(57)【要約】  本発明は、強化繊維シートにマトリックス樹脂を付与したプリプレグの製造方法に関して、走行速度が速い場合でも発生した毛羽が詰まることなく連続走行が可能で、かつ強化繊維シートにマトリックス樹脂を効率よく含浸させることが可能な、プリプレグの製造方法を提供することを課題とし、マトリックス樹脂２が貯留された塗布部２０の内部に、強化繊維シートを、水平方向または傾斜方向に通過させてマトリックス樹脂２を強化繊維シートに付与する工程を含むプリプレグの製造方法であって、塗布部２０は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部の断面積最大部よりも小さい断面積を有する、プリプレグの製造方法により製造する。
2020031766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス樹脂が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを、
水平方向または傾斜方向に通過させてマトリックス樹脂を強化繊維シートに付与する工程を含むプリプレグの製造方法であって、
前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、
前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、
前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部の断面積最大部よりも小さい断面積を有し、液溜り部の終端の幅Ｌと、狭窄部の出口におけるシート状強化繊維束の幅Ｗが、下記式（１）の関係を満たす、
プリプレグの製造方法。
Ｌ≦Ｗ＋１０（ｍｍ）  （１）
【請求項２】
液溜り部における断面積が連続的に減少する部分の走行方向長さが１０ｍｍ以上である、請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項３】
液溜まり部において、強化繊維シートの幅規制を行う、請求項１または２に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項４】
塗布部から引き出された１次プリプレグに追含浸を行う、請求項１〜３のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
【請求項５】
塗布部から引き出された１次プリプレグの少なくとも片面に樹脂フィルムを付与する、請求項１〜３のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
【請求項６】
追含浸を行った後のプリプレグの少なくとも片面に樹脂フィルムを付与する、請求項４に記載のプリプレグの製造方法。
【請求項７】
強化繊維シートにマトリックス樹脂を付与する塗工装置であって、
強化繊維シートを水平方向または傾斜方向に走行させる走行機構と、
塗布部を有し、前記塗布部はその内部にマトリックス樹脂を貯留可能であり、さらに互いに連通された液溜り部と狭窄部を備えており、
前記液溜り部は、強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、
前記狭窄部は、スリット状の断面を有し、かつ液溜り部の断面積最大部よりも小さい断面積を有する、塗工装置。
【請求項８】
塗布部上部に強化繊維シートを通過させる開口部を有する請求項７に記載の塗工装置。
【請求項９】
強化繊維または強化繊維ファブリックを架けるための架台、請求項７または８に記載の塗工装置、および、プリプレグを巻き上げるためワインダーを備えるプリプレグの製造装置。
【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し、特に、強化繊維シートにマトリックス樹脂を均一に含浸してプリプレグを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含むマトリックス樹脂を強化繊維で補強した繊維強化複合材料（ＦＲＰ）は、航空・宇宙用材料、自動車材料、産業用材料、圧力容器、建築材料、筐体、医療用途、スポーツ用途など様々な分野で用いられている。特に高い力学特性と軽量性が必要な場合には、炭素繊維強化複合材料（ＣＦＲＰ）が幅広く好適に用いられている。一方、力学特性や軽量性よりもコストが優先される場合にはガラス繊維強化複合材料（ＧＦＲＰ）が用いられる場合がある。ＦＲＰは強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸し中間基材を得、これを積層、成形し、さらに熱硬化樹脂を用いた場合には熱硬化させて、ＦＲＰからなる部材を製造している。前記用途では平面状物やそれを折り曲げた形態のものが多く、ＦＲＰの中間基材としても１次元のストランドやロービング状物よりも、２次元のシート状物の方が部材を作製する際の積層効率や成形性の観点から幅広く使用されている。【０００３】
また、最近、ＦＲＰからなる部材の生産効率を向上させるため、シート状中間基材の積層の機械化・自動化が推進されており、ここでは細幅テープ状中間基材が好適に使用されている。細幅テープ状中間基材は広幅シート状中間基材を所望の幅でスライスしたり、細幅の強化繊維シートに直接マトリックス樹脂を含浸させたりして得ることができる。【０００４】
２次元のシート状中間基材としては、プリプレグが一般的に用いられている。プリプレグは強化繊維にマトリックス樹脂を付与・含浸して作製する。強化繊維シートとしては、複数本の強化繊維を一方向に面上で配列させた一方向材（ＵＤ基材）や、強化繊維を多軸で配列させる、またはランダム配置してシート化した強化繊維ファブリックがある。【０００５】
プリプレグの製造方法の一つであるホットメルト法は、マトリックス樹脂を溶融した後、離型紙上にコーティングし、これを強化繊維シートの上面、下面でサンドイッチした積層構造を作製後、熱と圧力でマトリックス樹脂を強化繊維シート内部に含浸するものである。本方法は工程数が多く、また生産速度も上げられず、高コストとなる問題があった。【０００６】
含浸の効率化としては、例えば特許文献１のような提案があった。これはガラス繊維を溶融紡糸し、それを集束してストランドやロービング状としたものを熱可塑性樹脂を満たした円錐状の流路を有する液溜り部に通過させる方法であった。【０００７】
他方、シート状物の両面に同時に塗膜形成する方法が特許文献２に記載されているが、これは塗膜形成時のシート状物の揺らぎを防止するため、ウエブガイドにシート状物を通し、その後、パイプ型ドクターで塗工するものである。【０００８】
熱可塑性樹脂を用いた帯状プリプレグの製造方法として、帯状強化繊維束を水平方向（横方向）に搬送し、ダイに通過させ、帯状強化繊維束に熱可塑性樹脂を付与・含浸する横型引き抜き方式（特許文献３）が知られている。特許文献３には、複数の帯状強化繊維束を別々に溶融熱可塑樹脂が満たされたダイ内へ導入し、固定ガイド（例えばスクイーズバー）により、開繊、含浸、積層し、最終的に１枚のシート状プリプレグとしてダイから引き抜くことが記載されている。【０００９】
特許文献４には、マニホールドに熱可塑性樹脂を満たし、強化繊維束を縦に引き抜くプルトルージョン方法において出口に超音波振動を与える装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００１／０２８９５１号パンフレット
【特許文献２】特開平１０−３３７５１６号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１２／００２４１７号パンフレット
【特許文献４】特開平１−１７８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の方法ではストランドやロービング状物しか製造できず、本発明の対象とするシート状プリプレグの製造には適用できない。また、特許文献１では含浸効率を向上させるため、ストランドやロービング状強化繊維束側面に熱可塑性樹脂の流体を当て円錐状流路内で乱流を積極的に発生させている。これは強化繊維束の配列を一部乱してマトリックス樹脂を流入させることを意図していると考えられるが、この思想を強化繊維シートに適用すると、強化繊維シートが変形し、プリプレグの品位が低下するばかりか、ＦＲＰの力学特性が低下してしまうと考えられる。【００１２】
また、特許文献２の技術を適用した場合には、ウエブガイドでの擦過により毛羽が発生し、強化繊維シートが走行困難になると考えられる。また、特許文献２の技術は樹脂の塗工であり、含浸は意図されていない。【００１３】
また、特許文献３の方法では連続生産時に液溜り部に毛羽が滞留し易く、引き抜き部で毛羽が詰まり易い。特に、帯状強化繊維束を高速で連続走行させると、毛羽が詰まる頻度が非常に高まるため、非常に遅い速度でしか生産ができず、生産性が上がらない問題点があった。【００１４】
また、特許文献４記載の方法では、マニホールド上部に樹脂で満たされていないノズル部が設けられており、ノズルはストランドやロービング状物で最適化することができるが、強化繊維シートのような平面形状には対応が難しく、強化繊維シートがここを通過する際、毛羽が発生し、それがマニホールドに持ち込まれるとダイで詰まり易いと考えられる。【００１５】
このように、強化繊維シートへの効率的なマトリックス樹脂付与方法、プリプレグの効率的な製造方法は未だ確立されていなかった。【００１６】
本発明の課題は、プリプレグの製造方法に関して、毛羽発生を抑制し、かつ毛羽が詰まることなく連続生産が可能であり、さらに強化繊維シートにマトリックス樹脂を効率よく含浸させ、生産速度の高速化が可能な、プリプレグの製造方法および塗工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の課題を解決する本発明のプリプレグの製造方法は、マトリックス樹脂が貯留された塗布部の内部に、強化繊維シートを、水平方向または傾斜方向に通過させてマトリックス樹脂を強化繊維シートに付与する工程を含むプリプレグの製造方法であって、前記塗布部は互いに連通された液溜り部と狭窄部を備え、前記液溜り部は強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部はスリット状の断面を有し、かつ液溜り部の断面積最大部よりも小さい断面積を有し、液溜り部の終端の幅Ｌと、狭窄部の出口におけるシート状強化繊維束の幅Ｗが下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする。【００１８】
Ｌ≦Ｗ＋１０（ｍｍ）  （１）    。【００１９】
また、本発明の塗工装置は、強化繊維シートにマトリックス樹脂を付与する塗工装置であって、強化繊維シートを水平方向または傾斜方向に走行させる走行機構と、塗布機構を有し、前記塗布機構はその内部にマトリックス樹脂を貯留可能であり、さらに互いに連通された液溜り部と狭窄部を備えており、前記液溜り部は、強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部は、スリット状の断面を有し、かつ液溜り部の断面積最大部よりも小さい断面積を有することを特徴とする。【００２０】
さらに、本発明のプリプレグの製造装置は、強化繊維または強化繊維ファブリックを架けるための架台、前記の塗工装置、プリプレグを巻き上げるためワインダーを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のプリプレグの製造方法によれば、毛羽による詰まりを大幅に抑制、防止できる。さらに、強化繊維シートを連続かつ高速で走行させることが可能となりプリプレグの生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリプレグの製造方法および塗工装置を示す概略横断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係るプリプレグの製造方法および塗工装置を示す概略横断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係るプリプレグの製造方法および塗工装置を示す概略横断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係るプリプレグの製造方法および塗工装置を示す概略横断面図である。
【図５】図１における塗布部２０を、図１のＸと逆方向から見た場合の塗布部出口の構造を説明する断面図である。
【図６】図１における塗布部２０を、図１のＺ方向から見た場合の塗布部内部の構造を説明する断面図である。
【図７】図６における隙間３３でのマトリックス樹脂２の流れを表す断面図である。
【図８】幅規制機構の設置例を示す図である
【図９】図１の実施形態の塗布部２０の出口付近の詳細横断面図である。
【図１０】図９とは別の実施形態の塗布部２０ｂの出口付近の詳細横断面図である。
【図１１】図９とは別の実施形態の塗布部２０ｃの出口付近の詳細横断面図である。
【図１２】図９とは別の実施形態の塗布部２０ｄの出口付近の詳細横断面図である。
【図１３】本発明とは異なる実施形態の塗布部４０の出口付近の詳細横断面図である。
【図１４】図９とは別の実施形態の塗布部２０ｅの詳細横断面図である。
【図１５】本発明を用いたプリプレグ製造工程・装置の例を示す概略図である。
【図１６】本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。
【図１７】本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る複数の塗布部を具備する態様の例を示す図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る複数のプリプレグを積層する態様の例を示す図である。
【図２０】Ｈ＝５０のシミュレーション結果（液圧）を示す図である。
【図２１】Ｈ＝５０のシミュレーション結果（液流）を示す図である。
【図２２】Ｈ＝１のシミュレーション結果（液圧）を示す図である。
【図２３】Ｈ＝５０のシミュレーション結果（液流）を示す図である。
【図２４】Ｈ＝０のシミュレーション結果（液圧）を示す図である。
【図２５】Ｈ＝０のシミュレーション結果（液流）を示す図である。
【図２６】Ｈを変更した時のシミュレーション結果（液流、流速）を示す図である。
【図２７】図９とは別の実施形態の塗布部２０ｆの詳細横断面図である。
【図２８】本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。
【図２９】図９とは別の実施形態の塗布部２０ｇの詳細横断面図である。
【図３０】本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。
【図３１】本発明を用いた別のプリプレグ製造工程・装置の例の概略図である。
【図３２】図９とは別の実施形態の塗布部２０ｈの詳細横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の望ましい実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は発明の実施形態を例示するものであり、本発明はこれに限定して解釈されるものではなく、本発明の目的・効果を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２４】
＜プリプレグの製造方法の概略＞
まず、図１により本発明のプリプレグの製造方法の概略を述べる。図１は本発明の一実施形態に係るプリプレグの製造方法および装置を示す概略断面図である。塗工装置１００には、強化繊維シート１ｂを水平方向または傾斜方向に走行させる走行機構である搬送ロール１４、１５と、搬送ロール１４、１５の間に設けられ、マトリックス樹脂２が溜められた塗布部２０が具備されている。マトリックス樹脂は自身流動性を持つものであってよく、また、溶媒や可塑剤等を含有することで流動性が獲得されたものであっても構わない。また、塗工装置１００の前後には、強化繊維１ａを巻き出す複数のクリール１１と、巻き出された強化繊維１ａを一方向に配列した強化繊維シート１ｂ（図１では紙面奥行き方向に配列）を得る配列装置１３とプリプレグ１ｄの巻取り装置１７を備えることができ、また、図示していないが塗工装置１００にはマトリックス樹脂の量のモニタリング手段やマトリックス樹脂の供給装置が具備されている（他の例においても同様）。さらに、離型シート３を供給する供給装置１６ａおよび樹脂フィルム４を供給する供給装置１６ｂを備える。
【００２５】
＜強化繊維シート＞
ここで、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、金属酸化物繊維、金属窒化物繊維、有機繊維（アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維など）などを例示することができるが、炭素繊維を用いることが、ＦＲＰの力学特性、軽量性の観点から好ましい。
【００２６】
強化繊維シートとしては、複数本の強化繊維を一方向に面上で配列させた一方向材（ＵＤ基材）や、強化繊維を多軸で配列させる、またはランダム配置してシート化した強化繊維ファブリックが挙げられる。
【００２７】
ＵＤ基材を形成する方法には特に制限は無く、公知の方法を用いて形成して構わない。単繊維をあらかじめ配列させた強化繊維束を形成し、この強化繊維束を更に配列させて強化繊維シートを形成させることが、工程効率化、配列均一化の観点から好ましい。例えば炭素繊維では、テープ状の強化繊維束である「トウ」がボビンに巻かれているが、ここから引き出されたテープ状の強化繊維束を配列させて強化繊維シートを得ることができる。また、クリールにかけられたボビンから引き出された強化繊維束を整然と並べ、強化繊維シート中で強化繊維束の望ましくない重なりや折りたたみ、強化繊維束間の隙間を無くするための強化繊維配列機構を有することが好ましい。強化繊維配列機構としては公知のローラーやくし型配列装置などを用いることができる。また、予め配列した強化繊維シートを複数枚重ねることも強化繊維間の隙間を減じる観点から有用である。なお、クリールには強化繊維を引き出す際に張力制御機構が付与されていることが好ましい。張力制御機構としては、公知のものを使用可能であるが、ブレーキ機構などが挙げられる。また、糸道ガイドの調整などによっても張力を制御することができる。
【００２８】
一方、強化繊維ファブリックの具体例としては、織物や編物などの他、強化繊維を２次元で多軸配置したものや、不織布やマット、紙など強化繊維をランダム配向させたものを挙げることができる。この場合、強化繊維はバインダー付与、交絡、溶着、融着などの方法を利用してシート化することもできる。織物としては、平織、ツイル、サテンの基本織組織の他、ノンクリンプ織物やバイアス構造、絡み織、多軸織物、多重織物などを用いることができる。バイアス構造とＵＤ基材を組み合わせた織物は、ＵＤ構造によりマトリックス樹脂の付与（塗布ともいうことがある）工程、含浸工程での引っ張りでの織物の変形を抑制するだけでなく、バイアス構造による擬似等方性も併せ持っており、好ましい形態である。また、多重織物では織物上面／下面、また織物内部の構造・特性をそれぞれ設計できる利点がある。編物では塗布・含浸工程での形状安定性を考慮すると経編が好ましいが、筒状編み物であるブレードを用いることもできる。
【００２９】
これらの中で、ＦＲＰの力学特性を優先させる場合には、ＵＤ基材を用いることが好ましく、ＵＤ基材は、強化繊維を一方向にシート状に配列させる既知の方法により作製することができる。
【００３０】
＜強化繊維シートの平滑化＞
本発明においては、強化繊維シートの表面平滑性を高くすることで、塗布部でのマトリックス樹脂の付与量の均一性を向上させることができる。このため、強化繊維シートを平滑化処理した後、液溜り部に導くことが好ましい。平滑化処理法は特に制限は無いが、対向ロールなどで物理的に押しつける方法や空気流を用いて強化繊維を動かす方法などを例示できる。物理的に押しつける方法は簡便かつ、強化繊維の配列を乱しにくいため好ましい。より具体的にはカレンダー加工などを用いることができる。空気流を用いる方法は擦過が起こりにくいだけでなく、強化繊維シートを拡幅する効果もあり好ましい。
【００３１】
＜強化繊維シートの拡幅＞
また、本発明において、強化繊維シートを拡幅処理した後、液溜り部に導くことも、薄いプリプレグを効率的に製造できる観点から好ましい。拡幅処理方法は特に制限は無いが、機械的に振動を付与する方法、空気流により強化繊維束を拡げる方法などを例示できる。機械的に振動を付与する方法としては、例えば特開２０１５−２２７９９号公報記載のように、振動するロールに強化繊維シートを接触させる方法がある。振動方向としては、強化繊維シートの進行方向をＸ軸とすると、Ｙ軸方向（水平方向）、Ｚ軸方向（垂直方向）の振動を与えることが好ましく、水平方向振動ロールと垂直方向振動ロールを組み合わせて用いることも好ましい。また振動ロール表面は複数の突起を設けておくと、ロールでの強化繊維の擦過を抑制でき、好ましい。空気流を用いる方法としては、例えば、ＳＥＮ−Ｉ  ＧＡＫＫＡＩＳＨＩ，ｖｏｌ．６４，Ｐ−２６２−２６７（２００８）．記載の方法を用いることができる。
【００３２】
＜強化繊維シートの予熱＞
また、本発明において、強化繊維シートを加熱した後、液溜り部に導くと、マトリックス樹脂の温度低下を抑制し、マトリックス樹脂の粘度均一性を向上させられるため好ましい。強化繊維シートはマトリックス樹脂温度近傍まで加熱されることが好ましいが、このための加熱手段としては、空気加熱、赤外線加熱、遠赤外線加熱、レーザー加熱、接触加熱、熱媒加熱（スチームなど）など多様な手段を用いることができる。中でも赤外線加熱は装置が簡便であり、また強化繊維シートシートを直接加熱できるため、走行速度が速くても所望の温度まで効率よく加熱が可能であり、好ましい。
【００３３】
＜マトリックス樹脂＞
本発明で用いるマトリックス樹脂は、後述する各種樹脂や粒子、硬化剤、更に各種添加剤を含む、樹脂組成物として用いることができる。本発明により得られるプリプレグは、強化繊維シートにマトリックス樹脂が含浸した状態となり、そのままシート状プリプレグとして積層、成形してＦＲＰからなる部材を得ることができる。含浸度は、塗布部の設計や、マトリックス樹脂の付与を行って以降の追含浸により制御することができる。マトリックス樹脂としては、用途に応じ適宜選択可能であるが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることが一般的である。マトリックス樹脂は、加熱し溶融させた溶融樹脂でも室温でマトリックス樹脂のものでも良い。また、溶媒を用いて溶液やワニス化したものでも良い。
【００３４】
マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などＦＲＰに一般的に使用されるものを用いることができる。また、これらは室温で液体であればそのまま用いても良いし、室温で固体や粘稠液体であれば、加温して低粘度化する、あるいは溶融し融液として用いても良いし、溶媒に溶解し溶液やワニス化して用いても良い。
【００３５】
熱可塑性樹脂としては、主鎖に、炭素・炭素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イミダゾール結合、カルボニル結合から選ばれる結合を有するポリマーを用いることができる。具体的には、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド（ＰＡ）、アラミド、ポリエステル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などを例示できる。航空機用途などの耐熱性が要求される分野では、ＰＰＳ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＩ、ＰＳＵ、ＰＥＥＫ、ＰＥＫＫ、ＰＥＡＫなどが好適である。一方、産業用途や自動車用途などでは、成形効率を上げるため、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィンやＰＡ、ポリエステル、ＰＰＳなどが好適である。これらはポリマーでも良いし、低粘度、低温塗布のため、オリゴマーやモノマーを用いても良い。もちろん、これらは目的に応じ、共重合されていても良いし、各種を混合しポリマーブレンドやポリマーアロイとして用いることもできる。
【００３６】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アセチレン末端を有する樹脂、ビニル末端を有する樹脂、アリル末端を有する樹脂、ナジック酸末端を有する樹脂、シアン酸エステル末端を有する樹脂があげられる。これらは、一般に硬化剤や硬化触媒と組合せて用いることができる。また、適宜、これらの熱硬化性樹脂を混合して用いることも可能である。
【００３７】
本発明に適した熱硬化性樹脂として、耐熱性、耐薬品性、力学特性に優れていることからエポキシ樹脂が好適に用いられる。特に、アミン類、フェノール類、炭素・炭素二重結合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂が好ましい。具体的には、アミン類を前駆体とするエポキシ樹脂として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール、トリグリシジル−ｍ−アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾールの各種異性体、フェノール類を前駆体とするエポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、炭素・炭素二重結合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂としては脂環式エポキシ樹脂等があげられるが、これに限定されない。またこれらのエポキシ樹脂をブロモ化したブロモ化エポキシ樹脂も用いられる。テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンに代表される芳香族アミンを前駆体とするエポキシ樹脂は耐熱性が良好で強化繊維との接着性が良好なため本発明に最も適している。
【００３８】
熱硬化性樹脂は硬化剤と組合せて、好ましく用いられる。例えばエポキシ樹脂の場合には、硬化剤はエポキシ基と反応しうる活性基を有する化合物であればこれを用いることができる。好ましくは、アミノ基、酸無水物基、アジド基を有する化合物が適している。具体的には、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体、アミノ安息香酸エステル類が適している。具体的に説明すると、ジシアンジアミドはプリプレグの保存性に優れるため好んで用いられる。またジアミノジフェニルスルホンの各種異性体は、耐熱性の良好な硬化物を与えるため本発明には最も適している。アミノ安息香酸エステル類としては、トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾエートやネオペンチルグリコールジ−ｐ−アミノベンゾエートが好んで用いられ、ジアミノジフェニルスルホンに比較して、耐熱性に劣るものの、引張強度に優れるため、用途に応じて選択して用いられる。また、もちろん必要に応じ硬化触媒を用いることも可能である。また、マトリックス樹脂のポットライフを向上させる意味から、硬化剤や硬化触媒と錯体形成可能な錯化剤を併用することも可能である。
【００３９】
また本発明では、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合して用いることも好適である。熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物は、熱硬化性樹脂を単独で用いた場合より良好な結果を与える。これは、熱硬化性樹脂が、一般に脆い欠点を有しながらオートクレーブによる低圧成型が可能であるのに対して、熱可塑性樹脂が、一般に強靭である利点を有しながらオートクレーブによる低圧成型が困難であるという二律背反した特性を示すため、これらを混合して用いることで物性と成形性のバランスをとることができるためである。混合して用いる場合は、プリプレグを硬化させてなるＦＲＰの力学特性の観点から熱硬化性樹脂を５０質量％より多く含むことが好ましい。
【００４０】
＜ポリマー粒子＞
また、本発明では、無機粒子や有機粒子をマトリックス樹脂や樹脂フィルムに含有させることができる。無機粒子の種類は目的に応じて選択でき、特に制限されないが、例えば、導電性、伝熱性、チクソトロピー性などを付与するために、カーボン系粒子や窒化ホウ素粒子、二酸化チタン粒子、二酸化珪素粒子などを好適に用いることができる。有機粒子の種類も目的に応じて選択すれば良く、特に制限されないが、特に、ポリマー粒子を用いると、得られるＦＲＰの靱性や耐衝撃性、制振性などを向上させることができ、好ましい。この時、ポリマー粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）または融点（Ｔｍ）はマトリックス樹脂温度よりも２０℃以上高くすると、マトリックス樹脂中でポリマー粒子の形態を保持し易く、好ましい。ポリマー粒子のＴｇは温度変調ＤＳＣを用い、以下の条件で測定することができる。温度変調ＤＳＣ装置としては、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製  Ｑ１０００などが好適であり、窒素雰囲気下、高純度インジウムで校正して用いることができる。測定条件は、昇温速度は２℃／分、温度変調条件は周期６０秒、振幅１℃とすることができる。これで得られた全熱流から可逆成分を分離し、階段状シグナルの中点の温度をＴｇとすることができる。
【００４１】
また、Ｔｍは通常のＤＳＣで昇温速度１０℃／分で測定し、融解に相当するピーク状シグナルのピークトップ温度をＴｍとすることができる。
【００４２】
また、ポリマー粒子としては、マトリックス樹脂に溶けないことが好ましく、このようなポリマー粒子としては、例えば、ＷＯ２００９／１４２２３１パンフレット記載などを参照し、適切なものを用いることができる。より、具体的には、ポリアミドやポリイミドを好ましく用いることができ、優れた靭性のため耐衝撃性を大きく向上できる、ポリアミドは最も好ましい。ポリアミドとしてはポリアミド１２、ポリアミド１１、ポリアミド６、ポリアミド６６やポリアミド６／１２共重合体、特開平０１−１０４６２４号公報の実施例１記載のエポキシ化合物にてセミＩＰＮ（高分子相互侵入網目構造）化されたポリアミド（セミＩＰＮポリアミド）などを好適に用いることができる。この熱可塑性樹脂粒子の形状としては、球状粒子でも非球状粒子でも、また多孔質粒子でもよいが、球状の方が樹脂の流動特性を低下させないため、本発明の製造法では特に好ましい。また、球状であれば応力集中の起点がなく、高い耐衝撃性を与えるという点でも好ましい態様である。
【００４３】
ポリアミド粒子の市販品としては、ＳＰ−５００、ＳＰ−１０、ＴＲ−１、ＴＲ−２、８４２Ｐ−４８、８４２Ｐ−８０（以上、東レ（株）製）、“オルガソール（登録商標）”１００２Ｄ、２００１ＵＤ、２００１ＥＸＤ、２００２Ｄ、３２０２Ｄ、３５０１Ｄ，３５０２Ｄ、（以上、アルケマ（株）製）、“グリルアミド（登録商標）”ＴＲ９０（エムザベルケ（株）社製）、“ＴＲＯＧＡＭＩＤ（登録商標）”ＣＸ７３２３、ＣＸ９７０１、ＣＸ９７０４、（デグサ（株）社製）等を使用することができる。これらのポリアミド粒子は、単独で使用しても複数を併用してもよい。
【００４４】
また、ＦＲＰの強化繊維層間樹脂層を高靭性化するためには、ポリマー粒子を強化繊維層間樹脂層に留めておくことが好ましい。そのため、ポリマー粒子の数平均粒径は５〜５０μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは７〜４０μｍの範囲、さらに好ましくは１０〜３０μｍの範囲である。数平均粒径を５μｍ以上とすることで、粒子が強化繊維の束の中に侵入せず、得られる繊維強化複合材料の強化繊維層間樹脂層に留まることができる。数平均粒径を５０μｍ以下とすることで、プリプレグ表面のマトリックス樹脂層の厚みを適正化し、ひいては得られるＦＲＰにおいて、繊維質量含有率を適正化することができる。
【００４５】
＜マトリックス樹脂の粘度＞
本発明で用いるマトリックス樹脂としては、工程通過性・安定性の観点から最適な粘度を選択することが好ましい。具体的には、粘度を１〜６０Ｐａ・ｓの範囲とすると、狭窄部出口での液垂れを抑制するとともに強化繊維シートの高速走行性、安定走行性を向上させることができ、好ましい。ここで、粘度は歪み速度３．１４ｓ−１で液溜り部でのマトリックス樹脂温度で測定したものを言う。測定装置としては平行円盤型やコーン型などの粘弾性測定装置を用いることができる。マトリックス樹脂の粘度はより好ましくは５〜３０Ｐａ・ｓである。
【００４６】
＜マトリックス樹脂の付与工程＞
ＵＤ基材を強化繊維シートの例として、図１を参照してマトリックス樹脂の付与工程を説明すると、図１の例による塗工装置１００におけるマトリックス樹脂２を強化繊維シート１ｂに付与する方法は、クリール１１から巻き出された複数本の強化繊維１ａを、配列装置１３によって一方向（紙面奥行き方向）に配列して強化繊維シート１ｂを得た後、強化繊維シート１ｂを塗布部２０に水平方向に通過させて、強化繊維シート１ｂの両面にマトリックス樹脂２を付与するものである。これにより、１次プリプレグ１ｃを得ることができる。なお、一次プリプレグそれ自身も本発明にいうプリプレグに該当することはいうまでもない。ここで、水平方向は図１においてはＸ方向として示されている。また、後述するとおり、本発明にあっては強化繊維シートを傾斜方向に通過させることもでき、また、傾斜方向の走行と水平方向の走行とを組み合わせることもできる。傾斜方向とは水平方向と鉛直方向の中間の方向をいう。より具体的には、水平方向または傾斜方向とは、水平面を０°として−８０°〜＋８０°の範囲とすることができる。塗布部中の狭窄部での強化繊維シートの走行方向としては水平面を０°として−３０°〜＋３０°の範囲とすると、既存のプリプレグ製造装置に組み込むことが可能となり、設備の汎用性の観点から好ましい。塗布部中の狭窄部での強化繊維シートの走行方向はより好ましくは水平面を０°として−１５°〜＋１５°である。また、後述する図２９などでは、強化繊維シートは斜め下方に向けて塗布部に導入され、また、塗布部内でも方向転換部材間を走行する際、上下斜め方向に走行するように記載されているが、断面積が連続的に減少する部分や狭窄部では強化繊維シートの走行方向は水平方向である。また、図１のように塗布部２０に対し、水平に強化繊維シート１ｂを導入すると、強化繊維シート１ｂの走行経路が直線化され、強化繊維シート１ｂの厚みに起因する強化繊維シート１ｂの乱れが発生し難く、好ましい。この時には強化繊維シート１ｂの塗布部２０への導入部においてマトリックス樹脂２が漏れ出さない様なシール機構を有していることが好ましい。
【００４７】
塗布部２０は、所定の隙間Ｄを開けて対向する出口側部材２９を備え、また、強化繊維シート１ｂ導入側には壁面部材２１ａ、２１ｂを、出口側には出口側部材２９を備えている。上面部材２４、下面部材２５の間には、液溜り部２２と、液溜り部２２の出口側に位置し、液溜り部２２の断面積の最大部よりも小さい断面積を有するスリット状の狭窄部２３が形成されている。
【００４８】
塗布部２０において、液溜り部２２に導入された強化繊維シート１ｂは、その周囲のマトリックス樹脂２を随伴しながら、水平方向に走行する。その際、液溜り部２２のうち、強化繊維シート１ｂの走行方向に向かって断面積が連続的に減少する部分２２ｂにおいて、随伴されるマトリックス樹脂２は徐々に圧縮され、液溜り部２２の出口に向かうにつれてマトリックス樹脂２の圧力が増大する。液溜り部２２の出口近傍の圧力が高くなると、前記随伴液流がそれ以上は出口方向には流動し難くなり、上面部材２４、下面部材２５方向に流れ、その後、上面部材２４、下面部材２５に阻まれ、強化繊維シート１ｂの走行方向と逆方向へ流れるようになる。結果、液溜り部２２内では強化繊維シート１ｂの平面と、上面部材２４、下面部材２５壁面に沿った循環流Ｔを形成する。これにより、仮にシート状強化繊維１ｂが毛羽を液溜り部２２に持ち込んだとしても毛羽は循環流Ｔに沿って運動し、液圧の高い液溜り部２２出口近傍や狭窄部２３に近づくことができない。強化繊維シート１ｂを高速で走行させた場合、前記の液圧はさらに増大するため、毛羽が出口近傍や狭窄部２３に近づくことを防止する効果がより高くなる。その結果、より高速で強化繊維シート１ｂにマトリックス樹脂２を付与することが可能となり、生産性が大きく向上する。
【００４９】
また、前記の増大した液圧により、マトリックス樹脂２が強化繊維シート１ｂの内部に含浸しやすくなる効果がある。これは、強化繊維束のような多孔質体にマトリックス樹脂が含浸される際、その含浸度がマトリックス樹脂の圧力で増大する性質（ダルシーの法則）に基づく。これについても、強化繊維シート１ｂをより高速で走行させた場合、液圧がより増大することから、含浸効果をより高めることができる。なお、マトリックス樹脂２は強化繊維シート１ｂの内部に残留する気泡と気／液置換で含浸されるが、気泡は前記循環流Ｔと浮力により、断面積が減少しない部分２２ａと断面積が連続的に減少する部分２２ｂの境界近傍に多く集まるようになる。このため、この近傍に、マトリックス樹脂２から気泡を脱気するための脱気機構２６を設置することが好ましい。より具体的には脱気機構の設置位置は、断面積が減少しない部分２２ａと断面積が連続的に減少する部分２２ｂの境界位置から５ｃｍ以下の範囲とすることが好ましい。なお、特許文献３では、含浸は複数の固定ガイドで行われ、広範囲で気泡が発生すると考えられるが、必ずしもその近傍に脱気機構が設置されているわけではなく、気泡の除去が十分ではない可能性があった。
【００５０】
さらに、前記の増大した液圧により、強化繊維シート１ｂが隙間Ｄの中央に自動的に調心され、強化繊維シート１ｂが液溜り部２２や狭窄部２３の壁面に直接擦過せず、ここでの毛羽発生を抑制する効果もある。これは、外乱などにより強化繊維シート１ｂが隙間Ｄのどちらかに接近した場合、接近した側ではより狭い隙間にマトリックス樹脂２が押し込まれて圧縮されるため、接近した側で液圧がより増大し、強化繊維シート１ｂを隙間Ｄの中央に押し戻すためである。
【００５１】
狭窄部２３は、液溜り部２２の断面積の最大部よりも断面積が小さく設計される。図１から理解されるとおり専ら強化繊維シート１ｂによる疑似平面の垂線方向の長さが小さい、すなわち部材間の間隔が狭いことで断面積は小さくなる。これは、前記のように狭窄部２３で液圧を高くすることで、含浸や自動調心効果を得るためである。また、狭窄部２３の入口部の断面形状は、これと接する液溜り部２２の面の断面形状と一致させることが、強化繊維シート１ｂの走行性やマトリックス樹脂２の流れ制御の観点から好ましいが、必要に応じ狭窄部２３の方を若干大きくしてもよい。
【００５２】
ここで、図１の塗布部２０内では、強化繊維シート１ｂが完全に水平方向に走行しているが、これに限定されず、前記の毛羽回収、気泡の排出効果が得られ、強化繊維シート１ｂが安定して連続走行可能な範囲で、塗布部２０内で傾斜方向に走行してもよい。また、塗布部２０を傾斜させることも可能である。
【００５３】
また、強化繊維シート１ｂに付与されるマトリックス樹脂２の総量は、狭窄部２３の隙間Ｄで制御可能であり、例えば、強化繊維シート１ｂに付与するマトリックス樹脂２の総量を多くしたい（目付けを大きくしたい）場合は、隙間Ｄが広くなるよう調整すればよい。
【００５４】
図１では強化繊維シート１枚を水平方向から塗布部に導入する場合を図示しているが、強化繊維シートの塗布部への導入はこれに限らず、必要に応じ、強化繊維シートを複数枚としてもよいし、導入方向も傾斜方向としてもよい。これを図２〜４を用いて述べる。
【００５５】
図２には、１枚の強化繊維シート１ｂが上から斜め下方向に走行し、開口部３０から塗布部２０に導入されている。そして、強化繊維シート１ｂは方向転換部材３１で走行方向を水平方向に変えられ、狭窄部２３より引出されている。強化繊維シートを塗布部上部から斜め下方向に導入することは、塗布部に満たされるマトリックス樹脂を簡便な方法で漏れないようにすることができるため、好ましい。具体的には塗布部上部に開口部３０を設けると、特別なシール機構が不要になり装置を簡素にすることができる。もちろん、液溜まり部に不活性ガスを充満させるなどの種々の必要に応じ、開口部にシール機構を具備することも可能である。また、方向転換部材３１は、少なくとも強化繊維シート１ｂが接する面は曲面で構成されていることが好ましい。また、強化繊維シート１ｂの巻き付きを防止する観点からは、方向転換部材３１は固定されていることが好ましい。これらより、方向転換部材３１は曲面を有する固定バーであることが好ましく、その断面形状は円形、楕円形、鞍型などを例示することができる。また、方向転換部材３１と強化繊維シート１ｂが接する部分は曲面と平面が混在していても良いが、強化繊維シート１ｂの接地開始部と終了部が曲面であると、毛羽の発生を抑制でき、好ましい。さらに、特に走行速度を高速化する場合には、強化繊維シート１ｂと方向転換部材３１との擦過を抑制する観点からは、回転可能なローラーとすることも可能である。
【００５６】
また、方向転換部材３１には強化繊維シート１ｂが押し付けられるため、強化繊維シート１ｂ内の気体とマトリックス樹脂２の置換により含浸が行われる場合もある。特に図４に示すように、複数本の方向転換部材３１に角度を付けて押し付けることにより、より効率的に含浸を進めることができる。
【００５７】
また、方向転換部材３１の設置位置は、循環流Ｔの流れを阻害しない観点から、断面積が減少しない部分２２ａと断面積が連続的に減少する部分２２ｂの境界位置から１ｃｍ以上、断面積が減少しない部分２２ａ側とすることが好ましい。
【００５８】
図３には、２枚の強化繊維シート１ｂが上から斜め下方向に走行し、開口部３０から塗布部２０に導入されている。そして、２枚の強化繊維シート１ｂはそれぞれ方向転換部材３１で走行方向を水平方向に変えられ、２枚が積層された後、狭窄部２３より引出されている。この時、２枚の強化繊維シート１ｂの間にマトリックス樹脂２を含有して積層されるため、断面積が連続的に減少する部分２２ｂや狭窄部２３において、より含浸が進み易くなり、好ましい。
【００５９】
また、前記したように、断面積が連続的に減少する部分２２ｂではマトリックス樹脂２を挟み込んで積層された強化繊維シート１ｂが出口側に進むほど、液圧が高くなるためマトリックス樹脂２の含浸が進むとともに、余分なマトリックス樹脂２が強化繊維シート１ｂ積層体から搾り出され、これの厚み方向の過度な膨らみを抑制することができる。これにより、狭窄部２３で強化繊維シート１ｂ積層体が厚み方向で詰まることなく、引き出すことが可能となる。この効果は、特に高速走行時に顕著となる。このためには、断面積が連続的に減少する部分２２ｂで徐々に液圧を高めることが重要である。より具体的には、断面積が連続的に減少する部分２２ｂの長さＨは１０ｍｍ以上であることが、強化繊維シート１ｂ積層体の厚み方向の過度な膨らみを抑制する観点から好ましい、より好ましくは３０ｍｍ以上である。仮に、断面積が連続的に減少する部分２２ｂが無い場合には、マトリックス樹脂２を内部に含有し厚み方向に過度な膨らみを有する強化繊維シート１ｂ積層体が、急激に狭窄部２３に導入されるため、余分なマトリックス樹脂２を排出することができず、隙間Ｄの間隔よりも厚い場合には容易に詰まってしまう。また、連続的に減少する部分２２ｂの長さＨが１０ｍｍ未満では、強化繊維シート１ｂの走行速度が十分遅い場合には、強化繊維シート１ｂ積層体の厚みを減じることはできるが、走行速度を高速化すると、その効果が不十分となり、やはり詰まりが生じ易くなる。前記したようにＨを３０ｍｍ以上とすると走行速度を２０ｍ／分以上まで高速化することが可能である。
【００６０】
また、液溜り部の長さＣ（図１４参照）は強化繊維シートの走行が可能な範囲で短くすることができるが、具体的には４００ｍｍ以下とすることが液溜り部の容積を減じる観点から好ましい。より好ましくは２００ｍｍ以下である。
【００６１】
図４には、２枚の強化繊維シート１ｂが上から斜め下方向に走行し、開口部３０から塗布部２０に導入されている。そして、２枚の強化繊維シート１ｂはそれぞれ複数の方向転換部材３１を通過する間に含浸が進められ、最終的に２枚が積層された後、狭窄部２３より引出されている。この時、含浸を進めるための方向転換部材３１の形状や個数を目的に応じ、種々選択することが可能である。また、方向転換部材３１と強化繊維シート１ｂの接触長や接触部両端と方向転換部材３１の中心部が成す角度（wrap angle）も目的に応じ選択することができる。
【００６２】
図３、４には強化繊維シート１ｂが２枚の例を示したが、もちろん３枚以上の任意の枚数とすることができる。
【００６３】
図５は、塗布部２０を、図１のＸの逆方向から見た図である。塗布部２０には、強化繊維シート１ｂの配列方向両端からマトリックス樹脂２が漏れるのを防ぐための側壁部材３２が設けられており、出口側部材２９と側壁部材３２に囲われた空間に狭窄部２３の出口２８が形成されている。ここで、出口２８はスリット状をしており、断面アスペクト比（図５のＵ／Ｄ）はマトリックス樹脂２を付与したい強化繊維シート１ｂの形状に合わせて設定すればよい。
【００６４】
図６は塗布部２０を、Ｚ方向から見た場合の塗布部内部の構造を説明する断面図である。なお、図を見やすくするため上面部材２４は省略してある。
【００６５】
図７は強化繊維シート１ｂと側壁部材３２の隙間３３でのマトリックス樹脂２の流れを示している。強化繊維シート１ｂと側壁部材３２の隙間３３が大きいとマトリックス樹脂２には、Ｒの向きに渦流れが発生する。この渦流れＲは、液溜り部２２において、断面積が連続的に減少する部分２２ｂと狭窄部２３の境界近傍では外側に向かう流れ（Ｒａ）となるため、強化繊維シートが強化繊維束を並べたもの（シート状強化繊維束）である場合、これを引き裂く（シート状強化繊維束の割れが発生する）方向の流れになる。このため、強化繊維間の間隔を拡げてしまい、そのためにプリプレグとしたときに強化繊維の配列ムラが発生する可能性がある。一方、液溜り部２２において、断面積が減少しない部分２２ａと断面積が連続的に減少する部分２２ｂの境界近傍では、内側に向かう流れ（Ｒｂ）となるため、強化繊維シート１ｂが幅方向に圧縮され、その端部が折れてしまう場合がある。特許文献２（特許第３２５２２７８号公報）に代表されるような、一体物のシート状基材（特にフィルム）にマトリックス樹脂を両面に付与する装置ではこのような強化繊維シート１ｂと側壁部材３２の隙間３３での渦流れが発生しても品質への影響が少ないため、注意されていなかった。
【００６６】
そこで、本発明においては、強化繊維シート１ｂと側壁部材３２の隙間３３を小さくする幅規制を行い、端部での渦流れの発生を抑制することが重要である。具体的には、液溜り部２２において断面積が連続的に減少する部分２２ｂのＹ方向の幅Ｌ、すなわち、左右の側壁部材３２の間隔Ｌは、狭窄部２３の出口で測定した強化繊維シート１ｂの幅Ｗと以下の（１）式の関係を満たすよう構成することが重要である。
Ｌ≦Ｗ＋１０（ｍｍ）    （１）。
【００６７】
すなわち、左右の側壁部材３２の間隔（液溜り部の終端の幅。但し、左右の側壁部材の液溜まり部を構成する面が平行でない場合は液溜り部の終端の幅とする）Ｌと、狭窄部の出口におけるシート状強化繊維束の幅Ｗが上記式（１）の関係を満たすようにする。
【００６８】
これにより、端部での渦流れの発生が抑制され、強化繊維シート１ｂの割れや端部折れを抑制でき、プリプレグ１ｂの全幅（Ｗ）にわたって均一に強化繊維が配列された、高品位で安定性の高いプリプレグ１ｄを得ることができる。さらに、この技術をプリプレグに適用した場合には、プリプレグの品位、品質を向上させるのみならず、これを用いて得られるＦＲＰの力学特性や品質を向上させることができる。ＬとＷの関係はより好ましくは、Ｌ≦Ｗ＋２（ｍｍ）とすると、さらに強化繊維シートの割れや端部折れを抑制することができる。
【００６９】
また、Ｌの下限としては、Ｗ−５（ｍｍ）以上となるよう調整することが、プリプレグ１ｄの幅方向寸法の均一性を向上させる観点から好ましい。
【００７０】
なお、この幅規制は、断面積が連続的に減少する部分２２ｂ出口側の高い液圧による渦流れＲ発生を抑制する観点から、少なくとも断面積が連続的に減少する部分２２ｂの出口側のＧの位置（図６）ことが好ましい。さらに、この幅規制はより好ましくは、断面積が連続的に減少する部分２２ｂの全域、より好ましくは液溜り部２２全域で行うと、渦流れＲの発生をほぼ完全に抑制することができ、その結果、強化繊維シートの割れや端部折れをほぼ完全に抑制することが可能となる。
【００７１】
また、前記幅規制は、前記した強化繊維シート１ｂと側壁部材３２の隙間３３の渦流れ抑制の観点からは、液溜り部２２だけでもよいが、狭窄部２３も同様に行うと１次プリプレグ１ｃの側面に過剰なマトリックス樹脂２が付与されることを抑制する観点から好ましい。
【００７２】
＜幅規制機構＞
前記では幅規制を側壁部材３２が担う場合を示したが、図８に示すように、側壁部材３２間に幅規制機構３４ａ、３４ｂを設け、かかる機構で幅規制を行うこともできる。これにより、幅規制機構によって規制される幅を自在に変更可能とすることで一つの塗布部により、種々の幅のプリプレグを製造できる観点から好ましい。ここで、狭窄部２３の出口における強化繊維シート１ｂの幅（Ｗ）と該幅規制機構の出口側端部において幅規制機構により規制される幅（Ｌ２）との関係はＬ２≦Ｗ＋１０（ｍｍ）とすることが好ましく、より好ましくは、Ｌ２≦Ｗ＋２（ｍｍ）である。また、Ｌ２の下限としては、Ｗ−５（ｍｍ）以上となるよう調整することが、プリプレグ１ｄの幅方向寸法の均一性を向上させる観点から好ましい。
【００７３】
幅規制機構が用いられる場合は、前記（１）式のＬはＬ２とみなされる。
【００７４】
幅規制機構の形状および材質に特に制限は無いが、板形状のブッシュであると簡便であり、好ましい。また、上面部材２４と下面部材２５との間隔よりもやや小さい幅（図８参照。「Ｘ方向からみた図」中、幅規制機構３４ａ、３４ｂの上下方向の長さを指す）を有することで、マトリックス樹脂２の水平方向の流れを妨げないようにでき、好ましい。一方、幅規制機構の中間部から出口側端部にかけては液溜り部２２の内部形状に沿った形状とすることが液溜り部でのマトリックス樹脂２の滞留を抑制でき、マトリックス樹脂２の劣化を抑制できることから好ましい。この意味から、幅規制機構３４は狭窄部２３まで挿入されることが好ましい。図８は、幅規制機構として板形状ブッシュの例を示しているが、ブッシュの中間より出口側が断面積が連続的に減少する部分２２ｂのテーパー形状に沿い、狭窄部２３まで挿入される例を示している。図８には断面積が減少しない部分２２ａと断面積が連続的に減少する部分２２ｂの境界近傍から出口までＬ２が一定の例を示しているが、幅規制機構の目的を達成する範囲で部位によって規制する幅を変更してもよい。幅規制機構は任意の方法で塗布部２０に固定することができるが、板形状ブッシュの場合には、強化繊維シート１ｂの走行方向で複数の部位で固定することで、高液圧による板形状ブッシュの変形による規制幅の変動を抑制することができる。
【００７５】
＜液溜り部の形状＞
前記で詳述したように、本発明においては、液溜り部２２で強化繊維シート１ｂの走行方向に断面積が連続的に減少することで、強化繊維シートの走行方向に液圧を増大させることが重要であるが、ここで強化繊維シートの走行方向に断面積が連続的に減少するとは、走行方向に連続的に液圧を増大可能であれば、その形状には特に制限は無い。液溜り部の横断面図において、テーパー状（直線状）であったり、ラッパ状などのように曲線的な形態を示してもよい。また、断面積減少部は液溜り部全長にわたって連続してもよいし、本発明の目的、効果が得られる範囲であれば、一部に断面積が減少しない部分や逆に拡大する部分を含んでいてもよい。これらについて、以下に図９〜１２で例を挙げて詳述する。なお、図９〜１２では、出口付近近傍を示し、強化繊維シート１ｂの導入部分付近や脱気機構などは省略して示してある。
【００７６】
図９は、図１の塗布部２０の詳細横断面図である。液溜り部２２の断面積が連続的に減少する部分２２ｂをテーパー状とする場合、テーパーの開き角度θは小さい方が好ましく、具体的には鋭角（９０°以下）にすることが好ましい。θはより好ましくは３０°以下である。これにより、液溜り部２２の断面積が連続的に減少する部分２２ｂ（テーパー部）でマトリックス樹脂２の圧縮効果を高め、高い液圧を得やすくすることができる。
【００７７】
図１０は、図９とは別の実施形態の塗布部２０ｂの詳細横断面図である。断面積が連続的に減少する部分２２ｂの形状が２段テーパー状となっている以外は、図９の塗布部２０と同じである。このように、液溜り部２２の断面積が連続的に減少する部分２２ｂを２段以上の多段テーパー部で構成してもよい。このとき、狭窄部２３に最も近いテーパー部の開き角度θを鋭角にするのが、前記の圧縮効果を高める観点から好ましい。またこの場合も、液溜り部２２の断面積が連続的に減少する部分２２ｂの長さＨを１０ｍｍ以上にすることが好ましい。さらに好ましい断面積が連続的に減少する部分２２ｂの長さＨは３０ｍｍ以上である。図１０のように液溜り部２２の断面積が連続的に減少する部分２２ｂを多段のテーパー部にすることで、液溜り部２２に貯留できるマトリックス樹脂２の体積を維持しつつ、狭窄部２３に最も近いテーパー部の角度θをより小さくすることができる。これにより液溜り部２２の出口側で発生する液圧がより高くなり、毛羽の排除効果やマトリックス樹脂２の含浸効果をさらに高めることが可能となる。
【００７８】
図１１は、図９とは別の実施形態の塗布部２０ｃの詳細横断面図である。断面積が連続的に減少する部分２２ｂの形状が階段状となっている以外は、図９の塗布部２０と同じである。このように、液溜り部２２の最も出口側に断面積が連続的に減少する部分２２ｂがあれば、本発明の目的である液圧の増大効果は得られるため、液溜り部２２の他の部分に断面積が断続的に減少する部分２２ｃを含んでいてもよい。
【００７９】
図１２は、図９とは別の実施形態の塗布部２０ｄの詳細横断面図である。断面積が連続的に減少する部分２２ｂの形状がラッパ状（曲線状）となっている以外は、図９の塗布部２０と同じである。図９の塗布部２０では、液溜り部２２の断面積が連続的に減少する部分２２ｂはテーパー状（直線状）だが、これに限定されず、例えば図１２のようにラッパ状（曲線状）でもよい。ただし、断面積が連続的に減少する部分２２ｂと、狭窄部２３は滑らかに接続することが好ましい。この境界に段差があると、強化繊維シート１ｂが段差に引っ掛かり、この部分で毛羽が発生する懸念があるためである。また、このように液溜り部２２の断面積が連続的に減少する部分２２ｂをラッパ状とする場合は、液溜り部２２の断面積が連続的に減少する部分２２ｂの最も出口側における仮想接線の開き角度θを鋭角にするのが好ましい。
【００８０】
なお、上記は滑らかに断面積が減少する例をあげて説明したが、本発明の目的を損なわない限り、本発明において液溜まり部の断面積は必ずしも滑らかに減少しなくともよい。
【００８１】
図１３は本発明とは別の実施形態の塗布部４０の詳細横断面図である。本発明の実施形態とは異なり、図１３の液溜り部４１は強化繊維シートの走行方向（Ｘ方向）に断面積が連続的に減少する部分を含まず、狭窄部２３との境界４２で断面積が不連続で急激に減少する構成である。このため、強化繊維シート１ｂが詰まり易い。
【００８２】
また、液溜り部に貯留されるマトリックス樹脂が熱などにより変性し易い場合には、液溜り部の容積をなるべく小さくすることが、得られるプリプレグの品質安定性および塗布の工程安定性の観点から好ましい。一方、液溜り部の容積を過度に小さくすると、液溜り部へのマトリックス樹脂の供給が付与量に対し不足し易くなる場合が想定される。こうなると、液溜り部での循環流に偏りが生じ、強化繊維シートの走行性が不良となる可能性がある。また、塗布部全体を加熱している場合には、上面部材２４と液溜り部２２の液面に隙間が生じ、マトリックス樹脂２の温度に不均一性が生じ、やはり得られるプリプレグの品質安定性および塗布の工程安定性が不良となる可能性がある。このため、液溜り部容積を小さくすることと、液溜り部へのマトリックス樹脂の供給量と付与量のバランスを取ることが好ましい。この観点から、例えば図１４に示す塗布部２０ｅのように、液溜り部の容積を小さくしつつも、開口部３０付近にマトリックス樹脂２の貯留部４３を設けることが好ましい。そして、この貯留部４３の形状を縦長とすることでマトリックス樹脂２の液面４４の検出が容易となり、液面の管理によるマトリックス樹脂２の貯留量の管理も容易となる。液面の位置をマトリックス樹脂供給システムにフィードバックすることで、液溜り部へのマトリックス樹脂の供給量と付与量のバランスを取ることを可能とすることができる。このための貯留部４３は例えば、壁面部材２１と上面部材２４により形成することができるが、これに制限されるわけではない。マトリックス樹脂の貯留量をなるべく少なくする観点からは、図１４の上面部材２４の下面と貯留部４３の上面で定義される距離Ｂが、１００ｍｍ以下であることが好ましく、強化繊維シート１ｂの走行経路設計の自由度も考慮すると５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００８３】
また、塗布部内で強化繊維シートの毛羽を取り除く機構を付加することも好ましい。さらに、余剰マトリックス樹脂の排出機構を付加することも好ましい。
【００８４】
＜樹脂フィルム、離型シート付与工程＞
本発明では前記マトリックス樹脂の付与工程から引き出された１次プリプレグ１ｃにさらに樹脂フィルムや離型シートを付与することも可能である。図１の例は、一方の面に樹脂フィルム４、もう一方の面に離型シート３を付与する場合を示している。この例では、供給装置１６ｂから樹脂フィルム４を供給し、供給装置１６ａから離型シート３を供給し、搬送ロール１５上で１次プリプレグ１ｃに積層することができる。図１の例では、樹脂フィルム４と離型シート３を各１枚積層する例を示しているが、目的に応じて、樹脂フィルム４のみ、あるいは、離型シート３のみを積層する態様であっても良く、また、両面に樹脂フィルムを積層する態様であっても、また、両面に離型シートを積層する態様であっても構わない。さらに、樹脂フィルムと離型シートとが積層される態様であってもよい。樹脂フィルムを構成する樹脂の種類は目的に応じて適宜選択でき、複数種の樹脂の混合物で構成されていても構わない。また、樹脂フィルムを２枚用いる場合には、同じ樹脂フィルムとしても良いし、異なる種類の樹脂フィルムとしても良い。また、離型シートを２枚用いる場合には、同じタイプの離型シートであっても良いし異なるタイプの離型シートであっても良い。
【００８５】
一方で、また、離型シートとして、離型作用を持つ高分子で形成されたシートや基材に離型層が設けられたシート、例えば前記の樹脂フィルムに離型層が積層されたものを供給することもできる。もちろん、上にした説明は、図１の態様に限られるものではなく、他の図における態様においても同様とすることができる。
【００８６】
本発明においては、樹脂フィルムに用いる樹脂には特に制限は無く、目的に応じて適宜選択できる。樹脂フィルムとする樹脂は、単独の樹脂でも良いし、異種ポリマーのブレンド物としたり、さまざまな成分のブレンド物である樹脂組成物とすることもできる。ここで用いる樹脂フィルムには、前記粒子を含むことができる。前記塗布工程で、粒子を含むマトリックス樹脂を用いると粘度が高くなり易く、強化繊維シートの高速走行時に塗布均一性が悪化する場合がある。このため、粒子を樹脂フィルム付与工程で付与すると、塗布工程での強化繊維シートの高速走行安定性が向上し、好ましい。この時、粒子を含有する樹脂フィルムとしては、マトリックス樹脂から成る樹脂フィルムとすることができる。このようにすることで、粒子を前記塗布工程とは別に付与しつつ、マトリックス樹脂も付与できるため効率的である。この時、粒子を含有するマトリックス樹脂のマトリックス樹脂としては、前記塗布工程で用いるマトリックス樹脂成分と同じとしても良いし、異なっていても良い。前記塗布工程における高速走行安定性や前記塗布部での貯留でのポットライフも考慮して、前記塗布工程で用いるマトリックス樹脂と樹脂フィルム化するマトリックス樹脂の成分を調整することができる。
【００８７】
また、マトリックス樹脂から、ある樹脂成分を取り出して、これを樹脂フィルム化することもできる。例えば、ＦＲＰでは、熱硬化性樹脂を主体とするマトリックス樹脂に熱可塑性樹脂をブレンドし樹脂の靭性を向上させることができるが、この熱可塑性樹脂がマトリックス樹脂粘度を増加させる場合がある。このような場合、この熱可塑性樹脂を前記塗布工程で付与するマトリックス樹脂の成分としては用いず、樹脂フィルムとして１次プリプレグに付与することで、塗布安定性を向上させることができる。このような熱可塑性樹脂としては、ＰＥＳやＰＥＩ、ＰＩなどが用いられる場合が多い。また、このような熱可塑性樹脂フィルムは支持体を必要としない自己支持フィルムとできる場合もあり、支持体を省略できる観点から有用である。
【００８８】
樹脂フィルムを得るための方法としては特に制限は無く、公知の方法を用いることができ、例えば、ロールコーターやコンマコーター、ナイフコーター、ダイコーター、スプレーコーター等の各種公知のコーターを用い、フィルム形成することできる。また、必要に応じ離型シートなどの支持体上に樹脂を塗工し、フィルム形成することができる。
【００８９】
＜走行機構＞
強化繊維シートや本発明のプリプレグを搬送するための走行機構としては、公知のローラー等を好適に用いることができる。本発明では強化繊維シートが水平方向または傾斜方向に搬送されるため、塗布部を挟んで前後にローラーを配置することが好ましい。
【００９０】
また、本発明では、強化繊維の配列乱れや毛羽立ちを抑制するため、強化繊維シートの走行経路はなるべく直線状であることが好ましい。また、プリプレグは離型シートとの積層体であるシート状一体物とすることが多いが、これの搬送工程において、屈曲部を有すると、内層と外層の周長差による皺が発生する場合が有るため、シート状一体物の走行経路もなるべく直線状であることが好ましい。この観点からは、シート状一体物の走行経路中では、ニップロールを用いる方が好ましい。
【００９１】
Ｓ字ロールとニップロールのどちらを用いるかは、製造条件や製造物の特性に応じ、適宜選択することが可能である。
【００９２】
＜高張力引き取り装置＞
本発明では、塗布部からプリプレグを引き出すための高張力引き取り装置を塗布部より工程下流に配置することが好ましい。これは、塗布部で、強化繊維シートとマトリックス樹脂の間で高い摩擦力、せん断応力が発生するため、それに打ち勝ってプリプレグを引き出すためには、工程下流で高い引き取り張力を発生させることが好ましいためである。高張力引き取り装置としては、ニップロールやＳ字ロール、ベルトプレスなどを用いることができる。いずれも装置とプリプレグの間の摩擦力を高めることで、スリップを防止し、安定した走行を可能とすることができる。このためには、摩擦係数の高い材料を装置表面に配したり、プリプレグへの押し付け圧を高くすることが好ましい。スリップを防止する観点からは、ベルトプレスが確実であるが、一方、Ｓ字ロールはロール径や接触長などで容易に摩擦力を制御でき、好ましい。
【００９３】
＜離型シート供給装置、ワインダー＞
本発明を用いてのプリプレグやＦＲＰの製造においては適宜離型シート供給装置やワインダーを用いることができ、そのようなものとしては公知のものを使用することができるが、いずれも巻き出し、あるいは巻き取り張力を巻き出しあるいは巻き取り速度にフィードバックできる機構を備えていることがシートの安定走行の観点から好ましい。
【００９４】
＜追含浸＞
所望の含浸度に調整するために、本発明にさらに塗布後に別途、含浸装置を用いて更に含浸度を高める手段を組み合わせることも可能である。ここでは、塗布部での含浸と区別するために、塗布後に追加で含浸することを追含浸、そのための装置を追含浸装置と称することとする。追含浸装置として用いられる装置には特に制限は無く、目的に応じて公知のものから適宜選択することができる。例えば、特開２０１１−１３２３８９号公報やＷＯ２０１５／０６０２９９パンフレット記載のように、シート状炭素繊維束と樹脂の積層体を、熱板で予熱しシート状炭素繊維束上の樹脂を十分軟化させた後、やはり加熱されたニップロールで加圧する装置を用いることで含浸を進めることができる。予熱のための熱板温度やニップロール表面温度、ニップロールの線圧、ニップロールの直径・数は所望の含浸度になるように適宜選択することができる。また、ＷＯ２０１０／１５００２２パンフレット記載のようなプリプレグシートがＳ字型に走行する“Ｓ−ラップロール”を用いることも可能である。本発明では“Ｓ−ラップロール”を単に“Ｓ字ロール”と称することとする。ＷＯ２０１０／１５００２２パンフレット図１ではプリプレグシートがＳ字型に走行する例が記載されているが、含浸が可能であれば、Ｕ字型や、Ｖ型またはΛ型のようにシートとロールの接触長を調整してもよい。また、含浸圧を高め含浸度を上げる場合には、対向するコンタクトロールを付加することも可能である。さらにＷＯ２０１５／０７６９８１パンフレット図４記載のように、“Ｓ−ラップロール”に対向してコンベヤーベルトを配することで含浸効率を向上させ、プリプレグの製造速度の高速化をはかることも可能である。また、ＷＯ２０１７／０６８１５９パンフレットや特開２０１６−２０３３９７号公報などに記載のように、含浸前にプリプレグに超音波を付与し、プリプレグを急速昇温することで、含浸効率を向上させることも可能である。また、特開２０１７−１５４３３０号公報記載のように、超音波発生装置で複数の“しごき刃”振動させる含浸装置を用いることも可能である。また、特開２０１３−２２８６８号公報記載のようにプリプレグを折り畳んで含浸することも可能である。
【００９５】
＜簡易追含浸＞
上記では、従来の追含浸装置を適用する例を示したが、塗布部直後では未だ１次プリプレグの温度が高い場合があり、そのような場合には塗布部を出て後、あまり時間が経っていない段階で追含浸操作を加えると、１次プリプレグを再昇温するための熱板などの加熱装置を省略あるいは簡略化し、含浸装置を大幅に簡略化・小型化することも可能である。このように塗布部直後に位置させる含浸装置を簡易追含浸装置と称することとする。簡易追含浸装置としては加熱ニップロールや加熱Ｓ字ロールを用いることができるが、通常の含浸装置に比較し、ロール径や設定圧力、１次プリプレグとロールの接触長を減じることができ、装置を小型化できるだけでなく消費電力なども減じることができ、好ましい。
【００９６】
また、１次プリプレグが簡易追含浸装置に入る前に、１次プリプレグに離形シートを付与すると、１次プリプレグの走行性が向上し好ましい。
【００９７】
図１７には、簡易追含浸装置を具備したプリプレグ製造工程の一例を示している。塗布部４３０の直後に簡易追含浸装置４５３を備えている。ここでは、簡易追含浸装置４５３はニップロールの例を示しているが、ニップローラーは加熱機構を備えていることが好ましい。また、ニップロールの段数は目的により適宜選択可能であるが、工程簡略化の観点からは３段以下が好ましい（図１７では２段の例を示している）。また、ニップローラーは駆動装置を備えていることがプリプレグ搬送の張力制御が容易である観点から好ましい。ニップ圧力は所望の含浸度に合わせ、適宜調整可能である。
【００９８】
また、ニップロール表面は１次プリプレグが貼りつかないように適切な離型処理が施されていたり、１次プリプレグとニップロールの間に離型シートを挿入したりすることが好ましい。１次プリプレグとニップロールの間に離型シートを挿入する場合には、塗布部４３０側から挿入し、高張力引き取り装置４４４側のロールで離型シートを１次プリプレグから引き離すこともできる。引き離された離型シートはそのまま巻き取ってもよいし、そのまま再度、塗布部４３０側から挿入するようサーキット走行させてもよい。
【００９９】
また、追含浸装置としてはニップロールのほか、前記した“Ｓ−ラップロール”や固定バー等を用いることもできる。
【０１００】
＜プリプレグ＞
本発明で言うプリプレグとは、強化繊維シートにマトリックス樹脂が付与されたものであり、ＦＲＰを製造するための２次元のシート状中間基材である。この意味から逸脱しない範囲で、いわゆる引き抜き材（プルトルージョン）も本発明ではプリプレグに含めるものとする。また、後述するようにプリプレグの幅には特に制限は無く、幅が狭いテープ状として製造しても幅が２ｍ程度までの広幅として製造しても良い。また、プリプレグの厚みについても特に制限は無いが、０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度とすることが一般的である。
【０１０１】
本発明の製造方法で得られるプリプレグにおいてマトリックス樹脂の含浸率は１０％以上であることが望ましい。マトリックス樹脂の含浸の様子は、採取したプリプレグを裂き、内部を目視することで含浸の様子を確認することができ、より定量的には例えば剥離法で評価することが可能である。剥離法によるマトリックス樹脂の含浸率は以下のようにして測定することができる。すなわち、採取したプリプレグを粘着テープで挟み、これを剥離し、マトリックス樹脂が付着した強化繊維とマトリックス樹脂が付着していない強化繊維を分離する。そして、投入した強化繊維シート全体の質量に対するマトリックス樹脂が付着した強化繊維の質量の比率を剥離法によるマトリックス樹脂の含浸率とすることができる。また、含浸度が高いプリプレグでは、プリプレグの毛細管現象による吸水率により含浸度を評価することもできる。具体的には、特表２０１６−５１００７７号公報に記載の方法にならい、プリプレグを１０ｃｍ×１０ｃｍにカットし、その１辺を５ｍｍ、水に５分間浸漬した時の質量変化から計算することができる。
【０１０２】
＜プリプレグ幅＞
プリプレグの幅には、特に制限は無く、幅が数十ｃｍ〜２ｍ程度の広幅でも良いし、幅数ｍｍ〜数十ｍｍのテープ状でも良く、用途に応じ幅を選択することができる。近年では、プリプレグの積層工程を効率化するため、細幅プリプレグやプリプレグテープを自動積層していくＡＴＬ（Automated Tape Laying）やＡＦＰ（Automated Fiber Placement）と呼ばれる装置が広く用いられるようになってきており、これに適合した幅とすることも好ましい。ＡＴＬでは幅が約７．５ｃｍ、約１５ｃｍ、約３０ｃｍ程度の細幅プリプレグが用いられることが多く、ＡＦＰでは約３ｍｍ〜約２５ｍｍ程度のプリプレグテープが用いられることが多い。
【０１０３】
所望の幅のプリプレグを得る方法には特に制限は無く、幅１ｍ〜２ｍ程度の広幅プリプレグを細幅にスリットする方法を用いることができる。また、スリット工程を簡略化あるいは省略するため、最初から所望の幅となるよう本発明で用いる塗布部の幅を調整することもできる。例えば、ＡＴＬ用に３０ｃｍ幅の細幅プリプレグを製造する場合には、塗布部出口の幅をそれに応じて調整すればよい。また、これを効率的に製造するためには、製品幅を３０ｃｍとして製造することが好ましく、係る製造装置を複数個並列させると、同一の走行装置・搬送装置、各種ロール、ワインダーを用いて複数ラインのプリプレグを製造することができる。
【０１０４】
図１８には一例として、塗布部を５つ並列方向に連結した例を示している。この時、５枚の強化繊維シート４１６は、それぞれ独立した５つの塗布部４３０を通過し、５枚の１次プリプレグ４７１が得られるようにしても良いし、塗布部４３０は並列方向に一体化されていてもよい。この場合には、塗布部４３０中で幅規制機構、塗布部出口幅を独立に５つ備えればよい。
【０１０５】
また、プリプレグテープの場合には、テープ状の強化繊維束が１糸条〜４糸状程度で強化繊維シートを形成させ、これを所望のテープ幅が得られるように幅を調整した塗布部に通すことで得ることもできる。プリプレグテープの場合はテープ同士の横方向の重なりを制御する観点から、特にテープ幅の精度が求められる場合が多い。このため、塗布部出口幅をより厳密に管理することが好ましく、この場合には、前記のＬ、Ｌ２およびＷが、Ｌ≦Ｗ＋１ｍｍおよび／またはＬ２≦Ｗ＋１ｍｍ、の関係を満たすようすることが好ましい。
【０１０６】
＜スリット＞
プリプレグのスリット方法にも特に制限は無く、公知のスリット装置を用いることができる。プリプレグを一旦巻き取った後、改めてスリット装置に設置し、スリットを行っても良いし、効率化のため、プリプレグ一旦巻き取ることなくプリプレグ作製工程から連続してスリット工程を配置しても良い。また、スリット工程は１ｍ以上の広幅プリプレグを直接、所望の幅にスリットしても良いし、一旦、３０ｃｍ程度の細幅プリプレグにカット・小分けした後、これを改めて所望の幅にスリットしても良い。
【０１０７】
なお、上記の細幅プリプレグ、プリプレグテープを複数の塗布部を並列させた場合には、それぞれ独立に離型シートを供給しても良いし、１枚の広幅離型シートを供給し、これに複数枚のプリプレグを積層させても良い。このようにして得られるプリプレグの幅方向の端部を切り落とし、ＡＴＬやＡＦＰの装置に供給することができる。この場合には切り落とす端部の大部分が離型シートとなるため、スリットカッター刃に付着するマトリックス樹脂成分（ＦＲＰの場合には樹脂成分）を減じることができ、スリットカッター刃の清掃周期を延長できるというメリットもある。
【０１０８】
＜本発明の変形態様（バリエーション）および応用態様＞
本発明においては、塗布部を複数個用い、更なる製造工程の効率化やの高機能化を図ることができる。
【０１０９】
例えば、複数枚のプリプレグを積層させるように複数の塗布部を配置することができる。図１９には一例として、２つの塗布部を用いてプリプレグの積層を行う態様の例を示している。第１の塗布部４３１と第２の塗布部４３２から引き出された２枚の１次プリプレグ４７１は方向転換ロール４４５を経て、その下流の積層ロール４４７で積層される。この時、１次プリプレグ４７１と方向転換ロール間に離型シートを位置させると、プリプレグがロールに貼りつくことを抑制し、走行を安定化することができ、好ましい。なお、方向転換ロールは、離型処理の施された方向転換ガイド等で代用することも可能である
このような積層型のプリプレグとすることで、プリプレグ積層工程の効率化を図ることができ、例えば厚ものＦＲＰを作製する場合に有効である。また、薄ものプリプレグを多層積層することで、ＦＲＰの靱性や耐衝撃性が向上することが期待でき、本製造方法を適用することで、薄もの多層積層プリプレグを効率的に得ることができる。さらに、異なる種類のプリプレグを容易に積層することで、機能性を付加したヘテロ結合プリプレグを容易に得ることができる。この場合、強化繊維の種類や繊度、フィラメント数、力学物性、繊維表面特性などを変更することが可能である。また、マトリックス樹脂（プリプレグの場合は樹脂）も異なるものを用いることが可能である。例えば、厚みの異なるプリプレグや力学物性が異なるものを積層したヘテロ結合プリプレグとすることができる。また、第１の塗布部で力学物性の優れる樹脂を付与し、第２の塗布部でタック性に優れる樹脂を付与し、これらを積層することで力学物性とタック性を両立できるプリプレグを容易に得ることができる。また、逆に表面にタック性の無い樹脂を配置することも可能である。また、第１の塗布部で粒子なしの樹脂を付与し、第２の塗布部で粒子含有樹脂を付与することもできる。
【０１１０】
別の様態としては、図１８で例示し前記したように、塗布部を強化繊維シートの走行方向に対し、複数個並列させる、すなわち複数個の塗布部を強化繊維シートの幅方向に並列させることができる。これにより、細幅やテープ状のプリプレグの製造を効率化することができる。また、塗布部毎に、強化繊維やマトリックス樹脂を変更すると幅方向に性質の異なるプリプレグを得ることもできる。
【０１１１】
また、別の様態としては、強化繊維シートの走行方向に対して塗布部を直列に複数個配置させることができる。このような直列型の配置とすることで、１次プリプレグの厚み方向にマトリックス樹脂種類を変えることができる。また、同じ種類のマトリックス樹脂であっても、塗布部によって塗布条件を変えることで、走行安定性や高速走行性などを向上することもできる。例えば、第１の塗布部で力学物性の優れる樹脂を付与し、第２の塗布部でタック性に優れる樹脂を付与し、これらを積層することで力学物性とタック性を両立できるプリプレグを容易に得ることができる。また、逆に表面にタック性の無い樹脂を配置することも可能である。また、第１の塗布部で粒子なしの樹脂を付与し、第２の塗布部で粒子含有樹脂を付与することもできる。
【０１１２】
以上のように、複数の塗布部を配置させる様態をいくつか示したが、塗布部の数に特に制限は無く、目的に応じ種々、適用することができる。また、これらの配置を複合させることももちろん可能である。更に、塗布部の各種サイズ・形状や塗布条件（温度など）も混合して用いることもできる。
【０１１３】
以上述べてきたように、本発明の製造方法は製造効率化・安定化のみならず、製品の高性能化・機能化も可能であり、拡張性にも優れた製造方法である。
【０１１４】
＜マトリックス樹脂供給機構＞
本発明において塗布部内にマトリックス樹脂は貯留されているが、塗工が進行するのでマトリックス樹脂を適宜補給することが好ましい。マトリックス樹脂を塗布部に供給する機構には特に制限は無く、公知の装置を使用することができる。マトリックス樹脂は連続的に塗布部に供給することが、塗布部の上部液面を乱さず、強化繊維シートの走行を安定化でき、好ましい。例えば、マトリックス樹脂を貯留する槽から自重を駆動力として供給したり、ポンプなどを用いて連続的に供給することができる。ポンプとしては、ギヤポンプやチューブポンプ、圧力ポンプなどマトリックス樹脂の性質に応じ適宜使用することができる。また、マトリックス樹脂が室温で固体の場合には、貯留層上部にメルターを備えておくことが好ましい。また、連続押し出し機などを用いることもできる。また、マトリックス樹脂供給量はマトリックス樹脂の塗布部上部の液面がなるべく一定となるよう、塗布量に応じ連続供給できる機構を備えることが好ましい。このためには、例えば、前記したように液面高さや塗布部重量などをモニタリングし、それを供給装置にフィードバックするような機構が考えられる。
【０１１５】
＜オンラインモニタリング＞
また、塗布量のモニタリングのために、塗布量をオンラインモニタリングできる機構を備えることが好ましい。オンラインモニタリング方法についても特に制限は無く、公知のものを使用可能である。例えば、厚みを計測する装置として、例えばベータ線計などを用いることができる。この場合は、強化繊維シート厚みとプリプレグの厚みを計測し、その差分を解析することで塗布量を見積もることが可能である。オンラインモニタリングされた塗布量は、直ぐに塗布部にフィードバックされ、塗布部の温度や狭窄部２３の隙間Ｄ（図１参照）の調整に利用することができる。塗布量モニタリングは、もちろん欠点モニタリングとしても使用可能である。厚み計測位置としては、例えば図１５で言えば、塗布部４３０に導入される前に強化繊維シート４１６の厚みを計測し、塗布部４３０と高張力引取り装置４４４の間でプリプレグの厚みを計測することができる。また、赤外線、近赤外線、カメラ（画像解析）などを用いたオンライン欠点モニタリングを行うことも好ましい。
【０１１６】
本発明の塗工装置は、強化繊維が一方向に配列された強化繊維シートを鉛直方向下向きに走行させる走行機構と、塗布機構を有し、前記塗布機構はその内部にマトリックス樹脂を貯留可能であり、さらに互いに連通された液溜り部と狭窄部を備えており、前記液溜り部は、強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部は、スリット状の断面を有し、かつ液溜り部上面よりも小さい断面積を有するものである。
【０１１７】
以下では、当該塗工装置を用いたプリプレグの製造例を具体的に挙げて本発明をより詳細に説明する。なお、以下は例示であり、本発明は以下に説明される態様に限定して解釈されるものではない。
【０１１８】
図１５は本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の例の概略図である。複数個の強化繊維ボビン４１２はクリール４１１に掛けられ、方向転換ガイド４１３を経て、引き出される。この時、クリールに付与されたブレーキ機構により一定張力で強化繊維４１４を引き出すことができる。引き出された複数本の強化繊維４１４は強化繊維配列装置４１５により整然と配列され、強化繊維シート４１６が形成される。なお、図１５では強化繊維は３糸条しか描画されていないが、実際には、１糸条〜数百糸条とすることができ、所望のプリプレグ幅、繊維目付けとするよう調整可能である。その後、拡幅装置４１７、平滑化装置４１８を経て、搬送ロール４１９を経て、強化繊維シート予熱装置４２０、塗布部４３０に導かれる。強化繊維シート予熱装置４２０は塗布部中のマトリックス樹脂温度と強化繊維シートとの温度をなるべく合わせるために用いることができるが、省略することも可能である。図１５では、強化繊維配列装置４１５〜搬送ロール４１９まで強化繊維シート４１６は装置間を直線状に搬送される。なお、拡幅装置４１７、平滑化装置４１８は、目的に応じ、適宜スキップすることもできるし、装置を配置しないこともできる。また、強化繊維配列装置４１５、拡幅装置４１７、平滑化装置４１８の配列順序は目的に応じ適宜変更することもできる。強化繊維シート４１６は搬送ロール４１９から斜め下向きに走行し、塗布部４３０を経て高張力引取り装置４４４に到達する。塗布部４３０は本発明の目的を達成する範囲で任意の塗布部形状を採用することができる。例えば、図９〜図１２、図１４、図２７、図２９、図３２のような形状が挙げられる。また、必要に応じ図８のように幅規制機構を備えることもできる。図１５では、供給装置４４２、４４３から巻き出された離型シートや樹脂フィルム４４６を高張力引取り装置４４４上で１次プリプレグ４７１に積層することができる。ここで、樹脂フィルム、離型シートは単独で用いても良いし、樹脂フィルムと離型シートの積層体としても良い。この時は、樹脂面をプリプレグ表面に密着させることが好ましい。離型シートには離型紙や離型フィルムなどを用いることができる。図１５では高張力引取り装置４４４としてニップロールを描画している。その後、シート状一体物は熱板４５１と加熱ニップロール４５２を備えた追含浸装置４５０を経て、冷却装置４６１で冷却された後、引き取り装置４６２で引き取られ、上側の離型シート４４６を剥がした後、ワインダー４６４で巻き取り、製品となるプリプレグ／離型シートからなるシート状一体物４７２を得ることができる。高張力引取り装置４４４からワインダー４６４までシート状一体物は基本直線状に搬送されるため、皺の発生を抑制することができる。なお、図１５では、マトリックス樹脂供給装置、オンラインモニタリング装置の描画は省略してある。
【０１１９】
図１６は本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。図１６では、追含浸装置として“Ｓ−ラップロール”型の加熱Ｓ字ロール４５５を２ロール−２セット（合計４個）用いた例を描画しているが、ロール数は目的に応じ、もちろん増減できる。また、図１６では含浸効果を高めるためのコンタクトロール４５６も描画しているが、目的により省略することももちろん可能である。
【０１２０】
図１７は本発明を用いたプリプレグの製造工程・装置の別の例の概略図である。ここでは、簡易追含浸装置を用いた例を示している。図１７においては、簡易追含浸装置４５３は塗布部４３０の直後に設置されているため、プリプレグ４７１が高温状態で簡易追含浸装置４５３に導かれるため、含浸装置を簡略化・小型化できる。図１７では、一例として加熱ニップロール４５４を描画しているが、目的によっては、もちろん小型の加熱Ｓ字ロールでも良い。簡易追含浸装置を用いるとプリプレグ製造装置全体を非常にコンパクトにすることができることもメリットである。特に、樹脂フィルム４４６を粒子含有の樹脂フィルムとする場合には、１次プリプレグの含浸度を上げておくと、次工程で樹脂フィルム中の粒子をプリプレグ表層に配置することができ、好ましい。
【０１２１】
以下に、本発明の実施態様である、液溜り部のうち断面積が断続的に減少する部分の作用についてシミュレーションにより検証した例を説明する。
【０１２２】
シミュレーションの実施にあたっては、ソフトとしてＳＩＭＥＮＳ社製ＳＴＡＲ−ＣＣＭ＋を用い、ナビエ・ストークス方程式を解いて、断面積が断続的に減少する部分での液流、液圧を数値解析した。より具体的には、断面積が断続的に減少する部分を流体部分としてモデル化し、２次元流れ、すなわち流体（マトリックス樹脂）はＸ−Ｚ平面のみの流れであり、Ｙ方向には流れないということを前提とした。この時、流体の粘度は１０Ｐａ・ｓ、密度は１０００ｋｇ／ｍ３、強化繊維シートの走行速度は２０ｍ／分とした。θ＝３０°、Ｈ＝５０ｍｍとした時の解析結果を図２０、図２１に示す。なお、本解析は強化繊維シートに対し面対称を前提としたので、上半分のみを図に示してある。
【０１２３】
図２０に示したように、液溜り部のうち断面積が断続的に減少する部分では出口側に方向に行くに従い液圧が高くなり、また最大液圧も０．７８２ＭＰａと高いことがわかる。また、図２１に示したように、強化繊維シートの随伴流が高液圧部分で跳ね返され、循環流を形成することがわかる。また、図２２、２３にはテーパー長さ（すなわちＨ）を１ｍｍとした例を示すが、最大液圧が０．６４０ＭＰａとＨ＝５０ｍｍの場合よりは低いが、やはり高い液圧となる計算結果であった（図２２）。これにより、狭窄部付近で強化繊維シートの走行方向と逆方向に向かう流れが形成されている様子が図２３に示されている。
【０１２４】
一方、図２４、２５にはＨ＝０ｍｍ、すなわち、液溜り部のうち断面積が断続的に減少する部分が無い場合の計算結果を示す。これによると、最大液圧は０．１６６ＭＰａとＨ＝１ｍｍの場合に比べて、かなり低い液圧（約１／４）となる計算結果であった。また、低い液圧と窄部近傍にテーパー形状が無いこととあいまって、狭窄部近傍では出口側部材に沿う方向の流れが大きくなり、強化繊維シートの走行方向と逆方向に向かう流れの形成が弱いことが示唆されている（図２５）。
【０１２５】
テーパー長さＨによる循環流の形成をより詳細に考察するため、Ｈを変更した時の流速をグレースケールで色づけしたものを図２６に比較して示す。流速図は色が濃い方が流速が大きいことを示している。まず、液の流れ方向を示す図を見ると、Ｈ＝０でも循環流が形成されているように見えるが、流速図を見るとＨ＝０ｍｍではＨ＝１ｍｍのケースに比べ狭窄部から一旦外側に向かい、その後、強化繊維シートの走行方向とは逆方向に向かう液流の流速が低く（図ではより淡色）なっていることがわかる。これより、Ｈ＝０ｍｍでは循環流の形成がかなり弱く、本発明の効果は得られないと考えられる。次にＨ＝５０ｍｍではＨ＝１ｍｍのケースに比べ、狭窄部近傍はもちろん、そこから離れた場所でも強化繊維シートの走行方向とは逆方向の流れの流速が大きく（色が濃く）、循環流の形成が強く、本発明の効果がより高く発揮される。さらに、Ｈ＝０ｍｍやＨ＝１ｍｍでは狭窄部から外側方向の隅（図では右上隅）に液流が極端に小さくなっていることから、滞留部が形成されていることがわかる。このような滞留部があると、液であるマトリックス樹脂の劣化が発生し易く、特に熱硬化性樹脂を用いる場合にはこの部分で硬化が発生し、硬化物が液で運ばれ異物として工程を乱したり、得られるプリプレグの品質を低下させる場合がある。しかしながら、Ｈ＝５０ｍｍのように断面積が断続的に減少する部分が長いと、このような液の滞留部が発生し難く、工程安定化やプリプレグの品質向上には有利であることが分かる。
【０１２６】
以上のように、断面積が断続的に減少する部分を有することの効果、およびＨの値が大きい方が液圧が高くなるとともに、循環流も大きくなることが示され、Ｈの値が大きい方がより本発明の効果をより高くすることができることがわかる。
【０１２７】
以下に、本発明のプリプレグの製造方法によりプリプレグを得る例について説明する。しかし、本発明は係る例に限定して解釈されるものではない。
【０１２８】
＜例１：熱硬化性広幅プリプレグ（１）＞
塗布部としては、図２７の形態の塗布部２０ｆタイプの塗布部を用い、プリプレグ製造装置として図１５記載の構成の装置（樹脂供給部は描画を省略）から拡幅装置、平滑化装置、追含浸装置を除いた装置を用いることができる。
【０１２９】
塗布部の側壁部材はアクリル樹脂板で作製し、内部の様子が観察できるようにすることができる。また、液溜り部での強化繊維シートの走行方向は水平方向、液溜り部は２段テーパー状であるが、１段目テーパーは開き角度１５〜２０°、テーパー長さ（すなわちＨ）は１０〜７０ｍｍ、２段目テーパーは開き角度５〜１０°とすることができる。また、幅規制機構として、図８記載のような塗布部内部形状に合わせた板状ブッシュを備えており、さらにこの板状ブッシュの設置位置自在に変更し、Ｌ２を適宜調整できるようにできる。狭窄部の幅Ｕは、Ｌ２を３００ｍｍとした場合、３００ｍｍとなるようにできる。狭窄部の隙間Ｄは０．１８ｍｍ程度とし、所望の目付けに応じ調整可能である。前記の場合、出口スリットのアスペクト比は１５００となる。また、狭窄部出口からマトリックス樹脂が漏れないように、狭窄部出口面においてブッシュより外側は塞いで使用することができる。また、液溜り部の上面と貯留部の上面で定義される距離Ｂは５０〜７０ｍｍとできる。また、液溜り部の長さＣは強化繊維シートの走行が可能な範囲で短くすることができるが、具体的には１００〜２００ｍｍとすることができる。
【０１３０】
強化繊維としては、炭素繊維（東レ製、“トレカ（登録商標）”Ｔ８００Ｓ（２４Ｋ））などを用い、マトリックス樹脂として後記する熱硬化性エポキシ樹脂組成物を用いることができる。また、強化繊維ボビンの数は作製するプリプレグの目付けに応じて変更可能だが、５６糸条とすると一般的な目付けのプリプレグが得られる。
【０１３１】
そして、マトリックス樹脂としてビフェノール型エポキシ樹脂（三菱ケミカル社製“ｊＥＲ（登録商標）”８２５）を用い、室温で（樹脂粘度は４〜７Ｐａ・ｓ相当）、強化繊維シート、プリプレグの走行速度を５〜２５ｍ／分としてプリプレグを作製することができる。
【０１３２】
また、本例のように塗布部をアクリル等の透明な材質のもので作製すると、塗布部内部の観察が可能となるため、強化繊維シートの走行性を評価することができる。より、具体的には、連続走行性の評価は下記のように行うことができる。すなわち、強化繊維シートを３０分間連続走行させ、毛羽詰まり・糸切れが無いものを「Ｇｏｏｄ」、毛羽が詰まり糸切れしたものを「Ｂａｄ」とする。また、毛羽詰まりの兆候を評価するため、６０分間および１２０分間の連続走行後に塗布部を分解して上面部材の接液面を目視で観察し、毛羽の有無を調べる。連続走行後に狭窄部の付近に毛羽が付着しているものを毛羽防止性「Ｐｏｏｒ」、連続走行後に狭窄部から遠い部分（断面積が減少しない部分と断面積が連続的に減少する部分の境界付近）に毛羽が付着しているものを毛羽防止性「Ｆａｉｒ」、連続走行後に上面部材の接液面に毛羽が付着していないものを毛羽防止性「Ｇｏｏｄ」とする。また、走行速度２０ｍ／分で６０分間連続走行させ、断面積が減少しない部分と断面積が連続的に減少する部分の境界の強化繊維シートに強化繊維束の割れ（縦スジ状にシート状強化繊維束が裂けている部分）や強化繊維束の端部折れ（強化繊維束が重なっている部分）がなく均一に走行している時間を測定する。繊維束の割れ、および繊維束の端部折れがなく均一に走行している時間の割合が全走行時間の９０％以上を占めるものを「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」、５０％以上９０％未満のものを「Ｇｏｏｄ」、１０％以上５０％未満のものを「Ｆａｉｒ」、１０％未満のものを「Ｐｏｏｒ」とする。
【０１３３】
本例では、強化繊維シートの走行速度を２０ｍ／分程度の高速走行としても、Ｈ≧３０ｍｍでは毛羽・糸詰まりが無く（Ｇｏｏｄ）、毛羽防止性もＧｏｏｄとすることができる。また、幅規制機構下端部の幅Ｌ２と１次プリプレグの幅Ｗの関係Ｌ２−Ｗを０≦Ｌ２−Ｗ≦Ｗ＋２（ｍｍ）とすると、強化繊維束の割れはＥｘｃｅｌｌｅｎｔ、強化繊維束の端部折れをＥｘｃｅｌｌｅｎｔとすることができる。
【０１３４】
また、テーパー形状および、狭窄部の隙間Ｄを適切に調整することで、剥離法による含浸率を５０％以上とすることができる。剥離法による含浸率は、採取したプリプレグを粘着テープで挟み、これを剥離し、マトリックス樹脂が付着した強化繊維とマトリックス樹脂が付着していない強化繊維を分離し、投入した強化繊維シート全体の質量に対するマトリックス樹脂が付着した強化繊維の質量の比率から計算する。
【０１３５】
また、このようにして得られる１次プリプレグの幅方向１００ｍｍ四方角の目付けは、炭素繊維、樹脂ともプラスマイナス２質量％の範囲に収めることができ、優れた幅方向の目付け均一性を得ることができる。なお、プリプレグの幅方向の目付け均一性は以下のように評価できる。幅３００ｍｍのプリプレグを幅方向に１００ｍｍ四方で右端部、中央、左端部で切り出し、プリプレグの質量、炭素繊維の質量をそれぞれｎ＝３で測定する。炭素繊維の質量はプリプレグから樹脂を溶剤で溶出した残渣として測定する。これから、各サンプリング位置での平均値をそれぞれ算出し、各サンプリング位置での平均値同士を比較する。
【０１３６】
＜例２：熱硬化性広幅プリプレグ（２）＞
塗布部をステンレス製とし、さらにマトリックス樹脂を加温するため、塗布部外周にプレートヒーターを貼り付け、熱電対で温度計測を行いながら、マトリックス樹脂の温度および粘度を調整できるようにすることができる。そして、この他は前記した例１と同様の塗布部、プリプレグ製造装置、強化繊維シートとすることができる。
【０１３７】
そして、マトリックス樹脂として、熱硬化性エポキシ樹脂組成物であるマトリックス樹脂Ａを用いることができる。これは、エポキシ樹脂（芳香族アミン型エポキシ樹脂＋ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物）、硬化剤（ジアミノジフェニルスルホン）、ポリエーテルスルホンの混合物であり、ポリマー粒子は含有していない。このマトリックス樹脂Ａの粘度はＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＡＲＥＳ−Ｇ２を用いて測定でき、測定周波数０．５Ｈｚ、昇温速度１．５℃／分、７５℃で５０Ｐａ・ｓ、９０℃で１５Ｐａ・ｓ、１０５℃で４Ｐａ・ｓである。このマトリックス樹脂Ａを用い、塗布部のマトリックス樹脂温度を７５〜１０５℃とし、強化繊維シート、プリプレグの走行速度を５〜２５ｍ／分としてプリプレグを作製することができる。
【０１３８】
例えば、塗布部の１段目テーパーは開き角度１７°、２段目テーパーは開き角度７°とし、Ｈ＝７０ｍｍ、Ｌ２−Ｗ＝０ｍｍとし、塗布部のマトリックス樹脂温度を９０℃として、強化繊維シート、プリプレグの走行速度を２０ｍ／分としてプリプレグを作製し、高速走行性を評価すると、毛羽・糸詰まりが無く、毛羽防止性もＧｏｏｄとすることができる。また、剥離法による含浸度も５０％以上、幅方向の目付け均一性も±２％の範囲収めることができる。
【０１３９】
＜例３：熱硬化性広幅プリプレグ（３）＞
ここでは、簡易追含浸と、その後の樹脂フィルム積層の例を示す。塗布部としては例２と同様とし、プリプレグ製造装置としては図２８記載のものを用いることができる。
【０１４０】
例２で述べた強化繊維シートをやはり例２で述べたマトリックス樹脂Ａを８０〜１００℃で塗布し、１次プリプレグを得ることができる。そして塗布部の直後に設置した追含浸装置で追含浸を行い、吸水率による含浸率が３〜１５％となるように含浸度を上げることができる。この時、簡易追含浸装置は多段ニップロールとすることができ、また、ニップロール上で離型シートを挿入することができる。そして、この離型シートはサーキット走行させることができる。また、吸水率による含浸率は、特表２０１６−５１００７７号公報に記載の方法にならい、プリプレグを１０ｃｍ×１０ｃｍにカットし、その１辺を５ｍｍ、水に５分間浸漬した時の質量変化から計算できる。その後、樹脂フィルムを上下あるいは片方から含浸度が高いプリプレグに積層し、これを追含浸機に導き、含浸率を０．１〜１５％まで調整することができる。強化繊維シート、プリプレグの走行速度は５〜２５ｍ／分とすることができる。
【０１４１】
例えば、塗布部の１段目テーパーは開き角度１７°、２段目テーパーは開き角度７°とし、Ｈ＝７０ｍｍ、Ｌ２−Ｗ＝０ｍｍとし、塗布部のマトリックス樹脂Ａの温度を９０℃とし、簡易追含浸装置のニップロールの表面温度を１００℃とし、樹脂フィルムとして後述するマトリックス樹脂Ｂのフィルムと離型シートの積層体を用い、強化繊維シート、プリプレグの走行速度を２０ｍ／分としてプリプレグを作製すると、吸水率による含浸率を５％程度とすることができる。なお、マトリックス樹脂Ｂは熱硬化性エポキシ樹脂組成物であり、エポキシ樹脂（芳香族アミン型エポキシ樹脂＋ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物）、硬化剤（ジアミノジフェニルスルホン）、ポリエーテルスルホンの混合物に、ポリマー粒子として、特開２０１１−１６２６１９号公報実施例記載の「粒子３」（Ｔｇ＝１５０℃）を樹脂組成物全体の質量を１００質量％としたとき１３質量％となるよう添加したものを用いる。これの粘度は、測定周波数０．５Ｈｚ、昇温速度１．５℃／分で測定したところ、７５℃で１１８Ｐａ・ｓ、９０℃で３２Ｐａ・ｓ、１０５℃で１０Ｐａ・ｓである。このマトリックス樹脂Ｂを公知の方法で樹脂フィルム化して用いることができる。
【０１４２】
このポリマー粒子含有プリプレグを６層積層し、オートクレーブを用いて１８０℃、６ｋｇｆ／ｃｍ２（０．５８８ＭＰａ）で２時間硬化させ、ＣＦＲＰを得ることができる。引っ張り強度は３．０ＧＰａ程度とすることができ、航空・宇宙用の構造材料として好適な機械特性と言える。なお、ＣＦＲＰ引っ張り強度は、ＷＯ２０１１／１１８１０６パンフレットと同様に測定を行い、プリプレグ中の強化繊維の体積％を５６．５％に規格化した値を用いることができる。また、得られるＣＦＲＰの断面は、強化繊維層が整然と水平方向に積層されており、強化繊維層と強化繊維層の間にマトリックス樹脂層が形成されており、さらに、この強化繊維層間にポリマー粒子のほとんどを配置することができる。この様子は電子顕微鏡などを用いたＣＦＲＰ断面観察により確認することができる。
【０１４３】
なお、炭素繊維およびマトリックス樹脂Ａを用い、従来のホットメルト法で作製したプリプレグをオートクレーブを用いて１８０℃、６ｋｇｆ／ｃｍ２（０．５８８ＭＰａ）で２時間硬化させたＣＦＲＰの引っ張り強度は２．９ＧＰａ程度である。
【０１４４】
＜例４：熱可塑性プリプレグテープ（１）＞
図２９に示した塗布部２０ｇを用いると、複数枚の強化繊維シートを液溜まり部内に備えた複数の方向転換部材に通すことにより、初期含浸を行い、これらを積層・合一後、さらに狭窄部で付与するマトリックス樹脂の計量・含浸を行うとともに、プリプレグ断面形状の賦形を行うことができる。マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を主体としたもの、特に耐熱性の高いスーパーエンプラを用いる場合には、含浸において、特に高温プロセスが要求される。このため、追含浸での負荷を減じるためには、塗布部で含浸を進めておくことが有効であり、図２９に示したような塗布部をその好適な例として挙げることができる。また、熱分解や酸化分解を抑制するため、塗布部内を窒素やアルゴンなどの不活性ガスで満たすことが好ましい。このため、開口部には強化繊維シートの走行に支障をきたさない範囲でシール部材を設けることが好ましい。
【０１４５】
熱可塑性プリプレグテープを作製するにあたり、図２９に示した塗布部２０ｇは、１段目テーパーは開き角度１５〜２０°、２段目テーパーは開き角度５〜１０°とし、Ｈ＝５０〜７０ｍｍ、Ｌ２−Ｗ＝０〜１ｍｍ、Ｂ＝３０〜７０ｍｍ、Ｃ＝２５０〜３５０ｍｍとし、塗布部を窒素で充満させるとともに、脱気機構も用いることができる。また、プリプレグ製造装置としては図２３記載の装置を用いることができる。図３０では３糸条の強化繊維を配列させて１枚の強化繊維シートを形成し、これを２枚用いてプリプレグを製造するように描画しているが、強化繊維ボビンと強化繊維シートの枚数はもちろん適宜変更可能である。例えば、強化繊維として、炭素繊維（東レ製、“トレカ（登録商標）”Ｔ８００Ｓ（２４Ｋ））を用い、これを３糸条で１枚の強化繊維シートを形成し、これを２枚用いて、幅２０ｍｍのプリプレグを製造する。また、マトリックス樹脂としては低粘度ポリアミド６を用い、塗布部でのマトリックス樹脂の温度を２８０〜３００℃としてプリプレグを製造するが、この時、図３０記載のように塗布部直後に簡易追含浸のためのニップロールを配し、これの表面温度を２００〜２５０℃として完全に含浸を行うことができる。強化繊維シート、プリプレグの走行速度は５〜２０ｍ／分とすることができる。このようにして得られる熱可塑性プリプレグの成形物は内部にボイドが見られず、良好な機械的特性を発揮することができる。なお、図３０に示した装置において、簡易追含浸装置の下流側に、例えば特許文献３記載のようにカレンダーロール、牽引装置を配置することもできる。
【０１４６】
＜例５：熱可塑性プリプレグテープ（２）＞
前記した例４において、マトリックス樹脂をスーパーエンプラに変更することも可能であり、例えばＰＥＥＫを用いる場合には、塗布部でのマトリックス樹脂の温度を３５０〜４２０℃、簡易追含浸のためのニップロール表面温度を３００〜４００℃として完全に含浸を行うことができる。また、ＰＥＫＫを用いる場合には、塗布部でのマトリックス樹脂の温度を３８０〜４２０℃、簡易追含浸のためのニップロール表面温度を３２０〜４２０℃として完全に含浸を行うことができる。また、強化繊維シート、プリプレグの走行速度は５〜２０ｍ／分とすることができる。このようにして得られる熱可塑性プリプレグの成形物は内部にボイドが見られず、良好な機械的特性と耐熱性を発揮することができる。
【実施例】
【０１４７】
＜プリプレグ製造装置＞
プリプレグ製造装置として図３１記載の構成の装置（樹脂供給部は描画を省略）を用いた。【０１４８】
＜塗布部＞
塗布部としては、図３２の形態の塗布部２０ｈタイプの塗布部を用い、塗布部の側面部材はアクリル樹脂板で作製し、内部の様子が観察できるようにした。但し、狭窄部のみステンレス製とした。また、液溜り部での強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が減少する部分における強化繊維シートの走行方向は水平方向（０°）とし、液溜り部の構成は２段テーパー状とし、１段目テーパーは開き角度１７°、２段目テーパーは開き角度７°とした。また、幅規制機構として、図８記載のような塗布部内部形状に合わせた板状ブッシュを備えておりＬ２を２０ｍｍとした。狭窄部の隙間Ｄは０．１８ｍｍとした。また、狭窄部出口からマトリックス樹脂が漏れないように、狭窄部出口面においてブッシュより外側は塞いだ。また、塗布部を構成する上面部材の下面と貯留部の上面の距離Ｂは３０ｍｍとした。また、液溜り部の水平方向長さＣは１２０ｍｍとした。また、強化繊維シートの走行方向を塗布部内で調整する方向転換部材の設置位置は、液溜り部のうち断面積が連続的に減少する部分よりも上流側とした。【０１４９】
＜強化繊維シート＞
プリプレグの作製は、強化繊維として炭素繊維（東レ製、“トレカ（登録商標）”Ｔ８００Ｓ（２４Ｋ））を３糸条用いた。【０１５０】
＜マトリックス樹脂＞
マトリックス樹脂としてビフェノール型エポキシ樹脂（三菱ケミカル社製“ｊＥＲ（登録商標）”８２５）を用いた。これの室温での樹脂粘度は４〜７Ｐａ・ｓ（カタログ値）である。【０１５１】
＜プリプレグ製造工程＞
クリールに掛けられた強化繊維ボビンから強化繊維を引き出し、強化繊維配列装置で強化繊維３糸条を幅方向に配列させ、強化繊維シートを形成させた後、塗布部に導き、マトリックス樹脂を塗布した。その後、塗布部からプリプレグを引き出し、上下から離型シートを付与した後、巻き取った。また、強化繊維シート、プリプレグの走行速度は２０ｍ／分とした。【０１５２】
＜連続走行性の評価＞
強化繊維シートの塗布部での連続走行性を評価するため、３０分間連続走行させ、毛羽詰まり・糸切れが無いものを「Ｇｏｏｄ」、毛羽が詰まり糸切れしたものを「Ｂａｄ」とした。【０１５３】
また、毛羽詰まりの兆候を評価するため、６０分間および１２０分間の連続走行後に塗布部を分解して壁面部材の接液面を目視で観察し、毛羽の有無を調べた。連続走行後に狭窄部の付近に毛羽が付着しているものを毛羽防止性「Ｐｏｏｒ」、連続走行後に狭窄部２３から遠い部分（断面積が減少しない部分と断面積が連続的に減少する部分の境界付近）に毛羽が付着しているものを毛羽防止性「Ｆａｉｒ」、連続走行後に上面部材の接液面に毛羽が付着していないものを毛羽防止性「Ｇｏｏｄ」として、毛羽防止性を評価した。【０１５４】
また、走行速度２０ｍ／分で６０分間連続走行させ、液溜まり部直上の強化繊維シートに繊維束の割れ（縦スジ状にシート状炭素繊維束が裂けている部分）や繊維束の端部折れ（炭素繊維束が重なっている部分）がなく均一に走行している時間を測定した。繊維束の割れ、および繊維束の端部折れがなく均一に走行している時間の割合が全走行時間の９０％以上を占めるものを「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」、５０％以上９０％未満のものを「Ｇｏｏｄ」、１０％以上５０％未満のものを「Ｆａｉｒ」、１０％未満のものを「Ｐｏｏｒ」とした。【０１５５】
＜含浸度の評価（剥離法）＞
採取したプリプレグを粘着テープで挟み、これを剥離し、マトリックス樹脂が付着した強化繊維とマトリックス樹脂が付着していない強化繊維を分離した。そして、投入した強化繊維シート全体の質量に対するマトリックス樹脂が付着した強化繊維の質量の比率を剥離法によって求め、マトリックス樹脂の含浸率とした。【０１５６】
［実施例１〜３］ 
テーパー長さ（すなわちＨ）およびＬ２−Ｗの値を表１のように変更し、プリプレグの作製を行った。これより、Ｈが長いほど毛羽防止性に優れ、Ｌ２−Ｗの値が小さいほど強化繊維シートの割れ、端部折れが起き難いことがわかる。【０１５７】
また剥離法による含浸率は、いずれも５０〜６０％であり、塗布部で含浸が進んでいることがわかった。【０１５８】
［比較例１］
表１記載のように、Ｌ２−Ｗの値を１２ｍｍとし、プリプレグの作製を行ったところ、強化繊維シートの割れや端部の割れが発生した。【０１５９】
［比較例２］
塗布部として、断面積が連続的に減少する部分の無いもの（Ｈ＝０）を用い、表１記載の条件で実施例１と同様にプリプレグを作製しようとしたが、２０ｍ／分で走行開始後、すぐに強化繊維シートが詰まり、連続走行性が不良であった。【０１６０】
【表１】
2020031766.tif 000003
【０１６１】
［実施例４］
クリールに掛けられた強化繊維ボビンから強化繊維を引き出し、強化繊維配列装置で強化繊維３糸条を厚み方向に配列させ、実施例１と同様にプリプレグの作製を行った（Ｌ２−Ｗ＝０）。この時、Ｌ２を７ｍｍとした。また、狭窄部の隙間Ｄは０．５ｍｍとした。走行性の評価結果は、連続走行性、毛羽防止性（６０分間、１２０分間）はいずれもＧｏｏｄであり、強化繊維シートの割れ、端部折れ共にＥｘｃｅｌｌｅｎｔであった。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明の製造方法で得られるプリプレグは、ＣＦＲＰに代表されるＦＲＰとして、航空・宇宙用途や自動車・列車・船舶などの構造材や内装材、圧力容器、産業資材用途、スポーツ材料用途、医療機器用途、筐体用途、土木・建築用途など広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１６３】
１ａ    強化繊維
１ｂ    強化繊維シート
１ｃ    １次プリプレグ
１ｄ    プリプレグ
２      マトリックス樹脂
３      離型シート
４      樹脂フィルム
１１    クリール
１２    強化繊維ボビン
１３    配列装置
１４、１５    搬送ロール
１６ａ、１６ｂ    供給装置
１７    ワインダー
２０    塗布部
２１、２１ａ、２１ｂ  壁面部材
２２    液溜り部
２２ａ  液溜り部のうち断面積が減少しない部分
２２ｂ  液溜り部のうち断面積が連続的に減少する部分
２２ｃ  液溜り部のうち断面積が断続的に減少する部分
２３    狭窄部
２４    上面部材
２５    下面部材
２６    脱気機構
２７    側面部材
２８    出口
２９    出口側部材
３０    開口部
３１  方向転換部材
３２  側壁部材
３３  強化繊維シート１ｂと側壁部材３２の隙間
３４、３４ａ、３４ｂ  幅規制機構
４０  本発明とは別の実施形態の塗布部
４１液溜り部
４２    境界
４３    貯留部
４４    液面
４５    シール部材
１００  塗工装置
Ｂ    液溜り部２２の上面と貯留部４３の上面で定義される距離
Ｃ    液溜まり部の長さ
Ｄ    隙間
Ｇ    幅規制を行う位置
Ｈ    液溜り部のうち断面積が連続的に減少する部分２２ｂの長さ
Ｌ    液溜り部２２の幅
Ｒ、Ｒａ、Ｒｂ    渦流れ
Ｔ    循環流
Ｕ    狭窄部２３の幅
Ｗ    狭窄部２３の直下で測定した１次プリプレグ１ｃの幅
Ｘ    強化繊維シートの走行方向
Ｙ    Ｘ、Ｚに直行方向
Ｚ    鉛直下方向
θ      テーパー部の開き角度
４１１  クリール
４１２  強化繊維ボビン
４１３  方向転換ガイド
４１４  強化繊維
４１５  強化繊維配列装置
４１６  強化繊維シート
４１７  拡幅装置
４１８  平滑化装置
４１９  搬送ロール
４２０  強化繊維シート予熱装置
４３０  塗布部
４３１  第１の塗布部
４３２  第２の塗布部
４４２  供給装置（上）
４４３  供給装置（下）
４４４  高張力引取り装置
４４５  方向転換ロール
４４６  樹脂フィルムまたは離型シート
４４７  積層ロール
４５０  追含浸装置
４５１  熱板
４５２  加熱ニップロール
４５３  簡易追含浸装置
４５４  加熱ニップロール
４５５  加熱Ｓ字ロール
４５６  コンタクトロール
４６１  冷却装置
４６２  引き取り装置
４６３  離型シート（上）巻取装置
４６４  ワインダー
４７１  １次プリプレグ
４７２  プリプレグ／離型シート（シート状一体物）
【図１】
2020031766.tif 000004
【図２】
2020031766.tif 000005
【図３】
2020031766.tif 000006
【図４】
2020031766.tif 000007
【図５】
2020031766.tif 000008
【図６】
2020031766.tif 000009
【図７】
2020031766.tif 000010
【図８】
2020031766.tif 000011
【図９】
2020031766.tif 000012
【図１０】
2020031766.tif 000013
【図１１】
2020031766.tif 000014
【図１２】
2020031766.tif 000015
【図１３】
2020031766.tif 000016
【図１４】
2020031766.tif 000017
【図１５】
2020031766.tif 000018
【図１６】
2020031766.tif 000019
【図１７】
2020031766.tif 000020
【図１８】
2020031766.tif 000021
【図１９】
2020031766.tif 000022
【図２０】
2020031766.tif 000023
【図２１】
2020031766.tif 000024
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月2日(2019.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
強化繊維シートにマトリックス樹脂を付与する塗工装置であって、
強化繊維シートを水平方向または傾斜方向に走行させる走行機構と、
塗布部を有し、前記塗布部はその内部にマトリックス樹脂を貯留可能であり、さらに互いに連通された液溜り部と狭窄部、および、塗布部に導入された前記強化シートの幅を規制する、幅規制機構を備えており、
前記液溜り部は、強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、
前記狭窄部は、スリット状の断面を有し、かつ液溜り部の断面積最大部よりも小さい断面積を有する、塗工装置。
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月30日(2020.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
強化繊維シートにマトリックス樹脂を付与する塗工装置であって、
強化繊維シートを水平方向または傾斜方向に走行させる走行機構と、
塗布部を有し、前記塗布部はその内部にマトリックス樹脂を貯留可能であり、さらに互いに連通された液溜り部と狭窄部、および、塗布部に導入された前記繊維強化シートを前記狭窄部の出口における強化繊維シートの幅（Ｗ）と幅規制機構の出口側端部において幅規制機構により規制される幅（Ｌ２）をＬ２≦Ｗ＋１０（ｍｍ）の関係に規制する、幅規制機構を備えており、
前記液溜り部は、強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、
前記狭窄部は、スリット状の断面を有し、かつ液溜り部の断面積最大部よりも小さい断面積を有する、塗工装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明の塗工装置は、強化繊維シートにマトリックス樹脂を付与する塗工装置であって、強化繊維シートを水平方向または傾斜方向に走行させる走行機構と、塗布機構を有し、前記塗布機構はその内部にマトリックス樹脂を貯留可能であり、さらに互いに連通された液溜り部と狭窄部、および、塗布部に導入された前記繊維強化シートを前記狭窄部の出口における強化繊維シートの幅（Ｗ）と幅規制機構の出口側端部において幅規制機構により規制される幅（Ｌ２）をＬ２≦Ｗ＋１０（ｍｍ）の関係に規制する、幅規制機構を備えており、前記液溜り部は、強化繊維シートの走行方向に沿って断面積が連続的に減少する部分を有し、前記狭窄部は、スリット状の断面を有し、かつ液溜り部の断面積最大部よりも小さい断面積を有することを特徴とする。
【国際調査報告】
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