JP2017222108A - 繊維強化樹脂材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維束に生じる毛羽に起因する工程中の不具合発生の可能性を容易に判断できる繊維強化樹脂材料の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】長尺の繊維束を開繊部５０により開繊して幅方向に拡幅し、分繊部５２により分繊して幅方向に分割し、開繊後の繊維束を裁断機１３により連続的に裁断し、裁断された複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群Ｆに樹脂を含浸して繊維強化樹脂材料を製造する方法において、開繊と前記裁断の間で測定部６０によって繊維束に生じた毛束量を測定する、繊維強化樹脂材料の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化樹脂材料の製造方法に関する。

ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）は、例えばガラス繊維や炭素繊維等の長尺の強化繊維を所定の長さに裁断した複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群に、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂材料である。ＳＭＣは成形品を得るための中間材料として用いられ、金型による成形時に流動しやすい性質を有する。そのため、ＳＭＣは、成形品において部分的に肉厚の異なる部分や、リブやボス等を形成する際に好適に利用されている。

ＳＭＣは、例えば、以下の方法で製造される。一方向に搬送されるシート状のキャリア上に熱硬化性樹脂を含むペーストを塗工して帯状の樹脂シートを形成する。走行する樹脂シート上に、長尺の繊維束を所定の長さに裁断しつつ散布してシート状繊維束群を形成する。該シート状繊維束群上に樹脂シートをさらに重ね、加圧して樹脂を該シート状繊維束群に含浸させて繊維強化樹脂材料（ＳＭＣ）とする。

繊維強化樹脂材料の製造には、製造コストを下げる目的で、比較的安価なラージトウと呼ばれるフィラメント本数の多い繊維束が用いられることが多い。この場合、例えば、繊維束を開繊により幅方向に拡幅した後、開繊された繊維束を分繊して複数の繊維束に分割し、分繊された繊維束を裁断する（例えば、特許文献１、２）。

米国特許出願公開第２０１２／０２１３９９７号明細書 特開２００６−２１９７８０号公報

しかし、特許文献１、２のような繊維束に対して開繊を行う方法では、繊維束に毛羽が生じることでガイドロール等に巻き付きやすくなるため、工程中で不具合が生じることがある。

本発明は、繊維束に生じる毛羽に起因する工程中の不具合発生の可能性を容易に判断できる繊維強化樹脂材料の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は以下の構成を有する。
［１］長尺の繊維束を開繊により幅方向に拡幅し、開繊後の繊維束を連続的に裁断し、裁断された複数の繊維束で形成したシート状繊維束群に樹脂を含浸して繊維強化樹脂材料を製造する方法において、前記開繊と前記裁断の間で繊維束に生じた毛束量を測定する、繊維強化樹脂材料の製造方法。
［２］開繊した繊維束を一旦回収した後、その回収物から繊維束を引き出して裁断を行い、かつ前記毛束量の測定を開繊した繊維束を回収する前に行う、［１］に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
［３］開繊した繊維束を分繊により幅方向に分割してから裁断する、［１］又は［２］に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。

本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法によれば、繊維束に生じる毛羽に起因する工程中の不具合発生の可能性を容易に判断できる。

本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法に用いる製造装置の一例を示した概略構成図である。 図１における測定部近傍を拡大した図であって、図２（Ａ）は斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法に用いる製造装置の他の例を示した概略構成図である。 本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法に用いる製造装置の他の例を示した概略構成図である。 実施例１における経過時間と遮光量との関係を示したグラフである。

本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法は、長尺の繊維束を開繊により幅方向に拡幅し、開繊後の繊維束を連続的に裁断し、裁断された複数の繊維束で形成したシート状繊維束群に樹脂を含浸して繊維強化樹脂材料（ＳＭＣ）を製造する方法において、開繊と裁断の間で繊維束に生じた毛束量を測定する方法である。

（繊維強化樹脂材料の製造装置）
以下、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法に用いる製造装置の一例について、図１及び図２に基づいて説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、必要に応じてこのＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。

本実施形態の繊維強化樹脂材料の製造装置１００（以下、単に「製造装置１００」という。）は、図１に示すように、開繊部５０と、分繊部５２と、測定部６０と、複数のゴデットロール１９と、裁断機１３と、第１のキャリアシート供給部１１と、第１の搬送部２０と、第１の塗工部１２と、第２のキャリアシート供給部１４と、第２の搬送部２８と、第２の塗工部１５と、含浸部１６と、を備えている。製造装置１００においては、開繊部５０と、分繊部５２と、測定部６０と、複数のゴデットロール１９と、裁断機１３とがこの順に設けられている。

開繊部５０は、ボビンＢ１からＸ軸方向に引き出された長尺の繊維束ｆ１を開繊により幅方向（Ｙ軸方向）に拡幅し、扁平な状態とする部分である。開繊部５０は、Ｘ軸方向に間隔を空けて並んで設けられた複数の開繊バー１７を備えている。複数の開繊バー１７は、それぞれ軸方向がＹ軸方向となるように配置され、繊維束ｆ１が各開繊バー１７の上下を順にジグザグに通過するようになっている。この際に、各開繊バー１７による加熱、擦過、揺動等の手段により繊維束ｆ１が幅方向に拡幅される。繊維束ｆ１が開繊されることで、扁平な状態の繊維束ｆ２とされる。

分繊部５２は、開繊後の繊維束を分繊により幅方向（Ｙ軸方向）に分割する部分である。分繊部５２は、開繊部５０の後段に配置されており、複数の回転刃１８を備えている。複数の回転刃１８は、開繊された繊維束ｆ２の幅方向（Ｙ軸方向）に所定の間隔で並んで配置されている。また、各回転刃１８には、複数の刃物１８ａが周方向に連なって並んで設けられている。回転刃１８を回転させながら繊維束ｆ２を通過させることで、繊維束ｆ２に複数の刃物１８ａが間欠的に突き刺さり、繊維束ｆ２が幅方向に分割されて複数の繊維束ｆ３となる。ただし、分繊された複数の繊維束ｆ３は、完全に分繊された状態となっていてもよく、部分的に未分繊の状態（結合した状態）となっていてもよい。

測定部６０は、開繊後の繊維束に生じた毛束量を測定する部分である。この例の測定部６０は、分繊部５２とゴデットロール１９の間において２つのガイドロール４０，４０により繊維束ｆ３がＸ軸方向に走行している部分に配置されている。このように、開繊部５０で開繊され、分繊部５２で分繊された繊維束ｆ３における毛束量が測定部６０によって測定されるようになっている。

この例の測定部６０は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、レーザー光Ｌを発する発光部６２と、発光部６２から発せられたレーザー光Ｌを受光する受光部６４と、受光部６４と電気的に接続され、受光部６４で受光した光量データを処理する処理部６６とを備えている。発光部６２と受光部６４は、繊維束ｆ３の幅方向（Ｙ軸方向）における繊維束ｆ３の両側に、発光部６２から発せられたレーザー光Ｌが繊維束ｆ３の上面よりも上を通って受光部６４で受光されるように設置されている。Ｘ軸方向に走行する繊維束ｆ３の上面から上方に向かって生じた毛羽Ｅが発光部６２と受光部６４の間を通過すると、レーザー光Ｌが一時的に遮断される。そのため、処理部６６において受光部６４で受光するレーザー光Ｌの遮光量を連続的に測定することで、毛羽Ｅの量を測定することができる。

繊維束の上面と、該上面の上方を通過するレーザー光との距離は、０．１〜３０ｍｍが好ましく、１〜２０ｍｍがより好ましい。前記距離が下限値以上であれば、走行時に波打った繊維束によってレーザー光が遮光されることが抑制されるため、測定誤差が小さくなり、毛羽量をより安定して定量できる。前記距離が上限値以下であれば、毛丈が短い毛羽や、傾斜した毛羽も充分に測定できるため、毛羽量をより安定して定量できる。
なお、前記の繊維束の上面とレーザー光との距離は、繊維束の走行が停止している状態での距離を意味する。

なお、測定部６０としては、この例の態様には限定されない。例えば、発光部６２と受光部６４とを、繊維束ｆ３の幅方向（Ｙ軸方向）における繊維束ｆ３の両側に、発光部６２から発せられたレーザー光Ｌが繊維束ｆ３の下面よりも下を通って受光部６４で受光されるように設置してもよい。この場合、レーザー光を繊維束の上方に通過させる場合と同様の理由から、繊維束の下面と、該下面の下方を通過するレーザー光との距離は、０．１〜３０ｍｍが好ましく、１〜２０ｍｍがより好ましい。なお、前記の繊維束の下面とレーザー光との距離は、繊維束の走行が停止している状態での距離を意味する。

開繊時に繊維束に生じる毛羽は、通常、開繊バー１７と接する繊維束の上面及び下面から上下方向（厚み方向）に生じる。そのため、測定部６０として、この例のようなレーザー光を利用するレーザセンサを用いる場合は、上記のように繊維束の上方又は下方をレーザー光が通過し、該レーザー光の毛羽による遮断に起因する遮光量から毛羽量を測定することが好ましい。これにより、繊維束に生じた毛羽量をより安定して定量できる。
なお、測定部としては、繊維束の表面を撮像し、撮像した画像を解析して毛羽量を測定する画像解析手段を用いてもよい。

第１のキャリアシート供給部１１は、第１の原反ロールＲ１から引き出された長尺の第１のキャリアシートＣ１を第１の搬送部２０へと供給する。第１の搬送部２０は、一対のプーリ２１ａ，２１ｂの間に無端ベルト２２を掛け合わせたコンベア２３を備えている。コンベア２３では、一対のプーリ２１ａ，２１ｂを同一方向に回転させることによって無端ベルト２２を周回させ、無端ベルト２２の面上において第１のキャリアシートＣ１をＸ軸方向の右側に向けて搬送する。

第１の塗工部１２は、第１の搬送部２０におけるプーリ２１ａ側の直上に位置しており、樹脂を含むペーストＰを供給するコータ２４を備えている。第１のキャリアシートＣ１がコータ２４を通過することで、第１のキャリアシートＣ１の面上にペーストＰが所定の厚みで塗工され、第１樹脂シートＳ１が形成される。第１樹脂シートＳ１は、第１のキャリアシートＣ１の搬送に伴って走行する。

裁断機１３は、第１の塗工部１２よりも搬送方向の後段において、第１のキャリアシートＣ１の上方に位置している。裁断機１３は、複数のゴデットロール１９で案内された繊維束ｆ３を所定の長さに連続的に裁断するものであり、ガイドロール２５と、ピンチロール２６と、カッターロール２７とを備えている。ガイドロール２５は、供給された繊維束ｆ３を回転しながら下方に向けて案内する。ピンチロール２６は、ガイドロール２５との間で繊維束ｆ３を挟み込みながら、ガイドロール２５とは逆向きに回転する。これにより、ボビンＢ１から繊維束ｆ１が引き出される。カッターロール２７は、回転しながら繊維束ｆ３を所定の長さとなるように裁断する。裁断機１３により所定の長さに裁断された繊維束ｆ４は落下して第１樹脂シートＳ１の上に散布され、シート状繊維束群Ｆが形成される。

第２のキャリアシート供給部１４は、第２の原反ロールＲ２から引き出された長尺の第２のキャリアシートＣ２を第２の搬送部２８へと供給する。第２の搬送部２８は、コンベア２３により搬送される第１のキャリアシートＣ１の上方に位置しており、複数のガイドロール２９を備えている。第２の搬送部２８は、第２のキャリアシート供給部１４から供給された第２のキャリアシートＣ２を、第１のキャリアシートＣ１とは反対方向（Ｘ軸方向の左側）に搬送した後、搬送方向を複数のガイドロール２９によって第１のキャリアシートＣ１と同じ方向に反転させる。

第２の塗工部１５は、第１のキャリアシートＣ１とは反対方向に搬送されている第２のキャリアシートＣ２の直上に位置し、樹脂を含むペーストＰを供給するコータ３０を備えている。第２のキャリアシートＣ２がコータ３０を通過することで、第２のキャリアシートＣ２の面上にペーストＰが所定の厚みで塗工され、第２樹脂シートＳ２が形成されるようになっている。第２樹脂シートＳ２は、第２のキャリアシートＣ２の搬送に伴って走行する。

含浸部１６は、シート状繊維束群Ｆ上に第２樹脂シートＳ２を貼り合せて加圧し、シート状繊維束群Ｆに樹脂を含浸させて繊維強化樹脂材料とする部分である。含浸部１６は、第１の搬送部２０における裁断機１３よりも後段に位置し、貼合機構３１と、加圧機構３２とを備えている。貼合機構３１は、コンベア２３のプーリ２１ｂの上方に位置し、複数の貼合ロール３３を備えている。複数の貼合ロール３３は、第２樹脂シートＳ２が形成された第２のキャリアシートＣ２の背面に接触した状態で搬送方向に並んで配置されている。また、複数の貼合ロール３３は、第１のキャリアシートＣ１に対して第２のキャリアシートＣ２が徐々に接近するように配置されている。

貼合機構３１では、第１のキャリアシートＣ１と第２のキャリアシートＣ２とが、その間に第１樹脂シートＳ１、シート状繊維束群Ｆ及び第２樹脂シートＳ２を挟み込んだ状態で重ね合わされながら搬送される。ここで、第１樹脂シートＳ１、シート状繊維束群Ｆ及び第２樹脂シートＳ２を挟み込んだ状態で第１のキャリアシートＣ１と第２のキャリアシートＣ２が貼合されたものを貼合シートＳ３という。

加圧機構３２は、貼合機構３１の後段に位置し、一対のプーリ３４ａ，３４ｂの間に無端ベルト３５ａを掛け合わせた下側コンベア３６Ａと、一対のプーリ３４ｃ，３４ｄの間に無端ベルト３５ｂを掛け合わせた上側コンベア３６Ｂとを備えている。下側コンベア３６Ａと上側コンベア３６Ｂとは、互いの無端ベルト３５ａ，３５ｂを突き合わせた状態で、互いに対向して配置されている。

加圧機構３２では、下側コンベア３６Ａの一対のプーリ３４ａ，３４ｂが同一方向に回転されることによって無端ベルト３５ａが周回される。また、上側コンベア３６Ｂの一対のプーリ３４ｃ，３４ｄを同一方向に回転させることによって、無端ベルト３５ｂが無端ベルト３５ａと同じ速さで逆向きに周回される。これにより、無端ベルト３５ａ，３５ｂの間に挟み込まれた貼合シートＳ３がＸ軸方向の右側に搬送される。

加圧機構３２には、さらに複数の下側ロール３７ａと、複数の上側ロール３７ｂとが設けられている。複数の下側ロール３７ａは、無端ベルト３５ａの突合せ部分の背面に接触した状態で搬送方向に並んで配置されている。複数の上側ロール３７ｂは、無端ベルト３５ｂの突き合わせ部分の背面に接触した状態で搬送方向に並んで配置されている。また、複数の下側ロール３７ａと複数の上側ロール３７ｂとは、貼合シートＳ３の搬送方向に沿って互い違いに並んで配置されている。

加圧機構３２では、無端ベルト３５ａ，３５ｂの間を貼合シートＳ３が通過する間に、第１のキャリアシートＣ１と第２のキャリアシートＣ２との間に挟み込まれた第１樹脂シートＳ１、シート状繊維束群Ｆ及び第２樹脂シートＳ２を複数の下側ロール３７ａ及び複数の上側ロール３７ｂにより加圧する。このとき、第１樹脂シートＳ１及び第２樹脂シートＳ２の樹脂がシート状繊維束群Ｆに含浸される。これにより、繊維強化樹脂材料（ＳＭＣ）の原反Ｒが得られる。原反Ｒは、所定の長さに切断して成形に使用することができる。なお、第１のキャリアシートＣ１及び第２のキャリアシートＣ２は、ＳＭＣの成形前にＳＭＣから剥離される。

（繊維強化樹脂材料の製造方法）
以下、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法の一例として、製造装置１００を用いる方法について説明する。本実施形態の繊維強化樹脂材料の製造方法は、下記の開繊工程、分繊工程、測定工程、散布工程及び貼合含浸工程を有する。
開繊工程：長尺の繊維束ｆ１を開繊して幅方向に拡幅し、扁平な状態の繊維束ｆ２とする。
分繊工程：開繊後の繊維束ｆ２を分繊して幅方向に分割し、繊維束ｆ３とする。
測定工程：開繊及び分繊後の繊維束ｆ３の毛羽量を測定する。
散布工程：測定工程の後、繊維束ｆ３を連続的に裁断し、樹脂をシート状にした第１樹脂シートＳ１上に、裁断された複数の繊維束ｆ４をシート状に散布してシート状繊維束群Ｆを形成する。
貼合含浸工程：シート状繊維束群Ｆ上に、樹脂をシート状にした第２樹脂シートＳ２を貼り合わせて加圧し、シート状繊維束群Ｆに樹脂を含浸させて繊維強化樹脂材料を得る。

＜開繊工程＞
ボビンＢ１から長尺の繊維束ｆ１を引き出し、開繊部５０において、繊維束ｆ１を各開繊バー１７の上下に順にジグザグに通過させ、開繊により幅方向に拡幅して扁平な状態の繊維束ｆ２とする。

繊維束としては、炭素繊維束が好ましい。なお、繊維束としては、ガラス繊維束を用いてもよい。繊維束としては、特に限定されず、例えば、繊維数が３，０００本以上の繊維束を用いることができ、繊維数が１２，０００本以上の繊維束を好適に使用することができる。繊維束には、通常、各繊維の収束性を高める目的でサイズ剤が付与されている。サイズ剤としては、特に限定されず、公知のサイズ剤を使用することができる。

＜分繊工程＞
分繊部５２において、複数の回転刃１８を回転させながら繊維束ｆ２を通過させ、複数の刃物１８ａを間欠的に突き刺し、繊維束ｆ２を幅方向に分割して複数の繊維束ｆ３とする。

＜測定工程＞
開繊及び分繊後の繊維束ｆ３をガイドロール４０，４０によりＸ軸方向に搬送しつつ、測定部６０によって繊維束ｆ３に生じた毛羽量を測定する。毛羽量の測定後の繊維束ｆ３を複数のゴデットロール１９により裁断機１３へと案内する。

測定工程での測定データは、いずれかの工程にフィードバックし、工程中の不具合が発生するおそれがある毛羽量が検知された場合に製造条件を変更して、毛羽量を低減できるようにすることが好ましい。例えば、測定工程における毛羽量の測定データを開繊工程にフィードバックし、工程中の不具合が発生するおそれがある毛羽量が検知された場合に開繊工程における工程速度を低下させる方法が挙げられる。開繊工程における工程速度が遅いほど、開繊時の毛羽の発生は抑制されやすい。また、本実施形態のように分繊工程を行う場合は、開繊工程と同時に分繊工程の工程速度も低下させることで、繊維束に毛羽がより発生しにくくなる。

＜散布工程＞
第１のキャリアシート供給部１１により、第１の原反ロールＲ１から長尺の第１のキャリアシートＣ１を引き出して第１の搬送部２０へと供給し、第１の塗工部１２によりペーストＰを所定の厚みで塗工して第１樹脂シートＳ１を形成する。第１の搬送部２０によって第１のキャリアシートＣ１を搬送することにより、第１のキャリアシートＣ１上の第１樹脂シートＳ１を走行させる。

ペーストＰに含まれる樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。ペーストＰには、炭酸カルシウム等の充填剤や、低収縮化剤、離型剤、硬化開始剤、増粘剤等を配合してもよい。

複数のゴデットロール１９によって案内されてきた繊維束ｆ３を裁断機１３において所定の長さとなるように連続的に裁断し、裁断された繊維束ｆ４を第１樹脂シートＳ１の上に落下させて散布する。これにより、走行する第１樹脂シートＳ１上に、各繊維束ｆ４がランダムな繊維配向で散布されたシート状繊維束群Ｆが連続的に形成される。

＜貼合含浸工程＞
第２のキャリアシート供給部１４により、第２の原反ロールＲ２から長尺の第２のキャリアシートＣ２を引き出して第２の搬送部２８へと供給する。第２の塗工部１５により、第２のキャリアシートＣ２の面上にペーストＰを所定の厚みで塗工し、第２樹脂シートＳ２を形成する。

第２のキャリアシートＣ２を搬送することで第２樹脂シートＳ２を走行させ、含浸部１６において、貼合機構３１によりシート状繊維束群Ｆ上に第２樹脂シートＳ２を貼り合わせる。そして、加圧機構３２により第１樹脂シートＳ１、シート状繊維束群Ｆ及び第２樹脂シートＳ２を加圧し、第１樹脂シートＳ１及び第２樹脂シートＳ２の樹脂をシート状繊維束群Ｆに含浸させる。これにより、繊維強化樹脂材料が第１のキャリアシートＣ１と第２のキャリアシートＣ２で挟持された原反Ｒが得られる。

以上説明したように、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法においては、開繊と裁断の間で繊維束に生じた毛羽量を測定する。これにより、繊維強化樹脂材料の製造において、ガイドロールへの巻き付き等、繊維束に生じる毛羽に起因する工程中の不具合発生の可能性を容易に判断できる。また、毛羽量の測定結果をフィードバックして製造条件を変更することで、毛羽が発生した際にリアルタイムで対応して毛羽の発生を抑制することができる。

なお、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法は、前記した製造装置１００を用いる方法には限定されない。例えば、製造装置１００を用いる製造方法では開繊した繊維束をそのまま裁断機へと供給していたが、本発明においては、開繊した繊維束を裁断前に一旦回収してもよい。具体的には、例えば、図３及び図４に例示した繊維強化樹脂材料の製造装置２００（以下、「製造装置２００」という。）を用いる方法であってもよい。図３及び図４における図１と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。

製造装置２００は、第１製造装置１と第２製造装置２とを備えている。
第１製造装置１は、開繊部５０と、分繊部５２と、測定部６０と、複数のゴデットロール１９と、回収部５８とをこの順に備えている。回収部５８は、分繊後の繊維束ｆ３をボビンＢ２に巻き取ることができるようになっている。

第２製造装置２は、第１のキャリアシート供給部１１と、第１の搬送部２０と、第１の塗工部１２と、裁断機１３と、第２のキャリアシート供給部１４と、第２の搬送部２８と、第２の塗工部１５と、含浸部１６と、を備えている。第２製造装置２では、裁断機１３の前段に、ボビンＢ２に巻き取って回収した回収物５９から引き出した繊維束ｆ３を裁断機１３へと案内するガイドロール３８が設けられている。第２製造装置２においては、ボビンＢ２に巻き取って回収した回収物から引き出した繊維束ｆ３を裁断機１３へと供給し、所定の長さに連続的に裁断するようになっている。

本実施形態の第２製造装置では、Ｙ軸方向において複数の回収物を設置し、それら複数の回収物からそれぞれ繊維束を引き出して裁断機へと案内するようにしてもよい。この場合には、それらの回収物を同一のロールに設置して引き出すよりも、それぞれ個別のロールに設置して引き出すようにすることが好ましい。この例では、Ｙ軸方向において、繊維束ｆ３を回収した複数の回収物５９を個別のロールにそれぞれ設置して繊維束ｆ３を引き出すことが好ましい。これにより、それぞれの回収物における繊維束の長さが異なっていても、それぞれの個別ロールにおいて交換作業等が容易に行える。

製造装置２００を用いる繊維強化樹脂材料の製造方法は、下記の開繊工程、分繊工程、測定工程、回収工程、散布工程及び貼合含浸工程を有する。
開繊工程：長尺の繊維束ｆ１を開繊して幅方向に拡幅し、扁平な状態の繊維束ｆ２とする。
分繊工程：開繊後の繊維束ｆ２を分繊して幅方向に分割し、繊維束ｆ３とする。
測定工程：開繊及び分繊後の繊維束ｆ３の毛羽量を測定する。
回収工程：測定工程後の繊維束ｆ３をボビンＢ２に巻き取って一旦回収し、回収物５９を得る。
散布工程：回収物５９から繊維束ｆ３を引き出して連続的に裁断し、樹脂をシート状にした第１樹脂シートＳ１上に、裁断された複数の繊維束ｆ４をシート状に散布してシート状繊維束群Ｆを形成する。
貼合含浸工程：シート状繊維束群Ｆ上に、樹脂をシート状にした第２樹脂シートＳ２を貼り合わせて加圧し、シート状繊維束群Ｆに樹脂を含浸させて繊維強化樹脂材料を得る。

製造装置２００を用いる製造方法の開繊工程、分繊工程及び測定工程は、製造装置１００を用いる製造方法の開繊工程、分繊工程及び測定工程と同様に行える。製造装置２００を用いる製造方法では、測定工程後の繊維束ｆ３をボビンＢ２に一旦巻き取って回収物５９を得た後、散布工程において回収物５９から引き出した繊維束ｆ３を裁断してシート状繊維束群を形成する。これにより、散布工程及び貼合含浸工程の工程速度は、開繊工程及び分繊工程の工程速度と関係なく制御できる。そのため、一般に散布工程及び貼合含浸工程に比べて工程速度が低い開繊工程が律速となって、散布工程及び貼合含浸工程の工程速度が低くなることを抑制できる。
製造装置２００を用いる製造方法の貼合含浸工程は、製造装置１００を用いる製造方法の貼合含浸工程と同様に行える。

製造装置２００を用いる製造方法のように、開繊した繊維束を裁断前に一旦巻き取って回収する方法においても、開繊と裁断の間で繊維束に生じた毛羽量を測定することで、繊維束に生じる毛羽に起因する工程中の不具合発生の可能性を容易に判断できる。また、毛羽量の測定結果をフィードバックして製造条件を変更することで、毛羽が発生した際にリアルタイムで対応して毛羽の発生を抑制することもできる。

また、開繊した繊維束を裁断前に一旦巻き取って回収する方法においては、製造装置２００を用いる製造方法のように、開繊した繊維束の毛束量の測定は該繊維束を回収する前に行うことが好ましい。本発明者等が毛羽に起因する不具合について検討したところ、開繊した繊維束を裁断前に一旦回収する場合、特に毛羽による不具合が起きやすいことが判明した。具体的には、ガイドロール等への巻き付きがほぼ起きない程度の毛羽であっても、回収物において繊維束が重なった部分で毛羽が絡み、回収物から繊維束を引き出す際の抵抗が大きくなって繊維束が切れることがある。そのため、開繊した繊維束の毛束量の測定を回収前に行い、繊維束に生じる毛羽に起因する回収物からの繊維束の引き出し時の不具合発生の可能性を判断し、それに対応することが特に有効である。
また、開繊した繊維束を裁断前に一旦回収する方法は、毛羽量の測定結果によって開繊工程を一時停止する必要が生じた場合でも、分散工程及び含浸工程は開繊工程とは独立しているために停止する必要がない点で有利である。

本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法は、製造装置１００及び製造装置２００以外の製造装置を用いる方法であってもよい。例えば、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法において、開繊後の繊維束を一旦回収する場合、回収方法は巻き取りには限定されず、振り込み等の公知の回収方法を採用してもよい。
また、開繊した繊維束を裁断前に一旦巻き取って回収する場合、開繊後の繊維束を毛羽量の測定後に回収し、回収物から引き出した繊維束を分繊してから裁断してもよい。

本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法は、開繊後に分繊を行わない方法であってもよい。
また、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法では、開繊後に分繊を行う場合、開繊後の繊維束の毛羽量を測定した後に分繊を行ってもよい。ただし、繊維束における毛羽は開繊時に加えて分繊時にも発生するため、開繊後に分繊を行う場合は分繊後に毛羽量の測定を行うことが好ましい。なお、開繊後に分繊を行う場合、開繊後と分繊後の２段階でそれぞれ繊維束の毛束量を測定してもよい。

また、製造装置１００を用いる製造方法では、開繊、分繊、及び毛羽量の測定を行った後に繊維束をゴデットロールで裁断機へと案内していたが、本発明は、開繊後の繊維束の毛羽量の測定を行い、ゴデットロールで案内して分繊を行ってから裁断する方法でもよい。該方法は、開繊後の繊維束を分繊した後にゴデットロールで案内する方法に比べて、分繊時に繊維束に毛羽が生じてもロールへの巻き付きによる不具合が生じにくい点で有利である。また、分繊された繊維束同士がゴデットロールで案内される際に再度密着することも抑制しやすい。

本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法においては、開繊した繊維束を加熱して扁平な状態で熱セットしてもよい。開繊時にはサイズ剤で結着された繊維同士が部分的に離れ、強度が低下する。しかし、開繊後の繊維束を熱セットすることにより、繊維束に付与されたサイズ剤が溶融して再び繊維同士を結着した状態で固化するため、開繊後の繊維束の強度が高まる。そのため、熱セット後の繊維束を裁断してシート状繊維束群を形成する際には、熱セットを行わない場合に比べて繊維束の扁平性が維持されやすく、繊維束が折り畳まれにくくなるため、シート状繊維束群中の各繊維束間にできる隙間がより小さくなる。これにより、樹脂を含浸して得られる繊維強化樹脂材料中に樹脂リッチな部分が形成されることが抑制されるため、充分な強度を有する繊維強化樹脂材料が得られやすくなる。開繊後に分繊を行う場合は、分繊後に熱セットを行うことが好ましい。なお、開繊後に熱セットを行ってから分繊を行ってもよい。
熱セットを行う場合、毛羽量の測定は、熱セットよりも前に行ってもよく、熱セット後に行ってもよい。

熱セットは、公知の加熱手段を用いて繊維束を加熱することにより行える。
熱セットにおける加熱温度は、繊維束に付与されたサイズ剤が溶融するように、サイズ剤の種類に応じて適宜設定すればよく、８５〜１８０℃が好ましく、９０〜１５０℃がより好ましい。加熱温度が下限値以上であれば、熱セットの効果が得られやすい。加熱温度が上限値以下であれば、サイズ剤の揮発が抑制される傾向にあるため、熱セットの効果が得られやすい。また、繊維束に付着したサイズ剤の粘度が例えば１．５Ｐａ・ｓ以下となるように、繊維束を加熱し、サイズ剤を溶融させることによって、熱セットの効果を得ることができる。

熱セットにおける加熱時間は、繊維束に付与されたサイズ剤が溶融するように適宜設定すればよく、１〜１５秒が好ましく、５〜１５秒がより好ましい。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［実施例１］
図１及び図２に例示した製造装置１００を用いて、繊維束を開繊し、分繊した後に毛羽量を測定した。測定部６０としては、透過型レーザ判別センサ ＩＢ−０１／ＩＢ−１０００（キーエンス社製）を使用し、繊維束の上面と、該上面の上方を通過するレーザー光との距離を２ｍｍとした。開繊及び分繊の工程速度（繊維束の搬送速度）は０．１５ｍ／秒とした。繊維束としては、炭素繊維束（商品名「ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ」、引張強度：４，９００ＭＰａ、フィラメント数：１５０００本、幅：７．５ｍｍ、厚み：０．１ｍｍ、三菱レイヨン社製）を用いた。開繊は、繊維束の幅が１５ｍｍ、厚みが０．０５ｍｍとなるように行った。
製造装置１００の稼働開始から１３０秒程度経過し、工程が安定した状態での毛羽量の測定結果を図５に示す。

図５に示すように、測定部６０により、繊維束に生じた毛羽量を測定することができた。この測定結果をフィードバックして開繊や分繊の工程速度等を調節することで、毛羽の発生を抑制することができる。

１ 第１製造装置
２ 第２製造装置
１３ 裁断機
１６ 含浸部
５０ 開繊部
５２ 分繊部
５８ 回収部
５９ 回収物
６０ 測定部
１００、２００ 繊維強化樹脂材料の製造装置
ｆ１〜ｆ４ 繊維束
Ｆ シート状繊維束群

Claims (3)

1. 長尺の繊維束を開繊により幅方向に拡幅し、開繊後の繊維束を連続的に裁断し、裁断された複数の繊維束で形成したシート状繊維束群に樹脂を含浸して繊維強化樹脂材料を製造する方法において、
   前記開繊と前記裁断の間で繊維束に生じた毛束量を測定する、繊維強化樹脂材料の製造方法。
2. 開繊した繊維束を一旦回収した後、その回収物から繊維束を引き出して裁断を行い、かつ前記毛束量の測定を開繊した繊維束を回収する前に行う、請求項１に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
3. 開繊した繊維束を分繊により幅方向に分割してから裁断する、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。

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