JP2009114612A - Method for producing chopped fiber bundle and molding material, molding material, and fiber-reinforced plastic - Google Patents

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Shigemichi Sato
成道 佐藤
Eisuke Wadahara
英輔 和田原
Ichiro Takeda
一朗 武田
Masahiro Yamauchi
雅浩 山内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a chopped fiber bundle and a molding material, which has good impregnating ability, fluidity and followability in molding when used as a molding material, and exhibits excellent dynamic properties when formed into fiber-reinforced plastic, and to provide a molding material and fiber-reinforced plastics both obtained by using the chopped fiber bundle. <P>SOLUTION: The method for producing chopped fiber bundle and a molding material includes continuously supplying a fiber bundle at a predetermined angle between a pair of rollers, at least one of which rollers is in a direction parallel with the rotation axis of the one roller and has blades arranged at equal intervals in the circumferential direction of the one roller, and cutting the fiber bundle to have a predetermined fiber length by bringing the blades attached on the one roller into contact with the receiving part of the other roller of the roller, and the molding material and the fiber-reinforced plastic are obtained by using the chopped fiber bundle. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、成形材料として用いた場合、良好な含浸性、流動性、成形追従性を有し、繊維強化プラスチックとした場合、優れた力学物性を発現するチョップド繊維束および成形材料の製造方法、ならびにそのチョップド繊維束を用いて得られる成形材料、繊維強化プラスチックに関する。   The present invention, when used as a molding material, has a good impregnation property, fluidity, molding followability, and when used as a fiber reinforced plastic, a chopped fiber bundle that exhibits excellent mechanical properties and a method for producing the molding material, In addition, the present invention relates to a molding material and fiber reinforced plastic obtained using the chopped fiber bundle.

強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化プラスチックは、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れること、耐候性、耐薬品性などの高機能特性を有することなどから産業用途においても注目され、その需要は年々高まりつつある。   Fiber reinforced plastic consisting of reinforced fiber and matrix resin is attracting attention in industrial applications because it has high specific properties, high specific modulus, excellent mechanical properties, weather resistance, chemical resistance, etc. The demand is increasing year by year.

高機能特性を有する繊維強化プラスチックの成形方法としては、プリプレグと称される連続した強化繊維にマトリックス樹脂を含浸せしめた半硬化状態の中間基材を積層し、高温高圧釜で加熱加圧することによりマトリックス樹脂を硬化させ繊維強化プラスチックを成形するオートクレーブ成形が最も一般的に行われている。また、近年では生産効率の向上を目的として、あらかじめ部材形状に賦形した連続繊維基材にマトリックス樹脂を含浸および硬化させるRTM(レジントランスファーモールディング)成形等も行われている。これらの成形法により得られた繊維強化プラスチックは、連続繊維である所以優れた力学物性を有する。また、連続繊維は規則的な配列であるため、基材の配置により必要とする力学物性に設計することが可能であり、力学物性のバラツキも小さい。しかしながら、一方で連続繊維である所以3次元形状等の複雑な形状を形成することは難しく、主として平面形状に近い部材に限られる。   As a molding method of fiber reinforced plastic having high functional properties, a semi-cured intermediate base material impregnated with matrix resin is laminated on continuous reinforcing fiber called prepreg, and heated and pressurized in a high temperature and high pressure kettle. Autoclave molding in which a matrix resin is cured and a fiber reinforced plastic is molded is most commonly performed. In recent years, for the purpose of improving production efficiency, RTM (resin transfer molding) molding in which a continuous fiber base material previously shaped into a member shape is impregnated with a matrix resin and cured has been performed. The fiber reinforced plastics obtained by these molding methods have excellent mechanical properties because they are continuous fibers. Further, since the continuous fibers are regularly arranged, it is possible to design the mechanical properties required by the arrangement of the base material, and the variation in the mechanical properties is small. However, on the other hand, it is difficult to form a complicated shape such as a three-dimensional shape because it is a continuous fiber, and it is mainly limited to members close to a planar shape.

3次元形状等の複雑な形状に適した成形方法として、SMC(シートモールディングコンパウンド)やスタンパブルシートを用いた成形等がある。SMC成形品は、強化繊維の繊維束を例えば繊維長が25mm程度になるように繊維直交方向に切断し、該チョップド繊維束に熱硬化性樹脂であるマトリックス樹脂を含浸せしめ半硬化状態としたシート状基材(SMC)を、加熱型プレス機を用いて加熱加圧することにより得られる。スタンパブルシート成形品は、例えば25mm程度に切断したチョップド繊維束や連続の強化繊維よりなる不織布マット等に熱可塑性樹脂を含浸させたシート状基材(スタンパブルシート)を一度赤外線ヒーターで熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、所定の温度の金型に積層して冷却加圧することにより得られる。   As a molding method suitable for a complicated shape such as a three-dimensional shape, there is a molding using an SMC (sheet molding compound) or a stampable sheet. An SMC molded product is a sheet in which a fiber bundle of reinforcing fibers is cut in a direction perpendicular to the fiber so that the fiber length is, for example, about 25 mm, and the chopped fiber bundle is impregnated with a matrix resin that is a thermosetting resin to be in a semi-cured state It is obtained by heating and pressurizing the shaped substrate (SMC) using a heating type press. A stampable sheet molded product is obtained by thermoplasticizing a sheet-like base material (stampable sheet) in which a thermoplastic resin is impregnated with a chopped fiber bundle cut to about 25 mm or a nonwoven mat made of continuous reinforcing fibers with an infrared heater. It is obtained by heating above the melting point of the resin, laminating on a mold at a predetermined temperature, and cooling and pressurizing.

多くの場合、加圧前にSMCやスタンパブルシートを成形体の形状より小さく切断して成形型上に配置し、加圧により成形体の形状に引き伸ばして(流動させて)成形を行う。そのため、その流動により3次元形状等の複雑な形状にも追従可能となる。しかしながら、SMCやスタンパブルシートはそのシート化工程において、チョップド繊維束や不織布マットの分布ムラ、配向ムラが必然的に生じてしまうため、力学物性が低下し、あるいはその値のバラツキが大きくなってしまう。さらには、その分布ムラ、配向ムラにより、特に薄物の部材ではソリ、ヒケ等が発生しやすくなる。   In many cases, the SMC or stampable sheet is cut smaller than the shape of the molded body before being pressed, placed on the mold, and stretched (flowed) into the shape of the molded body by pressing. Therefore, it is possible to follow a complicated shape such as a three-dimensional shape by the flow. However, in SMC and stampable sheets, uneven distribution and alignment unevenness of chopped fiber bundles and non-woven mats are inevitably generated in the sheeting process, so that mechanical properties are deteriorated or the variation of the values becomes large. End up. Further, due to the uneven distribution and uneven alignment, warpage, sink marks, and the like are likely to occur particularly in thin members.

上述のような材料の欠点を埋めるべく、SMCなどに強化繊維の集束数を減らしたチョップド繊維束を適用し、チョップド繊維束間の絡みを増加して緻密化しクラック発生・進展を抑制するとされる基材が開示されている(例えば特許文献1)。しかしながら、一般的に強化繊維の集束数を減らすのはプロセス上コスト高とならざるを得ず、また分布ムラ、配向ムラにより容易に力学特性が低下する、という問題があった。   In order to fill the drawbacks of the above-mentioned materials, chopped fiber bundles with a reduced number of reinforcing fibers are applied to SMC, etc., and the entanglement between chopped fiber bundles is increased and densified to suppress crack generation and progress. A base material is disclosed (for example, Patent Document 1). However, in general, reducing the number of reinforcing fibers to be focused has a high cost in the process, and there is a problem that mechanical characteristics are easily lowered due to uneven distribution and uneven orientation.

一方、ガラスペーパーの製造に適する、10〜80°の切断面角を有するガラスチョップストランドに関する開示がある(例えば特許文献2)。かかる開示には、斜めの切断面を有するガラスチョップストランドを用いることにより、ガラスペーパーの抄造時にチョップストランドが容易に単繊維にまで開繊できる旨の記載がある。しかしながら、このチョップストランドは4,000本の細いガラス繊維を用い、かつ、抄造での開繊性の改善を目的としたものである。また、そもそも繊維強化プラスチックとしてチョップストランド(繊維束)を用いるものではなく、繊維強化プラスチックとしての力学物性、その値のバラツキ、外観上のソリ、ヒケ等に関しての記載がないだけでなく、チョップストランドの製法に関する詳細な開示は見られない。
特開平01−163218号公報 特開2003−165739号公報
On the other hand, there is a disclosure relating to a glass chop strand having a cut surface angle of 10 to 80 °, which is suitable for manufacturing glass paper (for example, Patent Document 2). In this disclosure, there is a description that by using glass chop strands having an oblique cut surface, the chop strands can be easily opened to single fibers when paper is made. However, this chop strand uses 4,000 thin glass fibers and is intended to improve the spreadability in papermaking. In addition, chop strands (fiber bundles) are not used as fiber reinforced plastics in the first place, and there are no descriptions regarding mechanical properties, fiber variability, warpage, sink marks, etc. as fiber reinforced plastics. There is no detailed disclosure regarding the manufacturing method.
JP-A-01-163218 JP 2003-165739 A

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、成形材料として用いた場合、良好な含浸性、流動性、成形追従性を有し、繊維強化プラスチックとした場合、優れた力学物性を発現するチョップド繊維束および成形材料の製造方法、ならびにそのチョップド繊維束を用いて得られる成形材料、繊維強化プラスチックを提供することにある。   In view of the background of the prior art, the present invention has excellent impregnation property, fluidity, molding followability when used as a molding material, and when it is used as a fiber reinforced plastic, chopped fiber that exhibits excellent mechanical properties. It is an object of the present invention to provide a method for producing a bundle and a molding material, and a molding material and a fiber reinforced plastic obtained by using the chopped fiber bundle.

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、実質的に一方向に強化繊維が引き揃えられた繊維束を裁断して、チョップド繊維束を得る、チョップド繊維束の製造方法であって、少なくとも一方のローラーが、該ローラーの回転軸平行方向であり、かつ、該ローラーの周方向に刃を等間隔に配列して取り付けたローラーである一対のローラーの間に、前記繊維束を連続的に供給し、前記ローラーに取り付けた刃と、前記ローラーの他方のローラーの受け部とを接触させて前記繊維束を裁断するに際し、前記ローラーに取り付けた刃と、前記繊維束の繊維配向方向とのなす角を2〜30°の範囲で前記繊維束を供給し、前記繊維束を前記ローラーに取り付けた刃と接触させて、前記繊維束を、該繊維束を構成する強化繊維の繊維長が5〜100mmとなるように裁断する、チョップド繊維束の製造方法、およびそのチョップド繊維束を用いて得られる成形材料、繊維強化プラスチックである。   The present invention employs the following means in order to solve such problems. That is, a method for producing a chopped fiber bundle by cutting a fiber bundle in which reinforcing fibers are substantially aligned in one direction to obtain a chopped fiber bundle, wherein at least one roller is parallel to the rotation axis of the roller. And a blade attached to the roller by continuously supplying the fiber bundle between a pair of rollers which are rollers that are arranged in the circumferential direction of the roller and arranged at equal intervals. When the fiber bundle is cut by bringing the receiving portion of the other roller of the roller into contact with each other, the angle formed by the blade attached to the roller and the fiber orientation direction of the fiber bundle is in the range of 2 to 30 °. A fiber bundle is supplied, the fiber bundle is brought into contact with a blade attached to the roller, and the fiber bundle is cut so that the fiber length of reinforcing fibers constituting the fiber bundle is 5 to 100 mm. Method for producing de fiber bundle, and the molding material obtained by using the chopped fiber bundle is a fiber-reinforced plastic.

また、前記製造方法により得られたチョップド繊維束を、成形基体上に、前記多数のチョップド繊維束が一層あるいは複数層堆積するように散布するチョップド繊維束散布工程、および、前記成形基体上に散布された多数のチョップド繊維束を、互いに接合させることにより一体化し、チョップド繊維束集合体からなる成形材料を形成するチョップド繊維束集合体形成工程、とからなる成形材料の製造方法である。   Further, a chopped fiber bundle spreading step of spreading the chopped fiber bundle obtained by the manufacturing method so that the plurality of chopped fiber bundles are deposited in one layer or a plurality of layers on the molding substrate, and spreading on the molding substrate A chopped fiber bundle assembly forming step of forming a molding material composed of a chopped fiber bundle assembly by integrating a large number of chopped fiber bundles together to form a molding material manufacturing method.

本発明によって作製されたチョップド繊維束を、成形材料として用いた場合、良好な含浸性、流動性、成形追従性を有し、繊維強化プラスチックとした場合、優れた力学物性を発現することができる。   When the chopped fiber bundle produced according to the present invention is used as a molding material, it has good impregnation properties, fluidity, and molding followability, and can exhibit excellent mechanical properties when used as a fiber reinforced plastic. .

本発明者らは、成形材料として用いた場合、良好な含浸性、流動性、成形追従性を有し、繊維強化プラスチックとした場合、優れた力学物性を発現するチョップド繊維束を得るため、鋭意検討し、連続した強化繊維を一方向に引き揃えた繊維束を特定の裁断方法によりチョップド繊維束を製造し、該チョップド繊維束を集積して一体化した成形材料を用いて成形することにより、かかる課題を一挙に解決することを究明したのである。なお、本明細書では、特に断らない限り、繊維あるいは繊維を含む用語(例えば“繊維方向”等)において、繊維とは強化繊維を表すものとする。また、本明細書では連続繊維とは100mmより長い繊維長さを持つ強化繊維を指す。   In order to obtain a chopped fiber bundle having excellent impregnation property, fluidity and molding followability when used as a molding material and exhibiting excellent mechanical properties when used as a fiber reinforced plastic, the present inventors have earnestly By studying, producing a chopped fiber bundle by a specific cutting method for a fiber bundle in which continuous reinforcing fibers are aligned in one direction, and molding the chopped fiber bundle by integrating and molding it with a molding material, They sought to solve this problem all at once. In the present specification, unless otherwise specified, in the term including fiber or fiber (for example, “fiber direction” or the like), the fiber represents a reinforcing fiber. In the present specification, the continuous fiber refers to a reinforcing fiber having a fiber length longer than 100 mm.

本発明のチョップド繊維束の製造方法は、実質的に一方向に強化繊維が引き揃えられた繊維束を裁断して、チョップド繊維束を得る、チョップド繊維束の製造方法であって、少なくとも一方のローラーが、該ローラーの回転軸平行方向であり、かつ、該ローラーの周方向に刃を等間隔に配列して取り付けたローラーである一対のローラーの間に、前記繊維束を連続的に供給し、ローラーに取り付けた刃と、該ローラーの他方のローラーの受け部とを接触させて繊維束を裁断するに際し、ローラーに取り付けた刃と、繊維束の繊維配向方向とのなす角を2〜30°の範囲で繊維束を供給し、繊維束をローラーに取り付けた刃と接触させて、繊維束を、繊維束を構成する強化繊維の繊維長が5〜100mmとなるように裁断する。   The method for producing a chopped fiber bundle according to the present invention is a method for producing a chopped fiber bundle, wherein a chopped fiber bundle is obtained by cutting a fiber bundle in which reinforcing fibers are substantially aligned in one direction. The fiber bundle is continuously supplied between a pair of rollers, the rollers being parallel to the rotation axis of the roller and having the blades arranged at equal intervals in the circumferential direction of the roller. When the fiber bundle is cut by bringing the blade attached to the roller into contact with the receiving portion of the other roller of the roller, the angle formed by the blade attached to the roller and the fiber orientation direction of the fiber bundle is 2 to 30 The fiber bundle is supplied in the range of °, the fiber bundle is brought into contact with a blade attached to a roller, and the fiber bundle is cut so that the fiber length of the reinforcing fibers constituting the fiber bundle is 5 to 100 mm.

なお、本発明において“実質的に一方向に引き揃えられ”ているとは、繊維束のある一部に注目した際、半径5mm以内に存在する強化繊維群の90%以上が該繊維束のある一部の繊維角度から±10°以内に配向していることをさす。また、本発明において、“回転軸平行方向”とは、その方向と回転軸とのなす角が±5°以内となる方向を指す。また、本発明において、“受け部”とは、ローラーに取り付けられた刃によって繊維束が押し当てられる他方のローラーの表面を指す。また、本発明において、“刃と、繊維束の繊維配向方向とのなす角”とは、繊維束が刃に押し当てられるときの刃の刃先の稜線方向と、繊維束の繊維配向方向とがなす角の絶対値を意味する。   In the present invention, “substantially aligned in one direction” means that 90% or more of the reinforcing fiber group existing within a radius of 5 mm is included in the fiber bundle when attention is paid to a part of the fiber bundle. The orientation is within ± 10 ° from a certain fiber angle. In the present invention, the “rotation axis parallel direction” refers to a direction in which an angle formed between the direction and the rotation axis is within ± 5 °. In the present invention, the “receiving portion” refers to the surface of the other roller against which the fiber bundle is pressed by a blade attached to the roller. In the present invention, the “angle formed by the blade and the fiber orientation direction of the fiber bundle” means that the ridge line direction of the blade edge when the fiber bundle is pressed against the blade and the fiber orientation direction of the fiber bundle. It means the absolute value of the angle formed.

従来より、チョップド繊維束は、図1に示すように、あらかじめ刃1が取り付けられたローラー2と、それと対になるもう一つのローラー3との一対のローラーの間に、実質的に一方向に強化繊維が引き揃えられた繊維束4を、刃1の刃先の稜線方向6と繊維束4の繊維配向方向とが直交するように、繊維束4を挿入することによって繊維直交方向に裁断し、チョップド繊維束5を得ていた。このようにして得られる従来のチョップド繊維束5の形状は、長方形型となる。   Conventionally, as shown in FIG. 1, a chopped fiber bundle is substantially unidirectional between a pair of rollers of a roller 2 to which a blade 1 is attached in advance and another roller 3 paired therewith. The fiber bundle 4 in which the reinforcing fibers are aligned is cut in the fiber orthogonal direction by inserting the fiber bundle 4 so that the ridge line direction 6 of the blade edge of the blade 1 and the fiber orientation direction of the fiber bundle 4 are orthogonal to each other, A chopped fiber bundle 5 was obtained. The conventional chopped fiber bundle 5 thus obtained has a rectangular shape.

しかし、従来のチョップド繊維束を用いて成形された繊維強化プラスチックは、極めて低強度であることが知られていた。そこで本発明者らは、該強化プラスチックの破壊過程について詳細な検討を行うことで、低強度の原因を特定した。繊維強化プラスチックに加わる荷重はそのほとんどを強化繊維が受け持つが、チョップド繊維束は強化繊維が切断された形態であるため、必ず強化繊維が受け持っていた荷重を、樹脂を介して周囲の強化繊維に受け渡さなければならない。図2のように、従来のチョップド繊維束5は繊維配向方向9の同一箇所で全強化繊維10が切断されており、強化繊維10が受け持っていた荷重をチョップド繊維束の繊維配向方向の端部11で一気に周囲に受け渡さなければならず、応力集中を起こしている。そのため、低い荷重であってもチョップド繊維束の繊維配向方向の端部11が応力集中で破壊されクラックが発生し、これらクラックが連結することで繊維強化プラスチック全体が破壊にいたる。   However, it has been known that fiber reinforced plastics molded using conventional chopped fiber bundles have extremely low strength. Therefore, the present inventors have identified the cause of low strength by conducting a detailed study on the fracture process of the reinforced plastic. Most of the load applied to the fiber reinforced plastic is handled by the reinforced fiber, but the chopped fiber bundle is a form in which the reinforced fiber is cut, so the load borne by the reinforced fiber must be transferred to the surrounding reinforced fiber via the resin. I have to hand it over. As shown in FIG. 2, in the conventional chopped fiber bundle 5, all the reinforcing fibers 10 are cut at the same position in the fiber orientation direction 9, and the end portion of the chopped fiber bundle in the fiber orientation direction is subjected to the load that the reinforcing fiber 10 has taken. 11 has to be handed over to the surroundings at a stretch, causing stress concentration. Therefore, even if the load is low, the end portion 11 of the chopped fiber bundle in the fiber orientation direction is broken due to stress concentration and cracks are generated, and these cracks are connected to each other to break the entire fiber reinforced plastic.

繊維強化プラスチックの強度を向上するために、チョップド繊維束に含まれる強化繊維の本数を少なくすることが考えられる。チョップド繊維束端部で周囲に受け渡す荷重が小さくなるため、応力集中の影響範囲が小さく、クラックが発生してもクラック同士が連結しにくく、結果強度が向上する。究極的には強化繊維単糸レベルで分散させることで、強度は最も向上すると推測される。しかしながら、チョップド繊維束に含まれる強化繊維の本数は、工業的には減らすことは非常に難しい。ガラス繊維などでは強度向上を図るために、繊維束を分繊して強化繊維の本数を小分けにした後、裁断することで製造可能であるが、分繊の工程が加わることでコスト高となる。また、炭素繊維などは繊維束を分繊すると毛羽が発生して、実質的に安定して強化繊維本数を小分けにすることが出来ない。また、強化繊維を単糸レベルで分散しようとした場合、強化繊維一本一本を強化繊維の真直性を保ったまま分散させるのは非常に困難であり、また強化繊維同士が凝集して結局強度が低下してしまうため、工業的な成形材料の製造プロセスに乗りにくい問題点がある。   In order to improve the strength of the fiber reinforced plastic, it is conceivable to reduce the number of reinforcing fibers contained in the chopped fiber bundle. Since the load delivered to the periphery at the end portion of the chopped fiber bundle is reduced, the influence range of the stress concentration is small, and even if a crack occurs, the cracks are not easily connected to each other, resulting in an improvement in strength. Ultimately, it is presumed that the strength is most improved by dispersing at the reinforcing fiber single yarn level. However, it is very difficult to reduce the number of reinforcing fibers contained in the chopped fiber bundle industrially. In order to improve the strength of glass fiber, etc., it can be manufactured by dividing the fiber bundle and dividing the number of reinforcing fibers into pieces, and then cutting it, but the cost is increased by adding a fiber separation process. . In addition, when fiber bundles are split into carbon fibers, fluff is generated, and the number of reinforcing fibers cannot be subdivided substantially stably. Also, when trying to disperse the reinforcing fibers at the single yarn level, it is very difficult to disperse each reinforcing fiber while maintaining the straightness of the reinforcing fibers, and the reinforcing fibers are aggregated and eventually Since the strength is lowered, there is a problem that it is difficult to go through an industrial molding material manufacturing process.

また、従来のチョップド繊維束5の形状は、図2のような長方形型となるのに対して、本発明のチョップド繊維束12の形状は、図8のように平行四辺形型となる。両者の強化繊維の端部の集合体(切断端)11を比較すると、図8に示す本発明のチョップド繊維束12の方が明らかに長い切断端11を有する。この長い切断端11に起因して、チョップド繊維束を用いて成形材料を製造するにあたり、チョップド繊維束にマトリックス樹脂を含浸させる場合、従来のものに比べて極めて良好な含浸性を示すという、予想外の効果が得られることを見出したのも本発明の特徴の一つである。かかる点において、特開2003−165739号公報(特許文献2)とは明らかに異なる。   Further, the shape of the conventional chopped fiber bundle 5 is a rectangular shape as shown in FIG. 2, whereas the shape of the chopped fiber bundle 12 of the present invention is a parallelogram shape as shown in FIG. Comparing the aggregates (cut ends) 11 at the ends of the two reinforcing fibers, the chopped fiber bundle 12 of the present invention shown in FIG. 8 has a clearly longer cut end 11. Due to the long cut end 11, when producing a molding material using a chopped fiber bundle, when the chopped fiber bundle is impregnated with a matrix resin, it is expected to show extremely good impregnation properties compared to the conventional one. It was also one of the features of the present invention that an outside effect was obtained. In this respect, it is clearly different from Japanese Patent Laid-Open No. 2003-165739 (Patent Document 2).

そこで本発明者らは、図3に示すように、刃1の刃先の稜線方向6と繊維束4の繊維配向方向とのなす角が2〜30°となるように、繊維束4を挿入する新たなチョップド繊維束の製造方法を見出した。ローラーの回転軸方向から見た製造方法の概略図を図4(a)〜(d)に示す。また、刃1の取り付けられたローラー2から、対となるローラー3方向にみた製造方法の概略図を図5(a)〜(d)に示す。   Therefore, the inventors insert the fiber bundle 4 so that the angle formed by the ridge line direction 6 of the blade edge of the blade 1 and the fiber orientation direction of the fiber bundle 4 is 2 to 30 ° as shown in FIG. A new method for producing a chopped fiber bundle was found. The schematic of the manufacturing method seen from the rotating shaft direction of the roller is shown to Fig.4 (a)-(d). Moreover, the schematic of the manufacturing method seen from the roller 2 with which the blade 1 was attached to the roller 3 direction used as a pair is shown to Fig.5 (a)-(d).

本発明に係る製造方法では、まず、図4(a)、図5(a)に示すように、刃1が取り付けられたローラー2と、他方のローラー3の間に、刃1の刃先の稜線方向6と繊維束4の繊維配向方向とのなす角が2〜30°となるように、繊維束4を挿入し、ローラー3の受け部に押し当てながら繊維束4を裁断する。このとき、繊維束4は、刃1とローラー3の受け部によって一時的に把持された形となる。次に、図4(b)、図5(b)に示すように、ローラー2と、前記ローラー3の回転に伴い、刃1とローラー3の受け部によって把持されていた繊維束4が解放され、この間に繊維束4が進行方向14に送られる。さらに、時間経過と共に前記ローラー2、ローラー3が回転すれば、図4(c)、図5(c)に示すように、刃1とローラー3の受け部が再び接触し、それに伴い繊維束4が裁断される。この操作を繰り返すことにより、図4(d)、図5(d)に示すようにチョップド繊維束12を得ることができる。なお、本発明によって作製されたチョップド繊維束は図8に示すように、平行四辺形型の形状をしており、繊維配向方向のさし渡し長さ18が繊維長よりも大きくなるのが特徴である。なお、上述のとおり、本発明では、回転軸平行方向を、その方向と回転軸とのなす角が、本発明の目的を損なわない範囲である±5°以内となる方向と定義しているため、厳密には幾何学上の平行四辺形にならない場合があるが、本発明によって作製されたチョップド繊維束の切断部(チョップド繊維束の繊維配向方向の端部11)のなす角が±5°以内であれば、平行四辺形型の形状として差支えない。   In the manufacturing method according to the present invention, first, as shown in FIG. 4A and FIG. 5A, the edge line of the blade edge of the blade 1 between the roller 2 to which the blade 1 is attached and the other roller 3. The fiber bundle 4 is inserted so that the angle formed by the direction 6 and the fiber orientation direction of the fiber bundle 4 is 2 to 30 °, and the fiber bundle 4 is cut while being pressed against the receiving portion of the roller 3. At this time, the fiber bundle 4 is temporarily held by the blade 1 and the receiving part of the roller 3. Next, as shown in FIGS. 4B and 5B, the fiber bundle 4 held by the receiving portion of the blade 1 and the roller 3 is released with the rotation of the roller 2 and the roller 3. In the meantime, the fiber bundle 4 is sent in the traveling direction 14. Furthermore, if the said roller 2 and the roller 3 rotate with progress of time, as shown in FIG.4 (c), FIG.5 (c), the receiving part of the blade 1 and the roller 3 will contact again, and the fiber bundle 4 is accompanying with it. Is cut. By repeating this operation, a chopped fiber bundle 12 can be obtained as shown in FIGS. 4 (d) and 5 (d). As shown in FIG. 8, the chopped fiber bundle produced according to the present invention has a parallelogram shape, and the insertion length 18 in the fiber orientation direction is larger than the fiber length. It is. Note that, as described above, in the present invention, the rotation axis parallel direction is defined as a direction in which the angle between the direction and the rotation axis is within ± 5 ° which is a range that does not impair the object of the present invention. Strictly speaking, the geometrical parallelogram may not be obtained, but the angle formed by the cut portion of the chopped fiber bundle (the end portion 11 in the fiber orientation direction of the chopped fiber bundle) produced by the present invention is ± 5 °. If it is within the range, it may be a parallelogram shape.

なお、図3〜5では、片側のローラーのみに刃が取り付けられているが、本発明は、1対のローラーのうち、片方のみに刃が取り付けられていてもよいし、また2つのローラーの両方に刃が取り付けられていても構わない。1対のローラーのうち、片方のみに刃が取り付けられている場合、他の一方のローラーが受け部の役割のみを担うことになり、2つのローラーの両方に刃が取り付けられている場合、両方のローラーが刃の役割と受け部の役割の両方を担うことになる。   3 to 5, the blade is attached to only one roller, but the present invention may be attached to only one of a pair of rollers, Blades may be attached to both. If a blade is attached to only one of a pair of rollers, the other roller will only serve as a receiving part, and both have a blade attached to both of the two rollers. The roller will play both the role of the blade and the role of the receiving part.

このようにして得られたチョップド繊維束は、チョップド繊維束の中央部から繊維配向方向の端部にかけて、繊維の本数が変化する区間を有する。そのため、チョップド繊維束を用いて成形された繊維強化プラスチックは、チョップド繊維束の本数をチョップド繊維束内で連続的に変化させることにより、チョップド繊維束の中央部で最大であるチョップド繊維束の受け持つ荷重を、チョップド繊維束端部に向かって連続的に存在する強化繊維の端部からすこしずつ周囲に解放することができ、応力集中が発生しにくい。したがって、従来のチョップド繊維束のように一箇所で強化繊維がすべて切断されている構成に比べ、段違いに強度が向上する。それだけではなく、応力集中がおこりにくいため、初期の損傷が発生しにくく、破壊直前までクラックが発生しない。繊維強化プラスチックの用途では、初期の損傷により音鳴りが起き不安を誘うため適用できない用途も存在し、そのような用途にも繊維強化プラスチックの適用が可能となる。また、初期の損傷は疲労強度に大きく影響するが、本発明の場合、初期の損傷が少ないため、静的強度のみならず疲労強度も大きく向上する。さらに、前述のような繊維強化プラスチックとしての力学特性だけでなく、繊維強化プラスチックを得るための成形材料の製造プロセスにおいても、チョップド繊維束にマトリックス樹脂を含浸させる際に、従来のものに比べて極めて良好な含浸性を示すため、成形材料を簡易な設備を用いて短時間でかつ確実に製造することが可能となるという、予想外の効果が得られる。別の観点からは、前述のマトリックス樹脂の確実な含浸は、結果的に成形材料から得られる繊維強化プラスチックにおいて、強度低下の原因となるボイド(未含浸部)の生成を最小限に抑制し、よりバラツキの少ない安定した力学特性を得ることを可能とする。かかる点において、特開2003−165739号公報(特許文献2)とは明らかに異なる。   The chopped fiber bundle thus obtained has a section in which the number of fibers changes from the center portion of the chopped fiber bundle to the end portion in the fiber orientation direction. Therefore, fiber reinforced plastics molded using chopped fiber bundles are responsible for the largest chopped fiber bundle at the center of the chopped fiber bundle by continuously changing the number of chopped fiber bundles within the chopped fiber bundle. The load can be released little by little from the ends of the reinforcing fibers that continuously exist toward the end of the chopped fiber bundle, and stress concentration is unlikely to occur. Therefore, the strength is improved in a stepwise manner as compared with a configuration in which all the reinforcing fibers are cut at one place as in a conventional chopped fiber bundle. Not only that, stress concentration is difficult to occur, so initial damage is unlikely to occur, and cracks do not occur until just before failure. Among the applications of fiber reinforced plastics, there are some applications that cannot be applied because sound is generated due to initial damage and anxiety is caused, and fiber reinforced plastics can be applied to such applications. In addition, although initial damage greatly affects fatigue strength, in the present invention, since initial damage is small, not only static strength but also fatigue strength is greatly improved. Furthermore, not only the mechanical properties of the fiber reinforced plastic as described above, but also in the manufacturing process of the molding material for obtaining the fiber reinforced plastic, when the chopped fiber bundle is impregnated with the matrix resin, compared with the conventional one. Since the impregnating property is extremely good, an unexpected effect that the molding material can be reliably produced in a short time using a simple facility is obtained. From another viewpoint, the reliable impregnation of the matrix resin described above minimizes the generation of voids (unimpregnated portions) that cause a decrease in strength in the fiber-reinforced plastic obtained from the molding material as a result. It is possible to obtain stable mechanical characteristics with less variation. In this respect, it is clearly different from Japanese Patent Laid-Open No. 2003-165739 (Patent Document 2).

本発明における、繊維束を挿入する角度は、繊維束の繊維配向方向がローラーに取り付けた刃に対して2〜30°である必要がある。例えば、連続した繊維束を一方向に引き出し、強化繊維の繊維長が5〜100mmの範囲内となるように繊維配向方向と2〜30°の角度に裁断することにより、好ましいチョップド繊維束を得ることができる。従来のチョップド繊維束は、繊維配向方向と直交方向に裁断し製造していたところを、繊維配向方向と2〜30°の角度で裁断するだけで、繊維強化プラスチックとした際に高強度となり、さらに含浸性も向上できるチョップド繊維束を得ることが出来る。チョップド繊維束の端部は繊維配向方向に対して小さい角度であればあるほど繊維強化プラスチックとした際に高強度化・成形材料の製造する際の易含浸化が期待され、特に30°以下でその効果が著しいが、チョップド繊維束自体の取り扱い性が低下すること、裁断プロセスにおいて、繊維配向方向と裁断する刃との角度が小さければ小さいほど安定性を欠くため、2°以上の角度が好ましい。さらに好ましくはチョップド繊維束の端部が繊維配向方向と3〜25°の角度がよく、さらに繊維強化プラスチックとしての高強度化とプロセス性との兼ね合いから好ましくは5〜20°がよい。   In the present invention, the angle at which the fiber bundle is inserted needs to be 2 to 30 ° with respect to the blade in which the fiber orientation direction of the fiber bundle is attached to the roller. For example, a continuous fiber bundle is drawn out in one direction, and a preferred chopped fiber bundle is obtained by cutting the fiber length of the reinforcing fiber into an angle of 2 to 30 ° with respect to the fiber orientation direction so that the fiber length is in the range of 5 to 100 mm. be able to. The conventional chopped fiber bundle was cut and manufactured in a direction orthogonal to the fiber orientation direction, and it was cut at an angle of 2 to 30 ° with the fiber orientation direction. Furthermore, a chopped fiber bundle that can improve the impregnation property can be obtained. When the end of the chopped fiber bundle is at a smaller angle with respect to the fiber orientation direction, the fiber reinforced plastic is expected to increase the strength and facilitate impregnation when producing the molding material, particularly at 30 ° or less. Although the effect is remarkable, the handleability of the chopped fiber bundle itself is reduced, and in the cutting process, the smaller the angle between the fiber orientation direction and the blade to be cut, the less stable it is, so an angle of 2 ° or more is preferable. . More preferably, the end of the chopped fiber bundle has an angle of 3 to 25 ° with the fiber orientation direction, and preferably 5 to 20 ° in view of the balance between high strength as a fiber-reinforced plastic and processability.

本発明では、一対のローラーの少なくとも一方には刃が取り付けられているが、刃は該刃が取り付けられたローラーの回転軸平行方向に配置されていることを必要とする。なお、上述のとおり、ここで言う、回転軸平行方向とは、その方向と回転軸とのなす角が±5°以内となる方向を指す。刃の取り付けられたローラーの回転軸に対して刃を傾けて取り付ける方法も考えられるが、刃を傾ければ傾けるほど、繊維束が刃と、他方のローラーの受け部によって把持される時間が増す。それに伴い、裁断直後の繊維束の挿入方向が、裁断直前の繊維束の挿入方向からずれるという問題点が発生する。一方、なるべく刃の取り付けられるローラーの回転軸平行方向に沿って刃を配置することで、繊維束が刃とその対となるローラーの受け部よって把持されている時間を短くすることができる。これにより、裁断時の繊維挿入角度の変動が小さくなり、安定的に同形状のチョップド繊維束を製造することが可能である。なお、刃が取り付けられたローラーの回転軸と刃が完全に平行な場合、繊維束を裁断する際に同時に刃と接触する繊維本数が多くなり、繊維束を牽引する力が直接刃に伝わるため、刃が劣化し易い。刃の耐久性を鑑みると、完全に平行に取り付けずに、例えば0.5〜15°(絶対値)程度、角度をつけて刃を取り付けるのがより好ましい。   In the present invention, a blade is attached to at least one of the pair of rollers, but the blade needs to be arranged in a direction parallel to the rotation axis of the roller to which the blade is attached. In addition, as mentioned above, the rotation axis parallel direction referred to here indicates a direction in which an angle formed between the direction and the rotation axis is within ± 5 °. Although it is possible to incline the blade with respect to the rotation axis of the roller to which the blade is attached, the more the blade is inclined, the longer the fiber bundle is held by the blade and the receiving portion of the other roller. . Along with this, there is a problem that the insertion direction of the fiber bundle immediately after cutting is deviated from the insertion direction of the fiber bundle immediately before cutting. On the other hand, by arranging the blades in the direction parallel to the rotation axis of the roller to which the blades are attached, it is possible to shorten the time during which the fiber bundle is held by the blades and the receiving portions of the rollers as a pair. Thereby, the fluctuation | variation of the fiber insertion angle at the time of cutting becomes small, and it is possible to manufacture the chopped fiber bundle of the same shape stably. In addition, when the rotation axis of the roller to which the blade is attached and the blade are completely parallel, the number of fibers contacting the blade at the same time when cutting the fiber bundle increases, and the force pulling the fiber bundle is directly transmitted to the blade. The blade is likely to deteriorate. Considering the durability of the blade, it is more preferable to attach the blade at an angle of, for example, about 0.5 to 15 ° (absolute value) without attaching it in parallel.

本発明にかかる方法において、繊維束を裁断して得られるチョップド繊維束中に含まれる強化繊維の繊維長さを、すべて100mm以下とすることにより、チョップド繊維束の集合体である成形材料を、複雑な形状の成形追従性に優れた成形材料とすることができる。強化繊維の繊維長さが100mmより大きい成形材料の場合、繊維配向方向には流動しにくいため、あらかじめ設計形状に沿って賦形しなければ複雑形状を形成することが難しい。繊維長さを5mm未満にすると、さらに流動性が向上するが、他の要件を満たしても高い力学特性は得られない。流動性と力学特性との関係を鑑みると、さらに好ましくは10〜50mmの範囲内である。本発明にかかる方法において、繊維束を裁断して得られるチョップド繊維束内には5mm未満の強化繊維は少なければ少ないほどよいが、好ましくは、5mm未満の繊維本数が、チョップド繊維束内に含まれる繊維総本数の5%より少ないのが良い。すなわち、本発明において、繊維束中に含まれる強化繊維の繊維長が5〜100mmの範囲内であるとは、繊維長さ5mm未満の繊維本数を、チョップド繊維束内に含まれる繊維総本数の5%とし、かつ、すべてを繊維長さ100mm以下とすることを意味する。   In the method according to the present invention, by setting the fiber lengths of the reinforcing fibers contained in the chopped fiber bundle obtained by cutting the fiber bundle to 100 mm or less, a molding material that is an aggregate of the chopped fiber bundles is obtained. A molding material having a complicated shape and excellent molding followability can be obtained. In the case of a molding material in which the fiber length of the reinforcing fiber is larger than 100 mm, it is difficult to flow in the fiber orientation direction, so it is difficult to form a complex shape unless it is shaped in advance along the design shape. When the fiber length is less than 5 mm, the fluidity is further improved, but high mechanical properties cannot be obtained even if other requirements are satisfied. Considering the relationship between fluidity and mechanical properties, it is more preferably in the range of 10 to 50 mm. In the method according to the present invention, the chopped fiber bundle obtained by cutting the fiber bundle should have fewer reinforcing fibers of less than 5 mm. Preferably, the number of fibers of less than 5 mm is included in the chopped fiber bundle. It should be less than 5% of the total number of fibers produced. That is, in the present invention, the fiber length of the reinforcing fibers contained in the fiber bundle is in the range of 5 to 100 mm means that the number of fibers having a fiber length of less than 5 mm is the total number of fibers contained in the chopped fiber bundle. It means 5% and all the fiber length is 100 mm or less.

さらに、チョップド繊維束に含まれる強化繊維の繊維長が実質的に同じであるのがよい。チョップド繊維束に含まれる繊維の長さを同一とすることで、繊維束を一体化して成形材料とし、成形を行う際に、流動を制御し易くなる。これを実現する手段としては、刃の配列方向と繊維束の繊維配向方向とのなす角を実質的に一定に保つことが有効である。なお、本発明において、繊維長が実質的に同じであるとは、チョップド繊維束に含まれる強化繊維の繊維長の平均値から±5%の範囲内に95%の強化繊維が含まれることを指す。また、刃と繊維束の繊維配向方向とのなす角については、チョップド繊維束に含まれる強化繊維の繊維長の平均値から±5%の範囲内に95%の強化繊維が含まれるものが得られる限り、若干の変動幅があっても良く、この場合、刃と繊維束の繊維配向方向とのなす角が実質的に一定と考えても良い。   Furthermore, it is preferable that the fiber lengths of the reinforcing fibers included in the chopped fiber bundle are substantially the same. By making the lengths of the fibers contained in the chopped fiber bundles the same, the fiber bundles are integrated into a molding material to facilitate flow control when molding. As a means for realizing this, it is effective to keep the angle between the arrangement direction of the blades and the fiber orientation direction of the fiber bundle substantially constant. In the present invention, the fact that the fiber lengths are substantially the same means that 95% of the reinforcing fibers are included within a range of ± 5% from the average value of the fiber lengths of the reinforcing fibers included in the chopped fiber bundle. Point to. In addition, with respect to the angle formed by the blade and the fiber orientation direction of the fiber bundle, 95% of the reinforcing fibers are included within a range of ± 5% from the average value of the fiber lengths of the reinforcing fibers contained in the chopped fiber bundle. As long as possible, there may be a slight fluctuation range, and in this case, the angle formed by the blade and the fiber orientation direction of the fiber bundle may be considered to be substantially constant.

前述のように、繊維束は裁断時に一時的に刃とそれに対となる受け部よって把持されるが、その一方で繊維束が把持されていない間に繊維束を一対のローラー間に一定長さだけ送りこむ必要がある。このとき、前記ローラーに取り付けた刃と受けローラーとの隙間が十分でなければ、刃、あるいは受けローラーとの摩擦によって、繊維束の移動が阻害され、繊維束を適切な位置に配することができない。一方、この隙間が広すぎると繊維が蛇行し易くなり、カットミスが多発する。そこで、前記刃を配列して取り付けたローラーにおいて、該ローラーの最大半径をR、該ローラー上であって互いに隣接する刃同士の配置間隔を角度Θとしたとき、前記ローラーに取り付けた刃と受けローラーとの隙間(図12の22に示した長さ)の最大値R(1−cos[Θ/2])を0.5〜10mmとするのがよい。さらに好ましくは、前記隙間の最大値R(1−cos[Θ/2])を1〜5mmとするのがよい。なお、本発明において、前記刃を配列して取り付けたローラーの最大半径Rとは、ローラーの回転軸からローラーに取り付けた刃の刃先までの距離を指す。   As described above, a fiber bundle is temporarily gripped by a blade and a receiving portion that is paired with the blade during cutting, while the fiber bundle is held between a pair of rollers while the fiber bundle is not gripped. You only need to send it in. At this time, if the gap between the blade attached to the roller and the receiving roller is not sufficient, the movement of the fiber bundle is hindered by friction with the blade or the receiving roller, and the fiber bundle may be arranged at an appropriate position. Can not. On the other hand, if this gap is too wide, the fibers are likely to meander and cut errors frequently occur. Therefore, in the roller in which the blades are arranged and attached, when the maximum radius of the roller is R and the arrangement interval between adjacent blades on the roller is an angle Θ, the blade attached to the roller and the receiver The maximum value R (1-cos [Θ / 2]) of the gap (the length indicated by 22 in FIG. 12) with the roller is preferably 0.5 to 10 mm. More preferably, the maximum value R (1-cos [Θ / 2]) of the gap is 1 to 5 mm. In the present invention, the maximum radius R of the roller in which the blades are arranged and attached refers to the distance from the rotation axis of the roller to the blade edge of the blade attached to the roller.

本発明では、繊維束の位置決めを行う機構を繊維束とローラーに取り付けた刃とが接触する裁断位置から上流方向の30cm以内に設けるのが好ましい。本発明では、刃に対して繊維束を斜め方向から挿入するため、繊維束裁断時に強化繊維が刃から逃げ易く、繊維束の挿入位置も変化し易い。そのため、本発明では、繊維束の位置決めを行う機構を繊維束とローラーに取り付けた刃とが接触する裁断位置直前に設けることで、安定的な生産を行うことが可能である。   In the present invention, the mechanism for positioning the fiber bundle is preferably provided within 30 cm in the upstream direction from the cutting position where the fiber bundle and the blade attached to the roller contact. In the present invention, since the fiber bundle is inserted from the oblique direction with respect to the blade, the reinforcing fiber easily escapes from the blade when the fiber bundle is cut, and the insertion position of the fiber bundle is also easily changed. Therefore, in the present invention, it is possible to perform stable production by providing a mechanism for positioning the fiber bundle immediately before the cutting position where the fiber bundle and the blade attached to the roller are in contact with each other.

位置決めを行う機構としては、例えばローラーガイド、櫛状のガイド、さらには筒状のガイド、ニップローラーなどが挙げられる。ローラー状のガイドを用いれば、繊維束とガイドとの摩擦力を低減することができ、繊維束を常に一定の位置に送り込むことが可能となる。また、同時に裁断する繊維束の数が多く、ローラーガイドを繊維束の数だけ配置することができない場合は、櫛状のガイドを使用するのが便利である。さらに、ストローのような筒状のガイドを使用すれば、繊維束のたるみなどの影響を受けにくくなり、より繊維束を送り込む位置が安定する。位置決めを行う機構の配置としては、裁断位置から近いほうがその効果は大きく、位置決めを行う機構を物理的に配することができる最短距離まで近づけた方が良いが、裁断位置から30cm以内に配置すれば、位置決めの効果は十分に期待できる。さらに好ましくは、20cm以内、より好ましくは15cm以内である。なお、本発明において、刃とその受け部との接触部より手前側(図3における矢印8側)を上流とし、刃とその受け部との接触部より奥側(図3における矢印7側)を下流とする。   Examples of the positioning mechanism include a roller guide, a comb guide, a cylindrical guide, and a nip roller. If a roller-shaped guide is used, the frictional force between the fiber bundle and the guide can be reduced, and the fiber bundle can always be fed to a fixed position. In addition, when the number of fiber bundles to be cut simultaneously is large and the roller guides cannot be arranged by the number of fiber bundles, it is convenient to use a comb-shaped guide. Furthermore, if a cylindrical guide such as a straw is used, it is less affected by slack in the fiber bundle, and the position where the fiber bundle is fed becomes more stable. The positioning of the positioning mechanism is more effective when it is closer to the cutting position, and it is better to bring the positioning mechanism closer to the shortest distance that can be physically arranged, but it should be positioned within 30 cm from the cutting position. In this case, the positioning effect can be sufficiently expected. More preferably, it is within 20 cm, more preferably within 15 cm. In the present invention, the front side (arrow 8 side in FIG. 3) is upstream from the contact portion between the blade and its receiving portion, and the back side (arrow 7 side in FIG. 3) is from the contact portion between the blade and its receiving portion. To the downstream.

また、本発明において、繊維束とローラーに取り付けた刃とが接触する裁断位置から位置決めを行う機構までの距離は、繊維束とローラーに取り付けた刃との接触部と、繊維束と位置決めを行う機構との接触部を結ぶ線分の中で、その長さが最も短くなる線分の長さとして算出する。   In the present invention, the distance from the cutting position at which the fiber bundle and the blade attached to the roller contact to the mechanism for positioning is determined by the contact portion between the fiber bundle and the blade attached to the roller, and the fiber bundle. Of the line segments connecting the contact portions with the mechanism, the length is calculated as the length of the line segment having the shortest length.

本発明におけるチョップド繊維の製造方法において、繊維束とローラーに取り付けた刃とが接触する裁断位置から50cm以内に繊維束を送り出す駆動機構を備えていることが好ましい。本発明では、前述のように、繊維束は裁断時に一時的に刃とそれに対となる受け部よって把持されるが、その一方で繊維束が把持されていない間に繊維束を一対のローラー間に一定長さだけ送りこむ必要がある。繊維束を送りこむ機構としては幾つか考えられるが、連続生産性を考慮すると、ニップローラーであることが好ましい。また、駆動機構を配置する箇所としては、繊維束を一定箇所、一定方向に供給することを鑑みると、裁断位置に近いほうがその効果が大きく、駆動機構を物理的に配することができる最短距離まで近づけた方が良いが、50cm以内、好ましくは30cm以内に機構を配置すれば十分に効果を期待できる。   In the manufacturing method of the chopped fiber in this invention, it is preferable to provide the drive mechanism which sends a fiber bundle within 50 cm from the cutting position where the fiber bundle and the blade attached to the roller contact. In the present invention, as described above, the fiber bundle is temporarily gripped by the blade and the receiving portion that is paired with the blade during cutting, while the fiber bundle is held between the pair of rollers while the fiber bundle is not gripped. It is necessary to feed a certain length. Several mechanisms for feeding the fiber bundle are conceivable, but in consideration of continuous productivity, a nip roller is preferable. In addition, as a place where the driving mechanism is arranged, in consideration of supplying the fiber bundle in a certain place and in a certain direction, the closer the cutting position, the greater the effect, and the shortest distance at which the driving mechanism can be physically arranged However, if the mechanism is arranged within 50 cm, preferably within 30 cm, a sufficient effect can be expected.

本発明において、前述の位置決め機構ならびに駆動機構は、それぞれ単独で用いてもその効果を発揮するが、特に両機構を組み合わせることでより安定した生産を行うことができる。また、駆動機構を配置する位置としては、前記位置決め機構よりも上流に配置することが好ましい。特にニップローラーは、それ自身に繊維束の位置決めを行う効果が期待できる。   In the present invention, the positioning mechanism and the driving mechanism described above exhibit their effects even when used alone, but more stable production can be performed by combining both mechanisms. Moreover, as a position which arrange | positions a drive mechanism, it is preferable to arrange | position upstream from the said positioning mechanism. In particular, the nip roller can be expected to have an effect of positioning the fiber bundle on itself.

なお、本発明において、繊維束と刃とが接触する裁断位置から繊維束を送り出す駆動機構までの距離は、繊維束と刃との接触部から、繊維束と繊維束を送り出す駆動機構との接触部までを結ぶ線分の中で、その長さが最も短くなる線分の長さとして算出する。   In the present invention, the distance from the cutting position where the fiber bundle and the blade are in contact to the drive mechanism that sends out the fiber bundle is the contact between the contact portion between the fiber bundle and the blade and the drive mechanism that sends out the fiber bundle and the fiber bundle. It is calculated as the length of the line segment whose length is the shortest among the line segments connecting to the part.

本発明では、繊維束が刃と鋭角(2〜30°)をなしながら互いに接触しつつ裁断されることを特徴とする。そのため、前述のように、従来のチョップド繊維の製造方法よりも、裁断時に繊維束がばらばらとなり、繊維が刃から逃げ易く、安定的に裁断を行うことが難しい。そこで、図6に示すように、刃1がそれに対となるローラー3に接触する受け部にのみ摩擦材17が配置されていることが好ましい。このようにすることで、裁断時の繊維の逃げを防止することができる。また、本発明では刃が摩擦材と接触するが、ローラーの回転が妨げられないようにするには、刃と摩擦材が接触するのに伴い、摩擦材がある程度変形することが必要である。しかし、その変形が大きすぎると、繊維束の裁断に必要な刃圧を得ることができない。したがって、摩擦材の候補としては、弾性率が10MPa〜1000MPa程度となる材料が好ましく、例えばスチレン・ブタジェンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム 、シリコンゴム 、といった各種ゴムなどが有効である。なお、刃に対となる受け部のみに摩擦材を配置する理由としては、本発明によりチョップド繊維束を製造する場合、繊維束4を送り出す間は、刃1とそれに対となるローラー3の受け部によって繊維束4が把持されていないことが必要とされる。かかる状況において、ローラー3の全域に摩擦材が配置されていれば、繊維束4と摩擦材とが把持されていない間も強く接触し、繊維束を適切な裁断位置まで送り出すことができない可能性があるからである。   In the present invention, the fiber bundle is cut while being in contact with each other while forming an acute angle (2 to 30 °) with the blade. For this reason, as described above, the fiber bundle is separated at the time of cutting, and the fibers easily escape from the blade and are difficult to stably cut as compared with the conventional method for producing chopped fibers. Therefore, as shown in FIG. 6, it is preferable that the friction material 17 is disposed only in the receiving portion where the blade 1 contacts the pair of rollers 3. By doing in this way, the escape of the fiber at the time of cutting can be prevented. In the present invention, the blade contacts the friction material. However, in order to prevent the rotation of the roller from being hindered, the friction material needs to be deformed to some extent as the blade contacts the friction material. However, if the deformation is too large, the blade pressure necessary for cutting the fiber bundle cannot be obtained. Therefore, as a candidate for the friction material, a material having an elastic modulus of about 10 MPa to 1000 MPa is preferable. For example, various rubbers such as styrene / butadiene rubber, natural rubber, nitrile rubber, and silicon rubber are effective. The reason why the friction material is disposed only in the receiving portion that is paired with the blade is that when the chopped fiber bundle is manufactured according to the present invention, the blade 1 and the pair of rollers 3 receive it while the fiber bundle 4 is sent out. It is required that the fiber bundle 4 is not gripped by the portion. In such a situation, if the friction material is arranged in the entire area of the roller 3, there is a possibility that the fiber bundle 4 and the friction material are strongly in contact with each other and the fiber bundle cannot be sent to an appropriate cutting position. Because there is.

また、摩擦材を配置する箇所としては、図7に示すように、刃1が取り付けられたローラー2上で、かつ刃に隣接した部位にのみ配置するのも有効である。このようにすることで、裁断時の繊維束の逃げを防止することができる。   Further, as shown in FIG. 7, it is also effective to place the friction material only on the roller 2 to which the blade 1 is attached and at a portion adjacent to the blade as shown in FIG. 7. By doing in this way, escape of the fiber bundle at the time of cutting can be prevented.

本発明の強化繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサドール(PBO)繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変性した天然繊維などを繊維として用いた強化繊維などが挙げられる。その中でも特に炭素繊維は、これら強化繊維の中でも軽量であり、しかも比強度および比弾性率において特に優れた性質を有している。さらに耐熱性や耐薬品性にも優れていることから、軽量化が望まれる自動車パネルなどの部材に好適である。   Examples of the reinforcing fibers of the present invention include organic fibers such as aramid fibers, polyethylene fibers, polyparaphenylene benzoxador (PBO) fibers, glass fibers, carbon fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, tyrano fibers, basalt fibers, Examples thereof include inorganic fibers such as ceramic fibers, metal fibers such as stainless fibers and steel fibers, and other reinforcing fibers using boron fibers, natural fibers, modified natural fibers and the like as fibers. Among these, carbon fibers are particularly lightweight among these reinforcing fibers and have particularly excellent properties in specific strength and specific elastic modulus. Furthermore, since it is excellent in heat resistance and chemical resistance, it is suitable for a member such as an automobile panel for which weight reduction is desired.

さらに、汎用的に用いられる炭素繊維の繊維束のフィラメント数は、他の強化繊維と比べて多いのが一般的である。炭素繊維では、非常に高い温度で時間をかけて熱処理を加えて製造するため、安価に製造しようとすれば、繊維束に含まれるフィラメント数を多くすることが効果的である。例えば、チョップド繊維束として最も多用されているのはガラス繊維であるが、その繊維束のフィラメント数は100〜10,000本のものが一般的である。それに比べ、炭素繊維の繊維束のフィラメント数は10,000〜1,000,000本のものが一般的であり、前述のガラス繊維よりも繊維束のフィラメント数は多い。ここで、繊維束のフィラメント数が多ければ多いほど、チョップド繊維束の端部での応力集中が大きくなり易く、強度が低下し易い。本発明では、チョップド繊維束の形状を平行四辺形とすることで応力集中を緩和できるため、繊維束のフィラメント数が多ければ多いほど、大きな強度向上効果が期待できる。また、マトリックス樹脂の含浸が困難なフィラメント数が多い繊維束においても、容易に含浸させることが出来るため、成形材料を簡易な設備を用いて短時間でかつ確実に製造することが可能とする効果が期待できる。特に強度および含浸性の向上が見込める炭素繊維の本数は、15,000〜500,000本である。さらに低コストで高強度化・易含浸化を図ることができる強化繊維本数は、20,000〜200,000本であるのが良い。   Furthermore, the number of filaments in a fiber bundle of carbon fibers used for general purposes is generally larger than that of other reinforcing fibers. Since carbon fiber is manufactured by applying heat treatment at a very high temperature over time, it is effective to increase the number of filaments contained in the fiber bundle if it is to be manufactured at low cost. For example, glass fiber is most frequently used as a chopped fiber bundle, and the number of filaments in the fiber bundle is generally 100 to 10,000. In comparison, the number of filaments in the fiber bundle of carbon fibers is generally 10,000 to 1,000,000, and the number of filaments in the fiber bundle is larger than that of the glass fiber. Here, the greater the number of filaments in the fiber bundle, the greater the stress concentration at the end of the chopped fiber bundle, and the lower the strength. In the present invention, stress concentration can be alleviated by making the shape of the chopped fiber bundle a parallelogram, so that the greater the number of filaments in the fiber bundle, the greater the strength improvement effect can be expected. In addition, since it can be easily impregnated even in a fiber bundle having a large number of filaments that is difficult to be impregnated with a matrix resin, it is possible to manufacture a molding material in a short time and reliably using simple equipment. Can be expected. In particular, the number of carbon fibers that can be expected to improve strength and impregnation is 15,000 to 500,000. Further, the number of reinforcing fibers that can be increased in strength and easily impregnated at low cost is preferably 20,000 to 200,000.

さらに、前記繊維束の形状は扁平であることが好ましい。繊維束が扁平でなく、かつ繊維束に含まれる強化繊維の本数が多い場合、狭い領域で多くの強化繊維を裁断することになるため、刃の磨耗も激しくなる。そこで、繊維束の形状を扁平とし、広い範囲で炭素繊維を裁断しようとすれば、刃にかかる負担も軽減でき、刃の磨耗を抑えることが出来る。また、繊維束の形状を扁平とすることにより、チョップド繊維束の厚みも小さくなるため、繊維束短部での応力集中を緩和でき、繊維強化プラスチックとした場合に高い強度を発現することが出来る。なお、繊維束の幅Wと厚みtとの比率(W/t)は10〜1,000とするのがよい。比率(W/t)が10より小さければ、刃にかかる負荷が大きくなり、刃が劣化し易くなる。一方、1,000より大きければ、繊維束の剛性が低下し、ローラーや刃とのわずかな接触で繊維束が折れ曲がったり、繊維束に割れが生じたりするために、安定的に生産を行うことが難しくなる。さらに安定的にチョップド繊維束の生産を行おうとすれば、比率(W/t)が20〜500の範囲であるのがよい。なお、本発明においては、あらかじめ扁平な炭素繊維を用いても良いし、繊維束を裁断する前工程にてガイドローラーやニップローラー、微小振動ローラーなどを用いて炭素繊維の繊維束を扁平に予備開繊してもよい。   Furthermore, the shape of the fiber bundle is preferably flat. When the fiber bundle is not flat and the number of reinforcing fibers contained in the fiber bundle is large, many reinforcing fibers are cut in a narrow region, so that the wear of the blade also becomes severe. Therefore, if the shape of the fiber bundle is made flat and the carbon fiber is cut in a wide range, the burden on the blade can be reduced and the wear of the blade can be suppressed. In addition, by making the shape of the fiber bundle flat, the thickness of the chopped fiber bundle is also reduced, so stress concentration at the short part of the fiber bundle can be alleviated, and high strength can be achieved when a fiber reinforced plastic is used. . The ratio (W / t) between the width W and the thickness t of the fiber bundle is preferably 10 to 1,000. If the ratio (W / t) is less than 10, the load applied to the blade increases, and the blade is likely to deteriorate. On the other hand, if it is larger than 1,000, the rigidity of the fiber bundle will decrease, and the fiber bundle will be bent or the fiber bundle will be cracked due to slight contact with the roller or blade. Becomes difficult. Furthermore, if it is going to produce a chopped fiber bundle stably, it is good that a ratio (W / t) is the range of 20-500. In the present invention, a flat carbon fiber may be used in advance, or the carbon fiber fiber bundle is preliminarily flattened using a guide roller, a nip roller, a minute vibration roller, or the like in a pre-process for cutting the fiber bundle. It may be opened.

さらに本発明には、実質的に無撚りである繊維束を用いるのがよい。従来の手法では、繊維束に撚りが含まれていても、チョップド繊維束の形状が大きく変化することはない。しかし、本発明では繊維束の進行方向に対して刃を斜めに当てるため、繊維束に撚りがある場合、得られるチョップド繊維束の形状がいびつとなり易い。繊維強化プラスチックにおいて、このいびつな形状をしたチョップド繊維束がわずかに含まれる程度であれば、力学物性にさほど影響を与えないが、含まれる量が多くなれば物性が低下することも考えられる。得られるチョップド繊維束の形状を揃え、繊維強化プラスチックとした場合の力学物性を安定させようとするには、繊維束は実質的に無撚りであることが好ましい。なお、本発明における“実質的に無撚りである“とは、1mあたりの撚りの回数が2回未満であることを意味する。   In the present invention, it is preferable to use a fiber bundle that is substantially untwisted. In the conventional technique, the shape of the chopped fiber bundle does not change greatly even if the fiber bundle includes a twist. However, in the present invention, since the blade is applied obliquely with respect to the traveling direction of the fiber bundle, when the fiber bundle is twisted, the shape of the obtained chopped fiber bundle tends to be distorted. In the fiber reinforced plastic, if the chopped fiber bundle having such an irregular shape is slightly included, the mechanical properties are not affected so much, but if the contained amount increases, the physical properties may be decreased. In order to make the shape of the obtained chopped fiber bundle uniform and to stabilize the mechanical properties in the case of a fiber reinforced plastic, it is preferable that the fiber bundle is substantially untwisted. In the present invention, “substantially no twist” means that the number of twists per 1 m is less than 2.

さらに、強化繊維にサイジング剤が付着されており、サイジング剤が、チョップド繊維束全体の質量を基準として、0.1〜10質量%の範囲内であるのが良い。連続した繊維束を裁断する際、強化繊維がばらばらになることなく、所定の形状に裁断されるためには、強化繊維同士が密着し、ある程度の拘束力を持って、繊維束として一体化していることが重要である。そこで、チョップド繊維束の0.1〜10質量%のサイジング剤を強化繊維に付着させておくことで、飛躍的にチョップド繊維束の製造プロセス性が向上する。また、チョップド繊維束を一体化して成形材料を製造する際の取り扱い性も向上することができる。例えば、引き出した繊維束に、溶媒に溶解または分散させたサイジング剤を0.1〜10質量%の範囲内で付与し、連続した繊維束を裁断した後、加熱して溶媒を乾燥することにより、本発明のチョップド繊維束を得ることが出来る。サイジング剤としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂等やそれらの混合樹脂を用いることができ、これらを水や溶媒等に希釈して強化繊維に接触させて乾燥して付着させることができる。   Furthermore, the sizing agent is adhered to the reinforcing fiber, and the sizing agent may be in the range of 0.1 to 10% by mass based on the mass of the entire chopped fiber bundle. When cutting a continuous fiber bundle, in order to cut the reinforcing fiber into a predetermined shape without being separated, the reinforcing fibers are in close contact with each other and have a certain amount of binding force, and are integrated as a fiber bundle. It is important that Then, the manufacturing process property of a chopped fiber bundle improves dramatically by making 0.1-10 mass% sizing agent of a chopped fiber bundle adhere to a reinforced fiber. Moreover, the handleability at the time of manufacturing a molding material by integrating a chopped fiber bundle can also be improved. For example, by applying a sizing agent dissolved or dispersed in a solvent to the drawn fiber bundle within a range of 0.1 to 10% by mass, cutting the continuous fiber bundle, and then heating to dry the solvent. The chopped fiber bundle of the present invention can be obtained. As the sizing agent, for example, an epoxy resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, a vinyl ester resin, a polyamide resin, a urethane resin, or a mixed resin thereof can be used, and these are diluted with water or a solvent to reinforce the fiber. It can be dried by being brought into contact with and attached.

さらに、繊維強化プラスチックにおいてマトリックスを構成するマトリックス樹脂が強化繊維に付着されているのが良い。またマトリックス樹脂の付着量としては、チョップド繊維束全体の質量を基準として、20〜75質量%の範囲内であるのが良い。あらかじめマトリックスを強化繊維に含浸しておけば、チョップド繊維束を製造するに当たり、裁断時に強化繊維がばらばらになることなく、所定の形状に安定して製造することができる。また、チョップド繊維束を一体化して成形材料を製造する際の取り扱い性も向上することができる。   Furthermore, the matrix resin which comprises a matrix in fiber reinforced plastics is good to have adhered to the reinforced fiber. The amount of the matrix resin attached is preferably in the range of 20 to 75% by mass based on the mass of the entire chopped fiber bundle. If the reinforcing fibers are impregnated in advance with the reinforcing fibers, the chopped fiber bundles can be stably manufactured in a predetermined shape without the reinforcing fibers being separated at the time of cutting. Moreover, the handleability at the time of manufacturing a molding material by integrating a chopped fiber bundle can also be improved.

かかるチョップド繊維束を用いて繊維強化プラスチックを製造するにあたり、取り扱い性を向上し、プレス成形や真空成形など加圧成形に適した成形材料を製造するため、図9のように本発明のチョップド繊維束の集合体を一体化させ、成形材料とするのがよい。例えば、本発明のチョップド繊維束をシート状のマトリックス樹脂の上に散布した後、別のシート状のマトリックス樹脂で挟み込み、チョップド繊維束とマトリックス樹脂とを一体化し、SMCやスタンパブルシートと呼ばれるような成形材料とするのが良い。また、チョップド繊維束をシート状に散布して一体化しても良い。このとき、前述のようにチョップド繊維束にあらかじめマトリックス樹脂を含浸させておけば、あらためて樹脂を含浸することなく一体化することもできる。一方、チョップド繊維束にマトリックス樹脂が含浸していなくても、チョップド繊維束の集合体からなる成形材料に樹脂を注入するRTM(レジントランスファーモールディング)成形などを実施し、繊維強化プラスチックとしても良い。   In producing a fiber reinforced plastic using such a chopped fiber bundle, in order to improve the handleability and to produce a molding material suitable for pressure molding such as press molding and vacuum molding, the chopped fiber of the present invention as shown in FIG. It is preferable to integrate the bundle assembly into a molding material. For example, after the chopped fiber bundle of the present invention is spread on a sheet-like matrix resin, it is sandwiched by another sheet-like matrix resin, and the chopped fiber bundle and the matrix resin are integrated, so as to be called SMC or stampable sheet Good molding material. Further, the chopped fiber bundles may be dispersed and integrated in a sheet form. At this time, if the chopped fiber bundle is impregnated with the matrix resin in advance as described above, it can be integrated without being impregnated with the resin again. On the other hand, even if the chopped fiber bundle is not impregnated with the matrix resin, RTM (resin transfer molding) molding in which the resin is injected into the molding material made of the aggregate of the chopped fiber bundle may be performed to obtain the fiber reinforced plastic.

本発明の成形材料の製造方法は、(a)多数の本発明の製造方法により得られたチョップド繊維束を、成形基体上に、前記多数のチョップド繊維束が一層あるいは複数層堆積するように散布するチョップド繊維束散布工程、および、(b)前記成形基体上に散布された多数のチョップド繊維束を、互いに接合させることにより一体化し、チョップド繊維束集合体からなる成形材料を形成するチョップド繊維束集合体形成工程とからなる、のが好ましい。ここで成形基体とは、散布されるチョップド繊維束を堆積させる成形材料を形成させるための基体を指す。例えば、繊維強化プラスチックを製造する際に用いられるマトリックス樹脂を含む成形材料の製造に用いる場合には、マトリックス樹脂により形成された樹脂シートや樹脂フィルム、離型フィルム等の支持体の表面にマトリックス樹脂をコーティングした支持体付き樹脂フィルム、などが例として挙げられる。また、マトリックス樹脂を含まない成形材料の製造に用いる場合には、三次元形状を有するマトリックス樹脂が未だ含浸されていないプリフォームを形成するための賦形型(スクリーン)、などが例として挙げられる。   The method for producing a molding material of the present invention comprises: (a) spreading a large number of chopped fiber bundles obtained by the production method of the present invention on the molding substrate so that the plurality of chopped fiber bundles are deposited in one or more layers. A chopped fiber bundle spraying step, and (b) a chopped fiber bundle in which a large number of chopped fiber bundles dispersed on the molding substrate are integrated together to form a molding material composed of a chopped fiber bundle aggregate. It is preferable to consist of an aggregate formation process. Here, the molding substrate refers to a substrate for forming a molding material on which the chopped fiber bundles to be dispersed are deposited. For example, when used for the production of a molding material containing a matrix resin used when producing a fiber reinforced plastic, the matrix resin is formed on the surface of a support such as a resin sheet, a resin film, or a release film formed of the matrix resin. Examples thereof include a resin film with a support coated with bismuth. In addition, when used in the production of a molding material that does not contain a matrix resin, a shaping mold (screen) for forming a preform that is not yet impregnated with a matrix resin having a three-dimensional shape can be given as an example. .

本発明の成形材料の製造方法における、前記(a)のチョップド繊維束散布工程において、前記成形基体が平坦面を有し、該平坦面上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向が同一となるように、かつ、前記平坦面上に前記多数のチョップド繊維束からなるチョップド繊維束シートが形成されるように、前記平坦面上に前記チョップド繊維束が散布され、前記チョップド繊維束集合体形成工程において、前記多数のチョップド繊維束にて形成されたチョップド繊維束シートからなる成形材料が形成されることがより好ましい。   In the method for producing a molding material of the present invention, in the chopped fiber bundle spreading step of (a), the molding base has a flat surface, and an array of reinforcing fibers of each of the multiple chopped fiber bundles on the flat surface. The chopped fiber bundles are spread on the flat surface so that the directions are the same, and the chopped fiber bundle sheet composed of the multiple chopped fiber bundles is formed on the flat surface. In the bundle assembly forming step, it is more preferable that a molding material composed of the chopped fiber bundle sheet formed of the plurality of chopped fiber bundles is formed.

前記平坦面上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向は、実質的に同一であればよい。ここで、各チョップド繊維束の前記強化繊維の配列方向がそれぞれ実質的に同一とは、チョップド繊維束に含まれる各強化繊維の配列方向の平均値を当該チョップド繊維束を代表する強化繊維の代表配列方向として、チョップド繊維束集合体における各チョップド繊維束の各代表配列方向が±10%以内であるチョップド繊維束が、チョップド繊維束集合体における全チョップド繊維束の90%以上である状態をいう。   The arrangement direction of the reinforcing fibers of the multiple chopped fiber bundles on the flat surface may be substantially the same. Here, the arrangement direction of the reinforcing fibers in each chopped fiber bundle is substantially the same, and the average value in the arrangement direction of each reinforcing fiber included in the chopped fiber bundle is a representative of the reinforcing fibers representing the chopped fiber bundle. As the arrangement direction, the chopped fiber bundle in which the representative arrangement direction of each chopped fiber bundle in the chopped fiber bundle aggregate is within ± 10% is 90% or more of the total chopped fiber bundle in the chopped fiber bundle aggregate. .

本発明の成形材料の製造方法において、前記チョップド繊維束シートが形成された後、該形成されたチョップド繊維束シート上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向が同一となるように、かつ、前記形成されたチョップド繊維束シートにおけるチョップド繊維束の強化繊維の配列方向と異なるように、更に、前記形成されたチョップド繊維束シート上に前記多数のチョップド繊維束からなる別のチョップド繊維束シートが形成されるように、前記形成されたチョップド繊維束シート上に前記チョップド繊維束が散布され、チョップド繊維束シートの積層体からなる成形材料が形成されることがさらに好ましい。前記形成されたチョップド繊維束シート上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向は、実質的に同一であれば良い。ここで、各チョップド繊維束の前記強化繊維の配列方向がそれぞれ実質的に同一とは、チョップド繊維束に含まれる各強化繊維の配列方向の平均値を当該チョップド繊維束を代表する強化繊維の代表配列方向として、チョップド繊維束集合体における各チョップド繊維束の各代表配列方向が±10%以内であるチョップド繊維束が、チョップド繊維束集合体における全チョップド繊維束の90%以上である状態を言う。   In the method for producing a molding material of the present invention, after the chopped fiber bundle sheet is formed, the arrangement directions of the reinforcing fibers of the multiple chopped fiber bundles on the formed chopped fiber bundle sheet are the same. In addition, the chopped fiber bundle sheet is further different from the arrangement direction of the reinforcing fibers of the chopped fiber bundle, and the chopped fiber bundle sheet is further formed of the chopped fiber bundle sheet. More preferably, the chopped fiber bundle is dispersed on the formed chopped fiber bundle sheet so that a fiber bundle sheet is formed, and a molding material composed of a laminate of the chopped fiber bundle sheets is formed. The array direction of the reinforcing fibers of the multiple chopped fiber bundles on the formed chopped fiber bundle sheet may be substantially the same. Here, the arrangement direction of the reinforcing fibers in each chopped fiber bundle is substantially the same, and the average value in the arrangement direction of each reinforcing fiber included in the chopped fiber bundle is a representative of the reinforcing fibers representing the chopped fiber bundle. As the arrangement direction, the chopped fiber bundle in which the representative arrangement direction of each chopped fiber bundle in the chopped fiber bundle aggregate is within ± 10% is 90% or more of the total chopped fiber bundle in the chopped fiber bundle aggregate. .

また、本発明の成形材料の製造方法において、前記成形基体上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向がランダムになるように、前記成形基体上に前記チョップド繊維束が散布されてもよい。   Further, in the method for producing a molding material of the present invention, the chopped fiber bundles are dispersed on the molding base so that the arrangement directions of the reinforcing fibers of the many chopped fiber bundles on the molding base are random. May be.

さらに、本発明の成形材料の製造方法において、前記成形基体が、マトリックス樹脂により形成された樹脂シート、樹脂フィルム、または、離型フィルム等の支持体の表面にマトリックス樹脂をコーティングした支持体付き樹脂フィルムであることが好ましい。   Furthermore, in the method for producing a molding material according to the present invention, the molding substrate is a resin with a support in which the surface of the support such as a resin sheet, a resin film, or a release film formed of a matrix resin is coated with the matrix resin. A film is preferred.

本発明の成形材料の製造方法において、前記(a)のチョップド繊維束散布工程が、(a)前記成形基体が三次元形状面を有し、該三次元形状面上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向が同一となるように、前記三次元形状面上に前記チョップド繊維束を散布して多数のチョップド繊維束からなる第1のチョップド繊維束層を形成する第1の層形成工程、および、(b)前記第1の層形成工程において形成された前記第1のチョップド繊維束層の上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向が同一となるように、かつ、前記第1のチョップド繊維束層におけるチョップド繊維束の強化繊維の配列方向とは異なる強化繊維の配列方向となるように、前記第1のチョップド繊維束層の上に前記チョップド繊維束を散布して多数のチョップド繊維束からなる第2のチョップド繊維束層を形成する第2の層形成工程からなっていてもよい。   In the method for producing a molding material of the present invention, the chopped fiber bundle spreading step (a) includes: (a) the molding base has a three-dimensional shape surface, and the plurality of chopped fiber bundles on the three-dimensional shape surface. A first chopped fiber bundle layer composed of a large number of chopped fiber bundles is formed by spreading the chopped fiber bundles on the three-dimensional shape surface so that the arrangement directions of the respective reinforcing fibers are the same. A layer forming step, and (b) an arrangement direction of the reinforcing fibers of the multiple chopped fiber bundles on the first chopped fiber bundle layer formed in the first layer forming step is the same. And in the first chopped fiber bundle layer, the first chopped fiber bundle layer has a reinforced fiber arrangement direction different from the reinforced fiber arrangement direction of the chopped fiber bundle. The chopped fiber bundle may be made from the second layer forming step of forming a second chopped fiber bundle layer comprising a large number of chopped fiber bundle was sprayed in.

前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向は、実質的に同一であればよい。ここで、各チョップド繊維束の前記強化繊維の配列方向がそれぞれ実質的に同一とは、チョップド繊維束に含まれる各強化繊維の配列方向の平均値を当該チョップド繊維束を代表する強化繊維の代表配列方向として、チョップド繊維束集合体における各チョップド繊維束の各代表配列方向が±10%以内であるチョップド繊維束が、チョップド繊維束集合体における全チョップド繊維束の90%以上である状態を言う。   The arrangement direction of the reinforcing fibers of the multiple chopped fiber bundles may be substantially the same. Here, the arrangement direction of the reinforcing fibers in each chopped fiber bundle is substantially the same, and the average value in the arrangement direction of each reinforcing fiber included in the chopped fiber bundle is a representative of the reinforcing fibers representing the chopped fiber bundle. As the arrangement direction, the chopped fiber bundle in which the representative arrangement direction of each chopped fiber bundle in the chopped fiber bundle aggregate is within ± 10% is 90% or more of the total chopped fiber bundle in the chopped fiber bundle aggregate. .

本発明の成形材料の製造方法の他の態様は、(a)多数の本発明のチョップド繊維束を、強化繊維を含む樹脂成形体を製造する際に用いられるマトリックス樹脂により形成された第1の樹脂シートからなる成形基体上に散布するチョップド繊維束散布工程、(b)該チョップド繊維束散布工程において得られた前記多数のチョップド繊維束を有する前記第1の樹脂シートの該多数のチョップド繊維束の上に、前記マトリックス樹脂からなる第2の樹脂シートを積層する樹脂シート積層工程、および、(c)該樹脂シート積層工程において得られた前記多数のチョップド繊維束と前記第1および第2の樹脂シートとからなる積層体を、加圧および/または加熱することにより、前記多数のチョップド繊維束と前記第1および第2の樹脂シートとを一体化し、チョップド繊維束集合体を形成するチョップド繊維束集合体形成工程とからなる。   In another aspect of the method for producing a molding material of the present invention, (a) the first chopped fiber bundle of the present invention is formed by a matrix resin used in producing a resin molded body containing reinforcing fibers. A chopped fiber bundle spraying step for spraying on a molded substrate made of a resin sheet, (b) the multiple chopped fiber bundles of the first resin sheet having the multiple chopped fiber bundles obtained in the chopped fiber bundle spraying step A resin sheet laminating step of laminating the second resin sheet made of the matrix resin, and (c) the plurality of chopped fiber bundles obtained in the resin sheet laminating step and the first and second By pressing and / or heating a laminate composed of a resin sheet, the multiple chopped fiber bundles and the first and second resin sheets Integrated, and a chopped fiber bundle aggregate forming step of forming a chopped fiber bundle aggregate.

本発明の成形材料の製造方法の更に他の態様は、多数の本発明のチョップド繊維束と熱可塑性樹脂とが混練され、チョップド繊維束と熱可塑性樹脂との混練物を用意する混練工程と、該混練工程により用意された混練物を連続して棒状あるいはシート状に押し出し、棒状あるいはシート状の連続成形物を成形する成形工程と、該成形工程により得られた連続成形物を、その長手方向に間隔をおいて切断し、射出成形用のペレットを形成するペレタイジング工程とからなる。   Still another aspect of the method for producing a molding material of the present invention is a kneading step in which a large number of chopped fiber bundles of the present invention and a thermoplastic resin are kneaded, and a kneaded product of the chopped fiber bundle and the thermoplastic resin is prepared, The kneaded material prepared in the kneading step is continuously extruded into a rod-like or sheet-like shape, and a molding step for forming a rod-like or sheet-like continuous molded product, and a continuous molded product obtained by the molding step, in its longitudinal direction And a pelletizing step of forming pellets for injection molding.

本発明で用いる繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリアミド、ポリアセタール、ポリアクリレート、ポリスルフォン、ABS、ポリエステル、アクリル、ポリブチレンテレフタラート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポリマー、塩ビ、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、シリコーンなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。その中でも熱硬化性樹脂は、架橋構造を取るため、一般的に弾性率が高く、形状安定性に優れている。繊維強化プラスチックとした場合にも高い弾性率を発現でき、寸法安定性の面から信頼性の高い繊維強化プラスチックとすることが出来る。樹脂の粘度を低粘度に調整できるため、チョップド繊維束中に樹脂を容易に含浸することができるため、繊維強化プラスチックを製造するどの過程でもマトリックス樹脂を付与することができる。また、室温でタック性をもたせるよう設計することができるため、成形材料を積層等する際に押し付けるだけで一体化するなど、取り扱い性に優れる。   Examples of the fiber reinforced plastic matrix resin used in the present invention include, for example, epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins, epoxy acrylate resins, urethane acrylate resins, phenoxy resins, alkyd resins, urethane resins, maleimide resins, Thermosetting resins such as cyanate resin, polyamide, polyacetal, polyacrylate, polysulfone, ABS, polyester, acrylic, polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, polypropylene, polyphenylene sulfide (PPS), Fluorine resins such as polyetheretherketone (PEEK), liquid crystal polymer, vinyl chloride, polytetrafluoroethylene, and thermoplastic resins such as silicone. It is. Among these, thermosetting resins generally have a high elastic modulus and excellent shape stability because they have a crosslinked structure. Even when a fiber reinforced plastic is used, a high elastic modulus can be exhibited, and a highly reliable fiber reinforced plastic can be obtained from the viewpoint of dimensional stability. Since the viscosity of the resin can be adjusted to a low viscosity, the resin can be easily impregnated into the chopped fiber bundle, so that the matrix resin can be applied in any process of manufacturing the fiber reinforced plastic. In addition, since it can be designed to have tackiness at room temperature, it is excellent in handleability such as being integrated by simply pressing when molding materials are laminated.

さらに好ましくは熱硬化性樹脂の中でも、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂等や、それらの混合樹脂がよい。これらの樹脂の常温(25℃)における樹脂粘度としては、1×10Pa・s以下であることが好ましく、この範囲内であれば本発明を満たすタック性およびドレープ性を有する成形材料を得ることができる。 More preferably, among the thermosetting resins, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a vinyl ester resin, a phenol resin, an acrylic resin, or a mixed resin thereof is preferable. The resin viscosity at normal temperature (25 ° C.) of these resins is preferably 1 × 10 6 Pa · s or less, and if within this range, a molding material having tackiness and draping properties satisfying the present invention is obtained. be able to.

また、別の好ましいマトリックス樹脂として挙げられる熱可塑性樹脂は、一般に高い靭性を有することから短繊維強化プラスチックの弱点であるクラック同士の連結を抑制することができ、強度が向上する。特に、衝撃特性を重要視する用途ではマトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いるのが良い。   Moreover, since the thermoplastic resin mentioned as another preferable matrix resin generally has high toughness, it can suppress the connection of the cracks which are the weak points of a short fiber reinforced plastic, and an intensity | strength improves. In particular, in applications in which impact characteristics are regarded as important, it is preferable to use a thermoplastic resin as the matrix resin.

また、前記成形材料を固化(マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂の場合は硬化を意味する。)せしめることにより、繊維強化プラスチックとすることができる。樹脂を固化させることによりはじめて、高い力学強度を発揮し、各種部品として使用することが可能となる。樹脂を固化せしめる方法、すなわち繊維強化プラスチックを成形する方法としては、プレス成形、オートクレーブ成形、RTM成形等が挙げられる。なかでも、生産効率を考慮するとプレス成形が好ましい。また、本発明のチョップド繊維束およびこれを用いた繊維強化プラスチックの用途としては、強度、剛性、軽量性が要求される、自転車用品、ドアやシートフレームなどの自動車部材、ロボットアームなどの機械部品がある。中でも、強度、軽量に加え、複雑な形状の成形追従性が要求されるシートパネルやシートフレーム等の自動車部品に好ましく適用できる。   Moreover, it can be set as a fiber reinforced plastic by solidifying the molding material (meaning hardening when the matrix resin is a thermosetting resin). Only after the resin is solidified, can it be used as various parts, exhibiting high mechanical strength. Examples of the method for solidifying the resin, that is, the method for molding the fiber reinforced plastic include press molding, autoclave molding, RTM molding and the like. Of these, press molding is preferable in consideration of production efficiency. The chopped fiber bundle of the present invention and the fiber reinforced plastic using the same are used for bicycle parts, automobile parts such as doors and seat frames, and machine parts such as robot arms that require strength, rigidity, and lightness. There is. In particular, the present invention can be preferably applied to automobile parts such as seat panels and seat frames that require molding followability of complicated shapes in addition to strength and light weight.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に記載の発明に限定されるというものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the inventions described in the examples.

<力学特性評価方法>
各実施例に記載の手法で得られた平板状の繊維強化プラスチックより、長さ250±1mm、幅25±0.2mmの引張強度試験片を切り出した。JIS K−7073(1998)に規定する試験方法に従い、標点間距離を150mmとし、クロスヘッド速度2.0mm/分で引張強度、引張弾性率を測定した。なお、本実施例においては、試験機としてインストロン(登録商標)万能試験機4208型を用いた。測定した試験片の数はn=5とし、平均値を引張強度、引張弾性率とした。
<Mechanical property evaluation method>
A tensile strength test piece having a length of 250 ± 1 mm and a width of 25 ± 0.2 mm was cut out from a flat fiber-reinforced plastic obtained by the method described in each example. According to the test method specified in JIS K-7073 (1998), the tensile strength and the tensile modulus were measured at a crosshead speed of 2.0 mm / min with a distance between the gauge points of 150 mm. In this example, an Instron (registered trademark) universal testing machine 4208 type was used as a testing machine. The number of test specimens measured was n = 5, and the average values were tensile strength and tensile modulus.

(実施例1)
本発明のチョップド繊維束の製造方法を用いてSMCシートを作成し、成形を行って平板物性を取得した。
Example 1
An SMC sheet was prepared using the method for producing a chopped fiber bundle of the present invention and molded to obtain flat plate properties.

実質的に無撚りの未サイジングの炭素繊維の連続な繊維束(強化繊維単糸径7μm、12,000フィラメント、引張強度5.0GPa、引張弾性率240GPa)を、樹脂成分が2.0重量%になるように反応性ウレタン樹脂エマルジョン(第一工業製薬(株)製、スーパーフレックス−R5000)を精製水で希釈したサイジング剤母液に連続的に浸漬させて炭素繊維にサイジング剤を付与し、乾燥張力600g/dtexのもと、150℃のホットローラと200℃の乾燥炉で乾燥し水分を除去した。サイジング剤付着量は、チョップド繊維束全体の質量を基準として1.2重量%であった。また、繊維束の幅Wと厚みtとをそれぞれマイクロメーターにて1m毎に10回測定し、その平均値から繊維束の幅Wと厚みtとの比率(W/t)を求めると、その比率は120であった。さらに、繊維束を1mずつに分断し、その撚りの回数を数えるという作業を10回繰り返し、その平均値を撚りの回数とすると、撚りの回数は0.8回/mであった。   A continuous fiber bundle of substantially untwisted unsized carbon fibers (reinforced fiber single yarn diameter 7 μm, 12,000 filaments, tensile strength 5.0 GPa, tensile modulus 240 GPa), resin component 2.0% by weight Reactive urethane resin emulsion (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Superflex-R5000) is continuously immersed in a sizing agent mother liquor diluted with purified water to give a sizing agent to the carbon fiber and dried. Under a tension of 600 g / dtex, moisture was removed by drying with a 150 ° C. hot roller and a 200 ° C. drying furnace. The sizing agent adhesion amount was 1.2% by weight based on the mass of the entire chopped fiber bundle. Further, when the width W and the thickness t of the fiber bundle are measured 10 times for each 1 m with a micrometer, and the ratio (W / t) between the width W and the thickness t of the fiber bundle is obtained from the average value, The ratio was 120. Furthermore, the operation of dividing the fiber bundle into 1 m pieces and counting the number of twists was repeated 10 times, and the average value was taken as the number of twists, and the number of twists was 0.8 times / m.

この連続な繊維束を、裁断装置を用いて裁断し、チョップド繊維束を得た。ローラーとしては、直径10cmの2つの鉄製のローラーを用いており、片方のローラーには周方向に5mm間隔で回転軸に対して平行に刃を取り付けた。このとき、ローラー表面からの刃の突出量は1.7mmであり、前記ローラーに取り付けた刃と受けローラーとの隙間の最大値R(1−cos[Θ/2])は0.06mmであった。また、他方のローラーには、ローラーの周囲を覆うような厚さ3mmのゴム製の摩擦材を配置した。   The continuous fiber bundle was cut using a cutting device to obtain a chopped fiber bundle. As the roller, two iron rollers having a diameter of 10 cm were used, and a blade was attached to one of the rollers in parallel with the rotation axis at intervals of 5 mm in the circumferential direction. At this time, the protrusion amount of the blade from the roller surface was 1.7 mm, and the maximum value R (1-cos [Θ / 2]) between the blade attached to the roller and the receiving roller was 0.06 mm. It was. The other roller was provided with a rubber friction material having a thickness of 3 mm so as to cover the periphery of the roller.

また、繊維束とローラーに取り付けた刃とが接触する裁断位置から5cm手前に位置決めを行う機構としてガイドを取り付け、さらにその20cm手前に駆動機構としてニップローラーを取り付けた。この一対のローラーを回転させつつ、ローラーの間に前述の繊維束を刃となす角12°で挿入し、チョップド繊維束を作製した。裁断中、稀に、繊維束が所定位置まで到達しないまま裁断されることがあり、わずかに所望の形状ではないチョップド繊維束が作製されてしまうことがあったものの、繊維束の糸道は安定しており、ほぼ同じ角度で繊維束は裁断された。   A guide was attached as a mechanism for positioning 5 cm before the cutting position where the fiber bundle and the blade attached to the roller contacted, and a nip roller was attached as a drive mechanism 20 cm before that. While rotating this pair of rollers, the above-mentioned fiber bundle was inserted between the rollers at an angle of 12 ° to form a blade, thereby producing a chopped fiber bundle. In rare cases, the fiber bundle may be cut without reaching a predetermined position during cutting, and a chopped fiber bundle having a slightly desired shape may be produced, but the yarn path of the fiber bundle is stable. The fiber bundle was cut at approximately the same angle.

こうして得られたチョップド繊維束は、チョップド繊維束の端部がチョップド繊維束の繊維配向方向と12°の角度で直線状の形態を有しており、強化繊維の繊維長はおなじチョップド繊維束内で3%程度のばらつきはあるものの、25mmであった。また、作製されたチョップド繊維束の形状は、いずれも平行四辺状であり、ほぼ同等の形状をしていた。また、約5kgのチョップド繊維束を裁断したが、切れ残りはなく、安定的にチョップド繊維束を作製することが可能であった。   In the chopped fiber bundle thus obtained, the end of the chopped fiber bundle has a linear shape at an angle of 12 ° with the fiber orientation direction of the chopped fiber bundle, and the fiber length of the reinforcing fiber is the same in the chopped fiber bundle. However, there was a variation of about 3%, but it was 25 mm. The chopped fiber bundles produced were all parallelograms and had almost the same shape. Moreover, although a chopped fiber bundle of about 5 kg was cut, there was no uncut portion, and it was possible to produce a chopped fiber bundle stably.

一方、マトリックス樹脂としてビニルエステル樹脂(ダウ・ケミカル(株)製、デラケン790)を100重量部、硬化剤としてtert−ブチルパーオキシベンゾエート(日本油脂(株)製、パーブチルZ)を1重量部、内部離型剤としてステアリン酸亜鉛(堺化学工業(株)製、SZ−2000)を2重量部、増粘剤として酸化マグネシウム(協和化学工業(株)製、MgO#40)を4重量部用いて、それらを十分に混合撹拌し、樹脂ペーストを得た。樹脂ペーストをドクターブレードを用いて、ポリプロピレン製の離型フィルム上に塗布した。その上から、上記チョップド繊維束を単位面積あたりの重量が500g/mになるよう均一に落下、散布した。さらに、樹脂ペーストを塗布したもう一方のポリプロピレンフィルムとで樹脂ペースト側を内にして挟んだ。炭素繊維のSMCシートに対する体積含有量は40%とした。得られたシートを40℃にて24時間静置することにより、樹脂ペーストを十分に増粘化させて、図9のような成形材料であるSMCシートを得た。この時、チョップド繊維束にマトリックス樹脂ペーストを含浸させる際に、比較例1のものに比べて、容易にかつ約半分の時間で含浸させることが可能であり、良好な含浸性を示した。 On the other hand, 100 parts by weight of vinyl ester resin (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., Delaken 790) as the matrix resin, 1 part by weight of tert-butyl peroxybenzoate (Nippon Yushi Co., Ltd., Perbutyl Z) as the curing agent, 2 parts by weight of zinc stearate (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., SZ-2000) is used as an internal mold release agent, and 4 parts by weight of magnesium oxide (Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., MgO # 40) is used as a thickener. Then, they were sufficiently mixed and stirred to obtain a resin paste. The resin paste was applied onto a polypropylene release film using a doctor blade. From above, the chopped fiber bundle was dropped and dispersed uniformly so that the weight per unit area was 500 g / m 2 . Further, it was sandwiched between the other polypropylene film coated with the resin paste with the resin paste side inward. The volume content of carbon fiber with respect to the SMC sheet was 40%. The obtained sheet was allowed to stand at 40 ° C. for 24 hours to sufficiently thicken the resin paste, and an SMC sheet as a molding material as shown in FIG. 9 was obtained. At this time, when the chopped fiber bundle was impregnated with the matrix resin paste, it could be impregnated more easily and in about half the time than that of Comparative Example 1, and good impregnation properties were exhibited.

このSMCシートを250×250mmに切り出し、4層重ねた後、300×300mmのキャビティを有する平板金型上の概中央部に配置(チャージ率にして70%相当)した後、加熱型プレス成形機により、6MPaの加圧のもと、150℃×5分間の条件により硬化せしめ、300×300mmの平板状の繊維強化プラスチックを得た。   This SMC sheet was cut into 250 × 250 mm, and after four layers were stacked, the SMC sheet was placed at the approximate center on a flat plate mold having a 300 × 300 mm cavity (corresponding to a charge rate of 70%), and then a heating press molding machine Was cured under conditions of 150 ° C. × 5 minutes under a pressure of 6 MPa to obtain a plate-like fiber-reinforced plastic of 300 × 300 mm.

金型キャビティ内に繊維強化プラスチックが充填されており、成形材料の流動性は良好であった。繊維強化プラスチックを平らな試験台上に置いただけで成形体が試験台と全面で接触しており、ソリはない、と判断された。繊維強化プラスチックの厚みは2.8mmであった。   The mold cavity was filled with fiber reinforced plastic, and the flowability of the molding material was good. Only when the fiber reinforced plastic was placed on a flat test table, the molded body was in contact with the entire surface of the test table, and it was judged that there was no warpage. The thickness of the fiber reinforced plastic was 2.8 mm.

引張試験の結果によると、引張弾性率は33GPaと非常に高く、また、引張強度に関しても330MPaと高い値が発現した。比較例1と比較しても弾性率で35%以上、強度で2倍以上高い力学特性を発現していた。また、得られた繊維強化プラスチックを切り出し、切り出し面を観察すると、図10のようにチョップド繊維束が中央部から端部に向かうにつれ細くなっており、特に切り出し面に並行に走るチョップド繊維束も中央部から端部に向かうにつれ細くなり、繊維本数が減少している様子がわかり、荷重の伝達効率が向上した分、引張強度のみならず、弾性率も向上するという著しい効果が得られたものと推測された。   According to the result of the tensile test, the tensile modulus was very high as 33 GPa, and the tensile strength was as high as 330 MPa. Even compared with Comparative Example 1, the mechanical properties were 35% or more in terms of elastic modulus and twice or more in strength. Further, when the obtained fiber reinforced plastic is cut out and the cut surface is observed, the chopped fiber bundle becomes thinner as it goes from the center to the end as shown in FIG. 10, and in particular, the chopped fiber bundle that runs parallel to the cut surface is also included. As the distance from the center decreases toward the end, it can be seen that the number of fibers is decreasing and the load transmission efficiency is improved, so that not only the tensile strength but also the elastic modulus is improved. It was speculated.

(実施例2)
実施例1と同様の連続な繊維束を裁断してチョップド繊維束を得るにあたり、ローラーに取り付けられた刃の間隔を周方向に12.5mmとし、刃に対して30°の角度で連続な繊維束を挿入した。裁断中、繊維束の糸道は安定しており、ほぼ同じ角度で繊維束は裁断された。こうして得られたチョップド繊維束は、チョップド繊維束の端部がチョップド繊維束の繊維配向方向と30°の角度で直線状の形態を有しており、強化繊維の繊維長はおなじチョップド繊維束内で2%程度のばらつきはあるものの、25mmであった。また、作製されたチョップド繊維束の形状は、いずれも平行四辺状であり、ほぼ同等の形状をしていた。
(Example 2)
When a continuous fiber bundle similar to Example 1 is cut to obtain a chopped fiber bundle, the distance between the blades attached to the rollers is set to 12.5 mm in the circumferential direction, and the fibers are continuous at an angle of 30 ° with respect to the blade. A bundle was inserted. During cutting, the yarn path of the fiber bundle was stable and the fiber bundle was cut at approximately the same angle. In the chopped fiber bundle thus obtained, the end of the chopped fiber bundle has a linear form at an angle of 30 ° with the fiber orientation direction of the chopped fiber bundle, and the fiber length of the reinforcing fiber is the same in the chopped fiber bundle. However, although there was a variation of about 2%, it was 25 mm. The chopped fiber bundles produced were all parallelograms and had almost the same shape.

こうして得られたチョップド繊維束を実施例1と同様に成形材料としてSMCシートを作成、成形した。金型キャビティ内に繊維強化プラスチックが充填されており、成形材料の流動性は良好であった。繊維強化プラスチックを平らな試験台上に置いただけで成形体が試験台と全面で接触しており、ソリはない、と判断された。繊維強化プラスチックの厚みは2.8mmであった。   An SMC sheet was prepared and molded using the chopped fiber bundle thus obtained as a molding material in the same manner as in Example 1. The mold cavity was filled with fiber reinforced plastic, and the flowability of the molding material was good. Only when the fiber reinforced plastic was placed on a flat test table, the molded body was in contact with the entire surface of the test table, and it was judged that there was no warpage. The thickness of the fiber reinforced plastic was 2.8 mm.

次に実施例1と同様に引張試験を実施した。引張弾性率は29GPaと高く、引張強度に関しても250MPaと高い値が発現した。比較例1と比較しても弾性率で20%以上、強度で70%程度高い力学特性を発現していた。また、得られた繊維強化プラスチックを切り出し、切り出し面を観察すると、図7のようにチョップド繊維束が中央部から端部に向かうにつれ細くなっており、特に切り出し面に並行に走るチョップド繊維束も中央部から端部に向かうにつれ細くなり、繊維本数が減少している様子がわかり、荷重の伝達効率が向上した分、引張強度のみならず、弾性率も向上するという著しい効果が得られたものと推測された。   Next, a tensile test was carried out in the same manner as in Example 1. The tensile modulus was as high as 29 GPa, and the tensile strength was as high as 250 MPa. Even when compared with Comparative Example 1, the mechanical properties were higher by about 20% in elastic modulus and about 70% in strength. Further, when the obtained fiber reinforced plastic is cut out and the cut surface is observed, the chopped fiber bundle becomes thinner from the center to the end as shown in FIG. 7, and the chopped fiber bundle running in parallel with the cut surface is also particularly As the distance from the center decreases toward the end, it can be seen that the number of fibers is decreasing and the load transmission efficiency is improved, so that not only the tensile strength but also the elastic modulus is improved. It was speculated.

(実施例3)
位置決めを行う機構としてガイドを設け、繊維束とローラーに取り付けた刃とが接触する裁断位置からガイドまでの距離を30cmとすること以外は、実施例1と同様の装置によりチョップド繊維を作製した。裁断中、繊維束の糸道は安定しており、ほぼ同じ角度で繊維束は裁断された。出来上がったチョップド繊維束を観察すると、その形状は若干不揃いではあったが、あるチョップド繊維束の繊維長は、おなじチョップド繊維束内でも20%程度のばらつきであり、成形材料としては良好に適用可能であった。
(Example 3)
A chopped fiber was produced by the same apparatus as in Example 1 except that a guide was provided as a positioning mechanism, and the distance from the cutting position where the fiber bundle and the blade attached to the roller contacted to the guide was 30 cm. During cutting, the yarn path of the fiber bundle was stable and the fiber bundle was cut at approximately the same angle. When the finished chopped fiber bundle was observed, its shape was slightly uneven, but the fiber length of a chopped fiber bundle was about 20% variation even within the same chopped fiber bundle, and could be applied well as a molding material Met.

(実施例4)
刃とその受けローラーとの接触部からガイドまでの距離を50cmとすること以外は、実施例1と同様の装置によりチョップド繊維を作製した。裁断中、繊維束が刃を避ける方向に移動したり、また一方で強化繊維自身の弾性により元の挿入位置に戻ったりと、繊維束の挿入位置が若干ばらついた。出来上がったチョップド繊維束を観察すると、その形状は若干不揃いではあったが、あるチョップド繊維束の繊維長は、おなじチョップド繊維束内でも50%程度のばらつきが生じていたが、繊維束の繊維配向方向と30°以内の角度に裁断されており、成形材料として良好に適用可能であった。
Example 4
Chopped fibers were produced by the same apparatus as in Example 1 except that the distance from the contact portion between the blade and the receiving roller to the guide was 50 cm. During cutting, the fiber bundle moved in a direction avoiding the blades, and on the other hand, the fiber bundle insertion position varied slightly as it returned to its original insertion position due to the elasticity of the reinforcing fibers themselves. When the finished chopped fiber bundle was observed, its shape was slightly uneven, but the fiber length of a certain chopped fiber bundle had a variation of about 50% within the same chopped fiber bundle, but the fiber orientation of the fiber bundle It was cut at an angle of 30 ° or less with respect to the direction, and was applicable well as a molding material.

(実施例5)
繊維束のフィラメント数を24,000本とする以外は、実施例1と同様にして、SMCシートを作成し、成形を行って平板物性を取得した。このとき、実施例1同様に繊維束の幅Wと厚みtとの比率(W/t)を求めると、その比率は300であった。
(Example 5)
An SMC sheet was prepared and molded in the same manner as in Example 1 except that the number of filaments in the fiber bundle was 24,000, and flat plate properties were obtained. At this time, when the ratio (W / t) between the width W and the thickness t of the fiber bundle was obtained as in Example 1, the ratio was 300.

得られた繊維強化プラスチックは、ソリもなく、良好な表面品位であった。また、引張試験の結果によると、引張弾性率は30GPaと非常に高く、また、引張強度に関しても270MPaと高い値が発現し、比較例4と比べて2.5倍の高強度化を実現できた。この強度向上率は、フィラメント数が12,000本の場合(実施例1、比較例1)よりも大きく、フィラメント数が多ければ多いほど、本発明の効果が大きいことが確認できた。   The obtained fiber reinforced plastic had no warpage and good surface quality. Moreover, according to the result of the tensile test, the tensile modulus is very high as 30 GPa, and the tensile strength is as high as 270 MPa, which is 2.5 times higher than that in Comparative Example 4. It was. This strength improvement rate was larger than the case where the number of filaments was 12,000 (Example 1, Comparative Example 1), and it was confirmed that the greater the number of filaments, the greater the effect of the present invention.

(実施例6)
繊維束の幅Wと厚みtとの比率(W/t)が7である繊維束を用いる以外は、実施例2と同様にして、チョップド繊維束を作製した。
(Example 6)
A chopped fiber bundle was produced in the same manner as in Example 2, except that a fiber bundle having a ratio (W / t) of the width W to the thickness t of the fiber bundle was 7.

約3kgのチョップド繊維束を裁断したあたりから、繊維が切れておらず、チョップド繊維束同士が連結しているものが一部観察された。また、裁断後の刃の表面を観察すると、一部に刃先が欠けている箇所が確認できた。繊維束の幅Wと厚みtとの比率(W/t)が小さくても本発明を実施することはできるが、刃の耐久性などを鑑みると、もう少し比率(W/t)が大きな繊維束を裁断するほうがよいと考えられた。また力学物性に関しては、引張弾性率は28GPa、引張強度は220MPaと、比較例1と比べるとはるかに優れた値を示すが、実施例2よりはやや劣っていた。繊維束の幅Wと厚みtとの比率(W/t)が小さい場合であっても本発明の効果は確認できるが、より比率の大きい繊維束を用いるほうが、繊維束端部での応力集中を軽減でき、さらに高強度となるものと考えられた。   Since about 3 kg of chopped fiber bundles were cut, some fibers were not cut and some chopped fiber bundles were connected to each other. Moreover, when the surface of the blade after cutting was observed, a portion where the blade edge was missing was confirmed. Although the present invention can be carried out even if the ratio (W / t) between the width W and the thickness t of the fiber bundle is small, in view of the durability of the blade, the fiber bundle with a slightly larger ratio (W / t). It was considered better to cut. Regarding the mechanical properties, the tensile elastic modulus was 28 GPa and the tensile strength was 220 MPa, which was far superior to Comparative Example 1, but was slightly inferior to Example 2. Although the effect of the present invention can be confirmed even when the ratio (W / t) between the width W and the thickness t of the fiber bundle is small, the concentration of stress at the end of the fiber bundle is greater when a fiber bundle having a larger ratio is used. It was thought that the strength could be reduced and the strength would be higher.

(実施例7)
刃の配置間隔を16.2mmとする以外は、実施例1と同様にして、チョップド繊維束を製造した。このとき、前記ローラーに取り付けた刃と受けローラーとの隙間の最大値R(1−cos[Θ/2])は0.63mmであった。
(Example 7)
A chopped fiber bundle was produced in the same manner as in Example 1 except that the blade spacing was 16.2 mm. At this time, the maximum value R (1-cos [Θ / 2]) of the gap between the blade attached to the roller and the receiving roller was 0.63 mm.

裁断中、繊維束の糸道は安定しており、ほぼ同じ角度で繊維束は裁断された。得られたチョップド繊維束は、チョップド繊維束の端部がチョップド繊維束の繊維配向方向と12°の角度で直線状の形態を有しており、強化繊維の繊維長はおなじチョップド繊維束内で2%程度のばらつきはあるものの、25mmであった。また、作製されたチョップド繊維束の形状は、いずれも平行四辺状であり、ほぼ同等の形状をしていた。また、実施例1では、稀に繊維束が所定位置まで到達しないまま裁断されることがあったが、本実施例においては、そのような現象は確認されなかった。前記隙間の最大値R(1−cos[Θ/2])を0.5mm以上とすることにより、刃と繊維束との間に生じる摩擦の影響が小さくなったために、より安定的に繊維束を裁断することができたものと考えられた。   During cutting, the yarn path of the fiber bundle was stable and the fiber bundle was cut at approximately the same angle. In the obtained chopped fiber bundle, the end of the chopped fiber bundle has a linear form at an angle of 12 ° with the fiber orientation direction of the chopped fiber bundle, and the fiber length of the reinforcing fiber is within the same chopped fiber bundle. Although there was a variation of about 2%, it was 25 mm. The chopped fiber bundles produced were all parallelograms and had almost the same shape. In Example 1, the fiber bundle was rarely cut without reaching a predetermined position. However, in this example, such a phenomenon was not confirmed. By setting the maximum value R (1-cos [Θ / 2]) of the gap to 0.5 mm or more, the influence of the friction generated between the blade and the fiber bundle is reduced, so that the fiber bundle is more stable. It was thought that was able to cut.

(比較例1)
従来技術である90°方向に裁断したチョップド繊維束を用いたSMCの力学特性を取得し、比較例とする。
(Comparative Example 1)
The mechanical properties of SMC using a chopped fiber bundle cut in the 90 ° direction, which is a conventional technique, are obtained and used as a comparative example.

使用する繊維束は実施例1と同様とし、裁断に用いる装置もローラーに取り付けられた刃の間隔を周方向に25mmとする以外は実施例1に記述した装置と同様の装置を用い、刃に対して90°の角度で連続な繊維束を挿入した。こうして得られたチョップド繊維束は強化繊維の繊維長が25mmでチョップド繊維束の端部がチョップド繊維束の繊維配向方向と90°の角度で直線状の形態を有していた。   The fiber bundle to be used is the same as in Example 1, and the apparatus used for cutting is the same as the apparatus described in Example 1 except that the interval between the blades attached to the rollers is 25 mm in the circumferential direction. A continuous fiber bundle was inserted at an angle of 90 °. The chopped fiber bundle thus obtained had a fiber length of the reinforcing fiber of 25 mm, and the end of the chopped fiber bundle had a linear form at an angle of 90 ° with the fiber orientation direction of the chopped fiber bundle.

実施例1と同様にSMCシートを作成し、成形を行った。   An SMC sheet was prepared and molded in the same manner as in Example 1.

金型キャビティ内に繊維強化プラスチックが充填されており、成形材料の流動性は良好であった。ソリはなく、繊維強化プラスチックの厚みは2.8mmであった。   The mold cavity was filled with fiber reinforced plastic, and the flowability of the molding material was good. There was no warp and the thickness of the fiber reinforced plastic was 2.8 mm.

引張試験の結果によると、引張弾性率は24GPa、引張強度は150MPaであった。また、得られた繊維強化プラスチックを切り出し、切り出し面を観察すると、図11のように切り出し面に並行に走るチョップド繊維束を観察すると、端部11で厚み方向に垂直に切れており、端部11の先に樹脂溜り21が発生していた。この樹脂溜り21のいくつかにはボイドが発生していた。   According to the results of the tensile test, the tensile modulus was 24 GPa and the tensile strength was 150 MPa. Further, when the obtained fiber reinforced plastic is cut out and the cut surface is observed, the chopped fiber bundle running in parallel with the cut surface as shown in FIG. 11 is cut at the end portion 11 perpendicular to the thickness direction. The resin reservoir 21 was generated at the tip of 11. Some of the resin reservoirs 21 had voids.

(比較例2)
比較例1よりも繊維長が長く、実施例1と同等レベルのさし渡し長さL=50mmを有するチョップド繊維束を用いたSMCの力学特性を取得し、比較例とする。
(Comparative Example 2)
The mechanical characteristics of SMC using a chopped fiber bundle having a fiber length longer than that of Comparative Example 1 and having a cut length L = 50 mm equivalent to that of Example 1 is obtained as a comparative example.

実施例1と同様な連続な繊維束を用い、ローラーに取り付けられた刃の間隔を周方向に50mmとし、ロータリーカッターの周方向に50mm間隔で刃を設け、刃に対して90°の角度で連続な繊維束を挿入した。こうして得られたチョップド繊維束は強化繊維の繊維長が50mmでチョップド繊維束の端部がチョップド繊維束の繊維配向方向と90°の角度で直線状の形態を有していた。   Using a continuous fiber bundle similar to that of Example 1, the interval between the blades attached to the rollers is set to 50 mm in the circumferential direction, and the blades are provided at intervals of 50 mm in the circumferential direction of the rotary cutter. A continuous fiber bundle was inserted. The chopped fiber bundle thus obtained had a fiber length of the reinforcing fiber of 50 mm, and the end of the chopped fiber bundle had a linear form at an angle of 90 ° with the fiber orientation direction of the chopped fiber bundle.

実施例1と同様にSMCシートを作成し、成形を行った。   An SMC sheet was prepared and molded in the same manner as in Example 1.

金型キャビティ内に繊維強化プラスチックが充填されており、成形材料の流動性は良好であった。ソリはなく、繊維強化プラスチックの厚みは2.8mmであった。また、引張試験の結果によると、引張弾性率は26GPa、引張強度は160MPaであり、ほぼ比較例1と同等の力学特性であった。従来のSMCでは繊維長を大きくしても力学特性の向上にほとんど寄与しないことが分かった。   The mold cavity was filled with fiber reinforced plastic, and the flowability of the molding material was good. There was no warp and the thickness of the fiber reinforced plastic was 2.8 mm. Further, according to the results of the tensile test, the tensile elastic modulus was 26 GPa and the tensile strength was 160 MPa, which were substantially the same mechanical properties as those of Comparative Example 1. It has been found that conventional SMC hardly contributes to the improvement of mechanical properties even if the fiber length is increased.

(比較例3)
45°方向に裁断したチョップド繊維束を用いたSMCの力学特性を取得し、比較例とする。
(Comparative Example 3)
The mechanical properties of SMC using chopped fiber bundles cut in the 45 ° direction are obtained and used as a comparative example.

実施例1と同様な連続な繊維束を用い、はさみで繊維に対して45°の角度で直線状に裁断した。このチョップド繊維束を用いて、実施例1と同様にSMCシートを作成し、成形を行った。   The same continuous fiber bundle as in Example 1 was used, and it was cut into a straight line at a 45 ° angle with respect to the fiber with scissors. Using this chopped fiber bundle, an SMC sheet was prepared and molded in the same manner as in Example 1.

金型キャビティ内に繊維強化プラスチックが充填されており、成形材料の流動性は良好であった。ソリはなく、繊維強化プラスチックの厚みは2.8mmであった。また、引張試験の結果によると、引張弾性率は25GPa、引張強度は200MPaであった。比較例1と比較すると、強度は高いものの、著しい向上は見られない。また、弾性率においてはほとんど向上が見られなかった。   The mold cavity was filled with fiber reinforced plastic, and the flowability of the molding material was good. There was no warp and the thickness of the fiber reinforced plastic was 2.8 mm. Moreover, according to the result of the tensile test, the tensile elastic modulus was 25 GPa and the tensile strength was 200 MPa. Compared with Comparative Example 1, although the strength is high, no significant improvement is observed. Further, almost no improvement was observed in the elastic modulus.

(比較例4)
炭素繊維束のフィラメント数を24,000本とする以外は、比較例1と同様にしてSMCシートを作成し、成形を行って平板物性を取得した。
(Comparative Example 4)
An SMC sheet was prepared and molded in the same manner as in Comparative Example 1 except that the number of filaments of the carbon fiber bundle was 24,000, and flat plate properties were obtained.

引張試験の結果によると、引張弾性率は22GPa、引張強度は110MPaであり、比較例1よりも低強度となった。フィラメント数が増えたことにより、繊維束端部での応力集中が激しくなり、強度が低下したものと考えられた。   According to the results of the tensile test, the tensile modulus was 22 GPa and the tensile strength was 110 MPa, which was lower than that of Comparative Example 1. As the number of filaments increased, the stress concentration at the end of the fiber bundle became intense and the strength was thought to have decreased.

従来のチョップド繊維束の製造方法の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the manufacturing method of the conventional chopped fiber bundle. 従来のチョップド繊維束の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the conventional chopped fiber bundle. 本発明のチョップド繊維束の製造方法の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the manufacturing method of the chopped fiber bundle of this invention. 本発明のチョップド繊維束の製造過程の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the manufacturing process of the chopped fiber bundle of this invention. 本発明のチョップド繊維束の製造過程の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the manufacture process of the chopped fiber bundle of this invention. 本発明のローラーの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the roller of this invention. 本発明のローラーの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the roller of this invention. 本発明のチョップド繊維束の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the chopped fiber bundle of this invention. 本発明のチョップド繊維束を用いたSMCシートの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the SMC sheet using the chopped fiber bundle of this invention. 本発明の繊維強化プラスチックの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the fiber reinforced plastics of this invention. 従来の繊維強化プラスチックの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional fiber reinforced plastic. 本発明のチョップド繊維束の製造過程の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the manufacturing process of the chopped fiber bundle of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:刃
2:刃が取り付けられたローラー
3:刃が取り付けられたローラー2の対となるローラー
4:繊維束
5:従来のチョップド繊維束
6:刃1の刃先の稜線方向
7:下流方向
8:上流方向
9:繊維配向方向
10:強化繊維
11:強化繊維の端部の集合体
12:本発明のチョップド繊維束
13:繊維束と接触している刃の刃先の稜線方向と繊維束の繊維配向方向とのなす角
14:繊維束の進行方向
15:ローラー3と接触している刃の刃先をローラー3に投影した線
16:ローラー3には接触していない刃の刃先をローラー3に投影した線
17:摩擦材
18:さし渡し長さ
19:繊維直交方向とチョップド繊維束の端部とのなす角
20:チョップド繊維束の切り出し断面
21:樹脂溜まり
22:隙間
1: Blade 2: Roller with blade attached 3: Roller to be paired with roller 2 with blade attached
4: Fiber bundle
5: Conventional chopped fiber bundle 6: Edge direction of blade edge of blade 1 7: Downstream direction 8: Upstream direction 9: Fiber orientation direction 10: Reinforcing fiber 11: Aggregation of end portions of reinforcing fiber 12: Chopped fiber of the present invention Bundle 13: Angle formed by the edge line direction of the blade edge of the blade in contact with the fiber bundle and the fiber orientation direction of the fiber bundle 14: Travel direction of the fiber bundle 15: The blade edge of the blade in contact with the roller 3 is transferred to the roller 3 Projected line 16: Projected line of the blade tip of the blade not contacting the roller 3 onto the roller 3 17: Friction material 18: Cutting length 19: Angle formed by the orthogonal direction of the fiber and the end of the chopped fiber bundle 20: Cut-out cross section of chopped fiber bundle 21: Resin pool 22: Gap

Claims (20)

実質的に一方向に強化繊維が引き揃えられた繊維束を裁断して、チョップド繊維束を得る、チョップド繊維束の製造方法であって、少なくとも一方のローラーが、該ローラーの回転軸平行方向であり、かつ、該ローラーの周方向に刃を等間隔に配列して取り付けたローラーである一対のローラーの間に、前記繊維束を連続的に供給し、前記ローラーに取り付けた刃と、前記ローラーの他方のローラーの受け部とを接触させて前記繊維束を裁断するに際し、前記ローラーに取り付けた刃と、前記繊維束の繊維配向方向とのなす角を2〜30°の範囲で前記繊維束を供給し、前記繊維束を前記ローラーに取り付けた刃と接触させて、前記繊維束を、該繊維束を構成する強化繊維の繊維長が5〜100mmとなるように裁断する、チョップド繊維束の製造方法。 A method for producing a chopped fiber bundle, which is obtained by cutting a fiber bundle in which reinforcing fibers are substantially aligned in one direction to obtain a chopped fiber bundle, wherein at least one of the rollers is parallel to the rotation axis of the roller. And a blade attached to the roller by continuously supplying the fiber bundle between a pair of rollers, which are rollers mounted by arranging the blades at equal intervals in the circumferential direction of the roller, and the roller When the fiber bundle is cut by bringing the receiving part of the other roller into contact with each other, the angle between the blade attached to the roller and the fiber orientation direction of the fiber bundle is in the range of 2 to 30 °. The chopped fiber bundle is cut by bringing the fiber bundle into contact with a blade attached to the roller, and cutting the fiber bundle so that the fiber length of the reinforcing fibers constituting the fiber bundle is 5 to 100 mm. Manufacturing method. 前記ローラーに取り付けた刃と前記繊維束の繊維配向方向とのなす角を実質的に一定とすることで、前記強化繊維の繊維長を実質的に一定とする、請求項1に記載のチョップド繊維束の製造方法。 2. The chopped fiber according to claim 1, wherein a fiber length of the reinforcing fiber is made substantially constant by making an angle formed by a blade attached to the roller and a fiber orientation direction of the fiber bundle substantially constant. A method of manufacturing a bundle. 前記刃を配列して取り付けたローラーにおいて、該ローラーの最大半径をR、該ローラー上であって互いに隣接する刃同士の配置間隔を角度Θとしたとき、前記ローラーに取り付けた刃と受けローラーとの隙間の最大値R(1−cos[Θ/2])を0.5〜10mmとする、請求項1または2に記載のチョップド繊維束の製造方法。 In the roller in which the blades are arranged and mounted, when the maximum radius of the roller is R, and the arrangement interval between adjacent blades on the roller is an angle Θ, the blade attached to the roller and the receiving roller The method for producing a chopped fiber bundle according to claim 1 or 2, wherein a maximum value R (1-cos [Θ / 2]) of the gap is 0.5 to 10 mm. 前記繊維束が10,000〜1,000,000本の炭素繊維からなる、請求項1〜3のいずれかに記載のチョップド繊維の製造方法。 The manufacturing method of the chopped fiber in any one of Claims 1-3 in which the said fiber bundle consists of 10,000-1,000,000 carbon fibers. 前記繊維束の幅Wと厚みtとの比率(W/t)が10〜1,000の範囲内である、請求項1〜4に記載のチョップド繊維束の製造方法。 The manufacturing method of the chopped fiber bundle of Claims 1-4 whose ratio (W / t) of the width W of the said fiber bundle and thickness t exists in the range of 10-1,000. 前記繊維束が実質的に無撚りである、請求項1〜5に記載のチョップド繊維束の製造方法。 The method for producing a chopped fiber bundle according to claim 1, wherein the fiber bundle is substantially untwisted. 前記強化繊維にサイジング剤が付着されており、サイジング剤が、チョップド繊維束全体の質量を基準として、0.1〜10質量%の範囲内である、請求項1〜6に記載のチョップド繊維束の製造方法。 The chopped fiber bundle according to claim 1, wherein a sizing agent is attached to the reinforcing fibers, and the sizing agent is in a range of 0.1 to 10% by mass based on the mass of the entire chopped fiber bundle. Manufacturing method. 前記繊維束と前記ローラーに取り付けた刃とが接触する裁断位置から上流方向の30cm以内に該繊維束の位置決めを行う機構を備えている、請求項1〜7のいずれかに記載のチョップド繊維の製造方法。 The chopped fiber according to any one of claims 1 to 7, further comprising a mechanism for positioning the fiber bundle within 30 cm in an upstream direction from a cutting position where the fiber bundle and a blade attached to the roller are in contact with each other. Production method. 前記繊維束と前記ローラーに取り付けた刃とが接触する裁断位置から上流方向の50cm以内に該繊維束を送り出す駆動機構を備えている、請求項1〜8のいずれかに記載のチョップド繊維の製造方法。 The chopped fiber production according to any one of claims 1 to 8, further comprising a drive mechanism for feeding the fiber bundle within 50 cm in an upstream direction from a cutting position where the fiber bundle and a blade attached to the roller are in contact with each other. Method. 前記駆動機構がニップローラーである、請求項9に記載のチョップド繊維の製造方法。 The chopped fiber manufacturing method according to claim 9, wherein the driving mechanism is a nip roller. 前記ローラーの受け部にのみ摩擦材が配置された、請求項1〜10のいずれかに記載のチョップド繊維束の製造方法。 The manufacturing method of the chopped fiber bundle in any one of Claims 1-10 with which the friction material was arrange | positioned only at the receiving part of the said roller. 前記ローラーに取り付けた刃が配置されたローラー上であり、かつ、前記ローラーに取り付けた刃に隣接した部位にのみ摩擦材が配置された、請求項1〜11のいずれかに記載のチョップド繊維束の製造方法。 The chopped fiber bundle according to any one of claims 1 to 11, wherein the friction material is disposed only on a portion where the blade attached to the roller is disposed and adjacent to the blade attached to the roller. Manufacturing method. 請求項1〜12のいずれかに記載の製造方法により得られたチョップド繊維束を、成形基体上に、前記多数のチョップド繊維束が一層あるいは複数層堆積するように散布するチョップド繊維束散布工程、および、前記成形基体上に散布された多数のチョップド繊維束を、互いに接合させることにより一体化し、チョップド繊維束集合体からなる成形材料を形成するチョップド繊維束集合体形成工程、とからなる、成形材料の製造方法。 A chopped fiber bundle spraying step of spraying the chopped fiber bundle obtained by the production method according to any one of claims 1 to 12 so that the plurality of chopped fiber bundles are deposited in a single layer or a plurality of layers on a molded substrate. And a chopped fiber bundle assembly forming step in which a large number of chopped fiber bundles dispersed on the molding substrate are integrated together to form a molding material composed of a chopped fiber bundle assembly. Material manufacturing method. 前記チョップド繊維束散布工程において、前記成形基体が平坦面を有し、該平坦面上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向が同一となるように、かつ、前記平坦面上に前記多数のチョップド繊維束からなるチョップド繊維束シートが形成されるように、前記平坦面上に前記チョップド繊維束が散布され、前記チョップド繊維束集合体形成工程において、前記多数のチョップド繊維束にて形成されたチョップド繊維束シートからなる成形材料が形成される、請求項13に記載の成形材料の製造方法。 In the chopped fiber bundle spreading step, the molding base has a flat surface, and the arrangement direction of the reinforcing fibers of the multiple chopped fiber bundles on the flat surface is the same, and on the flat surface The chopped fiber bundles are dispersed on the flat surface so that a chopped fiber bundle sheet composed of the multiple chopped fiber bundles is formed, and in the chopped fiber bundle assembly forming step, The manufacturing method of the molding material of Claim 13 in which the molding material which consists of a chopped fiber bundle sheet formed in this way is formed. 前記チョップド繊維束シートが形成された後、該形成されたチョップド繊維束シート上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向が同一となるように、かつ、前記形成されたチョップド繊維束シートにおけるチョップド繊維束の強化繊維の配列方向と異なるように、更に、前記形成されたチョップド繊維束シート上に前記多数のチョップド繊維束からなる別のチョップド繊維束シートが形成されるように、前記形成されたチョップド繊維束シート上に前記チョップド繊維束が散布され、チョップド繊維束シートの積層体からなる成形材料が形成される、請求項13に記載の成形材料の製造方法。 After the chopped fiber bundle sheet is formed, the chopped fibers are formed such that the arrangement directions of the reinforcing fibers of the multiple chopped fiber bundles on the formed chopped fiber bundle sheet are the same. Different from the arrangement direction of the reinforcing fibers of the chopped fiber bundle in the bundle sheet, and further, another chopped fiber bundle sheet composed of the multiple chopped fiber bundles is formed on the formed chopped fiber bundle sheet. The manufacturing method of the molding material of Claim 13 with which the said chopped fiber bundle is spread | dispersed on the formed chopped fiber bundle sheet | seat, and the molding material which consists of a laminated body of a chopped fiber bundle sheet | seat is formed. 前記成形基体上における前記多数のチョップド繊維束のそれぞれの強化繊維の配列方向がランダムになるように、前記成形基体上に前記チョップド繊維束が散布される、請求項13に記載の成形材料の製造方法。 The manufacturing of the molding material according to claim 13, wherein the chopped fiber bundles are dispersed on the molding substrate such that the arrangement directions of the reinforcing fibers of the plurality of chopped fiber bundles on the molding substrate are random. Method. 前記成形基体が、強化繊維を含む樹脂成形体を製造する際に用いられるマトリックス樹脂により形成された樹脂シートである、請求項13〜15のいずれかに記載の成形材料の製造方法。 The method for producing a molding material according to any one of claims 13 to 15, wherein the molding substrate is a resin sheet formed of a matrix resin used when a resin molding including reinforcing fibers is produced. 少なくとも、請求項1〜12に記載の方法で製造されたチョップド繊維束が用いられて一体化された成形材料。 A molding material integrated using at least the chopped fiber bundle produced by the method according to claim 1. 熱硬化性樹脂からなるマトリックス樹脂が含まれている、請求項18に記載の成形材料。 The molding material according to claim 18, comprising a matrix resin made of a thermosetting resin. 少なくとも、請求項18または19に記載の成形材料が用いられて成形された繊維強化プラスチック。 20. A fiber-reinforced plastic molded using at least the molding material according to claim 18 or 19.
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