JP6369622B2 - 繊維強化樹脂成形材料の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、繊維強化樹脂成形材料の製造方法、及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置に関する。
本願は、２０１５年１２月２５日に日本に出願された特願２０１５−２５４７７１、及び２０１６年４月１１日に日本に出願された特願２０１６−０７９１５９に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１５年１２月２５日に日本に出願された特願２０１５−２５４７７１、及び２０１６年４月１１日に日本に出願された特願２０１６−０７９１５９に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）は、例えばガラス繊維や炭素繊維など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などの熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂成形材料である。
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、リブやボスなどを形成する際に好適に利用されている。
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、リブやボスなど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積層し、形成された積層体を両面から加圧して樹脂を該シート状繊維束群に含浸させてＳＭＣとする。
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積層し、形成された積層体を両面から加圧して樹脂を該シート状繊維束群に含浸させてＳＭＣとする。
ＳＭＣ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。フィラメント本数の多い繊維束を用いる場合には、該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方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
しかし、特にラージトウのようにフィラメント数の多い繊維束の開繊には時間がかかるため、開繊した繊維束を用いたＳＭＣの製造は生産性が低いという問題がある。
しかし、特にラージトウのようにフィラメント数の多い繊維束の開繊には時間がかかるため、開繊した繊維束を用いたＳＭＣの製造は生産性が低いという問題がある。
本発明は、低コストで生産性に優れ、ラージトウと呼ばれるフィラメント本数の多い繊維束に好適に適用できる、得られる繊維強化樹脂材料成形体の強度物性にも優れた繊維強化樹脂成形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］複数の裁断された繊維束と、前記裁断された繊維束のフィラメント間に含浸された樹脂とを含有するシート状の繊維強化樹脂成形材料を製造する方法であって、
複数の連続する繊維束を幅方向に並列させ拡幅して得られたシート状の繊維束集合体を収集して集積物を得る集積物製造工程、
を有する、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［２］前記集積物製造工程に引き続いて、
前記集積物から前記繊維束集合体を引き出して、その長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得て、第１の樹脂を含む第１樹脂シート上に複数の前記裁断された繊維束をシート状に散布してシート状繊維束群を形成する散布工程と、
前記シート状繊維束群上に、第２の樹脂を含む第２樹脂シートを積層して加圧し、前記シート状繊維束群に前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料を得る貼合含浸工程と、
を有する、［１］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［３］前記集積物製造工程において、分繊により前記繊維束集合体を幅方向に分割して収集する、［１］又は［２］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［４］前記分繊を、前記連続する繊維束の長手方向における所定の間隔での断続的な分繊によって行う、［３］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［５］下式（１）の条件を満たすように前記連続する繊維束の長手方向における前記断続的な分繊を行い、前記連続する繊維束の長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、［４］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
１≦ａ／Ｌ ・・・（１）
（但し、前記式（１）中、ａは前記連続する繊維束における分繊部分の長さであり、Ｌは前記連続する繊維束が裁断される間隔である。）
［６］さらに、下式（２）の条件を満たすように前記分繊及び前記裁断を行う、［５］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
ａ／Ｌ≦１０ ・・・（２）
（但し、前記式（２）中、ａは前記連続する繊維束における分繊部分の長さであり、Ｌは前記連続する繊維束が裁断される間隔である。）
［７］下式（３）の条件を満たすように前記連続する繊維束の長手方向における前記断続的な分繊を行い、前記連続する繊維束の長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、［４］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
０．９≦ａ／（ａ＋ｂ）＜１ ・・・（３）
（但し、前記式（３）中、ａは前記連続する繊維束における分繊部分の長さであり、ｂは前記連続する繊維束における断続的な分繊部分間の長さである。）
［８］前記繊維束集合体をゴデットロールで案内し、分繊により前記繊維束集合体を幅方向に分割して収集する、［１］〜［７］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［９］複数の前記集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、［１］〜［８］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［１０］複数の前記集積物から引き出したそれぞれの繊維束集合体を、前記それぞれの繊維束集合体の幅方向にずらして重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、［９］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
複数の連続する繊維束を幅方向に並列させ拡幅して得られたシート状の繊維束集合体を収集して集積物を得る集積物製造工程、
を有する、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［２］前記集積物製造工程に引き続いて、
前記集積物から前記繊維束集合体を引き出して、その長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得て、第１の樹脂を含む第１樹脂シート上に複数の前記裁断された繊維束をシート状に散布してシート状繊維束群を形成する散布工程と、
前記シート状繊維束群上に、第２の樹脂を含む第２樹脂シートを積層して加圧し、前記シート状繊維束群に前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料を得る貼合含浸工程と、
を有する、［１］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［３］前記集積物製造工程において、分繊により前記繊維束集合体を幅方向に分割して収集する、［１］又は［２］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［４］前記分繊を、前記連続する繊維束の長手方向における所定の間隔での断続的な分繊によって行う、［３］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［５］下式（１）の条件を満たすように前記連続する繊維束の長手方向における前記断続的な分繊を行い、前記連続する繊維束の長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、［４］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
１≦ａ／Ｌ ・・・（１）
（但し、前記式（１）中、ａは前記連続する繊維束における分繊部分の長さであり、Ｌは前記連続する繊維束が裁断される間隔である。）
［６］さらに、下式（２）の条件を満たすように前記分繊及び前記裁断を行う、［５］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
ａ／Ｌ≦１０ ・・・（２）
（但し、前記式（２）中、ａは前記連続する繊維束における分繊部分の長さであり、Ｌは前記連続する繊維束が裁断される間隔である。）
［７］下式（３）の条件を満たすように前記連続する繊維束の長手方向における前記断続的な分繊を行い、前記連続する繊維束の長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、［４］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
０．９≦ａ／（ａ＋ｂ）＜１ ・・・（３）
（但し、前記式（３）中、ａは前記連続する繊維束における分繊部分の長さであり、ｂは前記連続する繊維束における断続的な分繊部分間の長さである。）
［８］前記繊維束集合体をゴデットロールで案内し、分繊により前記繊維束集合体を幅方向に分割して収集する、［１］〜［７］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［９］複数の前記集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、［１］〜［８］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［１０］複数の前記集積物から引き出したそれぞれの繊維束集合体を、前記それぞれの繊維束集合体の幅方向にずらして重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、［９］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［１１］複数の裁断された繊維束と、前記裁断された繊維束のフィラメント間に含浸された樹脂を含有するシート状の繊維強化樹脂成形材料を製造する装置であって、
第１製造装置を備え、
前記第１製造装置は、複数の連続する繊維束を幅方向に配置させる配置部と、
配置された複数の前記連続する繊維束から得られるシート状の繊維束集合体を収集する集積部と、
を備える、繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
［１２］さらに第２製造装置を備え、
前記第２製造装置は、前記集積部で得られた集積物から前記繊維束集合体を引き出して、その長手方向の間隔を空けた裁断を行い、前記裁断された繊維束を製造する裁断機と、
第１の樹脂を含む第１樹脂シート上に複数の前記裁断された繊維束をシート状に散布して形成されたシート状繊維束群上に、第２の樹脂を含む第２樹脂シートを積層して加圧し、前記シート状繊維束群に前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料とする含浸部と、
を備える、［１１］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
第１製造装置を備え、
前記第１製造装置は、複数の連続する繊維束を幅方向に配置させる配置部と、
配置された複数の前記連続する繊維束から得られるシート状の繊維束集合体を収集する集積部と、
を備える、繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
［１２］さらに第２製造装置を備え、
前記第２製造装置は、前記集積部で得られた集積物から前記繊維束集合体を引き出して、その長手方向の間隔を空けた裁断を行い、前記裁断された繊維束を製造する裁断機と、
第１の樹脂を含む第１樹脂シート上に複数の前記裁断された繊維束をシート状に散布して形成されたシート状繊維束群上に、第２の樹脂を含む第２樹脂シートを積層して加圧し、前記シート状繊維束群に前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料とする含浸部と、
を備える、［１１］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法、及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置によれば、低コストに、かつ、高い生産性で繊維強化樹脂成形材料を製造することができ、繊維束を扁平な状態に開繊して分繊することにより、樹脂の偏在部分が少なく、得られる繊維強化樹脂材料成形体の強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができる。
また、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法、及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、特にラージトウと呼ばれるフィラメント本数の多い繊維束を用いた場合に有用である。
また、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法、及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、特にラージトウと呼ばれるフィラメント本数の多い繊維束を用いた場合に有用である。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、複数の裁断された繊維束と、裁断された繊維束のフィラメント間に含浸された樹脂とを含有する、シート状の繊維強化樹脂成形材料（ＳＭＣ）の製造に係る方法である。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、下記の集積物製造工程を有する。また、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、集積物製造工程に引き続く、下記の散布工程、及び貼合含浸工程を有してもよい。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、下記の集積物製造工程を有する。また、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、集積物製造工程に引き続く、下記の散布工程、及び貼合含浸工程を有してもよい。
・集積物製造工程：
集積物製造工程は、複数の連続する繊維束を幅方向に並列させ拡幅して得られたシート状の繊維束集合体を収集して集積物を得る工程である。
連続する繊維束は開繊により幅方向に拡幅され、扁平な状態のシート状繊維束集合体を形成する。このシート状繊維束集合体を収集して集積物を得る。
集積物製造工程は、複数の連続する繊維束を幅方向に並列させ拡幅して得られたシート状の繊維束集合体を収集して集積物を得る工程である。
連続する繊維束は開繊により幅方向に拡幅され、扁平な状態のシート状繊維束集合体を形成する。このシート状繊維束集合体を収集して集積物を得る。
・散布工程：
散布工程は、集積物製造工程により得られた集積物から繊維束集合体を引き出して、繊維束集合体の長手方向の間隔を空けた裁断により、裁断された繊維束を得て、第１の樹脂を含む第１樹脂シート上に複数の裁断された繊維束をシート状に散布してシート状繊維束群を形成する工程である。
集積物から引き出された繊維束集合体は、長手方向の所定の間隔を空けて、幅方向に連続的に裁断される。これにより得られる裁断された繊維束は、第１の樹脂を含む第１樹脂シート上に散布され、第１樹脂シート状にシート状繊維束群が形成される。
散布工程は、集積物製造工程により得られた集積物から繊維束集合体を引き出して、繊維束集合体の長手方向の間隔を空けた裁断により、裁断された繊維束を得て、第１の樹脂を含む第１樹脂シート上に複数の裁断された繊維束をシート状に散布してシート状繊維束群を形成する工程である。
集積物から引き出された繊維束集合体は、長手方向の所定の間隔を空けて、幅方向に連続的に裁断される。これにより得られる裁断された繊維束は、第１の樹脂を含む第１樹脂シート上に散布され、第１樹脂シート状にシート状繊維束群が形成される。
・貼合含浸工程：
貼合含浸工程は、散布工程により得られたシート状繊維束群上に、第２の樹脂を含む第２樹脂シートを積層して加圧し、前記シート状繊維束群に、第１樹脂シートに含まれる第１の樹脂と第２樹脂シートに含まれる第２の樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料を得る工程である。
シート状繊維束群上に第２樹脂シートが貼り合わされ、第１樹脂シート、シート状繊維束群、第２樹脂シートがこの順で積層された積層体が加圧されることにより、シート状繊維束群に樹脂が含浸され、繊維強化樹脂成形材料が得られる。
貼合含浸工程は、散布工程により得られたシート状繊維束群上に、第２の樹脂を含む第２樹脂シートを積層して加圧し、前記シート状繊維束群に、第１樹脂シートに含まれる第１の樹脂と第２樹脂シートに含まれる第２の樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料を得る工程である。
シート状繊維束群上に第２樹脂シートが貼り合わされ、第１樹脂シート、シート状繊維束群、第２樹脂シートがこの順で積層された積層体が加圧されることにより、シート状繊維束群に樹脂が含浸され、繊維強化樹脂成形材料が得られる。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、集積物製造工程を有することを特徴とする。
即ち、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、複数の連続する繊維束を幅方向に並列させ拡幅して得られたシート状の繊維束集合体を、一旦収集して集積物を得て（集積物製造工程）、得られた集積物から繊維束集合体を引き出して使用することを特徴とする。
即ち、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、複数の連続する繊維束を幅方向に並列させ拡幅して得られたシート状の繊維束集合体を、一旦収集して集積物を得て（集積物製造工程）、得られた集積物から繊維束集合体を引き出して使用することを特徴とする。
集積物が収集される集積物製造工程を有することにより、集積物製造工程の工程速度と、散布工程及び貼合含浸工程の工程速度を別々に制御することができる。そのため、繊維束の開繊操作が律速工程となることによる、散布工程及び貼合含浸工程の工程速度の低下を抑制することができる。
従って、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法によれば、高い生産性で繊維強化樹脂成形材料を製造することが可能となる。
従って、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法によれば、高い生産性で繊維強化樹脂成形材料を製造することが可能となる。
以下、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法、及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置について、いくつかの具体的な実施形態に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための単なる例示であって、本発明をこれらの実施形態にのみ限定することは意図されない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することが可能である。
なお、以下の説明においては、適宜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。
なお、以下の説明においては、適宜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。
［第１実施形態］
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法、及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置の一例として、図１及び図２を参照して説明する。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法、及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置の一例として、図１及び図２を参照して説明する。
（繊維強化樹脂成形材料の製造装置）
本実施形態の繊維強化樹脂成形材料の製造装置１００（以下、単に「製造装置１００」とも言う。）は、第１製造装置１と第２製造装置２とを備える。
第１製造装置１は、ボビンＢ１から引き出された複数の長尺の、即ち連続する繊維束を幅方向に配置させる配置部に対応する開繊分繊部１０を備える。
開繊分繊部１０は、連続する繊維束ｆ１を幅方向（Ｙ軸方向）に開繊する開繊部５０と、開繊された繊維束ｆ２を分繊された繊維束ｆ３に分繊する分繊部５２と、分繊された繊維束ｆ３を収集する収集部５４とを備えている。
即ち、本実施形態においては、分繊された繊維束ｆ３が繊維束集合体として収集部に収集されて、集積物を構成する。
本実施形態の繊維強化樹脂成形材料の製造装置１００（以下、単に「製造装置１００」とも言う。）は、第１製造装置１と第２製造装置２とを備える。
第１製造装置１は、ボビンＢ１から引き出された複数の長尺の、即ち連続する繊維束を幅方向に配置させる配置部に対応する開繊分繊部１０を備える。
開繊分繊部１０は、連続する繊維束ｆ１を幅方向（Ｙ軸方向）に開繊する開繊部５０と、開繊された繊維束ｆ２を分繊された繊維束ｆ３に分繊する分繊部５２と、分繊された繊維束ｆ３を収集する収集部５４とを備えている。
即ち、本実施形態においては、分繊された繊維束ｆ３が繊維束集合体として収集部に収集されて、集積物を構成する。
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、複数の連続する繊維束ｆ１が各開繊バー１７の上下を順にジグザグに通過する際に、各開繊バー１７による加熱、擦過、揺動などの手段により連続する繊維束ｆ１が幅方向に拡幅されるようになっている。連続する繊維束ｆ１が開繊されることで、開繊された、即ち扁平な連続する繊維束ｆ２が得られる。
複数の開繊バー１７は、複数の連続する繊維束ｆ１が各開繊バー１７の上下を順にジグザグに通過する際に、各開繊バー１７による加熱、擦過、揺動などの手段により連続する繊維束ｆ１が幅方向に拡幅されるようになっている。連続する繊維束ｆ１が開繊されることで、開繊された、即ち扁平な連続する繊維束ｆ２が得られる。
分繊部５２は、複数の回転刃１８と、複数のゴデットロール１９とを備えている。
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を回転させながら開繊された繊維束ｆ２を通過させることで、開繊された繊維束ｆ２に複数の刃物１８ａが間欠的に突き刺さり、開繊された繊維束ｆ２が幅方向に分割されて分繊された繊維束ｆ３となる。但し、分繊された繊維束ｆ３は、完全に分繊された状態とはなっておらず、部分的に未分繊の状態（結合した状態）の繊維束集合体となっており、連続する繊維束が長手方向において所定の間隔で断続的に分繊された状態となっている。
複数のゴデットロール１９は、分繊された繊維束ｆ３を収集部５４へと案内するものである。
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を回転させながら開繊された繊維束ｆ２を通過させることで、開繊された繊維束ｆ２に複数の刃物１８ａが間欠的に突き刺さり、開繊された繊維束ｆ２が幅方向に分割されて分繊された繊維束ｆ３となる。但し、分繊された繊維束ｆ３は、完全に分繊された状態とはなっておらず、部分的に未分繊の状態（結合した状態）の繊維束集合体となっており、連続する繊維束が長手方向において所定の間隔で断続的に分繊された状態となっている。
複数のゴデットロール１９は、分繊された繊維束ｆ３を収集部５４へと案内するものである。
収集部５４は、シート状の繊維束集合体である分繊された繊維束ｆ３をボビンＢ２に巻き取り、集積物として収集す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、即ち連続する第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、第１の樹脂である熱硬化性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（０．０５ｍｍ〜０．８ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ、より好ましくは０．１５ｍｍ〜０．６ｍｍ）で塗工され、第１の樹脂を含む第１樹脂シートＳ１が形成されるようになっている。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の前段には、ボビンＢ２に巻き取って収集した集積物から引き出した分繊された繊維束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。
集積物は、Ｙ方向において複数の集積物を設置し、それぞれの集積物からそれぞれ繊維束集合体（分繊された繊維束ｆ３）を引き出して裁断機１３へと案内してもよい。この場合には、それぞれの集積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ことが好ましい。この例では、Ｙ方向において、分繊された繊維束ｆ３を収集した複数のボビンＢ２を設置する場合、それらボビンＢ２を個別のロールにそれぞれ設置して分繊された繊維束ｆ３を引き出すことが好ましい。これにより、それぞれの集積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を容易に行うことができる。
集積物は、Ｙ方向において複数の集積物を設置し、それぞれの集積物からそれぞれ繊維束集合体（分繊された繊維束ｆ３）を引き出して裁断機１３へと案内してもよい。この場合には、それぞれの集積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ことが好ましい。この例では、Ｙ方向において、分繊された繊維束ｆ３を収集した複数のボビンＢ２を設置する場合、それらボビンＢ２を個別のロールにそれぞれ設置して分繊された繊維束ｆ３を引き出すことが好ましい。これにより、それぞれの集積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を容易に行うことができる。
裁断機１３は、一旦ボビンＢ２に巻き取って収集した集積物から引き出した分繊された繊維束ｆ３を、繊維束集合体（分繊された繊維束ｆ３）の長手方向の間隔を空けた裁断を行うことにより、所定の長さに連続的に裁断し、裁断された繊維束を製造するものであり、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、供給された分繊された繊維束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との間で分繊された繊維束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Ｂ２に巻き取られた集積物から分繊された繊維束ｆ３が引き出される。カッターロール２７は、回転しながら分繊された繊維束ｆ３を所定の長さとなるように、繊維束集合体（分繊された繊維束ｆ３）の長手方向の間隔を空けて裁断する。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の樹脂を含む第１樹脂シートＳ１の上に散布され、第１樹脂シート上にシート状繊維束群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、即ち連続する第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、第２の樹脂である熱硬化性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（０．０５ｍｍ〜０．８ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ、より好ましくは０．１５ｍｍ〜０．６ｍｍ）で塗工され、第２の樹脂を含む第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。
なお、第１の樹脂と第２の樹脂は、同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
なお、第１の樹脂と第２の樹脂は、同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
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とを備えており、第１の樹脂を含む第１樹脂シートＳ１上に複数の裁断された繊維束ｆ４をシート状に散付して形成されたシート状繊維束群上に、第２の樹脂を含む第２樹脂シートＳ２を積層して加圧し、シート状繊維束群に第１の樹脂及び第２の樹脂を含浸させて繊維強化樹脂材料とするものである。
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、貼り合わせられながら搬送される。これにより、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をこの順で下から積層した積層体が形成される。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と言う。
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、加圧機構３２では、上側コンベア３６Ｂの一対のプーリ３４ｃ、３４ｄが同一方向に回転され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。同様に、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に含まれる第１の樹脂及び第２樹脂シートＳ２に含まれる第２の樹脂がシート状繊維束群Ｆに含浸される。これにより、繊維強化樹脂成形材料の原反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、繊維強化樹脂成形材料の成形前に繊維強化樹脂成形材料から剥離される。
（繊維強化樹脂成形材料の製造方法）
以下、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例として、製造装置１００を用いる場合について説明する。
以下、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例として、製造装置１００を用いる場合について説明する。
＜集積物製造工程＞
第１製造装置１において、ボビンＢ１から連続する繊維束ｆ１を引き出し、開繊部５０において、連続する繊維束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連続する、開繊された繊維束ｆ２とする。
分繊部５２において複数の回転刃１８を回転させながら開繊された繊維束ｆ２を通過させ、複数の刃物１８ａを間欠的に突き刺し、開繊された繊維束ｆ２を幅方向に分割して複数の連続する分繊された繊維束ｆ３とする。但し、この分繊された繊維束ｆ３は、完全に分繊された状態とはなっておらず、部分的に未分繊の状態（結合した状態）の繊維束集合体となっており、連続する繊維束の長手方向における所定の間隔で断続的に分繊された状態となっている。次いで、分繊された繊維束ｆ３を複数のゴデットロール１９によりボビンＢ２へと案内し、巻き取って収集する。
第１製造装置１において、ボビンＢ１から連続する繊維束ｆ１を引き出し、開繊部５０において、連続する繊維束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連続する、開繊された繊維束ｆ２とする。
分繊部５２において複数の回転刃１８を回転させながら開繊された繊維束ｆ２を通過させ、複数の刃物１８ａを間欠的に突き刺し、開繊された繊維束ｆ２を幅方向に分割して複数の連続する分繊された繊維束ｆ３とする。但し、この分繊された繊維束ｆ３は、完全に分繊された状態とはなっておらず、部分的に未分繊の状態（結合した状態）の繊維束集合体となっており、連続する繊維束の長手方向における所定の間隔で断続的に分繊された状態となっている。次いで、分繊された繊維束ｆ３を複数のゴデットロール１９によりボビンＢ２へと案内し、巻き取って収集する。
上記のように繊維束集合体を部分的に未分繊の状態とすることで、一部のフィラメントに斜行や蛇行が存在する繊維束を連続する繊維束ｆ１として使用した場合でも、分繊により、分繊された繊維束ｆ３内のフィラメントの切断を低減させ、この切断されたフィラメントに起因する、分繊された繊維束ｆ３のロール等への巻き付きを抑制することができる。
連続する繊維束の長手方向における断続的な分繊を行う場合には、下式（１）の条件を満たすように、連続する繊維束の長手方向における断続的な分繊を行い、連続する繊維束の長手方向の間隔を空けた裁断により、裁断された繊維束ｆ４を得ることが好ましい。
１≦ａ／Ｌ ・・・（１）
但し、前記式（１）中、ａは連続する繊維束（分繊された繊維束ｆ３）における分繊部分の長さであり、Ｌは繊維束の長手方向における裁断される間隔、即ち、連続する繊維束（分繊された繊維束ｆ３）が裁断される間隔である。
これは、ａ／Ｌの値を１以上とすることによって、それぞれの裁断された繊維束ｆ４中の分割されていない未分繊部分が低減するために、繊維強化樹脂成形材料の製造時における強化繊維の分散性が良好となり、繊維強化樹脂成形材料の品質が良好となる傾向にあるからである。
ａ／Ｌの値は、１．０５以上が好ましく、１．１以上がより好ましい。
１≦ａ／Ｌ ・・・（１）
但し、前記式（１）中、ａは連続する繊維束（分繊された繊維束ｆ３）における分繊部分の長さであり、Ｌは繊維束の長手方向における裁断される間隔、即ち、連続する繊維束（分繊された繊維束ｆ３）が裁断される間隔である。
これは、ａ／Ｌの値を１以上とすることによって、それぞれの裁断された繊維束ｆ４中の分割されていない未分繊部分が低減するために、繊維強化樹脂成形材料の製造時における強化繊維の分散性が良好となり、繊維強化樹脂成形材料の品質が良好となる傾向にあるからである。
ａ／Ｌの値は、１．０５以上が好ましく、１．１以上がより好ましい。
また、連続する繊維束の長手方向における断続的な分繊を行う場合には、下式（２）の条件を満たすように繊維束の分繊及び裁断を行うことが好ましい。
ａ／Ｌ≦１０ ・・・（２）
但し、前記式（２）中の記号は、前記式（１）中の記号と同じ意味である。
これは、ａ／Ｌの値を１０以下とすることによって、分繊される対象である連続する繊維束ｆ１内のフィラメントに斜行や蛇行が存在する場合であっても、裁断された繊維束ｆ４の毛羽発生や、毛羽による工程のトラブルの発生を抑制しやすい傾向にあるからである。
ａ／Ｌの値は、８以下が好ましく、５以下がより好ましい。
ａ／Ｌ≦１０ ・・・（２）
但し、前記式（２）中の記号は、前記式（１）中の記号と同じ意味である。
これは、ａ／Ｌの値を１０以下とすることによって、分繊される対象である連続する繊維束ｆ１内のフィラメントに斜行や蛇行が存在する場合であっても、裁断された繊維束ｆ４の毛羽発生や、毛羽による工程のトラブルの発生を抑制しやすい傾向にあるからである。
ａ／Ｌの値は、８以下が好ましく、５以下がより好ましい。
従って、ａ／Ｌの値は、１〜１０であることが好ましく、１．０５〜８がより好ましく、１．１〜５がさらに好ましい。
また、別の態様として、連続する繊維束の長手方向における断続的な分繊を行う場合には、下式（３）の条件を満たすように、連続する繊維束の長手方向における断続的な分繊を行い、連続する繊維束の長手方向の間隔を空けた裁断により裁断された繊維束ｆ４を得ることが好ましい。
０．９≦ａ／（ａ＋ｂ）＜１ ・・・（３）
但し、前記式（３）中、ａは連続する繊維束（分繊された繊維束ｆ３）における分繊部分の長さであり、ｂは連続する繊維束（分繊された繊維束ｆ３）における断続的な分繊部分間の長さ、即ち連続する繊維束における断続的な分繊部分間に存在する未分繊部分の長さである。
０．９≦ａ／（ａ＋ｂ）＜１ ・・・（３）
但し、前記式（３）中、ａは連続する繊維束（分繊された繊維束ｆ３）における分繊部分の長さであり、ｂは連続する繊維束（分繊された繊維束ｆ３）における断続的な分繊部分間の長さ、即ち連続する繊維束における断続的な分繊部分間に存在する未分繊部分の長さである。
これは、ａ／（ａ＋ｂ）の値を０．９以上とすることによって、裁断された各繊維束中の分割されていない未分繊部分が低減するために、繊維強化樹脂成形材料の製造時における強化繊維の分散性が良好となり、繊維強化樹脂成形材料の品質が良好となる傾向にあるからである。
ａ／（ａ＋ｂ）の値は、０．９２以上が好ましい。
ａ／（ａ＋ｂ）の値は、０．９２以上が好ましい。
また、ａ／（ａ＋ｂ）の値を１未満とすることで、断続的な分繊が可能となり、分繊された繊維束ｆ３のロール等への巻き付きを抑制することができる。
ａ／（ａ＋ｂ）の値は、０．９９以下が好ましく、０．９８以下がより好ましい。
ａ／（ａ＋ｂ）の値は、０．９９以下が好ましく、０．９８以下がより好ましい。
従って、ａ／（ａ＋ｂ）の値は、０．９以上１未満が好ましく、０．９以上０．９９以下がより好ましく、０．９２以上０．９８以下がさらに好ましい。
連続する分繊された繊維束ｆ３をボビンＢ２に巻き取る際には、分繊された繊維束ｆ３に紙やフィルムを重ねて巻き取ってもよい。これにより、ボビンＢ２に巻き取られる分繊された繊維束ｆ３の間には紙やフィルムが挿入されるため、巻き取られる分繊された繊維束ｆ３の繊維同士が絡まって引き出しにくくなることが抑制されやすくなる。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法に用いられる連続する繊維束としては、炭素繊維束を用いることが好ましい。なお、連続する繊維束としては、ガラス繊維束を用いてもよい。
また、連続する繊維束としては、例えば、繊維数が３，０００本以上のフィラメントからなる繊維束を用いることができるが、フィラメント数が１２，０００本以上の繊維束を好適に使用することができる。また、連続する繊維束として、ラージトウと呼ばれる４８，０００本以上のフィラメントからなる繊維束も使用することもできる。
また、連続する繊維束としては、例えば、繊維数が３，０００本以上のフィラメントからなる繊維束を用いることができるが、フィラメント数が１２，０００本以上の繊維束を好適に使用することができる。また、連続する繊維束として、ラージトウと呼ばれる４８，０００本以上のフィラメントからなる繊維束も使用することもできる。
集積物製造工程において、集積物として収集される繊維束集合体の平均厚さは、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましく、０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍがより好ましく、０．０２５ｍｍ〜０．１５ｍｍがさらに好ましい。
繊維束集合体の平均厚さが前記下限値以上であれば、繊維束集合体を安定的に開繊することが可能であり、前記上限値以下であれば、繊維強化樹脂成形材料が高強度な物性となる。
なお、繊維束集合体の平均厚さは、マイクロゲージによって測定される。
繊維束集合体の平均厚さが前記下限値以上であれば、繊維束集合体を安定的に開繊することが可能であり、前記上限値以下であれば、繊維強化樹脂成形材料が高強度な物性となる。
なお、繊維束集合体の平均厚さは、マイクロゲージによって測定される。
集積物製造工程において、集積物として収集される繊維束集合体の幅は、０．５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ〜４０ｍｍがより好ましく、２ｍｍ〜２５ｍｍがさらに好ましい。
繊維束集合体の幅が前記下限値以上であれば、繊維強化樹脂成形材料の流動性が良好となり、前記上限値以下であれば、繊維強化樹脂成形材料が高強度な物性となる。
繊維束集合体の幅が前記下限値以上であれば、繊維強化樹脂成形材料の流動性が良好となり、前記上限値以下であれば、繊維強化樹脂成形材料が高強度な物性となる。
＜散布工程＞
第２製造装置２において、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、即ち連続する第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、第１の樹脂を含むペーストＰを、所定の厚みで塗工して、第１の樹脂を含む第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。
第２製造装置２において、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、即ち連続する第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、第１の樹脂を含むペーストＰを、所定の厚みで塗工して、第１の樹脂を含む第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に含まれる第１の樹脂である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などが挙げられる。ペーストＰには、炭酸カルシウムなどの充填剤や、低収縮化剤、離型剤、硬化開始剤、増粘剤などを配合してもよい。
また、ボビンＢ２から連続する分繊された繊維束ｆ３を引き出し、裁断機１３において所定の長さとなるように、その長手方向の間隔を空けた裁断を行い、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、複数の裁断された繊維束ｆ４が、開繊された状態で分繊して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。
このように、裁断された繊維束ｆ４は、連続する繊維束（分繊された繊維束ｆ３）が、その長手方向の間隔を空けて裁断されることにより得られる。
裁断された繊維束の平均長さは、５〜１００ｍｍが好ましく、１０〜７５ｍｍがより好ましく、２０〜６０ｍｍがさらに好ましい。
裁断された繊維束の平均長さが前記下限値以上であれば、引張強度、弾性率などの物性に優れた繊維強化樹脂材料成形体が得られ、前記上限値以下であれば、成形時に繊維強化樹脂成形材料がより流動しやすくなるため、成形が容易になる。
裁断された繊維束の平均長さは、５〜１００ｍｍが好ましく、１０〜７５ｍｍがより好ましく、２０〜６０ｍｍがさらに好ましい。
裁断された繊維束の平均長さが前記下限値以上であれば、引張強度、弾性率などの物性に優れた繊維強化樹脂材料成形体が得られ、前記上限値以下であれば、成形時に繊維強化樹脂成形材料がより流動しやすくなるため、成形が容易になる。
＜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、即ち連続する第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、第２の樹脂を含むペーストＰを所定の厚みで塗工し、第２の樹脂を含む第２樹脂シートＳ２を形成する。
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、即ち連続する第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、第２の樹脂を含むペーストＰを所定の厚みで塗工し、第２の樹脂を含む第２樹脂シートＳ２を形成する。
ペーストＰに含まれる第２の樹脂である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などが挙げられる。ペーストＰには、炭酸カルシウムなどの充填剤や、低収縮化剤、離型剤、硬化開始剤、増粘剤などを配合してもよい。
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を積層し、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を含む積層体を加圧し、第１樹脂シートＳ１に含まれる第１の樹脂及び第２樹脂シートＳ２に含まれる第２の樹脂を、シート状繊維束群Ｆに含浸させる。これにより、繊維強化樹脂成形材料が第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、繊維強化樹脂成形材料の原反Ｒが得られる。
本実施形態では、集積物製造工程において、連続する繊維束ｆ１を開繊し、分繊された繊維束ｆ３（繊維束集合体）を一旦収集して集積物を得た後に、散布工程において集積物から繊維束集合体を引き出して使用する。そのため、散布工程及び貼合含浸工程の工程速度を、集積物製造工程の工程速度と関係なく制御することができ、繊維束の開繊操作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下することを抑制できる。
また、上述のように、扁平な状態に開繊・分繊された繊維束ｆ３が裁断されて得られる裁断された繊維束ｆ４が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シートＳ１上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができる。
また、上述のように、扁平な状態に開繊・分繊された繊維束ｆ３が裁断されて得られる裁断された繊維束ｆ４が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シートＳ１上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができる。
なお、集積物製造工程において開繊された繊維束の分繊を行う場合、前記製造装置１００を用いる態様のような、繊維束を分繊した後に、分繊された繊維束をゴデットロールでボビンへと案内する態様には限定されない。
例えば、開繊された繊維束をゴデットロールで案内して、その後に分繊を行い、分繊された繊維束を得てもよい。開繊された繊維束（繊維束集合体）をゴデットロールで案内し、分繊により繊維束集合体を幅方向に分割して収集を行う態様は、開繊された繊維束を分繊して、分繊された繊維束をゴデットロールで案内する態様に比べて、分繊時に繊維束に毛羽立ち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を抑制しやすい。
ゴデットロールについては、鏡面や梨地の表面状態となったロールが好ましい。また、耐久性の観点からハードクロムメッキを被覆したものが好ましい。
例えば、開繊された繊維束をゴデットロールで案内して、その後に分繊を行い、分繊された繊維束を得てもよい。開繊された繊維束（繊維束集合体）をゴデットロールで案内し、分繊により繊維束集合体を幅方向に分割して収集を行う態様は、開繊された繊維束を分繊して、分繊された繊維束をゴデットロールで案内する態様に比べて、分繊時に繊維束に毛羽立ち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を抑制しやすい。
ゴデットロールについては、鏡面や梨地の表面状態となったロールが好ましい。また、耐久性の観点からハードクロムメッキを被覆したものが好ましい。
具体的には、例えば、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、製造装置１００において第１製造装置１を図４に例示した第１製造装置１Ａに変更した製造装置を用いる製造方法であってもよい。
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。
第１製造装置１Ａは、分繊部５２の代わりに分繊部５２Ａを備えている以外は第１製造装置１と同じである。分繊部５２Ａは、複数の回転刃１８が複数のゴデットロール１９の後段に配置されている以外は分繊部５２と同じである。
このような第１製造装置１Ａを用いることで、開繊された繊維束ｆ２をゴデットロール１９によって回転刃１８へと案内し、開繊された繊維束ｆ２を分繊により幅方向に分割して、分繊された繊維束ｆ３とすることができる。
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。
第１製造装置１Ａは、分繊部５２の代わりに分繊部５２Ａを備えている以外は第１製造装置１と同じである。分繊部５２Ａは、複数の回転刃１８が複数のゴデットロール１９の後段に配置されている以外は分繊部５２と同じである。
このような第１製造装置１Ａを用いることで、開繊された繊維束ｆ２をゴデットロール１９によって回転刃１８へと案内し、開繊された繊維束ｆ２を分繊により幅方向に分割して、分繊された繊維束ｆ３とすることができる。
［第２実施形態］
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法においては、集積物製造工程で得た複数の集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により裁断された繊維束を得ることが好ましい。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法においては、集積物製造工程で得た複数の集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により裁断された繊維束を得ることが好ましい。
（繊維強化樹脂成形材料の製造装置）
集積物製造工程で得た複数の集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により裁断された繊維束を得る、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法としては、例えば、図１及び図３に例示した繊維強化樹脂成形材料の製造装置２００（以下、単に「製造装置２００」とも言う。）を用いる方法が挙げられる。図３における図２と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
集積物製造工程で得た複数の集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により裁断された繊維束を得る、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法としては、例えば、図１及び図３に例示した繊維強化樹脂成形材料の製造装置２００（以下、単に「製造装置２００」とも言う。）を用いる方法が挙げられる。図３における図２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３とを備える。即ち、製造装置２００は、第２製造装置２の代わりに第２製造装置３を備える以外は、製造装置１００と同じである。
第２製造装置３は、図３に示すように、複数のボビンＢ２に収集した集積物から複数の分繊された繊維束ｆ３を引き出し、引き出されたそれぞれの分繊された繊維束ｆ３を重ねて、裁断機１３へと供給して、それぞれの繊維束集合体が同時に裁断されるようになっている以外は、第２製造装置２と同じである。
（繊維強化樹脂成形材料の製造方法）
以下、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例として、製造装置２００を用いる場合について説明する。
以下、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例として、製造装置２００を用いる場合について説明する。
＜集積物製造収工程＞
第２実施形態における集積物製造工程は、第１実施形態の集積物製造工程と同様に行える。
即ち、本実施形態においては、分繊された繊維束ｆ３が繊維束集合体として収集部に収集されて、集積物を構成する。
第２実施形態における集積物製造工程は、第１実施形態の集積物製造工程と同様に行える。
即ち、本実施形態においては、分繊された繊維束ｆ３が繊維束集合体として収集部に収集されて、集積物を構成する。
＜散布工程＞
第２製造装置３において、第１実施形態と同様に、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、即ち連続する第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、第１の樹脂を含むペーストＰを、所定の厚みで塗工して、第１の樹脂を含む第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。
第２製造装置３において、第１実施形態と同様に、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、即ち連続する第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、第１の樹脂を含むペーストＰを、所定の厚みで塗工して、第１の樹脂を含む第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。
また、複数のボビンＢ２から連続する分繊された繊維束ｆ３を複数引き出し、それらを重ねて裁断機１３において所定の長さとなるように、その長手方向の間隔を空けた裁断を行い、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の上に複数の裁断された繊維束ｆ４が、開繊された状態で分繊して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。
本実施形態のように、散布工程において複数の集積物からそれぞれ引き出した複数の繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けて裁断して裁断された繊維束を得る場合、複数の繊維束集合体を幅方向が一致するように重ねて裁断する態様に比べて、複数の繊維束集合体を幅方向がずれるように重ねて裁断することが好ましい。
複数の繊維束集合体を幅方向がずれるように重ねて裁断することにより、製造速度を上げることができ、得られる繊維強化樹脂成形材料に目付ムラが生じることを抑制しやすい。
複数の繊維束集合体を幅方向がずれるように重ねて裁断することにより、製造速度を上げることができ、得られる繊維強化樹脂成形材料に目付ムラが生じることを抑制しやすい。
このような効果が得られる要因は、以下のように考えられる。
即ち、同じ装置によって分繊された複数の繊維束集合体においては、その幅方向における分割位置が同じ位置となっている。そのため、それら複数の繊維束を幅方向が一致するように重ねて裁断すると、重ねられた繊維束の積層体において幅方向の分割位置が一致するため、得られる繊維強化樹脂成形材料において目付ムラが生じやすくなる。これに対して、複数の繊維束を幅方向がずれるように重ねて裁断する態様では、重ねられた繊維束の積層体における幅方向の分割位置もずれるため、得られる繊維強化樹脂成形材料において目付ムラが生じにくくなる。
即ち、同じ装置によって分繊された複数の繊維束集合体においては、その幅方向における分割位置が同じ位置となっている。そのため、それら複数の繊維束を幅方向が一致するように重ねて裁断すると、重ねられた繊維束の積層体において幅方向の分割位置が一致するため、得られる繊維強化樹脂成形材料において目付ムラが生じやすくなる。これに対して、複数の繊維束を幅方向がずれるように重ねて裁断する態様では、重ねられた繊維束の積層体における幅方向の分割位置もずれるため、得られる繊維強化樹脂成形材料において目付ムラが生じにくくなる。
＜貼合含浸工程＞
第１実施形態の貼合含浸工程と同様にして、繊維強化樹脂成形材料が第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を得る。
第１実施形態の貼合含浸工程と同様にして、繊維強化樹脂成形材料が第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を得る。
本実施形態においても、集積物製造工程において、連続する繊維束ｆ１を開繊し、分繊された繊維束ｆ３を一旦収集して集積物を得た後に、散布工程において集積物から繊維束集合体を引き出して使用する。そのため、散布工程及び貼合含浸工程の工程速度を、集積物製造工程の工程速度と関係なく制御することができ、繊維束の開繊操作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下することを抑制できる。
また、上述のように、扁平な状態に開繊・分繊された繊維束ｆ３が裁断されて得られる裁断された繊維束ｆ４が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シートＳ１上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができるとともに、目付ムラが少なく物性のバラツキの少ない繊維強化樹脂成形材料が得られる。
また、上述のように、扁平な状態に開繊・分繊された繊維束ｆ３が裁断されて得られる裁断された繊維束ｆ４が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シートＳ１上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができるとともに、目付ムラが少なく物性のバラツキの少ない繊維強化樹脂成形材料が得られる。
また、本実施形態においても、開繊された繊維束をゴデットロールで案内して、その後に分繊を行い、分繊された繊維束を得てもよい。
具体的には、例えば、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、製造装置２００において第１製造装置１を図４に例示した第１製造装置１Ａに変更した製造装置を用いる製造方法であってもよい。
これにより、分繊時に繊維束に毛羽立ち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くなる。
具体的には、例えば、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、製造装置２００において第１製造装置１を図４に例示した第１製造装置１Ａに変更した製造装置を用いる製造方法であってもよい。
これにより、分繊時に繊維束に毛羽立ち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くなる。
［第３実施形態］
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法においては、集積物製造工程において開繊された繊維束を収集し、散布工程において、収集した開繊された繊維束（集積物）を引き出し、分繊して、裁断・散布してもよい。
第１実施形態及び第２実施形態においては、集積物製造工程において、開繊された繊維束を分繊し、分繊された繊維束を収集したが、散布工程において分繊を行ってもよい。
即ち、本実施形態においては、開繊された繊維束ｆ２が繊維束集合体として収集部に収集されて、集積物を構成する。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法においては、集積物製造工程において開繊された繊維束を収集し、散布工程において、収集した開繊された繊維束（集積物）を引き出し、分繊して、裁断・散布してもよい。
第１実施形態及び第２実施形態においては、集積物製造工程において、開繊された繊維束を分繊し、分繊された繊維束を収集したが、散布工程において分繊を行ってもよい。
即ち、本実施形態においては、開繊された繊維束ｆ２が繊維束集合体として収集部に収集されて、集積物を構成する。
（繊維強化樹脂成形材料の製造装置）
集積物製造工程において開繊された繊維束を収集し、散布工程において、収集した開繊された繊維束（集積物）を引き出し、分繊して、裁断・散布する、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法としては、例えば、図５及び図６に例示した繊維強化樹脂成形材料の製造装置３００（以下、単に「製造装置３００」とも言う。）を用いる方法が挙げられる。図５及び図６における図１及び図２と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
集積物製造工程において開繊された繊維束を収集し、散布工程において、収集した開繊された繊維束（集積物）を引き出し、分繊して、裁断・散布する、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法としては、例えば、図５及び図６に例示した繊維強化樹脂成形材料の製造装置３００（以下、単に「製造装置３００」とも言う。）を用いる方法が挙げられる。図５及び図６における図１及び図２と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
製造装置３００は、第１製造装置４と第２製造装置５とを備える。
第１製造装置４は、開繊部５０と、ガイドロール４０と、収集部５４とを備えている。第１製造装置４は、分繊部５２の代わりにガイドロール４０を備える以外は第１製造装置１と同じである。ボビンＢ１から引き出された複数の長尺の、即ち連続する繊維束ｆ１が開繊部５０において開繊された繊維束ｆ２（繊維束集合体）は、ガイドロール４０により収集部５４に案内されてボビンＢ２に巻き取られるようになっている。
第１製造装置４は、開繊部５０と、ガイドロール４０と、収集部５４とを備えている。第１製造装置４は、分繊部５２の代わりにガイドロール４０を備える以外は第１製造装置１と同じである。ボビンＢ１から引き出された複数の長尺の、即ち連続する繊維束ｆ１が開繊部５０において開繊された繊維束ｆ２（繊維束集合体）は、ガイドロール４０により収集部５４に案内されてボビンＢ２に巻き取られるようになっている。
第２製造装置５は、分繊部５２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、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５は、分繊部５２をさらに備える以外は、第２製造装置２と同じである。
分繊部５２は裁断機１３の前段に設けられている。ボビンＢ２から引き出された開繊された繊維束ｆ２（繊維束集合体）がガイドロール４１に案内されて分繊部５２に供給され、分繊部５２において分繊された繊維束ｆ３が裁断機１３に供給されるようになっている。
分繊部５２は裁断機１３の前段に設けられている。ボビンＢ２から引き出された開繊された繊維束ｆ２（繊維束集合体）がガイドロール４１に案内されて分繊部５２に供給され、分繊部５２において分繊された繊維束ｆ３が裁断機１３に供給されるようになっている。
（繊維強化樹脂成形材料の製造方法）
以下、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例として、製造装置３００を用いる場合について説明する。
以下、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例として、製造装置３００を用いる場合について説明する。
＜集積物製造工程＞
第１製造装置４において、ボビンＢ１から連続する繊維束ｆ１を引き出し、開繊部５０において、連続する繊維束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、開繊された繊維束ｆ２とする。
次いで、開繊された繊維束ｆ２をガイドロール４０により収集部５４へと案内し、ボビンＢ２に巻き取って集積物として収集する。ガイドロール４０は、複数使用してもよい。
第１製造装置４において、ボビンＢ１から連続する繊維束ｆ１を引き出し、開繊部５０において、連続する繊維束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、開繊された繊維束ｆ２とする。
次いで、開繊された繊維束ｆ２をガイドロール４０により収集部５４へと案内し、ボビンＢ２に巻き取って集積物として収集する。ガイドロール４０は、複数使用してもよい。
連続する開繊された繊維束ｆ２をボビンＢ２に巻き取る際には、開繊された繊維束ｆ２に紙やフィルムを重ねて巻き取ってもよい。これにより、ボビンＢ２に巻き取られる開繊された繊維束ｆ２の間には紙やフィルムが挿入されるため、巻き取られる開繊された繊維束ｆ２の繊維同士が絡まって引き出しにくくなることが抑制されやすくなる。
＜散布工程＞
第２製造装置５において、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、即ち連続する第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、第１の樹脂を含むペーストＰを、所定の厚みで塗工して、第１の樹脂を含む第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。
また、ボビンＢ２から連続する開繊された繊維束ｆ２を引き出し、分繊部５２において複数の回転刃１８を回転させながら開繊された繊維束ｆ２を通過させ、複数の刃物１８ａを間欠的に突き刺し、開繊された繊維束ｆ２を幅方向に分割して連続する分繊された繊維束ｆ３とする。次いで、分繊された繊維束ｆ３を複数のゴデットロール１９により裁断機１３へと供給する。
第２製造装置５において、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、即ち連続する第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、第１の樹脂を含むペーストＰを、所定の厚みで塗工して、第１の樹脂を含む第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。
また、ボビンＢ２から連続する開繊された繊維束ｆ２を引き出し、分繊部５２において複数の回転刃１８を回転させながら開繊された繊維束ｆ２を通過させ、複数の刃物１８ａを間欠的に突き刺し、開繊された繊維束ｆ２を幅方向に分割して連続する分繊された繊維束ｆ３とする。次いで、分繊された繊維束ｆ３を複数のゴデットロール１９により裁断機１３へと供給する。
裁断機１３においては、連続する分繊された繊維束ｆ３を所定の長さとなるように、その長手方向の間隔を空けた裁断を行い、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、複数の裁断された繊維束ｆ４が、開繊された状態で分繊して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１実施形態の貼合含浸工程と同様にして、繊維強化樹脂成形材料が第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を得る。
第１実施形態の貼合含浸工程と同様にして、繊維強化樹脂成形材料が第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を得る。
本実施形態においては、集積物製造工程において連続する繊維束ｆ１を開繊し、開繊された繊維束ｆ２（繊維束集合体）を一旦収集した後に、散布工程において開繊された繊維束ｆ２（繊維束集合体）を引き出して使用する。そのため、散布工程及び貼合含浸工程の工程速度を、集積物製造工程の工程速度と関係なく制御することができ、繊維束の開繊操作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下することを抑制できる。
また、上述のように、扁平な状態に開繊・分繊された繊維束ｆ３が裁断されて得られる裁断された繊維束ｆ４が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シートＳ１上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができる。
また、上述のように、扁平な状態に開繊・分繊された繊維束ｆ３が裁断されて得られる裁断された繊維束ｆ４が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シートＳ１上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができる。
なお、散布工程において開繊された繊維束の分繊を行う場合、前記製造装置３００を用いる態様のような、繊維束を分繊した後に、分繊された繊維束をゴデットロールで裁断機へと案内する態様には限定されない。
例えば、開繊された繊維束をゴデットロールで案内して、その後に分繊を行い、分繊された繊維束を得てもよい。
これにより、分繊時に繊維束に毛羽立ち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くなる。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を抑制しやすい。
例えば、開繊された繊維束をゴデットロールで案内して、その後に分繊を行い、分繊された繊維束を得てもよい。
これにより、分繊時に繊維束に毛羽立ち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くなる。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を抑制しやすい。
具体的には、例えば、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、図８に例示した、分繊部５２を分繊部５２Ａに変更した第２製造装置５Ａを備える以外は製造装置３００と同じ態様の製造装置３００Ａを用いる方法であってもよい。
図８における図６と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
分繊部５２Ａは、複数の回転刃１８が複数のゴデットロール１９の後段に配置されている以外は分繊部５２と同じである。
このような製造装置３００Ａを用いることで、収集された開繊された繊維束ｆ２を引き出し、ゴデットロールによって回転刃１８へと案内し、開繊された繊維束ｆ２を分繊により幅方向に分割して、分繊された繊維束ｆ３とすることができる。
図８における図６と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
分繊部５２Ａは、複数の回転刃１８が複数のゴデットロール１９の後段に配置されている以外は分繊部５２と同じである。
このような製造装置３００Ａを用いることで、収集された開繊された繊維束ｆ２を引き出し、ゴデットロールによって回転刃１８へと案内し、開繊された繊維束ｆ２を分繊により幅方向に分割して、分繊された繊維束ｆ３とすることができる。
［第４実施形態］
集積物製造工程において開繊された繊維束を収集し、散布工程において収集した開繊された繊維束（集積物）を引き出し、分繊して、裁断・散布する方法においても、集積物製造工程で得た複数の集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により裁断された繊維束を得ることが好ましい。
集積物製造工程において開繊された繊維束を収集し、散布工程において収集した開繊された繊維束（集積物）を引き出し、分繊して、裁断・散布する方法においても、集積物製造工程で得た複数の集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により裁断された繊維束を得ることが好ましい。
（繊維強化樹脂成形材料の製造装置）
集積物製造工程において開繊された繊維束を収集し、散布工程において収集した開繊された繊維束（集積物）を引き出し、分繊して、裁断・散布する方法において、集積物製造工程で得た複数の集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により裁断された繊維束を得る、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法としては、例えば、図５及び図７に例示した繊維強化樹脂成形材料の製造装置４００（以下、単に「製造装置４００」とも言う。）を用いる方法が挙げられる。図７における図６と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
集積物製造工程において開繊された繊維束を収集し、散布工程において収集した開繊された繊維束（集積物）を引き出し、分繊して、裁断・散布する方法において、集積物製造工程で得た複数の集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により裁断された繊維束を得る、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法としては、例えば、図５及び図７に例示した繊維強化樹脂成形材料の製造装置４００（以下、単に「製造装置４００」とも言う。）を用いる方法が挙げられる。図７における図６と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
製造装置４００は、第１製造装置４と第２製造装置６とを備える。即ち、製造装置４００は、第２製造装置５の代わりに第２製造装置６を備える以外は、製造装置３００と同じである。
第２製造装置６は、図７に示すように、複数のボビンＢ２に収集した集積物から複数の開繊された繊維束ｆ２を引き出し、引き出されたそれぞれの開繊された繊維束ｆ２を重ねて、裁断機１３へと供給して、それぞれの繊維束集合体が同時に切断されるようになっている以外は、第２製造装置５と同じである。
（繊維強化樹脂成形材料の製造方法）
以下、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例として、製造装置４００を用いる場合について説明する。
以下、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例として、製造装置４００を用いる場合について説明する。
＜集積物製造工程＞
第４実施形態における集積物製造工程は、第３実施形態の集積物製造工程と同様に行える。
即ち、本実施形態においては、開繊された繊維束ｆ２が繊維束集合体として収集部に収集されて、集積物を構成する。
第４実施形態における集積物製造工程は、第３実施形態の集積物製造工程と同様に行える。
即ち、本実施形態においては、開繊された繊維束ｆ２が繊維束集合体として収集部に収集されて、集積物を構成する。
＜散布工程＞
第２製造装置６において、第３実施形態と同様に、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、即ち連続する第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、第１の樹脂を含むペーストＰを、所定の厚みで塗工して、第１の樹脂を含む第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。
第２製造装置６において、第３実施形態と同様に、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、即ち連続する第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、第１の樹脂を含むペーストＰを、所定の厚みで塗工して、第１の樹脂を含む第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。
また、複数のボビンＢ２から連続する開繊された繊維束ｆ２を複数引き出し、分繊部５２において分繊し、それらを重ねて裁断機１３において所定の長さとなるように、その長手方向の間隔を空けた裁断を行い、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の上に複数の裁断された繊維束ｆ４が、開繊された状態で分繊して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。
本実施形態においても、散布工程において複数の集積物からそれぞれ引き出した複数の繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けて裁断して裁断された繊維束を得る場合、複数の繊維束集合体を幅方向が一致するように重ねて裁断する態様に比べて、複数の繊維束集合体を幅方向がずれるように重ねて裁断することが好ましい。
複数の繊維束集合体を幅方向がずれるように重ねて裁断することにより、製造速度を上げることができ、得られる繊維強化樹脂成形材料に目付ムラが生じることを抑制しやすい。
複数の繊維束集合体を幅方向がずれるように重ねて裁断することにより、製造速度を上げることができ、得られる繊維強化樹脂成形材料に目付ムラが生じることを抑制しやすい。
＜貼合含浸工程＞
第１実施形態の貼合含浸工程と同様にして、繊維強化樹脂成形材料が第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を得る。
第１実施形態の貼合含浸工程と同様にして、繊維強化樹脂成形材料が第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を得る。
本実施形態においても、集積物製造工程において、連続する繊維束ｆ１を開繊し、開繊された繊維束ｆ２を一旦収集して集積物を得た後に、散布工程において集積物から繊維束集合体を引き出して使用する。そのため、散布工程及び貼合含浸工程の工程速度を、集積物製造工程の工程速度と関係なく制御することができ、繊維束の開繊操作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下することを抑制できる。
また、上述のように、扁平な状態に開繊・分繊された繊維束ｆ３が裁断された得られる裁断された繊維束ｆ４が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シートＳ１上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができるとともに、目付ムラが少なく物性のバラツキの少ない繊維強化樹脂成形材料を得られる。
また、上述のように、扁平な状態に開繊・分繊された繊維束ｆ３が裁断された得られる裁断された繊維束ｆ４が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シートＳ１上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができるとともに、目付ムラが少なく物性のバラツキの少ない繊維強化樹脂成形材料を得られる。
また、本実施形態においても、開繊された繊維束をゴデットロールで案内して、その後に分繊を行い、分繊された繊維束を得てもよい。
具体的には、例えば、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、製造装置４００において分繊部５２を分繊部５２Ａに変更した製造装置を用いる製造方法としてもよい。
これにより、分繊時に繊維束に毛羽立ち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くなる。
具体的には、例えば、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、製造装置４００において分繊部５２を分繊部５２Ａに変更した製造装置を用いる製造方法としてもよい。
これにより、分繊時に繊維束に毛羽立ち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くなる。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法においては、装置構成がより簡便になる点から、第３実施形態及び第４実施形態のように集積物から引き出した開繊された繊維束に対して分繊を行う方法よりも、第１実施形態及び第２実施形態のように開繊後に分繊を行った分繊された繊維束を収集する方法の方が好ましい。
以上説明したように、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法においては、繊維束を開繊した後に一旦収集するため、繊維束の開繊操作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下することを抑制できる。
また、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法においては、低コストに高い生産性で繊維強化樹脂成形材料を製造することができ、また繊維束を扁平な状態に開繊・分繊された繊維束が裁断されて得られる裁断された繊維束が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シート上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができる。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法、及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、特にラージトウと呼ばれるフィラメント本数の多い繊維束を用いた場合に有用である。
また、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法においては、低コストに高い生産性で繊維強化樹脂成形材料を製造することができ、また繊維束を扁平な状態に開繊・分繊された繊維束が裁断されて得られる裁断された繊維束が、ランダムな繊維配向で連続的に第１樹脂シート上に散布されることにより、樹脂の偏在部分が少なく強度物性に優れた繊維強化樹脂成形材料を得ることができる。
本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法、及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、特にラージトウと呼ばれるフィラメント本数の多い繊維束を用いた場合に有用である。
なお、本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、前記した方法には限定されない。例えば、集積物製造工程において開繊された繊維束を収集する方法は、巻き取りには限定されず、振り込みなどの公知の収集方法を採用してもよい。
［実施例１］
連続する繊維束として炭素繊維束（商品名「ＴＲＷ４０ ５０Ｌ」、三菱レイヨン社製）を使用した。
熱硬化性樹脂であるエポキシアクリレート樹脂（製品名：ネオポール８０５１、日本ユピカ社製）１００質量部に対して、硬化剤として、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサンの７５％溶液（製品名：パーヘキサＣ−７５、日本油脂社製）０．５質量部と、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートの７４％溶液（製品名：カヤカルボンＢＩＣ−７５、化薬アクゾ社製）０．５質量部とを添加し、内部離型剤として、リン酸エステル系誘導体組成物（製品名：ＭＯＬＤ ＷＩＺ ＩＮＴ−ＥＱ−６、アクセルプラスチックリサーチラボラトリー社製）０．３５質量部を添加し、増粘剤として、変性ジフェニルメタンジイソシアネート（製品名：コスモネートＬＬ、三井化学社製）１５．５質量部を添加し、安定剤として、１，４−ベンゾキノン（製品名：ｐ−ベンゾキノン、和光純薬工業社製）０．０２質量部を添加して、これらを十分に混合撹拌してペーストを得た。
連続する繊維束として炭素繊維束（商品名「ＴＲＷ４０ ５０Ｌ」、三菱レイヨン社製）を使用した。
熱硬化性樹脂であるエポキシアクリレート樹脂（製品名：ネオポール８０５１、日本ユピカ社製）１００質量部に対して、硬化剤として、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサンの７５％溶液（製品名：パーヘキサＣ−７５、日本油脂社製）０．５質量部と、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートの７４％溶液（製品名：カヤカルボンＢＩＣ−７５、化薬アクゾ社製）０．５質量部とを添加し、内部離型剤として、リン酸エステル系誘導体組成物（製品名：ＭＯＬＤ ＷＩＺ ＩＮＴ−ＥＱ−６、アクセルプラスチックリサーチラボラトリー社製）０．３５質量部を添加し、増粘剤として、変性ジフェニルメタンジイソシアネート（製品名：コスモネートＬＬ、三井化学社製）１５．５質量部を添加し、安定剤として、１，４−ベンゾキノン（製品名：ｐ−ベンゾキノン、和光純薬工業社製）０．０２質量部を添加して、これらを十分に混合撹拌してペーストを得た。
第１製造装置１にてボビンＢ１から引き出された複数の連続する繊維束を幅方向に配置させ開繊部５０にて繊維束の幅を２５ｍｍまで開繊させ、分繊部５２にて、ａ／（ａ＋ｂ）の値が０．９８となるようにして、２分割となるように分繊して繊維束集合体として４０ｍ／ｍｉｎの速度で集積部にて収集された集積物を得た。
搬送している第１のキャリアシート上に前記ペーストを塗工して厚み０．４５ｍｍの第１樹脂シートを形成した。また、集積部で収集された集積物（開繊及び分繊を行った厚み０．１ｍｍ、幅１２．５ｍｍの炭素繊維束集合体）を裁断機で裁断し、ａ／Ｌの値が１．１となるようにして、平均繊維長が２５．４ｍｍのチョップド繊維束として落下させ、厚み１．３ｍｍのシート状繊維束群を形成した。ライン速度は１．５ｍ／分とした。
第１のキャリアシートの上方で、第１のキャリアシートと逆方向に搬送している第２のキャリアシート上に前記ペーストを塗工して、厚み０．４５ｍｍの第２樹脂シートを形成し、搬送方向を反転させて第２樹脂シートを前記シート状繊維束群の上に貼り合わせて積層した。さらに、第１樹脂シート、シート状繊維束群及び第２樹脂シートの積層体に対して含浸を行い、厚み２ｍｍのシート状の繊維強化樹脂成形材料を得た。
搬送している第１のキャリアシート上に前記ペーストを塗工して厚み０．４５ｍｍの第１樹脂シートを形成した。また、集積部で収集された集積物（開繊及び分繊を行った厚み０．１ｍｍ、幅１２．５ｍｍの炭素繊維束集合体）を裁断機で裁断し、ａ／Ｌの値が１．１となるようにして、平均繊維長が２５．４ｍｍのチョップド繊維束として落下させ、厚み１．３ｍｍのシート状繊維束群を形成した。ライン速度は１．５ｍ／分とした。
第１のキャリアシートの上方で、第１のキャリアシートと逆方向に搬送している第２のキャリアシート上に前記ペーストを塗工して、厚み０．４５ｍｍの第２樹脂シートを形成し、搬送方向を反転させて第２樹脂シートを前記シート状繊維束群の上に貼り合わせて積層した。さらに、第１樹脂シート、シート状繊維束群及び第２樹脂シートの積層体に対して含浸を行い、厚み２ｍｍのシート状の繊維強化樹脂成形材料を得た。
得られた繊維強化樹脂成形材料を１週間養生したものを２５０ｍｍ×２５０ｍｍに切断し、端部に嵌合部を有するパネル成形用金型（３００ｍｍ×３００ｍｍ×２ｍｍ、表面クロムめっき仕上げ）に、繊維強化樹脂成形材料の製造装置での繊維強化樹脂成形材料の搬送方向（ＭＤ方向）を揃えて、２枚を金型中央に投入し繊維強化樹脂材料成形体（繊維含有率５３ｗｔ％）を得た。
得られた成形体の引張強度は１５０Ｍｐａと強度の高いものであった。
得られた成形体の引張強度は１５０Ｍｐａと強度の高いものであった。
［実施例２］
連続する繊維束として炭素繊維束（商品名「ＴＲ５０Ｓ １５Ｌ」、三菱レイヨン社製）を使用した。
実施例１と同様の工程にて開繊部にて繊維束の幅を１５ｍｍまで開繊させ、分繊部にて、ａ／（ａ＋ｂ）の値が０．９２となるようにして、２分割となるように分繊して繊維束集合体として４０ｍ／ｍｉｎの速度で集積部にて収集された集積物を得た。
連続する繊維束として炭素繊維束（商品名「ＴＲ５０Ｓ １５Ｌ」、三菱レイヨン社製）を使用した。
実施例１と同様の工程にて開繊部にて繊維束の幅を１５ｍｍまで開繊させ、分繊部にて、ａ／（ａ＋ｂ）の値が０．９２となるようにして、２分割となるように分繊して繊維束集合体として４０ｍ／ｍｉｎの速度で集積部にて収集された集積物を得た。
搬送している第１のキャリアシート上に実施例１で得た前記ペーストを塗工して厚み０．４５ｍｍの第１樹脂シートを形成した。また、集積部で収集された集積物（開繊及び分繊を行った厚み０．０５ｍｍ、幅７．５ｍｍの炭素繊維束集合体）を裁断機で裁断し、ａ／Ｌの値が５となるようにして、平均繊維長が２５．４ｍｍのチョップド繊維束として落下させ、厚み１．４ｍｍのシート状繊維束群を形成した。ライン速度は１．５ｍ／分とした。
実施例１と同様にして、第２樹脂シートをシート状繊維束群の上に貼り合わせて積層し、積層体に対して含浸を行い、厚み２．１ｍｍのシート状の繊維強化樹脂成形材料を得た。
実施例１と同様にして、第２樹脂シートをシート状繊維束群の上に貼り合わせて積層し、積層体に対して含浸を行い、厚み２．１ｍｍのシート状の繊維強化樹脂成形材料を得た。
実施例１と同様の条件にて、得られた繊維強化樹脂成形材料を１週間養生したものを用いて成形を行い、繊維強化樹脂材料成形体（繊維含有率５７ｗｔ％）を得た。
得られた成形体の引張強度は２４０ＭＰａと強度の高いものであった。
得られた成形体の引張強度は２４０ＭＰａと強度の高いものであった。
１、１Ａ、４ 第１製造装置
２、３、５、５Ａ、６ 第２製造装置
１０ 開繊分繊部
１１ 第１のキャリアシート供給部
１２ 第１の塗工部
１３ 裁断機
１４ 第２のキャリアシート供給部
１５ 第２の塗工部
１６ 含浸部
２０ 第１の搬送部
２８ 第２の搬送部
５０ 開繊部
５２、５２Ａ 分繊部
５４ 収集部
１００、２００、３００、３００Ａ、４００ 繊維強化樹脂成形材料の製造装置
２、３、５、５Ａ、６ 第２製造装置
１０ 開繊分繊部
１１ 第１のキャリアシート供給部
１２ 第１の塗工部
１３ 裁断機
１４ 第２のキャリアシート供給部
１５ 第２の塗工部
１６ 含浸部
２０ 第１の搬送部
２８ 第２の搬送部
５０ 開繊部
５２、５２Ａ 分繊部
５４ 収集部
１００、２００、３００、３００Ａ、４００ 繊維強化樹脂成形材料の製造装置
Claims (7)
- 複数の裁断された繊維束と、前記裁断された繊維束のフィラメント間に含浸された樹脂とを含有するシート状の繊維強化樹脂成形材料を製造する方法であって、
複数の連続する繊維束を幅方向に並列させ拡幅して得られたシート状の繊維束集合体を収集して集積物を得る集積物製造工程を有し、
前記集積物製造工程において、分繊により前記繊維束集合体を幅方向に分割して収集し、
前記分繊を、前記連続する繊維束の長手方向における所定の間隔での断続的な分繊によって行い、
下式（１）の条件を満たすように前記連続する繊維束の長手方向における前記断続的な分繊を行い、前記連続する繊維束の長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
１≦ａ／Ｌ ・・・（１）
（但し、前記式（１）中、ａは前記連続する繊維束における分繊部分の長さであり、Ｌは前記連続する繊維束が裁断される間隔である。） - さらに、下式（２）の条件を満たすように前記分繊及び前記裁断を行う、請求項１に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
ａ／Ｌ≦１０ ・・・（２）
（但し、前記式（２）中、ａは前記連続する繊維束における分繊部分の長さであり、Ｌは前記連続する繊維束が裁断される間隔である。）
- 複数の裁断された繊維束と、前記裁断された繊維束のフィラメント間に含浸された樹脂とを含有するシート状の繊維強化樹脂成形材料を製造する方法であって、
複数の連続する繊維束を幅方向に並列させ拡幅して得られたシート状の繊維束集合体を収集して集積物を得る集積物製造工程を有し、
前記集積物製造工程において、分繊により前記繊維束集合体を幅方向に分割して収集し、
前記分繊を、前記連続する繊維束の長手方向における所定の間隔での断続的な分繊によって行い、
下式（３）の条件を満たすように前記連続する繊維束の長手方向における前記断続的な分繊を行い、前記連続する繊維束の長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
０．９≦ａ／（ａ＋ｂ）＜１ ・・・（３）
（但し、前記式（３）中、ａは前記連続する繊維束における分繊部分の長さであり、ｂは前記連続する繊維束における断続的な分繊部分間の長さである。） - 前記集積物製造工程に引き続いて、
前記集積物から前記繊維束集合体を引き出して、その長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得て、第１の樹脂を含む第１樹脂シート上に複数の前記裁断された繊維束をシート状に散布してシート状繊維束群を形成する散布工程と、
前記シート状繊維束群上に、第２の樹脂を含む第２樹脂シートを積層して加圧し、前記シート状繊維束群に前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料を得る貼合含浸工程と、
を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。 - 前記繊維束集合体をゴデットロールで案内し、分繊により前記繊維束集合体を幅方向に分割して収集する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
- 複数の前記集積物からそれぞれ繊維束集合体を引き出し、引き出されたそれぞれの繊維束集合体を重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、請求項１〜５のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
- 複数の前記集積物から引き出したそれぞれの繊維束集合体を、前記それぞれの繊維束集合体の幅方向にずらして重ねて、その長手方向の間隔を空けた裁断により前記裁断された繊維束を得る、請求項６に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
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