KR20210107669A - 수지 일체화 강화 섬유 시트 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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다다하루 다나카
와타루 호리모토
히라이시　요이치
다카시 나카무라
유타 나카메
유키 고마이
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구라시키 보세키 가부시키가이샤
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Abstract

탄소 섬유 필라멘트군이 개섬되고 일방향으로 병렬형으로 배열된 탄소 섬유 시트(2) 중 적어도 표면에 부분적으로 수지(4)가 존재하고 있는 수지 일체화 탄소 섬유 시트(1)로서, 상기 탄소 섬유 시트(2)의 면적 10㎟당 평균 1개 이상, 상기 탄소 섬유 시트의 표면에 또한 상기 탄소 섬유 시트를 가로지르는 방향으로, 브리지 파이버(3)가 존재하고, 상기 브리지 파이버(3)는, 상기 표면의 수지(4)에 의해 상기 탄소 섬유 시트(2)에 접착 고정되어 있다. 이에 의해, 탄소 섬유 시트의 폭 방향의 강도가 높고, 저개열성이며, 취급성이 개선된 수지 일체화 탄소 섬유 시트 및 그의 제조 방법을 제공한다.

Description

수지 일체화 강화 섬유 시트 및 그의 제조 방법
본 발명은, 섬유 강화 복합 재료에 사용되는 수지 일체화 강화 섬유 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
섬유 강화 수지(FRP)는, 그 특징으로서, 고강도이면서 또한 경량이므로 다양한 용도로 요구되고 있다. 용도로서, 자동차나 비행기, 선박의 재료 등을 들 수 있다. 이들 재료는, 고강도이면서 또한 경량인 것에 더하여, 보다 높은 인성(靭性)(점착 강도)이나 내충격성도 더욱 요구되고 있다. 수지로서는, 보다 인성이나 내충격성을 높이기 위해, 열경화성 수지로부터 열가소성 수지로 옮겨가고 있다. 열가소성 수지의 성형품은 열경화성 수지와 비교하여, 높은 인성(점착 강도)이나 내충격성이 있기 때문이다. 섬유로서는, 유리 섬유나 탄소 섬유, 아라미드 섬유를 사용한 FRP의 수요가 높고, 특히 탄소 섬유의 수요가 높아지고 있다. FRP 성형에 있어서는, 다단계의 성형 공정이 취해지는 경우가 있다. 크게 2개의 성형 공정으로 이루어지고, 제1 공정으로서, 섬유다발에 수지를 함침시킨 프리프레그가 제작되는 공정, 제2 공정으로서, 프리프레그를 적층하고 일체 성형한 성형품이 제작되는 공정으로 된다. 이것은, 수지는 일반적으로 점도가 높고, 특히 열가소성 수지는 열경화성 수지에 비하여 점도가 높고, 그 점성(粘性)의 높음에서 섬유 중에 수지가 함침하기 어렵기 때문이다. 최근에는, 제1 공정에서, 섬유다발로의 수지의 함침성을 더욱 높이기 위해, 섬유다발을 개섬(開纖)하여 질량을 저감시킨, 세미프레그로 되는 개섬 시트가 나오고 있다. 이 개섬 시트의 질량이 낮을수록 열가소성 수지가 함침하기 쉬워지고, 시장에서는 개섬 시트로 이루어지는 FRP용 세미프레그가 착안되고 있다. 특허문헌 1∼2에는, 보풀이 적은 탄소 섬유 시트를 사용한 프리프레그가 제안되어 있다. 특허문헌 3∼4에는, 탄소 섬유 시트에 열가소성 분체 수지를 정전(靜電) 도장하고, 가압 프리 상태에서 상기 수지를 연화점 이상으로 가열하고 냉각하고, 수지가 반함침 또는 미함침인 세미프레그가 제안되어 있다.
일본공개특허 제2015-221867호 공보 일본공개특허 제2001-288639호 공보 국제공개 제2016/152856호 일본공개특허 제2017-190439호 공보
그러나, 상기 종래의 기술은, 개섬한 얇은 강화 섬유 시트의 폭 방향의 강도가 낮고, 취급성이 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해, 개섬한 얇은 강화 섬유 시트의 폭 방향의 강도가 높고, 저개열성(低開裂性)이며, 취급성이 개선된 수지 일체화 강화 섬유 시트 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 발명은, 강화 섬유 필라멘트군이 개섬되고 일방향으로 병렬형으로 배열된 강화 섬유 시트가 보형(保形) 부재에 의해 보형되어 이루어지는 강화 섬유 시트로서, 상기 강화 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 1개 이상, 상기 강화 섬유 시트의 표면에 또한 상기 강화 섬유 시트를 가로지르는 방향으로, 브리지 파이버(bridge fiber)가 존재하고, 상기 보형 부재는 브리지 파이버가 존재하고 있는 상태에서, 강화 섬유 시트를 보형하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 발명은, 탄소 섬유 필라멘트군이 개섬되고 일방향으로 병렬형으로 배열된 탄소 섬유 시트의 적어도 표면에 부분적으로 수지가 존재하고 있는 수지 일체화 탄소 섬유 시트로서, 상기 탄소 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 1개 이상, 상기 탄소 섬유 시트의 표면에 또한 상기 탄소 섬유 시트를 가로지르는 방향으로, 브리지 파이버가 존재하고, 상기 브리지 파이버는, 상기 표면의 수지에 의해 상기 탄소 섬유 시트에 접착 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수지 일체화 강화 섬유 시트의 제조 방법은, 탄소 섬유 필라멘트군을 복수의 롤을 통과, 개섬 바를 통과, 및 에어 개섬으로부터 선택되는 적어도 하나의 수단에 의해 개섬시키고, 일방향으로 병렬형으로 배열시킬 때에, 상기 탄소 섬유 필라멘트군의 개섬 시 혹은 개섬 후에 브리지 파이버를 상기 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 발생시키거나, 또는 탄소 섬유 필라멘트군의 개섬 시 혹은 개섬 후에 브리지 파이버를 탄소 섬유 시트에 낙하시키고, 상기 브리지 파이버는 탄소 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 1개 이상으로 하고, 상기 탄소 섬유 시트에 분체 수지를 부여하고, 가압 프리 상태에서 가열 용융하고, 냉각하고, 상기 탄소 섬유 시트의 적어도 표면에 부분적으로 수지를 존재시키고, 상기 브리지 파이버를 상기 표면의 수지에 의해 상기 탄소 섬유 시트에 접착 고정시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 강화 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 1개 이상, 상기 강화 섬유 시트의 표면에 또한 상기 강화 섬유 시트를 가로지르는 방향으로 브리지 파이버가 존재하고, 상기 브리지 파이버는, 상기 표면의 수지에 의해 상기 강화 섬유 시트에 접착 고정되어 있다. 이에 의해, 폭 방향의 강도가 높고, 저개열성이며, 취급성이 개선된 수지 일체화 강화 섬유 시트를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 제조 방법은, 강화 섬유 필라멘트군의 개섬 공정 혹은 개섬 공정 후에 브리지 파이버를 강화 섬유 필라멘트군으로부터 발생시키거나, 브리지 파이버를 강화 섬유 시트에 낙하시키고, 수지에 의해 강화 섬유 시트에 접착 고정시키는 것에 의해, 효율적으로 본 발명의 수지 일체화 강화 섬유 시트를 제조할 수 있다.
[도 1] 도 1은 본 발명의 일 실시형태의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 모식적 평면도이다.
[도 2] 도 2는 본 발명의 일 실시형태의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 폭 방향의 모식적 단면도(斷面圖)이다.
[도 3] 도 3은 본 발명의 일 실시형태의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 제조 방법을 나타내는 모식적 공정도이다.
[도 4] 도 4는 본 발명의 다른 실시형태의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 제조 방법을 나타내는 모식적 공정도이다.
[도 5] 도 5의 A-D는 본 발명의 일 실시형태의 개섬 장치의 모식적 설명도이다.
[도 6] 도 6은 도 5의 B의 부분적 확대 사시도이다.
[도 7] 도 7은 본 발명의 일 실시형태의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 평면 사진의 촬영 개소를 나타내는 설명도이다.
[도 8] 도 8은 도 7에 나타내는 좌측의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 평면 사진(각 사진 배율 50배)이다.
[도 9] 도 9는 도 7에 나타내는 중앙부의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 평면 사진(각 사진 배율 50배)이다.
[도 10] 도 10은 도 7에 나타내는 우측의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 평면 사진(각 사진 배율 50배)이다.
[도 11] 도 11은 면적 10㎟ 내의 브리지 파이버의 설명도이다.
FRP용 개섬 시트의 세미프레그는, 질량을 저감하는 것이 요구되고 있다. 이것은, 개섬 시트가 저질량일수록, 함침 불량을 없애고, 함침시키는 시간을 줄일 수 있기 때문이다. 그러나, 저질량의 개섬 시트에서는, 개열성의 문제가 새롭게 일어나고 있다. 저질량의 개섬 시트는 개열하기 쉽고, 수지를 함침시키는 공정이나 반송(搬送) 중에 충격이 있으면, 깨지거나 찢어져 버린다. 즉, 핸들링성이 지극히 불량하다. 세미프레그는, 개섬 시트에 수지를 완전 함침하고 있지 않은 시트이며, 섬유다발을 개섬한 후에 파우더 등의 매트릭스 수지로 간이 고정시킬 뿐으로 된다. 저질량이 될수록 가로와의 접착성이 저하되어 버린다. 그러므로, 저질량이며, 또한 가로와의 접착성이 높은, 저개열성의 개섬 시트가 요구되고 있다.
한편, 특허문헌 1∼2에 제안되어 있는 바와 같이, 보풀이 적은 탄소 섬유 시트는 강도가 높으므로, 보풀은 될 수 있는 한 적은 것이 기술 상식으로 되어 왔다.
그러나, 본 발명자들은, 굳이 상기 기술 상식에 반하는 것이지만, 개섬한 얇은 강화 섬유 시트의 폭 방향으로 브리지 파이버를 존재시키고, 보형 부재로서 표면의 수지로 접착 고정하여 본 바, 놀랍게도 수지 일체화 강화 섬유 시트의 폭 방향의 강도가 높고, 취급성을 개선할 수 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 강화 섬유의 배향성을 일부 희생시켜도 브리지 파이버를 발생시키거나 또는 브리지 파이버에 상당하는 강화 섬유를 낙하시키면, 폭 방향의 강도와, 취급성의 개선에 기여하는 것을 알 수 있었다. 본 발명의 강화 섬유는 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 유리 섬유 등을 들 수 있지만, 여기서는 탄소 섬유를 구체예로서 기재해 간다.
본 발명의 수지 일체화 탄소 섬유 시트는, 탄소 섬유 필라멘트군이 개섬되고 일방향으로 병렬형으로 배열된 수지 일체화 탄소 섬유 시트이다. 탄소 섬유 필라멘트군이란, 다수개의 탄소 섬유 필라멘트의 다발(이하, 「탄소 섬유 미(未)개섬 토(tow)」라고도 함)을 의미한다. 개섬이란, 토를 구성하는 다수개의 탄소 섬유를 폭 방향으로 풀어 갈라놓아 얇은 시트형 또는 테이프형으로 하는 것을 말한다. 바람직한 두께는 0.02∼0.4㎜이고, 더욱 바람직하게는 0.02∼0.4㎜이다. 본 발명에서 사용하는 탄소 섬유 미개섬 토는 3∼60K가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 12∼60K이다. 여기서 K는 1000개를 말하며, 시판품의 라지 토는, 예를 들면 50K(50,000개)인 경우, 통상의 폭 12㎜ 정도이다.
수지 일체화 탄소 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 1개 이상, 탄소 섬유 시트의 표면에 또한 탄소 섬유 시트를 가로지르는 방향으로, 브리지 파이버가 존재한다. 바람직하게는, 브리지 파이버는 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 5∼300개이고, 바람직하게는 평균 10∼200개, 보다 바람직하게는 평균 25∼150개이며, 더욱 바람직하게는 평균 30∼135개다. 상기 개수라면, 폭 방향의 강도가 높고 취급성은 양호하다. 브리지 파이버의 각도는, 탄소 섬유 배열 방향을 가로지르는 방향이면 어떠한 방향이라도 되고, 탄소 섬유의 배열 방향으로부터 0도를 초과하고, 180도 미만이면 된다. 가장 효율적인 것은 90도이지만, 브리지 파이버의 각도를 제어하는 것은 곤란하며, 모든 방향이라도 된다.
탄소 섬유 시트의 적어도 표면에 부분적으로는 수지가 존재하고, 브리지 파이버는 표면의 수지에 의해 탄소 섬유 시트에 접착 고정되어 있다. 이에 의해, 폭 방향의 강도가 높고 취급성은 양호하게 된다.
브리지 파이버는, 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 분리한 탄소 섬유, 및 탄소 섬유 시트에 낙하시킨 탄소 섬유로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 브리지 파이버에 의한 작용 기능은 상기한 바와 같다.
브리지 파이버는, 탄소 섬유 시트의 편면(片面)이라도 되고, 양 표면에 존재하고 있어도 된다. 폭 방향의 강도 및 취급성의 관점으로부터, 양면에 존재하는 것이 바람직하다. 탄소 섬유 시트의 내부에도 탄소 섬유 시트를 가로지르는 방향으로 브리지 파이버가 존재하는 것이 바람직하다. 브리지 파이버의 일부는 탄소 섬유 시트의 표면에, 나머지는 탄소 섬유 시트의 내부에 존재하고 있어도 된다.
보형 부재인 수지는, 열가소성 수지 및 열경화성 수지로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 열가소성 수지로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 나일론(폴리아미드) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에테르케톤케톤 수지, 페녹시 수지 등이 사용 가능하지만, 이들에 한정되지 않는다. 열경화성 수지로서는 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지 등이 사용 가능하지만, 이들에 한정되지 않는다. 이 중에서도 열가소성 수지가 바람직하다.
보형 부재의 태양(態樣)은 필름, 부직포, 네트, 파우더 등의 수지로 시트를 보형할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없다. 취급의 관점에서, 파우더의 형상이 바람직하고, 특히 파우더의 수지가 매트릭스 수지인 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 수지의 부착 상태는, 개섬된 탄소 섬유 시트의 표면 부근에 수지가 용융 고화되어 부착되어 있고, 수지는 탄소 섬유 시트 내부에는 함침하고 있지 않거나 또는 일부 함침하고 있는 것이 바람직하다. 상기 상태이면, 수지 일체화 탄소 섬유 시트를 복수장 적층 상태로 가열·가압하여 섬유 강화 수지 성형품으로 성형하기 위해 바람직하다.
수지 일체화 탄소 섬유 시트 중 탄소 섬유를 100 질량%로 했을 때, 브리지 파이버는 0.01∼25 질량%인 것이 좋고, 바람직하게는 0.1∼25 질량%이며, 보다 바람직하게는 1∼25 질량%이고, 더욱 바람직하게는 5∼15 질량%이다. 브리지 파이버가 상기의 비율로 존재하면, 탄소 섬유 시트의 폭 방향의 강도가 높고, 저개열성이며, 취급성을 보다 개선할 수 있다.
그리고, 브리지 파이버를 상기 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 발생시키는 경우의 질량%은, 개섬 시트의 표면에 노출되어 있는 브리지 파이버량을 측정하여, 산출했다. 측정은 개섬 시트를 임의의 크기로 잘라 취하고, 그 샘플의 양면에 노출되어 있는 브리지 파이버만을 조심스럽게 취출하여, 전자천칭으로 질량을 측정하고, 단위면적당(g/㎡)의 브리지 파이버량을 산출했다.
수지 일체화 탄소 섬유 시트를 100 체적%로 했을 때, 상기 섬유는 30∼70 체적%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 35∼65 체적%이며, 더욱 바람직하게는 40∼60 체적%이다. 상기의 비율이면, 수지 일체화 탄소 섬유 시트를 복수장 적층 상태로 가열·가압하여 섬유 강화 수지 성형품으로 성형하기 위한 탄소 섬유 강화 수지 중간재로서 바람직하다. 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 질량은 10∼3000g/㎡가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20∼2000g/㎡이며, 더욱 바람직하게는 30∼1000g/㎡이다.
수지 일체화 탄소 섬유 시트 표면의 수지는, 탄소 섬유 시트를 성형 가공할 때의 매트릭스 수지인 것이 바람직하다. 이에 의해, 수지 일체화 탄소 섬유 시트를 복수장 적층 상태로 가열·가압하여 섬유 강화 수지 성형품으로 성형할 수 있다.
탄소 섬유 시트(이하, 「개섬 시트」라고도 함)의 폭은, 구성 섬유 개수 1000개당 0.1∼5.0㎜가 바람직하다. 구체적으로는, 개섬 시트의 폭은, 50K 또는 60K 등의 라지 토의 경우에는 구성 섬유 개수 1000개당 0.1∼1.5㎜ 정도이며, 12K 또는 15K 등의 레귤러 토의 경우에는 구성 섬유 개수 1000개당 0.5∼5.0㎜ 정도이다. 1개당 토의 구성 섬유 개수가 증가할수록, 섬유의 꼬임이 커지고 개섬하기 어려워지므로, 개섬 시트의 폭도 좁아진다. 이에 의해, 탄소 섬유 생산자가 판매하는 미개섬 토를 확개(擴開)하여, 사용하기 쉬운 개섬 시트로 하고, 다양한 성형물에 공급할 수 있다. 공급 실의 탄소 섬유 다발(토)은 5,000∼50,000개/다발이 바람직하고, 이 탄소 섬유 다발(토)을 10∼280개 공급하는 것이 바람직하다. 이와 같이 탄소 섬유 다발(토)을 복수개 공급하여 개섬하고, 1장의 시트로 하면, 탄소 섬유 다발(토)과 탄소 섬유 다발(토) 사이가 개열하기 쉽지만, 다양한 방향성을 가지는 브리지 파이버가 수지에 의해 시트에 접착 고정되어 있으면, 토간의 개열도 방지할 수 있다.
브리지 파이버의 평균 길이는 1㎜ 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5㎜ 이상이다. 브리지 파이버의 평균 길이가 상기의 범위이면, 폭 방향의 강도가 높고, 취급성이 우수한 탄소 섬유 시트가 된다. 그리고, 브리지 파이버는 도 11에 나타내는 바와 같이 4종의 태양, a) 단섬유이며 양단이 절단되어 있는 것(31), b) 장섬유이며 양단이 절단되어 있는 것(32), c) 장섬유이며 한쪽 단(端)이 절단되어 있는 것(33), d) 장섬유이며 양단이 절단되어 있지 않은 것(34)으로 한다. 도면부호 30은 수지 일체화 탄소 섬유 시트이며, S는 면적 10㎟이다.
본 발명의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 제조 방법은, 다음의 공정을 포함한다.
A 탄소 섬유 필라멘트군을 복수의 롤을 통과, 개섬 바를 통과, 및 에어 개섬으로부터 선택되는 적어도 하나의 수단에 의해 개섬시키고, 일방향으로 병렬형으로 배열시킬 때에, 개섬 시 혹은 개섬 후에 브리지 파이버를 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 발생시키거나, 또는 개섬 시 혹은 개섬 후에 브리지 파이버를 탄소 섬유 시트에 낙하시키고, 상기 브리지 파이버는 탄소 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 1개 이상으로 한다. 롤 또는 개섬 바를 통과시켜 탄소 섬유 필라멘트군을 개섬하는 경우, 탄소 섬유 필라멘트군에 장력을 거는 것에 의해, 개섬 시에 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 브리지 파이버를 발생시킬 수 있다. 탄소 섬유 필라멘트군의 장력은, 예를 들면 15,000개당 2.5∼30N의 범위로 할 수 있다. 에어 개섬을 채용하는 경우에는, 이 후에 롤 또는 개섬 바에 의해 브리지 파이버를 발생시키는 것이 바람직하다. 브리지 파이버를 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 발생시킨 경우에는, 브리지 파이버는 탄소 섬유 시트를 구성하는 탄소 섬유와 교착한 상태로 된다. 여기서 교착(交錯)이란, 서로 얽힘을 포함한다. 예를 들면, 브리지 파이버의 일부 또는 전부는 탄소 섬유 시트 내에 존재하고, 일방향으로 배열되어 있는 탄소 섬유와 입체적으로 교착하고 있다.
B 탄소 섬유 시트에 분체 수지를 부여한다.
C 가압 프리(가압없음) 상태에서 분체 수지를 가열 용융하고, 냉각하고, 탄소 섬유 시트의 적어도 표면의 일부에 부분적으로 수지를 존재하게 한다. 이 때에, 브리지 파이버를 표면의 수지에 의해 탄소 섬유 시트에 접착 고정시킨다.
구체적으로는, 본 발명의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 제조 방법의 일례로서 하기의 방법이 있고, 도면을 이용하여 설명한다. 이하의 도면에 있어서, 동일 부호는 동일물을 나타낸다.
<에어 개섬 공정+브리지 파이버 발생 공정+분체 수지 부여 공정>
도 3에 나타내는 바와 같이, 탄소 섬유 필라멘트군(8)을 복수의 닙 롤(9a, 9b) 사이에서 니핑하고, 이 사이의 가압 롤(10a, 10b) 사이에 휨 공간(11)을 형성하고, 휨 공간(11) 내의 공기를 흡인한 상태로 통과시킨다. 이에 의해, 탄소 섬유 필라멘트군(8)을 개섬시킨다(에어 개섬 공정(22)). 휨 공간(11)은 1개라도 되고 복수 형성해도 된다. 탄소 섬유 필라멘트군(8)은 다수 개의 공급 보빈(7)으로부터 토를 모아서 제작한다.
개섬 공정 후, 개섬된 토를 닙 롤(9b, 9c) 사이에서 니핑하고, 이 사이에 설치한 복수의 브리지 롤(12a-12d) 사이를 통과시키고, 토의 장력을 예를 들면 15,000개당(1개의 공급 보빈으로부터 공급되는 탄소 섬유 필라멘트군에 상당) 2.5∼30N의 범위에서 거는 것에 의해, 브리지 파이버를 발생시킨다(브리지 파이버 발생 공정(24)). 브리지 롤은 회전해도 되고, 폭 방향으로 진동해도 된다. 브리지 롤은, 예를 들면 표면이 이지(梨地), 요철, 경면, 복수 롤로 탄소 섬유 필라멘트군을 굴곡, 고정, 회전, 진동 또는 이들의 조합에 의해 브리지 파이버를 발생시킨다. 도면부호 13a-13g는 가이드 롤이다.
그 후, 분체 공급 호퍼(14)로부터 드라이 파우더 수지(15)를 개섬 시트의 표면에 뿌리고, 압력 프리 상태에서 가열 장치(16) 내에 공급하고 가열하며, 드라이 파우더 수지(15)를 용융하고, 가이드 롤(13f-13g) 사이에서 냉각한다. 그 후, 개섬 시트의 이면에도 분체 공급 호퍼(17)로부터 드라이 파우더 수지(18)를 뿌리고, 압력 프리 상태에서 가열 장치(19) 내에 공급하고 가열하며, 드라이 파우더 수지(18)를 용융하고, 냉각하고, 권상(卷上) 롤(20)에 감아올려진다(분체 수지 부여 공정(25)). 드라이 파우더 수지(15, 18)는 예를 들면 페녹시 수지(연화점 180℃)로 하고, 가열 장치(16, 19) 내의 온도는 각 융점 또는 연화점의 +20∼60℃, 체류 시간은 각 4초로 했다. 이에 의해, 탄소 섬유 개섬 시트는 폭 방향의 강도가 높아지고, 구성 탄소 섬유가 흩어지는 일은 없고, 시트로서 취급할 수 있게 된다.
<롤 개섬 공정(+브리지 파이버 발생 공정)+분체 수지 부여 공정>
도 4에 나타내는 바와 같이, 탄소 섬유 필라멘트군(8)을 개섬 롤(21a-21j) 사이를 통과시킴으로써, 개섬 시에 브리지 파이버를 발생시킨다(롤 개섬 공정(23)). 개섬 롤은 고정 또는 회전해도 되고, 폭 방향으로 진동해도 된다. 브리지 파이버의 발생이 적은 경우에는, 개섬된 토를 닙 롤(9a, 9b) 사이에서 니핑하고, 이 사이에 설치한 복수의 브리지 롤(12a-12b) 사이를 통과시키고, 토의 장력을 예를 들면 15,000개당 2.5∼30N의 범위에서 거는 것에 의해 브리지 파이버를 발생시킨다(브리지 파이버 발생 공정(24)). 롤 개섬 공정(23)에 의해 충분한 브리지 파이버가 발생하는 경우에는, 브리지 파이버 발생 공정(24)은 불필요하다. 그 후는 도 3과 동일한 분체 수지 부여 공정(25)을 통과시킨다.
<브리지 롤>
브리지 롤로서는 도 3∼4에 나타내는 것 이외에도 도 5의 A-D에 나타내는 브리지 롤 등이 있다. 도 5의 A는 가이드 롤(13a, 13b) 사이에 브리지 롤(12a)을 탄소 섬유 필라멘트군(8)에 접촉 상태에서 배치한 예다. 도 5의 B는 가이드 롤(13a, 13b) 사이에 브리지 롤(12a)을 탄소 섬유 필라멘트군(8)에 굴곡 상태로 배치한 예다. 도 5의 C는 가이드 롤(13a, 13b) 사이에 브리지 롤(12a, 12b)을 탄소 섬유 필라멘트군(8)에 닙 상태로 배치한 예다. 도 5의 D는 가이드 롤(13a, 13b) 사이에 브리지 롤(12a, 12b)을 탄소 섬유 필라멘트군(8)에 굴곡 상태로 배치한 예다. 이와 같이 탄소 섬유 필라멘트군을 브리지 롤에 접촉 또는 굴곡시켜 통과시킴으로써, 브리지 파이버를 발생시킬 수 있다. 브리지 롤(12a, 12b)은 고정 또는 회전하고 있어도 되고, 폭 방향으로 진동하고 있어도 된다. 도 6은 도 5의 B의 사시도이다.
<바 개섬 공정+분체 수지 부여 공정>
도 4의 실시형태의 변형예로서, 개섬 롤(21a-21j)을 개섬 바로 변경할 수 있다. 개섬 바의 위치는 변경할 수도 있다. 개섬 바는 예를 들면 토의 폭 방향의 전체 폭에 걸쳐 접촉 가능한 길이를 가지고, 또한, 소정의 두께를 가지는 판형체이며, 토에 접촉하는 부분이 곡면형으로 형성되어 있고, 전체로서 세로로 긴 장원형이다. 개섬 장치(6)의 주요부는, 토를 억제하는 개섬 바(고정된 개섬 바)와 토의 폭 방향으로 진동하는 개섬 바(진동하는 개섬 바)의 한 쌍에 의해 구성되며, 복수의 개섬 바를 설치할 수 있다. 탄소 섬유 미개섬 토(8)는 공급 보빈(7)으로부터 공급되고, 고정된 개섬 바와 진동하는 개섬 바 사이를 굴곡하여 통과하고, 미개섬 토(8)는 고정된 개섬 바로 눌린 상태에서, 진동하는 개섬 바에 의해 폭 방향으로 진동되므로, 폭 방향으로 확개되고 개섬되어, 개섬 시트가 된다. 바람직한 형태로서, 고정된 개섬 바를 상하로 2개 설치하고, 고정된 개섬 바의 상하의 2방향으로부터 미개섬 토를 공급하여, 진동하는 개섬 바의 상부 하부에 따로따로 토를 통과시켜 개섬할 수 있다. 공급 보빈으로부터 공급되는 1개의 미개섬 토마다, 개섬 공정에서 개섬할 수 있다. 이 때, 1개의 미개섬 토가 하측에 위치하게 하는 고정된 개섬 바의 상부를 통과했을 때는 진동하는 개섬 바의 하부를 통과하고, 옆에 위치하는 별도의 1개의 미개섬 토가 상측에 위치하게 하는 고정된 개섬 바의 하부를 통과하여 진동하는 개섬 바의 하부를 통과한다. 이 형태에서는, 1개의 섬유 토의 폭 방향으로 확개되고 개섬되며, 개섬 후에 가이드 롤(13a) 상에서 개섬 토를 일렬로 배열된 시트형이 되고, 가이드 롤(13b)을 통과한 후, 탄소 섬유 개섬 시트가 된다. 이 공정에서는, 브리지 파이버 발생 공정(24)은 존재하지 않는다. 그 후, 분체 공급 호퍼(14)로부터 드라이 파우더 수지(15)를 개섬 시트의 표면에 뿌리고, 압력 프리 상태에서 가열 장치(16) 내에 공급하고 가열하고, 드라이 파우더 수지(15)를 용융하고, 가이드 롤(13e-13g) 사이에서 냉각한다. 그 후, 개섬 시트의 이면에도 분체 공급 호퍼(17)로부터 드라이 파우더 수지(18)를 뿌리고, 압력 프리 상태에서 가열 장치(19) 내에 공급하고 가열하고, 드라이 파우더 수지(18)를 용융하고, 냉각하고, 권상 롤(20)에 감아올려진다(분체 수지 부여 공정(25)). 드라이 파우더 수지(15, 18)는 열가소성 수지로 하고, 가열 장치(16, 19) 내의 온도는, 융점+5∼60℃, 또는 연화점+5∼60℃, 체류 시간은 각각 2∼60초가 바람직하다. 열가소성 수지의 드라이 파우더는 탄소 섬유 개섬 시트 표면에서 용융하고, 가열 장치를 나온 후에 고화하고, 브리지 파이버를 고정한다. 이에 의해, 탄소 섬유 개섬 시트는 폭 방향의 강도가 높아지고, 구성 탄소 섬유가 흩어지는 일은 없고, 일체화한 시트로서 취급할 수 있게 된다.
탄소 섬유 필라멘트군의 개섬 시 혹은 개섬 후에 브리지 파이버를 탄소 섬유 시트에 낙하시켜도 된다. 브리지 파이버의 낙하 공정은, 분체 수지의 부여 공정의전 또는 후로 해도 된다.
분체 수지의 부여는 분체 도포법, 정전 도장법, 스프레이법, 유동 침지법 등을 채용할 수 있다. 탄소 섬유 시트 표면에 분체 수지를 낙하시키는 분체 도포법이 바람직하다. 예를 들면, 드라이 파우더형의 분체 수지를 탄소 섬유 시트에 뿌린다.
탄소 섬유 필라멘트군은 보빈에 감긴 상태에서 복수개 공급되고, 토의 폭 방향으로 확개되고 또한 개섬되며, 브리지 롤에 의해 브리지 파이버를 발생시키고, 수지가 완전히 함침하고 있지 않은 상태의 1장의 개섬 탄소 섬유 수지 시트로 되는 것이 바람직하다. 이른바, 세미프레그다. 이 방법에 의하여, 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 분리한 브리지 파이버를 발생시킨다. 개섬 공정에서는 탄소 섬유 필라멘트군에 장력을 걸고, 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 브리지 파이버를 발생시키는 것이 바람직하다. 브리지 파이버는 탄소 섬유 시트를 구성하는 탄소 섬유와 교착하여 배치된다. 예를 들면, 개섬 공정에서 탄소 섬유 필라멘트군의 장력을 15,000개당 2.5N 이상으로 하고, 상기 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 브리지 파이버를 발생시킨다. 바람직한 장력은 15,000개당 3.0N 이상이다. 이에 의해, 브리지 파이버가 발생하기 쉬워진다.
브리지 롤의 형상은, 탄소 섬유 필라멘트군과 접촉하는 면은 곡면인 것이 바람직하고, 그 단면 형상은 원형, 타원형, 장원형 등이라면 된다. 탄소 섬유 필라멘트군이 브리지 롤을 접촉할 때, 브리지 롤이 각을 가지면 필라멘트가 절단되기 때문이다. 또한, 브리지 롤은, 표면이 요철을 가지는 이지면이라도 되고, 요철을 가지지 않는 경면이라도 된다.
브리지 롤에 의한 브리지 파이버를 발생시키는 태양은, 브리지 파이버가 발생하는 것이면 특별히 제한은 없고, 브리지 롤이 개섬한 탄소 섬유 필라멘트군에 접촉하고, 그 때 발생하는 마찰력에 의해 브리지 파이버가 발생한다. 브리지 롤을 1개 설치하여, 개섬한 탄소 섬유 필라멘트군에 대고 눌러도 된다. 그 때, 브리지 롤을 고정시켜도 되고, 회전시켜도 되며, 진동시켜도 된다. 그리고, 본 발명에서의 브리지 파이버는, 텐션이나 휨 등으로 우연히 생기는 것은 아니다.
별도의 태양으로서, 2개의 가이드 롤을 설치하고, 그 사이에 브리지 롤을 설치하여, 개섬한 탄소 섬유 필라멘트군에 대고 눌러 통과시켜도 된다. 그 때, 브리지 롤은 상면에 설치해도 되고, 하면에 설치해도 된다. 상면과 하면에 2개 설치해도 된다.
또 다른 태양으로서, 브리지 롤을 2개 설치하여, 개섬한 탄소 섬유 필라멘트군을 프레스하면서 통과시켜도 된다. 그 때, 브리지 롤을 회전시켜도 된다.
또 다른 태양으로서, 2개의 가이드 롤을 설치하고, 그 동안에 브리지 롤을 폭 방향으로 진동시켜, 개섬한 탄소 섬유 필라멘트군에 대고 누르면서 통과시켜도 된다. 그 때, 브리지 롤은 상면에 설치해도 되고, 하면에 설치해도 된다. 상면과 하면에 2개 설치해도 된다.
또 다른 태양으로서, 개섬할 때 개섬 바에 브리지 롤의 역할을 갖게 해도 되고, 탄소 섬유 필라멘트군을 개섬 바에 접촉시키면서 통과시킬 때, 개섬 공정에서 탄소 섬유 필라멘트군에 장력(예를 들면, 15,000개당 2.5∼30N의 범위 내)을 걸고, 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 브리지 파이버를 발생시켜도 된다. 브리지 롤의 역할을 갖게 하는 개섬 바는 1개 이상이어도 된다. 또한, 개섬 바를 폭 방향으로 진동시켜도 된다. 그 때, 개섬 바는 상면에 설치해도 되고, 하면에 설치해도 된다. 상면과 하면에 2개 설치해도 된다.
개섬 바와 이 브리지 롤의 설치에 의해 효율적으로 브리지 파이버의 발생을 제어할 수 있다. 본 발명의 탄소 섬유 시트는, 복수장 적층 상태에서 가열·가압하여 섬유 강화 수지 성형품으로 성형하기 위한 탄소 섬유 강화 수지 중간재인 것이 바람직하다. 본 발명의 탄소 섬유 시트는 1장이라도 섬유 강화 수지 성형품으로 성형할 수 있다.
상기 개섬하는 공정에 있어서, 탄소 섬유 필라멘트군(탄소 섬유 미개섬 토)을 굴곡하여 통과시키기 위한 개섬 바(고정된 개섬 바)와, 토의 폭 방향으로 진동하는 개섬 바(진동하는 개섬 바)로 구성되는 적어도 한 쌍의 개섬 수단에 의해 개섬하는 것이 바람직하다. 미개섬 토는 개섬 바로 눌린 상태에서 개섬 바에 의해 폭 방향으로 진동되므로, 미개섬 토는 폭 방향으로 확개되고 개섬된다. 개섬 바는, 토의 폭 방향의 전체 폭에 걸쳐 접촉 가능한 길이를 가지고, 또한, 소정의 두께를 가지는 판형체이며, 토에 접촉하는 부분이 곡면형으로 형성되어 있다. 개섬 바의 단면은 원형, 타원형, 장원형 등이 바람직하고, 이 중에서도 장원형이 바람직하다. 특히 개섬 바는 상면과 하면에 미개섬 토를 접촉시킬 수 있는 것으로부터, 단면은 세로로 긴 장원형이 바람직하다. 고정된 개섬 바와 진동하는 개섬 바로 이루어지는 개섬 수단은 2∼4대 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 효율적으로 개섬할 수 있다.
상기 개섬하는 공정에 있어서, 탄소 섬유 필라멘트군(탄소 섬유 미개섬 토)을 굴곡하여 통과시키기 위한 고정된 개섬 바의 단부(端部)(토에 접촉하는 부분)와 진동하는 개섬 바의 단부(토에 접촉하는 부분)의 높이의 차 △H는 5∼30㎜로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8∼20㎜이다. 상기 차만큼, 탄소 섬유 미개섬 토는 굴곡하여 통과되고, 진동하는 개섬 바의 표면에 접촉하여 개섬되기 쉬워진다. 상기 높이의 차 △H는, 처음에는 높고, 점차 낮게 해도 된다. 개섬 바는, 진폭 1∼20㎜가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2∼10㎜이며, 진동수 10∼100Hz가 바람직하고, 보다 바람직하게는 15∼50Hz이다. 이에 의해, 미개섬 토를 효율적으로 개섬할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 수지 일체화 탄소 섬유 시트(1)의 모식적 평면도, 도 2는 본 발명의 일 실시형태의 수지 일체화 탄소 섬유 시트(1)의 폭 방향의 모식적 단면도이다. 개섬된 탄소 섬유 시트(2)의 표면에는 브리지 파이버(3)가 다양한 방향으로 배치되어 있다. 또한 탄소 섬유 시트(2)의 표면 부근에 수지(4)가 용융 고화하여 부착되어 있고, 수지(4)는 탄소 섬유 시트(2) 내부에는 함침하고 있지 않거나 또는 일부 함침하고 있는 정도이다. 수지(4)는 브리지 파이버(3)를 탄소 섬유 시트(2)의 표면에 접착 고정하고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 탄소 섬유 시트(2)의 표면에는 브리지 파이버(3a, 3b)가 존재한다. 브리지 파이버(3a)는 모두가 탄소 섬유 시트(2)의 표면에 있고, 컷 파이버를 탄소 섬유 시트에 낙하시킨 경우이다. 브리지 파이버(3b)는 일부가 탄소 섬유 시트(2)의 표면에 있고, 일부는 내부에 들어가 탄소 섬유와 교착한 상태이다. 이것은 개섬 시 또는 개섬 후에 브리지 파이버를 발생시킨 경우이다. 수지(4)는 브리지 파이버(3)를 탄소 섬유 시트(2)의 표면에 접착 고정하고 있다. 또한, 수지(4)가 부착되어 있는 부분과, 수지가 부착되어 있지 않은 부분(5)이 있다. 수지가 부착되어 있지 않은 부분(5)은, 수지 일체화 탄소 섬유 시트(1)를 복수장 적층 상태로 가열·가압하여 섬유 강화 수지 성형품으로 성형할 때, 섬유 시트 내부의 공기가 이 부분으로부터 빠지는 통로로 되고, 가압에 의해 표면의 수지가 섬유 시트 내 전체에 함침하기 쉬워진다. 이에 의해 수지(4)는 탄소 섬유 시트(2)의 매트릭스 수지가 된다.
<실시예>
이하 실시예를 이용하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그리고, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
(1) 탄소 섬유 미개섬 토
탄소 섬유 미개섬 토는 미쓰비시 케미컬사 제조, 일련번호: PYROFILE TR 50S15L, 형상: 레귤러 토 필라멘트 15K(15,000개), 단섬유 직경 7㎛를 사용했다. 이 탄소 섬유 미개섬 토의 탄소 섬유에는 에폭시계 화합물이 사이징제로서 부착되어 있다.
(2) 미개섬 토의 개섬 수단
도 4의 변형예의 개섬 수단을 사용하여 개섬했다. 탄소 섬유 필라멘트군이 6개의 개섬 바를 통과하도록, 고정된 개섬 바와 진동하는 개섬 바를 교호적(交互的)으로 배치하고, 진동하는 개섬 바는 상하에 배치했다. 개섬 바는, 모두 세로로 긴 장원형의 형상인 것을 준비했다. 개섬 공정에 있어서, 탄소 섬유 필라멘트군(토)의 장력은 15,000개당 15N으로 했다. 이와 같이 하여 탄소 섬유 필라멘트 구성 개수 50K, 개섬 폭 500㎜, 두께 0.2㎜의 개섬 시트로 했다.
(3) 수지 및 열처리
드라이 파우더 수지로서 페녹시 수지(연화점: 180℃)를 사용했다. 드라이 파우더 수지의 평균 입자 직경은 80㎛였다. 이 수지는, 탄소 섬유 개섬 시트 1㎡에 대하여 평균 편면 16.3g, 양면으로 32.6g 부여했다. 가열 장치(11, 15) 내의 온도는 각 220℃, 체류 시간은 각 4초로 했다. 얻어진 수지 일체화 섬유 시트의 질량은 82.6g/㎡, 섬유 체적(Vf)은 50 체적%, 열가소성 수지는 50 체적%였다. 다만, 상기 체적 비율은 수지 함침 후의 이론적 계산값이다. 이 수지 일체화 탄소 섬유 시트는 공기를 포함하고 있으므로, 그 자체의 체적 비율은 산출할 수 없다.
(4) 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 평가
얻어진 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 질량은 82.6g/㎡였다. 탄소 섬유 시트를 가로지르는 방향의 브리지 파이버는, 10개소 평균으로 탄소 섬유 시트의 면적 10㎟당 66개였다.
수지 일체화 탄소 섬유 시트를 길이 10㎜, 폭 50㎜로 하여, 길이 방향에 대하여 수직 방향으로 잡아 당겼을 때, 찢기 쉬움을 각각 비교했다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일한 개섬 수단을 사용하여 개섬했다. 국제공개 제2018/038033호에 기재된 방법에 따라서, 탄소 섬유 필라멘트의 표면 처리를 행하고 개섬하면, 브리지 파이버는 거의 발생하지 않는다. 드라이 파우더 수지를 뿌리기 직전에, 평균 5.0㎜로 커트한 탄소 섬유를, 탄소 섬유 시트에 대하여 편면 약 5%, 양면으로 약 10 질량% 뿌리는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실험했다.
(비교예 1)
실시예 2에 있어서, 커트한 탄소 섬유를, 탄소 섬유 시트에 뿌리지 않는 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 실험했다.
얻어진 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 질량은 132.5g/㎡였다. 이 수지 일체화 탄소 섬유 시트를 길이 150㎜, 폭 150㎜로 했을 때, 시트의 폭 방향의 단을 가지고 매달았지만 개열하여 버리고, 취급성은 지극히 나빴다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 수지 일체화 탄소 섬유 시트(26)의 롤측을, 가로 방향으로 좌측(27)·중앙측(28)·우측(29)에서 3개소씩 선택하고, 주사형 전자현미경을 사용하여 사진을 촬영했다. 시트 폭 500㎜에 대하여, 좌측(27)·중앙측(28)·우측(29)을 3개소씩 주사형 전자현미경(SEM)으로 사진을 촬영했다. 촬영 개소는 3점을 임의로 선택했다. 그 3개소의 사진으로부터 임의로 3점 선택하고, 브리지 파이버를 육안으로 확인했다.
도 8은 도 7에 나타내는 좌측(27)의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 평면 사진(각 사진 배율 50배)이다. 도 9는 도 7에 나타내는 중앙부(28)의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 평면 사진(각 사진 배율 50배)이다. 도 10은 도 7에 나타내는 우측(29)의 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 평면 사진(각 사진 배율 50배)이다. 1점마다의 측정 범위는, 2.3㎜×1.7㎜의 평면으로 했다. 결과는, 이하의 표에 기재한다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
[표 3]
Figure pct00003
[표 4]
Figure pct00004
<찢기 어려움의 측정>
탄소 섬유 시트의 찢기 어려움의 측정은, 가볍게 손으로 흔들어 보고 찢어짐이 발생하는지의 여부를 하기의 평가로 행했다. 샘플의 크기는 수지 일체화 탄소 섬유 시트 길이 150㎜, 폭 150㎜로 했다.
평가 기준
A: 찢어짐이 없고, 지극히 양호
B: 찢어짐은 부분적으로 발생하지만, 실용적으로는 충분히 양호
C: 찢어짐
결과를 표 5에 정리하여 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00005
실시예 1∼2는 찢기 어려움이 양호하며, 비교예 1은 실시예 1∼2와 비교하면 바로 찢어지는 결과가 되었다. 특히 브리지 파이버가 발생하고 있는 실시예 1은 양호한 결과가 되었다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 탄소 섬유 개섬 시트는, 풍력 발전에 사용하는 블레이드, 골프 클럽의 샤프트, 낚시대 등의 각종 스포츠 용품, 항공기, 자동차, 압력 용기 등에 널리 응용할 수 있다.
1, 26, 30 : 수지 일체화 탄소 섬유 시트
2 : 탄소 섬유 시트
3, 3a, 3b, 31-34 : 브리지 파이버
4 : 수지
5 : 수지가 부착되어 있지 않은 부분
6 : 개섬 장치
7 : 공급 보빈
8 : 탄소 섬유 필라멘트군(탄소 섬유 미개섬 토)
9a, 9b, 9c : 닙 롤
10a, 10b : 가압 롤
11 : 휨 공간
12a-12d : 브리지 롤
13a-13h : 가이드 롤
14, 17 : 분체 공급 호퍼
15, 18 : 드라이 파우더 수지
16, 19 : 가열 장치
20 : 권상 롤
21a-21j : 개섬 롤
22 : 에어 개섬 공정
23 : 롤 개섬 공정
24 : 브리지 파이버 발생 공정
25 : 분체 수지 부여 공정

Claims (16)

  1. 강화 섬유 필라멘트군이 개섬(開纖)되고 일방향으로 병렬형으로 배열된 강화 섬유 시트가 보형(保形) 부재에 의해 보형되어 이루어지는 강화 섬유 시트로서,
    상기 강화 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 1개 이상, 상기 강화 섬유 시트의 표면에 또한 상기 강화 섬유 시트를 가로지르는 방향으로, 브리지 파이버(bridge fiber)가 존재하고,
    상기 보형 부재는 브리지 파이버가 존재하고 있는 상태에서, 강화 섬유 시트를 보형하고 있는,
    강화 섬유 시트.
  2. 탄소 섬유 필라멘트군이 개섬되고 일방향으로 병렬형으로 배열된 탄소 섬유 시트의 적어도 표면에 부분적으로 수지가 존재하고 있는 수지 일체화 탄소 섬유 시트로서,
    상기 탄소 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 1개 이상, 상기 탄소 섬유 시트의 표면에 또한 상기 탄소 섬유 시트를 가로지르는 방향으로, 브리지 파이버가 존재하고,
    상기 브리지 파이버는, 상기 표면의 수지에 의해 상기 탄소 섬유 시트에 접착 고정되어 있는,
    수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 브리지 파이버는, 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 분리한 탄소 섬유, 및 탄소 섬유 시트에 낙하시킨 탄소 섬유로부터 선택되는 적어도 하나인, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 브리지 파이버는, 탄소 섬유 시트의 양 표면에 존재하는, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 섬유 시트의 내부에도 브리지 파이버가 존재하는, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지는, 열가소성 수지 및 열경화성 수지로부터 선택되는 적어도 하나인, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개섬된 탄소 섬유 시트의 표면 부근에 수지가 용융 고화되어 부착되어 있고, 상기 수지는 탄소 섬유 시트 내부에는 함침하고 있지 않거나 또는 일부 함침하고 있는, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 일체화 탄소 섬유 시트 중 탄소 섬유를 100 질량%로 했을 때, 브리지 파이버는 0.01∼25 질량%인, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 일체화 탄소 섬유 시트를 100 체적%로 했을 때, 상기 섬유는 30∼70 체적%인, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지는, 상기 탄소 섬유 시트를 성형 가공할 때의 매트릭스 수지인, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 섬유 시트의 폭은, 구성 섬유 개수 1000개당 0.1∼5.0㎜인, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브리지 파이버의 평균 길이는 1㎜ 이상인, 수지 일체화 탄소 섬유 시트.
  13. 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 제조 방법으로서,
    탄소 섬유 필라멘트군을 복수의 롤을 통과, 개섬 바를 통과, 및 에어 개섬으로부터 선택되는 적어도 하나의 수단에 의해 개섬시키고, 일방향으로 병렬형으로 배열시킬 때에,
    상기 탄소 섬유 필라멘트군의 개섬 시 혹은 개섬 후에 브리지 파이버를 상기 탄소 섬유 필라멘트군으로부터 발생시키거나, 또는 탄소 섬유 필라멘트군의 개섬 시 혹은 개섬 후에 브리지 파이버를 탄소 섬유 시트에 낙하시키고,
    상기 브리지 파이버는 탄소 섬유 시트의 면적 10㎟당 평균 1개 이상으로 하고,
    상기 탄소 섬유 시트에 분체 수지를 부여하고, 가압 프리 상태에서 가열 용융하고, 냉각하고, 상기 탄소 섬유 시트의 적어도 표면에 부분적으로 수지를 존재시키고,
    상기 브리지 파이버를 상기 표면의 수지에 의해 상기 탄소 섬유 시트에 접착 고정시키는,
    수지 일체화 탄소 섬유 시트의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 개섬 바 또는 롤은, 상기 탄소 섬유 필라멘트군을 개섬할 때, 폭 방향으로 진동하는, 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 제조 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 분체 수지는, 탄소 섬유 시트에 낙하시키는 것에 의해 부여하는, 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 제조 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 섬유 필라멘트군은 보빈에 감긴 상태로 복수개 공급되고, 폭 방향으로 확개(擴開)되고 또한 개섬되어, 1장의 개섬 시트로 되는, 수지 일체화 탄소 섬유 시트의 제조 방법.
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