TW201835403A - 部分分纖纖維束及其製造方法、及使用部分分纖纖維束之纖維強化樹脂成形材料及其製造方法 - Google Patents

部分分纖纖維束及其製造方法、及使用部分分纖纖維束之纖維強化樹脂成形材料及其製造方法 Download PDF

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Abstract

一種部分分纖纖維束及其製造方法、以及使用該部分分纖纖維束之纖維強化樹脂成形材料及其製造方法；該部分分纖纖維束係沿著包含複數的單紗之纖維束的長度方向，交替地形成經由分纖處理分割成複數的分割纖維束之分纖處理區間與未分纖處理區間而成之部分分纖纖維束，其特徵為：分纖處理區間中的分割纖維束之單紗條數為不均勻。由於分纖成單紗條數不同之比較細束的纖維束與比較粗束的纖維束，將該部分分纖纖維束當作用於複合材料成形的中間基材時，變得可將細束的纖維束與粗束的纖維束控制在最合適的分布狀態，變得可平衡良好地展現成形時的流動性與成形品的力學特性。

Description

部分分纖纖維束及其製造方法、及使用部分分纖纖維束之纖維強化樹脂成形材料及其製造方法
本發明係關於部分分纖纖維束及其製造方法，更詳細而言，係關於不發生斷紗而使將未設想分纖之單紗數多的便宜之大絲束連續地分纖成適宜的形態成為可能，尤其能形成用於複合材料成形之成形材料製作用的最合適形態之部分分纖纖維束及其製造方法，以及將其氈化並含浸有樹脂之纖維強化樹脂成形材料、及具備到製作其為止的一連串步驟之製造方法。
使用包含不連續的強化纖維(例如，碳纖維)的束狀集合體(以下，亦稱為纖維束)與基質樹脂之成形材料，藉由加熱、加壓成形，而製造所欲形狀的成形品之技術已廣為人知。於如此的成形材料中，包含單紗數多的纖維束之成形材料，雖然成形時的流動性優異，但有成形品的力學特性差之傾向。相對於此，以兼備成形時的流動性與成形品的力學特性為目標，作為成形材料內的纖維束，係使用經調整成任意的單紗數之纖維束。
作為調整纖維束的單紗數之方法，例如專利文獻1、2中揭示使用事先捲取有複數的纖維束之複數纖 維束捲取體而進行分纖處理之方法。然而，此等之方法由於受到事先處理的纖維束之單紗數的限制，而調整範圍受限，難以調整至所欲的單紗數。
又，例如專利文獻3~5中揭示使用圓盤狀的旋轉刀而將纖維束縱切成所欲的單紗數之方法。此等之方法雖然可藉由變更旋轉刀的間距而調整單紗數，但是由於經橫跨長度方向全長而縱切的纖維束沒有集束性，而所謂的將縱切後的紗捲取在筒管上、或自經捲取的筒管捲出纖維束之操作容易變得困難。又，於搬送縱切後的纖維束之際，因縱切所產生的分叉狀之纖維束係捲附於導輥或送料輥等上，有搬送變得不容易之虞。
又，專利文獻6中揭示藉由除了具有與纖維方向平行的縱切機能之縱刀以外，亦具有與纖維方向垂直的橫刀之分纖刀具，而與縱切同時地將纖維切斷成指定長度之方法。若為此方法，則不需要暫時將縱切後的纖維束捲取在筒管上而搬送，改善操作性。然而，由於分纖刀具備縱刀與橫刀，而產生若其中一個刀刃先到達切斷壽命，則不得不更換刀刃全體之弊病。
又，例如專利文獻7、8中記載具備在外周面上具有複數的突起之輥，將輥的突起壓入纖維束而使其部分地分纖之手法。然而，於此手法中，由於基本上輥的周速與纖維束的搬送速度為同步的相同速度，而無法控制分纖處理區間與未分纖處理區間之長度等，難以得到最合適形態的部分分纖纖維束。
再者，專利文獻9中記載藉由在與纖維束正交 的方向上延伸的單絲，而在纖維束中形成樹脂含浸容易化用的斷續延伸之流路的特殊手法。然而，此手法係關於在纖維束中形成樹脂含浸容易化用的流路之技術，與大絲束等的纖維束之分纖為基本上不同的技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-255448號公報
[專利文獻2]日本特開2004-100132號公報
[專利文獻3]日本特開2013-49208號公報
[專利文獻4]日本特開2014-30913號公報
[專利文獻5]日本專利第5512908號公報
[專利文獻6]國際公開2012/105080號公報
[專利文獻7]日本特開2011-241494號公報
[專利文獻8]美國專利公開2012/0213997A1號公報
[專利文獻9]歐洲專利公開2687356A1號公報
如上述，為了兼備成形時的流動性與成形品的力學特性，需要經調整成任意的最合適單紗數之纖維束。
再者，於纖維束本身中存在撚(twist)、或在分纖處理步驟的纖維束之行進中摻入撚等，於纖維束經撚之狀態下，通過上述的縱切步驟時，由於在長度方向上切斷交叉的纖維束，故於縱切步驟前後，纖維束被斷 成一截一截的，發生無法連續地進行縱切處理之不良狀況。
因此，本發明之課題在於提供能形成用於複合材料成形之成形材料製作用的最合適單紗數之纖維束的部分分纖纖維束、及能連續且穩定地切割成其最合適的纖維束形態之部分分纖纖維束之製造方法。特別是在於提供部分分纖纖維束及其製造方法，其係在將用於複合材料成形之成形材料製作用的部分分纖纖維束予以切斷/散布，作成不連續纖維的纖維束之中間基材時，變得可控制至細束的纖維束與粗束的纖維束之最合適的分布狀態，藉此可平衡良好地展現成形時的流動性與成形品的力學特性。再者，在於提供部分分纖纖維束及其製造方法，其中即使為包含撚的纖維束、或大絲束的單紗數多之纖維束，也不擔心旋轉刀的更換壽命，使連續的切割處理成為可能。
又，本發明之另一課題在於提供將上述部分分纖纖維束予以氈化並含浸有樹脂的纖維強化樹脂成形材料、及具備到製作其為止的一連串步驟之纖維強化樹脂成形材料之製造方法。
為了解決上述課題，本發明具有以下之構成。
(1)一種部分分纖纖維束，其係沿著包含複數的單紗之纖維束的長度方向，交替地形成經由分纖處理分割成複數的分割纖維束之分纖處理區間與未分纖處理區間而成之部分分纖纖維束；其特徵為：前述分纖處理區間中 的分割纖維束之單紗條數為不均勻。
(2)如(1)記載之部分分纖纖維束，其中前述分割纖維束之單紗條數係在前述纖維束的寬度方向上不均勻。
(3)如(1)或(2)記載之部分分纖纖維束，其中前述分割纖維束之單紗條數係在前述纖維束的長度方向上不均勻。
(4)如(1)~(3)中任一項記載之部分分纖纖維束，其中前述分纖處理區間之長度為30mm以上1500mm以下。
(5)如(1)~(4)中任一項記載之部分分纖纖維束，其中前述未分纖處理區間之長度為1mm以上150mm以下。
(6)如(1)~(5)中任一項記載之部分分纖纖維束，其中前述部分分纖纖維束中所包含的前述未分纖處理區間之含有率為3%以上50%以下。
(7)一種部分分纖纖維束之製造方法，其係一邊使包含複數的單紗之纖維束沿著長度方向行進，一邊將具備複數的突出部之分纖手段插入前述纖維束而生成分纖處理部，同時在至少1個前述分纖處理部中之與前述突出部之接觸部，形成前述單紗交絡的纏絡部，然後自前述纖維束拔出前述分纖手段，經過包含前述纏絡部的纏絡蓄積部後，再度將前述分纖手段插入前述纖維束的部分分纖纖維束之製造方法；其特徵為：將前述突出部的間隔相對於前述纖維束的寬度方向為不均勻之分纖手段予以插入，對於前述纖維束的寬度方向，不均勻地施予分纖處理。
(8)一種部分分纖纖維束之製造方法，其係一邊使包 含複數的單紗之纖維束沿著長度方向行進，一邊將具備複數的突出部之分纖手段插入前述纖維束而生成分纖處理部，同時在至少1個前述分纖處理部中之與前述突出部之接觸部，形成前述單紗交絡的纏絡部，然後自前述纖維束拔出前述分纖手段，經過包含前述纏絡部的纏絡蓄積部後，再度將前述分纖手段插入前述纖維束的部分分纖纖維束之製造方法；其特徵為：將前述突出部的間隔不同之複數的分纖手段對於纖維束的長度方向依序地插入，對於前述纖維束的長度方向，不均勻地施予分纖處理。
(9)一種部分分纖纖維束之製造方法，其係一邊使包含複數的單紗之纖維束沿著長度方向行進，一邊將具備複數的突出部之分纖手段插入前述纖維束而生成分纖處理部，同時在至少1個前述分纖處理部中之與前述突出部之接觸部，形成前述單紗交絡的纏絡部，然後自前述纖維束拔出前述分纖手段，經過包含前述纏絡部的纏絡蓄積部後，再度將前述分纖手段插入前述纖維束的部分分纖纖維束之製造方法；其特徵為：一邊使前述纖維束的寬度變化(例如，一邊使其周期地變化)，一邊將前述分纖手段插入，對於前述纖維束的長度方向，不均勻地施予分纖處理。
(10)如(9)記載之部分分纖纖維束之製造方法，其中將對於前述纖維束的長度方向不均勻地分纖處理與(7)或(8)記載之不均勻的分纖處理一起施予。
(11)如(7)~(10)中任一項記載之部分分纖纖維束之 製造方法，其中檢測作用於前述接觸部中的前述突出部之前述纖維束的作用於每寬度的推壓力，隨著前述推壓力之上升而自前述纖維束拔出前述分纖手段。
(12)如(7)~(11)中任一項記載之部分分纖纖維束之製造方法，其中藉由攝影手段檢測：自插入前述纖維束的前述分纖手段起，沿著前述纖維束的長度方向，在前後的至少任一方之10~1000mm之範圍中的前述纖維束之撚的有無。
(13)如(12)記載之部分分纖纖維束之製造方法，其中檢測作用於前述接觸部中的前述突出部之前述纖維束的作用於每寬度的推壓力，藉由前述攝影手段檢測撚，以從前述突出部即將接觸該撚之前直到通過為止將前述推壓力減低之方式，控制前述分纖手段。
(14)如(7)~(13)中任一項記載之部分分纖纖維束之製造方法，其中複數的前述突出部可各自獨立地控制。
(15)如(7)~(14)中任一項記載之部分分纖纖維束之製造方法，其中前述分纖手段具備正交於前述纖維束的長度方向之旋轉軸，在前述旋轉軸表面上設有前述突出部。
(16)一種纖維強化樹脂成形材料，其包含將如(1)~(6)中任一項記載之部分分纖纖維束予以切斷‧散布而得之強化纖維氈與基質樹脂。
(17)如(16)記載之纖維強化樹脂成形材料，其中前述基質樹脂係熱硬化性樹脂。
(18)如(16)或(17)記載之纖維強化樹脂成形材料，其 中前述纖維強化樹脂成形材料係片狀模塑料(sheet molding compound)。
(19)一種纖維強化樹脂成形材料之製造方法，其係如(16)~(18)中任一項記載之纖維強化樹脂成形材料之製造方法，其特徵為至少具有下述步驟[A]~[C]：[A]部分分纖步驟，其係得到沿著包含複數的單紗之強化纖維束的長度方向，交替地形成以前述分纖處理區間中的分割纖維束之單紗條數成為不均勻的方式所分纖的分纖處理部與未分纖處理部而成之部分分纖纖維束；[B]氈化步驟，其係將前述部分分纖纖維束予以切斷而散布，得到強化纖維氈；[C]樹脂含浸步驟，其係於前述強化纖維氈中含浸基質樹脂。
(20)如(19)記載之纖維強化樹脂成形材料之製造方法，其中在1個製程內至少連續地進行前述步驟[A]~[C]。
(21)如(19)或(20)記載之纖維強化樹脂成形材料之製造方法，其中於前述步驟[B]中，將部分分纖纖維束相對於其長度方向以角度θ(0<θ<90°)予以切斷。
若依照本發明之部分分纖纖維束，則由於分纖處理區間中的分割纖維束之單紗條數為不均勻，即由於分纖成單紗條數不同之比較細束的纖維束與比較粗束的纖維束，為了用於複合材料成形之成形材料製作，而將該部分分纖纖維束予以切斷/散布，作成不連續纖維的纖維束之中間基材時，變得可將單紗條數不同之細束的 纖維束與粗束的纖維束控制在最合適的分布狀態，變得可平衡良好地展現成形時的流動性與成形品的力學特性。
又，若依照本發明之部分分纖纖維束之製造方法，則可連續且穩定地切割纖維束，可容易效率佳地製造上述最合適形態的部分分纖纖維束。特別是可提供即使為包含撚的纖維束、或大絲束的單紗數多之纖維束，也不擔心旋轉刀的更換壽命，使連續的切割處理成為可能之部分分纖纖維束之製造方法。再者，便宜的大絲束之連續切割處理為可能，變得可謀求成形品的材料成本、製造成本之減低。
又，若依照本發明之纖維強化樹脂成形材料，則由於包含將能平衡良好地展現如上述之成形時的流動性與成形品的力學特性之部分分纖纖維束切斷‧散布而得的強化纖維氈與基質樹脂，即使在成形時也可使細束的纖維束與粗束的纖維束以最合適的比率混合存在，可確實地平衡良好地展現成形時的流動性與成形品的力學特性。
再者，若依照本發明之纖維強化樹脂成形材料之製造方法，則由於係以製作交替地形成經分纖成複數的束之分纖處理部與未分纖處理部而成之部分分纖纖維束，將該部分分纖纖維束予以切斷、散布而製作源自於部分分纖纖維束的氈，於其中含浸基質樹脂而得到纖維強化樹脂成形材料的方式進行，故在將部分分纖纖維束予以切斷/散布而作成不連續纖維的纖維束之中間基材時，變得可使細束的纖維束與粗束的纖維束以最合適 的比率混合存在，變得可平衡良好地展現成形時的流動性與成形品的力學特性。特別是於部分分纖纖維束的製作步驟中，如上述，可連續且穩定地切割纖維束，可容易效率佳地製造最合適形態的部分分纖纖維束。特別是即使為包含撚的纖維束、或大絲束的單紗數多之纖維束，也不擔心旋轉刀的更換壽命，使連續的切割處理成為可能。再者，便宜的大絲束之連續切割處理係成為可能，藉此變得可謀求成形品的材料成本、製造成本之減低。又，若依照本發明之纖維強化樹脂成形材料之製造方法，則變得可在一個製程中連續地進行一連串的步驟[A]~[C]，使其變得可效率佳、順利、且以優異的生產性製造所欲的纖維強化樹脂成形材料。
1‧‧‧纖維強化樹脂成形材料之製造步驟
2‧‧‧部分分纖步驟[A]
3‧‧‧氈化步驟[B]
4‧‧‧樹脂含浸步驟[C]
5‧‧‧筒子架
6‧‧‧強化纖維束
6a‧‧‧強化纖維
7‧‧‧部分分纖纖維束
8‧‧‧裁切單元
8a‧‧‧切斷刀
9‧‧‧散布機構
10‧‧‧強化纖維氈
11‧‧‧熱硬化性樹脂
12‧‧‧薄膜
13‧‧‧皮帶
14‧‧‧樹脂含浸輥
15‧‧‧纖維強化樹脂成形材料
100‧‧‧纖維束
110、110a、110b、110c‧‧‧分纖處理區間
120‧‧‧未分纖處理區間
130、130A、130B、130C、140‧‧‧部分分纖纖維束
150‧‧‧分纖處理部
160‧‧‧未分纖處理部
170‧‧‧纏絡蓄積部
180‧‧‧絨毛堆
190‧‧‧纏絡部
200、200A、200C、200a、200b‧‧‧分纖手段
210‧‧‧突出部
210a、210b‧‧‧突出部板
211‧‧‧接觸部
220A、220B‧‧‧旋轉分纖手段
240‧‧‧旋轉軸
300‧‧‧纖維束寬度控制裝置
圖1係顯示本發明中的對於纖維束施有分纖處理之部分分纖纖維束的一例(在纖維束的寬度方向上不均勻之例)之概略平面圖。
圖2係顯示本發明中的對於纖維束施有分纖處理之部分分纖纖維束的另一例(在纖維束的長度方向上不均勻之例)之概略平面圖。
圖3係顯示將分纖手段插入行進的纖維束之動作的一例之(A)概略平面圖與(B)概略側面圖。
圖4係顯示將移動的分纖手段插入纖維束之移動循環的一例之(A)概略平面圖與(B)概略側面圖。
圖5(A)、(B)係顯示將移動的分纖手段插入纖維束之 移動循環的另一例之概要說明圖。
圖6係顯示與圖1所示者同等之在纖維束的寬度方向上施有不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束之製作方法的一例之(A)概略平面圖與(B)概略斜視圖。
圖7係顯示與圖2所示者同等之在纖維束的長度方向上施有不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束之製作方法的一例之(A)概略平面圖與(B)概略斜視圖。
圖8係顯示一邊使纖維束的寬度變化一邊施予不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束之製作方法的一例之(A)概略平面圖與(B)概略斜視圖。
圖9係顯示在纖維束中施予不均勻的分纖處理用之旋轉分纖手段的例之說明圖，(A)係顯示在纖維束的寬度方向上施予不均勻的分纖處理用之旋轉分纖手段的一例，(B)係顯示在纖維束的長度方向上施予不均勻的分纖處理用之旋轉分纖手段的一例。
圖10係顯示本發明之一實施態樣的纖維強化樹脂成形材料之製造方法之概略構成圖。
圖11係顯示將本發明中的部分分纖纖維束相對於其長度方向而斜著切斷時的一例之概略斜視圖。
[實施發明之形態]
以下，對於本發明之實施形態，一邊參照圖式一邊說明。此外，本發明完全不受該圖式之態樣所限定。
圖1顯示本發明中的對於纖維束施有分纖處 理之部分分纖纖維束的一例，顯示在纖維束的寬度方向上施有不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束的一例。圖2顯示在纖維束的長度方向上施有不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束的一例。圖1、圖2中，100表示包含複數的單紗之纖維束，製作沿著纖維束100的長度方向，交替地形成經由分纖處理分割成複數的分割纖維束之分纖處理區間110、110a、110b、110c與未分纖處理區間120而成之部分分纖纖維束130、140。而且，以分纖處理區間110、110a、110b、110c中的分割纖維束之單紗條數成為不均勻的方式分纖。
於圖1所示的部分分纖纖維束130，係以在各分纖處理區間110中，於纖維束100的寬度方向上分割成單紗條數互相不同的分割纖維束(分割纖維束a、分割纖維束b、分割纖維束c)之方式而不均勻地分纖。於圖2所示的部分分纖纖維束140，係以在纖維束100的長度方向上，分割成單紗條數互相不同的分割纖維束(分割纖維束a、分割纖維束b、分割纖維束c)之方式而不均勻地分纖，更詳細而言，於分纖處理區間110a中以將纖維束100分割成複數的分割纖維束a之方式分纖，於下一個分纖處理區間110b中以將纖維束100分割成複數的分割纖維束b之方式分纖，於再下一個分纖處理區間110c中以將纖維束100分割成複數的分割纖維束c之方式分纖。此外，於圖1、圖2中，150表示分割處理部，160表示未分割處理部，170表示纏絡蓄積部，180表示絨毛堆。
接著，說明對於纖維束100的分纖處理。圖3 顯示分纖處理之一例。圖3係顯示已將分纖手段插入行進的纖維束100的一例之(A)概略平面圖、(B)概略側面圖。圖中的纖維束行進方向A(箭頭)為纖維束100的長度方向，表示自未圖示的纖維束供給裝置連續地供給纖維束100。
分纖手段200具備具有容易插入纖維束100的突出形狀之突出部210，插入行進的纖維束100，生成略平行於纖維束100的長度方向之分纖處理部150。此處，分纖手段200較佳為對於沿著纖維束100的側面之方向插入。所謂的纖維束的側面，係指纖維束的剖面成為如橫長的橢圓或橫長的長方形之扁平形狀時的剖面端部之垂直方向的面(例如，相當於圖3中所示的纖維束100之側表面)。又，具備的突出部210可每1個分纖手段200為1個，又，也可為複數個。在1個分纖手段200有複數的突出部210時，由於減少突出部210的磨耗頻率，亦可減少更換頻率。再者，亦可因應分纖的纖維束數而同時使用複數的分纖手段200。可將複數的分纖手段200並列、交錯、錯開相位等而任意地配置複數的突出部210。
藉由分纖手段200將包含複數的單紗之纖維束100分成條數更少的分割纖維束時，由於複數的單紗在纖維束100內實質上並非並列的狀態，而以單紗水準交絡的部分多，故於分纖處理中在接觸部211附近(圖3(A)的A部附近)有形成單紗交絡之纏絡部190的情況。
此處，所謂的形成纏絡部190，例如可舉出藉由分纖手段200使分纖處理區間內所預先存在的單紗彼此之交絡形成在(移動至)接觸部211的情況、或藉由分纖 手段200形成(製造)新的單紗經交絡之集合體的情況等。
於任意之範圍中生成分纖處理部150後，自纖維束100拔出分纖手段200。藉由此拔出，而生成施有分纖處理的分纖處理區間110，與其同時，如上述所生成的纏絡部190係蓄積在分纖處理區間110的端部部位，生成纏絡部190蓄積之纏絡蓄積部170。又，於分纖處理中自纖維束所產生的絨毛係作為絨毛堆180，而於分纖處理時生成在纏絡蓄積部190附近。
然後，藉由再度將分纖手段200插入纖維束100，而生成未分纖處理區間120，形成沿著纖維束100的長度方向，交替地配置分纖處理區間110與未分纖處理區間120而成之如前述的部分分纖纖維束130、140。於本發明之部分分纖纖維束中，未分纖處理區間120之含有率較佳為3%以上50%以下。此處，所謂的未分纖處理區間120之含有率，係定義為纖維束100的單位長度中之未分纖處理區間120之合計生成長度的比例。若未分纖處理區間120之含有率小於3%，則變得缺乏將部分分纖纖維束切斷/散布，作為不連續纖維的纖維束之中間基材而使用於成形時的流動性；若超過50%，則使用其所成形的成形品之力學特性降低。
又，作為各個的區間之長度，上述分纖處理區間110之長度較佳為30mm以上1500mm以下，上述未分纖處理區間120之長度較佳為1mm以上150mm以下。
纖維束100的行進速度較佳為變動少的穩定之速度，更佳為固定的速度。
分纖手段200只要為能達成本發明目的之範圍，則沒有特別的限制，較佳為具備如金屬製的針或薄板等之銳利形狀的形狀者。分纖手段200較佳為相對於進行分纖處理的纖維束100之寬度方向，設置複數的分纖手段200，分纖手段200之數可依照進行分纖處理的纖維束100之構成單紗條數F(條)而適當地選擇。分纖手段200之數較佳為相對於纖維束100的寬度方向，設為(F/10000-1)個以上且小於(F/50-1)個。若小於(F/10000-1)個，則在後續步驟中成為強化纖維複合材料時，難以展現力學特性的提升，若為(F/50-1)個以上，則有在分纖處理時斷紗或起毛之虞。
本發明中使用的纖維束100，只要為包含複數的單紗之纖維束，則纖維種類係沒有特別的限定。其中，較佳為使用強化纖維，尤其較佳為選自包含碳纖維、聚芳醯胺纖維及玻璃纖維之群組的至少1種。此等可單獨使用，也可併用2種類以上。其中，碳纖維由於可提供輕量且強度優異的複合材料而特別合適。作為碳纖維，可為PAN系、瀝青系之任一者，其平均纖維直徑較佳為3~12μm，更佳為6~9μm。
於碳纖維之情況，通常將由連續纖維所構成的單紗集束3000~60000條左右而成之纖維束，作為捲取在筒管上的捲紗體(捲裝物)而供給。纖維束較佳為無撚，但摻有撚的股線(strand)亦可使用，即使於搬送中摻入撚，也可適用於本發明。單紗數亦沒有限制，使用單紗數多的所謂的大絲束時，由於纖維束的每單位重量之價 格便宜，故單紗數愈多愈可減低最終製品的成本而較佳。又，作為大絲束，亦可使用將纖維束彼此彙整成為1個束而捲取之所謂的併紗形態。
使用強化纖維時，以提升作成強化纖維複合材料時之與基質樹脂的接著性等為目的，較佳為經表面處理。作為表面處理之方法，有電解處理、臭氧處理、紫外線處理等。又，以防止強化纖維的起毛、提升強化纖維股線的集束性、或提升與基質樹脂的接著性等為目的，亦可賦予上漿劑。作為上漿劑，並沒有特別的限定，但可使用具有環氧基、胺基甲酸酯基、胺基、羧基等之官能基的化合物，此等可使用1種或併用2種以上。
本發明中使用的纖維束較佳為經預先集束的狀態。此處所謂的經預先集束的狀態，係指例如藉由構成纖維束的單紗彼此之交絡而集束的狀態、或藉由賦予纖維束的上漿劑而集束的狀態、藉由在纖維束之製程中所含有而成的撚而集束之狀態。
本發明不限於纖維束行進之情況，而亦可為如圖4所示，對於靜止狀態的纖維束100，將分纖手段200插入(箭頭(1))，然後一邊使分纖手段200沿著纖維束100行進(箭頭(2))一邊生成分纖處理部150，之後拔出分纖手段200(箭頭(3))之方法。然後，可如圖4(A)所示，使靜止的纖維束100於箭頭(3)、(4)所示的時機移動一定距離後，使分纖手段200回到原來的位置(箭頭(4))；亦可如圖4(B)所示，不移動纖維束100，而移動分纖手段200直到經過纏絡蓄積部120為止(箭頭(4))。
一邊使纖維束100移動一定距離一邊進行分纖處理時，如圖4(B)或圖5(A)所示，較佳為控制插入分纖手段200的分纖處理時間(箭頭(2)所示的動作之時間)與從拔出分纖手段200到再度插入纖維束為止的時間(箭頭(3)、(4)、(1)所示的動作之時間)。
此時，分纖手段200的移動方向為圖之(1)~(4)之重複。
又，不使纖維束100移動，而一邊移動分纖手段200直到分纖手段200經過纏絡蓄積部170為止，一邊進行分纖處理時，如圖5(B)所示，較佳為控制插入分纖手段的分纖處理時間(箭頭(2)或箭頭(6)所示的動作之時間)與拔出分纖手段200直到再度插入纖維束為止的時間(箭頭(3)、(4)、(5)或箭頭(3)、(4)、(1)所示的動作之時間)。
此時，分纖手段200的移動方向亦為圖之(1)~(4)之重複。
如此，藉由分纖手段200，而交替地形成分纖處理區間與未分纖處理區間，例如以使未分纖處理區間相對於纖維束之全長而成為指定範圍內之比率的方式來製造部分分纖纖維束。
此外，依照構成纖維束100的單紗之交絡狀態，亦可不「確保任意長度的未分纖處理區間(例如為於圖3中，處理分纖處理區間110後，確保一定長度的未分纖處理區間120後，處理下一個分纖處理部150)」，而自分纖處理區間的終端部附近起，繼續再開始分纖處理。例 如，如圖5(A)所示，一邊使纖維束100間歇地移動一邊進行分纖處理之情況，可於分纖手段200進行分纖處理(箭頭(2))後，使纖維束100的移動長度較剛分纖處理完的長度更短，藉此使再度插入分纖手段200的位置(箭頭(1))重疊於剛分纖處理完的分纖處理區間。另一方面，如圖5(B)所示，一邊使分纖手段200本身移動一邊進行分纖處理之情況，暫時拔出分纖手段200(箭頭(3))後，可不移動一定長度(箭頭(4))，而再度將分纖手段200插入於纖維束(箭頭(5))。
如此的分纖處理在構成纖維束100之複數的單紗彼此交絡之情況，由於在纖維束內單紗並非實質上並列的狀態，故相對於纖維束100的寬度方向，即使在已經分纖處理的位置、或與拔出分纖手段200處相同的位置再度將分纖手段200插入，也容易以單紗水準而錯開所插入的位置，與剛形成完的分纖處理區間其經分纖的狀態(空隙)不連續，可作為各個的分纖處理區間存在。
每1次分纖處理所分纖之分纖處理區間110的長度，雖然亦取決於進行分纖處理的纖維束之單紗交絡狀態，但較佳為30mm以上且小於1500mm。若小於30mm，則分纖處理的效果不充分，若成為1500mm以上，則取決於強化纖維束而有斷紗或起毛之虞。
再者，當設置複數的分纖手段200時，亦可對於纖維束的寬度方向，略平行地設置複數之所交替地形成的分纖處理區間與未分纖處理區間。此時，如前述，可將複數的分纖手段200並列、交錯、錯開相位等而任意 地配置複數的突出部210。
又再者，亦可獨立地控制複數的突出部210。亦較佳為依照分纖處理所需要的時間或突出部210所檢測的推壓力，而各個突出部210獨立地進行分纖處理。
於任一情況中，皆自配置於纖維束行進方向上游側之捲出纖維束的捲出裝置(未圖示)等而捲出纖維束。纖維束的捲出方向可考慮在與筒管的旋轉軸垂直地相交之方向上拉出之橫出方式、或在與筒管(紙管)的旋轉軸相同的方向上拉出之縱出方式，但若考量解除撚少，則較佳為橫出方式。
又，關於捲出時的筒管之設置位態，可設置於任意之方向。其中，於將筒管穿插於筒子架(creel)之狀態，非筒子架旋轉軸固定面之側的筒管之端面係以朝向於水平方向以外的方向之狀態而設置時，較佳為以對纖維束施加一定的張力之狀態保持。對纖維束無一定的張力時，由於纖維束自捲裝物(在筒管上捲取有纖維束之捲體)滑落而自捲裝物脫離、或自捲裝物脫離的纖維束捲附在筒子架旋轉軸上，可認為捲出會變得困難。
又，作為捲出的捲裝物之旋轉軸固定方法，除了使用筒子架之方法以外，亦可採用在平行排列的2支輥上，與輥平行地載置捲裝物，於並排的輥上使捲裝物轉動，而捲出纖維束之表面捲出方式。
又，使用筒子架的捲出之情況，可考慮將皮帶掛在筒子架上，固定其一方，在另一方吊掛秤錘、以彈簧拉伸等，而制動筒子架，藉此將張力賦予捲出的纖 維束之方法。此時，作為使張力穩定之手段，因應捲徑而使制動力可變動係有效的。
又，對於分纖後的單紗條數之調整，可藉由將纖維束擴幅之方法、與相對於纖維束之寬度方向而並排配置之複數的分纖手段之間距來調整。藉由減小分纖手段的間距，相對於纖維束寬度方向而設置更多的分纖手段，而變得可分纖處理成單紗條數更少之所謂的細束。又，即使不窄化分纖手段的間距，亦可藉由在進行分纖處理之前將纖維束擴幅，以更多的分纖手段將經擴幅的纖維束予以分纖，而調整單紗條數。
此處所謂的擴幅，意指擴大纖維束100的寬度之處理。作為擴幅處理方法沒有特別的限制，較佳為使其通過振動輥之振動擴幅法、噴吹經壓縮的空氣之空氣擴幅法等。
於本發明中，重複分纖手段200的插入與拔出而形成分纖處理部150。此時，再度插入的時機較佳為以拔出分纖手段200後的經過時間來設定。又，再度拔出的時機亦較佳為以將分纖手段200插入後的經過時間來設定。藉由以時間設定插入及/或拔出之時機，可生成指定距離間隔之分纖處理區間110及未分纖處理區間120，分纖處理區間110與未分纖處理區間120之比率亦可任意地決定。又，指定時間間隔可一直相同，但也可因應已進行分纖處理的距離而變長或變短；或因應當時點的纖維束之狀態，例如於纖維束原本具有的絨毛或單紗之交絡少時縮短指定時間間隔等，因應狀況而變化。
若將分纖手段200插入纖維束100，則由於隨著分纖處理之經過，所生成的纏絡部190係持續推壓突出部210，故分纖手段200係受到來自纏絡部190的推壓力。
如前述，複數的單紗在纖維束100內實質上並非並列之狀態，而以單紗水準交絡的部分多，進一步於纖維束100的長度方向上，有交絡多的地方與少的地方存在之情況。單紗交絡多的地方其分纖處理時的推壓力之上升變快，相反地，單紗交絡少的地方其推壓力之上升變慢。因此，於本發明之分纖手段200中，較佳為具備檢測來自纖維束100的推壓力之推壓力檢測手段。
又，由於在分纖手段200之前後有纖維束100之張力變化的情況，故可在分纖手段200的附近具備至少1個檢測纖維束100的張力之張力檢測手段，也可具備複數個來運算張力差。此等推壓力、張力、張力差之檢測手段亦可個別地具備，也可組合任一者而設置。此處，檢測張力的張力檢測手段，較佳為自分纖手段200起沿著纖維束100的長度方向，在前後的至少一方相隔10~1000mm之範圍中配置。
此等推壓力、張力、張力差較佳為因應所檢測出的值而控制分纖手段200之拔出。更佳為以隨著所檢測出的值之上升，在超過任意設定之上限值時拔出分纖手段200之方式進行控制。上限值在推壓力、張力的情況，較佳在0.01~1N/mm之範圍中設定上限值，張力差較佳在0.01~0.8N/mm之範圍中設定上限值。此外，上限值可因應纖維束的狀態，以±10%的幅度變動。此處，推壓 力、張力、張力差之單位(N/mm)係表示纖維束100的作用於每寬度之力。
若低於推壓力、張力、張力差的上限值之範圍，則由於在將分纖手段200插入後馬上到達拔出分纖手段200的推壓力或張力、張力差，而無法取得充分的分纖距離，分纖處理區間110變得過短，變成得不到本發明所欲得到的施有分纖處理之纖維束。另一方面，若高於上限值之範圍，則由於在將分纖手段200插入後，於到達拔出分纖手段200的推壓力或張力、張力差之前，在纖維束100中單紗的切斷增加，而施有分纖處理的纖維束係分叉狀地突出、或所產生的絨毛增加等之不良狀況變得容易發生。突出的分叉係捲附於搬送中的輥上、或絨毛堆積於驅動輥上、使於纖維束發生滑動等，使其容易發生搬送不良。
與以時間控制分纖手段200的拔出時機之情況不同，於檢測推壓力、張力、張力差的情況中，由於在分纖處理時，於施加切斷纖維束100之程度的力之前拔出分纖手段200，故變成對纖維束100沒有施加過度的力，連續的分纖處理成為可能。
再者，為了一邊抑制如纖維束100經部分切斷的斷枝或起毛之發生，一邊得到分纖處理區間110長且纏絡蓄積部170的形狀在長度方向上為穩定的纖維束100，推壓力較佳設為0.04~0.4N/mm，張力較佳設為0.02~0.2N/mm範圍，張力差較佳設為0.05~0.5N/mm之範圍。
亦較佳為自已插入纖維束100的分纖手段200 起，在沿著纖維束100的長度方向前後至少一方相隔10~1000mm之範圍中，具備檢測纖維束100之撚的有無的攝影手段。藉由此攝影，而預先界定撚的位置，以不將分纖手段200插入撚的方式進行控制，藉此可防止插入失誤。又，於撚接近所插入的分纖手段200之際，拔出分纖手段200，即不將撚予以分纖處理，藉此可防止纖維束100寬度的窄化。此處，所謂的插入失誤，係指將分纖手段200插入撚中，僅將纖維束100推動至分纖手段200的插入方向，而沒有被分纖處理。
於相對於纖維束100的寬度方向，分纖手段200存在複數個且隔著間隔而配置之構成中，若纖維束100的寬度變化，則所分纖的單紗條數亦變化，故有穩定的單紗條數之分纖處理變得無法進行的情況。又，若將撚強迫進行分纖處理，則將纖維束100以單紗水準切斷，多產生許多絨毛，故纏絡部190聚集而成的纏絡蓄積部170之形狀變大。若殘留有大的纏絡蓄積部170，則變得容易勾在自捲體所舒解的纖維束100上。
於檢測到纖維束100的撚時，除了以不將分纖手段200插入前述撚的方式進行控制以外，亦可使纖維束100的行進速度變化。具體而言，於檢測到撚後，在自纖維束100拔出分纖手段200之時機，直到撚經過分纖手段200為止的期間，藉由加快纖維束100的行進速度，可效率佳地迴避撚。
又，亦可進一步具備運算藉由攝影手段而得到的圖像之圖像運算處理手段，且進一步具備以圖像運 算處理手段之運算結果為基礎而控制分纖手段200的推壓力之推壓力控制手段。例如，於圖像運算處理手段檢測到撚時，可改善分纖手段經過撚時的撚之通過性。具體而言，較佳為藉由攝影手段檢測撚，從突出部210即將接觸所檢測到的撚之前直到通過為止，以減低推壓力之方式控制分纖手段200。檢測到撚時，較佳為減低至推壓力之上限值的0.01~0.8倍之範圍。低於此範圍時，變成實質上無法檢測推壓力，推壓力的控制變得困難，有必須提高控制機器本身的檢測精度的必要。又，高於此範圍時，分纖處理撚的頻率變多，纖維束變細。
於本發明中，藉由分纖手段，對於纖維束的寬度方向或長度方向，不均勻地施予分纖處理。亦可對於寬度方向與長度方向之兩方向，不均勻地施予分纖處理。
圖6顯示在纖維束的寬度方向上施有不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束之製作方法的一例。例如，如圖6(B)所示，藉由使用相對於纖維束100的寬度方向而具備以不均勻的間隔配置之突出部210的分纖手段200A，一邊使纖維束100行進一邊將突出部210的間隔為不均勻的分纖手段200A予以插入、拔出，而得到如圖6(A)所示之分纖處理部150在分纖處理區間110中於纖維束100的寬度方向上以不均勻的間隔生成之部分分纖纖維束130A。
圖7顯示在纖維束的長度方向上施有不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束之製作方法的一例。例如 ，如圖7(B)所示，藉由使用相對於纖維束100的寬度方向以均勻的間隔配置有突出部210但突出部210的配置間隔互相不同的分纖手段200a與分纖手段200b，一邊使纖維束100行進，一邊將其中一個分纖手段200a與另一個分纖手段200b對於纖維束100依序地插入、拔出(即拔出其中一個後，藉由交換而插入另一個)，而如圖7(A)所示的分纖處理部150係在分纖處理區間110中於纖維束100的寬度方向上以均勻的間隔生成，但於纖維束100的長度方向上依序生成的分纖處理區間110之間，生成不同排列的分纖處理部150，即得到於纖維束100的長度方向上施有不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束130B。
又，於圖7所示的方法中，代替分纖手段200a、分纖手段200b，亦可使用如圖6所示之具備相對於纖維束100的寬度方向而以不均勻的間隔配置之突出部210之分纖手段，且其不均勻的間隔為互相不同之複數的分纖手段。即，亦可採用將圖6所示的方法與圖7所示的方法組合之方法。
圖8顯示本發明的另一分纖處理方法，顯示一邊使纖維束的寬度變化一邊施予不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束之製作方法的一例。於圖示例中，使用纖維束寬度控制裝置300，一邊使纖維束100的寬度於纖維束行進方向上變化(變更)，一邊進行分纖處理。作為分纖手段200C，於圖示例中，使用具備相對於纖維束100的寬度方向而以均勻的間隔配置之突出部210的分纖手段。使用此分纖手段200C進行分纖處理，但如圖8(A)所 示，例如若於纖維束100的寬度變窄之狀態下，將分纖手段200C插入纖維束100，則產生未插入纖維束100的突出部210(例如，排列方向兩側的突出部210)，僅該纖維束100的寬度內存在之突出部210插入纖維束100而生成分纖處理部150，形成指定長度的分纖處理區間110。若於纖維束100經擴幅的狀態下，將分纖手段200C插入纖維束100，則如圖8(A)之右側部位所示，全部的突出部210插入纖維束100而生成分纖處理部150，形成指定長度的分纖處理區間110。其結果，在纖維束100的寬度變窄的纖維束部位與纖維束100經擴幅的纖維束部位進行不同的分纖處理，得到於纖維束100的長度方向上施有不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束130C。作為纖維束寬度控制裝置300，並沒有特別的限制，例如可採用能實施如前述之使其通過振動輥之振動擴幅法、噴吹經壓縮的空氣之空氣擴幅法、以及將相對於纖維束的寬度方向而具有運轉區間的寬度管制導件推壓至纖維束來直接地管制寬度之手法等之裝置。
又，於本發明中，除了將具備突出部210的分纖手段單純地插入纖維束100，使用能旋轉的旋轉分纖手段作為分纖手段亦為較佳的態樣。圖9顯示使用旋轉分纖手段的情況之例，圖9(A)顯示於纖維束的寬度方向上施予不均勻的分纖處理用之旋轉分纖手段的一例，圖9(B)顯示於纖維束的長度方向上施予不均勻的分纖處理用之旋轉分纖手段的一例。
於圖9(A)所示的旋轉分纖手段220A中，具備 正交於纖維束的長度方向之旋轉軸240，在旋轉軸240表面上設有突出部210。更具體而言，在圓周方向上以一定間隔配置有突出部210之形狀α的突出部板210a，係在沿著旋轉軸240的方向之纖維束的寬度方向(圖中的A-A’、B-B’方向)上以不均勻的間隔配置而構成旋轉分纖手段220A。藉由使用此旋轉分纖手段220A，一邊使纖維束行進，且一邊使旋轉分纖手段220A間歇地旋轉，一邊進行分纖處理，而在纖維束中，分纖處理部的間隔在纖維束的寬度方向上不均勻的分纖處理區間係在纖維束的長度方向上依序地生成，得到在纖維束的寬度方向上已進行不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束。
於圖9(B)所示的旋轉分纖手段220B中，在圓周方向上以比較小的一定間隔配置有突出部210之形狀α的突出部板210a，與在圓周方向上以比較大的一定間隔配置有突出部210之形狀β的突出部板210b，係在沿著旋轉軸240的方向之纖維束的寬度方向(圖中的A-A’、B-B’、C-C’、D-D’方向)上交替地配置而構成旋轉分纖手段220B。藉由使用此旋轉分纖手段220B，一邊使纖維束行進，且一邊使旋轉分纖手段220B間歇地旋轉，一邊進行分纖處理，而在纖維束中，分纖處理部的間隔在纖維束的寬度方向上比較小的分纖處理區間與分纖處理部的間隔在纖維束的寬度方向上比較大的分纖處理區間係在纖維束的長度方向中交替地依序生成，得到在纖維束的長度方向上已進行不均勻的分纖處理之部分分纖纖維束。
此處，雖然省略圖示，但旋轉分纖手段220A 、220B較佳為具有推壓力檢測機構與旋轉停止位置保持機構。藉由兩者機構，而於指定的推壓力作用於旋轉分纖手段220A、220B之前，保持指定的旋轉停止位置，繼續分纖。若於突出部210上產生纏絡部190等，超過指定的推壓力，則旋轉分纖手段220A、220B係開始旋轉。然後，自纖維束拔出突出部210，進行下一個突出部210插入纖維束之動作。由於此等一連串的動作愈短則未分纖處理區間變得愈短，故欲增多纖維束的分纖處理區間之比例時，較佳為縮短此等之動作。
藉由在旋轉分纖手段220A、220B上配置許多的突出部210，可得到分纖處理比例多的纖維束100、或加長旋轉分纖手段220A、220B的壽命。所謂的分纖處理比例多的纖維束，係指加長纖維束內之經分纖處理的長度之纖維束、或提高經分纖處理的區間與未分纖處理的區間之產生頻率的纖維束。又，在1個旋轉分纖手段上所設置的突出部210之數愈多，愈減少與纖維束100接觸而突出部210磨耗之頻率，藉此可增長壽命。作為設置突出部210之數，較佳為在圓盤狀的外緣上等間隔地配置3~12個，更佳為4~8個。
如此，一邊以分纖處理比例與突出部的壽命為優先，一邊欲得到纖維束寬度穩定的纖維束時，較佳為在旋轉分纖手段220A、220B中具有如前述之檢測撚之攝影手段。具體而言，於攝影手段檢測到撚之前的正常時間，旋轉分纖手段220A、220B係藉由間歇地重複旋轉及停止而進行分纖處理，於檢測到撚時，藉由將旋轉分 纖手段220A、220B的旋轉速度較正常時間更加快及/或縮短停止時間，可使纖維束寬度穩定。
亦可使前述停止時間成為零，即不停止地連續繼續旋轉。
又，除了重複旋轉分纖手段220A、220B的間歇性的旋轉與停止之方法以外，亦可一直將旋轉分纖手段220A、220B繼續旋轉。此時，較佳為相對地加快或減慢纖維束的行進速度與旋轉分纖手段220A、220B的旋轉速度中之任一者。於速度相同時，雖然因為對於纖維束進行穿刺/拔出突出部210之動作，可形成分纖處理區間，但是由於對於纖維束的分纖作用弱，而有分纖處理未充分進行之情況。又，任一者的速度相對地過快或過慢時，纖維束與突出部210接觸的次數變多，有因摩擦而斷紗之虞，有連續生產性差的情況。
於本發明中，亦可進一步具有往復移動機構，其係藉由分纖手段200、旋轉分纖手段220A、220B的往復移動而進行分纖手段200、旋轉分纖手段220A、220B的插入與拔出。又，亦較佳的態樣為進一步具有往復移動機構，其係用於使分纖手段200、旋轉分纖手段220A、220B沿著纖維束的送出方向往復移動。於往復移動機構中，可使用氣壓或電動的滾筒(cylinder)或滑件等之線性致動器。
於纖維束中使用強化纖維時的分纖處理區間之數，較佳為在某寬度方向的區域中具有至少(F/10000-1)處以上且小於(F/50-1)處之分纖處理區間數 。此處，F係構成進行分纖處理的纖維束之總單紗條數(條)。藉由分纖處理區間之數係在某寬度方向的區域中具有至少(F/10000-1)處以上的分纖處理區間，而將部分分纖纖維束切割成指定的長度而成為不連續纖維強化複合材料時，由於不連續纖維強化複合材料中的強化纖維束端部係被細地分割，可得到力學特性優異的不連續纖維強化複合材料。又，不切割部分分纖纖維束而作為連續纖維使用時，在後續步驟中含浸樹脂等而作成強化纖維複合材料之際，自包含多的分纖處理區間之區域起，在強化纖維束內成為樹脂含浸之起點，可縮短成形時間，同時可減低強化纖維複合材料中的空隙等。藉由將分纖處理區間數設定在小於(F/50-1)處，而所得之部分分纖纖維束係難以發生斷紗，可抑制在作成纖維強化複合材料時的力學特性之降低。
接著，說明本發明之纖維強化樹脂成形材料。
本發明中的纖維強化樹脂成形材料包含將如上述的部分分纖纖維束予以切斷‧散布而得之強化纖維氈與基質樹脂。
此處，作為本發明之經切斷的前述部分分纖纖維束之平均纖維長度，較佳在5~100mm之範圍，更佳在10~80mm之範圍。又，作為纖維長度之分布，可為單一的纖維長度之分布，也可為2種類以上的混合。
又，作為基質樹脂，並沒有特別的限制，熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂皆可使用，可在不使作為成形品的機械特性大幅降低之範圍內適宜選擇。若例示，則 如果為熱硬化性樹脂，可使用乙烯酯樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚樹脂、環氧丙烯酸酯樹脂、胺基甲酸酯丙烯酸酯樹脂、苯氧樹脂、醇酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂等。其中，較佳為乙烯酯樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚樹脂之任一者、或包含此等的混合物者。又，如果為熱塑性樹脂，可使用聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂等之聚烯烴系樹脂、尼龍6樹脂、尼龍6,6樹脂等之聚醯胺系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯樹脂等之聚酯系樹脂、聚苯硫樹脂、聚醚酮樹脂、聚醚碸樹脂、芳香族聚醯胺樹脂等之樹脂。其中，較佳為包含聚醯胺樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯硫樹脂之任一者。於本發明中，從基質樹脂的含浸性或對於含浸步驟的適用性之觀點來看，更佳可使用熱硬化性樹脂。
圖10顯示本發明之一實施態樣的纖維強化樹脂成形材料之製造方法。圖10中，1表示本發明中的至少包含強化纖維氈與基質樹脂的纖維強化樹脂成形材料之製造步驟的全體，該製造步驟1至少具有：部分分纖步驟[A]2，其係得到沿著包含複數的單紗之強化纖維束的長度方向，交替地形成以前述分纖處理區間中的分割纖維束之單紗條數成為不均勻的方式所分纖的分纖處理部與未分纖處理部而成之部分分纖纖維束7；氈化步驟[B]3，其係將部分分纖纖維束7切斷而散布，得到強化纖維氈10；及樹脂含浸步驟[C]4，其係於強化纖維氈10中含浸基質樹脂(本實施態樣中為熱硬化性樹脂11)。
將包含自複數的筒子架5所送出之複數的單紗之強化纖維6a的強化纖維束6供給至部分分纖步驟[A]2，於該步驟2中如前述進行部分分纖處理，製作部分分纖纖維束7。
所製作的部分分纖纖維束7係繼續(連續)供給至氈化步驟[B]3，於該步驟3中，以裁切單元(cutter unit)8切斷成不連續的纖維束後，透過散布機構9，而例如以在迴轉的皮帶13上形成強化纖維氈10之方式被散布。於此強化纖維氈10中含浸作為基質樹脂的熱硬化性樹脂11，但於本實施態樣中，強化纖維氈10與所供給的應含浸之熱硬化性樹脂11係被夾持於依序供給至強化纖維氈10之上下兩側的薄膜12，在被夾持的狀態下，藉由例如在複數的樹脂含浸輥14間被加壓，而促進樹脂含浸步驟[C]4中的樹脂含浸。含浸有基質樹脂的強化纖維氈10係作為連續的薄片狀纖維強化樹脂成形材料15，如圖所示地折疊或捲取，而完成一連串的連續纖維強化樹脂成形材料之製造步驟1。纖維強化樹脂成形材料15例如係製造作為片狀模塑料(SMC)。
如此，由於係以首先製作部分分纖纖維束7，將該部分分纖纖維束7予以切斷、散布而製作源自於部分分纖纖維束的強化纖維氈10，於其中含浸基質樹脂11而得到纖維強化樹脂成形材料15的方式進行，故在將部分分纖纖維束7切斷/散布而作成作為不連續纖維的纖維束之中間基材的強化纖維氈10時，變得可使細束的纖維束與粗束的纖維束在最合適比率之範圍內混合存在，於 其中含浸有基質樹脂11的纖維強化樹脂成形材料15變得可平衡良好地展現成形時的流動性與成形品的力學特性。特別是於部分分纖纖維束7之製作步驟中，如前述，可連續穩定地切割纖維束，可容易效率佳地製造最合適形態的部分分纖纖維束7。特別是即使為包含撚的纖維束、或大絲束的單紗數多之纖維束，也不擔心旋轉刀的更換壽命，可使連續地切割處理成為可能。再者，便宜的大絲束之連續切割處理係成為可能，藉此變得可謀求最終的成形品之材料成本、製造成本之減低。
此處，於上述的纖維強化樹脂成形材料之製造步驟1中，從可效率佳、順利、且以優異的生產性製造所欲的纖維強化樹脂成形材料15之觀點來看，作為較佳例，顯示在一個製程中連續地進行一連串的步驟[A]~[C]之態樣，但沒有一定要在一個製程中連續地進行一連串的步驟[A]~[C]的必要，例如可在暫時捲取經過步驟[A]所得的部分分纖纖維束後，供至步驟[B]。
又，於本發明中，在如圖10所示的氈化步驟[B]3中切斷部分分纖纖維束7時，亦較佳為將部分分纖纖維束7相對於其長度方向以角度θ(0<θ<90°)予以切斷。例如，如圖11所示，藉由相對於部分分纖纖維束7的長度方向(圖中的纖維束之行進方向)而傾斜成角度θ(0<θ<90°)的切斷刀8a來切斷部分分纖纖維束7。若如此進行，則因切斷刀8a所造成的切斷線橫跨分纖處理部150與未分纖處理部180而延伸的機會變多，當將部分分纖纖維束7切斷而作成不連續纖維的纖維束時，由於該不連續纖維 束僅由未分纖處理部180所形成的機會減少，故變得可形成包含更細束的不連續纖維束之氈。於使用如此之氈的纖維強化樹脂成型材料中，尤其變得可謀求成形品的力學特性之提升。
[實施例]
接著，說明本發明之實施例、比較例。此外，本發明完全不受本實施例或比較例所限制。
[使用原料]
纖維束[A-1]：
使用纖維直徑7.2μm、拉伸彈性模數240GPa、單紗數50,000條的連續碳纖維束(ZOLTEK公司製，「PANEX(註冊商標)35」)。
基質樹脂[M-1]：
使用將100重量份的乙烯酯樹脂(DOW CHEMICAL(股)製，「Derakane(註冊商標)790」)、1重量份作為硬化劑的過氧苯甲酸三級丁酯(日本油脂(股)製、「Perbutyl(註冊商標)Z」)、4重量份作為增黏劑的氧化鎂(協和化學工業(股)製，MgO # 40)、2重量份作為內部脫模劑的硬脂酸鋅(堺化學工業(股)製，SZ-2000)予以充分地混合‧攪拌所得之樹脂複合物(resin compound)。
[力學特性之評價方法]
於平板模具的中央部配置纖維強化樹脂成形材料(作為裝料率為50%)後，藉由加壓型壓機並藉由在10MPa之加壓下、約140℃×5分鐘之條件而使其硬化，得到300×400mm之平板。將平板長度方向當作0°，由所得之 平板中從0°與90°方向分別切出5片的100×25×1.6mm之試驗片(合計10片)，依據JIS K7074(1988年)實施測定。作為力學特性，求出彎曲強度、彎曲彈性模數、彎曲彈性模數之CV值(%)(CV：變動係數)。
(實施例1)
使用捲取機，以一定速度10m/min捲出纖維束[A-1]，通過以10Hz朝軸向振動的振動擴幅輥，施予擴幅處理後，通過60mm寬的寬度管制輥，藉此獲得經擴幅至60mm的擴幅纖維束。
對於所得之擴幅纖維束，準備將具備厚度0.2mm、寬度3mm、高度20mm之突出形狀的分纖處理用鐵製板，相對於強化纖維束的寬度方向以1.3mm等間隔地20片、以5.8mm等間隔地5片並行地設置而成之分纖處理手段。此即是設想將經擴幅成60mm寬的擴幅纖維束之一半予以20分割，將剩餘的一半予以5分割。藉由將此分纖處理手段對於擴幅纖維束間歇地插拔，捲取在筒管上而得到部分分纖纖維束。
此時，分纖處理手段係對於以一定速度10m/min行進的擴幅纖維束，穿刺分纖處理手段3秒而生成分纖處理區間，於0.2秒間拔出分纖處理手段，再度重複進行穿刺動作。
所得之部分分纖纖維束係在分纖處理區間中，對於纖維束的寬度方向，分纖成如前述設想的分割數，於至少1個分纖處理區間的至少1個端部，具有單紗經交絡的纏絡部蓄積而成之纏絡蓄積部。將部分分纖纖維 束作成1500m的結果，連一次也沒有發生斷紗、捲附，纖維束內存在的纖維之撚係在插拔分纖處理手段時可朝行進方向通過，以穩定的寬度進行分纖處理。
又，自所得之部分分纖纖維束，以長度1m切出5條的樣品，分別計測各樣品內的分纖處理區間與未分纖處理區間之長度‧算出平均值，求得分纖處理區間、未分纖處理區間之距離。又，將所計測的上述樣品內之未分纖處理區間之總和除以樣品之總長度5m，將所得之值當作部分分纖纖維束之含有率而求得。表1中顯示所得之結果。
接著，藉由將所得之部分分纖纖維束連續地插入旋切機中，將纖維束切斷成纖維長度25mm，以均勻地分散的方式進行散布，而得到纖維配向為等向的不連續纖維不織布。所得之不連續纖維不織布的單位面積重量為1kg/m2。
使用刮刀，將基質樹脂[M-1]分別均勻地塗布於2片的聚丙烯製脫模薄膜上，製作2片的樹脂薄片。藉由以此等2片的樹脂薄片，將上述所得之不連續纖維不織布從上下夾入，以輥使樹脂含浸至不織布中，而得到薄片狀的纖維強化樹脂成形材料。此時，以纖維強化樹脂成形材料的強化纖維重量含有率成為47%之方式，在樹脂薄片製作之階段中調整樹脂的塗布量。對於所得之纖維強化樹脂成形材料，基於前述的力學特性之評價方法，將纖維強化樹脂成形材料予以成形，評價力學特性。表1中顯示所得之一連串的評價結果。
(實施例2)
除了作為分纖手段，準備相對於強化纖維束的寬度方向以1.3mm等間隔‧並行地設置有具備厚度0.2mm、寬度3mm、高度20mm之突出形狀的分纖處理用鐵製板之分纖處理手段a、與相對於強化纖維束的寬度方向以5.8mm等間隔‧並行地設置有前述分纖處理用鐵製板之分纖處理手段b的2種類，對於以一定速度10m/min行進的經擴幅成60mm的擴幅纖維束，穿刺3秒的前述分纖處理手段a而生成分纖處理區間a，於0.2秒間拔出前述分纖處理手段a，接著穿刺前述分纖處理手段b而生成分纖處理區間b，於0.2秒間拔出前述分纖處理手段b，再度重複穿刺分纖處理手段a之動作以外，與實施例1同樣地進行評價。表1中顯示所得之一連串的評價結果。
(實施例3)
除了不暫時捲取所得之部分分纖纖維束，而連續地插入旋切機中，供給至氈化步驟、樹脂含浸步驟以外，與實施例1同樣地進行評價。表1中顯示所得之一連串的評價結果。
(實施例4)
除了以旋切機切斷前述部分分纖纖維束時，切斷角度相對於纖維的長度方向而為15°以外，與實施例6同樣地進行評價。表1中顯示所得之一連串的評價結果。
(比較例1)
除了對於纖維束[A-1]不施予擴幅處理‧分纖處理而將其切斷、散布，得到不連續纖維不織布以外，與實施 例1同樣地進行評價。表2中顯示所得之一連串的評價結果。
(比較例2)
對於以一定速度10m/min行進的使用纖維束[A-1]之擴幅纖維束，將與實施例1同樣的分纖處理手段以一直穿刺的狀態保持，製作連續地施有分纖處理之連續分纖纖維束。所得之連續分纖處理纖維束其分纖處理區間在纖維長度方向上連續地形成，於一部份看到因顯著地起毛所造成的品質惡化，纖維束內存在的纖維之撚係聚集在分纖處理手段，發生部分的斷紗，無法連續地進行分纖處理。
關於實施例1~4，確認能兼備地展現優異的力學特性(彎曲強度、彈性模數)、低偏差。尤其於實施例4中，藉由將部分分纖纖維束的切斷角度θ設為0°<θ<90°，而抑制成形品中的纖維束端部之應力集中、富含樹脂部之形成，可展現進一步的高強度‧低偏差。又，於本結果中雖然未引進能確認流動性的明確手法，但物性評價用的成形平板皆表面平滑性高，樹脂凝聚的樹脂點(resin spot)亦不存在。又，亦看不到缺損等，為完全填充的平板。
另一方面，關於比較例1，由於未施予分纖處理，成形品中的纖維束皆粗，在纖維束端部部位發生應力集中，看到力學特性的降低與偏差的增大。又，於平板中看到樹脂點，從外觀亦看到均勻性低。
[產業上之可利用性]
本發明可適用於希望將包含複數的單紗之纖維束分纖成單紗數更少的細束之一切的纖維束，特別是為了製作用於複合材料成形之成形材料，將部分分纖纖維束予以切斷/散布，作成不連續纖維的纖維束之中間基 材時，可控制至細束的纖維束與粗束的纖維束之最合適的分布狀態，藉此而適合於希望能平衡良好地展現成形時的流動性與成形品的力學特性之情況。

Claims (21)

  1. 一種部分分纖纖維束，其係沿著包含複數的單紗之纖維束的長度方向，交替地形成經由分纖處理分割成複數的分割纖維束之分纖處理區間與未分纖處理區間而成之部分分纖纖維束，其特徵為：該分纖處理區間中的分割纖維束之單紗條數為不均勻。
  2. 如請求項1之部分分纖纖維束，其中該分割纖維束之單紗條數係在該纖維束的寬度方向上不均勻。
  3. 如請求項1之部分分纖纖維束，其中該分割纖維束之單紗條數係在該纖維束的長度方向上不均勻。
  4. 如請求項1之部分分纖纖維束，其中該分纖處理區間之長度為30mm以上1500mm以下。
  5. 如請求項1之部分分纖纖維束，其中該未分纖處理區間之長度為1mm以上150mm以下。
  6. 如請求項1之部分分纖纖維束，其中該部分分纖纖維束中所包含的該未分纖處理區間之含有率為3%以上50%以下。
  7. 一種部分分纖纖維束之製造方法，其係一邊使包含複數的單紗之纖維束沿著長度方向行進，一邊將具備複數的突出部之分纖手段插入該纖維束而生成分纖處理部，同時在至少1個該分纖處理部中之與該突出部之接觸部，形成該單紗交絡的纏絡部，然後自該纖維束拔出該分纖手段，經過包含該纏絡部的纏絡蓄積部後，再度將該分纖手段插入該纖維束的部分分纖纖維束之製造方法；其特徵為：將該突出部的間隔相對於該纖 維束的寬度方向為不均勻之分纖手段予以插入，對於該纖維束的寬度方向，不均勻地施予分纖處理。
  8. 一種部分分纖纖維束之製造方法，其係一邊使包含複數的單紗之纖維束沿著長度方向行進，一邊將具備複數的突出部之分纖手段插入該纖維束而生成分纖處理部，同時在至少1個該分纖處理部中之與該突出部之接觸部，形成該單紗交絡的纏絡部，然後自該纖維束拔出該分纖手段，經過包含該纏絡部的纏絡蓄積部後，再度將該分纖手段插入該纖維束的部分分纖纖維束之製造方法；其特徵為：將該突出部的間隔不同之複數的分纖手段對於纖維束的長度方向依序地插入，對於該纖維束的長度方向，不均勻地施予分纖處理。
  9. 一種部分分纖纖維束之製造方法，其係一邊使包含複數的單紗之纖維束沿著長度方向行進，一邊將具備複數的突出部之分纖手段插入該纖維束而生成分纖處理部，同時在至少1個該分纖處理部中之與該突出部之接觸部，形成該單紗交絡的纏絡部，然後自該纖維束拔出該分纖手段，經過包含該纏絡部的纏絡蓄積部後，再度將該分纖手段插入該纖維束的部分分纖纖維束之製造方法；其特徵為：一邊使該纖維束的寬度變化一邊將該分纖手段插入，對於該纖維束的長度方向，不均勻地施予分纖處理。
  10. 如請求項9之部分分纖纖維束之製造方法，其中將對於該纖維束的長度方向不均勻地分纖處理與如請求項7或8之不均勻的分纖處理一起施予。
  11. 如請求項7至10中任一項之部分分纖纖維束之製造方法，其中檢測作用於該接觸部中的該突出部之該纖維束的作用於每寬度的推壓力，隨著該推壓力之上升而自該纖維束拔出該分纖手段。
  12. 如請求項7至10中任一項之部分分纖纖維束之製造方法，其中藉由攝影手段檢測：自插入該纖維束的該分纖手段起，沿著該纖維束的長度方向，在前後的至少任一方之10~1000mm之範圍中的該纖維束之撚的有無。
  13. 如請求項12之部分分纖纖維束之製造方法，其中檢測作用於該接觸部中的該突出部之該纖維束的作用於每寬度的推壓力，藉由該攝影手段檢測撚，以從該突出部即將接觸該撚之前直到通過為止將該推壓力減低之方式，控制該分纖手段。
  14. 如請求項7至10中任一項之部分分纖纖維束之製造方法，其中複數的該突出部可各自獨立地控制。
  15. 如請求項7至10中任一項之部分分纖纖維束之製造方法，其中該分纖手段具備正交於該纖維束的長度方向之旋轉軸，在該旋轉軸表面上設有該突出部。
  16. 一種纖維強化樹脂成形材料，其包含將如請求項1至6中任一項之部分分纖纖維束予以切斷‧散布而得之強化纖維氈與基質樹脂。
  17. 如請求項16之纖維強化樹脂成形材料，其中該基質樹脂係熱硬化性樹脂。
  18. 如請求項16之纖維強化樹脂成形材料，其中該纖維強 化樹脂成形材料係片狀模塑料(sheet molding compound)。
  19. 一種纖維強化樹脂成形材料之製造方法，其係如請求項16之纖維強化樹脂成形材料之製造方法，其特徵為至少具有下述步驟[A]~[C]：[A]部分分纖步驟，其係得到沿著包含複數的單紗之強化纖維束的長度方向，交替地形成以該分纖處理區間中的分割纖維束之單紗條數成為不均勻的方式所分纖的分纖處理部與未分纖處理部而成之部分分纖纖維束；[B]氈化步驟，其係將該部分分纖纖維束予以切斷而散布，得到強化纖維氈；[C]樹脂含浸步驟，其係於該強化纖維氈中含浸基質樹脂。
  20. 如請求項19之纖維強化樹脂成形材料之製造方法，其中在1個製程內至少連續地進行該步驟[A]~[C]。
  21. 如請求項19之纖維強化樹脂成形材料之製造方法，其中於該步驟[B]中，將部分分纖纖維束相對於其長度方向以角度θ(0<θ<90°)予以切斷。
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