(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂を強化繊維基材に良好に含浸することができる繊維強化樹脂シートの製造方法及びその製造装置を提供する。【解決手段】シート状の強化繊維基材Ｆと、熱可塑性樹脂Ｐとを、一対のロール１０，２０間に導入し、一対のロールを回転させながら強化繊維基材Ｆに前記熱可塑性樹脂Ｐを含浸することにより、繊維強化樹脂シートＳを製造する方法であって、一対のロール１０，２０として、金属製の主ロール１０と金属製の押さえロール２０とを用い、主ロール１０に対して押さえロール２０を押圧することにより、押さえロール２０の周面が主ロール１０の周面形状に倣うように押さえロール２０の周面２１を変形させながら、熱可塑性樹脂Ｐを強化繊維基材Ｆに含浸させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の強化繊維基材と、熱可塑性樹脂とを、一対のロール間に導入し、該一対のロールを回転させながら前記強化繊維基材に溶融した前記熱可塑性樹脂が含浸されることにより、繊維強化樹脂シートを製造する方法であって、
前記一対のロールとして、金属製の主ロールと金属製の押さえロールとを用い、
前記主ロールに対して前記押さえロールを押圧することにより、前記押さえロールの周面が前記主ロールの周面形状に倣うように前記押さえロールの周面を変形させながら、前記熱可塑性樹脂を前記強化繊維基材に含浸させることを特徴とする繊維強化樹脂シートの製造方法。
【請求項２】
前記一対のロールを加熱し、
該加熱された少なくとも一方のロールの周面に向って前記熱可塑性樹脂を供給することにより、前記熱可塑性樹脂を加熱し、
該加熱された熱可塑性樹脂を、前記一対のロールの回転により、前記一対のロール間に向って搬送しながら、前記熱可塑性樹脂の含浸を行うことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。
【請求項３】
前記強化繊維基材を、前記一対のロールのいずれか一方のロールに巻き付けて、該ロールに巻き付いた強化繊維基材の表面に、前記熱可塑性樹脂を供給することを特徴とする請求項２に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。
【請求項４】
前記押さえロールとして、前記押圧により前記主ロールの周面形状に倣って変形する薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒の内部において筒状空間が形成されるように、前記薄肉金属外筒に内挿された軸芯体と、を少なくとも備えたロールを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。
【請求項５】
前記筒状空間内において前記軸芯体に巻き付くように誘導加熱コイルを配置して、該誘導加熱コイルに交流電流を通電することにより、前記押さえロールを加熱することを特徴とする請求項４に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂として、溶融した熱可塑性樹脂を、シート状に連続して供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。
【請求項７】
前記一対のロールは、前記主ロールと前記押さえロールとの搬送方向に沿った配置が交互になるように、前記強化繊維基材の搬送方向に沿って複数配設されており、該複数の一対のロール間に、前記強化繊維基材を順次通過させて、前記強化繊維基材に前記熱可塑性樹脂を含浸させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。
【請求項８】
前記押さえロールは、前記主ロールの周りに複数配置されており、前記強化繊維基材を前記主ロールに巻き付けながら、前記主ロールと各押さえロールとの間に前記強化繊維基材を順次通過させて、前記強化繊維基材に前記熱可塑性樹脂を含浸させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。
【請求項９】
シート状の強化繊維基材と、熱可塑性樹脂とを、一対のロール間に導入することにより、該一対のロールを回転させながら前記強化繊維基材に熱可塑性樹脂が含浸されることにより、繊維強化樹脂シートを製造する方法であって、
前記一対のロールとして、金属製のロールを用い、
前記一対のロール同士を押圧することにより、双方のロールの対向する周面を平面状に変形させながら、前記熱可塑性樹脂を前記強化繊維基材に含浸させることを特徴とする繊維強化樹脂シートの製造方法。
【請求項１０】
前記一対のロールを加熱し、
該加熱された一方のロールの周面に向って前記熱可塑性樹脂を供給することにより、前記熱可塑性樹脂を加熱し、
該加熱された熱可塑性樹脂を、前記一対のロールの回転により、前記一対のロール間に向って搬送しながら、前記熱可塑性樹脂の含浸を行うことを特徴とする請求項９に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法。 
【請求項１１】
シート状の強化繊維基材と、熱可塑性樹脂とを、一対のロール間に導入し、該一対のロールを回転させながら前記強化繊維基材に溶融した前記熱可塑性樹脂が含浸されることにより、繊維強化樹脂シートを製造する装置であって、
該製造装置は、前記一対のロール間に導入される前記強化繊維基材を供給する強化繊維供給部と、前記一対のロール間に導入される前記熱可塑性樹脂を供給する樹脂供給部と、前記一対のロール同士を押圧する押圧部と、を備えており、
前記一対のロールは、金属製の主ロールと金属製の押さえロールとからなり、該押さえロールは、前記押圧部の押圧力により、前記押さえロールの周面が前記主ロールの周面形状に倣って変形するように構成されていることを特徴とする繊維強化樹脂シートの製造装置。
【請求項１２】
前記製造装置は、前記一対のロールを加熱する加熱部を備えており、
前記樹脂供給部は、前記一対のロールの少なくとも一方のロールの周面のうち、前記一対のロールの回転により、前記熱可塑性樹脂が前記一対のロール間に搬送可能な周面に向って、前記熱可塑性樹脂を供給するように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の繊維強化樹脂シートの製造装置。
【請求項１３】
前記押さえロールは、前記押圧部の押圧力により前記主ロールの周面形状に倣って変形する薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒の内部において筒状空間が形成されるように、前記薄肉金属外筒に内挿された軸芯体と、を少なくとも備えることを特徴とする請求項１１または１２に記載の繊維強化樹脂シートの製造装置。
【請求項１４】
前記押えロールを加熱する加熱部として、筒状空間内において前記軸芯体に巻きつけた誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに交流電流を通電する電源と、を少なくとも備えることを特徴とする請求項１３に記載の繊維強化樹脂シートの製造装置。
【請求項１５】
前記一対のロールが、前記主ロールと前記押さえロールとの搬送方向に沿った配置が交互になるように、前記強化繊維基材の搬送方向に複数配設されていることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂シートの製造装置。
【請求項１６】
前記押さえロールは、前記主ロールの周りに複数配置されていることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂シートの製造装置。
【請求項１７】
シート状の強化繊維基材と、熱可塑性樹脂とを、一対のロール間に導入し、該一対のロールを回転させながら前記強化繊維基材に溶融した前記熱可塑性樹脂が含浸されることにより、繊維強化樹脂シートを製造する装置であって、
該製造装置は、前記一対のロール間に導入される前記強化繊維基材を供給する強化繊維供給部と、前記一対のロール間に導入される熱可塑性樹脂を供給する樹脂供給部と、前記一対のロール同士を押圧する押圧部と、を備えており、
前記一対のロールは、金属製のロールであり、前記押圧部の押圧力により、前記双方のロールの対向する周面が平面状に変形するように構成されていることを特徴とする繊維強化樹脂シートの製造装置。
【請求項１８】
前記製造装置は、前記一対のロールを加熱する加熱部を備えており、
前記樹脂供給部は、前記一対のロールの少なくとも一方のロールの周面のうち、前記一対のロールの回転により、前記熱可塑性樹脂が前記一対のロール間に搬送可能な周面に向って、前記熱可塑性樹脂を供給するように配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の繊維強化樹脂シートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の強化繊維基材と熱可塑性樹脂とを一対のロール間に導入し、強化繊維基材に熱可塑性樹脂を好適に含浸することができる繊維強化樹脂シートの製造装置及び繊維強化樹脂シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化複合材料（繊維強化樹脂材料）は、金属材料に比べて軽量かつ高弾性であり、樹脂材料のみに比べて高強度であるので、車両用の部材等の適用に注目されている材料である。
【０００３】
強化繊維の本来の特性である、引張に対する高強度及び高弾性の特徴を活かすためには、長繊維などの強化繊維を強化繊維基材とし、この強化繊維基材に予めマトリクス樹脂を含浸、または半含浸して、プリプレグシート（繊維強化樹脂シート）として使用されるのが一般的である。
【０００４】
一方、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂を含浸した繊維強化樹脂シートは、熱可塑性樹脂の特徴から、靭性、短時間成形性、貯蔵安定性、リサイクル性などに優れ、付加価値のある材料として注目されている。
【０００５】
しかし、熱可塑性樹脂は、一般的に熱硬化性樹脂に比べて高粘度であり、熱可塑性樹脂を成形する際には、これを高温に加熱する必要がある。そして、単に熱可塑性樹脂を均一な厚みのフィルムに成形する場合であっても、その成形は容易にできるものではない。例えば、このような技術として、押出成形機により押し出されたシート状溶融樹脂を、金属製の主ロールと金属製の押さえロールの間に導入して、押さえロールの薄肉外筒を主ロールの周面形状に倣うように変形させながら、これらのロール間で前記樹脂を冷却しながら挟圧して、フィルム状の熱可塑性樹脂を成形する技術などがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このように、熱可塑性樹脂をフィルム状に成形するだけでもその成形は容易ではなく、ましてや、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とした繊維強化樹脂シートを製造することは、熱硬化性樹脂の場合に比べてさらに難しい技術である。そして、これらの技術に対して、様々な研究がなされている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
例えば、熱可塑性樹脂を強化繊維基材に含浸して、繊維強化樹脂シートを製造する方法として、一対の金属加圧ロールにより、軟化した熱可塑性樹脂フィルムを、強化繊維基材に加圧して含浸する方法（例えば、特許文献２参照）や、金属ロールとゴムロールとを用いて、これらのロール間において熱可塑性樹脂を強化繊維基材に含浸する方法（例えば、特許文献３参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２３５７４７号公報
【特許文献２】特開平７−０１６９３６号公報
【特許文献３】特開平７−０１６８３５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】福井工業技術センター  平成１２年度研究報告書  Ｎｏ．１７「熱可塑性樹脂プリプレグ装置を開発するための熱可塑性樹脂含浸シミュレーション、川邊和正他著
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記非特許文献１に示すように、発明者らは、強化繊維束中に熱可塑性樹脂がどのように含浸されるかの解析を行ってきた。そこでは、熱可塑性樹脂が強化繊維束中に含浸される過程について簡易モデル化を行い、基礎的な含浸理論式が導出されている。この理論式によれば、（１）強化繊維束の厚みが薄く、（２）成形圧力（含浸時の圧力）が高く、（３）熱可塑性樹脂の溶融粘度が低いときに、強化繊維束中への熱可塑性樹脂の含浸時間が短くなる（熱可塑性樹脂を強化繊維基材に含浸させやすい）ことがわかっている。そして、熱可塑性樹脂の場合、熱硬化性樹脂に比べて溶融粘度が高いため、溶融温度、成形圧力、繊維束厚み（基材厚み）、成形時間などの条件によって、樹脂の含浸状態は、熱硬化性樹脂に比べて大きく変化する。
【００１１】
このような発明者らの知見から鑑みると、例えば、特許文献２の如く、一対の金属加圧ロールを用いた場合には、ロール間において、熱可塑性樹脂と強化繊維基材とに線圧を作用させることしかできず、圧力が作用する時間も瞬間的であり、充分に熱可塑性樹脂を強化繊維基材に含浸できないことがある。また、線圧を作用させた場合には、ロール幅方向に加圧ムラができ易く、熱可塑性樹脂が強化繊維基材に均一に含浸されないこともある。
【００１２】
これに対して、特許文献３の如く、金属ロールとゴムロールとを用いた場合には、ロール間において、熱可塑性樹脂と強化繊維基材とに面圧を作用させることができる。しかしながら、ゴムロールを用いた場合には、ゴムの耐熱温度が２００℃程度であるため、熱可塑性樹脂の温度条件が高い状態（粘度がより低い状態）で、強化繊維基材に熱可塑性樹脂を含浸できないことがある。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、溶融した熱可塑性樹脂を強化繊維基材に良好に含浸することができる繊維強化樹脂シートの製造方法及びその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】
【００１４】
前記課題を解決すべく、本発明に係る繊維強化樹脂シートの製造方法は、シート状の強化繊維基材と、熱可塑性樹脂とを、一対のロール間に導入し、該一対のロールを回転させながら前記強化繊維基材に溶融した前記熱可塑性樹脂が含浸されることにより、繊維強化樹脂シートを製造する方法を前提とする。
【００１５】
そして、第１の発明の場合には、前記一対のロールとして、金属製の主ロールと金属製の押さえロールとを用い、前記主ロールに対して前記押さえロールを押圧することにより、前記押さえロールの周面が前記主ロールの周面形状に倣うように前記押さえロールの周面を変形させながら、前記熱可塑性樹脂を前記強化繊維基材に含浸させることを特徴とする。一方、第２の発明の場合には、前記一対のロールとして、金属製の主ロールを用い、前記一対のロール同士を押圧することにより、双方のロールの対向する周面を平面状に変形させながら、前記熱可塑性樹脂を前記強化繊維基材に含浸させることを特徴とする。
【００１６】
第１の発明によれば、主ロールに対して押さえロールを押圧することにより、押さえロールの周面が主ロールの周面形状に倣うように押さえロールの周面を変形させるので、ロール間にある熱可塑性樹脂と強化繊維基材とに面圧を作用させることができる。第２の発明によれば、前記一対のロール同士を押圧することにより、双方のロールの対向する周面を平面状に変形させるので、同様に、ロール間にある熱可塑性樹脂と強化繊維基材とに面圧を作用させることができる。
【００１７】
このように強化繊維基材に作用する圧力は、これまでの単なる剛体の金属ロールを用いた場合に作用する線圧とは異なり面圧となるので、強化繊維基材に過度の応力を作用させることなく、均一かつ安定的に熱可塑性樹脂を強化繊維基材に含浸することができる。また、ロールを回転させながら面圧を作用させることにより、これまでのように含浸時間が瞬時にはならず、さらに含浸時に強化繊維基材の繊維間に介在する空気を好適に脱気しながら、幅方向に段状の筋のない均一な厚みの繊維強化樹脂シートを得ることができる。
【００１８】
特に、第２の発明の場合には、双方のロールの対向する周面を平面状に変形させながら、前記熱可塑性樹脂を前記強化繊維基材に含浸するので、熱可塑性樹脂と強化繊維基材との両面に均一な応力を作用させることができる。これにより、均一な厚みの均質な繊維強化樹脂シートを得ることができる。
【００１９】
さらに、いずれの発明であっても、前記一対のロールは金属製のロールであるので、熱可塑性樹脂をこれまでのゴムロール使用時よりも高い温度（例えば熱可塑性樹脂が溶融する温度（例えば２００℃〜４２０℃程度））に加熱することができる。この結果、金属ロールとゴムロールを用いた場合に比べて、熱可塑性樹脂をより低い粘度にして、これを加圧して強化繊維基材に含浸することができる。このようにして、熱可塑性樹脂の中でも、含浸温度（成形温度）が高く、溶融粘度が高い熱可塑性樹脂に対しても繊維強化樹脂シートを製造することが可能となる。
【００２０】
いずれの発明に対しても、好ましい態様としては、前記一対のロールを加熱し、該加熱された少なくとも一方のロールの周面に前記熱可塑性樹脂を供給することにより、前記熱可塑性樹脂を加熱し、該加熱された熱可塑性樹脂を、前記一対のロールの回転により、前記一対のロール間に向って搬送しながら、溶融した前記熱可塑性樹脂の含浸を行う。
【００２１】
この態様によれば、熱可塑性樹脂は、加熱された少なくとも一方のロールの周面に供給され、ロール間に搬送されるまでの間、このロール周面においてロールからの発熱した熱を受熱する。ここで、供給する熱可塑性樹脂が、予め溶融するまで加熱されている場合には、ロールの熱により、ロール間に到達するまでの間、熱可塑性樹脂の温度低下を抑制することができ、これにより熱可塑性樹脂の粘度上昇を抑制する。また、例えば、粉末状の熱可塑性樹脂やフィルム状の熱可塑性樹脂を供給した場合には、ロール間に到達するまでの間に、熱可塑性樹脂を溶融することもできる。
【００２２】
ここで、前記一対のロールの配置は、ロール表面に熱可塑性樹脂を供給し、強化繊維基材と共にロール間に供給することができるのであれば、特に限定されるものではない。しかしながら、より好ましくは、前記一対のロールは、水平方向に並んで配置されており、前記熱可塑性樹脂を供給する周面は、ロール上側の周面であってもよい。この態様によれば、ロール上側の周面に熱可塑性樹脂をその自重で供給することができ、ロールが略４分の１回転するまでの間、供給された熱可塑性樹脂はロール表面で加熱され、ロール間に導入することができる。
【００２３】
さらに好ましい態様としては、前記強化繊維基材を、前記一対のロールのいずれか一方のロールに巻き付けて、該ロールに巻き付いた強化繊維基材の表面に、前記熱可塑性樹脂を供給するものである。
【００２４】
この態様によれば、ロールに巻き付いた強化繊維樹脂基材は、ロールの熱により加熱され、この強化繊維基材に加熱されている熱可塑性樹脂を供給するので、より効率的に、加熱されたロールの熱を利用して、予熱した基材及び樹脂の双方をロール間に供給することができる。
【００２５】
第１の発明の押さえロール及び第２の発明において用いる一対のロールは、少なくとも金属材料からなればよく、熱可塑性樹脂と強化繊維基材とに面圧を作用するように変形することができるものであれば、例えば、これらのロールにβ型Ｔｉ合金いわゆるゴムメタルなど、一般的な金属材料よりも高弾性変形することができる金属材料を用いてもよい。
【００２６】
しかしながら、より好ましい態様としては、第１の発明の押さえロールとして、前記押圧により前記主ロールの周面形状に倣って変形する薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒の内部において筒状空間が形成されるように、前記薄肉金属外筒に内挿された軸芯体と、を少なくとも備えたロールを用いる。一方、第２の発明の一対のロールとして、前記押圧により平面状に倣って変形する薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒の内部において筒状空間が形成されるように、前記薄肉金属外筒に内挿された軸芯体と、を少なくとも備えたロールを用いる。
【００２７】
このような構造のロールを用いることにより、熱可塑性樹脂と強化繊維基材とに面圧を作用させることができるばかりでなく、ロール内部に形成された筒状空間を利用して、これらロールそのものを好適に加熱することができる。ここで、より好適なロールの変形を得るためには、変形する部分の薄肉金属外筒の肉厚ｔ、ロール半径（薄肉金属外筒の外径の半径）をｒとしたとき、ｔ／ｒ≦０．０３の関係を満たしていることが好ましい。
【００２８】
これらのロールを加熱する場合、例えば赤外線ヒータ等を用いて、ロール表面を加熱してもよい。しかしながら、好ましい態様としては、上述した薄肉金属外筒と軸芯体との間に形成された筒状空間内に加熱された媒体を供給することにより、第１の発明の場合には押さえロールを、第２の発明の場合には一対のロールの双方を、加熱する。これにより、一対のロール間に導入された熱可塑性樹脂を効率良く加熱することができる。
【００２９】
別の好ましい態様としては、前記筒状空間内において前記軸芯体に巻き付くように誘導加熱コイルを配置して、該誘導加熱コイルに交流電流を通電することにより、前記押さえロールを加熱してもよい。この方法であっても、一対のロール間の熱可塑性樹脂を効率良く加熱することができる。また、薄肉金属外筒を磁性材料にし、芯体を導電性材料にすれば、薄肉金属外筒を直接的に、誘導加熱コイルで加熱することができる。
【００３０】
また、熱可塑性樹脂を供給する場合には、溶融した熱可塑性樹脂を、シート状に連続して前記一対のロール間に供給することがより好ましい。溶融した熱可塑性樹脂をシート状にして、これを連続的に供給するので、熱可塑性樹脂を強化繊維基材に含浸することができる。
【００３１】
このように、第１及び第２の発明いずれも、好適に熱可塑性樹脂を含浸できるのであれば、前記一対のロールの個数は特に限定さるものではない。しかしながらより好ましい態様としては、一対のロールが強化繊維基材の搬送方向に沿って複数配設されており、該複数の一対のロール間に、前記強化繊維基材を順次通過させて、前記強化繊維基材に前記熱可塑性樹脂を含浸させる。このようにして、ロール間において樹脂の含浸を、複数回行うことができるので、より確実に強化繊維基材に熱可塑性樹脂を含浸することができる。
【００３２】
特に、第１の発明の場合には、前記複数の一対のロールとして、前記主ロールと前記押さえロールとの搬送方向に沿った配置が交互になるように、配設されたロールを用いて含浸を行えば、含浸時に強化繊維基材が一方向のみに曲げられることがないので、より均質な繊維強化樹脂シートを得ることができる。
【００３３】
また、第１の発明の別の態様としては、前記押さえロールが、前記主ロールの周りに複数配置されており、前記強化繊維基材を前記主ロールに巻き付けながら、前記主ロールと各押さえロールとの間に前記強化繊維基材を順次通過させて、前記強化繊維基材に前記熱可塑性樹脂を含浸させることが好ましい。これにより、１つの主ロールを用いてロール間において樹脂の含浸を、複数回行うことができるので、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３４】
また、好ましい態様としては、第１及び第２の発明いずれの場合も、一対のロールの表面に、前記熱可塑性樹脂の樹脂に対して離型可能な離型材を配置しながら、前記強化繊維基材に前記熱可塑性樹脂を含浸させる。離型材を用いることにより、溶融して軟化した熱可塑性樹脂がロール表面に付着することなく、繊維強化樹脂シートを製造することができる。
【００３５】
本願では、本発明として、上述した第１及び第２の発明に係る製造方法を好適に実施するための製造装置をも開示する。本発明に係る繊維強化樹脂シートの製造装置は、シート状の強化繊維基材と、熱可塑性樹脂とを、一対のロール間に導入し、該一対のロールを回転させながら前記強化繊維基材に溶融した前記熱可塑性樹脂が含浸されることにより、繊維強化樹脂シートを製造する装置であり、該製造装置は、前記一対のロール間に導入される前記強化繊維基材を供給する強化繊維供給部と、前記一対のロール間に導入される前記熱可塑性樹脂を供給する樹脂供給部と、前記一対のロール同士を押圧する押圧部と、を備える装置構成を前提とし、さらに以下の特徴構成を備えている。
【００３６】
すなわち、第１の発明に係る製造方法に対応する製造装置（以下、第１の装置発明という）の前記一対のロールが、金属製の主ロールと金属製の押さえロールとからなり、第１の発明に係る製造装置の押さえロールは、前記押圧部の押圧力により、前記押さえロールの周面が前記主ロールの周面形状に倣って変形するように構成されていることを特徴とする。一方、第２の発明に係る製造方法に対応する製造装置（以下、第２の装置発明という）の一対のロールが、金属製のロールであり、前記押圧部の押圧力により、前記双方のロールの対向する周面が平面状に変形するように構成されていることを特徴とする。
【００３７】
第１及び第２の装置発明のいずれの場合であっても、一対のロールを回転させながら、ロール間において、熱可塑性樹脂と強化繊維基材とに面圧を作用させ、繊維間の空気を脱気しながら、これまでよりも高温に溶融した熱可塑性樹脂を強化繊維基材に、均一かつ安定的に含浸することができる。
【００３８】
これらの発明のより好ましい態様としては、前記製造装置は、前記一対のロールを加熱する加熱部を備えており、前記樹脂供給部は、前記一対のロールの少なくとも一方のロールの周面のうち、前記一対のロールの回転により、前記熱可塑性樹脂が前記一対のロール間に搬送可能な周面に向って、前記熱可塑性樹脂を供給するように配置されている。
【００３９】
この態様によれば、熱可塑性樹脂は、加熱された少なくとも一方のロールの周面に向って周面に供給され、ロール間に搬送されるまでの間、このロール周面においてロールからの発熱した熱を受熱し、これを強化繊維基材に含浸することができる。
【００４０】
また、前記一対のロールの配置は、ロール表面に熱可塑性樹脂を供給し、強化繊維基材と共にロール間に供給することができるのであれば、特に限定されるものではない。しかしながら、より好ましい態様は、前記一対のロールは、水平方向に並んで配置されており、前記熱可塑性樹脂が供給される周面は、ロール上側の周面である。この態様によれば、上述したように、ロール周面に供給された熱可塑性樹脂をロール表面でより効率的に加熱して、これをロール間に導入することができる。
【００４１】
さらに、より好ましい態様としては、前記強化繊維基材を、前記一対のロールのいずれか一方のロールに巻き付けて、該ロールに巻き付いた強化繊維基材の表面に、前記熱可塑性樹脂を供給する。
【００４２】
この態様によれば、ロールに巻き付いた強化繊維樹脂基材は、ロールの熱により加熱され、この強化繊維基材に加熱されている熱可塑性樹脂を供給するので、より効率的に、加熱されたロールの熱を利用して、予熱した基材及び樹脂の双方をロール間に供給することができる。
【００４３】
また、第１の装置発明に係る押さえロールは、前記押圧部の押圧力により前記主ロールの周面形状に倣って変形する薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒の内部において筒状空間が形成されるように、前記薄肉金属外筒に内挿された軸芯体と、を少なくとも備えることが好ましい。一方、第２の装置発明に係る一対のロールの双方は、前記押圧部の押圧力により前記主ロールの平面状に倣って変形する薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒の内部において筒状空間が形成されるように、前記薄肉金属外筒に内挿された軸芯体と、を少なくとも備えていることが好ましい。これにより、ロール内部に形成された筒状空間を利用して、これらロールそのものを好適に加熱することができる。
【００４４】
第１の発明の場合には押さえロールを、第２の発明の場合には一対のロールの双方を加熱する加熱部は、前記筒状空間内に加熱された媒体を供給することが好ましく、別の態様としては、加熱部は、筒状空間内において前記軸芯体に巻きつけた誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに交流電流を通電する電源と、を少なくとも備えることが好ましい。後者の場合には、薄肉金属外筒を磁性材料にし、芯体を導電性材料にすれば、薄肉金属外筒を直接的に、誘導加熱コイルで加熱することができるのでより好ましい。
【００４５】
また、好ましい態様としては、第１及び第２の装置発明に係る前記樹脂供給部は、前記熱可塑性樹脂として、溶融した熱可塑性樹脂をシート状に連続して供給するように構成されており、例えば、押し出し成形機の樹脂吐出部分に、スリット孔を有したダイ、複数の孔が等間隔に一列に形成されたダイ等を用いることにより実現可能である。
【００４６】
第１及び第２の装置発明のより好ましい態様は、一対のロールが強化繊維基材の搬送方向に沿って複数配設されている。これにより、該複数の一対のロール間に、前記強化繊維基材を順次通過させることができるので、強化繊維基材への前記熱可塑性樹脂の含浸工程を、複数回継続して行うことができる。
【００４７】
特に、第１の発明の場合、前記複数の一対のロールは、前記主ロールと前記押さえロールとの搬送方向に沿った配置が交互になるように、配設されていることが好ましく、これにより均質な繊維強化樹脂シートを得ることができる。
【００４８】
このように前記複数の一対のロールを用いた場合、より好ましい態様としては、ロールの回転方向が同じ複数のロールを連結するように、ロール周面に、前記熱可塑性樹脂の樹脂に対して離型可能なベルト材が巻き付けられている。ベルト材を用いることにより、溶融して軟化した熱可塑性樹脂がロール表面に付着することなく、繊維強化樹脂シートを連続的に製造することができる。
【００４９】
さらに第１の発明の場合、別の好ましい態様として、押さえロールが、主ロールの周りに複数配置されており、これによりコンパクトな装置構成で均質な繊維強化樹脂シートを得ることができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、熱可塑性樹脂を強化繊維基材に良好に含浸することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１の発明の第１実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の模式的概念図。
【図２】図１に示す繊維強化樹脂シート製造装置の樹脂含浸部の模式的斜視図。
【図３】図１に示す繊維強化樹脂シート製造装置の一対のロール同士の押圧状態を説明するための模式的概念図であり、（ａ）は、押圧部により押圧する前の状態、（ｂ）押圧部により押圧した状態を説明するための図。
【図４】図２に示す一対のロールの回転軸を含む、水平方向における模式的断面図。
【図５】図１に示す第１実施形態の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図６】図１に示す第１実施形態の別の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図７】第１の発明の第２実施形態に係る押さえロールの模式的斜視図。
【図８】第１の発明の第３施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図９】図８に示す第３実施形態の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図１０】図８に示す第３実施形態の別の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図１１】第１の発明の第４実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図１２】図１１に示す第４実施形態の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図１３】図１１に示す第４実施形態の別の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図１４】第２の発明の実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図１５】図１４の一対のロールの回転軸を含む、水平方向における模式的断面図。
【図１６】図１４に示す実施形態の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【図１７】図１４に示す実施形態の別の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下に、図面に基づき、本発明に係る繊維強化樹脂シートの製造方法を好適に実施することができるいくつかの実施形態を説明する。
【００５３】
図１は、第１の発明の第１実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の模式的概念図であり、図２は、図１に示す繊維強化樹脂シート製造装置の樹脂含浸部の模式的斜視図である。図３は、図１に示す繊維強化樹脂シート製造装置の一対のロール同士の押圧状態を説明するための模式的概念図であり、（ａ）は、押圧部により押圧する前の状態、（ｂ）押圧部により押圧した状態を説明するための図である。また、図４は、図２に示す一対のロールの回転軸を含む、水平方向における模式的断面図である。
【００５４】
本実施形態に係る繊維強化樹脂シート製造装置１は、繊維強化樹脂シートを製造するための装置である。該製造装置１は、シート状の強化繊維基材Ｆと、熱可塑性樹脂Ｐとを、後述する一対のロール間１０，２０に導入し、一対のロールを回転させながら強化繊維基材Ｆに熱可塑性樹脂Ｐが含浸されることにより、繊維強化樹脂シートＳを製造することを目的とした装置である。
【００５５】
図１に示すように、本実施形態に係る製造装置１は、後述する樹脂含浸部４の一対のロール間に導入される強化繊維基材Ｆを供給する強化繊維供給部２と、一対のロール間に導入される熱可塑性樹脂Ｐを供給する樹脂供給部３と、を備えている。
【００５６】
強化繊維供給部２は、シート状に連続繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維基材Ｆを供給するものであり、供給前の強化繊維基材Ｆは、コイル状に巻き付けられた巻体２ａとされている。強化繊維供給部２には、この巻体２ａから巻き解かれたシート状の強化繊維基材Ｆが、後述するロール１０、２０間に導入可能なように、搬送ロール２ｂ，２ｃが配置されている。
【００５７】
一方、樹脂供給部３は、本実施形態では、その一例として、熱可塑性樹脂ペレットＰａを軟化点以上に溶融して、樹脂吐出口であるダイ（ノズル）３ａを介してシート状の溶融した熱可塑性樹脂Ｐを連続して成形する２軸押し出し成形装置である。ダイ３ａは、一対のロール１０，２０の上方に配置されており、ダイ３ａには、幅方向に沿って複数の孔が等間隔に形成され、この複数の孔を介して溶融した熱可塑性樹脂が押し出されることにより、シート状に連続して押し出される。
【００５８】
そして、樹脂供給部３のダイ３ａは、図３（ａ）に示すように、後述する押さえロール２０の周面２１のうち、一対のロールの回転により、周面にある熱可塑性樹脂が、一対のロール１０、２０の間に搬送可能な周面に向って、熱可塑性樹脂Ｐを供給するように配置されている。熱可塑性樹脂Ｐの供給されるこの周面は、押さえロール２０の周面から発熱する熱により、供給された熱可塑性樹脂Ｐを、ロール間に導入される前の搬送中において、予め加熱することができる位置における周面である。したがって、本実施形態では、後述するように、一対のロール１０，２０が水平方向に並んで配置されているので、熱可塑性樹脂Ｐを供給する周面は、押さえロール２０の周面２１のうち上側の周面２１ａとしている。
【００５９】
このようにして供給され、押さえロール２０の周面２１において巻き付くように搬送されながら加熱された熱可塑性樹脂Ｐを、樹脂含浸部４で含浸する。ここで、樹脂含浸部４は、図２及び３に示すように、熱可塑性樹脂Ｐを強化繊維基材Ｆの含浸するための一対のロール１０，２０を備えている。具体的には、一対のロール１０，２０は、主ロール１０と押さえロール２０とからなり、これらのロールは水平方向に並んで配置されている。
【００６０】
図４に示すように、主ロール１０は、押さえロール２０に比べてより高い剛性を有した鋼又はアルミニウム等の金属製の剛体ロールであり、その一端側は、カップリング３１を介してモータ３０に接続されている。また、主ロール１０には、その内部に円柱空間Ｓ１が形成されている。円柱空間Ｓ１には、加熱部４０から、シャフト１３に形成された媒体導入口１３ａを介して、加熱された媒体（例えば水など）Ｍが導入され、主ロール１０の内部を通過して排出された媒体Ｍが循環するように、加熱部４０に接続されている。これにより、主ロール１０の周面１１を加熱することができる。
【００６１】
押さえロール２０は、主ロール１０を押さえるロールであって、一対のロール同士、すなわち主ロール１０と押さえロール２０とを押圧する押圧部５０に連結されている。具体的には、押圧部５０は、押さえロール２０の両側のシャフト２３に連結されたピストン５１及びシリンダ５２からなり、後述する押圧を行うことができるのであれば、押圧のための作動圧は、空圧または油圧のいずれであってもよい。
【００６２】
このような押圧部５０の押圧力により、押さえロール２０は、押さえロール２０の周面２１が主ロール１０の周面１１の形状に倣って変形して、ロール間に供給物が無いときには、これらのロール同士が面圧着するように構成されている。本実施形態の場合には、押さえロール２０は、具体的には、押圧部５０の押圧力により主ロール１０の周面１１の形状に倣って変形する薄肉金属外筒２４と、薄肉金属外筒２４の内部において筒状空間Ｓ２が形成されるように、薄肉金属外筒２４に内挿された軸芯体２７と、を少なくとも備えている。このようにして、主ロール１０が押さえロール２０よりも、ロール表面において高い剛性を有し、押さえロール２０が主ロール１０よりも、ロール表面において高い可撓性を有することになる。
【００６３】
また、薄肉金属外筒２４は、両側がテーパ状となった鋼またはアルミニウムなどの金属製の薄肉円筒であり、両側にはフランジ２８が取り付けられて、これらは固着されている。また、フランジ２８は、ベアリング２９を介して、軸芯体２７の両端部に形成されたシャフト２３に支承されている。
【００６４】
このような構造により、押さえロール２０（具体的には、薄肉金属外筒２４）は、押圧時に主ロール１０に連結されたモータ３０の回転によって、主ロール１０と共に回転する。しかしながら、ベアリング２９を用いずに、シャフト２３と共に押さえロール２０が主ロール１０と同調して回転するように別のモータに連結されていてもよい。
【００６５】
ここで、押さえロール２０は、主ロール１０と対向して変形する胴部のロール径ｒが、２００〜５００ｍｍ、ロールの有効幅（主ロール１０と接触することができる幅）Ｌが、５００ｍｍ〜１６００ｍｍ程度で構成される。主ロール１０も略同等である。
【００６６】
また、薄肉金属外筒２４の肉厚をｔ、ロール半径をｒとしたとき、ｔ／ｒ≦０．０３の関係を満たしていることが好ましく、この比率が小さいほど、薄肉金属外筒２４の周面部分の可撓性が高まる。例えば、ロール径ｒを上述した２００〜５００ｍｍとし、主ロール１０のロール径も同等とした場合、図３（ｂ）に示すロール間の接触幅は、２ｍｍ〜５ｍｍ程度となる。
【００６７】
さらに、薄肉金属外筒２４と軸芯体２７との間において形成された筒状空間Ｓ２には、加熱部４０から、シャフト２３に形成された媒体導入口２３ａを介して、加熱された媒体M（例えば水など）が導入され、押さえロール２０の内部を通過して排出された媒体が循環するように、加熱部４０に接続されている。これにより、薄肉金属外筒２４（押さえロール２０）の周面２１を加熱することができる。
【００６８】
ここで、加熱部４０は、ロール間を通過する熱可塑性樹脂Ｐの軟化点温度以上のロール表面温度になるように、内部で媒体Ｍを加熱し、加熱された媒体Ｍが、主ロール１０及び押さえロール２０の双方を加熱するように、ポンプ等の装置を用いてロール１０，２０に圧送されるようになっている。これにより、ロール１０，２０の間において、上側周面２１に供給された熱可塑性樹脂Ｐが軟化し、この結果、熱可塑性樹脂Ｐが、強化繊維基材Ｆに含浸し易くなる。なお、ここでは、軸芯体２７は、中実円柱であるが、例えば、既に述べた特許文献１に示すように、円筒状の軸芯体を用いて、シャフトの一方向側から媒体Ｍを循環させてもよい。
【００６９】
さらに、樹脂含浸部４の一対のロール１０，２０のさらに下流には、複数の搬送ロールが配置されており（図１参照）、装置１は、樹脂含浸部４で得られた繊維強化樹脂シートをさらに巻き取るための巻き取り部５が配置されている。
【００７０】
このように構成された製造装置を用いた繊維強化樹脂シートの製造方法を、以下に説明する。まず、強化繊維基材Ｆとして、連続繊維が一方向に引き揃え、コイル状に巻かれた強化繊維基材を準備する。ここでは、強化繊維基材として、一方向に引き揃えられた基材を用いたが、例えば、シート状の強化繊維基材にすることができるのであれば、引き揃えられていない長繊維、または織布、不織布等の布状繊維であってもよい。織布である場合には、その織り方としては、平織、綾織、朱子織などの織組織いずれであってもよく、シート状であり連続して搬送しながら、後述するロール間において熱可塑性樹脂Ｐを含浸することができるのであれば、特にその繊維の状態は限定されるものではない。
【００７１】
強化繊維は、繊維強化樹脂シートの機械的強度を強化するための樹脂強化用の繊維であり、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、天然繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊維、ＰＢＯ繊維、又は高強度ポリエチレン繊維などの繊維が挙げることができる。
【００７２】
一方、熱可塑性樹脂ペレットＰａを、樹脂供給部３に導入し、溶融したシート状の熱可塑性樹脂Ｐを、ダイ３ａから吐出する。このような熱可塑性樹脂としては、結晶性熱可塑性樹脂や非結晶性熱可塑性樹脂を使用でき、例えば、ナイロン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、またはＡＢＳ系樹脂などを挙げることができ、これらよりも、より融点の高い（軟化点の高い）熱可塑性樹脂であってもよい。
【００７３】
そして、シート状の強化繊維基材Ｆと、溶融したシート状の熱可塑性樹脂Ｐとを、一対のロール間１０，２０に導入し、モータ３０の駆動力により、一対のロール１０，２０を回転させながら強化繊維基材Ｆに熱可塑性樹脂Ｐを含浸することにより、繊維強化樹脂シートを製造する。
【００７４】
具体的には、主ロール１０に対して押さえロール２０を押圧することにより、押さえロール２０の周面２１が主ロール１０の周面１１の形状に倣うように押さえロール２０の周面２１を変形させる（図３（ｂ）参照）。
【００７５】
この状態で図４に示すように、加熱ロール４０により、円柱空間Ｓ１と筒状空間Ｓ２に加熱された媒体Ｍを供給して、主ロール１０と押さえロール２０を加熱する。そして、押さえロール２０の周面に向って熱可塑性樹脂Ｐを供給することにより、熱可塑性樹脂Ｐを加熱する。加熱された熱可塑性樹脂Ｐを一対のロール１０，２０の回転により、一対のロール１０，２０間に向って搬送しながら、これらのロール１０，２０との間において、熱可塑性樹脂Ｐを加熱し、熱可塑性樹脂Ｐを前記強化繊維基材Ｆに含浸させる。
【００７６】
このようにして、主ロール１０に対して押さえロール２０を押圧することにより、押さえロール２０の周面２１が主ロール１０の周面１１の形状に倣うように押さえロール２０の周面２１を変形させるので、熱可塑性樹脂Ｐと強化繊維基材Ｆとに面圧を作用させることができる。強化繊維基材Ｆに作用する圧力は、これまでの単なる剛体の金属ロールを用いた場合に作用する線圧とは異なり面圧となるので、強化繊維基材Ｆに過度の応力を作用させる必要がない。
【００７７】
そして、熱可塑性樹脂Ｐは、その自重により、加熱された押さえロール１０の上側周面２１ａに供給され、ロール１０，２０間に搬送されるまで（押さえロール２０が略４分の１回転するまで）の間、上側周面２１ａにおいてロール１０からの発熱した熱を受熱する。ここで、供給する熱可塑性樹脂Ｐは、予め溶融するまで加熱されているので、ロールの熱により、ロール間に到達するまでの間、熱可塑性樹脂の温度低下を抑制することができ、これにより、樹脂の粘度上昇が抑制される。
【００７８】
このように、押さえロール２０の熱を利用して、ロール間において、溶融した熱可塑性樹脂Ｐを強化繊維基材Ｆに均一かつ安定的に含浸することができる。また、一対のロール１０，２０を回転させながら面圧を作用させることにより、これまでのものに比べて含浸時間をより長く保持することができると共に、含浸時に強化繊維基材Ｆの繊維間の空気を好適に脱気することができ、さらには、幅方向に段状の筋のない均一な厚みの繊維強化樹脂シートを得ることができる。
【００７９】
さらに、一対のロール１０，２０は金属製のロールであるので、これまでのゴムロールに比べて熱可塑性樹脂Ｐをより高い温度にまで加熱することができる。この結果、金属ロールとゴムロールを用いた場合に比べて、熱可塑性樹脂Ｐをより低い粘度にして、これを加圧して強化繊維基材Ｆに含浸することができる。このようにして、熱可塑性樹脂Ｐの中でも、含浸温度（成形温度）が高く、溶融粘度が高い熱可塑性樹脂に対しても繊維強化樹脂シートＳを製造することが可能となる。
【００８０】
そして、このようにして得られた繊維強化樹脂シートＳを、搬送ロールを通過させて、巻き取り部５でこれをコイル状に巻き取る。なお、本実施形態では、直接、押さえロール２０の上側周面２１ａに熱可塑性樹脂Ｐを供給したが、主ロール１０の上側周面に熱可塑性樹脂を供給してもよく、これらの両者の上側周面に熱可塑性樹脂Ｐを供給してもよい。
【００８１】
図５及び図６は、図１に示す第１実施形態の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図である。図５に示す変形例は、繊維強化基材の巻き付け状態と、ダイの位置が相違し、図６に示す変形例は、ダイの位置が相違し、他の構成は、図１〜４に示す装置構成と同じである。従って、この相違点を以下に説明する。
【００８２】
図５に示すように、強化繊維供給部２は、強化繊維基材Ｆが、主ロール１０の半周の周面に巻き付くように、主ロール１０の上流側において搬送ロール（不図示）を配置している。さらに、樹脂供給部３のダイ３ｂは、主ロール１０の上側周面１１ａに向って、溶融したシート状の樹脂が供給できるように、配置されている。従って、強化繊維基材Ｆが、主ロール１０に巻き付いているときは、樹脂供給部３のダイ３ｂは、強化繊維基材Ｆの表面に、熱可塑性樹脂Ｐが供給されるように配置されている。
【００８３】
このようにして、主ロール１０に巻き付けて、主ロール１０との強化繊維基材Ｆの接触面積を増やすことができるので、強化繊維基材Ｆは主ロール１０の熱によりさらに効率よく加熱される。さらにこの加熱されている強化繊維基材Ｆに熱可塑性樹脂Ｐを供給するので、より効率的に、加熱されたロールの熱を利用して、予熱された強化繊維基材Ｆに熱可塑性樹脂Ｐをロール１０，２０の間に供給することができる。
【００８４】
また、図６に示すように、樹脂供給部３のダイ３ｃは、主ロール１０と押さえロール２０とが接触する部分に向って、溶融したシート状の樹脂が供給できるように、配置されていてもよい。この変形例の場合、より温度の高いシート状樹脂がロール間に供給されるように、ダイ３ｃをロール間により近づけることが好ましい。
【００８５】
図７は、第１の発明の第２実施形態に係る押さえロールの模式的斜視図である。第２実施形態は、第１実施形態に比べて、押さえロールを加熱する構造が異なり、他の部分は同じである。従って、第１実施形態の同じ構成の部材には、同じ符号を付して、以下にこの点の詳細を説明する。
【００８６】
図７に示すように、第２実施形態に係る押さえロール２０Ａの筒状空間Ｓ２内には、誘導加熱コイル４１が配置されており、その他の構造は同じである。そして、押さえロール２０Ａを加熱する加熱部４０Ａは、この誘導加熱コイル４１が、筒状空間Ｓ２内において、導電性材料からなる軸芯体２７に巻きつけられており、誘導加熱コイルの両端には交流電流Ｉを通電する電源４２が接続されている。また、第１実施形態と同様に、軸芯体２７は、その両端部の外周で、ベアリングを介して回転自在に薄肉金属外筒２４を支持しており、この薄肉金属外筒２４は、鉄製の磁性材料からなる。
【００８７】
このようにして、誘導加熱コイル４１に交流電流を通電することにより、誘導加熱の原理により押さえロールの薄肉金属外筒２４を直接的に加熱することができる。また、押さえ時に、薄肉金属外筒２４の変形により、薄肉金属外筒２４と誘導加熱コイル４１との距離が近づくので、この変形部分（すなわち、ロール間の熱可塑性樹脂）が、他の部分に比べてより効率良く加熱される。これにより、より効果的に、熱可塑性樹脂の粘度を下げ、強化繊維基材Ｆに熱可塑性樹脂Ｐを含浸することができる。
【００８８】
図８は、第１の発明の第３実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図である。図９及び図１０は、図８に示す第３実施形態の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図である。これら第３実施形態が、第１実施形態と相違する点は、一対のロールの個数とその配置状態、及び離型ベルトを用いた点であり、他の構成は、第１実施形態と同じである。従って、第１実施形態の同じ構成の部材には、同じ符号を付して、以下にこの点の詳細を説明する。
【００８９】
図８〜図１０に示すように、主ロール１０と押さえロール２０とを対としたロールが強化繊維基材Ｆの搬送方向に沿って２つ配設されている。また、同一方向に回転する主ロール１０と押さえロール２０とが、搬送方向に沿って、交互に配置されている。また、複数の一対のロール間には、熱可塑性樹脂を加熱するためのヒータ４５が配置されている。
【００９０】
さらに、これらのロールのうちロールの回転方向が同じ複数のロールを連結するように、ロール周面には、熱可塑性樹脂Ｐの樹脂に対して離型可能な離型ベルト６１が巻き付けられている。この離型ベルト６１は、樹脂含浸時に、強化繊維基材Ｆと共に、同一回転方向のロール間を移動するように、適切な張力でロールに巻きつけられている。
【００９１】
なお、この離型ベルト６１は、ポリイミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂ベルトや、紙等のシートの上に、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、或いは、ワックス等の離型材を添加した樹脂等で離型層を積層してベルトとしたもの、或いは、ポリオレフィン系樹脂等のベルトを挙げることができる。
【００９２】
なお、図８に示す装置のダイ３ａは、図１に示す装置と同じように押さえロール２０の上側周面に熱可塑性樹脂Ｐを供給するように配置されており、変形例である図９に示す装置は、図５に示す装置と同じように、樹脂供給部３のダイ３ｂが、主ロール１０の上側周面１１ａに向って、主ロール１０に巻き付いた強化繊維基材Ｆに、熱可塑性樹脂Ｐが供給されるように配置されている。さらに、別の変形例である図１０に示す装置は、図６に示す装置と同じように、樹脂供給部３のダイ３ｃが、主ロール１０と押さえロール２０とが接触する部分に向って、溶融したシート状の樹脂が供給できるように、配置されている。
【００９３】
このような状態で、熱可塑性樹脂Ｐを主ロール１０または押さえロール２０のいずれか一方で予め加熱して、加熱した熱可塑性樹脂Ｐを複数の一対のロール間に、強化繊維基材Ｆを順次通過させて、強化繊維基材Ｆに熱可塑性樹脂Ｐを含浸させる。これにより、ロール間において強化繊維基材Ｆと熱可塑性樹脂Ｐとからなるシート材を複数回加圧及び加熱することができるので、より確実に強化繊維基材Ｆに熱可塑性樹脂Ｐを含浸することができる。
【００９４】
また、ヒータ４５により、上流側の一対のロールにより含浸された熱可塑性樹脂を加熱することができるので、下流側の一対のロールに導入される前の熱可塑性樹脂Ｐの粘度が上昇することを抑制することができる。さらに、主ロール１０と押さえロール２０との搬送方向に沿った配置が交互になっているので、含浸時に強化繊維基材が一方向のみに曲げられることなく、より均質な繊維強化樹脂シートＳを得ることができる。
【００９５】
図１１は、本発明の第４実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図であり、図１２及び図１３は、図１１に示す第４実施形態の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図である。これら第４実施形態が、第１実施形態と相違する点は、押さえロールの個数と、含浸時に離型シートを用いた点であり、他の構成は、第１実施形態と同じである。
【００９６】
図１１〜図１３に示すように、第４実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置において、主ロール１０を水平方向から挟むように、２つの押さえロール２０，２０が、主ロールの回りに配置されており、これらの押さえロール２０，２０のいずれにも、第１実施形態と同様に押圧部５０が連結されている。また、押さえロール２０，２０を加熱する方法も、第１又は第２実施形態と同様である。
【００９７】
なお、図１１に示す装置のダイ３ａは、図１に示す装置と同じように押さえロール２０の上側周面に熱可塑性樹脂Ｐを供給するように配置されており、変形例である図１２に示す装置では、図５に示す装置と同じように、樹脂供給部３のダイ３ｂが、主ロール１０の上側周面１１ａに向って、主ロール１０に巻き付いた強化繊維基材Ｆに、熱可塑性樹脂Ｐが供給されるように配置されている。さらに、別の変形例である図１３に示す装置は、図６に示す装置と同じように、樹脂供給部３のダイ３ｃが、主ロール１０と押さえロール２０とが接触する部分に向って、溶融したシート状の樹脂が供給できるように、配置されている。
【００９８】
熱可塑性樹脂Ｐの含浸時には、予めロールの熱により加熱された熱可塑性樹脂Ｐと強化繊維基材Ｆとを、離型シート（離型材）６２でロール間において挟み込むように、離型シート６２を導入する。これにより、各ロール１０，２０の周面１１，２１に離型シート６２が配置される。なお、この離型シート６２の材質は、第３実施形態の離型ベルトの材質と同じである。
【００９９】
さらに、強化繊維基材Ｆを主ロール１０に巻き付けながら、主ロール１０と各押さえロール２０，２０との間に強化繊維基材Ｆを順次通過させて、前記強化繊維基材に前記熱可塑性樹脂を含浸させる。これにより、１つの主ロール１０を用いてロール間において熱可塑性樹脂Ｐの含浸を複数回行うことができるので、第３実施形態に比べて、装置のコンパクト化を図ることができる。
【０１００】
なお、本実施形態では、主ロール１０の周りに配置する押さえロール２０の個数は、限定されるものではなく、含浸条件に応じて、これらの押さえロール２０に作用させる押圧力、加熱温度を調整してもよい。
【０１０１】
図１４は、第２の発明の実施形態に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図であり、図１５は、図１４の一対のロールの回転軸を含む、水平方向における模式的断面図である。図１６及び図１７は、図１４に示す実施形態の変形例に係る繊維強化樹脂シートの製造装置の樹脂含浸部を示した模式的断面図である。
【０１０２】
また、本実施形態は、図１の第１の発明の第１実施形態の主ロール１０の代わりに、押さえロールを用いた点が相違する。従って、その他の構成は、第１実施形態と同じであり、図１４〜１７のうち第１実施形態の同じ機能を有する部材には、同じ符号を付して、以下にこの点の詳細を説明する。
【０１０３】
図１４〜１７に示すように、本実施形態に係る一対のロール２０Ａ，２０Ｂは、第１実施形態に係る押さえロール２０と同じ構造の金属製のロールである。各ロール２０Ａ，２０Ｂは、押圧部５０の押圧力により、双方のロール２０Ａ，２０Ｂの対向する周面が平面状に変形して、ロール間に供給物が無いときには面圧着するように構成されている。すなわち、ここでは、一方のロール２０Ａ（２０Ｂ）の薄肉金属外筒２４が、押圧部５０の押圧力により、他方のロール２０Ｂ（２０Ａ）の周面に対して平面状に変形することになる。
【０１０４】
なお、図１４に示す樹脂供給部のダイ３ａは、押さえロール２０Ａの上側周面に熱可塑性樹脂Ｐを供給するように配置されており、変形例である図１６に示す装置では、樹脂供給部３のダイ３ｂは、押さえロール２０Ｂの上側周面に向って、押さえロール２０Ｂに巻き付いた強化繊維基材Ｆに、熱可塑性樹脂Ｐが供給されるように配置されている。さらに、別の変形例である図１７に示す装置は、樹脂供給部３のダイ３ｃを、押さえロール２０Ａ，２０Ｂ同士が接触する部分に向って、溶融したシート状の樹脂が供給できるように、配置している。
【０１０５】
このようにして、一対のロール２０Ａ，２０Ｂ同士を押圧することにより、双方のロールの対向する周面２１を平面状に変形させるので、同様に、熱可塑性樹脂Ｐと強化繊維基材Ｆとに面圧を作用させることができる。これにより、均一かつ安定的に熱可塑性樹脂Ｐを強化繊維基材Ｆに含浸することができ、さらには、含浸時に強化繊維基材Ｆの繊維間の空気を好適に脱気することができる。
【０１０６】
また、双方のロール２０Ａ，２０Ｂの対向する周面２１を平面状に変形させながら、熱可塑性樹脂Ｐを前記強化繊維基材Ｆに含浸するので、熱可塑性樹脂Ｐと強化繊維基材Ｆとの両面に均一な応力を作用させることができる。均一の厚みの均質な繊維強化樹脂シートＳを得ることができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【０１０８】
例えば、図１４〜図１７に示す実施形態では、一組の一対のロールを用いたが、第１の発明の第３実施形態の如く、これらが複数配置されてもよく、第１の発明の第４実施形態の如く、１つのロールの周りに、同じ構造のロールを複数配置されてもよい。また、これらのロールを、第１の発明の第２実施形態の如く、誘導加熱を利用して加熱してもよい。
【０１０９】
また、これら実施形態にかかるダイと、ダイから熱可塑性樹脂が供給されるロールとの距離を、図示よりもさらに接近させてもよい。これにより、溶融した熱可塑性樹脂の温度低下を抑え、ロールの熱により効果的に樹脂を加熱することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１：繊維強化樹脂シート製造装置、２：強化繊維供給部、２ａ：巻体、２ｂ，２ｃ：搬送ロール、３：樹脂供給部、３ａ，３ｂ，３ｃ：ダイ（ノズル）、４：樹脂含浸部、５：巻き取り部、１０：主ロール、１１：周面、１１ａ：上側周面、２０：押さえロール、２０Ａ，２０Ｂ：一対のロール、２１周面、２１ａ，２１ｂ：上側周面、２３：シャフト、２４：薄肉金属外筒、２７：軸芯体、２８：フランジ、２９：ベアリング、３０：モータ、３１：カップリング、４０，４０Ａ：加熱部、４１：誘導加熱コイル、４２：電源、５０：押圧部、５１：ピストン、５２：シリンダ、６１：離型ベルト、６２：離型シート、Ｆ：強化繊維基材、Ｍ：媒体、Ｐ：熱可塑性樹脂、Ｐａ：熱可塑性樹脂ペレット、Ｓ：繊維強化樹脂シート、Ｓ１：円柱空間、Ｓ２：筒状空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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