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】前納 一裕

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１０８０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２９８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２２９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１６３５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０８５１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０８８４９３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｂ２９Ｂ １１／１６

Ｂ２９Ｂ １５／０８ － Ｂ２９Ｂ １５／１４

Ｃ０８Ｊ ５／０４ － Ｃ０８Ｊ ５／１０

Ｃ０８Ｊ ５／２４

Ｇ０１Ｂ １１／００ － Ｇ０１Ｂ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外観検査装置を用いて強化繊維とマトリクス樹脂とを含むプリプレグの欠陥の有無を検査する検査工程を有するプリプレグの製造方法であって、
前記プリプレグの表面のＪＩＳＺ８７４１の６０°で測定された光沢度が２０～９５％であり、
前記外観検査装置が、前記プリプレグに光を照射する照明と、
前記照明から前記プリプレグに照射した光の反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段の前記プリプレグが配置される側に設けられた第１偏光フィルタと、を備え、
前記受光手段により撮影した画像の各画素の濃度において０を黒、１を白として正規化したとき、プリプレグの正常部の平均濃度が０．１０～０．６０の範囲となる様に前記照明及び前記受光手段の条件を調整する、プリプレグの製造方法。

【請求項2】

前記外観検査装置が、前記照明を複数備えている、請求項１に記載のプリプレグの製造方法。

【請求項3】

前記受光手段によって撮影されるプリプレグ表面の照度が５０００ｌｘ以上１５００００ｌｘ以下である、請求項１又は２に記載のプリプレグの製造方法。

【請求項4】

前記外観検査装置が、前記照明の前記プリプレグが配置される側に設けられた第２偏光フィルタを備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のプリプレグの製造方法。

【請求項5】

前記第２偏光フィルタの偏光軸と前記第１偏光フィルタの偏光軸とが直交している、請求項４に記載のプリプレグの製造方法。

【請求項6】

前記第２偏光フィルタの偏光軸と前記第１偏光フィルタの偏光軸とがなす角度が、前記第２偏光フィルタの偏光軸と前記第１偏光フィルタの偏光軸とが直交するときの前記受光手段の受光量を基準として、前記受光手段の受光量が１～５倍となる角度になっている、請求項４に記載のプリプレグの製造方法。

【請求項7】

強化繊維基材にマトリクス樹脂を含浸させてプリプレグを得る製造工程を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のプリプレグの製造方法。

【請求項8】

前記製造工程において、離型紙上にマトリクス樹脂を塗布して離型紙付きシートを形成し、強化繊維基材の片側又は両側から前記離型紙付きシートを重ねて加熱加圧し、マトリクス樹脂を溶融させて強化繊維基材に含浸させ、
前記検査工程において前記離型紙を剥がした状態でプリプレグの欠陥の有無を検査する、請求項７に記載のプリプレグの製造方法。

【請求項9】

前記製造工程において、離型フィルム上にマトリクス樹脂を塗布して離型フィルム付きシートを形成し、強化繊維基材の片側又は両側から前記離型フィルム付きシートを重ねて加熱加圧し、マトリクス樹脂を溶融させて強化繊維基材に含浸させ、
前記検査工程において前記離型フィルムを重ねた状態でプリプレグの欠陥の有無を検査する、請求項７に記載のプリプレグの製造方法。

【請求項10】

前記強化繊維が連続した炭素繊維である、請求項１～９のいずれか一項に記載のプリプレグの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリプレグの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

繊維強化複合材料は、軽量で高強度なため、自動車や航空機等の産業用途、スポーツ用途、レジャー用途等の幅広い分野で用いられている。繊維強化複合材料の製造に用いる中間材料としては、例えば、強化繊維基材にマトリクス樹脂を含浸させたプリプレグがある。

【0003】

プリプレグの製造においては、様々な欠陥が生じることがある。例えば、ロールやバー等との擦れによって強化繊維に毛羽立ちが生じることがある。また、マトリクス樹脂の含浸時に強化繊維束の拡がりが不充分となったり、強化繊維の一部が切れたりすることでプリプレグ内に隙間（ワレ）が生じることがある。また、離型紙の破片等の異物がプリプレグに混入することもある。プリプレグにこのような欠陥が生じると、そのプリプレグを用いて得られる繊維強化複合材料（成形体）の物性に悪影響が出る。

【0004】

特許文献１、２には、プリプレグに光を照射し、プリプレグからの反射光を受光手段で受光して欠陥を検出する方法が開示されている。しかし、特許文献１、２のような検査方法では、特にプリプレグ表面の光沢度が高い場合に欠陥の有無や種類の判別が困難になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平９－２２５９３９号公報

【文献】特開２０１３－１０８０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、プリプレグ表面の光沢度が高い場合でも欠陥の有無や種類の判別が可能であるプリプレグの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、以下の構成を有する。
［１］外観検査装置を用いて強化繊維とマトリクス樹脂とを含むプリプレグの欠陥の有無を検査する検査工程を有するプリプレグの製造方法であって、前記外観検査装置が、前記プリプレグに光を照射する照明と、前記照明から前記プリプレグに照射した光の反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の前記プリプレグが配置される側に設けられた第１偏光フィルタと、を備え、前記受光手段により撮影した画像の各画素の濃度において０を黒、１を白として正規化したとき、プリプレグの正常部の平均濃度が０．１０～０．６０の範囲となる様に前記照明及び前記受光手段の条件を調整する、プリプレグの製造方法。
［２］前記外観検査装置が、前記照明を複数備えている、［１］に記載のプリプレグの製造方法。
［３］前記受光手段によって撮影されるプリプレグ表面の照度が５０００ｌｘ以上である、［１］又は［２］に記載のプリプレグの製造方法。
［４］前記外観検査装置が、前記照明の前記プリプレグが配置される側に設けられた第２偏光フィルタを備える、［１］～［３］のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
［５］前記第２偏光フィルタの偏光軸と前記第１偏光フィルタの偏光軸とが直交している、［４］に記載のプリプレグの製造方法。
［６］前記第２偏光フィルタの偏光軸と前記第１偏光フィルタの偏光軸とがなす角度が、前記第２偏光フィルタの偏光軸と前記第１偏光フィルタの偏光軸とが直交するときの前記受光手段の受光量を基準として、前記受光手段の受光量が１～５倍となる角度になっている、［４］に記載のプリプレグの製造方法。
［７］前記プリプレグの表面のＪＩＳＺ８７４１の６０°で測定された光沢度が２０～９５％である、［１］～［６］のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
［８］強化繊維基材にマトリクス樹脂を含浸させてプリプレグを得る製造工程を有する、［１］～［７］のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
［９］前記製造工程において、離型紙上にマトリクス樹脂を塗布して離型紙付きシートを形成し、強化繊維基材の片側又は両側から前記離型紙付きシートを重ねて加熱加圧し、マトリクス樹脂を溶融させて強化繊維基材に含浸させ、前記検査工程において前記離型紙を剥がした状態でプリプレグの欠陥の有無を検査する、［８］に記載のプリプレグの製造方法。
［１０］前記製造工程において、離型フィルム上にマトリクス樹脂を塗布して離型フィルム付きシートを形成し、強化繊維基材の片側又は両側から前記離型フィルム付きシートを重ねて加熱加圧し、マトリクス樹脂を溶融させて強化繊維基材に含浸させ、前記検査工程において前記離型フィルムを重ねた状態でプリプレグの欠陥の有無を検査する、［８］に記載のプリプレグの製造方法。
［１１］前記強化繊維が連続した炭素繊維である、［１］～［１０］のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、プリプレグ表面の光沢度が高い場合でも欠陥の有無や種類の判別が可能であるプリプレグの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のプリプレグの製造方法に用いる外観検査装置の一例を示した模式図である。

【図2】図１の外観検査装置の斜視図である。

【図3】本発明のプリプレグの製造方法に用いる外観検査装置の他の例を示した模式図である。

【図4】プリプレグの製造工程の一態様を示した図である。

【図5】実施例１の検査用プリプレグの欠陥検査結果を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［外観検査装置］
以下、本発明のプリプレグの製造方法に用いる外観検査装置について説明する。
外観検査装置は、強化繊維とマトリクス樹脂とを含むプリプレグの欠陥の有無を検査する装置である。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0011】

図１及び図２に示すように、本実施形態の外観検査装置１は、照明１０と、受光手段１２と、第２偏光フィルタ１４と、第１偏光フィルタ１６と、を備えている。

【0012】

この例では、照明１０は検査対象のプリプレグＰの斜め上方に設けられている。照明１０からプリプレグＰの上面に光を照射できるようになっている。受光手段１２は検査対象のプリプレグＰの上方に設けられている。照明１０からプリプレグＰに照射した光の反射光を、プリプレグＰの上面に対して垂直な方向から受光手段１２で受光するようになっている。第２偏光フィルタ１４は照明１０のプリプレグＰが配置される側に設けられている。照明１０から照射された光のうち、第２偏光フィルタ１４を通過した光のみがプリプレグＰに到達するようになっている。第１偏光フィルタ１６は受光手段１２のプリプレグＰが配置される側に設けられている。プリプレグＰからの反射光のうち、第１偏光フィルタ１６を通過した光のみが受光手段１２に到達するようになっている。

【0013】

受光手段１２によって撮影されるプリプレグ表面の照度は５０００ｌｘ以上であることが好ましい。これにより、第２偏光フィルタ１４及び第１偏光フィルタ１６を設けても受光手段１２で得られる受光量が充分に大きくなるため、プリプレグＰの欠陥の有無や欠陥の種類の判別が容易になる。

【0014】

受光手段１２によって撮影されるプリプレグ表面の照度は、５０００ｌｘ以上が好ましく、５０００～１５００００ｌｘがより好ましく、１５０００～１０００００ｌｘがさらに好ましい。プリプレグ表面の照度が前記範囲の下限値以上であれば、受光手段１２で得られる受光量が充分に大きくなり、プリプレグＰの欠陥の有無や欠陥の種類の判別が容易になる。プリプレグ表面の照度が前記範囲の上限値以下であれば、正常部が欠陥部に対して強調されすぎずに、欠陥部が見えやすくなる。

【0015】

照明１０としては、例えば、線状の発光ダイオード（ＬＥＤ）ライト、ハロゲンランプを例示できる。

【0016】

照明１０からの光の照射方向と、プリプレグＰの上面に対して垂直な方向とがなす角度θは、１０～８０°が好ましく、１５～７５°がより好ましい。角度θが前記範囲の下限値以上であれば、樹脂の照り返しが少なくなり、欠陥のみを検知しやすい。角度θが前記範囲の上限値以下であれば、プリプレグＰに対して水平方向よりも上方からの光の照射になるので、正常部に凹凸の斑があっても強調されにくい。

【0017】

照明１０からの光の照射方向と、プリプレグＰの繊維軸方向とがなす角度は、特に限定されない。例えば、プリプレグＰが複数本の強化繊維Ｆが一方向に揃えられた強化繊維基材にマトリクス樹脂が含浸されたＵＤプリプレグの場合、平面視において、照明１０からの光の照射方向と、プリプレグＰの強化繊維Ｆの繊維軸方向とがなす角度を０°とすることができる。

【0018】

受光手段１２は、照明１０から照射された光がプリプレグＰの上面で反射した反射光を受光し、欠陥部と正常部との輝度差や輝度比から欠陥の有無や種類を判別できるものであればよい。受光手段１２の具体例としては、例えば、ＣＣＤカメラを例示できる。

【0019】

第１偏光フィルタ１６を用いることで、照明１０から照射される光のプリプレグＰの上面での正反射光や、外乱光がカットされる。これにより、プリプレグＰの欠陥部と正常部との輝度のコントラストが大きくなるため、受光手段１２で得られたプリプレグＰの上面の輝度情報から欠陥の有無や種類を判別することが容易になる。また、第２偏光フィルタ１４及び第１偏光フィルタ１６は、どちらか一方を回転させることによって、照明１０から照射される光のプリプレグＰの上面での正反射光成分を通したりカットしたりできる。そのため、第２偏光フィルタ１４と第１偏光フィルタ１６を組み合わせて正反射光成分をさらに効率良くカットすることで、欠陥の有無や種類の判別がさらに容易になる。
第２偏光フィルタ１４及び第１偏光フィルタ１６としては、市販の偏光フィルタを用いることができる。

【0020】

プリプレグＰの欠陥部と正常部との輝度のコントラストがより大きくなり、プリプレグＰの欠陥の有無や種類が判別しやすくなる点から、第２偏光フィルタ１４の偏光軸と第１偏光フィルタ１６の偏光軸とは直交していることが好ましい。本発明において、「第２偏光フィルタ１４の偏光軸と第１偏光フィルタ１６の偏光軸とが直交する」とは、第２偏光フィルタを通過した直線偏光が正反射した反射光の振動方向に対して第１偏光フィルタの偏光軸が直交することを意味する。
なお、本発明では、本発明の効果を損なわない範囲であれば、第２偏光フィルタ１４の偏光軸と第１偏光フィルタ１６の偏光軸とは直交していなくてもよい。

【0021】

第２偏光フィルタ１４の偏光軸と第１偏光フィルタ１６の偏光軸とがなす角度は、第２偏光フィルタ１４の偏光軸と第１偏光フィルタ１６の偏光軸とが直交するときの受光手段１２の受光量を基準として、受光手段１２の受光量が１～５倍となる角度になっていることが好ましく、１～３倍となる角度になっていることがより好ましい。例えば、第２偏光フィルタ１４の偏光軸と第１偏光フィルタ１６の偏光軸とがなす角度は、－１０～＋１０°が好ましい。前記角度が前記範囲内であれば、プリプレグＰの欠陥部と正常部との輝度のコントラストが大きくなり、プリプレグＰの欠陥の有無や種類が判別しやすくなる。
第２偏光フィルタ１４の偏光軸と第１偏光フィルタ１６の偏光軸とがなす角度は、第２偏光フィルタを通過した直線偏光が正反射した反射光の振動方向と第１偏光フィルタの偏光軸とがなす角度である。

【0022】

なお、本発明において使用する外観検査装置は、前記した外観検査装置１には限定されない。例えば、図３に例示した外観検査装置２であってもよい。図３における図１と同じ部分は、同符号を付して説明を省略する。
外観検査装置２は、２つの照明１０，１０Ａを備えている以外は、外観検査装置１と同様の態様である。外観検査装置１のように照明は１つでもよいが、照明を２つ備えることで、プリプレグの表面の凹凸がさらに強調される。そのため、後述の正常部の最大値と欠陥部の最大値の比率であるγ＝Ｘ_ｍａｘ／Ｂ_ｍａｘが高くなり、プリプレグの欠陥の検知が容易になる。

【0023】

照明１０Ａは、照明１０と同様に、検査対象のプリプレグＰの斜め上方に設けられており、照明１０ＡからプリプレグＰの上面に光を照射できるようになっている。外観検査装置２では、２つの照明１０，１０ＡからプリプレグＰに照射した光の反射光を、プリプレグＰの上面に対して垂直な方向から受光手段１２で受光するようになっている。また、照明１０ＡのプリプレグＰが配置される側にも第２偏光フィルタ１４Ａが設けられており、照明１０Ａから照射された光のうち、第２偏光フィルタ１４Ａを通過した光のみがプリプレグＰに到達するようになっている。

【0024】

２つの照明１０，１０ＡでプリプレグＰを照らす場合も、受光手段１２によって撮影されるプリプレグ表面の照度は５０００ｌｘ以上が好ましく、５０００～１５００００ｌｘがより好ましく、１５０００～１０００００ｌｘがさらに好ましい。
照明１０Ａとしては、照明１０として例示したものと同じものを例示できる。

【0025】

照明１０Ａからの光の照射方向と、プリプレグＰの上面に対して垂直な方向とがなす角度φは、３０～８０°が好ましく、４５～８０°がより好ましい。角度φが前記範囲の下限値以上であれば、樹脂の照り返しが少なくなり、欠陥のみを検知しやすい。角度φが前記範囲の上限値以下であれば、プリプレグＰに対して水平方向よりも上方からの光の照射になるので、正常部に凹凸の斑があっても強調されにくい。

【0026】

複数の照明を用いる場合、照明の数は２つには限定されず、３つ以上であってもよい。
また、本発明において使用する外観検査装置は、第２偏光フィルタを備えていなくてもよい。

【0027】

［プリプレグの製造方法］
本発明のプリプレグの製造方法は、外観検査装置を用いてプリプレグの欠陥の有無を検査する検査工程を有する方法である。以下、本発明のプリプレグの製造方法の一例として、前記した外観検査装置１を用いてプリプレグＰの欠陥を検査する検査工程を有する方法について説明する。

【0028】

本実施形態のプリプレグの製造方法は、例えば、下記の製造工程及び検査工程を有する方法が挙げられる。
製造工程：強化繊維基材にマトリクス樹脂を含浸させてプリプレグＰを得る。
検査工程：外観検査装置１を用いてプリプレグＰの欠陥の有無を検査する。

【0029】

（製造工程）
製造工程は、公知の方法を特に制限なく採用できる。
強化繊維基材へのマトリクス樹脂の含浸方法としては、マトリクス樹脂を溶媒に溶解して強化繊維基材に含浸させた後に溶媒を除去する方法、マトリクス樹脂を溶融させて強化繊維基材に含浸させる方法を例示できる。

【0030】

具体的には、例えば、離型紙の上にマトリクス樹脂を塗布して離型紙付きシートを形成し、強化繊維基材の片側又は両側から離型紙付きシートを重ねて加熱加圧し、マトリクス樹脂を溶融させて強化繊維基材に含浸させる方法を例示できる。なお、強化繊維基材の片側のみに離型紙付きシートを重ねて加熱加圧してもよい。また、離型紙に代えて離型フィルムを用い、離型フィルム上にマトリクス樹脂を塗布して離型フィルム付きシートを形成し、前記離型フィルム付きシートを強化繊維基材の片側又は両側に重ねて加熱加圧してもよい。離型フィルムとしては、例えば、ポリプロピレンフィルムを例示できる。

【0031】

強化繊維基材を構成する強化繊維としては、特に限定されず、炭素繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、高強度ポリエステル繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維を例示できる。これらのなかでも、機械物性や軽量化の点から炭素繊維が好ましい。
炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル系炭素繊維を例示できる。
強化繊維基材を構成する強化繊維は、１種でもよく、２種以上でもよい。

【0032】

強化繊維基材の形態は、特に限定されず、織布、不織布、連続繊維を一方向に引き揃えたシート状の形態、連続繊維を一定の長さに切り揃えた短繊維からなる基材を例示できる。

【0033】

マトリクス樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を例示できる。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂を例示できる。

【0034】

熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン、ポリエステル（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）、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブチレン－スチレン共重合体、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、アクリロニトリル－スチレン共重合体を例示できる。

【0035】

プリプレグに含まれるマトリクス樹脂は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
マトリクス樹脂には、必要に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等の添加剤を配合してもよい。

【0036】

以下、製造工程の一例を図４に基づいて説明する。
図４に例示した製造装置２０は、巻出装置２１と、開繊装置２３と、供給貼合装置２５Ａと、供給貼合装置２５Ｂと、加熱加圧装置２７と、冷却引取装置２８と、巻き取り部２９と、供給装置３１と、巻取装置３２とをこの順に備えている。

【0037】

製造装置２０では、巻出装置２１から一方向連続繊維からなる繊維束が巻き出され、開繊装置２３によって、巻き出された繊維束を開繊して平たい帯状物（強化繊維基材）２２とする。次いで、供給貼合装置２５Ａによって帯状物２２の下面側に離型紙付きシート２４ａを貼り合わせ、さらに供給貼合装置２５Ｂによって帯状物２２の上面側に離型紙付きシート２４ｂを貼り合わせる。離型紙付きシート２４ａ，２４ｂは、離型紙上に予めマトリクス樹脂が塗布され、マトリクス樹脂層が形成されたものである。

【0038】

供給貼合装置２５Ａ，２５Ｂはそれぞれ、マトリクス樹脂層側に保護フィルム３０ａが貼り付けられた状態の離型紙付きシート２４ａ，２４ｂを供給部２５から巻き出し、巻き取り部３０で保護フィルム３０ａを巻き取った後、マトリクス樹脂層が帯状物２２の下面と上面にそれぞれ接するように帯状物２２に貼り合わせる。

【0039】

次いで、帯状物２２に離型紙付きシート２４ａ，２４ｂを貼り合わせた積層体を、加熱加圧装置２７の加熱手段２７ａによって加熱し、二対の加圧部２７ｂによって加圧し、マトリクス樹脂を帯状物２２に含浸させ、プリプレグＰとする。そして冷却引取装置２８の冷却手段２８ａによってプリプレグＰを冷却しつつ、引取部２８ｂによって引き取っていく。さらに、離型紙付きシート２４ｂに用いたプリプレグＰの上面側に位置する離型紙２９ａを巻き取り部２９で巻き取り、代わりに供給装置３１によって保護フィルム３１ａをプリプレグＰの上面側に重ねる。その後、それらを離型紙付きシート２４ａに用いた下面側の離型紙とともに、離型紙が内側となるように巻取装置３２で巻き取る。このような方法により、保護フィルム３１ａと離型紙に挟まれ、巻き回された巻回物の形態のプリプレグＰが得られる。
保護フィルム３０ａ，３１ａとしては、例えば、ポリプロピレンフィルムを例示できる。

【0040】

（検査工程）
検査工程では、外観検査装置１を用いて、製造工程で得たプリプレグＰの欠陥の有無を検査する。本発明では、プリプレグＰを連続的に製造しつつ、その製造ライン内でプリプレグＰの欠陥を検査してもよく、製造ライン外でプリプレグＰの欠陥を検査してもよい。

【0041】

製造工程で離型紙を用い、プリプレグＰ上に離型紙がある場合は離型紙を剥がした状態でプリプレグＰの欠陥を検査する。例えば製造装置２０によってプリプレグＰを製造する場合、巻き取り部２９でプリプレグＰの上面側の離型紙２９ａを巻き取ってから保護フィルム３１ａを重ねるまでの間にプリプレグＰの欠陥を検査する。また、保護フィルム３１ａが透明フィルムの場合は、プリプレグＰの上面側に保護フィルム３１ａを重ねてから巻取装置３２で巻き取るまでの間にプリプレグＰの欠陥を検査してもよい。

【0042】

製造工程で離型紙の代わりに透明な離型フィルムを用いた場合は、離型フィルムをプリプレグＰの上面側に重ねた状態でプリプレグＰの欠陥を検査することができる。なお、離型フィルムを剥がした状態でプリプレグＰの欠陥を検査してもよい。

【0043】

外観検査装置１を用いた検査工程では、検査対象であるプリプレグＰに対し、斜め上方の照明１０から光を照射する。そして、照明１０から照射された光のうち、第２偏光フィルタ１４を通過した直線偏光がプリプレグＰで反射した反射光を、受光手段１２によって第１偏光フィルタ１６を介して受光させ、プリプレグＰの上面の輝度情報を得る。受光手段１２では、例えば、カメラでプリプレグＰの表面の画像（静止画）を撮影し、画像処理プログラムを用いて輝度情報を得る。

【0044】

受光手段１２により撮影した画像の各画素の濃度において、０を黒、１を白として正規化したとき、プリプレグＰの正常部の平均濃度が０．１０～０．６０の範囲となる様に照明１０及び受光手段１２の条件を調整する。より具体的には、受光手段１２によってプリプレグＰを撮影した画像をｎビットの信号で０～２^ｎ－１の２^ｎ段階に分け、０を黒、２^ｎ－１を白とし、プリプレグＰの正常部の平均濃度（平均受光量）を（２^ｎ－１）×αとした場合に、αが０．１０～０．６０となるように照明１０及び受光手段１２の条件を調整する。αは画像の濃度を２^ｎ段階に分けたときの白である２^ｎ－１を１として正規化したときの平均濃度の値と一致する。

【0045】

αは、０．１０～０．６０であり、０．１５～０．５０が好ましい。αが前記範囲内であれば、第１偏光フィルタの効果が発現し、欠陥部と正常部とのコントラストが大きくなるため、欠陥の有無や種類を判別することが容易になる。αが前記範囲の下限値以上であれば、プリプレグＰにおいて正常部に対して欠陥部のみが強調されるため、欠陥を検知しやすくなる。αが前記範囲の上限値以下であれば、正常部の斑が強調されにくく、欠陥を安定して検知しやすくなる。

【0046】

プリプレグＰの表面において正常部と輝度が異なる欠陥は、受光手段１２で得たプリプレグＰの上面の画像における各画素の輝度（受光量）の濃淡から検出することができる。例えば、予め欠陥があるプリプレグを用いた測定を行い、欠陥によって正常部とどのような輝度の違いが現れるかを確認する。そして、それぞれの欠陥に対し、当該欠陥が存在する部分の輝度、幅、長さ、及び面積から選ばれる１種以上について基準値（閾値）を設ける。検査において、対象のプリプレグについて得た測定値を前記基準値と照合し、欠陥の有無や種類を判断する。これにより、省人化効果及び検査精度の向上効果が得られる。

【0047】

プリプレグＰの上面の画像における各画素の輝度（受光量）の濃淡から欠陥を検出する際には、欠陥の有無や種類の判別を容易にする目的で、ガウシアンフィルタ、平均化フィルタ等の二次元フィルタを適用してもよい。

【0048】

検査対象のプリプレグの欠陥としては、例えば、毛羽欠点、異物欠点、ワレ欠点、シワ欠点、スジ欠点、樹脂欠落欠点、トウ張力不良、ロール押し跡、離型紙繋ぎ、コーター繋ぎ、トウ撚りが挙げられる。
これらの欠陥は、プリプレグの正常部との輝度の違いから、欠陥の有無や種類の判別が可能である。

【0049】

毛羽欠点は、強化繊維の毛羽がプリプレグに混入あるいは付着することにより現れる欠陥である。異物欠点は、プリプレグに離型紙の破片等の異物が混入している欠陥である。ワレ欠点は、プリプレグにおける強化繊維束間に現れる強化繊維が存在しない隙間により現れる欠陥である。シワ欠点は、プリプレグの製造に用いる離型紙にシワが入り、そのシワがプリプレグに転写されることによりプリプレグの表面に現れる欠陥である。スジ欠点は、プリプレグにおいて樹脂が欠落している部分がスジ状に現れる欠陥である。樹脂欠落欠点は、プリプレグにおいて樹脂が欠落している部分が点状に現れる欠陥である。トウ張力不良は、炭素繊維束の張力が周辺の繊維束と異なるために発生する欠陥である。ロール押し跡は、プリプレグをプレスするロールに付着した異物の転写の跡である。

【0050】

受光手段１２で撮影した画像におけるプリプレグＰの正常部の各画素の濃度を２５６段階に分割し、０を黒、２５５を白とした場合の平均濃度は、２５～１６５が好ましく、２６～１６１がより好ましく、３０～１００がさらに好ましい。前記平均濃度が前記範囲の下限値以上であれば、受光手段１２で得られる受光量が十分に大きくなり、プリプレグの欠陥の有無や欠陥の種類の判別が容易になる。前記平均濃度が前記範囲の上限値以下であれば、正常部に僅かな斑があっても強調されにくく、欠陥のみを強調することができるので、安定して欠陥のみを検知できる。

【0051】

検査工程の態様としては、例えば、画像の各画素の濃度を８ビットの信号で０～２５５の２５６段階に分け、０を黒、２５５を白とした場合に、プリプレグＰの正常部の平均濃度が３０～１００の範囲となるように照明１０及び受光手段１２の条件を調整する態様が挙げられる。
受光手段１２で撮影した画像におけるプリプレグＰの正常部の平均濃度は、例えば、照明１０の輝度、受光手段１２としてカメラを使用する場合はそのシャッター速度、ＩＳＯ感度、絞り等を調節することで調節できる。プリプレグ表面の照度が５０００ｌｘ未満の場合でも、受光手段１２のＩＳＯ感度やシャッタースピードを調整することで十分な受光量を達成できる。

【0052】

（作用効果）
例えば、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂を用いるプリプレグでは、複数のプリプレグを積層した積層体を成形して繊維強化複合材料を製造する場合に、プリプレグの表層部分の樹脂の割合を高めておくと層間強度が高くなる。しかし、表層部分の樹脂の割合が高いプリプレグは表面の光沢度が高い。そのため、検査装置の照明から照射された光のプリプレグ表面での正反射光が強く、照明が写り込みやすくなるうえ、周囲の光に起因するプリプレグ表面での外乱光が多くなる。これにより、プリプレグ表面における正常部と欠陥部との輝度のコントラストが低くなり、欠陥の有無や種類の判別が困難になる。このことから、特許文献１、２のような従来の検査方法では、特に光沢度の高いプリプレグの場合、プリプレグ表面に一般に存在するマトリクス樹脂の塗布ムラや含浸ムラ等も欠陥として検出されてしまい、検査精度が低く、省人化も難しい。

【0053】

これに対し、本発明では、受光手段のプリプレグが配置される側に第１偏光フィルタを設け、検査工程において、受光手段によってプリプレグを撮影した画像の各画素の濃度において０を黒、１を白として規格化したとき、プリプレグＰの正常部の平均濃度が０．１０～０．６０となるように受光手段の条件を調整する。これにより、第１偏光フィルタによる効果が発現し、プリプレグ表面における正常部と欠陥部との輝度のコントラストが高くなるため、光沢度の高いプリプレグであっても、欠陥の有無や種類を判別することが容易になる。そのため、必要に応じて欠陥部分を取り除くことで、高品質なプリプレグを製造することができる。

【0054】

また、本発明では、照明のプリプレグが配置される側に第２偏光フィルタをさらに設けた欠陥検査装置を用いれば、照明から照射される光のプリプレグの表面での正反射光をさらにカットできる。そのため、プリプレグ表面における正常部と欠陥部との輝度のコントラストがさらに高くなり、欠陥の有無や種類を判別することが容易になる。

【0055】

本発明は、表面の光沢度が２０～９５％であるプリプレグに対して特に有効である。プリプレグの表面の光沢度は、ＪＩＳＺ８７４１に準拠し、入射角６０°で測定される。

【0056】

なお、本発明のプリプレグの製造方法は、前記した外観検査装置１を用いる方法には限定されない。
例えば、外観検査装置１の代わりに外観検査装置２を用いる方法であってもよい。また、本発明は、照明からプリプレグの下面に光を照射し、当該光の反射光をプリプレグの下方に設置した受光手段で受光する外観検査装置を用いる方法であってもよい。第２偏光フィルタを備えない外観検査装置を用いる方法であってもよい。

【実施例】

【0057】

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［光沢度の測定］
Ｇｌｏｓｓ Ｍｅｔｅｒ ＶＧ７０００（日本電色工業社製）を用い、ＪＩＳ Ｚ ８７４１に準拠し、入射角を６０°として、プリプレグ表面の光沢度を測定した。プリプレグサンプルは、繊維の引き揃え方向と測定器の光源と受光器を結ぶ線が平行になる様に置いて測定した。

【0058】

［撮影画像の評価］
受光手段によってプリプレグを撮影した画像における正常部の平均濃度（平均受光量）をＢ_ａｖｅ、最大値をＢ_ｍａｘ、最小値をＢ_ｍｉｎ、標準偏差をＢ_σ、欠陥部の最大値をＸ_ｍａｘとする。評価指標としては、サンプルの地合いのバラツキを表す指標としてβ＝Ｂ_σ／Ｂ_ａｖｅ×１００、サンプルの検出のしやすさを示す指標として正常部の最大値と欠陥部の最大値の比率であるγ＝Ｘ_ｍａｘ／Ｂ_ｍａｘを用いた。

【0059】

［製造例１］
炭素繊維を一方向に揃えた繊維目付１５０ｇ／ｍ^２の炭素繊維基材の両面に、エポキシ樹脂製のフィルムを重ね、加熱ロールによって加圧し、エポキシ樹脂を溶融しつつ含浸させて、繊維目付１５０ｇ／ｍ^２、樹脂含有量３７質量％の厚さ０．１６ｍｍのプリプレグを得た。得られたプリプレグから、毛羽の欠陥を含む縦２００ｍｍ×横２００ｍｍの部分を切り出して、検査用プリプレグＰ－１とした。検査用プリプレグＰ－１の表面の光沢度は８１％であった。

【0060】

［製造例２］
製造例１と同様の方法で、繊維目付を１５０ｇ／ｍ^２、樹脂含有量を２０質量％とした検査用プリプレグＰ－２を得た。検査用プリプレグＰ－２の表面の光沢度は１９％であった。

【0061】

［実施例１、２、３］
図１及び図２に例示した外観検査装置１を用意した。照明１０として線状のＬＥＤライト（型式：ＭＬＤＨＢ－Ｗ１、メック社製、光源から１５ｍｍにおける照度は３２４０００ｌｘ）を用い、照明１０からの光の照射方向とプリプレグＰの上面に対して垂直な方向とがなす角度θを２５°とした。受光手段１２としてＣＣＤカメラ（型式：ＭＫＳ－２０４８－４０ ＭＥ１０、メック社製）を用いた。第２偏光フィルタ１４には偏光フィルム、第１偏光フィルタ１６としては、ＰＬフィルタを用い、第２偏光フィルタ１４の偏光軸と第１偏光フィルタ１６の偏光軸を直交させた。受光手段１２で撮影された画像の各画素の濃度を８ビットの信号で、２５６段階に分け、０を黒、２５５を白とした。
外観検査装置１を用い、画像におけるプリプレグの正常部の平均濃度Ｂ_ａｖｅ及びαが表１に示すとおりになる様に照明の出力を調節して、検査用プリプレグＰ－１の欠陥がある表面を検査した。
実施例１において、プリプレグを撮影した画像を図５（Ａ）、当該画像の濃度（受光量）を解析した画像を図５（Ｂ）、直線Ｉ－Ｉに沿った部分の濃度（受光量）の解析結果を図５（Ｃ）に示す。

【0062】

［比較例１、２］
実施例１と同様にして画像におけるプリプレグの正常部の平均濃度Ｂ_ａｖｅ及びαが表２に示すとおりになる様に照明の出力を調節して、検査用プリプレグＰ－１の欠陥がある表面を検査した。

【0063】

［比較例３～７］
第２偏光フィルタ１４及び第１偏光フィルタ１６を用いず、画像におけるプリプレグの正常部の平均濃度Ｂ_ａｖｅ及びαが表２に示すとおりになる様に照明の出力を調節した以外は、実施例１と同様にして検査用プリプレグＰ－１の欠陥がある表面を検査した。

【0064】

［参考例１～５］
検査用プリプレグをＰ－２に変更し、第２偏光フィルタ１４及び第１偏光フィルタ１６を用いず、画像におけるプリプレグの正常部の平均濃度Ｂ_ａｖｅ及びαが表２に示すとおりになる様に照明の出力を調節した以外は、実施例１と同様にして検査用プリプレグＰ－２の欠陥がある表面を検査した。

【0065】

各例における検査用プリプレグの種類、光沢度、第２偏光フィルタ及び第１偏光フィルタの有無、α、正常部のＢ_ａｖｅ、Ｂ_ｍａｘ、Ｂ_ｍｉｎ、Ｂ_σ、Ｘ_ｍａｘ、β、γを表１及び表２に示す。

【0066】

【表1】

【0067】

【表2】

【0068】

表１、表２及び図５に示すように、αが０．０８、０．６３の比較例１、２では、αが同等で偏光フィルタを用いていない比較例３、７に比べてγが同等以下であった。一方で、αが本発明で規定する範囲内の実施例１～３では、αが同等の比較例４～６に比べてγが高く、偏光フィルタによる効果が発現した。
また、比較例３～７と参考例１～５とを比較すると、光沢度の低い検査用プリプレグＰ－２では偏光フィルタが無くても高いγが保たれやすく、光沢度が高いプリプレグの方が欠陥の検知が難しいことが確認された。

【符号の説明】

【0069】

１，２…プリプレグの外観検査装置、１０，１０Ａ…照明、１２…受光手段、１４…第２偏光フィルタ、１６…第１偏光フィルタ、２０…製造装置、２２…帯状物（強化繊維基材）、２４ａ，２４ｂ…離型紙付きシート、２９ａ…離型紙、Ｐ…プリプレグ、Ｆ…強化繊維。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】