JP2017202658A - 強化繊維基材の製造方法、及び強化繊維基材 - Google Patents

Abstract

【課題】
同じ方向に配向された強化繊維と熱可塑性樹脂とから成ると共に強化繊維の配向方向が当該強化繊維基材の長手方向に対し角度を為すように形成された強化繊維基材の製造に関し、強化繊維材料の層のみからなる新規な角度層材料としての強化繊維基材の製造方法及び強化繊維材料を提案する。
【解決手段】
その製造方法は、シート状の強化繊維材料であって複数本の前記強化繊維が一方向に引き揃えられて熱可塑性樹脂によって集束された強化繊維材料片を、その強化繊維の配向方向が強化繊維基材の前記長手方向に対し角度を為すかたちでテーブル上に敷置する敷置行程と、先に敷置された強化繊維材料片とそれに続いて敷置された繊維強化材料片とを前記長手方向において付き合わせた状態で、その両繊維強化材料片を互いの隣接側の側縁において溶着して連続したシート状とする溶着工程とを含む、ことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、繊維強化複合材の成形に用いられる連続した長尺シートの熱可塑性の強化繊維基材に関する。

炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の繊維強化複合材は、強化繊維基材（例えば、複数本の強化繊維（炭素繊維等）にマトリックス樹脂を含浸させて形成されたプリプレグ等）が複数枚積層されることによって形成された多層構造を有している。なお、そのマトリックス樹脂としては、熱硬化性の樹脂と熱可塑性の樹脂とが存在するが、熱硬化性樹脂に比べ、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として用いた強化繊維基材の方が、成型性の面で優れているということが知られている。

また、その強化繊維基材としては、強化繊維を経糸及び緯糸として形成された織物にマトリックス樹脂を含浸させた織物材や、強化繊維を一方向に引き揃えた状態でマトリックス樹脂を含浸させて集束させた所謂ＵＤ材がある。さらに、その強化繊維基材としては、前記織物や一方向に引き揃えられた強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた前記プリプレグの他に、強化繊維の集束性を維持する程度にマトリックス樹脂を添着させた所謂セミプレグとして形成されたものもある。

そして、繊維強化複合材は、前記のように強化繊維基材が各層を成す多層構造を有するものであり、強化繊維基材の積層を伴って成形されるものであるが、その積層にあたっては、例えば、前記した織物材やＵＤ材等の強化繊維基材が長尺のシート状に形成されてロール状に巻かれたロール体を準備し、そのロール体から強化繊維基材を引き出しつつ順次積層することで、そのロール体から切り出された強化繊維基材片が複数枚積層された状態とする、といった工程が行われる。

ところで、繊維強化複合材を成形するにあたっては、その各層を成す強化繊維基材片における強化繊維の配向方向を異ならせた状態で強化繊維基材片が積層されたかたちとすることで、強化繊維の配向方向を一致させた状態で強化繊維基材片が積層されたものと比べ、それによって成形される繊維強化複合材が剛性や強度の面において優れたものとなることが知られている。

そこで、前記のようなＵＤ材を強化繊維基材として、そのような強化繊維の配向方向が各層において異なる繊維強化複合材を成形する場合には、前記積層の工程において、前記ロール体からの強化繊維基材の引き出し方向を一層毎に異ならせるかたちで前記積層が行われることとなる。言い換えれば、その前記積層の工程は、層毎に強化繊維基材の引き出し方向を変えるという工程を伴うものとなる。

一方で、特許文献１には、前記のようにロール体のかたちで準備される長尺シート状の強化繊維基材（プリプレグによるシート材）について、その強化繊維基材を、強化繊維の配向方向が強化繊維基材の長手方向（前記ロール体からの引き出し方向）に対し角度を為すバイアスプライ材料（角度層材料）として準備する方法が開示されている。より詳しくは、特許文献１に開示された方法は、一方向に引き揃えられた強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させて形成された強化繊維材料を、ベース材料であるシート状の支持部材（ポリエチレンフィルム、紙等のシート材）に対し、その支持部材の長手方向に角度を為した状態でその長手方向に位置をずらして並列的に順次積層することで、強化繊維の配向方向が前記のように角度を為す角度層材料（強化繊維基材）を製造するものとなっている。また、特許文献１には、そのＵＤ材におけるマトリックス樹脂について、熱により溶融される樹脂（熱可塑性樹脂）であることも開示されている。

そして、強化繊維の配向方向が前記のように角度を為す強化繊維基材を前記のようにして製造すると共に、前記したＵＤ材を含め、強化繊維基材の長手方向に対し強化繊維の配向方向が異なる複数種類の強化繊維基材を準備することで、繊維強化複合材を成形するための強化繊維基材の積層時において、前記ロール体からの強化繊維基材の引き出し方向を異ならせることなく、各層において強化繊維の配向方向が異なる状態での前記積層が可能となる。

但し、特許文献１では、角度層材料としての強化繊維基材の製造については、前記のように、支持部材上に強化繊維材料を積層し、支持部材に対し強化繊維材料が接着された状態としてシート状に形成することしか開示されていない。従って、その強化繊維材料が積層されて成形された繊維強化複合材は、前記した支持部材の層を含むものとなる。そして、強化繊維材料の層のみからなる角度層材料としての強化繊維基材の製造については、従来において全く提案されていない。

特開２０１１−２１９２６９号公報

そこで、本発明は、強化繊維基材の製造に関し、強化繊維材料の層のみからなる（強化繊維材料１層のみで形成された）新規な角度層材料としての強化繊維基材の製造方法及び強化繊維材料を提案する。

本発明による強化繊維基材の製造方法は、繊維強化複合材の製造に用いられる連続した長尺シート状の強化繊維基材であって、同じ方向に配向された強化繊維と熱可塑性樹脂とから成ると共に前記強化繊維の配向方向が当該強化繊維基材の長手方向に対し角度を為すように形成された強化繊維基材を製造するための方法である。

そして、その製造方法は、シート状の強化繊維材料であって複数本の前記強化繊維が一方向に引き揃えられて熱可塑性樹脂によって集束された強化繊維材料片を、その前記強化繊維の配向方向が前記強化繊維基材の前記長手方向に対し角度を為すかたちでテーブル上に敷置する敷置行程であって、前記テーブル上における前記長手方向と平行な前記強化繊維基材の送り方向に関し、先に敷置された先行の前記強化繊維材料片に対する後方で前記強化繊維材料片を敷置する敷置工程と、前記先行の前記強化繊維材料片とその後に敷置された後行の前記繊維強化材料片とを前記長手方向において付き合わせた状態で、前記先行の前記強化繊維材料片と前記後行の前記繊維強化材料片とを互いの隣接側の側縁において溶着して連続したシート状とする溶着工程とを含む、ことを特徴とする。

また、本発明による強化繊維基材であって繊維強化複合材の製造に用いられる連続した長尺シートの強化繊維基材は、シート状の強化繊維材料片であって複数本の強化繊維が一方向に引き揃えられて熱可塑性樹脂によって集束された強化繊維材料片が、その前記強化繊維の配向方向を前記強化繊維基材の長手方向と異ならせた状態で前記長手方向に並ぶと共に、前記長手方向において隣接する前記強化繊維材料片同士がその隣接側の側縁において溶着されて一体化されることで連続したシート状に形成されている、ことを特徴とする。

本発明による前述の角度層材料としての強化繊維基材の製造方法によれば、前述の特許文献１の製造方法のようにフィルム等の支持部材を使用することなく、積層を伴わない強化繊維材料のみによる強化繊維基材の製造が可能となる。

本発明による製造方法を実現するための装置の一例を示す斜視図。 図１に示す装置における一部の機構について、その作用を説明するために構成を概略的に示した概略説明図。 図１に示す装置における本発明による製造方法が実現される部分を概略的に示す平面図。 本発明による製造方法を実現するための装置の他の例を示す斜視図。

以下、本発明による強化繊維基材の製造方法に関し、その一実施形態（実施例）を説明する。なお、以下で説明する実施例は、図１等に示す自動積層装置をベースとした装置によって本発明を実現する例である。また、以下で説明する実施例において、その強化繊維基材の製造に用いられる強化繊維材料片は、強化繊維としての炭素繊維を一方向に引き揃えて熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂等）を含浸させて形成された熱可塑性のＵＤプリプレグによる材料片であって細幅シート状を為す材料片であるものとする。さらに、本発明による強化繊維基材は長尺シート状を為すものであり、本実施例では、その強化繊維基材は、強化繊維（炭素繊維）の配向方向が、その強化繊維基材の長手方向及びその長手方向と水平方向において直交する強化繊維基材の幅方向に対し角度を為すように形成されたものとする。

図１〜３に示す装置は、本実施例において本発明による強化繊維基材の製造方法を実現するための自動積層装置をベースとした装置（以下、「基材形成装置」と言う。）である。なお、その基材形成装置は、本発明に関わる部分及び供給ヘッド（ヘッド装置）の一部の構成を除いては、基本的には、特開２０１５−２１７５４０号公報に開示された自動積層装置と同様の構成を有する装置である。

図１に示すように、基材形成装置は、前記した強化繊維材料片の元となる強化繊維材料の原反ロール２１を搭載する供給ヘッド２０と、強化繊維材料片が順次敷置されてシート状の強化繊維基材が形成されるテーブル４０と、供給ヘッド２０を吊り下げるかたちで支持する（吊持する）門型の支持機構５０であって強化繊維材料片をテーブル４０の上面上に敷置するためにテーブル４０上で供給ヘッド２０を移動させる支持機構５０とを備えている。また、基材形成装置は、テーブル４０上でシート状に形成された強化繊維基材を巻き取る巻取機構を備えている。

それらの各構成要素について、テーブル４０は、平面視において矩形状を為す天板４１と、天板４１を支持する支持台４３とで構成されている。そして、そのテーブル４０における天板４１の上面が、強化繊維材料片を敷置する敷置面となる。

支持機構５０は、前記のように門型の構造を有するものであって、一対のサイドレール５１、５１、各サイドレール５１に対応させて設けられた一対のコラム５３、５３、及び両コラム５３、５３間に架設されたクロスビーム５５から成るガントリ部と、ガントリ部におけるクロスビーム５５上に設けられて供給ヘッド２０を支持するサドル部５７とを備えている。

その支持機構５０について、ガントリ部における一対のサイドレール５１、５１は、支持機構５０のベースとなる部分であって、長尺角柱状の基部５１ａを主体とする部分である。そして、その一対のサイドレール５１、５１は、その長手方向がテーブル４０における天板４１の長辺方向と平行を為す向きで、テーブル４０に対し、天板４１の短辺方向における両側において床面上に設置されている。また、その各サイドレール５１において、基部５１ａの上面には、対応するコラム５３の前記長手方向における移動を案内するためのガイドレール５１ｂが設けられている。なお、前記のようにテーブル４０（天板４１）の長辺方向とサイドレール５１の長手方向とは同じ方向であり、それらの方向は基材形成装置における前後方向に一致する。そこで、以下では、それらの方向及びそれと平行な方向を「前後方向」と称して説明する。

各コラム５３は、台座部５３ａ、及び台座部５３ａ上に立設された一対の支柱５３ｂ、５３ｂで構成されている。そして、各コラム５３は、その台座部５３ａにおいて対応するサイドレール５１における基部５１ａ上に載置された状態で設けられると共に、台座部５３ａがサイドレール５１におけるガイドレール５１ｂに案内されるかたちでサイドレール５１の前後方向に移動可能に設けられている。また、クロスビーム５５は、長尺角柱状の梁部材であって、その両端部のそれぞれがコラム５３における各支柱５３ｂの上端に取り付けられるかたちで、一対のコラム５３、５３間に架設されている。但し、そのようにクロスビーム５５が架設された状態において、両コラム５３、５３は、サイドレール５１の前後方向における位置が一致する状態となっており、それにより、クロスビーム５５は、その長手方向がサイドレール５１の前後方向と直交する方向（テーブル４０（天板４１）の短辺方向）に一致する状態となっている。

そして、そのような梁構造を有するガントリ部において、各サイドレール５１とそれに対応するコラム５３との間には、例えばラック、ピニオンギア、駆動モータ等から成る駆動機構（いずれも図示略）が設けられている。すなわち、ガントリ部は、一対のコラム５３、５３及び両コラム５３、５３間に架設されたクロスビーム５５が、その駆動機構により、サイドレール５１の前後方向に沿って移動するように駆動される構成となっている。なお、前記のように、クロスビーム５５の長辺方向とテーブル４０（天板４１）の短辺方向とは同じ方向であり、それらの方向は基材形成装置における幅方向に一致する。そこで、以下では、それらの方向及びそれと平行な方向を全て「幅方向」と称して説明する。

サドル部５７は、供給ヘッド２０を支持機構５０に対し支持された状態とするための機構であって、前記のように構成されたガントリ部におけるクロスビーム５５上に設けられている。そのサドル部５７は、クロスビーム５５上で幅方向に移動可能に設けられた板状のサドルベース５７ａを主体とする。また、そのサドル部５７は、サドルベース５７ａにおけるクロスビーム５５側の面から下方へ向けて突出するようなかたちで、サドルベース５７ａに対し回転自在に支持された支持シャフト５７ｂを有している。そのため、ガントリ部におけるクロスビーム５５には、その支持シャフト５７ｂの配置を許容すると共に幅方向におけるサドル部５７の移動を許容するために、クロスビーム５５を上下方向に貫通すると共にその幅方向に延在する孔５５ａが形成されている。そして、サドル部５７における支持シャフト５７ｂは、その孔５５ａに挿通され、クロスビーム５５の下方まで延びている。

また、サドル部５７は、サドルベース５７ａ上に設けられたヘッド駆動機構を有している。そのヘッド駆動機構は、支持シャフト５７ｂを回動させるための構成であり、駆動モータ５７ｃ及び駆動モータ５７ｃと支持シャフト５７ｂとを連結して駆動モータ５７ｃの出力軸の回転を支持シャフト５７ｂに伝達する駆動伝達機構５７ｄとで構成されている。従って、サドル部５７は、その支持シャフト５７ｂが、鉛直方向に延びる自身の軸心を回転中心として、そのヘッド駆動機構によって回動される構成となっている。

その上で、支持機構５０においては、そのサドル部５７とクロスビーム５５との間に、サドル部５７を幅方向に沿って移動させるための駆動機構が設けられている。図示の例はその一例であって、その駆動機構は、サドル部５７におけるサドルベース５７ａの側面に対し出力軸の軸心を鉛直方向に向けて取り付けられた駆動モータ５９ａ、クロスビーム５５の側面に取り付けられたラック５９ｂ、及び駆動モータ５９ａの出力軸に取り付けられると共にラック５９ｂと噛合するピニオンギア５９ｃで構成されている。従って、支持機構５０は、その駆動機構により、クロスビーム５５上においてサドル部５７が幅方向に移動するように駆動される構成となっている。

強化繊維材料を供給するための供給ヘッド２０は、以上のように構成された支持機構５０におけるサドル部５７の支持シャフト５７ｂに取り付けられることで、支持機構５０におけるクロスビーム５５に吊持された状態で設けられている。そして、支持機構５０において、両コラム５３、５３がサイドレール５１、５１上で前後方向に移動するように駆動される、及び／又は、サドル部５７がクロスビーム５５上で幅方向に移動するように駆動されることで、供給ヘッド２０は、テーブル４０の上方において、前後方向、幅方向、あるいは前後方向及び幅方向と交差する方向へ移動する。

その供給ヘッド２０は、一対の支持板２３、２３を含む支持フレームを主体としており、その支持板２３、２３間で前記した原反ロール２１を支持している。なお、その原反ロール２１は、長尺テープ状の強化繊維材料がリール（巻枠）に巻回されて形成されたものである。また、その原反ロール２１における強化繊維材料は、本実施例では、強化繊維としての炭素繊維による熱可塑性のＵＤプリプレグを細幅テープ状とした材料（以下、「プリプレグテープＰＴ」と言う。）である。

そして、基材形成装置においては、その供給ヘッド２０における原反ロール２１からプリプレグテープＰＴが引き出されると共に、そのプリプレグテープＰＴから切り出された強化繊維材料片としてのプリプレグテープ片ＰＴ’がテーブル４０（天板４１）上に順次敷置される。そのため、供給ヘッド２０は、そのようなプリプレグテープ片ＰＴ’のテーブル４０上への敷置を実現するための各機構を支持フレームの内部（支持板２３、２３間）に備えている。

図２は、そのような供給ヘッド２０における支持フレーム内の構成を概略的に示した図である。図２に示すように、供給ヘッド２０においては、原反ロール２１から引き出されたプリプレグテープＰＴがガイドロール２２に巻き掛けられて転向され、その敷置を実行する敷置機構２７へ向けて送り出されている。そこで、その供給ヘッド２０において、ガイドロール２２と敷置機構２７との間には、それぞれが一対のロールから成る２組のニップロール２４、２５が設けられている。

各ニップロール２４、２５は、駆動機構（図示略）によって予め設定された回転速度で回転駆動される駆動ロール２４ａ、２５ａと、その駆動ロール２４ａ、２５ａに対し接離可能に設けられると共にプリプレグテープＰＴの敷置時において駆動ロール２４ａ、２５ａに圧接されて従動回転する従動ローラ２４ｂ、２５ｂとで構成されている。そして、ガイドロール２２を経たプリプレグテープＰＴは、その両ニップロール２４、２５に挟持された状態で導かれ、各ニップロール２４、２５における駆動ローラ２４ａ、２５ａが回転駆動されることで敷置機構２７側へ送られる。

また、供給ヘッド２０は、プリプレグテープＰＴが予め定められた長さのプリプレグテープ片ＰＴ’として敷置されるように、プリプレグテープＰＴからプリプレグテープ片ＰＴ’を切り出すためのカッタ装置２６を備えている。そのカッタ装置２６は、ニップロール２４、２５間に設けられており、プリプレグテープＰＴを切断するためのカッタ２６ａと、カッタ２６ａと上下方向において対向するように設けられた受け台２６ｂとを備えている。なお、その受け台２６ｂは、その上面である受け面の位置がニップロール２４、２５間におけるプリプレグテープＰＴの経路と上下方向において略一致するように設けられている。

また、そのカッタ装置２６は、カッタ２６が受け台２６ｂから離間した退避位置とカッタ２６ａの刃先が受け台２６ｂの受け面に接する切断位置との２位置間でカッタ２６ａを変位させるための駆動機構（図示略）を備えている。そして、プリプレグテープＰＴがニップロール２４、２５間に亘る状態（両ニップロール２４、２５に挟持された状態）で、受け面２６ｂへ向けてカッタ２６ａが駆動されることで、プリプレグテープＰＴが切断される。

敷置機構２７は、ニップロール２５から送り出されたプリプレグテープＰＴをテーブル４０（天板４１）上に敷置するための機構であって、プリプレグテープＰＴを上方から押さえ付けてテーブル４０の所望の位置に敷置するための敷置ガイド２７ａを備える。そして、敷置機構２７は、その敷置ガイド２７ａがボールねじ機構によって支持されて上下方向に変位するように駆動される構成となっている。

具体的には、敷置機構２７は、駆動モータ２７ｂ、駆動モータ２７ｂの出力軸に連結されたねじ軸２７ｃ、及びねじ軸２７ｃに螺合されたナット２７ｄから成るボールねじ機構を含み、敷置ガイド２７ａがブラケット２７ｅを介してボールねじ機構におけるナット２７ｄに支持された構成となっている。また、その敷置機構２７は、ねじ軸２７ｃの回転に対するナット２７ｄ及びブラケット２７ｅの共周りを阻止すると共にブラケット２７ｅ及び敷置ガイド２７ａの上下方向の移動を案内するガイド（図示略）を備えている。その構成により、敷置機構２７は、駆動モータ２７ｂによるねじ軸２７ｃの回転駆動に伴い、その回転方向によってナット２７ｄ及びブラケット２７ｅが上方又は下方へ向けて変位し、それに従って敷置ガイド２７ａが上下方向に変位する構成となっている。

そして、その敷置機構２７においては、敷置ガイド２７ａの上下方向における位置に関し、プリプレグテープＰＴを敷置する際の位置であってテーブル４０の前記敷置面に近接した位置である作動位置、及びテーブル４０の前記敷置面から上方へ離間した位置である退避位置の２位置間で敷置ガイド２７ａが変位するように、駆動モータ２７ｂの駆動が制御される。

以上で説明した構成によれば、前述のように、支持機構５０においてコラム５３、５３及び／又はサドル部５７が前記のように移動することで、供給ヘッド２０がテーブル４０上を移動する。また、供給ヘッド２０においては、その移動に合せた送り量で供給ヘッド２０におけるニップロール２５から敷置機構２７側へプリプレグテープＰＴが送られると共に、敷置機構２７における敷置ガイド２７ａが前記作動位置へ下降した状態とされてニップロール２５から送り出されたプリプレグテープＰＴが敷置ガイド２７ａによってテーブル４０上に押さえ付けられた状態とされる（図２（ａ））。それにより、その供給ヘッド２０の移動に伴い、テーブル４０上においてプリプレグテープＰＴが供給ヘッド２０の通過経路上に敷置された状態となる。

その上で、供給ヘッド２０においては、予め定められた長さのプリプレグテープＰＴが原反ロール２１から引き出された時点で、カッタ装置２６によりも上流側（プリプレグテープＰＴの経路における原反ロール２１側）に位置するニップロール２４における駆動ローラ２４ａの回転が停止されると共に、ニップロール２４、２５間に亘るプリプレグテープＰＴがカッタ装置２６によって切断される。それにより、プリプレグテープＰＴにおけるその切断位置よりも上流側の部分の送りが停止されて原反ロール２１からのプリプレグテープＰＴの引き出しが停止された状態となる。但し、プリプレグテープＰＴにおける前記切断位置よりも先端側の部分（プリプレグテープ片ＰＴ’）は、下流側のニップロール２５によって敷置機構２７側へ送られる。その結果として、予め定められた長さのプリプレグテープ片ＰＴ’が、供給ヘッド２０の移動方向と一致した方向でテーブル４０上に敷置される。このように、基材形成装置においては、供給ヘッド２０の移動を伴ってプリプレグテープ片ＰＴ’の敷置工程が実行される。

以上のような基材形成装置において、プリプレグテープ片ＰＴ’は、先に敷置された先行のプリプレグテープ片ＰＴ’に対し、幅方向に位置を合せた状態で、前後方向における後方に並べられるかたちで敷置される。そして、その順次敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’がテーブル４０上において接合されることで、そのプリプレグテープ片ＰＴ’による長尺シート状の強化繊維基材（以下、「プリプレグシートＰＳ」と言う。）が形成される。従って、そのプリプレグシートＰＳの長手方向は前記した前後方向と一致し、その幅方向は前記した幅方向と一致する。因みに、ここで言う前後方向における「後方」とは、そのように形成される強化繊維基材（プリプレグシートＰＳ）の送り方向であって後述の巻取機構が設けられる側を前方としたときの後方（その前方とは反対側の方向）である。

なお、前記した先行のプリプレグテープ片ＰＴ’は、それに続いてその後方に敷置される後行のプリプレグテープ片ＰＴ’が敷置される段階では、既にプリプレグシートＰＳに一体化された状態となっている。従って、その後行のプリプレグテープ片ＰＴ’は、実際には、プリプレグシートＰＳに対しその後方において敷置される。但し、そのプリプレグシートＰＳの後端部を形成しているのはその後行のプリプレグテープ片ＰＴ’に対する先行のプリプレグテープ片ＰＴ’であるため、後行のプリプレグテープ片ＰＴ’は、前記のように、それに対する先行のプリプレグテープ片ＰＴ’の後方に並べられるかたちで敷置される、とみなすことができる。

その上で、本実施例では、その形成される強化繊維基材としてのプリプレグシートＰＳは、前述のように、強化繊維（炭素繊維）の配向方向がその長手方向（前後方向）及び幅方向に対し予め定められた所定の角度を為すものとなっている。一方で、前記のように敷置されるプリプレグテープ片ＰＴ’における強化繊維の配向方向は、その長手方向に沿った方向となっている。従って、前記した敷置工程は、供給ヘッド２０をテーブル４０の前後方向及び幅方向に対し前記所定の角度を為す方向に移動させるかたちで行われる。なお、以下では、その所定の角度については、幅方向に対する角度で表し、その角度を３０°として説明する。

因みに、その敷置工程における供給ヘッド２０の移動は、ガントリ部においてコラム５３、５３及びクロスビーム５５を後方へ移動させつつ、供給ヘッド２０を支持するサドル部５７をクロスビーム５５上で幅方向に移動させることにより実現される。また、その移動時において、供給ヘッド２０は、両支持板２３、２３がその移動方向と平行を為すと共に、原反ロール２１が敷置機構２７よりも移動方向における前側に位置する状態とされる。そして、その供給ヘッド２０の状態は、支持機構５０におけるサドル部５７において、その供給ヘッド２０を支持する支持シャフト５７ｂがヘッド駆動機構によって回動されることで為される。

また、前記のように順次敷置されるプリプレグテープ片ＰＴ’によってシート状に形成されるプリプレグシートＰＳは、テーブル４０の前方に設けられた巻取機構における巻軸４５によって巻き取られる。なお、その巻取機構については、公知の装置と同様のものであるために詳細な説明は省略するが、巻軸４５を支持する支持機構、及び支持機構に支持された巻軸４５を回転駆動する駆動機構（いずれも図示略）等で構成されている。また、巻取機構は、テーブル４０と巻軸４５との間に設けられたガイドロール４７を有している。そして、テーブル４０上で形成されたプリプレグシートＰＳは、ガイドロール４７を経由して巻軸４５側へ導かれ、その巻軸４５に巻き取られることで、テーブル４０上において前方へ送られる。

さらに、本実施例の基材形成装置は、既に形成されたプリプレグシートＰＳに対し、テーブル４０上において新たに敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’（後行のプリプレグテープ片ＰＴ’）を接合するための構成として、テーブル４０上に設けられた位置合せ機構、及び供給ヘッド２０に設けられた溶着機構２９を備えている。それらの構成について、詳しくは以下の通りである。

位置合せ機構は、先に敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’によって形成されたシート状のプリプレグシートＰＳに対し、新たに敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’を前後方向において隙間無く隣接した状態とするための機構である。そして、その位置合せ機構は、プリプレグテープ片ＰＴ’をプリプレグシートＰＳの後側（前後方向における前記後方の側）の側縁（以下、「後縁」と言う。）に突き合わせる押接プレート６１を含む突合せ機構と、そのプリプレグテープ片ＰＴ’の位置を保持する位置保持機構６３とを備える。

その突合せ機構において、押接プレート６１は、平面視において長尺矩形状を為す薄板状の部材であり、敷置されるプリプレグテープ片ＰＴ’の長手方向の寸法よりも大きい長辺方向の寸法を有する部材である。そして、その押接プレート６１は、テーブル４０上において、その長辺方向に延びる側面がプリプレグシートＰＳの前記後縁と平行を為す向きで、プリプレグシートＰＳの前記後縁から離間した位置に配置される。また、突合せ機構は、その押接プレート６１をテーブル４０上で変位させる駆動機構（図示略）を備えている。但し、その駆動機構は、プリプレグシートＰＳの前記後縁と直交する方向で押接プレート６１を変位させるように構成されているものとする。それにより、その突合せ機構においては、押接プレート６１は、前記側面がプリプレグシートＰＳの前記後縁に対し平行を為したまま、プリプレグシートＰＳの前記後縁に対し接近、離間するように駆動される。

そして、その突合せ機構においては、前記した敷置工程によってプリプレグシートＰＳの前記後縁に沿ってプリプレグテープ片ＰＴ’が敷置された後、押接プレート６１がプリプレグシートＰＳ側へ変位するように駆動される。それにより、その新たに敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’は、押接プレート６１によって押され、プリプレグシートＰＳの前記後縁に押し付けられた状態となる。その結果として、テーブル４０上においては、そのプリプレグテープ片ＰＴ’が、プリプレグシートＰＳの前記後縁に突き合わされ、プリプレグシートＰＳに対し隙間無く隣接配置された状態となる。但し、その押接プレート６１によるプリプレグテープ片ＰＴ’を押す量（あるいは力）は、その押す方向においてプリプレグテープ片ＰＴ’を変形させない（潰さない）程度に設定されているものとする。

位置保持機構６３は、前記のようにプリプレグシートＰＳに対し突き合わされた状態となったプリプレグテープ片ＰＴ’のプリプレグシートＰＳに対する位置を保持するための機構である。そこで、その位置保持機構６３は、プリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’を上方から押さえ付けて前記のようにプリプレグテープ片ＰＴ’の位置を保持する保持プレート６３ａを備えている。

より詳しくは、位置保持機構６３は、テーブル４０上において幅方向に離間して配置されると共に前後方向に移動可能に設けられた一対の支脚ブロック６３ｂ、６３ｂ、及びその支脚ブロック６３ｂ、６３ｂ間に掛け渡されるかたちで設けられた支持梁６３ｃを含み、保持プレート６３ａは、支持梁６３ｃに吊下げられるかたちで設けられている。なお、テーブル４０上には、幅方向における両側部のそれぞれに前後方向に延在するガイドレール４１ａ、４１ａが設けられており、各支脚ブロック６３ｂは、そのレール４１ａに案内されるかたちで前後方向に移動可能に設けられると共に、駆動機構（図示略）によって前後方向へ移動する構成となっている。

また、支持梁６３ｃは、その両端部において支脚ブロック６３ｂに載置されるかたちでテーブル４０の前記敷置面の上方に設けられている。但し、支持梁６３ｃは、軸ピン等を介し、支脚ブロック６３ｂに対し回動可能に連結されている。その上で、支持梁６３ｃは、テーブル４０上での前後方向における両支脚ブロック６３ｂ、６３ｂの位置により、前記のように敷置されるプリプレグテープ片ＰＴ’に対し平面視において平行を為す、すなわち、幅方向に対し３０°の角度を為すように設けられている。

そして、保持プレート６３ａは、その支持梁６３ｃに対し平面視において平行を為すと共に重複するような配置で、支持梁６３ｃの下方に設けられている。但し、支持梁６３ｃに対する保持プレート６３ａの支持は、保持プレート６３ａを上下方向に変位させる駆動手段（例えば、エアシリンダ／詳細略）を介して行われているものとする。従って、保持プレート６３ａは、その駆動手段によって下方へ向けて変位されることで、テーブル４０上におけるプリプレグシートＰＳやプリプレグテープ片ＰＴ’を押さえ付けてその位置を保持することができる構成となっている。

さらに、保持プレート６３ａは、図３に示すように、板厚方向に貫通すると共にその長辺方向に延びるように形成された透孔６３ａ１を有しており、狭幅の部分と広幅の部分とが両端部において連結されたような形状となっている。因みに、その狭幅の部分は敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’の位置を保持するための部分であり、広幅の部分はプリプレグテープＰＳの位置を保持するための部分である。また、その保持プレート６３ａに形成された透孔６３ａ１は、後述する溶着機構２９における溶着ヘッドが通過可能な大きさとなっている。

なお、以上で説明した突合せ機構及び位置保持機構を備えた位置合せ機構においては、必要に応じて、幅方向に関しプリプレグシートＰＳに対するプリプレグテープ片ＰＴ’の位置を合せる機構が備えられる。

溶着機構２９は、前記のように供給ヘッド２０に設けられており、プリプレグテープ片ＰＴ’をプリプレグシートＰＳに対し溶着するための溶着器２９ａを備える。この溶着器２９ａは、例えば、内蔵されたヒータの熱を溶着ヘッド２９ａ１を介して対象に作用させる加熱溶着器である。但し、本発明におけるその溶着のために用いられる溶着器は、そのような加熱溶着器に限らず、赤外線溶着器や超音波溶着器、あるいはレーザ溶着器等であっても良い。

その溶着機構２９において、溶着器２９ａは、敷置機構２７における敷置ガイド２７ａと同様に、ボールねじ機構によって支持されている。具体的には、溶着機構２９は、駆動モータ２９ｂ、駆動モータ２９ｂの出力軸に連結されたねじ軸２９ｃ、及びねじ軸２９ｃに螺合されたナット２９ｄから成るボールねじ機構を含み、溶着器２９がブラケット２９ｅを介してボールねじ機構におけるナット２９ｄに支持される構成となっている。また、
その溶着機構２９は、ねじ軸２９ｃの回転に対するナット２９ｄ及びブラケット２９ｅの共周りを阻止すると共にブラケット２９ｅ及び溶着器２９ａの上下方向の移動を案内するガイド（図示略）を備えている。その構成により、溶着機構２９は、駆動モータ２９ｂによるねじ軸２９ｃの回転駆動に伴い、その回転方向によってナット２９ｄ及びブラケット２９ｅが上方又は下方へ向けて変位し、それに従って溶着器２９ａが上下方向に変位する構成となっている。

そして、その溶着機構２９においては、溶着ヘッド２９ａ１の上下方向における位置に関し、前記のような溶着が行われる際の位置であってテーブル４０の前記敷置面に近接した位置である溶着位置、及びテーブル４０の前記敷置面から上方へ離間した位置である退避位置の２位置間で溶着ヘッド２９ａ１が変位するように、駆動モータ２９ｂの駆動が制御される。但し、前記した敷置工程においては、その溶着機構２９における溶着ヘッド２９ａ１は、前記退避位置に位置した状態とされる。

次に、以上のような構成を有する基材形成装置による長尺シート状の強化繊維基材としてのプリプレグシートＰＳの製造方法について説明する。

先ず、その基材形成装置においては、前述のように、そのテーブル４０上において、先に敷置された（先行の）プリプレグテープ片ＰＴ’によって形成されたプリプレグシートＰＳに対するその後方の隣接した位置に、プリプレグシートＰＳの前記後縁に沿った方向、すなわち、プリプレグシートＰＳの幅方向に対し３０°の角度を為す方向で、（後行の）プリプレグテープ片ＰＴ’を敷置する敷置工程が行われる。なお、前述のように、敷置されるプリプレグテープ片ＰＴ’における強化繊維（炭素繊維）の配向方向は、そのプリプレグテープ片ＰＴ’の長手方向に沿った方向となっている。それに対し、敷置工程においては、プリプレグテープ片ＰＴ’は、プリプレグシートＰＳの幅方向に対し３０°の角度を為す状態となるように敷置される。従って、そのようにプリプレグテープ片ＰＴ’が敷置された結果として、強化繊維（炭素繊維）の配向方向は、プリプレグシートＰＳの幅方向に対し３０°の角度を為すかたちとなる。

その敷置工程によって前記のようにプリプレグテープ片ＰＴ’が敷置された後、位置合せ機構における突合せ機構が駆動される。具体的には、その突合せ機構における押接プレート６１が、プリプレグテープ片ＰＴ’へ向けてテーブル４０上で変位するように駆動される。それにより、敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’は、押接プレート６１によってプリプレグシートＰＳ側へ押されてプリプレグシートＰＳの前記後縁に突き合わされ、プリプレグシートＰＳに対し隙間無く隣接配置された状態となる。

なお、このプリプレグテープ片ＰＴ’をプリプレグシートＰＳの前記後縁に突き合わせる工程（突合せ工程）は、敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’とプリプレグシートＰＳの前記後縁との間の隙間を無くす工程である。但し、敷置工程においてプリプレグシートＰＳの前記後縁との間に隙間が無い状態にプリプレグテープ片ＰＴ’の敷置が行われ、且つ、テーブル４０等の構成によってその隙間の無い状態が維持される（プリプレグテープ片ＰＴ’が動き難い状態となっている）場合には、この敷置工程は省略される。従って、その場合は、その位置合せ機構における突合せ機構も不要となる。

そして、前記のようにプリプレグテープ片ＰＴ’がプリプレグシートＰＳに対し隙間無く隣接配置された状態において、位置合せ機構における位置保持機構６３が駆動される。具体的には、位置保持機構６３は、先ず両支脚ブロック６３ｂ、６３ｂが後方へ向けて移動するように駆動される。但し、その移動は、支持梁６３ｃ及び保持プレート６３ａが幅方向に対し為す角度（３０°）を維持した状態で行われる。その上で、その移動は、前後方向に関し、保持プレート６３ａに形成された透孔６３ａ１が、プリプレグシートＰＳとプリプレグテープ片ＰＴ’との隣接部分（プリプレグシートＰＳの前記後縁及びその前記後縁に突き合わされるプリプレグテープ片ＰＴ’の前記側縁）の上方に位置する状態となった時点で停止される。それにより、保持プレート６３ａは、平面視においてその透孔６３ａ１の前後方向における中央に前記隣接部分が位置する配置となり、前記狭幅の部分がプリプレグテープ片ＰＴ’の上方に位置すると共に前記広幅の部分がプリプレグシートＰＳの上方に位置する状態となる。

次いで、位置保持機構６３は、保持プレート６３ａが前記のように配置された状態で、保持プレート６３ａが下方（プリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’）へ向けて変位するように駆動される。それにより、位置保持機構６３は、保持プレート６３ａにおける前記広幅の部分がプリプレグシートＰＳを前記後縁の近傍でテーブル４０に対し押さえ付けると共に、前記狭幅の部分がプリプレグテープ片ＰＴ’をテーブル４０に対し押さえ付けた状態となる。その結果として、プリプレグテープ片ＰＴ’は、その前記側縁がプリプレグシートＰＳの前記後縁に突き合わされた状態で、プリプレグシートＰＳに対する位置が保持された状態となる。そして、そのようにプリプレグテープ片ＰＴ’の位置を保持する工程（位置保持工程）が完了すると、突合せ機構は、その押接プレート６１がプリプレグテープ片ＰＴ’から離間する方向へ変位するように駆動される。

その上で、供給ヘッド２０に設けられた溶着機構２９により、プリプレグシートＰＳに対しプリプレグテープ片ＰＴ’を溶着する溶着工程が行われる。但し、その溶着工程は、本実施例では、供給ヘッド２０を敷置工程における移動経路上で逆方向に移動させるかたちで行われるものとする。詳しくは、本実施例では、敷置工程が供給ヘッド２０を一方向（例えば、図３における左側から右（右上）側へ向けた方向）へ移動させるかたちで実行されると共に、敷置工程の開始位置へ戻すための供給ヘッド２０の移動がその敷置工程におけるの移動経路に沿って逆方向（例えば、図３における図の右側から左（左下）側）へ向けて行われるものとなっており、その上で、その戻すための供給ヘッド２０の移動時において溶着工程が行われるものとする。

なお、その溶着工程においては、供給ヘッド２０は、前記した敷置工程において前記作動位置に位置する状態とされていた敷置ヘッド２７ａが前記退避位置に位置する状態とされ、一方で、前記退避位置に位置した状態とされていた溶着ヘッド２９ａ１が前記溶着位置に位置する状態とされる（図２（ｂ））。また、その状態では、溶着機構２９（溶着器２９ａ）における溶着ヘッド２９ａ１は、前記した位置保持工程によりプリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’を押さえ付けた状態となっている保持プレート６３ａにおける透孔６３ａ１内に侵入した状態となっている。

そして、その状態で供給ヘッド２０を前記のように移動させると、溶着機構２９における溶着器２９ａが、互いに突き合わされた状態となっているプリプレグシートＰＳの前記後縁（後側の側縁）及びプリプレグテープ片ＰＴ’の前記側縁上、すなわち、両者の隣接側の側縁上を移動し、それに伴い、その溶着器２９ａにおける溶着ヘッド２９ａ１が、プリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’における前記隣接側の側縁及びその周辺を含む側縁部（図３において斜線で示す部分）をなぞるようなかたちで移動することとなる。

それにより、プリプレグシートＰＳの後端部を形成している（先行の）プリプレグテープ片ＰＴ’における前記隣接側の側縁部、及び敷置された（後行の）プリプレグテープ片ＰＴ’における前記隣接側の側縁部が加熱され、プリプレグテープ片ＰＴ’に含まれる熱可塑性樹脂がその前記隣接側の側縁部において溶解された状態となる。そして、それに伴い、プリプレグシートＰＳ（先行のプリプレグテープ片ＰＴ’）及び（後行の）プリプレグテープ片ＰＴ’におけるその前記側縁部の熱可塑性樹脂が互いに結合した状態となる。その上で、溶着ヘッド２９ａ１の通過によって加熱状態が解消されて温度が低下することにより、前記のように溶解・結合した熱可塑性樹脂が硬化し、その結果として、敷置工程によって新たに敷置された（後行の）プリプレグテープ片ＰＴ’は、プリプレグシートＰＳに接合されてプリプレグシートＰＳと一体化された状態となる。言い換えれば、プリプレグシートＰＳに対しプリプレグテープ片ＰＴ’が接合されることで、プリプレグシートＰＳの新たな部分が追加された状態となる。

このように、本発明に基づく本実施例の製造方法によれば、フィルム等のシート状の支持部材を用いると共にその支持部材に対し繊維強化材料片を積層・溶着する従来の製造方法とは異なり、テーブル４０上において前後方向に並べられるかたちで順次敷置される強化繊維材料片としてのプリプレグテープ片ＰＴ’をその前記隣接側の側縁同士が加熱溶着を伴って接合されてシート状とすることで、そのプリプレグテープ片ＰＴ’によるシート状の強化繊維基材としてのプリプレグシートＰＳが形成される。すなわち、その製造方法によれば、従来のように支持部材を用いることなく、強化繊維材料片（プリプレグテープ片ＰＴ’）のみによる強化繊維基材（プリプレグシートＰＳ）が製造される。

そして、その溶着工程の完了後、位置保持機構６３が保持プレート６３ａを上方へ変位させるように駆動されて保持プレート６３ａによるプリプレグシートＰＳの位置保持が解除されると共に、そのようにして形成されたプリプレグシートＰＳの後方に新たなプリプレグテープ片ＰＴ’を敷置する敷置工程が再び行われる。そして、その敷置工程及びそれに続く各工程が繰り返されることで、長尺シート状のプリプレグシートＰＳが順次形成（製造）される。また、そのように製造されたプリプレグシートＰＳは、強化繊維の配向方向がプリプレグシートＰＳの幅方向に対し３０°の角度を為す、すなわち、強化繊維の配向方向がプリプレグシートＰＳの長手方向及び幅方向に対し角度を為すように形成されたものとなる。

その上で、そのようにして形成されたプリプレグシートＰＳは、前述のように巻取機構における巻軸４５に巻き取られ、テーブル４０上においてはその巻き取りに伴って前方（送り方向）へ移動する。

但し、その巻取機構における巻軸４５の駆動は、前記のように繰り返される溶着工程と敷置工程との間に行われるものであり、溶着工程に伴って間欠的に行われる。具体的には、その駆動は、１回の溶着工程の完了毎に行われると共に、その１回の駆動により、プリプレグテープＰＴ（プリプレグテープ片ＰＴ’）の１幅分だけプリプレグシートＰＳ（前記後縁）が前方へ移動するようにプリプレグシートＰＳを巻き取るかたちで行われる。また、その駆動は、敷置工程から溶着工程までをプリプレグシートＰＳの形成サイクルがｎ回（ｎ≧２）行われる毎に行われるものであっても良く、その場合は、そのｎ回目の溶着工程が完了した後に、プリプレグテープＰＴ（プリプレグテープ片ＰＴ’）のｎ幅分だけプリプレグシートＰＳ（前記後縁）が前方へ移動するようにプリプレグシートＰＳを巻き取るかたちで行われる。なお、前者の場合、敷置工程は、テーブル４０上の同じ位置で毎回行われる。また、後者の場合は、敷置工程は、そのｎ回の前記形成サイクル中において、プリプレグテープ片ＰＴ’を敷置する位置が順次後方へ移動するようなかたちで行われる。

以上では、本発明に基づく製造方法によって製造される強化繊維基材としてのプリプレグシートＰＳについて、そのプリプレグシートＰＳは、強化繊維の配向方向がプリプレグシートＰＳの長手方向及び幅方向の両方向に対し角度を為すと共に、その角度が幅方向に対し３０°の角度を為す（＝長手方向に対し６０°の角度を為す）ものとして説明した。しかし、それはあくまでも一例であり、その配向方向（角度）は、製造が要求される強化繊維基材に応じて適宜に設定されるものである。すなわち、本発明による製造方法が対象とする強化繊維基材は、強化繊維の配向方向（角度）について、前記のように設定されたものに限らず、例えば幅方向に対し６０°や４５°の角度を為す等、他の角度に設定されたものも含む。

また、その強化繊維基材は、強化繊維の配向方向（角度）が前記のように強化繊維基材の長手方向及び幅方向の両方向に対し角度を為すように設定されたものに限らず、その配向方向が幅方向に対し平行を為す（長手方向に対し９０°の角度を為す）ように設定されたものも含む。なお、その場合、前記した敷置工程における供給ヘッド２０の移動は、幅方向と平行な方向に向けて行われることとなる。

このように、本発明による製造方法が対象とする強化繊維基材は、その強化繊維の配向が少なくとも強化繊維基材の長手方向に対し角度を為すように設定されたものであり、本発明の製造方法は、そのように強化繊維の配向方向が種々の角度に設定された強化繊維基材の製造に対し対応可能である。

また、本発明は、以上で説明した実施形態（以下、「前記実施例」と言う。）に限定されるものではなく、以下のような他の実施形態（変形例）での実施も可能である。

（１）前記実施例では、本発明による製造方法が基材形成装置によって自動的に実現される実施形態において、その基材形成装置は、前述した自動積層装置をベースとした装置、すなわち、強化繊維材料が巻回されて形成された原反ロールを搭載した供給ヘッド２０がテーブル４０上を移動することで敷置工程が行われる装置となっている。しかし、本発明の製造方法を装置によって自動化したかたちで実施する上で、その装置は、前記実施例の装置に限らず、例えば、図４に示すような基材形成装置であっても良い。その基材形成装置については、詳しくは以下の通りである。

溶着工程等が行われるテーブル８０は、その一部が幅方向に移動可能に構成されている。具体的には、テーブル８０は、ベースとなる部分である基台８１と、基台８１に形成された案内溝８１ａ内で幅方向に移動可能に設けられた可動台８３とで構成されている。また、基台８１は、溶着工程等が行われる主体部８１ｂと、案内溝８１ａの位置において幅方向に延びるようにして主体部８１ｂに対し一体的に形成された案内部８１ｃとで構成されている。そして、その基台８１における案内溝８１ａは、主体部８１ｂ及び案内部８１ｃに亘って幅方向に延びるように形成されている。従って、可動台８３は、その案内溝８１ａ内において、主体部８１ｂと案内部８１ｃとの間を移動可能となっている。なお、テーブル８０は、基台８１（案内溝８１ａ）と可動台８３との間に設けられた駆動機構（図示略）を備えている。そして、可動台８３は、その駆動機構により、基台８１における主体部８１ｂと案内部８１ｃとの間を移動するように駆動される。

原反ロール２１は、テーブル８０の基台８１における案内部８１ｃに対し幅方向に並べられるかたちで設けられた支持台７１上において、その原反ロール２１を回転駆動する駆動機構を含む支持機構（図示略）によって支持されている。但し、その原反ロール２１は、前記実施例の基材形成装置における供給ヘッド２０に搭載された原反ロール２１と同じく、長尺のプリプレグテープＰＴが巻回されて形成されたものであり、且つ、そのプリプレグテープＰＴも、前記実施例と同じく熱可塑性のＵＤプリプレグ材料である。そして、その基材形成装置は、強化繊維（炭素繊維）の配向方向が、製造されるプリプレグシートＰＳの長手方向に対し９０°を為すプリプレグテープＰＳを製造するものとなっている。

また、原反ロール２１を支持する支持台７１は、受け台７１ａを有している。その受け台７１ａは、幅方向における案内部８１ｃの端部の上方にまで延びるように設けられている。そして、原反ロール２１から引き出されたプリプレグテープＰＴは、その受け台７１ａ上を経由してテーブル８０（案内部８１ｃ）側へ導かれる。その上で、その受け台７１ａの上には、カッタを含むカッタ装置（いずれも図示略）が設けられているるものとする。それにより、原反ロール２１から引き出されたプリプレグテープＰＴは、そのカッタ装置におけるカッタと受け台７１ａとの協働で切断される。

また、テーブル８０上で製造されたプリプレグシートＰＳを巻き取る巻取機構は、テーブル８０の基台８１における主体部８１ｃの前方に設けられている。但し、その巻取機構は、前記実施例の基台製造装置における巻取機構と同じ構成であり、巻軸４５及びガイドロール４７を含んでいる。

さらに、テーブル８０の基台８１における案内部８１ｃ上には、幅方向（案内部８１ｃの延在方向）に移動可能に設けられた引出機構７３が設けられている。また、その引出機構７３は、空気を吸引する等の作用によってプリプレグテープＰＴを保持可能な保持ヘッド７３ａを備えている。そして、その引出機構７３は、内装された駆動機構（図示略）により、案内部８１ｃ上を幅方向へ移動するように駆動される。

また、テーブル８０の基台８１における主体部８１ｂ上には、前記実施例の基材形成装置における突合せ機構に相当する機構であって、押接プレート８５を含む突合せ機構が設けられている。そして、その突合せ機構は、テーブル８０上において、押接プレート８５が駆動装置８５ａ（詳細な図示略）によって前後方向に変位するように駆動される構成となっている。なお、その突合せ機構において、駆動装置８５ａは、基台８１の主体部８１ｂにおける案内溝８１ａよりも後方の部分（後側部）の上面上に配設されており、また、押接プレート８５の初期位置も、その後側部上となっている。その上で、その駆動装置８５ａは、押接プレート８５を、前後方向に関し案内溝８１ａを超えた前方まで変位させることが可能な構成となっているものとする。

因みに、テーブル８０において、可動台８３の高さ寸法（上下方向における寸法）は、案内溝８１ａの深さ寸法との関係で、可動台８３の上面の高さ位置と主体部８１ｂの上面の高さ位置とが一致する大きさとなっている。すなわち、テーブル８０は、幅方向に関し可動台８３が主体部８１ｂの範囲内に位置した状態で、上下方向に関し可動台８３の上面と主体部８１ｂの上面とが同一平面上に位置する構成となっている。従って、テーブル８０は、可動台８０が突合せ機構の前方に位置する状態で、初期位置において主体部８１ｃの前記後側部に位置する押接プレート８５が、可動台８３上を通過して主体部８１ｂにおける案内溝８１ａよりも前方の部分（前側部）まで変位することが可能なものとなっている。

さらに、テーブル８０の基台８１における主体部８１ｂには、その前記前側部の上面上に、前後方向に延在すると共に幅方向に離間して設けられた一対のガイドレール８１ｄ、８１ｄが備えられている。そして、その主体部８１ｂにおける前側部の上方には、そのガイドレール８１ｄ、８１ｄによって前後方向の移動が案内されるかたちで、溶着機構８７（詳細な図示略）が設けられている。

但し、この例の溶着機構８７は、前記実施例の基材形成装置における位置保持機構としての機能も備えているものとする。すなわち、その溶着機構８７は、プリプレグシートＰＳに対しプリプレグテープ片ＰＴ’を溶着するための溶着ヘッドに加え、プリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’をテーブル８０（主体部８１ｂ）上で押さえ付けてプリプレグシートＰＳに対するプリプレグテープ片ＰＴ’の位置を保持するための保持プレートを備えており、さらに、その溶着ヘッド及び保持プレートを上下方向に変位させるための駆動手段も備えているものとする。

なお、この例の場合、溶着機構８７における溶着ヘッドは、プリプレグシートＰＳの幅方向に亘って存在し、プリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’の前記隣接部分を幅方向に亘って一度に加熱することが可能な構成であるものとする。しかし、その溶着ヘッドは、幅方向に移動するように構成され、前記実施例と同様に、プリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’の前記隣接部分を幅方向における端から順に加熱するものであっても良い。また、その溶着機構８７に含まれる位置保持機構は、前記実施例と同じように構成されたものとする。しかし、その位置保持機構は、プリプレグシートＰＳを押さえ付ける保持プレートとプリプレグテープ片ＰＴ’を押さえ付ける保持プレートとがそれぞれ独立して設けられ、それぞれに対応させて設けられた駆動手段によって上下方向に変位駆動される構成であっても良い。

以上で説明した図４に示す基材形成装置においては、先ず、テーブル８０上において、可動台８３が基台８１における案内部８１ｃ上に位置した状態にされると共に、引出機構７３が支持台７１の受け台７１ａ上に移動した状態とされる。そして、その状態において、引出機構７３が保持ヘッド７３ａによって受け台７１ａ上に位置するプリプレグテープＰＴの先端部を吸着保持すると共に案内部８１ｃ上を主体部８１ｂ側へ向けて移動することにより、原反ロール２１からプリプレグテープＰＴが引き出される。その上で、そのプリプレグテープＰＴの引き出し長さが所定の長さ（プリプレグシートＰＳの幅寸法と同じ長さ）となった時点で、引出機構７３の前記移動が一旦停止されると共に、受け台７１ａ上においてプリプレグテープＰＴがカッタ装置によって切断される。それにより、原反ロール２１に連なるプリプレグテープＰＴからプリプレグテープ片ＰＴ’が切り出された状態となる。

そのプリプレグテープ片ＰＴ’の切り出し後、引出機構７３は、再び移動を開始すると共に、前記のように案内部８１ｃ上に位置する可動台８３上の予め定められた位置に達した時点で停止する。そして、その引出機構７３における保持ヘッド７３ａが下方へ向けて駆動されることで、その保持ヘッド７３ａによって保持されているプリプレグテープ片ＰＴ’が可動台８３上に載置されると共に、その保持ヘッド７３ａによる保持状態が解除されることで、そのプリプレグテープ片ＰＴ’が可動台８３（テーブル８０）上に敷置された状態となる（敷置工程）。

その上で、その可動台８３は、基台８１の主体部８１ｂへ向けて移動するように駆動され、主体部８１ｂにおける前記前側部上の突合せ機構の前方に位置した状態とされる。そして、その状態において、突合せ機構が駆動され、押接プレート８５が前方へ向けて変位することにより、可動台８３上のプリプレグテープ片ＰＴ’が、その押接プレート８５によって主体部８１ｂの前記前側部へ向けて押され、その主体部８１ｂの前記前側部上にあるプリプレグシートＰＳの前記後縁に突き合わされた状態となる（突合せ工程）。

そして、そのプリプレグシートＰＳとプリプレグテープ片ＰＴ’とが突き合わされた状態で溶着機構８５が駆動され、前記実施例と同様に、その位置保持機構によってプリプレグシートＰＳに対するプリプレグテープ片ＰＴ’の位置が保持される（位置保持工程）と共に、溶着ヘッドによる溶着工程が実行される。それにより、プリプレグテープ片ＰＴ’は、プリプレグシートＰＳに接合され、プリプレグシートＰＳと一体化された状態となる。そして、そのように形成（製造）されたプリプレグシートＰＳは、その強化繊維（炭素繊維）の配向方向が、その長手方向に対し９０°を為したものとなる。

なお、その図４に示す基材形成装置において、例えば、テーブル８０における可動台を円盤状に形成すると共に、突合せ機構の前方に配置された状態でその可動台が予め設定された角度だけ回動駆動される構成とし、さらに、突合せ機構及び溶着機構をその角度に対応し得る構成とすれば、前記実施例と同様に、強化繊維の配向方向がプリプレグシートＰＳの長手方向及び幅方向の両方向に対し角度を為すようなプリプレグシートＰＳを形成することが可能である。

（２）前記実施例等では、前記した位置保持工程として行われるテーブル上でのプリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’の位置の保持（プリプレグシートＰＳに対するプリプレグテープ片ＰＴ’の位置の保持）が、上方からそれらを押さえ付ける保持プレートによって行われるものとしたが、その位置の保持を実現するための構成は、そのような保持プレートによるものに限らない。例えば、その位置保持のための構成は、テーブルをその上面における複数箇所に開口すると共に外部に連通される孔が形成された構成とし、その孔を介して空気を吸引することにより、テーブル上のプリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’が吸引保持された状態（真空引きされた状態）となる構成であっても良い。

なお、そのようにプリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’がテーブル上で吸引保持される構成において、前記実施例のように敷置工程がプリプレグシートＰＳの前記後縁に対しプリプレグテープ片ＰＴ’を沿わせるようにして行われる場合であって、そのプリプレグテープ片ＰＴ’の敷置がテーブルの前後方向に関しプリプレグシートＰＳの前記後縁との間で隙間が生じない位置に行われる場合には、前記したプリプレグテープ片ＰＴ’をプリプレグシートＰＳの前記後縁に対し突き合わせる突合せ工程は省略可能である。

因みに、前記した図４に示す基材形成装置において、プリプレグテープ片ＰＴ’が敷置された状態で移動する可動台８３も、前記のようにプリプレグテープ片ＰＴ’を吸引保持し得る構成であるのが望ましい。但し、その可動台８３によるプリプレグテープ片ＰＴ’の吸引保持は、前述の突合せ機構による突合せ工程時は解除される必要がある。

（３）前記実施例等では、ロール状に巻回された原反ロール（ロール体）のかたちで長尺のプリプレグテープＰＴが準備された上で、プリプレグテープ片ＰＴ’は、その原反ロールから引き出されたプリプレグテープ片から基材形成装置上において切り出されるものとなっている。すなわち、強化繊維材料片としてのプリプレグテープ片ＰＴ’は、長尺のプリプレグテープＰＴからその一部を切り出すことによって形成されるものとなっている。しかし、本発明においては、製造される強化繊維基材の基となる強化繊維材料片は、その強化繊維材料片が長尺（シート状、テープ状）の強化繊維材料から切り出されて形成される場合であっても、前記のように基材形成装置上ではなく、その装置にセットされる前の段階において予め所望の形状（大きさ）に切り出されて準備されたものであっても良い。そして、その場合は、そのように予め切り出されて準備された強化繊維材料片が、基材形成装置上にセットされる。また、その強化繊維材料片は、前記のような長尺の強化繊維材料から切り出されて形成されるものに限らず、所望の形状の強化繊維材料として形成されたものであっても良い。

（４）前記実施例等では、強化繊維基材としてのプリプレグシートＰＳが前記のような基材形成装置によって自動的に製造される例について説明したが、本発明の製造方法は、そのような基材形成装置によって自動的に行われる実施形態に限らず、作業者による手作業での実施も含む。すなわち、本発明の製造方法は、作業者が、予め準備された強化繊維材料片を順にテーブル状に敷置し（敷置工程）、先に敷置された（先行の）強化繊維材料片とそれに続いて敷置された（後行の）強化繊維材料片とをその両者の隣接側の側縁において突き合わせた状態とし、その上で、その状態を保持しつつ、半田ごて、ヒートシーラ等の手動で操作される溶着器によってその前記隣接部分を加熱溶着する、といった手法で実施されても良い。

（５）前記実施例等では、強化繊維基材の基となる強化繊維材料片を、強化繊維としての炭素繊維に対しマトリックス樹脂としての熱可塑性樹脂が含浸されて形成された炭素繊維プリプレグによるシート（テープ）材としたが、本発明においては、その強化繊維材料片は、前記のような炭素繊維以外に、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維等を強化繊維として用いたものであっても良い。また、その強化繊維材料片は、前記のようにその強化繊維にマトリックス樹脂（熱可塑性樹脂）を含浸させたプリプレグとして形成されたものに限らず、強化繊維の集束性を維持する程度にマトリックス樹脂を添着させた所謂セミプレグとして形成されたものであっても良い。

また、本発明は、以上で説明したいずれの実施形態にも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々に変更することが可能である。

２０ 供給ヘッド
２１ 原反ロール
２４ ニップロール
２５ ニップロール
２６ カッタ装置
２７ 敷置機構
２７ａ 敷置ガイド
２９ 溶着機構
２９ａ 溶着器
２９ａ１ 溶着ヘッド
４０ テーブル
４５ 巻軸
５０ 支持機構
６１ 押接プレート
６３ 位置保持機構
６３ａ 保持プレート
８０ テーブル
８３ 可動台
８５ 押接プレート
８７ 溶着機構
ＰＳ プリプレグシート（強化繊維基材）
ＰＴ プリプレグテープ
ＰＴ’ プリプレグテープ片（強化繊維材料片）

そして、その製造方法は、シート状の強化繊維材料であって複数本の前記強化繊維が一方向に引き揃えられて熱可塑性樹脂によって集束された強化繊維材料片を、その前記強化繊維の配向方向が前記強化繊維基材の前記長手方向に対し角度を為すかたちでテーブル上に敷置する敷置行程であって、前記テーブル上における前記長手方向と平行な前記強化繊維基材の送り方向に関し、先に敷置された先行の前記強化繊維材料片に対する後方で前記強化繊維材料片を敷置する敷置工程と、前記先行の前記強化繊維材料片とその後に敷置された後行の前記繊維強化材料片とを前記長手方向において突き合わせた状態で、前記先行の前記強化繊維材料片と前記後行の前記繊維強化材料片とを互いの隣接側の側縁において溶着して連続したシート状とする溶着工程とを含む、ことを特徴とする。

また、そのカッタ装置２６は、カッタ２６ａが受け台２６ｂから離間した退避位置とカッタ２６ａの刃先が受け台２６ｂの受け面に接する切断位置との２位置間でカッタ２６ａを変位させるための駆動機構（図示略）を備えている。そして、プリプレグテープＰＴがニップロール２４、２５間に亘る状態（両ニップロール２４、２５に挟持された状態）で、受け面２６ｂへ向けてカッタ２６ａが駆動されることで、プリプレグテープＰＴが切断される。

さらに、保持プレート６３ａは、図３に示すように、板厚方向に貫通すると共にその長辺方向に延びるように形成された透孔６３ａ１を有しており、狭幅の部分と広幅の部分とが両端部において連結されたような形状となっている。因みに、その狭幅の部分は敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’の位置を保持するための部分であり、広幅の部分はプリプレグシートＰＳの位置を保持するための部分である。また、その保持プレート６３ａに形成された透孔６３ａ１は、後述する溶着機構２９における溶着ヘッドが通過可能な大きさとなっている。

その溶着機構２９において、溶着器２９ａは、敷置機構２７における敷置ガイド２７ａと同様に、ボールねじ機構によって支持されている。具体的には、溶着機構２９は、駆動モータ２９ｂ、駆動モータ２９ｂの出力軸に連結されたねじ軸２９ｃ、及びねじ軸２９ｃに螺合されたナット２９ｄから成るボールねじ機構を含み、溶着器２９ａがブラケット２９ｅを介してボールねじ機構におけるナット２９ｄに支持される構成となっている。また、その溶着機構２９は、ねじ軸２９ｃの回転に対するナット２９ｄ及びブラケット２９ｅの共周りを阻止すると共にブラケット２９ｅ及び溶着器２９ａの上下方向の移動を案内するガイド（図示略）を備えている。その構成により、溶着機構２９は、駆動モータ２９ｂによるねじ軸２９ｃの回転駆動に伴い、その回転方向によってナット２９ｄ及びブラケット２９ｅが上方又は下方へ向けて変位し、それに従って溶着器２９ａが上下方向に変位する構成となっている。

なお、このプリプレグテープ片ＰＴ’をプリプレグシートＰＳの前記後縁に突き合わせる工程（突合せ工程）は、敷置されたプリプレグテープ片ＰＴ’とプリプレグシートＰＳの前記後縁との間の隙間を無くす工程である。但し、敷置工程においてプリプレグシートＰＳの前記後縁との間に隙間が無い状態にプリプレグテープ片ＰＴ’の敷置が行われ、且つ、テーブル４０等の構成によってその隙間の無い状態が維持される（プリプレグテープ片ＰＴ’が動き難い状態となっている）場合には、この突合せ工程は省略される。従って、その場合は、その位置合せ機構における突合せ機構も不要となる。

なお、その溶着工程においては、供給ヘッド２０は、前記した敷置工程において前記作動位置に位置する状態とされていた敷置ガイド２７ａが前記退避位置に位置する状態とされ、一方で、前記退避位置に位置した状態とされていた溶着ヘッド２９ａ１が前記溶着位置に位置する状態とされる（図２（ｂ））。また、その状態では、溶着機構２９（溶着器２９ａ）における溶着ヘッド２９ａ１は、前記した位置保持工程によりプリプレグシートＰＳ及びプリプレグテープ片ＰＴ’を押さえ付けた状態となっている保持プレート６３ａにおける透孔６３ａ１内に侵入した状態となっている。

原反ロール２１は、テーブル８０の基台８１における案内部８１ｃに対し幅方向に並べられるかたちで設けられた支持台７１上において、その原反ロール２１を回転駆動する駆動機構を含む支持機構（図示略）によって支持されている。但し、その原反ロール２１は、前記実施例の基材形成装置における供給ヘッド２０に搭載された原反ロール２１と同じく、長尺のプリプレグテープＰＴが巻回されて形成されたものであり、且つ、そのプリプレグテープＰＴも、前記実施例と同じく熱可塑性のＵＤプリプレグ材料である。そして、その基材形成装置は、強化繊維（炭素繊維）の配向方向が、製造されるプリプレグシートＰＳの長手方向に対し９０°を為すプリプレグシートＰＳを製造するものとなっている。

また、テーブル８０上で製造されたプリプレグシートＰＳを巻き取る巻取機構は、テーブル８０の基台８１における主体部８１ｂの前方に設けられている。但し、その巻取機構は、前記実施例の基材形成装置における巻取機構と同じ構成であり、巻軸４５及びガイドロール４７を含んでいる。

因みに、テーブル８０において、可動台８３の高さ寸法（上下方向における寸法）は、案内溝８１ａの深さ寸法との関係で、可動台８３の上面の高さ位置と主体部８１ｂの上面の高さ位置とが一致する大きさとなっている。すなわち、テーブル８０は、幅方向に関し可動台８３が主体部８１ｂの範囲内に位置した状態で、上下方向に関し可動台８３の上面と主体部８１ｂの上面とが同一平面上に位置する構成となっている。従って、テーブル８０は、可動台８３が突合せ機構の前方に位置する状態で、初期位置において主体部８１ｂの前記後側部に位置する押接プレート８５が、可動台８３上を通過して主体部８１ｂにおける案内溝８１ａよりも前方の部分（前側部）まで変位することが可能なものとなっている。

その上で、その可動台８３は、基台８１の主体部８１ｂへ向けて移動するように駆動され、主体部８１ｂにおける前記後側部上の突合せ機構の前方に位置した状態とされる。そして、その状態において、突合せ機構が駆動され、押接プレート８５が前方へ向けて変位することにより、可動台８３上のプリプレグテープ片ＰＴ’が、その押接プレート８５によって主体部８１ｂの前記前側部へ向けて押され、その主体部８１ｂの前記前側部上にあるプリプレグシートＰＳの前記後縁に突き合わされた状態となる（突合せ工程）。

そして、そのプリプレグシートＰＳとプリプレグテープ片ＰＴ’とが突き合わされた状態で溶着機構８７が駆動され、前記実施例と同様に、その位置保持機構によってプリプレグシートＰＳに対するプリプレグテープ片ＰＴ’の位置が保持される（位置保持工程）と共に、溶着ヘッドによる溶着工程が実行される。それにより、プリプレグテープ片ＰＴ’は、プリプレグシートＰＳに接合され、プリプレグシートＰＳと一体化された状態となる。そして、そのように形成（製造）されたプリプレグシートＰＳは、その強化繊維（炭素繊維）の配向方向が、その長手方向に対し９０°を為したものとなる。

（３）前記実施例等では、ロール状に巻回された原反ロール（ロール体）のかたちで長尺のプリプレグテープＰＴが準備された上で、プリプレグテープ片ＰＴ’は、その原反ロールから引き出されたプリプレグテープＰＴから基材形成装置上において切り出されるものとなっている。すなわち、強化繊維材料片としてのプリプレグテープ片ＰＴ’は、長尺のプリプレグテープＰＴからその一部を切り出すことによって形成されるものとなっている。しかし、本発明においては、製造される強化繊維基材の基となる強化繊維材料片は、その強化繊維材料片が長尺（シート状、テープ状）の強化繊維材料から切り出されて形成される場合であっても、前記のように基材形成装置上ではなく、その装置にセットされる前の段階において予め所望の形状（大きさ）に切り出されて準備されたものであっても良い。そして、その場合は、そのように予め切り出されて準備された強化繊維材料片が、基材形成装置上にセットされる。また、その強化繊維材料片は、前記のような長尺の強化繊維材料から切り出されて形成されるものに限らず、所望の形状の強化繊維材料として形成されたものであっても良い。

Claims (2)

1. 繊維強化複合材の製造に用いられる連続した長尺シート状の強化繊維基材であって同じ方向に配向された強化繊維と熱可塑性樹脂とから成ると共に前記強化繊維の配向方向が当該強化繊維基材の長手方向に対し角度を為すように形成された強化繊維基材の製造方法であって、
   シート状の強化繊維材料片であって複数本の前記強化繊維が一方向に引き揃えられて熱可塑性樹脂によって集束された強化繊維材料片を、その前記強化繊維の配向方向が前記強化繊維基材の前記長手方向に対し角度を為すかたちでテーブル上に敷置する敷置工程であって、前記テーブル上における前記長手方向と平行な前記強化繊維基材の送り方向に関し、先に敷置された先行の前記強化繊維材料片に対する後方で前記強化繊維材料片を敷置する敷置工程と、
   前記先行の前記強化繊維材料片とその後に敷置された後行の前記繊維強化材料片とを前記長手方向において付き合わせた状態で、前記先行の前記強化繊維材料片と前記後行の前記繊維強化材料片とを互いの隣接側の側縁において溶着して連続したシート状とする溶着工程とを含む
   ことを特徴とする強化繊維基材の製造方法。
2. 繊維強化複合材の製造に用いられる連続した長尺シート状の強化繊維基材であって、
   シート状の強化繊維材料片であって複数本の強化繊維が一方向に引き揃えられて熱可塑性樹脂によって集束された強化繊維材料片が、その前記強化繊維の配向方向を前記強化繊維基材の長手方向と異ならせた状態で前記長手方向に並ぶと共に、前記長手方向において隣接する前記強化繊維材料片同士がその隣接側の側縁において溶着されて一体化されることで、連続したシート状に形成されている
   ことを特徴とする強化繊維基材。

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