CN108138383A - 短切纤维束的制造装置及制造方法、纤维增强树脂成形材料的制造装置及制造方法、碳纤维束用切断刀、以及碳纤维束用旋转刀具 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式涉及短切纤维束的制造装置及短切纤维束的制造方法，所述短切纤维束的制造装置具备：具有将长条的纤维束切断的切断刀的切断单元；限制供给至切断单元的纤维束的行进方向的引导单元；以及设置于切断单元与引导单元之间、对纤维束进行扩幅的扩幅单元，所述短切纤维束的制造方法包括：通过引导单元限制供给至切断单元的长条的纤维束的行进方向，并且，通过设置于切断单元与引导单元之间的扩幅单元对纤维束进行扩幅，然后，通过具有切断刀的切断单元将纤维束切断，从而得到短切纤维束。

Description

短切纤维束的制造装置及制造方法、纤维增强树脂成形材料 的制造装置及制造方法、碳纤维束用切断刀、以及碳纤维束用 旋转刀具

技术领域

本发明涉及短切纤维束的制造装置(短切碳纤维束的制造装置、剪断机)、短切纤维束的制造方法、纤维增强树脂成形材料(纤维增强树脂材料)的制造装置、纤维增强树脂成形材料(纤维增强树脂材料)的制造方法、碳纤维束用切断刀、及碳纤维束用旋转刀具(切割辊)。

本申请基于2015年10月21日在日本申请的日本特愿2015-207482、2015年11月5日在日本申请的日本特愿2015-217457、及2016年3月23日在日本申请的日本特愿2016-058807主张优先权，在本发明中引用其内容。

背景技术

纤维增强复合材料成形品开始用于运输设备(车辆(汽车、铁道车辆等)、航空器等)、建筑构件、电子设备等广泛的用途中。与此相伴，对纤维增强复合材料成形品期望能够使用凹凸形状、深冲形状等复杂的形状。

作为适用于具有部分壁厚不同的部分、肋、轮毂等的复杂形状的纤维增强复合材料成形品的制造的中间材料，已知例如具有利用模具进行成形时容易流动的性质的下述的片状纤维增强树脂成形材料。

·使含有不饱和聚酯树脂等热固性树脂的基体树脂组合物浸渗于短切纤维束中而得到的SMC(片状模塑料)，所述短切纤维束是将由增强纤维(碳纤维、玻璃纤维等)构成的长条纤维束切断成短尺寸而得到的。

·使含有热塑性树脂的基体树脂组合物浸渗于短切纤维束中而得到的冲压片，所述短切纤维束是将由增强纤维(碳纤维、玻璃纤维等)构成的长条纤维束切断成短尺寸而得到的。

纤维增强树脂成形材料(以下，也称为纤维增强树脂材料)中含有的短切纤维束通过例如下述方法制造。

·向具备旋转刀具(以下，也称为切割辊)和与上述旋转刀具邻接的砧辊(刀承辊)(以下，也称为橡胶辊)的切碎单元(切断单元)(以下，也称为剪断机)供给长条的纤维束，通过旋转刀具的切断刀将长条的纤维束压入砧辊并切断，从而得到短切纤维束的方法，其中，上述旋转刀具以辊的转轴方向与切断刀的长度方向成为基本相同的方向的方式、且在辊的圆周方向隔开间隔在辊的圆周面安装有多个切断刀(以下，也简称为刀)(例如，参照专利文献1、2)。

作为纤维增强树脂材料的制造方法，可列举例如以下的方法。通过具备在外周面设置有多个刀的切割辊和橡胶辊的剪断机，将捆扎了多个增强纤维的长条纤维束连续地剪断，使剪断后的短切纤维束散布为片状而形成片状纤维束组，接着，使基体树脂组合物浸渗于片状纤维束组中，制成纤维增强树脂材料(例如，专利文献1、3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-114612号公报

专利文献2：德国专利申请公开第102010018485号说明书

专利文献3：日本特开2009-62474号公报

发明内容

发明所要解决的问题

为了提高短切纤维束的生产性，需要以高速将多个长条的纤维束供给至切碎单元。然而，在以高速使多个长条纤维束行进的情况下，行进中邻接的纤维束彼此重合，容易变厚。变厚的长条纤维束难以用切断刀切断，因此，容易成为短切纤维束连接的状态。如果使短切纤维束在连接的状态下包含在纤维增强树脂成形材料中，则纤维增强树脂成形材料中的纤维方向产生偏差，在最终得到的纤维增强复合材料成形品的强度上产生各向异性。另外，如果使短切纤维束在连接的状态下包含在纤维增强树脂成形材料中，则成形时的纤维增强树脂成形材料的流动性受损，有时无法成形为期望的形状。因此，通常，通过引导单元(梳状引导件、槽状引导件等)限制供给至切碎单元的长条纤维束的行进方向，使行进中邻接的纤维束彼此不重合。

然而，通过引导单元限制供给至切碎单元的长条纤维束的行进方向时，由于纤维束的行进位置被固定，因此，切断刀中与纤维束接触的位置也被固定。另外，与引导单元接触的长条纤维束容易在宽度方向上重叠而变厚。因此，存在以下问题：在与纤维束接触的位置切断刀局部磨损，从而使切断刀的寿命极端变短。切断刀的寿命结束时，变得不能切断长条的纤维束，其结果，成为得到的短切纤维束连接的状态，引起在纤维增强树脂成形材料中的纤维方向产生偏差，在纤维增强复合材料成形品的强度上产生各向异性等问题。

另外，为了提高短切碳纤维束的生产性，需要将多个长条碳纤维束向切碎单元供给。然而，将辊的转轴方向与切断刀的长度方向设为相同方向时，为了通过1把切断刀将平行地排列的多个碳纤维束同时切断，在切断时对旋转刀具及砧辊施加大的力，这一情况连续地发生时，切碎单元大幅振动而形成大的噪音。

作为抑制将多个纤维束切断时的振动的旋转刀具，已知以相对于辊的转轴方向的长度方向具有斜度(扭力)的方式、且在上述辊的圆周方向隔开给定间隔安装有多个切断刀的旋转刀具(例如，参照专利文献2)。

根据该旋转刀具，将平行排列的多个纤维束中的各纤维束从1把切断刀的第1端部向第2端部按顺序切断。因此，不会在切断时对旋转刀具及砧辊施加大的力，能够抑制切碎单元的振动。

在该旋转刀具中，在辊的圆周面以相对于辊的转轴方向的长度方向具有斜度(扭力)的方式以螺旋状形成有用于嵌合切断刀的槽。由此，在辊的圆周面的螺旋状槽中安装切断刀时，需要对切断刀施加扭力。另外，为了形成用于将碳纤维束(其是大致10μm以下的碳纤维的集合体)切断的极小的局部弯曲形状而减薄切断刀(具体而言，厚度为0.7mm以下)，为了提高短切纤维束的生产性而加长切断刀(具体而言，长度为300mm以上)。因此，作为切断刀，使用即使在较薄且较长的情况下在施加了扭力时也不易破损的由钢铁材料制成的切断刀。

然而，使用由钢铁材料制成的切断刀切断碳纤维束时，存在切断刀的刀尖在短时间内磨损，切断刀的寿命变得极短的问题。切断刀的寿命结束时，变得不能切断长条的碳纤维束，因此，需要频繁地更换切断刀。因此，不能长时间连续地以良好的生产性制造短切碳纤维束、以及纤维增强树脂成形材料。

另外，在上述剪断机中，将切割辊的刀压在橡胶辊的外周面，并使切割辊和橡胶辊相互逆向旋转，边夹入纤维束边连续地进行剪断。然而，在现有的剪断机中，橡胶辊的外周面由于持续使用而受损，产生橡胶屑，存在制造的纤维增强树脂材料中混入橡胶屑的隐患。

本发明的第1方式提供抑制了切断刀的局部磨损的短切纤维束的制造装置及制造方法、以及能够长时间稳定地制造抑制了纤维方向的偏差的纤维增强树脂成形材料的纤维增强树脂成形材料的制造装置及制造方法。

本发明的第2方式提供即使施加扭力也不易破损、刀尖不易磨损、且低价的碳纤维束用切断刀；安装切断刀时切断刀不易破损、切断刀的刀尖不易磨损、且低价的碳纤维束用旋转刀具；能够长时间连续地以良好的生产性制造短切碳纤维、且可抑制切断碳纤维束时的振动的短切碳纤维束的制造装置；能够长时间连续地以良好的生产性制造纤维增强树脂成形材料的纤维增强树脂成形材料的制造装置。

本发明的第3方式提供能够抑制橡胶辊的外周面受损而产生橡胶屑的切割辊、剪断机、以及纤维增强树脂材料的制造装置及制造方法。

本发明的第4方式提供耐久性、耐磨损性、对辊的安装性优异的适合于碳纤维的切断的切断刀；能够长时间连续地以良好的生产性制造短切碳纤维束的短切碳纤维束的制造装置及制造方法。

解决问题的方法

本发明的第1方式涉及<1>～<3>的短切纤维束的制造装置、<4>～<6>的短切纤维束的制造方法、<7>的纤维增强树脂成形材料的制造装置、以及<8>的纤维增强树脂成形材料的制造方法。

<1>一种短切纤维束的制造装置，其具备：具有将长条的纤维束切断的切断刀的切断单元；限制供给至上述切断单元的上述纤维束的行进方向的引导单元(行进方向限制单元)；及设置于上述切断单元与上述引导单元之间、对上述纤维束进行扩幅的扩幅单元。

<2>上述<1>所述的短切纤维束的制造装置，其还具备第1摇动单元及第2摇动单元中的任一者或两者，所述第1摇动单元使所述引导单元在限制了所述纤维束的行进的方向摇动，所述第2摇动单元使所述切断单元在限制了所述纤维束的行进的方向摇动。

<3>上述<2>所述的短切纤维束的制造装置，其中，所述第1摇动单元使所述引导单元与所述扩幅单元同步地摇动。

<4>一种短切纤维束的制造方法，该方法包括：通过引导单元(行进方向限制单元)限制供给至下述切断单元的长条的纤维束的行进方向，并且，通过设置于下述切断单元与所述引导单元之间的扩幅单元将所述纤维束扩幅，然后，通过具有切断刀的切断单元将所述纤维束切断而得到短切纤维束。

<5>上述<4>所述的短切纤维束的制造方法，其中，使所述引导单元及所述切断单元在限制了所述纤维束的行进的方向相对地摇动。

<6>上述<5>所述的短切纤维束的制造方法，其中，使所述引导单元与所述扩幅单元同步地摇动。

<7>一种纤维增强树脂成形材料的制造装置，其具备：上述<1>～<3>中任一项所述的短切纤维束的制造装置；以及使基体树脂组合物浸渗于通过所述短切纤维束的制造装置得到的短切纤维束中的浸渗单元。

<8>一种纤维增强树脂成形材料的制造方法，该方法包括：通过上述<4>～<6>中任一项所述的短切纤维束的制造方法得到短切纤维束，将基体树脂组合物浸渗于所述短切纤维束中。

本发明的第2方式涉及<9>～<12>的碳纤维束用切断刀、<13>的碳纤维束用旋转刀具、<14>的短切碳纤维束的制造装置、以及<15>的纤维增强树脂成形材料的制造装置。

<9>一种碳纤维束用切断刀，其是厚度为0.7mm以下、长度为300mm以上的平刃状碳纤维束用切断刀，所述碳纤维束用切断刀具有：由钢铁材料制成的平板状基部；及形成于沿着所述碳纤维束用切断刀的长度方向的第1边的由钢铁材料制成的刀尖部，所述刀尖部前端的刃角为25～50度、且在所述刀尖部的表面具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层，或者所述刀尖部前端的刃角为35～50度、且不具有所述涂层。

<10>上述<9>所述的碳纤维束用切断刀，其中，所述碳纤维束用切断刀的厚度为0.1mm以上且0.7mm以下。

<11>上述<9>或<10>所述的碳纤维束用切断刀，其中，所述碳纤维束用切断刀的长度L与所述碳纤维束用切断刀的高度H之比(L/H)大于11。

<12>上述<9>～<11>中任一项所述的碳纤维束用切断刀，其中，所述涂层的厚度大于1μm。

<13>一种碳纤维束用旋转刀具，其具有：辊；及以相对于所述辊的转轴方向的长度方向具有斜度的方式、且在所述辊的圆周方向隔开给定间隔安装于所述辊的圆周面的多个切断刀，所述切断刀是上述<9>～<12>中任一项所述的碳纤维束用切断刀。

<14>一种短切碳纤维束的制造装置，其具备上述<13>所述的碳纤维束用旋转刀具。

<15>一种纤维增强树脂成形材料的制造装置，其具备：上述<14>的短切碳纤维束的制造装置；及使基体树脂组合物浸渗于通过所述短切碳纤维束的制造装置得到的短切碳纤维束中的浸渗单元。

本发明的第3方式涉及<16>的切割辊、<17>的剪断机、<18>的纤维增强树脂材料的制造装置、以及<19>的纤维增强树脂材料的制造方法。

<16>一种切割辊，其具备辊主体和设置于所述辊主体的外周面的多个平板状刀，该切割辊将所述刀压在橡胶辊的外周面并加入长条的纤维束，将所述纤维束剪断，

在所述刀的前端形成有平坦且垂直于所述刀的高度方向的前端面。

<17>一种剪断机，其具备上述<16>所述的切割辊和橡胶辊，该剪断机将所述切割辊的刀压在所述橡胶辊的外周面，并使所述切割辊与所述橡胶辊相互逆向旋转，边夹入长条的纤维束边连续地进行剪断。

<18>一种纤维增强树脂材料的制造装置，其具备：上述<17>所述的剪断机；及使基体树脂组合物浸渗于由通过所述剪断机剪断的纤维束形成的片状纤维束组中的浸渗部。

<19>一种纤维增强树脂材料的制造方法，该方法具有下述的散布工序及浸渗工序，

散布工序：通过上述<17>所述的剪断机将长条的纤维束连续地剪断，将剪断后的多个纤维束在由基体树脂组合物形成的第1树脂片上散布为片状，从而形成片状纤维束组的工序；

浸渗工序：在所述片状纤维束组上叠层由基体树脂组合物形成的第2树脂片，形成材料前体，从两面侧对所述材料前体加压，使所述基体树脂组合物浸渗于所述片状纤维束组，从而得到纤维增强树脂材料的工序。

本发明的第4方式涉及<20>～<25>的碳纤维束用切断刀、<26>的短切纤维束的制造装置、以及<27>的短切纤维束的制造方法。

<20>一种碳纤维束用切断刀，其刃角θ(度)与刀的厚度T(mm)的比率(θ/T)为35～1800的范围。

<21>上述<20>所述的碳纤维束用切断刀，其是所述θ/T为35～500的范围的平刃状碳纤维束用切断刀，所述碳纤维束用切断刀具有：由钢铁材料制成的平板状基部；及形成于沿着所述碳纤维束用切断刀的长度方向的第1边的由钢铁材料制成的刀尖部，在所述刀尖部的表面具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层。

<22>上述<21>所述的碳纤维束用切断刀，其中，所述刃角θ为25～50度的范围。

<23>上述<20>所述的碳纤维束用切断刀，其是所述θ/T为50～500的范围的平刃状碳纤维束用切断刀，所述碳纤维束用切断刀具有：由钢铁材料制成的平板状基部；及形成于沿着所述碳纤维束用切断刀的长度方向的第1边的由钢铁材料制成的刀尖部，在所述刀尖部的表面不具有涂层。

<24>上述<23>所述的碳纤维束用切断刀，其中，所述刃角θ为35～50度的范围。

<25>上述<20>所述的碳纤维束用切断刀，其是所述θ/T为500～1800的范围的平板状刀，在所述刀的前端形成有平坦且垂直于所述刀的高度方向的前端面。

<26>一种短切纤维束的制造装置，其具备上述<20>～<25>中任一项所述的碳纤维束用切断刀。

<27>一种短切纤维束的制造方法，该方法包括：通过上述<20>～<25>中任一项所述的碳纤维束用切断刀将纤维束切断。

发明的效果

根据本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置及制造方法，能够抑制切断刀的局部磨损。

根据本发明的第1方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置及制造方法，能够长时间稳定地制造抑制了纤维方向的偏差的纤维增强树脂成形材料。

本发明的第2方式的碳纤维束用切断刀即使施加扭力也不易破损，刀尖不易磨损，且低价。

本发明的第2方式的碳纤维束用旋转刀具在安装切断刀时切断刀不易破损，切断刀的刀尖不易磨损，且低价。

本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置能够长时间连续地以良好的生产性制造短切碳纤维束，能够抑制切断碳纤维束时的振动。

本发明的第2方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置能够长时间连续地以良好的生产性制造纤维增强树脂成形材料。

本发明的第3方式的切割辊能够抑制橡胶辊的外周面受损而产生橡胶屑。

本发明的第3方式的剪断机能够抑制橡胶辊的外周面受损而产生橡胶屑。

如果使用本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造装置，则能够抑制橡胶辊的外周面受损而产生橡胶屑地制造纤维增强树脂材料。

根据本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造方法，能够抑制橡胶辊的外周面受损而产生橡胶屑地制造纤维增强树脂材料。

本发明的第4方式的碳纤维束用切断刀的耐久性、耐磨损性、对辊的安装性优异。

根据本发明的第4方式的短切碳纤维束的制造装置及制造方法，能够长时间连续地以良好的生产性制造短切碳纤维束。

附图说明

图1是示出本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置的一个实施方式的俯视图。

图2是图1的短切纤维束的制造装置的侧视图。

图3是从纤维束的行进方向的下游侧观察图1的短切纤维束的制造装置的梳形引导件中的梳形引导件及纤维束的图。

图4是示出本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置的其它实施方式的俯视图。

图5是示出在图4的短切纤维束的制造装置中使梳形引导件及摩擦杆摇动的情况的俯视图。

图6是从纤维束的行进方向的下游侧观察图4的短切纤维束的制造装置的梳形引导件中的梳形引导件及纤维束的图。

图7是示出本发明的第1方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置的一个实施方式的侧视图。

图8是示出本发明的第2方式的碳纤维束用切断刀的一个实施方式的侧视图及正视图。

图9是示出本发明的第2方式的碳纤维束用切断刀的其它实施方式的刀尖部附近的放大图。

图10是示出本发明的第2方式的碳纤维束用切断刀的其它实施方式的刀尖部附近的放大图。

图11是示出本发明的第2方式的碳纤维束用旋转刀具的一个实施方式的正视图。

图12是示出本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置的一个实施方式的俯视图。

图13是图12的短切碳纤维束的制造装置的侧视图。

图14是示出本发明的第2方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置的一个实施方式的侧视图。

图15是示出本发明的第3方式的剪断机的一个实施方式的示意构成图。

图16是图15的剪断机中的切割辊的放大图。

图17是示出在本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造方法中使用的制造装置的一个实施方式的示意构成图。

图18是示出刀尖部前端的刃角与切断阻力的关系的曲线图。

图19是示出刀尖部前端的磨损量与切断阻力的关系的曲线图。

图20是示出刀尖部前端的磨损量与对刀承橡胶的嵌入深度的关系的曲线图。

图21是示出切断次数与刀尖部前端的磨损量的关系的曲线图。

图22是放大示出了例51中使用的切割辊的示意构成图。

符号说明

11供给软管、12引导辊、13梳形引导件、13a杆、13b基底、14摩擦杆、15切碎单元、16旋转刀具、16a辊、16b切断刀、17砧辊、18接触辊、19摇动装置、19a第1连结棒、19b第2连结棒、26碳纤维束用旋转刀具、26a辊、26b碳纤维束用切断刀、31剪断机、32切割辊、33橡胶辊、33a外周面、34夹送辊、35辊主体、35a外周面、36刀、36a前端面、37刀、38切割辊、110纤维束供给单元、111第1片供给单元、112第1涂敷单元、113短切纤维束制造单元、114第2片供给单元、115第2涂敷单元、116浸渗单元、117线轴、118引导辊、119第1输送部、120引导辊、121a滑轮、121b滑轮、122环形带、123输送机、124供给盒、128第2输送部、129引导辊、130供给盒、131贴合机构、132加压机构、133贴合辊、134a滑轮、134b滑轮、134c滑轮、134d滑轮、135a环形带、135b环形带、136A下侧输送机、136B上侧输送机、137a张紧滑轮、137b张紧滑轮、137c张紧滑轮、137d张紧滑轮、138a下侧辊、138b上侧辊、213短切碳纤维束制造单元、261基部、262刀尖部、300制造装置、310纤维束供给部、311第1载片供给部、312第1涂敷部、314第2载片供给部、315第2涂敷部、316浸渗部、317线轴、318引导辊、320第1输送部、321a滑轮、321b滑轮、322环形带、323输送机、324涂布器、328第2输送部、329引导辊、330涂布器、331贴合机构、332加压机构、333贴合辊、334a滑轮、334b滑轮、334c滑轮、334d滑轮、335a环形带、335b环形带、336A下侧输送机、336B上侧输送机、337a下侧辊、337b上侧辊、340收纳容器、C1第1载片、C2第2载片、CF短切纤维束、CF’短切碳纤维束、F纤维束、F’碳纤维束、f纤维束、f’纤维束、H高度、L长度、P糊、R卷、R’纤维增强树脂材料、R1第1卷辊、R2第2卷辊、S1第1脱模片、S2第2脱模片、S3贴合片、S’1第1树脂片、S’2第2树脂片、S’3前驱叠层体、SF片状纤维束组、T厚度、θ刃角。

具体实施方式

以下的用语的定义适用于本说明书及权利要求书。

“限制了纤维束的行进的方向”是指，在与行进方向交叉的方向中，通过引导单元限制了在给定的方向行进中的纤维束相对于引导单元相对地移动的方向。

“摇动”是指，在给定的方向以给定的移动幅度进行往复移动。

“厚度”是指，切断刀中最厚的部分的厚度。

“刃角”是指，刀尖部的第1面与第2面所成的角。

“高度”是指，从沿着切断刀的长度方向的第1边(刀尖部前端)至沿着切断刀的长度方向的第2边为止的距离。

为了方便说明，图1～图17、图22中的尺寸比与实际尺寸比不同。另外，在图1～17、图22中，对相同构成要素标记相同的符号，省略其说明。

<<本发明的第1方式>>

<第1实施方式>

(短切纤维束的制造装置)

图1是示出本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置的第1实施方式的俯视图，图2是图1的短切纤维束的制造装置的侧视图。

本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置的第1实施方式具备：将从外部供给的长条的纤维束F向下方排出的多个供给软管11(引导单元)；将从供给软管11排出的纤维束F引导至基本水平方向的引导辊12；设置于引导辊12的下游、限制纤维束F的行进方向的梳形引导件13(引导单元)；设置于梳形引导件13的下游、通过与纤维束F接触而对纤维束F进行扩幅的摩擦杆14(扩幅单元)；及设置于摩擦杆14的下游、将纤维束F引入并将纤维束F切断的切碎单元15(切断单元)。

切碎单元15具备：旋转刀具16；位于比旋转刀具16更靠近纤维束F的行进方向的上流侧、且与旋转刀具16邻接砧辊17(刀承辊)；以及位于比旋转刀具16更靠近纤维束F的行进方向的上流侧、且与砧辊17邻接的接触辊18。

将引导辊12、旋转刀具16、砧辊17及接触辊18的转轴方向、以及梳形引导件13及摩擦杆14的长度方向设为相互平行。另外，将这些转轴方向以及长度方向设为与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向。

引导辊12、旋转刀具16、砧辊17及接触辊18按照在与纤维束F接触的部分成为与纤维束F的行进方向相同的方向的方式以转轴为中心旋转。因此，旋转刀具16与砧辊17相互逆向旋转，砧辊17与接触辊18相互逆向旋转。

梳形引导件13由多个杆13a和基底13b构成，上述多个杆13a以限制纤维束F向与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向相对于梳形引导件13相对地移动的方式在竖直方向延伸，上述基底13b以杆13a在与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向以给定间隔排列的方式支撑杆13a的一个端部。将杆13a和杆13a的间隔设为与纤维束F和纤维束F的间隔相同。

摩擦杆14是利用摩擦阻力对被摩擦的纤维束F进行扩幅的圆筒状杆。为了保持对与纤维束F的摩擦的耐久性，对摩擦杆14的圆周面实施了镀敷(镀铬等)。摩擦杆14不在圆周方向旋转、且固定于将纤维束F稍微向上方提升的位置，从而使从梳形引导件13向切碎单元15行进的纤维束F充分地摩擦。

旋转刀具16以相对于辊16a的转轴方向的长度方向稍微具有斜度(扭力)的方式、且在辊16a的圆周方向隔开给定间隔在辊16a的圆周面安装有多个切断刀16b。

辊16a为金属制(不锈钢制等)。在辊16a的圆周面，以相对于辊的转轴方向的长度方向稍微具有斜度(扭力)的方式以螺旋状形成有用于嵌合切断刀16b的槽。

切断刀16b是平板状平刀，由嵌合于辊16a的槽的平板状基部、及形成于沿着基部的长度方向的一条边的刀尖部构成。

作为切断刀16b的材料，可列举钢铁材料、超硬合金等，从安装于辊16a的圆周面的螺旋状槽时即使施加扭力也不易破损、以及低价方面考虑，优选钢铁材料。作为钢铁材料，可列举在日本工业标准(JIS)中被规定为工具钢的钢铁材料(JIS G 4401：2009的碳工具钢钢材(SK)、JIS G 4403：2006的高速度工具钢钢材(SKH)、JIS G 4404：2006的合金工具钢钢材(SKS、SKD、SKT)等)、不锈钢等。

将切断刀16b与切断刀16b的辊16a的圆周方向的间隔设为与短切纤维束CF的长度相同。切断刀16b与切断刀16b的间隔、即短切纤维束CF的长度通常为5～100mm，优选为10～55mm。

相对于辊16a的转轴方向的切断刀16b的长度方向的斜度(扭力)优选以切断刀16b的第2端部的圆周方向的位置和与该切断刀16b相邻的切断刀16b的第1端部的圆周方向的位置成为相同位置的方式设定。将切断刀16b的长度方向设为与辊的转轴方向相同的方向时，平行排列的多个纤维束F被1把切断刀16b同时切断，因此，切断时对旋转刀具16及砧辊17施加大的力，这一情况连续地发生，因此，切碎单元15大幅振动而成为大的噪音。另一方面，通过以切断刀16b的第2端部的圆周方向的位置和与该切断刀16b相邻的切断刀16b的第1端部的圆周方向的位置成为相同位置的方式、且以相对于辊16a的转轴方向的长度方向具有斜度(扭力)的方式安装切断刀16b，从而将平行排列的多个纤维束F中的各纤维束F从1把切断刀16b的第1端部向第2端部按顺序切断，且通过1把切断刀16b完成切断后，利用与该切断刀16b相邻的切断刀16b开始切断。因此，切断时不会对旋转刀具16及砧辊17施加大的力，能够抑制切碎单元15的振动。

从能够减小相对于辊16a的转轴方向的切断刀16b的长度方向的斜度(扭力)方面、以及能够一次将大量的纤维束F切断、提高短切纤维束CF的生产性方面考虑，切断刀16b的长度优选为300mm以上，更优选为500mm以上。从切断刀16b的处理性(破损难度)方面考虑，切断刀16b的长度优选为2000mm以下，更优选为1800mm以下。

砧辊17在其圆周面设置有用于承受旋转刀具16的切断刀16b的橡胶构件。作为橡胶构件的材料，可列举合成橡胶(聚氨酯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等)等。

(短切纤维束的制造方法)

对使用了图1及图2所示的短切纤维束的制造装置的短切纤维束的制造方法的第1实施方式进行说明。

在砧辊17与接触辊18之间夹入长条的纤维束F并使砧辊17与接触辊18相互逆向旋转，由此，将纤维束F从外部的纤维束供给单元(图示略)拉出，经由供给软管11、引导辊12、梳形引导件13及摩擦杆14引入至切碎单元15。这样一来，使纤维束F从外部的纤维束供给单元向切碎单元15行进。

将从外部供给的长条的纤维束F从多个供给软管11(引导单元)向下方排出后，通过引导辊12在基本水平方向引导。

通过引导辊12引导至基本水平方向的长条的纤维束F在梳形引导件13(引导单元)中的杆13a与杆13a之间通过。在梳形引导件13中，由于使沿竖直方向延伸的多个杆13a在与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向以与纤维束F和纤维束F的间隔相同的间隔排列，因此，能够通过杆13a限制纤维束F在与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向相对于梳形引导件13相对地移动。

这样一来，通过梳形引导件13限制长条的纤维束F的行进方向，并使纤维束F与设置于梳形引导件13的下游的摩擦杆14(扩幅单元)摩擦，从而利用摩擦阻力对纤维束F进行扩幅。如图3所示，在梳形引导件13中，纤维束F的一部分与杆13a接触，在宽度方向上折叠起来，存在变厚的情况。即使是这样的厚的纤维束F，通过摩擦杆14进行扩幅，也充分地变宽。当然，在宽度方向上未折叠的通常的纤维束F也通过摩擦杆14进行扩幅，进一步变宽。

通过摩擦杆14进行扩幅、并夹入至砧辊17与接触辊18之间，由此，边使旋转刀具16与砧辊17相互逆向旋转，边使供给至切碎单元15(切断单元)的长条的纤维束F在旋转刀具16与砧辊17之间通过。此时，利用旋转刀具16的切断刀16b一边将纤维束F压入砧辊17一边进行切断。此外，通过相邻的切断刀16b将纤维束F的其它位置切断，由此，得到与切断刀16b和切断刀16b的间隔相同长度的短切纤维束CF。短切纤维束CF从旋转刀具16与砧辊17之间向下方下降。

(纤维束)

作为纤维束F，可列举将多个增强纤维向一个方向拉伸对齐而得到的扁平状单向增强纤维束等。

纤维束F可以是经施胶剂(sizing agent)等处理过的纤维束。

作为增强纤维，可列举无机纤维、金属纤维、有机纤维等。

作为无机纤维，可列举碳纤维、石墨纤维、玻璃纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等。

作为金属纤维，可列举铝纤维、黄铜纤维、不锈钢纤维等。

作为有机纤维，可列举芳族聚酰胺纤维、聚芳酰胺纤维、聚对苯撑苯并二唑(PBO)纤维、聚苯硫醚纤维、聚酯纤维、丙烯腈类纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维等。

增强纤维可以是实施了表面处理的增强纤维。

增强纤维可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

作为增强纤维，从硬度高、切断刀16b容易磨损、即充分地发挥本发明效果方面考虑，优选碳纤维。

(作用机制)

在以上说明的本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置及制造方法的第1实施方式的情况下，由于通过具有切断刀16b的切碎单元15(切断单元)将利用摩擦杆14(扩幅单元)扩幅后的长条纤维束F进行了切断，因此，与将未进行扩幅的纤维束F切断的情况相比，切断刀16b中与纤维束F接触的部分的宽度更宽，比较而言能够抑制切断刀16b的局部磨损。

<第2实施方式>

(短切纤维束的制造装置)

图4及图5是示出本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置的第2实施方式的俯视图。

本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置的第2实施方式是在短切纤维束的制造装置的第1实施方式中增加了摇动装置19(第1摇动单元)的实施方式，该摇动装置19使梳形引导件13(引导单元)及摩擦杆14(扩幅单元)在限制了纤维束F的行进的方向、即与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向上同步地摇动。

作为摇动装置19中的摇动机构，可列举曲柄机构、使用了空气或电的气缸机构等。

曲柄机构例如具备：进行旋转运动的曲柄(图示略)；第1端部与曲柄的旋转端连结、第2端部与梳形引导件13的基底13b的端部连结的第1连结棒19a；第1端部与曲柄的旋转端连结、第2端部与摩擦杆14的端部连结的第2连结棒19b；以梳形引导件13能够往复移动的方式沿着梳形引导件13的基底13b的长度方向设置的第1导路(图示略)；及使摩擦杆14能够往复移动的方式沿着摩擦杆14的长度方向设置的第2导路(图示略)。

由于梳形引导件13及摩擦杆14通过1个曲柄的旋转运动进行往复移动，因此，在同一方向且以同一周期进行往复移动。即，梳形引导件13及摩擦杆14相互同步地摇动。

(短切纤维束的制造方法)

对使用了图4及图5所示的短切纤维束的制造装置的短切纤维束的制造方法的第2实施方式进行说明。

通过边将长条的纤维束F夹入砧辊17与接触辊18之间边使砧辊17与接触辊18相互逆向旋转，从而将纤维束F从外部的纤维束供给单元(图示略)拉出，经由供给软管11、引导辊12、梳形引导件13及摩擦杆14，引入至切碎单元15。这样一来，使纤维束F从外部的纤维束供给单元向切碎单元15行进。

将从外部供给的长条的纤维束F从多个供给软管11(引导单元)向下方排出后，通过引导辊12在基本水平方向上引导。

使通过引导辊12引导至基本水平方向的长条的纤维束F在梳形引导件13(引导单元)中的杆13a与杆13a之间通过。在梳形引导件13中，由于使沿竖直方向延伸的多个杆13a在与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向以与纤维束F和纤维束F的间隔相同的间隔排列，因此，通过杆13a限制纤维束F在与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向相对于梳形引导件13相对地移动。

另外，限制纤维束F在与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向相对于梳形引导件13相对地移动，并且如图4及图5所示地通过摇动装置19使梳形引导件13在限制了纤维束F的行进的方向、即与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向摇动，由此，使纤维束F的行进位置在与切断刀16b的长度方向基本相同的方向摇动。

通过调整梳形引导件13的摇动速度，以梳形引导件13的摇动周期不会变得过长的方式进行控制，从而能够使纤维束F的行进位置不易在特定的位置产生偏差，能够进一步抑制切断刀16b的局部磨损。另外，通过调整梳形引导件13的摇动速度，以梳形引导件13的摇动周期不会变得过短的方式进行控制，从而能够使纤维束F与摇动的杆13a不易激烈地接触，能够使纤维束F不易在宽度方向上折叠，不易变厚。

梳形引导件13可以连续地摇动，也可以断续地摇动。从纤维束F的行进位置不易在特定的位置产生偏差方面考虑，优选使梳形引导件13连续地摇动。需要说明的是，使梳形引导件13断续地摇动时，优选缩短使梳形引导件13停止的时间。使梳形引导件13长时间停止时，切断刀16b变得容易局部磨损。一旦切断刀16b局部磨损，则之后即使使梳形引导件13摇动，由于凹槽效果而导致纤维束F变得容易通过局部磨损的位置，切断刀16b的局部磨损有时会进一步进行。

通过梳形引导件13使长条的纤维束F的行进位置摇动并使纤维束F与设置于梳形引导件13的下游的摩擦杆14(扩幅单元)摩擦，由此，利用摩擦阻力对纤维束F进行扩幅。如图6所示所示，在梳形引导件13中，纤维束F与摇动的杆13a接触，在宽度方向上折叠，变厚。即使是这样的厚的纤维束F，也通过摩擦杆14扩幅而充分地变宽。

需要说明的是，在不使摩擦杆14与梳形引导件13同步地摇动的情况下，纤维束F在摩擦杆14的长度方向也进行摩擦，因此，纤维束F在摩擦杆14的长度方向、即纤维束F的宽度方向上折叠，容易变厚。由此，优选使摩擦杆14与梳形引导件13同步地摇动。

边使旋转刀具16与砧辊17相互逆向旋转，边使通过摩擦杆14扩幅并夹入至砧辊17与接触辊18之间而供给至切碎单元15(切断单元)的长条的纤维束F在旋转刀具16与砧辊17之间通过。此时，利用旋转刀具16的切断刀16b一边将纤维束F压入砧辊17一边进行切断。进一步通过相邻的切断刀16b将纤维束F的其它位置切断，由此得到与切断刀16b与切断刀16b的间隔相同长度的短切纤维束CF。短切纤维束CF从旋转刀具16与砧辊17之间向下方下降。

(作用机制)

在以上说明的本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置及制造方法的第2实施方式的情况下，使梳形引导件13(引导单元)在限制了纤维束F的行进的方向、即与竖直方向交叉(正交)的方向且与纤维束F的行进方向交叉(正交)的方向摇动。因此，纤维束F的行进位置在与切碎单元15(切断单元)中的切断刀16b的长度方向基本相同的方向摇动。其结果，在切断刀16b中，与纤维束F接触的位置也摇动，因此，切断刀16b均匀地磨损，能够抑制切断刀16b的局部磨损。

另外，由于通过具有切断刀16b切碎单元15将通过摩擦杆14(扩幅单元)扩幅后的长条的纤维束F切断，因此，与将未扩幅的纤维束F切断的情况相比，切断刀16b中与纤维束F接触的部分的宽度更宽，能够进一步抑制切断刀16b的局部磨损。

另外，由于使摩擦杆14与梳形引导件13同步地摇动，因此，能够抑制在纤维束F的宽度方向折叠而变厚。因此，能够进一步抑制切断刀16b的局部磨损。

而且，由于可长时间抑制切断刀16b的局部磨损，因此，可长时间抑制短切纤维束CF连接的不合格品的产生。

<其它实施方式>

本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置只要具备：具有将长条的纤维束切断的切断刀的切断单元；限制供给至切断单元的长条的纤维束的行进方向的引导单元；设置于切断单元与引导单元之间、对供给至切断单元的长条的纤维束进行扩幅的扩幅单元即可，并不限定于图中示例的制造装置。

另外，本发明的第1方式的短切纤维束的制造方法只要是包括：通过引导单元限制供给至切断单元的长条的纤维束的行进方向，并且通过设置于切断单元与引导单元之间的扩幅单元将纤维束扩幅，然后，通过具有切断刀的切断单元将纤维束切断而得到短切纤维束的方法即可，并不限于使用了图中示例的制造装置的方法。

例如，引导单元并不限定于图中示例那样的供给软管11、梳形引导件13，也可以是除梳形引导件13以外的梳状引导件；方形材料、板、辊等在表面形成有槽的槽状引导件等。

另外，切断单元并不限定于图中示例那样的具备旋转刀具16的切碎单元15，也可以是使切断刀在上下方向往复移动的、具备所谓的闸刀式刀具的切碎单元等。

另外，扩幅单元不限于摩擦杆，也可以是空气的喷射单元(空气喷嘴)等。另外，摩擦杆并不限定于圆筒状摩擦杆。

另外，也可以省略作为引导单元的梳形引导件13。在省略梳形引导件13的情况下，通过将作为引导单元的多个供给软管11设为给定的间隔，从而能够限制纤维束F的行进方向。另外，在图4及图5中，在省略梳形引导件13的情况下，能够使多个供给软管11与摩擦杆14相互同步地摇动。由此，能够抑制切断刀16b的局部磨损。

另外，本发明的短切纤维束的制造装置并不限定于第2实施方式那样的具有摇动单元的制造装置，也可以像第1实施方式那样省略摇动单元。

另外，引导单元及切断单元相对地摇动即可，并不限定于第2实施方式那样的通过第1摇动单元使引导单元摇动、固定切断单元的实施方式。

例如，也可以固定引导单元、通过第2摇动单元使切断单元摇动，也可以通过第1摇动单元使引导单元摇动、通过第2摇动单元使切断单元摇动。

另外，扩幅单元优选像第2实施方式那样与引导单元同步地摇动，但也可以与引导单元不同步地摇动，也可以不摇动而进行固定。

<纤维增强树脂成形材料的制造>

(纤维增强树脂成形材料的制造装置)

图7是示出本发明的第1方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置的一个实施方式的侧视图。

纤维增强树脂成形材料的制造装置具备：纤维束供给单元110；第1片供给单元111；第1涂敷单元112；短切纤维束制造单元113；第2片供给单元114；第2涂敷单元115；及浸渗单元116。

纤维束供给单元110将从多个线轴117拉出的长条的纤维束F通过多个引导辊118向短切纤维束制造单元113供给。

第1片供给单元111将从第1卷辊R1开卷的长条的第1脱模片S1向第1涂敷单元112供给。第1片供给单元111具备将第1脱模片S1向图中右边方向输送的第1输送部119。

第1输送部119具有引导辊120、和在一对滑轮121a、121b之间悬架有环形带122的输送机123。引导辊120边旋转边将由第1卷辊R1供给的第1脱模片S1向输送机123引导。输送机123通过使一对滑轮121a、121b向同一方向旋转而使环形带122环绕，同时在环形带122的面上将第1脱模片S1向图中右边方向输送。

第1涂敷单元112位于接近引导辊120的一个滑轮121a的正上方，具有供给基体树脂组合物的糊P的供给盒124。供给盒124在通过输送机123从形成于底面的缝隙(图示略)输送的第1脱模片S1的面上以给定的厚度涂敷糊P。

短切纤维束制造单元113是本发明的短切纤维束的制造装置。

短切纤维束制造单元113位于比第1涂敷单元112更靠近第1脱模片S1的输送方向的下游侧，将短切纤维束CF散布于通过输送机123输送的第1脱模片S1的糊P上，该短切纤维束CF是通过切碎单元15将由纤维束供给单元110供给的纤维束F切断而得到的。

第2片供给单元114将从第2卷辊R2开卷的长条的第2脱模片S2向第2涂敷单元115供给。第2片供给单元114具备将第2脱模片S2向浸渗单元116输送的第2输送部128。

第2输送部128位于通过输送机123输送的第1脱模片S1的上方，具有多个引导辊129。第2输送部128将由第2卷辊R2供给的第2脱模片S2向图中左边方向输送后，使通过旋转的多个引导辊129输送第2脱模片S2的方向从下方向图中右边方向反转。

第2涂敷单元115位于向图中左边方向输送的第2脱模片S2的正上方，具有供给基体树脂组合物的糊P的供给盒130。

供给盒130从形成于底面的缝隙(图示略)在第2脱模片S2的面上以给定的厚度涂敷糊P。

浸渗单元116位于比短切纤维束制造单元113更靠近第1脱模片S1的输送方向的下游侧，具有贴合机构131和加压机构132。

贴合机构131位于输送机123的另一个滑轮121b的上方，具有多个贴合辊133。

多个贴合辊133以与涂敷有糊P的第2脱模片S2的背面接触的状态在第2脱模片S2的输送方向并排配置。另外，多个贴合辊133以使第2脱模片S2相对于第1脱模片S1逐渐接近的方式配置。

贴合机构131使第2脱模片S2在第1脱模片S1上重合，并且一边在第1脱模片S1与第2脱模片S2之间夹入短切纤维束CF及糊P，一边在相互贴合的状态下向加压机构132侧输送。以下，将一边夹入短切纤维束CF及糊P、一边相互贴合的第1脱模片S1及第2脱模片S2称为贴合片S3。

加压机构132位于第1输送部119(输送机123)的下游侧，具有在一对滑轮134a、134b之间悬架有环形带135a的下侧输送机136A、以及在一对滑轮134c、134d之间悬架有环形带135b的上侧输送机136B。下侧输送机136A与上侧输送机136B在各自的环形带135a、135b对接的状态下相互对置地配置。

加压机构132通过使下侧输送机136A的一对滑轮134a、134b向同一方向旋转而使环形带135a环绕，并使上侧输送机136B的一对滑轮134c、134d向同一方向旋转，由此，使环形带135b与环形带135a以相同速度逆向环绕。由此，夹入至环形带135a、135b之间的贴合片S3向图中右边方向输送。

下侧输送机136A中配置有用于调整施加至环形带135a的张力的一对张紧滑轮137a、137b。同样地，在上侧输送机136B上配置有用于调整施加至环形带135b的张力的一对张紧滑轮137c、137d。这些张紧滑轮137a、137b、137c、137d设置于与环形带135a、135b的对接部分的相反侧。

加压机构132具有多个下侧辊138a和多个上侧辊138b。多个下侧辊138a以与环形带135a的对接部分的背面接触的状态在输送方向并排配置。同样地，多个上侧辊138b以与环形带135b的对接部分的背面接触的状态在输送方向并排配置。另外，多个下侧辊138a与多个上侧辊138b沿着贴合片S3的输送方向相互交错地并排配置。

加压机构132在贴合片S3通过环形带135a、135b之间的期间，通过多个下侧辊138a及多个上侧辊138b对夹入至第1脱模片S1与第2脱模片S2之间的糊P及短切纤维束CF加压。

(纤维增强树脂成形材料的制造方法)

对使用了图7所示的纤维增强树脂成形材料的制造装置的纤维增强树脂成形材料的制造方法进行说明。

在短切纤维束制造单元113中的砧辊17与接触辊18之间夹入长条的纤维束F并使砧辊17与接触辊18相互逆向旋转，由此，将纤维束F从纤维束供给单元110拉出，通过多个引导辊118向短切纤维束制造单元113供给。

通过使第1片供给单元111中的第1输送部119的输送机123驱动，将从第1卷辊R1开卷的长条的第1脱模片S1向第1涂敷单元112供给。

从第1涂敷单元112中的供给盒124将基体树脂组合物的糊P供给至通过输送机123输送的第1脱模片S1的面上，以给定的厚度进行涂敷。

通过短切纤维束制造单元113中的切碎单元15将由纤维束供给单元110供给的长条的纤维束F切断，得到短切纤维束CF。将从切碎单元15自然下降的短切纤维束CF散布于通过输送机123输送的第1脱模片S1的糊P上。

通过使浸渗单元116的加压机构132中的上侧输送机136B驱动，将从第2片供给单元114的第2卷辊R2开卷的长条的第2脱模片S2通过第2输送部128向第2涂敷单元115供给。

从第2涂敷单元115中的供给盒130将基体树脂组合物的糊P供给到向图中左边方向输送的第2脱模片S2的面上，以给定的厚度进行涂敷。

通过浸渗单元116的贴合机构131，在第1脱模片S1上使第2脱模片S2重合，在第1脱模片S1与第2脱模片S2之间夹入短切纤维束CF及糊P，得到贴合片S3。

通过使浸渗单元116的加压机构132中的下侧输送机136A及上侧输送机136B驱动，将贴合片S3向图中右边方向输送，并通过多个下侧辊138a及多个上侧辊138b对夹入至第1脱模片S1与第2脱模片S2之间的糊P及短切纤维束CF加压。此时，糊P从夹持有短切纤维束CF的两侧浸渗至短切纤维束CF之间。

这样一来，能够得到在短切纤维束CF之间浸渗有热固性树脂的纤维增强树脂成形材料的卷R。另外，通过以给定的长度将纤维增强树脂成形材料的卷R切断，最终能够以片状纤维增强树脂成形材料(SMC)的形式出货。需要说明的是，第1脱模片S1及第2脱模片S2在纤维增强树脂成形材料成形前从纤维增强树脂成形材料上剥离。

(基体树脂组合物)

基体树脂组合物含有热固性树脂。

作为热固性树脂，可列举不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、聚酰亚胺树脂、马来酰亚胺树脂、酚醛树脂等。

基体树脂组合物可以含有填充剂(碳酸钙等)、低收缩剂、脱模剂、固化引发剂、增稠剂等。

(作用机制)

在以上说明的本发明的第1方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置及制造方法的情况下，由于通过本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置及制造方法得到短切纤维束，因此，能够长时间抑制短切纤维束连接的不合格品的产生。其结果，不易在得到的纤维增强树脂成形材料中的纤维方向上产生偏差，能够长时间稳定地制造抑制了纤维方向的偏差的纤维增强树脂成形材料。另外，由纤维增强树脂成形材料制造的纤维增强复合材料成形品的强度不易产生各向异性。另外，由于能够抑制成形时的流动性的降低，因此，能够成形为期望的形状。

<其它实施方式>

本发明的第1方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置只要具备本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置；以及使通过短切纤维束的制造装置得到的短切纤维束浸渗于基体树脂组合物中的浸渗单元即可，并不限定于图中示例的制造装置。

另外，本发明的第1方式的纤维增强树脂成形材料的制造方法只要是包括通过本发明的第1方式的短切纤维束的制造方法得到短切纤维束，使基体树脂组合物浸渗于短切纤维束中的方法即可，并不限定于使用了图中示例的制造装置的方法。

例如，作为图中示例以外的SMC的制造装置中的短切纤维束制造单元，可以是采用了本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置的短切纤维束制造单元。

另外，作为冲压片的制造装置中的短切纤维束制造单元，可以是采用了本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置的短切纤维束制造单元。需要说明的是，制造冲压片时，作为基体树脂组合物，使用含有热塑性树脂的基体树脂组合物。

作为热塑性树脂，可列举聚酰胺(尼龙6、尼龙66等)、聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)、改性聚烯烃、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等)、聚甲基丙烯酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁烯-苯乙烯共聚物、聚苯硫醚、液晶聚酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物等。另外，可以将这些树脂中的2种以上掺混后使用。

<<本发明的第2方式>>

<碳纤维束用切断刀>

图8是示出本发明的第2方式的碳纤维束用切断刀的一个实施方式的侧视图及正视图。

碳纤维束用切断刀26b是平板状平刀。碳纤维束用切断刀26b具有平板状基部261；以及形成于沿着碳纤维束用切断刀26b的长度方向的第1边、沿着第1边延伸的刀尖部262。

碳纤维束用切断刀26b的厚度T为0.7mm以下，优选为0.1mm以上且0.7mm以下，更优选为0.25～0.5mm。碳纤维束用切断刀26b的厚度T为0.7mm以下时，形成用于将碳纤维束切断的局部弯曲形状、并使碳纤维束用切断刀26b边扭转边插入后面叙述的辊的槽中的操作变得容易。碳纤维束用切断刀26b的厚度T为0.1mm以上时，能够确保开刃的尺寸(使前端锋利的长度)，并防止在切断碳纤维束时由切断力导致的刀尖的破损，另外，即使进行对碳纤维束用切断刀26b施加扭力而插入至后面所述的辊的槽的操作，也不易进一步破损。

碳纤维束用切断刀26b的长度L为300mm以上，优选为400～2000mm，更优选为500～1800mm。碳纤维束用切断刀26b的长度L为300mm以上时，能够减小相对于后面所述的碳纤维束用旋转刀具的辊的转轴方向的碳纤维束用切断刀26b的长度方向的斜度(扭力)。另外，能够一次将大量的碳纤维束切断，短切碳纤维束的生产性提高。碳纤维束用切断刀26b的长度L为2000mm以下时，容易处理碳纤维束用切断刀26b，碳纤维束用切断刀26b不易破损。

碳纤维束用切断刀26b的长度L与碳纤维束用切断刀26b的高度H之比(L/H)优选大于11，更优选为30～360，进一步优选为50～250。L/H大于11时，将碳纤维束用切断刀26b边扭转边插入后面所述的辊的槽的操作变得容易。L/H为360以下时，容易对碳纤维束用切断刀26b进行处理，碳纤维束用切断刀26b不易破损。

基部261及刀尖部262的材料为钢铁材料。

作为钢铁材料，可列举与作为第1方式中的切断刀16b的材料所示例的钢铁材料同样的钢铁材料。

作为本发明的第2方式的碳纤维束用切断刀，可列举下述的切断刀(I)及切断刀(II)。

切断刀(I)：

刀尖部前端的刃角为25～50度、且在刀尖部的表面具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层的碳纤维束用切断刀。

切断刀(II)：

刀尖部前端的刃角为35～50度、且在刀尖部的表面不具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层的碳纤维束用切断刀。

(切断刀(I))

切断刀(I)中的刀尖部262的前端的刃角θ为25～50度，更优选为25～35度。刃角θ为25度以上、在且刀尖部262的表面具有特定的涂层时，刀尖不易磨损。刃角θ为50度以下时，切断阻力变低，容易将碳纤维束切断。

刀尖部262的前端的刃角θ小时，刀尖容易磨损。由此，在切断刀(I)中，在刀尖部262的表面设置特定的涂层(图示略)。

涂层由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成。

涂层的厚度优选大于1μm，更优选为2～10μm。涂层的厚度大于1μm时，刀尖进一步不易磨损。涂层的厚度为10μm以下时，涂层不会剥离，切断阻力变低，容易将碳纤维束切断。

涂层存在于刀尖部262的前端附近的表面即可，可以不存在于基部261的表面，也可以不存在于刀尖部262的整个表面。

涂层的宽度从刀尖部262的前端起优选为0.2～5.0mm，更优选为0.5～2.0mm，进一步优选为比后面叙述的旋转刀具的辊的圆周面更突出的部分的宽度。

涂层可以通过物理蒸镀法(离子镀法、真空蒸镀法、电子束法、溅射法等)、化学蒸镀法等公知的方法形成。

(切断刀(II))

切断刀(II)中的刀尖部262的前端的刃角θ为35～50度，更优选为37～43度。刃角θ为35度以上时，刀尖不易磨损。刃角θ为50度以下时，切断阻力变低，容易将碳纤维束切断。

刀尖部262的前端的刃角θ大时，刀尖不易磨损。由此，在第2方式中，不需要在刀尖部262的表面设置由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的特定涂层。

(作用机制)

在以上说明的碳纤维束用切断刀26b的情况下，由于基部261及刀尖部262由钢铁材料制成，因此，尽管是薄(厚度：0.7mm以下)且长(长度：300mm以上)的切断刀，在施加了扭力时也不易破损。另一方面，在通常作为切断刀的材料使用的超硬合金的情况下，即使是薄(厚度：0.7mm以下)且长(长度：300mm以上)的切断刀，在施加了扭力时也不容易破损。

另外，在以上说明的碳纤维束用切断刀26b的情况下，由于基部261及刀尖部262由钢铁材料制成，与由超硬合金制成的切断刀相比，价格低。

另外，在以上说明的碳纤维束用切断刀26b的情况下，即使是刀尖部262的前端的刃角θ为25～50度、且在刀尖部262的表面具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层、或者不具有上述涂层的情况下，由于刀尖部262的前端的刃角θ为35～50度，因此刀尖不易磨损。

(其它实施方式)

本发明的第2方式的碳纤维束用切断刀只要是下述碳纤维束用切断刀即可：其是厚度为0.7mm以下、长度为300mm以上的平刃状碳纤维束用切断刀，上述碳纤维束用切断刀具有：由钢铁材料制成的平板状基部；及形成于沿着碳纤维束用切断刀的长度方向的第1边的由钢铁材料制成的刀尖部，刀尖部前端的刃角为25～50度、且在刀尖部的表面具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层，或者刀尖部前端的刃角为35～50度、且不具有上述涂层，但并不限定于图中示例的碳纤维束用切断刀。

例如，刀尖部262不限定于图8所示这样的双面刀，也可以是图9所示那样的单面刀，还可以是图10所示那样的刃角随着朝向前端阶段性地变大的二刃刀等多刃刀。

<碳纤维束用旋转刀具>

图11是示出本发明的第2方式的碳纤维束用旋转刀具的一个实施方式的正视图。

碳纤维束用旋转刀具26以相对于辊26a的转轴方向的长度方向具有斜度(扭力)的方式、且在辊26a的圆周方向隔开给定间隔在辊26a的圆周面安装有多个碳纤维束用切断刀26b。

辊26a为金属制(不锈钢制等)。在辊26a的圆周面以相对于辊的转轴方向的长度方向稍微具有斜度(扭力)的方式以螺旋状形成有用于嵌合碳纤维束用切断刀26b的槽。

将碳纤维束用切断刀26b的基部261与垫片及板簧一起插入到辊26a的槽中，以至少刀尖部262从辊26a的圆周面突出的方式固定。

将碳纤维束用切断刀26b与碳纤维束用切断刀26b的辊26a的圆周方向的间隔设为与短切碳纤维束的长度相同。碳纤维束用切断刀26b与碳纤维束用切断刀26b的间隔、即短切碳纤维束的长度通常为5～100mm，优选为10～55mm。

相对于辊26a的转轴方向的碳纤维束用切断刀26b的长度方向的斜度(扭力)由辊26a的长度(面长)、被切断的碳纤维束的长度、及一次切断的碳纤维束的根数(1根的情况多)决定。将碳纤维束用切断刀26b的长度方向设为与辊的转轴方向相同的方向时，由于平行排列的多个碳纤维束F’被1把碳纤维束用切断刀26b同时切断，因此，对切断时碳纤维束用旋转刀具26及后面叙述的砧辊施加大的力，这一情况连续地发生，由此，后面叙述的切碎单元大幅振动而成为大的噪音。另一方面，通过相对于辊26a的转轴方向的长度方向具有斜度(扭力)地安装，从而将平行排列的多个碳纤维束F’中的各碳纤维束F’从1把碳纤维束用切断刀26b的第1端部向第2端部按顺序切断。因此，不会在切断时对碳纤维束用旋转刀具26及后面叙述的砧辊施加大的力，能够抑制后面叙述的切碎单元的振动。

相对于辊26a的转轴方向的碳纤维束用切断刀26b的长度方向的斜度(扭力)优选按照碳纤维束用切断刀26b的第2端部的圆周方向的位置、和与该切断刀26b相邻的碳纤维束用切断刀26b的第1端部的圆周方向的位置成为相同位置的方式设定。碳纤维束用切断刀26b按照碳纤维束用切断刀26b的第2端部的圆周方向的位置、和与该切断刀26b相邻的碳纤维束用切断刀26b的第1端部的圆周方向的位置成为相同位置的方式、且以相对于辊26a的转轴方向的长度方向具有斜度(扭力)的方式安装，由此，将平行排列的多个碳纤维束F’中的各碳纤维束F’从1把碳纤维束用切断刀26b的第1端部向第2端部按顺序切断，且采用1把碳纤维束用切断刀26b完成了切断，然后，采用与该切断刀26b相邻的碳纤维束用切断刀26b开始进行切断。因此，不会在切断时对碳纤维束用旋转刀具26及后面叙述的砧辊施加大的力，能够抑制后面叙述的切碎单元的振动。

(作用机制)

在以上说明的碳纤维束用旋转刀具26的情况下，由于碳纤维束用切断刀26b的基部261及刀尖部262由钢铁材料制成，因此，安装碳纤维束用切断刀26b时，即使对碳纤维束用切断刀26b施加扭力，在施加时碳纤维束用切断刀26b也不易破损。

另外，在以上说明的碳纤维束用旋转刀具26的情况下，由于碳纤维束用切断刀26b的基部261及刀尖部262由钢铁材料制成，因此，与具有由超硬合金制成的切断刀的旋转刀具相比，价格低。

另外，在以上说明的碳纤维束用旋转刀具26的情况下，即使在刀尖部262的前端的刃角θ为25～50度、且在刀尖部262的表面具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层、或者不具有上述涂层的情况下，由于具有刀尖部262的前端的刃角θ为35～50度的碳纤维束用切断刀26b，因此，碳纤维束用切断刀26b的刀尖也不易磨损。

(其它实施方式)

本发明的碳纤维束用旋转刀具只要是下述碳纤维束用旋转刀具即可：其具有辊；以及以相对于辊的转轴方向的长度方向具有斜度、且在辊的圆周方向隔开给定间隔安装于辊的圆周面的多个切断刀，切断刀为本发明的碳纤维束用切断刀，但并不限定于图中示例的碳纤维束用旋转刀具。

<短切碳纤维束的制造装置>

图12是示出本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置的一个实施方式的俯视图，图13是图12的短切碳纤维束的制造装置的侧视图。

短切碳纤维束的制造装置具备：将从外部供给的长条的碳纤维束F’向下方排出的多个供给软管11；将从供给软管11排出的碳纤维束F’向基本水平方向引导的引导辊12；设置于引导辊12的下游、限制碳纤维束F’的行进方向的梳形引导件13(引导单元)；以及设置于梳形引导件13的下游、将碳纤维束F’引入并将碳纤维束F’切断的切碎单元25(切断单元)。

以下，对与图1及图2的短切碳纤维束的制造装置相同的构成标记相同符号，省略详细的说明。

切碎单元25除了将图1及图2的旋转刀具16变更为碳纤维束用旋转刀具26以外，与图1及图2的切碎单元15同样。

(短切碳纤维束的制造方法)

使用了图12及图13所示的短切碳纤维束的制造装置的短切碳纤维束的制造方法中，将纤维束F变更为碳纤维束F’，省略摩擦杆14，将旋转刀具16变更为碳纤维束用旋转刀具26，得到短切碳纤维束CF而代替短切纤维束CF，除此以外，与使用了图1及图2所示的短切纤维束的制造装置的短切纤维束的制造方法同样，省略详细的说明。

(碳纤维束)

作为碳纤维束F’，可列举将多个碳纤维向一个方向拉伸对齐而得到的扁平状单向碳纤维束等。

碳纤维束F’可以是经施胶剂等处理过的碳纤维束。

碳纤维束F’优选为碳纤维制造厂商标准生产的制品中能够以比较低的价格获得的、由1000～60000根碳纤维构成的碳纤维束，更优选为由10000～600000根碳纤维构成的碳纤维束(称为标准纤维束及大纤维束)。

碳纤维的直径优选为4～10μm，更优选为5～8μm。

碳纤维可以是实施了表面处理的碳纤维。

碳纤维可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

(作用机制)

在以上说明的本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置的情况下，由于具备切断刀的刀尖不易磨损的本发明的第2方式的碳纤维束用旋转刀具，因此，能够长时间连续地以良好的生产性制造短切碳纤维束。

另外，在以上说明的本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置的情况下，由于具备以相对于辊的转轴方向的长度方向具有斜度的方式安装有多个切断刀的本发明的第2方式的碳纤维束用旋转刀具，因此，能够抑制将碳纤维束切断时的振动。

(其它实施方式)

本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置只要具备本发明的第2方式的碳纤维束用旋转刀具即可，并不限定于图中示例的制造装置。

例如，引导单元不限定于图中示例那样的梳形引导件13，可以是除梳形引导件13以外的梳状引导件；方形材料、板、辊等在表面形成有槽的槽状引导件等。

另外，也可以在梳形引导件13(引导单元)与切碎单元25(切断单元)之间具备对碳纤维束F’进行扩幅的扩幅单元。作为扩幅单元，可列举摩擦杆、空气的喷射单元(空气喷嘴)等。在通过具有碳纤维束用切断刀26b的切碎单元25将通过扩幅单元扩幅后的长条碳纤维束F切断的情况下，与将未扩幅的碳纤维束F’切断的情况相比，碳纤维束用切断刀26b中与碳纤维束F’接触的部分的宽度更宽，比较而言能够抑制碳纤维束用切断刀26b的局部磨损。

另外，也可以具备使梳形引导件13(引导单元)在限制了碳纤维束F’的行进的方向、即与竖直方向交叉(正交)的方向且与碳纤维束F’的行进方向交叉(正交)的方向摇动的摇动单元。在使梳形引导件13在限制了碳纤维束F’的行进的方向、即与竖直方向交叉(正交)的方向且与碳纤维束F’的行进方向交叉(正交)的方向摇动的情况下，碳纤维束F’的行进位置在与切碎单元25中的碳纤维束用切断刀26b的长度方向大致相同的方向摇动。其结果，在碳纤维束用切断刀26b中，由于与碳纤维束F’接触的位置也摇动，因此，碳纤维束用切断刀26b均匀地磨损，能够抑制碳纤维束用切断刀26b的局部磨损。

<纤维增强树脂成形材料的制造>

(纤维增强树脂成形材料的制造装置)

图14是示出本发明的第2方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置的一个实施方式的侧视图。

纤维增强树脂成形材料的制造装置具备：纤维束供给单元110；第1片供给单元111；第1涂敷单元112；短切碳纤维束制造单元213；第2片供给单元114；第2涂敷单元115；及浸渗单元116。

以下，对与图7的纤维增强树脂成形材料的制造装置相同的构成标记相同符号，省略详细的说明。

短切碳纤维束制造单元213是本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置。

短切碳纤维束制造单元213中，省略摩擦杆14，将旋转刀具16变更为碳纤维束用旋转刀具26，除此以外，与图7的短切纤维束制造单元113同样。

(纤维增强树脂成形材料的制造方法)

使用了图14所示的纤维增强树脂成形材料的制造装置的纤维增强树脂成形材料的制造方法中，将纤维束F变更为碳纤维束F’、将短切纤维束制造单元113变更为短切碳纤维束制造单元213、得到短切碳纤维束CF’而代替短切纤维束CF，除此以外，与使用了图7所示的纤维增强树脂成形材料的制造装置的纤维增强树脂成形材料的制造方法同样，省略详细的说明。

(作用机制)

在以上说明的本发明的第2方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置的情况下，由于具备能够长时间连续地以良好的生产性制造短切碳纤维束的本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置，因此，能够长时间连续地以良好的生产性制造纤维增强树脂成形材料。

<其它实施方式>

本发明的第2方式的纤维增强树脂成形材料的制造装置只要具备：本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置；以及使基体树脂组合物浸渗于通过短切碳纤维束的制造装置得到的短切碳纤维束中的浸渗单元即可，并不限定于图中示例的制造装置。

例如，作为除图中示例以外的SMC的制造装置中的短切碳纤维束制造单元，也可以是采用了本发明的短切碳纤维束的制造装置的短切碳纤维束制造单元。

另外，作为冲压片的制造装置中的短切碳纤维束制造单元，可以是采用了本发明的短切碳纤维束的制造装置的短切碳纤维束制造单元。需要说明的是，制造冲压片时，作为基体树脂组合物，使用的是含有热塑性树脂的基体组合物。

<<本发明的第3方式>>

<剪断机>

本发明的第3方式的剪断机是用于将长条的纤维束连续地剪断的剪断机。本发明的剪断机具备切割辊和橡胶辊。在本发明的第3方式的剪断机中，将切割辊的刀压在橡胶辊的外周面，并使切割辊与橡胶辊相互逆向旋转，边夹入纤维束边连续地进行剪断。

以下，示出本发明的第3方式的剪断机的一个实施方式进行详细说明。如图15所示，本实施方式的剪断机31具备：在外周面设置有多个平板状刀36的切割辊32；橡胶辊33；以及夹送辊34。切割辊32、橡胶辊33及夹送辊34都是圆筒状辊。

切割辊32与橡胶辊33在将切割辊32的刀36压在橡胶辊33的外周面33a的状态下以相互水平方向并排邻接。切割辊32与橡胶辊33相互逆向旋转。在该例中，在橡胶辊33的右侧配置有切割辊32，从而使橡胶辊33右旋，切割辊32左旋。

另外，在橡胶辊33中按压切割辊32的刀36的位置的上侧，以在橡胶辊33之间夹入长条的纤维束f’的方式设置有夹送辊34。橡胶辊33与夹送辊34在夹入有纤维束f’的状态下相互逆向旋转，从而将纤维束f’引入。在该例中，橡胶辊33右旋，切割辊32和夹送辊34左旋，从而将从左侧引入的长条的纤维束f’沿着橡胶辊33的外周面33a向下方输送。

在剪断机31中，橡胶辊33和夹送辊34在夹入长条的纤维束f’的状态下相互逆向旋转，由此，将纤维束f’引入。而且，在夹送辊34的下游侧，通过与橡胶辊33反方向旋转的切割辊32的多个刀36将长条的纤维束f’连续地剪断，形成多个纤维束f(短切纤维束)。

(切割辊)

切割辊32具备：圆筒状的辊主体35；以及从辊主体35的外周面35a向径向突出地设置的多个平板状刀36。切割辊32中的各个刀36以在圆周方向隔开间隔、并向辊主体35的轴向延伸的方式设置于外周面35a。

对辊主体的直径没有特别限定，例如，可以设为与公知的剪断机中的切割辊的直径同等。对辊主体的长度没有特别限定，适宜设定即可。

刀36的垂直于长度方向的截面形状成为长方形。在刀36的前端形成有平坦且垂直于刀36的高度方向的前端面36a。在本发明中，通过在刀的前端形成有垂直于刀的高度方向的前端面，即使切割辊的刀被压在橡胶辊的外周面上，也能够抑制橡胶辊的外周面受损。

刀36的厚度T(图16)优选为0.10～0.36mm，更优选为0.10～0.12mm。刀的厚度为0.36mm以下时，容易将纤维束剪断。刀的厚度为0.12mm以下时，无论作为剪断对象的纤维束的拉伸强度为多少，将纤维束剪断都变得容易。另外，如果将由硬度比金属高的碳纤维等构成的纤维束继续剪断，则刀尖磨损。刀的厚度为上限值以下时，即使刀磨损，由于剪断性能不下降，也能够降低切割辊的更换频率。刀的厚度为下限值以上时，切断时不易发生刀的破损。

刀的高度、即从外周面至刀的前端为止的长度优选为0.5～3.0mm，更优选为1.0～2.0mm。刀的高度为下限值以上时，即使厚度不均变厚，也不易发生误切割。刀的高度为上限值以下时，容易抑制刀尖缺损(卷刀)的发生。

对刀的长度没有特别限定。例如可以从切割辊的轴向中的一端至另一端形成刀。并不限定于以在轴向上延伸的方式将刀设置于辊主体的外周面的方式，例如，也可以以从正面观察辊主体的外周面时刀相对于轴向倾斜的方式以螺旋状设置。

在切割辊的外周面的圆周方向配置的刀的数量根据辊主体的直径、通过剪断要得到的短切纤维束的长度等适宜设定即可。

外周面的圆周方向中各刀的间隔根据通过剪断要得到的短切纤维束的长度适宜设定即可。

切割辊的材质只要是能够将纤维束剪断的材质即可，可以采用公知的材质。作为切割辊的材质的具体例，可列举例如：铁、不锈钢、特级钢等。

(橡胶辊)

作为橡胶辊33，可以使用用于将纤维束剪断的剪断机中的公知的橡胶辊。作为橡胶辊的材质，可列举例如：聚氨酯橡胶、丁腈橡胶等。对橡胶辊的直径没有特别限定，可以设为例如与公知的剪断机中的橡胶辊的直径同等。对橡胶辊的长度没有特别限定，适宜设定即可。

(夹送辊)

作为夹送辊34，可以使用用于将纤维束剪断的剪断机中的公知的夹送辊，可列举例如：不锈钢制夹送辊。对夹送辊的直径没有特别限定，可设为例如与公知的剪断机中的夹送辊的直径同等。对夹送辊的长度没有特别限定，适宜设定即可。

在用于现有的剪断机中的切割辊中，为了将纤维束剪断而使刀的前端部尖锐化。然而，由此会使橡胶辊的外周面在刀的前端部受损，容易产生橡胶屑，存在混入至纤维增强树脂材料中的隐患。对此，在本发明的剪断机中，在切割辊的刀形成有平坦且垂直于刀的高度方向的前端面，由此，在剪断纤维束时将刀压在橡胶辊的外周面时，刀的平坦的前端面被按压。因此，橡胶辊的外周面不易受损，不易产生橡胶屑，因此，在制造纤维增强树脂材料时能够抑制橡胶屑混入。

<纤维增强树脂材料的制造装置>

本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造装置具备：本发明的第3方式的剪断机；以及使基体树脂组合物浸渗于由通过上述剪断机剪断的纤维束形成的片状纤维束组中的浸渗部。本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造装置除了具备本发明的第3方式的剪断机以外，可以采用公知的方式。

以下，对于作为本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造装置的一个实施方式的图17中示例的制造装置300进行说明。在以下的说明中，设定XYZ正交坐标系，根据需要参照XYZ正交坐标系对各构件的位置关系进行说明。

制造装置300具备：纤维束供给部310；第1载片供给部311；第1输送部320；第1涂敷部312；剪断机31；第2载片供给部314；第2输送部328；第2涂敷部315；浸渗部316；以及收纳容器340。

第1载片供给部311将从第1卷辊R1拉出的长条的第1载片C1供给至第1输送部320。第1输送部320具备在一对滑轮321a、321b之间挂合有环形带322的输送机323。在输送机323中，通过使一对滑轮321a、321b向同一方向，从而使环形带322环绕，在环形带322的面上将第1载片C1向X轴的右侧输送。

第1涂敷部312位于第1输送部320中的滑轮321a侧的正上方，具备供给由基体树脂组合物形成的糊P的涂布器324。使第1载片C1通过涂布器324，由此，在第1载片C1的面上以给定的厚度涂敷糊P，形成第1树脂片S’1。第1树脂片S’1随着第1载片C1的输送而行进。

纤维束供给部310将长条的纤维束f’从多个线轴317拉出，并经多个引导辊318向剪断机31供给。在比第1涂敷部312更靠近输送方向的后段中，剪断机31位于第1载片C1的上方。在剪断机31中，将被供给的纤维束f’夹入橡胶辊33与切割辊32，连续地剪断成给定的长度。剪断后的纤维束f下降，散布于第1树脂片S’1上，形成片状纤维束组SF。

第2载片供给部314将从第2卷辊R2拉出的长条的第2载片C2供给至第2输送部328。第2输送部328位于由输送机323输送的第1载片C1的上方，具备多个引导辊329。第2输送部328将从第2载片供给部314供给的第2载片C2向与第1载片C1相反的方向(X轴的左侧)输送，然后，通过多个引导辊329使输送方向反转为与第1载片C1相同的方向。

第2涂敷部315位于向与第1载片C1相反的方向输送的第2载片C2的正上方，具备供给由基体树脂组合物形成的糊P的涂布器330。使第2载片C2通过涂布器330，由此，在第2载片C2的面上以给定的厚度涂敷糊P，从而形成第2树脂片S’2。第2树脂片S’2随着第2载片C2的输送而行进。

浸渗部316位于第1输送部320中剪断机31的更后段，具备贴合机构331和加压机构332。贴合机构331位于输送机323的滑轮321b的上方，具备多个贴合辊333。多个贴合辊333在与形成有第2树脂片S’2的第2载片C2的背面接触的状态下沿输送方向并排配置。另外，多个贴合辊333以第2载片相对于第1载片C1缓慢接近的方式配置。

在贴合机构331中，第1载片C1与第2载片C2在它们之间夹入有第1树脂片S’1、片状纤维束组SF及第2树脂片S’2的状态下边重合边输送。此处，将第1载片C1和第2载片C2在夹入有第1树脂片S’1、片状纤维束组SF及第2树脂片S’2的状态下贴合而得到的叠层体称为前驱叠层体S’3。

加压机构332位于贴合机构331的后段，具备在一对滑轮334a、334b之间挂合有环形带335a的下侧输送机336A和在一对滑轮334c、334d之间挂合有环形带335b的上侧输送机336B。下侧输送机336A与上侧输送机336B在各自的环形带335a、335b对接的状态下相对地配置。

在加压机构332中，通过使下侧输送机336A的一对滑轮334a、334b向同一方向旋转，从而使环形带335a环绕。另外，在加压机构332中，通过使上侧输送机336B的一对滑轮334c、334d向同一方向旋转，从而使环形带335b以与环形带335a相同的速度逆向环绕。由此，将夹入至环形带335a、335b之间的前驱叠层体S’3向X轴的右侧输送。

在加压机构332中进一步设置有多个下侧辊337a和多个上侧辊337b。多个下侧辊337a在与环形带335a的对接部分的背面接触的状态下沿输送方向并排配置。同样地，多个上侧辊337b在与环形带335b的对接部分的背面接触的状态下沿输送方向并排配置。另外，多个下侧辊337a与多个上侧辊337b沿着前驱叠层体S’3的输送方向相互交错地并排配置。

在加压机构332中，在前驱叠层体S’3通过环形带335a、335b之间的期间，通过多个下侧辊337a及多个上侧辊337b对前驱叠层体S’3加压。

此时，第1树脂片S’1及第2树脂片S’2的基体树脂组合物浸渗于片状纤维束组SF中，在被第1载片C1和第2载片C2夹持的状态下形成纤维增强树脂材料R’(SMC)。

收纳容器340是用于收纳由第1载片C1和第2载片C2夹持有纤维增强树脂材料R’的卷R的容器。卷R例如通过振入等被收纳于收纳容器340内。

在以上说明的本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造装置中，剪断机中的切割辊的刀上形成有平坦且垂直于刀的高度方向的前端面。由此，即使按压有刀，橡胶辊的外周面也不易受损，不易产生橡胶屑。因此，能够抑制制造的纤维增强树脂材料中混入橡胶屑。

需要说明的是，本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造装置不限定于上述的制造装置300。例如，本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造装置可以是将制造的卷卷绕在线轴上的装置。

<纤维增强树脂材料的制造方法>

本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造方法是使用上述的本发明的第3方式的剪断机制造纤维增强树脂材料的方法。本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造方法具有下述的散布工序及浸渗工序。

散布工序：通过本发明的第3方式的剪断机将长条的纤维束连续地剪断，将剪断后的多个纤维束(短切纤维束)在由基体树脂组合物形成的第1树脂片上散布为片状，从而形成片状纤维束组的工序。

浸渗工序：在上述片状纤维束组上叠层由基体树脂组合物形成的第2树脂片，形成材料前体，从两侧面对上述材料前体加压，使上述基体树脂组合物浸渗于上述片状纤维束组中，从而得到纤维增强树脂材料的工序。

以下，对于作为本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造方法的一个实施方式的使用了制造装置300的纤维增强树脂材料叠层体的制造方法进行说明。在使用了制造装置300的纤维增强树脂材料叠层体的制造方法中，依次进行以下的散布工序及浸渗工序。

(散布工序)

通过第1载片供给部311将长条的第1载片C1从第1卷辊R1拉出并供给至第1输送部320，通过第1涂敷部312将糊P以给定的厚度涂敷，形成第1树脂片S’1。通过第1输送部320输送第1载片C1，由此，使第1载片C1上的第1树脂片S’1行进。

将由纤维束供给部310供给的纤维束f’在剪断机31中以成为给定长度的方式连续地剪断，使剪断后的纤维束f下降并散布至第1树脂片S’1上。

由此，行进的第1树脂片S’1上连续地形成各纤维束f散布成无规的纤维取向的片状纤维束组SF。

在本实施方式中，由于在剪断机31中的切割辊32的刀36形成有平坦且垂直于刀36的高度方向的前端面36a，因此，即使按压刀36，橡胶辊33的外周面33a也不易受损，不易产生橡胶屑。因此，能够抑制橡胶屑混入片状纤维束组SF。

作为形成纤维束的增强纤维，没有特别限定，可以使用例如：无机纤维、有机纤维、金属纤维、或组合有上述纤维的混合物构成的增强纤维。

作为无机纤维，可列举碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化钨纤维、硼纤维、玻璃纤维等。作为有机纤维，可列举芳族聚酰胺纤维、高密度聚乙烯纤维、以及通常的的尼龙纤维、聚酯纤维等。作为金属纤维，可列举不锈钢、铁等的纤维，而且也可以是包覆有金属的碳纤维。这些当中，考虑到纤维增强树脂材料成形体的强度等机械物性，优选碳纤维。

增强纤维可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

纤维束的平均宽度优选为1～50mm，更优选为1.5～15mm，进一步优选为2～8mm。纤维束的平均宽度为下限值以上时，由于成形时纤维增强树脂材料更容易流动，因此，成形变得容易。纤维束的平均宽度为上限值以下时，容易得到拉伸强度、拉伸弹性模量等物性优异的纤维增强树脂材料成形体。

需要说明的是，纤维束的平均宽度通过以下的方法测定。通过电炉等对纤维增强树脂材料进行加热，使基体树脂组合物分解，从残存的纤维束中随机选择10根纤维束。对10根纤维束分别用卡尺测定纤维轴向的两端部和中央部这3处的宽度，将这些测定值的全部进行平均，作为平均宽度。

剪断后的纤维束的平均纤维长度优选为5～100mm，更优选为10～60mm，进一步优选为25～50mm左右。纤维束的纤维长度为下限值以上时，容易得到拉伸强度、拉伸弹性模量等物性优异的纤维增强树脂材料成形体。纤维束的纤维长度为上限值以下时，由于成形时纤维增强树脂材料更容易流动，因此，成形变得容易。

需要说明的是，纤维束的平均纤维长度通过以下的方法测定。对与平均宽度的测定同样操作而得到的10根纤维束分别用卡尺测量最大的纤维长度，将这些测定值的全部进行平均，作为平均纤维长度。

纤维束的平均厚度优选为0.01～0.5mm，更优选为0.02～0.09mm，进一步优选为0.025～0.07mm。纤维束的平均厚度为下限值以上时，容易使基体树脂组合物浸渗于纤维束组中。纤维束的平均厚度为上限值以下时，容易得到拉伸强度、拉伸弹性模量等物性优异的纤维增强树脂材料成形体。

需要说明的是，纤维束的平均厚度通过以下的方法测定。对与平均宽度的测定同样操作而得到的10根纤维束分别用卡尺测定纤维轴向的两端部和中央部这3处的厚度，将这些测定值的全部进行平均，作为平均厚度。

作为基体树脂组合物，优选含有热固性树脂的组合物。

作为热固性树脂，没有特别限定，可列举环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、氨基甲酸酯类树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、酰亚胺类树脂等。热固性树脂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

根据需要，可以在基体树脂组合物中配合固化剂、内部脱模剂、增稠剂、稳定剂等添加剂。

(浸渗工序)

通过第2载片供给部314将长条的第2载片C2从第2卷辊R2拉出并向第2输送部328供给。通过第2涂敷部315在第2载片C2的面上以给定的厚度涂敷糊P，形成第2树脂片S’2。

通过输送第2载片C2而使第2树脂片S’2行进，通过贴合机构331在片状纤维束组SF上将第2树脂片S’2与第2载片C2一起贴合并叠层。由此，连续地形成由第1载片C1和第2载片C2夹入有材料前体的前驱叠层体S’3，所述材料前体由第1树脂片S’1及第2树脂片S’2夹入有片状纤维束组SF而得到的。

通过加压机构332从两面对前驱叠层体S’3加压，使第1树脂片S’1及第2树脂片S’2的基体树脂组合物浸渗于片状纤维束组SF中，在第1载片C1与第2载片C2之间形成纤维增强树脂材料R’。将在纤维增强树脂材料R’被第1载片C1和第2载片C2夹持的状态下的卷振入到收纳容器340而收纳。

在以上说明的本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造方法中，由于剪断机中的切割辊的刀上形成有平坦且垂直于刀的高度方向的前端面，因此，即使按压刀，橡胶辊的外周面也不易受损，不易产生橡胶屑。由此，能够抑制橡胶屑混入片状纤维束组，因此，也能够抑制橡胶屑混入到最终得到的纤维增强树脂材料中。

<<本发明的第4方式>>

<碳纤维束用切断刀>

本发明的第4方式的碳纤维束用切断刀是刃角θ(度)与刀的厚度T(mm)的比率(θ/T)为35～1800范围的切断刀。本发明的第4方式的碳纤维束用切断刀优选设为例如在上述本发明的第1方式～第3方式中增强纤维为碳纤维的情况下所使用的切断刀。

通过将θ/T设为该范围，能够制成耐久性、耐磨损性、对辊的安装性优异、且适合于碳纤维的切断的切断刀。

θ/T优选为50～250的范围，进一步优选为60～100的范围。

另外，θ/T优选在1000～1800的范围内，进一步优选在1500～1800的范围内。

作为本发明的第4方式的碳纤维束用切断刀，优选下述的切断刀(α)、切断刀(β)及切断刀(γ)。

切断刀(α)：

其是上述θ/T为35～500范围的平刃状碳纤维束用切断刀，该碳纤维束用切断刀具有：由钢铁材料制成的平板状基部；以及形成于沿着碳纤维束用切断刀的长度方向的第1边的由钢铁材料制成的刀尖部，在刀尖部的表面具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层。

切断刀(β)：

其是θ/T为50～500范围的平刃状碳纤维束用切断刀，该碳纤维束用切断刀具有：由钢铁材料制成的平板状基部；以及形成于沿着碳纤维束用切断刀的长度方向的第1边的由钢铁材料制成的刀尖部，在刀尖部的表面不具有涂层。

切断刀(γ)：

其是θ/T为500～1800范围的平板状刀，该碳纤维束用切断刀在刀的前端形成有平坦且垂直于刀的高度方向的前端面。

(切断刀(α)、切断刀(β))

切断刀(α)及切断刀(β)的形状与第2方式中的碳纤维束用切断刀26b同样。

切断刀(α)及切断刀(β)的厚度T、长度L、长度L与高度H之比(L/H)与第2方式中的碳纤维束用切断刀26b同样，优选的范围也同样。

切断刀(α)及切断刀(β)的基部及刀尖部的材料为钢铁材料。由钢铁材料制成的切断刀(α)及切断刀(β)与由超硬合金形成的切断刀相比，在施加了扭力时不易破损。另外，与由超硬合金形成的切断刀相比，价格低。

作为钢铁材料，可列举与作为第1方式中的切断刀16b的材料所示例的钢铁材料同样的钢铁材料。

(切断刀(α))

切断刀(α)中的θ/T为35～500的范围。θ/T为35以上时，刀尖变得不易磨损，并且形成用于将碳纤维束切断的局部弯曲形状，使切断刀(α)边扭转边插入辊的槽的操作变得容易。θ/T为500以下时，能够防止切断碳纤维束时由切断力导致的刀尖破损，另外，即使进行对切断刀(α)施加扭力而插入至辊的槽的操作，也变得不易破损。

切断刀(α)中的刀尖部前端的刃角θ与第2方式中的切断刀(I)同样，优选的范围也同样。

刀尖部前端的刃角θ小时，刀尖容易磨损。由此，在切断刀(α)中，在刀尖部的表面设置特定的涂层。

切断刀(α)中的涂层与第2方式中的切断刀(I)同样，优选的范围也同样。

(切断刀(β))

切断刀(β)中的θ/T为50～500的范围。θ/T为50以上时，刀尖变得不易磨损，并且形成用于将碳纤维束切断的局部弯曲形状，使切断刀(β)边扭转边插入辊的槽的操作变得容易。θ/T为500以下时，能够防止切断碳纤维束时由切断力导致的刀尖破损，另外，即使进行对切断刀(β)施加扭力而插入至辊的槽的操作，也变得不易破损。

切断刀(β)中的刀尖部前端的刃角θ与第2方式中的切断刀(II)同样，优选的范围也同样。

刀尖部前端的刃角θ大时，刀尖不易磨损。由此，在切断刀(β)中，不需要在刀尖部的表面设置由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的特定的涂层。

(切断刀(γ))

在切断刀(γ)中，在平板状刀的前端形成有平坦且垂直于刀的高度方向的前端面(θ：180度)，其θ/T为500～1800的范围。θ/T为500以上时，将纤维束剪断变得容易。θ/T为1800以下时，能够防止切断碳纤维束时由切断力导致的刀尖破损，另外，即使进行对切断刀(γ)施加扭力而插入辊的槽的操作，也变得不易破损。

切断刀(γ)的形状与第3方式中的刀36同样，其作用机制也同样。

切断刀(γ)的厚度T、高度、长度与第3方式中的刀36同样，优选的范围也同样。

<短切纤维束的制造装置>

本发明的第4方式的短切纤维束的制造装置具备本发明的第4方式的碳纤维束用切断刀。

作为本发明的第4方式的短切纤维束的制造装置，可列举：在本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置中具备本发明的第4方式的碳纤维束用切断刀来代替旋转刀具16的切断刀16b的制造装置；在本发明的第2方式的短切碳纤维束的制造装置中具备本发明的第4方式的碳纤维束用切断刀来代替碳纤维束用旋转刀具26的碳纤维束用切断刀26b的制造装置；在本发明的第3方式的剪断机中具备本发明的第4方式的碳纤维束用切断刀来代替切割辊32的刀36的制造装置。

<短切纤维束的制造方法>

本发明的第4方式的短切纤维束的制造方法是通过本发明的第4方式的碳纤维束用切断刀将纤维束切断的方法。

作为本发明的第4方式的短切纤维束的制造方法，可列举：在本发明的第1方式的纤维增强树脂成形材料的制造方法中使用本发明的第4方式的短切纤维束的制造装置作为短切纤维束的制造装置的方法；在本发明的第2方式的纤维增强树脂成形材料的制造方法中使用本发明的第4方式的短切纤维束的制造装置作为短切碳纤维束的制造装置的方法；在本发明的第3方式的纤维增强树脂材料的制造方法中使用本发明的第4方式的短切纤维束的制造装置作为剪断机的方法。

实施例

以下，通过实施例具体说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。

(实验例1)

刀尖部前端的刃角与切断阻力的关系：

制作了由合金工具钢钢材(SKS81)制成的切断刀(厚度T：0.3mm、长度L：100mm、高度H：8mm、刀尖部前端的刃角θ：20度)。

作为刀承橡胶，准备了聚氨酯橡胶片(厚度：20mm、长度：40mm、宽度：40mm)。

作为碳纤维束，准备了碳纤维纤维束(三菱丽阳株式会社制造、PYROFIL(注册商标)TR50S15L、碳纤维的根数：15000根、碳纤维的直径：7μm)。

在安装于切断试验用装置(使用了OKUMA株式会社制造的COSMO CENTER及Kistler株式会社制造的测力计9221A的装置)的端铣刀夹盘的专用刀具保持架上安装了切断刀。在切断刀的下方以纤维方向相对于切断刀的长度方向正交的方式配置碳纤维束及刀承橡胶，边通过切断刀将碳纤维束压入刀承橡胶边通过设置于刀承橡胶正下方的测力计测定进行切断时的切断阻力。不更换切断刀而进行碳纤维束的切断合计10次，求出切断阻力的平均值。

制作将刀尖部前端的刃角变更为30度的切断刀、及将刀尖部前端的刃角变更为40度的切断刀，对这些切断刀也同样地求出切断阻力的平均值。将刀尖部前端的刃角与切断阻力的关系示于图18。

可知刀尖部前端的刃角为50度以下时，能够将初始的切断阻力抑制为约70N以下，容易将碳纤维束切断。

(实验例2)

刀尖部前端的磨损量与切断阻力的关系：

制作了由合金工具钢钢材(SKS81)制成的切断刀(厚度T：0.3mm、长度L：100mm、高度H：8mm、刀尖部前端的刃角θ：20度)。

作为刀承橡胶、碳纤维束、切断试验用装置，准备了与实验例1相同的刀承橡胶、碳纤维束、切断试验用装置。

在切断试验用装置的专用刀具保持架上安装了切断刀。在切断刀的下方，以纤维方向相对于切断刀的长度方向正交的方式配置碳纤维束及刀承橡胶，边通过切断刀将碳纤维束压入刀承橡胶便通过设置于刀承橡胶正下方的测力计测定切断时的切断阻力。不更换切断刀而进行碳纤维束的切断合计10次，求出切断阻力的平均值。

对刀尖部前端实施倒角处理(倒棱)，人工地使刀尖磨损。使磨损量变化为25μm、50μm、75μm、100μm。对这些切断刀也同样地求出切断阻力的平均值。将刀尖部前端的磨损量与切断阻力的关系示于图19。

另外，除了将刀承橡胶变更为丁腈橡胶片以外，同样地求出切断阻力的平均值。将刀尖部前端的磨损量与切断阻力的关系示于图19。

观察到刀尖部前端的磨损量增加的同时切断阻力上升的倾向。

(实验例3)

刀尖部前端的磨损量与对刀承橡胶的嵌入深度的关系：

在实验例2中测定切断阻力，同时测定了切断刀前端对刀承橡胶的嵌入深度。将刀尖部前端的磨损量与对刀承橡胶的嵌入深度的关系示于图20。

观察到刀尖部前端的磨损量增加的同时对刀承橡胶的嵌入深度变深的倾向。在刀承橡胶为聚氨酯橡胶的情况下，切断刀前端的嵌入少。由此，预测了聚氨酯橡胶的情况下由切断刀导致的损伤更少。

(例1)

制作了由合金工具钢钢材(SKS81)制成的切断刀(厚度T：0.3mm、长度L：900mm、高度H：8mm、刀尖部前端的刃角θ：20度、刀尖部的涂层：无)。

准备了不锈钢制的旋转刀具用辊(长度(面长)：1000mm、外径：210mm)。以相对于辊的转轴方向的长度方向具有1.46度的斜度(扭力)的方式以圆周方向的间隔：25.4mm在辊的圆周面上形成了螺旋状的用于嵌合切断刀的槽。

将切断刀安装于辊的圆周面，制作了旋转刀具。此时，将从包括刀尖部的切断刀的辊的圆周面起的突出量设为1mm。

准备了在圆周面设置有橡胶构件(聚氨酯橡胶)的砧辊(长度(面长)：1000mm、外径：190mm)。

准备了不锈钢制的接触辊(长度(面长)：1000mm、外径：87mm)。

如图12及图13所示地装配了短切碳纤维束的制造装置。

作为碳纤维束，准备了碳纤维纤维束(三菱丽阳株式会社制造、PYROFIL(注册商标)TR50S15L、碳纤维的根数：15000根、碳纤维的直径：7μm)。

使用短切碳纤维束的制造装置，实施了碳纤维束的切断。定期地中止切断，测定切断刀的刀尖部前端的磨损量。将切断次数与刀尖部前端的磨损量的关系示于图21。

图中，磨损量A、磨损量B、磨损量C为分别测量在辊的圆周方向上大概每120度配置的切断刀的磨损量的结果。

通过最小二乘法，制作刀尖部前端的磨损量相对于切断次数的近似直线，求出了该直线的斜率。

(例2～19、例21～25、例31～33)

除了将切断刀的基部及刀尖部的材料、厚度T、刀尖部前端的刃角θ、刀尖部的表面的涂层如表1所示地变更以外，与例1同样地操作，实施了碳纤维束的切断。

表中，A-DLC是无定形金刚石碳的简称，DLC是金刚石碳的简称，TiN是氮化钛的简称。

对各例，通过最小二乘法，制作刀尖部前端的磨损量相对于切断次数的近似直线，求出了该直线的斜率。根据下述式求出了寿命效果。将寿命效果示于表1。

寿命效果(％)＝(例1的直线的斜率/各例的直线的斜率)×100

[表1]

可知刀尖部前端的刃角θ为30度、且刀尖部的表面的涂层为TiN的例21、22、24、以及尽管没有刀尖部的表面涂层但刀尖部前端的刃角θ为40度的例23、25的寿命效果高，刀尖不易磨损。

切断刀的基部及刀尖部的材料为超硬合金的例31～33的寿命效果显著提高，但切断刀的价格为钢铁材料的切断刀的30倍以上，费用效果比低。

(例41)

准备了图15及图16所示例的具备设置有多个形成了前端面36a的刀36的切割辊32的剪断机31。将辊主体35的直径设为210mm、长度设为900mm。将刀36的厚度设为0.10mm、高度设为8mm、长度设为900mm。将切割辊32的材质设为SK4。另外，将橡胶辊33的直径设为190mm、长度设为970mm。将橡胶辊33的材质设为天然橡胶。将夹送辊34的直径设为87mm、长度设为900mm。将夹送辊34的材质设为实施了硬质镀铬的S55C制材质。

(例42～47)

准备了除了将刀36的厚度如表2所示地变更以外与例41同样的剪断机31。

(例51)

准备除了将切割辊32变更为设置有以刃角θ成为20度的方式使前端部尖锐化的刀37(图22)的切割辊38以外与例41同样的剪断机。

(橡胶辊的受损评价)

作为长条的纤维束，使用碳纤维束(商品名“TR50S15L”、拉伸强度：4900MPa、宽度：7.5mm、厚度0.10mm、长丝数：15,000根、三菱丽阳株式会社制造)，在各例的剪断机中，将500m的纤维束剪断，制作了平均纤维长度25.4mm的短切纤维束。然后，通过肉眼确认橡胶辊的外周面的状态，按照以下的基准进行了评价。

(评价基准)

○：橡胶辊的外周面几乎不受损，未看到橡胶屑的产生。

×：橡胶辊的外周面受损，看到橡胶屑的产生。

(纤维束的剪断性能的评价)

通过各例的剪断机将下述的纤维束(1)～(6)连续地剪断，按照下述的基准评价了剪断性能。

纤维束(1)：碳纤维束(商品名“TR30S3L”、拉伸强度：4410MPa、宽度：2.5mm、厚度0.05mm、长丝数：3000根、三菱丽阳株式会社制造)。

纤维束(2)：碳纤维束(商品名“TR50S15L”、拉伸强度：4900MPa、宽度：7.5mm、厚度0.10mm、长丝数：15000根、三菱丽阳株式会社制造)。

纤维束(3)：碳纤维束(商品名“TRW40S50L”、拉伸强度：4100MPa、宽度：12.5mm、厚度0.20mm、长丝数：50000根、三菱丽阳株式会社制造)。

纤维束(4)：碳纤维束(商品名“TRW40S50L”、开纤、拉伸强度：4100MPa、宽度：16.7mm、厚度0.15mm、长丝数：50000根、三菱丽阳株式会社制造)。

纤维束(5)：碳纤维束(商品名“TRW40S50L”、2倍开纤、拉伸强度：4100MPa、宽度：25mm、厚度0.10mm、长丝数：50000根、三菱丽阳株式会社制造)。

纤维束(6)：碳纤维束(商品名“TRW40S50L”、4倍开纤、拉伸强度：4100MPa、宽度：50mm、厚度0.05mm、长丝数：50000根、三菱丽阳株式会社制造)。

(评价基准)

○：纤维束被充分地剪断。

△：在纤维束中看到了未剪断的部分。

将各例的评价结果示于表2。

如表2所示，在使用了具备形成有垂直于高度方向的前端面的刀的切割辊的例41～47的剪断机中，橡胶辊的外周面不受损，未产生橡胶屑。另外，在刀的厚度为0.12mm以下的例41～43的剪断机中，能够将纤维束(1)～(6)全部剪断而不产生未剪断的部分。

另一方面，使用了具备未形成垂直于高度方向的前端面的刀的切割辊的例51的剪断机中，橡胶辊的外周面受损，产生了橡胶屑。

工业实用性

根据本发明的第1方式的短切纤维束的制造装置及制造方法，由于能够长时间抑制短切纤维束连接的不合格品的产生，因此，作为纤维增强树脂成形材料中含有的短切纤维束的制造装置及制造方法是有用的。

由于本发明的第2方式的碳纤维束用切断刀的刀尖不易磨损、且低价，因此，作为在短切碳纤维束的制造中使用的切断刀是有用的。

Claims (27)

1.一种短切纤维束的制造装置，其具备：

具有将长条的纤维束切断的切断刀的切断单元；

限制供给至所述切断单元的所述纤维束的行进方向的引导单元；及

设置于所述切断单元与所述引导单元之间、对所述纤维束进行扩幅的扩幅单元。

2.根据权利要求1所述的短切纤维束的制造装置，其还具备第1摇动单元及第2摇动单元中的任一者或两者，所述第1摇动单元使所述引导单元在限制了所述纤维束的行进的方向摇动，所述第2摇动单元使所述切断单元在限制了所述纤维束的行进的方向摇动。

3.根据权利要求2所述的短切纤维束的制造装置，其中，

所述第1摇动单元使所述扩幅单元与所述引导单元同步地摇动。

4.一种短切纤维束的制造方法，该方法包括：

通过引导单元限制供给至下述切断单元的长条纤维束的行进方向，并且，

通过设置于下述切断单元与所述引导单元之间的扩幅单元将所述纤维束扩幅，然后，

通过具有切断刀的切断单元将所述纤维束切断而得到短切纤维束。

5.根据权利要求4所述的短切纤维束的制造方法，其中，

使所述引导单元及所述切断单元在限制了所述纤维束的行进的方向相对地摇动。

6.根据权利要求5所述的短切纤维束的制造方法，其中，

使所述扩幅单元与所述引导单元同步地摇动。

7.一种纤维增强树脂成形材料的制造装置，其具备：

权利要求1～3中任一项所述的短切纤维束的制造装置；及

使基体树脂组合物浸渗于通过所述短切纤维束的制造装置得到的短切纤维束中的浸渗单元。

8.一种纤维增强树脂成形材料的制造方法，该方法包括：

通过权利要求4～6中任一项所述的短切纤维束的制造方法得到短切纤维束，

使基体树脂组合物浸渗于所述短切纤维束中。

9.一种碳纤维束用切断刀，其是厚度为0.7mm以下、长度为300mm以上的平刃状碳纤维束用切断刀，所述碳纤维束用切断刀具有：

由钢铁材料制成的平板状基部；及

形成于沿着所述碳纤维束用切断刀的长度方向的第1边的由钢铁材料制成的刀尖部，

所述刀尖部前端的刃角为25～50度、且在所述刀尖部的表面具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层，或者

所述刀尖部前端的刃角为35～50度、且不具有所述涂层。

10.根据权利要求9所述的碳纤维束用切断刀，其中，

所述碳纤维束用切断刀的厚度为0.1mm以上且0.7mm以下。

11.根据权利要求9所述的碳纤维束用切断刀，其中，

所述碳纤维束用切断刀的长度L与所述碳纤维束用切断刀的高度H之比(L/H)大于11。

12.根据权利要求9所述的碳纤维束用切断刀，其中，

所述涂层的厚度大于1μm。

13.一种碳纤维束用旋转刀具，其具有：

辊；及

以相对于所述辊的转轴方向的长度方向具有斜度的方式、且在所述辊的圆周方向隔开给定间隔安装于所述辊的圆周面的多个切断刀，

所述切断刀是权利要求9～12中任一项所述的碳纤维束用切断刀。

14.一种短切碳纤维束的制造装置，其具备权利要求13所述的碳纤维束用旋转刀具。

15.一种纤维增强树脂成形材料的制造装置，其具备：

权利要求14所述的短切碳纤维束的制造装置；及

使基体树脂组合物浸渗于通过所述短切碳纤维束的制造装置得到的短切碳纤维束中的浸渗单元。

16.一种切割辊，其具备辊主体和设置于所述辊主体的外周面的多个平板状刀，该切割辊将所述刀压在橡胶辊的外周面并夹入长条的纤维束，将所述纤维束剪断，

在所述刀的前端形成有平坦且垂直于所述刀的高度方向的前端面。

17.一种剪断机，其具备权利要求16所述的切割辊和橡胶辊，

该剪断机将所述切割辊的刀压在所述橡胶辊的外周面，并使所述切割辊与所述橡胶辊相互逆向旋转，边夹入长条的纤维束边连续地进行剪断。

18.一种纤维增强树脂材料的制造装置，其具备：

权利要求17所述的剪断机；及

使基体树脂组合物浸渗于由通过所述剪断机剪断的纤维束形成的片状纤维束组中的浸渗部。

19.一种纤维增强树脂材料的制造方法，该方法具有下述的散布工序及浸渗工序，

散布工序：通过权利要求17所述的剪断机将长条的纤维束连续地剪断，将剪断后的多个纤维束在由基体树脂组合物形成的第1树脂片上散布为片状，从而形成片状纤维束组的工序；

浸渗工序：在所述片状纤维束组上叠层由基体树脂组合物形成的第2树脂片，形成材料前体，从两面侧对所述材料前体加压，使所述基体树脂组合物浸渗于所述片状纤维束组中，从而得到纤维增强树脂材料的工序。

20.一种碳纤维束用切断刀，其刃角θ(度)与刀的厚度T(mm)的比率(θ/T)为35～1800的范围。

21.根据权利要求20所述的碳纤维束用切断刀，其是所述θ/T为35～500的范围的平刃状碳纤维束用切断刀，所述碳纤维束用切断刀具有：

由钢铁材料制成的平板状基部；及

形成于沿着所述碳纤维束用切断刀的长度方向的第1边的由钢铁材料制成的刀尖部，

在所述刀尖部的表面具有由选自氮化钛、碳化钛及碳氮化钛中的至少1种形成的涂层。

22.根据权利要求21所述的碳纤维束用切断刀，其中，所述刃角θ为25～50度的范围。

23.根据权利要求20所述的碳纤维束用切断刀，其是所述θ/T为50～500的范围的平刃状碳纤维束用切断刀，所述碳纤维束用切断刀具有：

由钢铁材料制成的平板状基部；及

形成于沿着所述碳纤维束用切断刀的长度方向的第1边的由钢铁材料制成的刀尖部，

在所述刀尖部的表面不具有涂层。

24.根据权利要求23所述的碳纤维束用切断刀，其中，所述刃角θ为35～50度的范围。

25.根据权利要求20所述的碳纤维束用切断刀，其是所述θ/T为500～1800的范围的平板状刀，

在所述刀的前端形成有平坦且垂直于所述刀的高度方向的前端面。

26.一种短切纤维束的制造装置，其具备权利要求20～25中任一项所述的碳纤维束用切断刀。

27.一种短切纤维束的制造方法，该方法包括：通过权利要求20～25中任一项所述的碳纤维束用切断刀将纤维束切断。