WO2019151076A1 - 部分分繊繊維束、中間基材、成形品およびそれらの製造方法 - Google Patents

部分分繊繊維束、中間基材、成形品およびそれらの製造方法 Download PDF

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splitting
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split
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黒田哲也
近藤孝志
下山明
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東レ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a partially divided fiber bundle, and a partially divided fiber bundle obtained by these production methods and production apparatuses. More specifically, a method and apparatus for manufacturing a partially split fiber bundle that enables continuous splitting of a large tow, which has a large number of single yarns, without causing yarn breakage,
  • the present invention relates to a partially divided fiber bundle, an intermediate base material and a molded product obtained by a production apparatus.
  • a molding material composed of a fiber bundle having a large number of single yarns is excellent in fluidity during molding, but the mechanical properties of the molded product tend to be inferior.
  • a fiber bundle adjusted to an arbitrary number of single yarns is used as a fiber bundle in the molding material with the aim of achieving both flowability during molding and mechanical properties of the molded product.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a method of performing a fiber separation process using a multiple fiber bundle wound body in which a plurality of fiber bundles are wound in advance. Yes.
  • these methods are restricted by the number of single yarns of the pre-processed fiber bundle, the adjustment range is limited, and it is difficult to adjust to the desired number of single yarns.
  • Patent Documents 3 to 5 disclose a method in which a fiber bundle is longitudinally slit into a desired number of single yarns using a disk-shaped rotary blade. Although these methods can adjust the number of single yarns by changing the pitch of the rotary blade, fiber bundles that are longitudinally slit over the entire length in the longitudinal direction are not convergent. It is likely to be difficult to handle such as winding a fiber bundle or unwinding a fiber bundle from a wound bobbin. Further, when the fiber bundle after the vertical slit is conveyed, there is a possibility that the split fiber-like bundle generated by the vertical slit is wound around the guide roll, the feed roll, etc., and the conveyance becomes difficult.
  • Patent Document 6 discloses a method of cutting a fiber to a predetermined length simultaneously with a longitudinal slit by a splitting cutter having a transverse blade perpendicular to the fiber direction in addition to a longitudinal blade having a longitudinal slit function parallel to the fiber direction. Is disclosed. With this method, it is not necessary to wind up and transport the fiber bundle after the longitudinal slit around the bobbin, thereby improving the handleability. However, since the splitting cutter includes a vertical blade and a horizontal blade, when one of the blades reaches the cutting life first, the entire blade has to be replaced.
  • the connecting part between the fiber bundles is called a splice part.
  • the splice portion is formed by joining the end portions of the fiber bundle with a pressurized fluid by entanglement or a mechanical knotter, and the number of filaments of the fiber bundle is approximately doubled.
  • a fiber bundle having a splice part is effective for improving the operability and productivity by increasing the length.However, since the splice part has a high fiber density, a blade such as a rotary blade is inserted into the splice part and subjected to a fiber separation process. There was a risk of breaking the fiber bundle. Therefore, it has been difficult to split the fiber bundle having the splice part.
  • Patent Document 7 discloses a method for manufacturing a spread sheet and a manufacturing apparatus that can be manufactured stably and at low cost by using a fiber bundle that has been opened in advance as a rotating splitting means with protrusions. .
  • the rotating means with protrusions continuously rotate, so the protrusion part breaks the splice part, and the broken fiber bundle is wound around the fiber separation roll and feed roll, and is conveyed. May become impossible.
  • Patent Document 8 discloses a flow path (wide width) for facilitating resin impregnation by piercing a fiber bundle into a fiber bundle, dividing the fiber bundle while making cuts, and rotating the blade in the width direction.
  • a manufacturing method is disclosed that can improve the later resin impregnation property and simplify the manufacturing process.
  • the blade continues to divide in the fiber bundle, so the splice part breaks in the blade part, and the fiber If the bundle is clogged, it may be impossible to convey. Further, since the blade is very thin, there is a possibility that the splice part is broken and damaged when clogged.
  • Patent Document 9 provides a manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of improving the quality of a fiber bundle and performing stable operation for a long time by intermittently rotating and separating the uneven splitting jig. A method is disclosed.
  • Patent Document 10 discloses that continuous fiber bundles are intermittently separated by a rotating fiber separation jig, so that there is insufficient fiber separation, winding around a roll, skewing and meandering of the fiber bundle, and stable continuous.
  • a manufacturing method and a method for providing a manufacturing apparatus capable of operation are disclosed.
  • Patent Document 11 includes a rotation separating unit that pushes the protruding portion of the rotary blade into the fiber bundle, and further includes an imaging unit that detects whether the fiber bundle is twisted, and the twist of the fiber bundle is the protruding portion.
  • a method and an apparatus for manufacturing a partially split fiber bundle that can be stably split by controlling the splitting means so that the pressing force on the fiber bundle is reduced from immediately before contacting the fiber bundle. A method is disclosed.
  • Patent Document 12 includes a means for separating with a fixed groove roll, and the large tow is separated with a groove roll in the same way as a regular tow.
  • a manufacturing method and a method for providing a manufacturing apparatus are disclosed. When starting a new creel, it is necessary to pass the splice or yarn knot. In that case, manually move the groove roll to the flat roll side, and after the splice or yarn knot passes the roll, return it to the groove roll side again. Is disclosed.
  • Patent Document 13 is provided with a rotating fiber separating means for inserting the protruding portion of the rotary blade into the fiber bundle, and further equipped with an imaging means for detecting the presence or absence of twisting of the fiber bundle.
  • a method is disclosed in which, in the fiber processed portion and the undivided processed portion, the splitting processing of the twisted portion is avoided to make the undivided processed portion.
  • a method for efficiently and stably producing a partially divided fiber bundle in a fiber bundle in which a splice portion is present there is no disclosure of a method of cutting a partially split fiber bundle and evaluating the ease of splitting the partially split fiber bundle after cutting in a Sheet Molding Compound (hereinafter abbreviated as SMC) process using the bundle.
  • SMC Sheet Molding Compound
  • an object of the present invention is to provide a method for producing a partially divided fiber bundle that can continuously separate a fiber bundle for a long period of time even when a splice portion is present in the partially divided fiber bundle. It is to provide a method for producing an intermediate base material and a molded product using the same. It is another object of the present invention to provide a method for evaluating the dispersion state of a cut partially divided fiber bundle by the “number of divisions” related to the ease of division.
  • the inventor has intensively studied, and as a result, has found a method of manufacturing a partial fiber bundle that detects the splice portion of the partial fiber bundle and avoids the splice portion from being inserted into the fiber separation means. It was. That is, the method for producing a partially divided fiber bundle of the present invention has the following configuration.
  • the protruding portion of the fiber separation means While the fiber bundle having a splice portion formed by joining the fiber bundles is run along the longitudinal direction, the protruding portion of the fiber separation means repeatedly inserts and removes the fiber bundle, thereby A method for producing a partially split fiber bundle that splits a part of a fiber, Based on the position information of the splice part obtained by detecting the splice part, the protruding part of the splitting means is extracted from the fiber bundle before the splice part, and when the splice part passes the splitting process part, condition A Or A condition that is a method for producing a partially divided fiber bundle that satisfies the B condition: A condition that the insertion of the protruding part of the dividing means is stopped B condition: the moving speed of the protruding part of the dividing means is the travel of the fiber bundle The speed is substantially the same as the speed.
  • the protruding part of the splitting means is extracted from the fiber bundle before the splice part, and after passing through the splice part, the splitting means again.
  • This is a method for producing a partially divided fiber bundle in which the time for inserting the protruding portion of the fiber into the fiber bundle is changed from the time for inserting the protruding portion into the fiber bundle of the non-splice portion.
  • the timing at which the splitting means is again pushed into the fiber bundle is changed by moving at substantially the same speed as the traveling speed of the fiber bundle.
  • a manufacturing method is provided. Further, when the protruding portion of the splitting means passes through the splice portion, the timing at which the protruding portion of the splitting means pushes into the fiber bundle is changed by temporarily stopping the pushing of the fiber bundle by the splitting means. Provided is a method for producing a partially divided fiber bundle.
  • an image pickup unit that detects a splice part upstream of the fiber separation unit inserted into the fiber bundle along the longitudinal direction of the fiber bundle is provided, and based on the rate of change of the width of the fiber bundle, Provided is a method of manufacturing a partially divided fiber bundle that performs detection. Further, the present invention provides a method of manufacturing a partial fiber bundle, wherein the fiber separation means includes a rotation shaft orthogonal to the longitudinal direction of the fiber bundle, and a plurality of the protrusions are provided on a part of the surface of the rotation shaft.
  • segmentation number of a partial split fiber bundle was found as a method of evaluating the ease of division
  • Non-splice part (X / 11.1 ⁇ 10 3 ) ⁇ Y ⁇ (X / 1.5 ⁇ 10 3 ) [Formula 1]
  • Splice part (X / 25.0 ⁇ 10 3 ) ⁇ Y ⁇ (X / 2.5 ⁇ 10 3 )
  • X is the total number of filaments of the partially divided fiber bundle.
  • the division number Y is the number of small pieces into which the partially divided fiber bundle is divided, and is a positive integer.
  • the division number Y is counted as one fiber bundle in the form of a fiber bundle and the weight of each fiber bundle is 0.0007 g or more.
  • the method for producing an intermediate base material of the present invention is a method for producing an intermediate base material in which a partial fiber bundle obtained by the method for producing a partial fiber bundle is cut and then impregnated with a resin.
  • the method for producing a molded product of the present invention is a method for producing a molded product by pressing an intermediate substrate obtained by the above-described method for producing an intermediate substrate.
  • the present invention can provide a method and an apparatus for manufacturing a partially split fiber bundle that can split a fiber bundle continuously and stably for a long time even when a splice portion is present in the fiber bundle. . Furthermore, since the splicing portion can be prevented from coming into contact with the protruding portion of the splitting means and breaking, large tow having the splice portion can be continuously splitted, and the material cost and manufacturing cost of the molded product can be reduced. It becomes possible.
  • FIG. 5 and FIG. 6 illustrate a schematic diagram of a process of subjecting a fiber bundle to fiber separation and a partial fiber bundle.
  • FIGS. 6A and 6B are a schematic plan view and a schematic side view showing an example in which the fiber separation means is inserted into the traveling fiber bundle.
  • the fiber bundle running direction A (arrow) in the figure is the longitudinal direction of the fiber bundle 100, and after the fiber bundle 100 is continuously supplied from a fiber bundle supply device (not shown) and widened in the width direction, the fiber separation processing step It is running to.
  • the fiber separation means 200 includes a protruding portion 210 having a protruding shape that can be easily inserted into the fiber bundle 100, and is inserted into the traveling fiber bundle 100 to perform a fiber separation process in the longitudinal direction of the fiber bundle 100.
  • the region where the fiber bundle can be separated is a region where the protruding portion 210 of the fiber separation means 220 is in contact with the fiber bundle, and this region is referred to as a fiber separation processing unit 150.
  • the separating means 200 is inserted in the vertical direction of the fiber bundle with respect to the traveling direction of the fiber bundle 100.
  • the vertical direction of the fiber bundle with respect to the traveling direction here refers to the upper and lower surfaces in the horizontal direction when the cross section of the fiber bundle is a flat shape such as a horizontally long ellipse or a horizontally long rectangle (for example, FIG. 6 corresponds to the side surface of the fiber bundle 100 shown in FIG.
  • the protrusion part 210 to comprise may be one per one fiber separation means 200, and plural may be sufficient as it.
  • the frequency of wear of the protrusions 210 is reduced, so that the replacement frequency can be reduced.
  • the plurality of protrusions 210 can be arbitrarily arranged by arranging the plurality of separating means 200 in parallel, staggered, or shifted in phase.
  • the fiber bundle 100 composed of a plurality of single yarns is divided into fewer fiber bundles by the fiber separation means 200, the plurality of single yarns are not substantially aligned in the fiber bundle 100. Since there are many entangled portions at the single yarn level, an intertwined portion 160 where the single yarn is entangled may be formed in the vicinity of the contact portion 211 during the fiber separation process.
  • the splitting means 200 is extracted from the fiber bundle 100.
  • a fiber separation processing section 110 that has been subjected to fiber separation processing is generated, and at the same time, an entanglement accumulation unit 120 in which the entanglement unit 160 accumulates is generated.
  • the fluff generated from the fiber bundle during the fiber separation process is generated as a fluff pool 140 near the entanglement accumulation unit 120 during the fiber separation process.
  • the splitting means 200 is again pushed into the fiber bundle 100, whereby the unsplit processing section 130 is generated.
  • the fiber bundle 100 becomes a partially split fiber bundle illustrated in FIG. And in order to be supplied to the following process, it is wound up in shapes, such as a roll.
  • the separating means 200 is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, and preferably has a sharp shape such as a metal needle or a thin plate.
  • the splitting means 200 is preferably provided with a plurality of splitting means 200 in the width direction of the fiber bundle 100 that performs the splitting process, and the number of splitting means 200 is the number of the fiber bundle 100 that performs the splitting process. It can be arbitrarily selected according to the number of constituent single yarns F (number). In the case where the reinforcing fiber is used for the fiber bundle, the number of the division processing sections is ((F / 10000) -1) or more ((F / 500) -1) in the width direction of a certain fiber bundle 100. It is preferable to have the number of processing sections.
  • F is the total number of single yarns (pieces) constituting the fiber bundle to be split.
  • the number is less than (F / 10000-1), mechanical properties are hardly improved when the reinforcing fiber composite material is formed in a later process, and when the number is (F / 500-1) or more, There is a risk of thread breakage and fluffing during fiber processing.
  • the “partial fiber splitting bundle” in the present invention is a fiber bundle that is split as described above and has a cut in a part in the longitudinal direction.
  • the “partially split fiber bundle having a splice part” in the present invention is a partly split fiber bundle having a splice part that is a joint part of a plurality of yarn bundles constituting the fiber bundle.
  • the splice portion is a means for continuously supplying a fiber bundle having a portion where the fiber bundles are joined to the fiber bundle manufacturing process to improve operability and productivity. Is a portion joined by a tangled or a mechanical knotter with a pressurized fluid.
  • FIG. 1A is a schematic plan view showing an example of a process for converting a fiber bundle 100 having a traveling splice portion 180 into a partially split fiber bundle
  • FIG. 1B is a schematic side view
  • FIG. 1C is another schematic side view. is there.
  • the fiber bundle running direction A (arrow) in the figure is the longitudinal direction of the fiber bundle 100, and the fiber bundle 100 having a splice portion is continuously supplied from a fiber bundle supply device (not shown).
  • the splitting means is a rotary splitting means 220 having a protrusion 240.
  • the fiber bundle 100 travels while being subjected to a process to become a partially split fiber bundle by the splitting means.
  • the protruding portion 210 black circle in FIG.
  • the rotary separation means 220 is extracted from the fiber bundle 100 immediately before the splice portion 180, and the separation processing section 110 ends.
  • the protruding part 210 black circle in FIG. 1
  • the rotary separating means 220 rotates at substantially the same speed in the same direction as the fiber bundle traveling direction A, and the next protrusion 210 (white circle in FIG. 1) again strikes the traveling fiber bundle 100.
  • the splice unit 180 is present in the unseparated portion 130.
  • the line of the rotary separating means 220 applied to the splice part 180 is rotating in the splice part 180 while avoiding the splitting process below the fiber bundle 100. It is shown that.
  • FIG. 4 when the fiber bundle 100 having the splice part 180 formed by joining the fiber bundles is run in the longitudinal direction, means 900 to 930 for detecting the splice part 180 are provided upstream.
  • a camera 910 that images a fiber bundle is provided at a position upstream of the fiber separation unit 220, and an image captured by the camera 910 is sent to an image processing device 920 that processes information in the width direction of the fiber bundle. It is transmitted continuously.
  • a speed change signal output 930 for changing the speed of the rotary separating means 220 is generated.
  • a method for detecting the splice unit 180 will be described.
  • the traveling fiber bundle is imaged from above by the camera 910.
  • An area camera or a line sensor camera is used for imaging.
  • the positions of both ends related to the width direction can be recognized from the image.
  • the distance between both ends can be recognized as the fiber bundle width based on the position information of both ends. For example, in a fiber bundle having a splice part, when the fiber width is measured from continuously captured images, the width of the fiber bundle 100 gradually decreases over several tens of millimeters just before the splice part and enters the splice part. And the state narrower than the width of a normal fiber bundle continues.
  • the splice part when finished, it gradually expands over several tens of millimeters and returns to the width of the normal fiber bundle 100. That is, it is possible to detect the splice portion by discriminating the characteristics of the profile of the fiber bundle width based on the images obtained by continuously capturing the traveling fiber bundle.
  • the splice part is detected based on the rate of change in the width direction of the fiber bundle 100.
  • the rate of change in the width direction for detecting the splice varies depending on the type of fiber bundle and process conditions, but 0.4 or more is preferably used.
  • a method of detecting when the width (W2) of the splice part is lower than a predetermined value is also preferably used. And when a splice part is detected, the time which the protrusion part of the splitting means 200 or the rotary splitting means 220 pierces a fiber bundle is fluctuated, and a splitting process is avoided.
  • the rotary separating means 220 one having a rotation mechanism for enabling rotation along a rotation axis 240 orthogonal to the feeding direction of the fiber bundle having the splice portion 180 shown in FIGS. 1 and 2 is preferable. It is also preferable to have a mechanism in which the separating means 200 moves up and down as shown in FIG. In the case of the rotary separating means 220 having the rotation mechanism shown in FIG. 2, by rotating the rotational separating means 220 at the substantially same speed as the traveling speed of the fiber bundle 100, the protruding portion 210 of the rotating split means 220. It is possible to vary the time when the fiber enters the fiber bundle 100. In addition, when the separating means 200 shown in FIG.
  • the protruding portion 210 of the separating means 200 is lowered immediately before the splice portion 180 and the separating means 220 protrudes while the splice portion passes. It is preferable to delay the timing at which the protruding portion 210 of the fiber separating means 200 is inserted into the fiber bundle 100 by the portion 210 temporarily stopping the insertion into the fiber bundle 100.
  • the fiber bundle used in the present invention has a splice portion that is a joint portion between a plurality of yarn bundles constituting the fiber bundle.
  • a fiber bundle having a splice part in which the fiber bundles are joined can be continuously supplied to the production process of the fiber bundle, and the operability and productivity can be improved.
  • the shape of the splice part is such that the length of the fiber bundle in the longitudinal direction is 20 mm to 150 mm at the portion where the end portions of the fiber bundle are entangled with a pressurized fluid or joined by a mechanical knotter, and the length of the fiber bundle is long.
  • the fiber bundle weight per unit area having a direction length of 20 mm to 150 mm is approximately twice that of a normal fiber bundle.
  • the splice part meets the specified length depending on how the product is used, by joining the ends of the continuous fiber bundle broken for some reason in the fiber bundle manufacturing process and beyond. It can be used as a product, and the number of products less than the specified length can be reduced.
  • variety of a fiber bundle becomes narrow only at a splice part.
  • the yarn width of the splice portion may be in the range of 5 to 20 mm, especially 10 to 15 mm. preferable.
  • the width of the fiber bundle may be narrower at portions other than the splice portion.
  • the first is a state in which the fiber bundle hits one of the one side portions excessively, such as a guide or a groove roll existing in each process (including the raw material process and the splitting fiber bundle manufacturing process). In this case, the fiber bundle becomes narrow.
  • the damaged part received by the fiber bundle Becomes narrow. Further, the width of the fiber bundle may be narrowed even if the state of the single yarn such as the twisted portion is different.
  • the splice part is characterized by being in the range of 5 to 20 mm, especially 10 to 15 mm, and 20 to 150 mm in the length direction.
  • it is preferable to detect the splice part by determining the characteristics of the splice part and the narrow width generated by other causes. For example, when the fiber bundle comes into contact with the above-described guide or groove roll and becomes narrow, the change in the width of the fiber bundle is smaller than the change in the width of the splice part, and the width of the fiber bundle is 0.5 m or more. Since it is narrow, it is determined that the splice part is “not”.
  • the position of the single yarn or the like is switched at the boundary of the twisted portion, so that when the splitting treatment is performed with the splitting portion contacting the twisted portion, the width of the fiber bundle is narrow Become.
  • a twisted part may be formed in a bundle of fibers with a certain amount of single yarn, but since the fiber width sharply narrows in a short section immediately before and immediately after the twisted part, it is determined that the splice part is ⁇ not '' . As described above, the splice part and the twisted part can be discriminated using the characteristics of the width change rate of the fiber bundle.
  • the type of fiber is not particularly limited as long as the fiber bundle 100 used in the present invention is a fiber bundle composed of a plurality of single yarns. Of these, it is preferable to use reinforcing fibers.
  • the reinforcing fiber is a fiber for resin reinforcement, and among them, at least one selected from the group consisting of carbon fiber, aramid fiber and glass fiber is preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
  • carbon fibers are particularly suitable because they can provide a composite material that is lightweight and excellent in strength.
  • the carbon fiber may be either PAN-based or pitch-based, and the average fiber diameter is preferably 3 to 12 ⁇ m, more preferably 6 to 9 ⁇ m.
  • the surface treatment is performed for the purpose of improving the adhesion to the matrix resin when the reinforced fiber composite material is used.
  • surface treatment methods include electrolytic treatment, ozone treatment, and ultraviolet treatment.
  • a sizing agent may be added for the purpose of preventing the fluffing of the reinforcing fibers, improving the convergence of the reinforcing fiber strands, or improving the adhesion with the matrix resin.
  • a sizing agent The compound which has functional groups, such as an epoxy group, a urethane group, an amino group, and a carboxyl group, can be used, These may use 1 type or 2 types or more together.
  • the fiber bundle used in the present invention is preferably in a pre-focused state.
  • the state of being pre-bundled is, for example, a state of bundling by entanglement of single yarns constituting the fiber bundle, a state of bundling by a sizing agent applied to the fiber bundle, or a fiber bundle manufacturing process. It refers to the state of convergence by twisting.
  • the process of manufacturing a partially split fiber bundle includes unwinding means for unwinding the fiber bundle, splitting means having a plurality of protrusions for splitting the fiber bundle, and control for inserting / extracting the splitting means into / from the fiber bundle. It is preferable to include a means and a winding means for winding up the partly split fiber bundle that has been split.
  • the unwinding direction of the fiber bundle that unwinds the fiber bundle from an unwinding device (not shown) that unwinds the fiber bundle disposed upstream of the fiber bundle running direction is the rotation axis of the bobbin.
  • There are conceivable methods such as a side-out method that pulls out in the direction perpendicular to the axis and a vertical-out method that pulls out in the same direction as the rotation axis of the bobbin (paper tube).
  • the bobbin can be installed in any direction when unwinding.
  • the fiber bundle is held with a certain tension. It is preferred that If the fiber bundle does not have a certain tension, the fiber bundle will fall off the package (winding body in which the fiber bundle is wound on the bobbin) and will move away from the package, or the fiber bundle away from the package will wind around the creel shaft. Thus, unwinding may be difficult.
  • the package is placed in parallel with the rollers on two rollers arranged in parallel, and the package is rolled on the arranged rollers.
  • a surface unwinding method of unwinding the fiber bundle is also applicable.
  • the number of single yarns after the splitting can be adjusted by a method of widening the fiber bundle and a pitch of a plurality of splitting means arranged side by side in the width direction of the fiber bundle.
  • the splitting process can be performed on so-called fine bundles with fewer single yarns.
  • widening means processing to widen the width of the fiber bundle 100.
  • the widening method is not particularly limited, and a vibration widening method in which a vibrating roll is passed, an air widening method in which compressed air is blown, and the like are preferable.
  • the blade (projecting portion 210) inserted into the fiber bundle splits the fiber bundle in the longitudinal direction and separates the fiber bundle. Therefore, there is a speed difference between the movement of the fiber bundle and the movement of the separating means.
  • the speed difference may be caused by the movement of the fiber bundle and the separation means not moving, or may be caused by the movement of the separation means side and the fiber bundle not moving. May be.
  • both move there may be a case where there is a speed difference.
  • the blade that has been inserted into the fiber bundle can be extracted, and partial fiber separation is achieved by repeating the insertion and extraction.
  • the form of the separating means includes a blade having a blade protruding from the tip of the plate, a plurality of blades formed on a moving belt such as a caterpillar, and a plurality of blades protruding on the peripheral surface of a disk having a rotating shaft. Those are preferred.
  • the protruding portion 210 of the separating means 200 or the rotating separating means 220 is inserted into the fiber bundle 100, and the fiber bundle 100 moves while the fiber bundle 100 and the protruding portion 210 are in contact with each other.
  • the protrusion 210 does not move, the separation process is performed by the difference in speed.
  • the partial fiber separation treatment is obtained, for example, by moving the blade up and down and inserting and removing the blade from the fiber bundle.
  • the moving belt is formed with a plurality of blades or a rotary blade having a plurality of protrusions
  • the protrusions are inserted and subsequently pulled out by movement or rotation, so that the parting process is partially performed.
  • the fiber separation processing unit 150 is a section in which fiber separation processing is possible. For example, if the fiber separation processing unit 150 is a blade-shaped fiber separation unit 200, it corresponds to the protruding portion 210 shown in FIG. Further, in the case of the rotary separating means 240 having a plurality of protrusions 210, it corresponds to between the protrusions 210 and the adjacent protrusions 210.
  • the predetermined time interval may be always the same, but depending on the distance at which the fiber separation process is advanced, the predetermined time interval is increased or decreased, and depending on the state of the fiber bundle at that time, for example, the fiber bundle If the original fuzz or single yarn is not entangled, it may be changed according to the situation, such as shortening the predetermined time interval.
  • the plurality of single yarns are not substantially aligned in the fiber bundle 100, and there are many portions that are entangled at the single yarn level, and there are many entanglements in the longitudinal direction of the fiber bundle 100. There may be a few places.
  • the increase in the pressing force at the time of the fiber splitting process is faster at the portion where the single yarn is entangled, and conversely, the increase in the pressing force is delayed at the portion where the single yarn is entangled. Therefore, it is preferable that the separating unit 200 includes a pressing force detection unit that detects the pressing force from the fiber bundle 100.
  • the tension of the fiber bundle 100 may change before and after the separating means 200, at least one tension detecting means for detecting the tension of the fiber bundle 100 may be provided in the vicinity of the separating means 200, A plurality of tension differences may be calculated. These means for detecting the pressing force, tension, and tension difference can be provided individually or in combination.
  • the tension detecting means for detecting the tension is preferably arranged in a range of 10 to 1000 mm away from at least one of the front and rear along the longitudinal direction of the fiber bundle 100 from the fiber separating means 200.
  • These pulling force, tension, and tension difference are preferably controlled in accordance with the detected values. As the detected value increases, it is more preferable to control so that the separating means 200 is extracted when an arbitrarily set upper limit value is exceeded.
  • the upper limit is preferably set to 1 N / mm in the case of pressing force and tension, and the tension difference is set to 0.8 N / mm.
  • the upper limit value may be varied with a width of ⁇ 10% depending on the state of the fiber bundle.
  • the unit (N / mm) of the pressing force, tension, and tension difference indicates the force acting on the width of the fiber bundle 100.
  • the separating force 200 is pulled out as soon as the separating means 200 is inserted to reach the pressing force, tension, and tension difference, so that a sufficient separating distance cannot be obtained.
  • the fiber separation section 110 becomes too short, and a fiber bundle subjected to the partial fiber separation process cannot be obtained.
  • the pressing force, tension, and tension difference are set high, the single fiber is cut into the fiber bundle 100 after reaching the pressing force, tension, and tension difference after the separating means 200 is inserted and then the separating means 200 is pulled out. Therefore, the fiber bundle that has been subjected to the fiber splitting process is likely to have problems such as a splinter popping out and an increase in the amount of fluff generated.
  • the protruding split ends are wound around the roll being transported, and the fluff is deposited on the drive roll, causing slippage of the fiber bundle, thereby facilitating a transport failure. Therefore, it is preferable to adjust the pressing force, tension, and tension difference according to the separation process.
  • the extraction timing of the separating means 200 is controlled by time, when detecting the pressing force, tension, and tension difference, the separating is performed before a force sufficient to cut the fiber bundle 100 is applied during the separating process. Since the means 200 is extracted, an excessive force is not applied to the fiber bundle 100, and continuous fiber separation processing is possible.
  • a method of observing the width variation in the width direction of the fiber bundle instead of the pressing force or tension is preferably used. Specifically, it is preferable to continuously measure the fiber bundle with an image from a camera or the like and detect the image based on the width change rate in the width direction.
  • the fiber bundle 100 having the splice portion is traveling while performing the above-described fiber separation process (FIG. 4).
  • the fiber bundle of the fiber bundle 100 is at least one upstream side of the fiber bundle 100 along the longitudinal direction from the splitting means 200 inserted into the fiber bundle 100 and within a range of 10 to 1000 mm away from the traveling fiber bundle. It is also preferable to include an imaging means for detecting the width of the image.
  • the detection camera 910 is illustrated as an imaging means.
  • the position (narrow width portion) of the splice part 180 is specified in advance, and based on the result, a mode set in advance so as not to push the separating means 200 into the splice part 180 is controlled, It is possible to prevent thread breakage of the fiber bundle due to insertion. Further, when the splicing portion 180 approaches the inserted separating means 200, the separating means 200 is taken out, that is, the splicing portion 180 is not subjected to the separating treatment, thereby preventing the splice portion from being broken by the inserting. I can do it.
  • a detection camera 910 for imaging the fiber bundle is installed at a position 10 to 1000 mm upstream from the fiber separation means in the flow direction of the fiber bundle.
  • the splice portion gradually narrows over a fiber bundle width of several tens of millimeters, and the splice portion has a fiber width narrowed to 30% to 70% of the width of the front and rear fiber bundles.
  • the timing for rotating the rotary separating means at substantially the same speed is just before the splice part (up to several tens of millimeters), and the distance (m) from the position where the splice part is detected to the separating means is the moving speed of the fiber bundle.
  • a detection camera 910 for imaging the fiber bundle was installed at a position 10 to 1000 mm upstream of the fiber bundle in the flow direction of the fiber bundle. As shown in FIG. 3, the splice portion is gradually narrowed over a fiber bundle width of several tens of millimeters.
  • the protruding part 210 of the separating means 200 is extracted from the fiber bundle 100 and stopped.
  • the stop start timing and stop time are determined by dividing the distance (m) from the position where the splice part is detected to the separating means by the moving speed (m / min) of the fiber bundle to obtain the stop start time, and how many seconds Asked if stop would be started later. Further, the narrowed length (m) is obtained from the detected image of the splice part, and the time for stopping the insertion is obtained from the moving speed of the fiber bundle. After the splice part has passed, the protruding part 220 of the splitting treatment means 210 is inserted again to return to the normal operation state.
  • the image processing apparatus 920 further calculates an image obtained by the image pickup means (for example, the detection camera 910), and based on the calculation result of the image calculation processing apparatus 920, the rotation separating means 220.
  • Rotational speed control means for example, a speed change signal output 930 to the motor for controlling the rotational speed of the motor may be further provided.
  • the image arithmetic processing device 920 detects the splice unit 180, the passage property when the splice unit 180 passes through the separating means 200 can be improved.
  • the protruding portion 210 of the rotary separating unit 220 is at least relative to the splice unit 180 until it passes immediately before contacting the splice unit 180. It is preferable to set a mode in which the speed of the rotary separating means 220 is controlled so as to remain in contact with each other. Specifically, when the splice portion 180 is detected, it is preferable that the speed of the fiber bundle traveling along the longitudinal direction and the rotational speed of the rotary separating means 220 become substantially the same speed.
  • the substantially same speed is preferably set to a mode in which the rotational speed of the rotary separating means 220 is rotated at a speed of 100 to 95% of the fiber bundle traveling speed.
  • the protruding portion 210 may catch a part of the splice portion 180, so that the broken fiber bundle may be caught in the rotary separating means 220.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a moving cycle for inserting the rotary separating means.
  • the rotary separating means 220 has a rotation mechanism provided with a rotation shaft 240 orthogonal to the longitudinal direction of the fiber bundle 100, and a protrusion 210 is provided on the surface of the rotation shaft 240. As the fiber bundle 100 travels along the fiber bundle traveling direction B (arrow) in the figure, the protruding portion 210 provided in the rotary separating means 220 is pushed into the fiber bundle 100, and the fiber separation process starts. .
  • the rotation separating unit 220 includes a rotation speed control mechanism, a pressing force detection mechanism, and a rotation stop position holding mechanism. By these mechanisms, the rotation stop position is maintained at the position shown in FIG.
  • the protruding portion 210 can be preferably applied because there is little damage to the fiber bundle even if the protrusion 210 is pulled out faster than the moving speed of the fiber bundle. That is, there is a speed difference between the moving speed of the traveling fiber bundle and the speed of inserting / removing the separating means 200 or the rotating speed of the rotating separating means 220.
  • FIG. 2 shows a fiber separation method for a fiber bundle having a splice part.
  • a rotating splitting means 220 that can rotate as the splitting means.
  • the rotation fiber separating means rotates intermittently according to the occurrence of the intertwined part or the twisted part as described above.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a movement cycle in which the rotary separating means 220 is pushed into a fiber bundle having a splice portion.
  • the rotary separating means 220 has a rotation mechanism provided with a rotation shaft 240 orthogonal to the longitudinal direction of the fiber bundle 100, and a protrusion 210 is provided on the surface of the rotation shaft 240. As the fiber bundle 100 travels along the fiber bundle traveling direction B (arrow) in the figure, the protruding portion 210 provided in the rotary separating means 220 is pushed into the fiber bundle 100, and the fiber separation process starts. .
  • the rotation separating unit 220 includes a rotation speed control mechanism, a pressing force detection mechanism, and a rotation stop position holding mechanism.
  • the rotary separating means 220 is kept at the position shown in FIG. Hold the rotation stop position and continue the separation. Thereafter, as shown in FIG. 4A, when the splicing portion 180 is detected by the yarn width detecting portion 900 and the detecting camera 910, until the protruding portion 210 passes immediately before contacting the detected splicing portion 180, FIG. As in b), it is preferable to set a mode in which the speed of the rotary separating means 220 is controlled so that the protruding portion 210 stays at the minimum contact with the splice portion 180.
  • the speed of the fiber bundle traveling along the longitudinal direction and the peripheral speed of the rotary separating means 220 become substantially the same speed. This is because, when the speed difference occurs, the time for contacting the protruding portion 210 and the splice portion 180 that has been inserted becomes longer, and thus the damage to the single yarn constituting the fiber bundle 100 including the splice portion 180 increases. .
  • the contact distance is determined by the speed and the contact time, and the contact time increases as the contact time increases.
  • peripheral speed of the rotary separating means 210 when the peripheral speed of the rotary separating means 210 is increased in order to shorten the contact time, the number of times the protrusion 210 is inserted increases, and damage to the single yarn constituting the fiber bundle 100 increases.
  • substantially the same speed means that the peripheral speed of the rotary separating means 220 is rotated at a speed of 100 to 95% of the fiber bundle traveling speed.
  • a fiber bundle with a high fiber separation ratio is a fiber bundle in which the length of the fiber processed in the fiber bundle is increased, or a fiber with an increased frequency between the fiber processed and unfibered sections. It is a bunch.
  • the number of the protrusions 210 provided is preferably 3 to 12 at an equal interval on the outer edge of the disk shape, and more preferably 4 to 8.
  • the distance between adjacent protrusions 210 may be greater than the length of the splice part in order to minimize contact with the protrusions 210 in the splice part.
  • it may be less than the length of the splice part as shown in FIG.
  • the spliced portion can be prevented from coming into contact with the protruding portion 210 of the rotary splitting means 220 and being broken so that the fiber bundle can be continuously long. Separation processing can be performed stably over time. Further, it is possible to continuously separate an inexpensive large tow having a splice portion, thereby reducing the material cost and manufacturing cost of the molded product.
  • the splitting method for the splice part is compatible with the splitting method for the twisted part and the like.
  • the rotary separating means 220 preferably has an image pickup means for detecting twist. Specifically, at the normal time until the imaging means detects the twist, the rotating splitting means 220 performs the splitting process by intermittently repeating the rotation and stop, and when the twist is detected, The fiber bundle width can be stabilized by increasing the rotational speed of the fiber means 220 from the normal time and / or shortening the stop time. In the partial splitting process, the rotary splitting means 220 may always be rotated in addition to the method of repeating intermittent rotation and stop of the rotary splitting means 220. At that time, either the traveling speed of the fiber bundle 100 and the rotational speed of the rotary separating means 220 may be relatively faster or slower. By adjusting the relative speed, the separation function can be freely controlled.
  • the present invention may further include a vertical reciprocating mechanism for performing insertion and extraction of the separating means 200 and the rotating separating means 220 by reciprocating movement of the separating means 200 and the rotating separating means 220.
  • a vertical reciprocating mechanism for reciprocating the fiber separating unit 200 and the rotating fiber separating unit 220 up and down along the feeding direction of the fiber bundle 100.
  • a linear actuator such as compressed air, an electric cylinder, or a slider can be used for the vertical reciprocating mechanism.
  • the separating unit 200 and the rotating unit 220 are set for a predetermined time. Intermittently reciprocates up and down. Thereafter, when the splicing portion 180 is detected by the yarn width detecting portion 900 and the detection camera 910, the separating means 200 and the rotating separating means 220 include the splice portion until it passes immediately before contacting the detected splice portion 180. It is preferable to control the fiber bundle 100 so as to be pulled out.
  • the reciprocating mechanism can be a linear actuator such as compressed air or an electric cylinder or slider.
  • the shape of the contact portion with the fiber bundle 100 at the tip of the protruding portion 210 is preferably a shape with rounded corners as shown in FIG.
  • the corners 230L and 230R of the protrusion 210 have arc shapes (curvature radius: r) as shown in FIG. 8A, and arcs R1 and R2 (angle range: ⁇ 1) as shown in FIG. 8B. , ⁇ 2, curvature radii: r1, r2) and a straight line L1, it is preferable that the entire corner is formed into a curved surface.
  • the single yarn When the shape of the corner portion is insufficient and sharp, the single yarn is likely to be cut, and the fiber bundle 100 jumps out in the form of split ends or the occurrence of fluff is likely to increase during the splitting process.
  • the split ends pop out, it may cause a conveyance failure such as wrapping around the roll being conveyed, or fluff accumulating on the drive roll and sliding the fiber bundle.
  • the cut single yarn may become a fluff and cause an entangled portion. When the entanglement accumulating portion obtained by accumulating the entangled portions is increased, the entangled portion is easily caught by the fiber bundle unwound from the wound body.
  • the radius of curvature r in FIG. 8A is preferably a dimension obtained by multiplying the plate thickness dimension of the contact portion by 0.01 to 0.5, and more preferably a dimension obtained by multiplying 0.01 to 0.2. Moreover, you may provide multiple circular arc parts of FIG.8 (b). The arc portion and the straight line portion can be arbitrarily set.
  • the intermediate substrate is a fiber-reinforced resin sheet obtained by impregnating a mat made of discontinuous reinforcing fibers with a thermosetting resin and / or a thermoplastic resin.
  • reinforcing fibers such as carbon fibers are combined with a resin material, and a fiber bundle such as carbon fibers is dispersed or arranged in a resin material, and the shape is a sheet-like base material.
  • This sheet-like base material is laminated according to the structure of the product, and becomes a composite product by, for example, pressure molding.
  • Examples of the method for producing the intermediate substrate include a method having the following (1) coating step, (2) cutting step, and (3) resin impregnation step as shown in FIGS.
  • the intermediate substrate is manufactured by SMC processing.
  • FIG. 10 shows an example of the manufacturing process of the intermediate base material when the thermosetting resin is applied.
  • FIG. 11 shows an example of the production process of the intermediate base material when the thermoplastic resin is applied.
  • it is a partly split fiber bundle 1502 of a roll body, is unwound from the creel 1501, and is cut into a predetermined length in a cutting step 1503.
  • the cutting direction is cut at an angle ⁇ (0 ° ⁇ ⁇ 90 °) with respect to the longitudinal direction of the partially divided fiber bundle.
  • Coating step 1509 When the resin to be coated is a thermosetting resin, a paste containing the resin is coated on the first sheet 1507 and the second sheet 1508 conveyed in a predetermined direction ( FIG. 10). Moreover, when resin to apply
  • thermosetting resin examples include unsaturated polyester resins, epoxy resins, vinyl ester resins, phenol resins, epoxy acrylate resins, urethane acrylate resins, phenoxy resins, alkyd resins, urethane resins, maleimide resins, cyanate resins, and the like.
  • 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together. Further, it may be further copolymerized.
  • thermoplastic resin examples include polyolefin resin, polyamide resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, polyether ketone resin, polyether sulfone resin, aromatic polyamide resin, and the like.
  • 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together. Further, it may be further copolymerized.
  • thermosetting resin and / or thermoplastic resin to be coated a mixture of a filler such as calcium carbonate, a low shrinkage agent, a release agent, a curing initiator, a thickener, etc. It can also be used.
  • a filler such as calcium carbonate, a low shrinkage agent, a release agent, a curing initiator, a thickener, etc. It can also be used.
  • Cut step 1503 The traveling partly divided fiber bundle is cut into a predetermined length using a cutter blade. If the cutting direction is an angle ⁇ (0 ° ⁇ ⁇ 90 °) with respect to the longitudinal direction of the partially divided fiber bundle, cutting is possible, but more preferably, the angle ⁇ is preferably 8 ° to 20 °. By making an angle with respect to the longitudinal direction, the subsequent resin impregnation state is favorable and preferable.
  • the resin to be applied is a thermosetting resin
  • continuous fiber bundles are cut by a cutting machine and spread on the first sheet 1507 conveyed in a predetermined direction (FIG. 10).
  • coat is a thermoplastic resin, a continuous fiber bundle is cut with a cutting machine, and it spreads on the conveyor belt conveyed in a predetermined direction (FIG. 11).
  • a dispersion mechanism may be used after cutting in order to disperse so as to have a uniform basis weight and thickness.
  • a mechanism for causing the cut fiber bundle to collide with a rotating roll having protrusions, a mechanism for blowing air, or the like can be used.
  • Resin impregnation step 1511 When the resin to be applied is a thermosetting resin, the second sheet 1508 coated with the paste is superimposed on the first sheet 1507 on which the fiber bundles are dispersed. Thereafter, the paste and the fiber bundle sandwiched between the first sheet 1507 and the second sheet 1508 are pressed to impregnate the resin between the filaments of the fiber bundle (FIG. 10). If the resin to be applied is a thermoplastic resin, the conveyor belt on which the fiber bundle and the thermoplastic resin are dispersed is overlapped with the conveyor belt from the upper side, and further pressed under heating, so that the filament of the fiber bundle The resin is impregnated between them (FIG. 11).
  • Examples of the method for producing a molded product include a method having the following pressing step. Pressing step: After cutting the intermediate substrate into a predetermined size, pressing is performed for a predetermined time under a pressure and heating condition by a pressure press.
  • the partially divided fiber bundle is cut in the longitudinal direction and used in the SMC process.
  • a method for evaluating in advance whether or not a good distribution state is obtained before performing SMC processing, which is a subsequent process, by confirming the ease of dividing the cut partial fiber splitting bundle will be described.
  • the “number of divisions” refers to an impact on a fiber bundle cut to an arbitrary length after unwinding a partially divided fiber bundle (width: 20 mm to 100 mm) that has been wound into a bobbin shape, This is a bundle of partially divided fiber bundles, and the divided state is expressed as the number of pieces (small pieces) starting from the breaks caused by the splitting.
  • a small piece having a weight of 0.0007 g or more is counted as one piece.
  • the number of divisions is a positive integer, but the number of divisions is preferably measured 10 times, and an average value up to the first decimal place is preferably used.
  • a partial fiber bundle obtained by the method for producing a partial fiber bundle is cut into an arbitrary length, and then the cut partial fiber bundle is impacted. Then, the number of divisions of the partially divided fiber bundle is confirmed.
  • the present evaluation method was found to be suitable for the purpose of confirming in advance the dispersion state of the partially divided fiber bundle in the (2) cutting step of the SMC step described above.
  • the condition of the cut length of the partially divided fiber bundle in the present invention is preferably 5 mm or more and less than 35 mm, and more preferably 10 mm or more and less than 21 mm.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of how to give an impact in the division number evaluation method.
  • the cut partial fiber bundle 1000 is enclosed in a container 1004 and freely dropped from the top of a cylindrical guide 1005 having a height H onto the bottom plate 1006.
  • FIG. 12B shows a state in which the partially divided fiber bundle 1000 after free fall is divided into pieces due to an impact caused by a collision with the bottom plate.
  • the conditions for applying an impact at this time are preferably conditions for applying acceleration of 250 m / s 2 or less for 60 ms, more preferably applying acceleration of 80 m / s 2 or more for 60 ms, and more preferably applying acceleration of 90 m / s 2 or more for 60 ms.
  • an acceleration of 120 m / s 2 or less is applied for 60 ms.
  • “Acceleration 90 m / s 2 ⁇ 60 ms” is related to the free fall speed, and the acceleration (90 m / s 2 ) obtained by free fall is accumulated over time (60 msec) to obtain the impact strength (impulse). Represents.
  • the container into which the cut partial fiber in the present invention is put is preferably a container 1004 made of a material that can withstand the impact when dropped, such as polystyrene, polyethylene, polypropylene, fluororesin, aluminum, and stainless steel.
  • a material that can withstand the impact when dropped such as polystyrene, polyethylene, polypropylene, fluororesin, aluminum, and stainless steel. The thing of a material can be used.
  • the material of the bottom plate 1006 laid on the floor for shock buffering is Teflon (registered trademark). ), Various materials such as rubber, urethane foam, foamed polyethylene foam and rubber sponge can be used.
  • a method of placing a partial fiber bundle on a plate of an arbitrary size and applying vibration from the lower side in the horizontal direction of the plate, or a partial split on a plate of an arbitrary size A method of placing a fiber bundle and hitting it with a hammer from the lower side in the horizontal direction of the plate can be used.
  • Various materials such as stainless steel, aluminum, copper, and Teflon (registered trademark) can be used for the plate used at this time.
  • the shock condition imparted to the fiber bundle from the condition of 60ms grant to the 80 m / s 2 or more terms of acceleration, 250 meters / s 2 the following conditions the acceleration 60ms grant preferably, more preferably, 90m / This is a condition in which an acceleration of 120 m / s 2 or less is applied for 60 ms from a condition of applying acceleration of s 2 or more for 60 ms. If the acceleration is less than 80 mm / s 2 , the impact on the partially split fiber bundle is small, so that it is difficult to divide, and this is different from the prediction of the dispersed state in the post-processing step. If the acceleration exceeds 250 m / s 2 , the impact given to the partially split fiber bundle is too large, so that it is divided too much, which is different from the prediction of the dispersed state in the post-processing step.
  • the critical significance of the number of divisions will be explained.
  • the number of divided filaments in the SMC process needs to be 11.1 ⁇ 10 3 or less, and the fiber bundle permeability in the splitting process is reduced.
  • the number of divided filaments needs to be 1.5 ⁇ 10 3 or more.
  • the number of divided filaments is 3 ⁇ 10 3 .
  • physical properties and fluff quality are most stable.
  • the lower limit of the number of divided filaments is 11.1 ⁇ 10 3 or more, the number of divisions is small and the split fiber width is wide, so that a gap is generated when sprayed on the sheet, causing an apparent decrease in physical properties.
  • the number of divided filaments is 1.5 ⁇ 10 3 or less, although there is no problem in physical properties, fiber clogging occurs due to a narrow pitch between split split teeth and split split teeth of the splitting processing means, and fluff Will increase and cause a decline in quality.
  • the partially split fiber bundle is cut to 15 mm in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the cut partial fiber split bundle 1000 is enclosed in a fluororesin weighing bottle (container 1004).
  • the impact on the partially divided fiber bundle 1000 is given by the natural drop method shown in the schematic diagram of FIG. In FIG. 12, a vinyl chloride pipe is used for the cylindrical guide 1005, and a rubber bottom plate 1006 is laid on the bottom surface of the cylindrical pipe.
  • a container 1004 containing the cut partially split fiber bundle is set on the upper part of the cylindrical pipe, and is naturally dropped from a height H of 1 m.
  • the container 1004 collides with the bottom plate 1006 and stops.
  • an acceleration of 100 m / s 2 is applied to the cut partially divided fiber bundle 1000 for 60 msec. This impact condition is expressed as “acceleration 100 m / s 2 ⁇ 60 ms”.
  • the partially split fiber bundle 1000 is taken out from the container 1004, and the number of small pieces of the separated fiber bundle is counted. Evaluation is performed 10 times and an average value is calculated. The average value is rounded off to the second decimal place, and the value up to the first decimal place is taken as the average number of divisions.
  • Example 1 A partially divided fiber bundle was produced using the configuration shown in FIG. This is a device that detects a splice portion in a traveling fiber bundle and changes an operation mode in which the rotary separating means 220 facing the splice portion is inserted and pierced.
  • the fiber bundle (100) including the splice part is unwound at a constant speed of 20 m / min using a winder, and the fiber bundle (100) is wound on a vibration widening roll that vibrates in the axial direction at 10 Hz. I passed through.
  • a post-widening reinforcing fiber widened to 45 mm was obtained by passing through a width regulating roll regulated to a width of 45 mm.
  • the splice part was 100 mm in the longitudinal direction, the width was narrower than 45 mm, and 15 mm in the width direction.
  • the rotary separating means (220) having a protruding shape having a thickness of 0.3 mm, a width of 3 mm, and a height of 20 mm is provided with a fiber bundle ( 100) in the width direction was set at 3 mm and spaced parallel to each other.
  • the rotary splitting means 220 was intermittently pierced by rotating at a speed of 114 rpm, and a partial split fiber bundle was produced.
  • the rotational speed was not the same as the moving speed of the fiber bundle.
  • the rotary splitting processing means 220 generates a splitting processing section (156 mm) by piercing the rotary splitting means (220) for 3 seconds with respect to the fiber bundle after widening traveling at a constant speed of 20 m / min.
  • the separation process was removed without piercing for 0.5 sec (10 mm), and an unseparated process section was created.
  • the rotational splitting means (220) is moved at a speed substantially equal to 20 m / min along the longitudinal direction of the fiber bundle by changing the operation mode. Rotated.
  • the obtained partly split fiber bundle is split into 15 parts in the width direction in the splitting treatment section, and a single yarn is entangled at at least one end of at least one splitting process section.
  • the entanglement accumulation part (120) formed by accumulating the obtained part was included.
  • the obtained partial fiber bundle was cut to 15 mm in the vertical direction with respect to the longitudinal direction, and an impact under the condition of “acceleration 100 m / s 2 ⁇ 60 ms” was applied to the cut partial fiber bundle. ((1) by evaluation of the number of divisions). The average number of divisions was 15.2. Moreover, when it disperse
  • Example 2 An apparatus for detecting the splice portion of the partially split fiber bundle under the same conditions as in Example 1 and changing the operation mode for piercing the protruding portion opposite to the splice portion was prepared.
  • the operation mode is changed by rotating the moving speed of the protruding part in the direction along the traveling direction of the fiber bundle at a speed of 95% of the fiber bundle (19 m / min).
  • a partially divided fiber bundle was produced under the same conditions as in Example 1 except that.
  • the obtained partly split fiber bundle is split into 15 splitting ranges in the width direction in the splitting process section, and a single yarn is provided at at least one end of at least one splitting process section. It has an entanglement accumulation part (120) formed by accumulating the parts entangled with each other.
  • a split fiber bundle was prepared by a splitting means 200 in which an iron blade moves up and down as shown in FIGS.
  • the fiber bundle (100) including the splice part is unwound at a constant speed of 20 m / min using a winder, and the reinforcing fiber is passed through a vibration widening roll that vibrates the unwound fiber bundle (1) in the axial direction at 10 Hz.
  • a widened fiber bundle that was widened to 45 mm was obtained by passing a width regulating roll regulated to a width of 45 mm.
  • the separating means (200) (made of an iron plate) having a protruding shape having a thickness of 0.3 mm, a width of 3 mm, and a height of 20 mm is used to form the splice part.
  • the fiber splitting means is configured such that, for the fiber bundle (100) including the splice part, the fiber bundle (100) is moved in the traveling direction of the fiber bundle (100) including the splice part.
  • a series of fiber splitting means (200) was vertically inserted from the lower side, and a series of movements for vertical extraction was intermittently performed to prepare a partial fiber splitting bundle.
  • the splitting processing means punctures the splitting processing means for 3 seconds with respect to the widened fiber bundle traveling at a constant speed of 20 m / min to generate a splitting processing section having a length of 1000 mm, and the splitting is performed for 0.5 sec.
  • the fiber treatment was removed and an untreated fiber separation section was created to 167 mm.
  • the piercing operation was repeated.
  • the operation mode is changed to temporarily stop the insertion of the splitting means (200) into the fiber bundle (100) including the splice part, The timing at which the separating means (200) was inserted into the fiber bundle (100) including the splice portion was varied.
  • the stop start time and the stop time were obtained by dividing the distance (m) from the position where the splice part was detected to the separating means by the moving speed (m / min) of the fiber bundle. Moreover, the length (m) which became narrow from the image of the detected splice part was calculated
  • the obtained partly split fiber bundle is divided into 15 split ranges in the width direction in the splitting process section, and single yarns are entangled at least one end of at least one splitting process section. It had an entanglement accumulation part in which the part was accumulated.
  • a partially split fiber bundle is made 500 m
  • the splice part existing in the partially split fiber bundle is split, the splice part does not come into contact with the iron plate, and the splice part is stable without breaking. Then, it was possible to perform the fiber separation process.
  • the obtained partial fiber bundle was cut to 15 mm in the vertical direction with respect to the longitudinal direction, and an impact under the condition of “acceleration 100 m / s 2 ⁇ 60 ms” was applied to the cut partial fiber bundle. When given, the average number of divisions was 15.1. Moreover, when it disperse
  • Example 4 A partially split fiber bundle having the configuration shown in FIG. Spinning processing means in which rotating splitting means (220) having a protruding shape with a thickness of 0.3 mm, a width of 3 mm, and a height of 20 mm is set in parallel at equal intervals of 11.1 mm with respect to the width direction of the fiber bundle (100).
  • the separation process was performed in the same manner as in Example 1 except that was prepared.
  • the rotational separating means (220) was rotated at substantially the same speed as the traveling speed along the longitudinal direction of the fiber bundle by changing the operation mode.
  • the obtained partly split fiber bundle is split into a range of 4.5 to 6.0 in the width direction in the splitting process section, and at least one of the at least one splitting process section. It had an entanglement accumulation
  • a partially split fiber bundle was made 500 m, when the splice part existing in the partially split fiber bundle was split, the splice part slightly contacted the rotating split means (220). The splitting could be performed stably without breaking. Further, the obtained partial fiber bundle was cut to 15 mm in the vertical direction with respect to the longitudinal direction, and an impact under the condition of “acceleration 100 m / s 2 ⁇ 60 ms” was applied to the cut partial fiber bundle.
  • Example 5 A partially split fiber bundle having the configuration shown in FIG. Spinning processing means in which rotating splitting means (220) having a protruding shape having a thickness of 0.3 mm, a width of 3 mm, and a height of 20 mm is set in parallel at an interval of 1.5 mm with respect to the width direction of the fiber bundle (100).
  • the separation process was performed in the same manner as in Example 1 except that was prepared.
  • the rotational separating means (220) was rotated at substantially the same speed as the traveling speed along the longitudinal direction of the fiber bundle by changing the operation mode.
  • the obtained partially split fiber bundle is a fiber bundle in which the fiber bundle is split into a range of 30.0 to 33.0 with respect to the width direction in the split processing section, and at least one of at least one split processing section. It had an entanglement accumulation
  • a partially split fiber bundle was made 500 m, when the splice part existing in the partially split fiber bundle was split, the splice part slightly contacted the rotating split means (220). The splitting could be performed stably without breaking.
  • the obtained partial fiber bundle was cut into 15 mm in the vertical direction with respect to the longitudinal direction, and an impact under the condition of acceleration “100 m / s 2 ⁇ 60 ms” was applied to the cut partial fiber bundle.
  • acceleration 100 m / s 2 ⁇ 60 ms
  • Example 6 An apparatus (see FIG. 4) was prepared that detects the spliced portion of the partially split fiber bundle under the same conditions as in Example 4 and changes the operation mode in which the protruding portion opposite to the splice portion is pierced.
  • Example except that when the splice part approaches the splitting processing means, the operation mode is changed and the speed of the protrusion is rotated at a speed of 95% of the yarn speed in the direction along the traveling direction of the fiber bundle.
  • a partially split fiber bundle was produced under the same conditions as in 1.
  • the obtained partially divided fiber bundle is a fiber bundle in which the fiber bundle is divided in the range of 4.5 to 6.0 in the width direction in the splitting treatment section, and at least one of at least one splitting treatment section. It had an entanglement accumulation
  • Example 7 An apparatus for detecting the spliced part of the partially split fiber bundle under the same conditions as in Example 5 and changing the operation mode in which the protruding part opposed to the splice part is inserted and prepared was prepared.
  • the narrow part having the splicing part of the partially split fiber bundle is detected before the splitting process under the same conditions as in Example 1, and information on the narrow part of the detected splicing part is also obtained.
  • a rotation speed change signal is sent to the motor of the protruding portion, and the rotation speed of the separating means is made substantially the same as the conveying speed of the fiber bundle, so that the area where the separating means is inserted into the splice is minimized.
  • Example except that when the splice part approaches the splitting processing means, the operation mode is changed and the speed of the protrusion is rotated at a speed of 95% of the yarn speed in the direction along the traveling direction of the fiber bundle.
  • a partially split fiber bundle was produced under the same conditions as in 1.
  • the obtained partially split fiber bundle is a fiber bundle in which the fiber bundle is split into a range of 30.0 to 33.0 with respect to the width direction in the split processing section, and at least one of at least one split processing section. It had an entanglement accumulation
  • the splice part slightly contacted the rotary splitting means (220), but the splitting process could be performed stably without breaking the splice part.
  • the obtained partial fiber bundle was cut to 15 mm in the vertical direction with respect to the longitudinal direction, and an impact under the condition of “acceleration 100 m / s 2 ⁇ 60 ms” was applied to the cut partial fiber bundle.
  • the non-splice part was in the range of 30.0-33.0 divisions.
  • the fibers were dispersed in a state where there were many overlapping portions of the fibers. The results are shown in Table 1.
  • the fiber splitting means is configured such that, for the fiber bundle (100) including the splice part, the fiber bundle (100) is moved in the traveling direction of the fiber bundle (100) including the splice part.
  • a series of fiber splitting means (200) was vertically inserted from the lower side, and a series of movements for vertical extraction was intermittently performed to prepare a partial fiber splitting bundle.
  • the operation mode is changed to temporarily stop the insertion of the splitting means (200) into the fiber bundle (100) including the splice part by changing the operation mode.
  • the timing when the means (200) was inserted into the fiber bundle (100) including the splice portion was varied.
  • the obtained partial fiber splitting bundle is a fiber splitting section in which the fiber bundle is divided into a range of 4.5 to 6.0 in the width direction, and at least one end of at least one splitting processing section It has an entanglement accumulating portion in which a portion where single yarns are entangled is accumulated.
  • the obtained partial fiber bundle was cut to 15 mm in the vertical direction with respect to the longitudinal direction, and an impact under the condition of “acceleration 100 m / s 2 ⁇ 60 ms” was applied to the cut partial fiber bundle.
  • the non-splice part was in the range of 4.5 to 6.0 divisions. It was also confirmed that some gaps were generated when dispersed on the processing sheet. The results are shown in Table 1.
  • Example 9 A split fiber bundle was produced by a method as shown in FIGS. Separating means (200) (made of iron plate) having a protruding shape with a thickness of 0.3 mm, a width of 3 mm, and a height of 20 mm is 1.5 mm or the like with respect to the width direction of the fiber bundle (100) including the splice portion. Separation processing was performed in the same manner as in Example 3 except that the separation means (200) set in parallel with the interval was prepared.
  • the fiber splitting means is configured such that, for the fiber bundle (100) including the splice part, the fiber bundle (100) is moved in the traveling direction of the fiber bundle (100) including the splice part.
  • a series of fiber splitting means (200) was vertically inserted from the lower side, and a series of movements for vertical extraction was intermittently performed to prepare a partial fiber splitting bundle.
  • the operation mode is changed to temporarily stop the insertion of the splitting means (200) into the fiber bundle (100) including the splice part by changing the operation mode.
  • the timing when the means (200) was inserted into the fiber bundle (100) including the splice portion was varied.
  • the obtained partial fiber splitting bundle is a fiber splitting section in which the fiber bundle is divided into a range of 30.0 to 33.0 split in the width direction, and at least one end of at least one splitting processing section It has an entanglement accumulating portion in which a portion where single yarns are entangled is accumulated.
  • the obtained partial fiber bundle was cut to 15 mm in the vertical direction with respect to the longitudinal direction, and an impact under the condition of “acceleration 100 m / s 2 ⁇ 60 ms” was applied to the cut partial fiber bundle.
  • the non-splice part was in the range of 30.0-33.0 divisions.
  • the fibers were dispersed in a state where there were many overlapping portions of the fibers. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 A partial fiber bundle was produced under the same conditions as in Example 1 except that there was no yarn width detection unit 900 and the splicing unit approached the fiber separation means and there was no operation mode change function.
  • the obtained partly split fiber bundle is split into 15 parts in the width direction in the splitting treatment section, and a single yarn is entangled at at least one end of at least one splitting process section.
  • the entanglement accumulation part (120) formed by accumulating the obtained part was included.
  • a partially split fiber bundle was made 500 m
  • the splice part existing in the partially split fiber bundle was split, the splice part contacted the rotary splitting means (220) and a part of the splice part was formed.
  • the yarn was broken and clogged between the rotary separating means (220) in which the broken portions were arranged side by side, and the yarn was broken by being deposited.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • ⁇ Comparative Example 2> When the splice part approaches the splitting treatment means, it has an imaging means for detecting the presence or absence of twisting of the fiber bundle, and the pressing force to the fiber bundle until the twist of the fiber bundle passes from just before contacting the protruding part.
  • a partially split fiber bundle was produced under the same conditions as in Example 3 except that a device for controlling the splitting means was prepared and operated so as to be reduced. Specifically, the pressing force applied when the fiber bundle hits the protruding portion of the fiber separation means is reduced until the twist is detected by the imaging means and passes immediately before the protruding portion contacts the detected twist. Is preferred. When twist is detected, it is preferable to reduce it to a range of 0.01 to 0.8 times the upper limit of the pressing force.
  • the obtained partly split fiber bundle is split into 15 splitting ranges in the width direction in the splitting process section, and a single yarn is provided at at least one end of at least one splitting process section. It has an entanglement accumulation part (120) formed by accumulating the parts entangled with each other.
  • the splicing portion present in the partially split fiber bundle is usually detected in the imaging means for detecting the narrow portion where the fiber bundle is twisted, and the pressing force is reduced.
  • the speed was not substantially the same as that of the fiber bundle.
  • the obtained partially split fiber bundle was split into 4.5 splits in the width direction in the split processing section, and at least one split fiber bundle was split. It had the entanglement accumulation
  • a partially split fiber bundle was made 500 m
  • the splice part existing in the partially split fiber bundle was split, the splice part contacted the rotary splitting means (220) and a part of the splice part was formed.
  • the yarn was broken and clogged between the rotary separating means (220) in which the broken portions were arranged side by side, and the yarn was broken by being deposited.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • the obtained partially split fiber bundle was split into a range of 30.0 to 33.0 splits in the width direction in the split processing section under the same conditions as in Examples 5 and 7.
  • the entanglement accumulating portion (120) in which the portion where the single yarn is entangled is accumulated at at least one end of the at least one splitting treatment section.
  • the obtained partial fiber splitting bundle was split into 15 splitting ranges in the width direction in the fiber splitting section, and at least one fiber splitting treatment was performed. At least one end of the section had an entanglement accumulation portion (120) in which a portion where single yarns were entangled was accumulated.
  • the splicing portion present in the partially split fiber bundle is usually detected in the imaging means for detecting the narrow portion where the fiber bundle is twisted, and the pressing force is reduced. However, the splitting process was not stopped because it was not determined to be a splice part.
  • the obtained partially split fiber bundle was split into a range of 4.5 to 6.0 splits in the width direction in the split processing section under the same conditions as in Example 8.
  • the entanglement accumulating portion (120) in which the portion where the single yarn is entangled is accumulated at at least one end of the at least one splitting treatment section.
  • the splicing portion present in the partially split fiber bundle is usually detected in the imaging means for detecting the narrow portion where the fiber bundle is twisted, and the pressing force is reduced.
  • the splicing part comes into contact with the rotary splitting means (220), a part of the splice part is broken, and the splitting part is arranged in parallel. ) Clogged, accumulated, and the yarn was broken.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • the obtained partially split fiber bundle was split into a range of 4.5 to 6.0 splits in the width direction in the split processing section.
  • the entanglement accumulating portion (120) in which the portion where the single yarn is entangled is accumulated at at least one end of the at least one splitting treatment section.
  • the splicing portion present in the partially split fiber bundle is usually detected in the imaging means for detecting the narrow portion where the fiber bundle is twisted, and the pressing force is reduced.
  • the splicing part comes into contact with the rotary splitting means (220), a part of the splice part is broken, and the splitting part is arranged in parallel. ) Clogged, accumulated, and the yarn was broken.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • the “distance where the splitting means contacts the splice part” shown in Table 1 means that the splice part (180) is connected to the protruding part (210) which is the splitting processing means in the mechanism shown in FIG.
  • the projecting portion (210 ) Is a distance in the longitudinal direction of the contact portion (211) at that time.
  • the present invention can be applied to any fiber bundle that is desired to split a fiber bundle composed of a plurality of single yarns into two or more thin bundles.
  • the obtained partially divided fiber bundle can be used for any reinforcing fiber composite material such as an intermediate base material of discontinuous fibers impregnated with a matrix resin.

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Abstract

部分分繊繊維束内に、スプライス部が存在する場合においても、繊維束を連続して長時間、安定的に分繊可能な部分分繊繊維束の製造方法を提供すること、および、それを用いた中間基材や成形品の製造方法を提供する。そのために、繊維束同士が接合されてなるスプライス部を有する繊維束を長手方向に沿って走行させる際、分繊手段の突出部を繊維束に突き入れることにより繊維束の一部分を分繊する部分分繊繊維束の製造方法であって、スプライス部を検知して得られるスプライス部の位置情報に基づいて、分繊手段が繊維束を突き入れる時期を変動させる部分分繊繊維束の製造方法を提供する。

Description

部分分繊繊維束、中間基材、成形品およびそれらの製造方法
 本発明は、部分分繊繊維束の製造方法、ならびにこれらの製造方法や製造装置で得られた部分分繊繊維束に関する。さらに詳しくは、単糸数が多く、安価なラージトウを、糸切れを起こすことなく、連続して分繊することを可能にした部分分繊繊維束の製造方法および製造装置、ならびにこれらの製造方法や製造装置で得られた部分分繊繊維束、中間基材および成形品に関する。
 不連続の強化繊維(例えば、炭素繊維)の束状集合体(以下、繊維束ということもある。)とマトリックス樹脂からなる成形材料を用いて、加熱、加圧成形により、所望形状の成形品を製造する技術が知られている。このような成形材料において、単糸数が多い繊維束からなる成形材料では成形の際の流動性には優れるが、成形品の力学特性は劣る傾向がある。これに対し、成形時の流動性と成形品の力学特性の両立を狙い、成形材料内の繊維束として、任意の単糸数に調整した繊維束が使用されている。
 繊維束の単糸数を調整する方法として、例えば特許文献1、2には、複数の繊維束を事前に巻き取った複数繊維束巻取体を用いて、分繊処理を行う方法が開示されている。しかし、これらの方法は、事前処理の繊維束の単糸数の制約を受けるため、調整範囲が限定され、所望の単糸数へ調整しづらいものであった。
 また、例えば特許文献3~5には、円盤状の回転刃を用いて繊維束を所望の単糸数に縦スリットする方法が開示されている。これらの方法は、回転刃のピッチを変更することで単糸数の調整が可能ではあるものの、長手方向全長に渡って縦スリットされた繊維束は収束性がないため、縦スリット後の糸をボビンに巻き取ったり、巻き取ったボビンから繊維束を巻き出したりといった取扱いが困難になりやすい。また、縦スリット後の繊維束を搬送する際には、縦スリットによって発生した枝毛状の繊維束が、ガイドロールや送りロールなどに巻きつき、搬送が容易でなくなるおそれがある。
 また、特許文献6には、繊維方向に平行な縦スリット機能のある縦刃に加え、繊維方向に垂直な横刃を有した分繊カッターによって、縦スリットと同時に繊維を所定長にカットする方法が開示されている。この方法であれば、縦スリット後の繊維束を一旦ボビンに巻き取って搬送することが不要となり、取り扱い性は改善される。しかし、分繊カッターは、縦刃と横刃を備えるため、一方の刃が先にカット寿命に達すると、刃全体を交換せざるを得なくなる弊害が生じるものであった。
 近年、増大する産業用炭素繊維の需要は、生産性の面から、長尺化が必須となっている。一方、ラージトウは、レギュラートウと比較してフィラメント数が多く短尺であることが多い。そこで、繊維束同士をつなぎ合わせて長尺品を得ている。繊維束同士のつなぎ部をスプライス部と呼ぶ。スプライス部は、繊維束の末端部同士を加圧流体により交絡または機械式ノッタにより接合しており、繊維束のフィラメント数がおよそ2倍で構成される。スプライス部を有する繊維束は、長尺化による操業性および生産性向上に有効であるが、スプライス部は繊維密度が高いため、スプライス部に回転刃等の刃を突き入れ分繊処理した際、繊維束を破断させるおそれがあった。そのため、スプライス部を有する繊維束を分繊処理することは困難であった。
 特許文献7には、予め開繊した繊維束を突起付きの回転分繊手段とすることで、安定かつ安価に製造可能な開繊シートの製造方法および製造装置を提供する方法が開示されている。しかし、繊維束内に、スプライス部が存在する場合、突起付き回転手段が連続回転するため、突起部分がスプライス部を破断させ、破断した繊維束が分繊ロールや送りロールに巻付き、搬送が不可能になるおそれがある。
 また、特許文献8には、ブレード状の分繊手段を繊維束に突き刺し、切り目を入れながら分繊し、幅方向にブレードを旋廻させることで、樹脂含浸を容易にするための流路(幅広の分繊部)を形成することで、後の樹脂含浸性を向上させ、製造工程の簡素化が可能な製造方法が開示されている。しかし、繊維束内に、繊維束を構成する複数の糸束同士のスプライス部が存在する場合、ブレードが繊維束内で連続的に分繊し続ける為、ブレード部分にスプライス部が破断し、繊維束が詰まることにより搬送が不可能になるおそれがある。また、当該ブレードは非常に肉薄のため、スプライス部が破断し、詰まった際に破損するおそれがある。
 また、特許文献9には、凸凹状の分繊治具を間欠的に回転させて分繊することで、繊維束の品位改善および長時間の安定運転が可能な製造方法および製造装置を提供する方法が開示されている。
 また、特許文献10には、回転する分繊治具で連続する繊維束を間欠的に分繊することにより、分繊不足、ロールへの巻付き、繊維束の斜行および蛇行し安定した連続運転が可能な製造方法および製造装置を提供する方法が開示されている。
 また、特許文献11には、回転刃の突出部を繊維束に突き入れする回転分繊手段を備え、さらに繊維束の撚りの有無を検知する撮像手段を具備し、繊維束の撚りが突出部に接触する直前から通過するまで、繊維束への押圧力が低減させるように分繊手段を制御することで、安定的に分繊可能な部分分繊繊維束の製造方法および製造装置を提供する方法が開示されている。
 また、特許文献12には、固定式の溝ロールにて分繊する分繊手段を備え、ラージトウをレギュラートウ並に溝ロールにて分繊することでレギュラートウ単独生産時対比、大幅なコスト抑制が可能な製造方法および製造装置を提供する方法が開示されている。新規クリールスタート時にスプライスまたは糸結び部を通過させる必要があり、その場合、溝ロールを手動にて平ロール側に動かし、スプライス部または糸結び部がロールを通過後、再度溝ロール側に戻すことが開示されている。
 また、特許文献13には、回転刃の突出部を繊維束に突き入れする回転分繊手段を備え、さらに繊維束の撚りの有無を検知する撮像手段を具備し、部分分繊繊維束の分繊処理部分と未分繊処理部分において、撚り部の分繊処理を回避して未分繊処理部分とする方法が開示されている。しかしながら、上記のいずれにおいても、スプライス部が存在する繊維束において、部分分繊繊維束が効率よく安定に製造される方法は開示されていない。また、部分分繊繊維束をカットし、それを用いるSheetMoldingCompound(以下、SMCと略す)工程におけるカット後の部分分繊繊維束の分割のしやすさを評価する方法は、開示されていない。
特開2002-255448号公報 特開2004-100132号公報 特開2013-49208号公報 特開2014-30913号公報 特許第5512908号 国際公開第2012/105080号 特開2011-241494号公報 欧州特許第2687356号 国際公開第2016/136812号 国際公開第2017/006989号 国際公開第2016/104154号 米国特許第6385828号 国際公開第2017/221657号
 部分分繊繊維束の連続生産において、繊維束にスプライス部が存在すると、分繊工程にてスプライス部が分繊手段と接触した際に毛羽カスが堆積し、繊維束が寸断されることがあり、その場合には連続生産できない。また、分繊後の部分分繊繊維束は、切れ目が入った状態であるため、完全には分割されてはいない。そのため、後工程であるSheetMoldingCompound(SMC)工程において、重要な品質項目であるカットした部分分繊繊維束の分散状態に関係する分割しやすさを評価する方法がなかった。
 そこで、本発明の目的は、部分分繊繊維束内に、スプライス部が存在する場合においても、繊維束を連続して長時間、安定的に分繊可能な部分分繊繊維束の製造方法を提供すること、および、それを用いた中間基材や成形品の製造方法を提供することである。また、カットした部分分繊繊維束の分散状態を、分割のしやすさに関係する「分割数」で評価する方法を提供することにある。
 上記課題を解決するため、発明者は鋭意検討した結果、部分分繊繊維束のスプライス部を検知し、かつスプライス部を分繊手段の突き入れから回避する部分分繊繊維束の製造方法を見出した。すなわち、本発明の部分分繊繊維束の製造方法は、次の構成を有する。
 繊維束同士が接合されてなるスプライス部を有する繊維束を長手方向に沿って走行させながら、分繊手段の突出部が、繊維束に突き入れと抜き取りを繰り返すことにより、繊維束の長手方向の一部分を分繊する部分分繊繊維束の製造方法であって、
スプライス部を検知して得られるスプライス部の位置情報に基づき、スプライス部の手前において前記分繊手段の突出部を前記繊維束から抜き取り、前記スプライス部が分繊処理部を通過する際、A条件またはB条件を満たす、部分分繊繊維束の製造方法である
A条件:分繊手段の突出部の突き入れが停止される
B条件:分繊手段の突出部の移動速度が、繊維束の走行速度と実質的に同一の速度とされる 。
 つまり、スプライス部を検知して得られるスプライス部の位置情報に基づき、スプライス部の手前において前記分繊手段の突出部を前記繊維束から抜き取り、前記スプライス部を通過させた後、再度分繊手段の突出部を繊維束に突き入れるように時期を、非スプライス部の繊維束に突き入れる時期とは変動させる部分分繊繊維束の製造方法である。
 さらに、分繊手段の突出部が、前記スプライス部を通過するときには、繊維束の走行速度と実質的に同一速度で移動することにより、前記再度分繊手段を繊維束に突き入れる時期を変動させる製造方法を提供する。また、分繊手段の突出部が、前記スプライス部を通過するときには、分繊手段による繊維束の突き入れを一時停止させることで、分繊手段の突出部が繊維束に突き入れる時期を変動させる部分分繊繊維束の製造方法を提供する。
 さらに、前記繊維束に突き入れた前記分繊手段から前記繊維束の長手方向に沿って上流において、スプライス部を検知する撮像手段を備え、繊維束の幅の変化率に基づいて、スプライス部の検知を行う部分分繊繊維束の製造方法を提供する。また、前記分繊手段が、前記繊維束の長手方向に直交する回転軸を備え、前記回転軸表面の一部に前記突出部が複数設けられている部分分繊束の製造方法を提供する。
 また、カットした部分分繊繊維束を使用するSMC工程での、カットした部分分繊繊維束の分割のしやすさを評価する方法として、部分分繊繊維束の分割数による評価方法を見出した。すなわち、炭素繊維を含む部分分繊繊維束の製造方法によって得られる部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に幅15mmの長さにカットし、その後、カットした部分分繊繊維束に対して衝撃を与えたのち、部分分繊繊維束の分割数を確認するものである。この際、カットした部分分繊繊維束に対して、100m/s2の加速度を60msec付与する条件で衝撃を与えた際に、式1および式2の分割数:Yとなる部分分繊繊維束を提供する。
非スプライス部:(X/11.1×10) ≦ Y  ≦ (X/1.5×10) [式1]
スプライス部:(X/25.0×10) ≦ Y  ≦ (X/2.5×10) [式2]
 ここで、Xは、部分分繊繊維束の総フィラメント数である。なお、分割数Yは、部分分繊繊維束が分割された小片の数で、正の整数となる。また、分割数Yは、繊維束の形態で、かつ、各繊維束の重量が0.0007g以上となる繊維束を1つとカウントする。
 また、本発明の中間基材の製造方法は、上記の部分分繊繊維束の製造方法によって得られる部分分繊繊維束をカットし、その後樹脂を含浸させる中間基材の製造方法である。
 さらに、本発明の成形品の製造方法は、上記の中間基材の製造方法によって得られる中間基材をプレスする成形品の製造方法である。
 本発明は、繊維束内にスプライス部が存在する場合においても、繊維束を連続して長時間、安定的に分繊可能な部分分繊繊維束の製造方法および製造装置を提供することができる。さらに、スプライス部が分繊手段の突出部に接触し破断することを防止できることにより、スプライス部を有するラージトウの連続分繊処理が可能となり、成形品の材料コスト、製造コストの低減をはかることが可能になる。
 さらに、カットした部分分繊繊維束の分割数評価方法にて、実際の部分分繊繊維束の分割しやすさを確認することにより、後工程であるSMC加工をする前に良好な分散状態を示す部分分繊繊維束であることを事前に確認することが可能であり、異常品の流出を未然に防止する効果がある。
スプライス部を有する繊維束に分繊処理を施した部分分繊繊維束の一例を示す(a)概略平面図、(b)概略側面図、(c)概略側面図である。 スプライス部を有する繊維束に、分繊手段を突き入れる移動サイクルの一例を示す概略側面図である。 スプライス部を有する繊維束に、分繊手段を抜き取り後、再度突き入れる時期示す、(a)概略平面図、(b)概略側面図である。 スプライス部を検知する撮像装置を備え、スプライス部を含む走行する繊維束に分繊手段を突き入れる移動サイクルの一例を示す概略側面図である。 繊維束に分繊処理を施した部分分繊繊維束の一例を示す概略平面図である。 走行する繊維束に分繊手段を突き入れた一例を示す(a)概略平面図と(b)概略側面図である。 分繊手段の一部をなす突出部の接触部の一例を示す、部分拡大図である。 突出部における接触部の角部の例を示す概略断面図である。 回転分繊手段を突き入れる移動サイクルの一例を示す説明図である。 中間基材の製造プロセスであるSMC工程の一例を示す概略図である。 中間基材の製造プロセスであるSMC工程の一例を示す概略図である。 カットした部分分繊繊維束の分割数を評価する方法の一例を示す概略図である。
 以下、図面を参照しながら本発明を説明する。なお、本発明は当該図面の態様に何ら限定されるものではない。
 繊維束に分繊処理を施す工程と部分分繊繊維束の概略図を、図5および図6に例示する。図6は、走行する繊維束に分繊手段を突き入れた一例を示す(a)概略平面図、(b)概略側面図である。図中の繊維束走行方向A(矢印)が繊維束100の長手方向であり、図示しない繊維束供給装置から連続的に繊維束100が供給され、幅方向に拡幅された後、分繊処理工程へと走行している。
 分繊手段200は、繊維束100に突き入れ易い突出形状を有する突出部210を具備しており、走行する繊維束100に突き入れ、繊維束100の長手方向に分繊処理を行う。繊維束を分繊することができる領域は、分繊手段220の突出部210が繊維束に接触している領域で、この領域を分繊処理部150と呼ぶ。ここで、分繊手段200は、繊維束100の走行方向に対して、繊維束の鉛直方向に突き入れることが好ましい。ここでいう走行方向に対して繊維束の鉛直方向とは、繊維束の断面が、横長の楕円もしくは横長の長方形のような扁平形状であるとした場合の水平方向の上面および下面(例えば、図6に示す繊維束100の側表面に相当する)である。また、具備する突出部210は、1つの分繊手段200につき1つでもよく、また複数であってもよい。1つの分繊手段200で突出部210が複数ある場合、突出部210の磨耗頻度が減ることから、交換頻度を減らすことも可能となる。さらに、分繊する繊維束数に応じて、複数の分繊手段200を同時に用いることも可能である。複数の分繊手段200を、並列、互い違い、位相をずらす等して、複数の突出部210を任意に配置することができる。
 複数の単糸からなる繊維束100を、分繊手段200により本数のより少ない分繊束に分けていく場合、複数の単糸は、実質的に繊維束100内で、引き揃った状態ではなく、単糸レベルでは交絡している部分が多いため、分繊処理中に接触部211付近に単糸が交絡する絡合部160を形成する場合がある。
 分繊処理部150にて、分繊処理された後、分繊手段200を繊維束100から抜き取る。この抜き取りによって分繊処理が施された分繊処理区間110が生成し、それと同時に絡合部160が蓄積した絡合蓄積部120が生成する。また、分繊処理中に繊維束から発生した毛羽は毛羽溜まり140として分繊処理時に絡合蓄積部120付近に生成する。
 その後再度分繊手段200を繊維束100に突き入れることで、未分繊処理区間130が生成する。以上の分繊処理操作を繰り返すことで、繊維束100は、図5に例示する部分分繊繊維束となる。そして、次工程に供給されるためにロール等の形状に巻き取られる。
 分繊手段200は、本発明の目的が達成できる範囲であれば特に制限がなく、金属製の針や薄いプレート等の鋭利な形状のような形状を備えたものが好ましい。分繊手段200は、分繊処理を行う繊維束100の幅方向に対して、複数の分繊手段200を設けることが好ましく、分繊手段200の数は、分繊処理を行う繊維束100の構成単糸本数F(本)によって任意に選択できる。繊維束に強化繊維を用いる場合の分繊処理区間の数は、ある繊維束100の幅方向において((F/10000)-1)個以上((F/500)-1)箇所未満の分繊処理区間数を有することが好ましい。ここで、Fは分繊処理を行う繊維束を構成する総単糸本数(本)である。(F/10000-1)個未満であると、後工程で強化繊維複合材料にした際に、力学特性の向上が発現しにくく、また、(F/500-1)個以上であると、分繊処理時に糸切れや毛羽立ちのおそれがある。
 次に、本発明の繊維束同士が接合されてなるスプライス部を有する繊維束100における部分分繊繊維束の製造方法を、図1を用いて説明する。なお、本発明における「部分分繊繊維束」とは、上記のとおり繊維束に分繊処理を施し、長手方向の一部分に切れ目を入れたものである。本発明における「スプライス部を有する部分分繊繊維束」とは、繊維束を構成する複数の糸束同士の接合部であるスプライス部を有する部分分繊繊維束である。さらに、スプライス部とは、繊維束同士を接合させた部分を有する繊維束を連続的に繊維束の製造工程に供給して、操業性および生産性を向上させる手段として、繊維束の末端部同士を加圧流体により交絡または機械式ノッタにより接合した部分のことである。
 図1は、走行するスプライス部180を有する繊維束100を部分分繊繊維束とする工程の一例を示す(a)概略平面図、(b)概略側面図、(c)別の概略側面図である。図中の繊維束走行方向A(矢印)が繊維束100の長手方向であり、図示しない繊維束供給装置から連続的にスプライス部を有する繊維束100が供給されている。分繊手段は、突出部240を具備する回転分繊手段220である。繊維束100は、前述のように、分繊手段により部分分繊繊維束となる処理を受けながら走行している。図1において、回転分繊手段220の突出部210(図1中の黒丸)は、スプライス部180の直前に、繊維束100から抜き出され、分繊処理区間110を終了する。突出部210(図1中、黒丸)は、回転分繊手段220が回転を開始することで、繊維束100から抜き出される。そして、回転分繊手段220は、繊維束走行方向Aと同一方向で実質的に同一の速度で回転し、次の突出部210(図1中、白丸)が、走行する繊維束100に再び突き入れられる。こうして、図1(a)に示すように、スプライス部180は、未分繊処理区間130に存在することとなる。図1(a)中、スプライス部180部に掛かる回転分繊手段220の線は、スプライス部180において、回転分繊手段220が繊維束100の下方で分繊処理を回避しながら回転していることを示している。
 ここで、部分分繊繊維束の製造方法に好ましい構成について説明する。図4は、繊維束同士が接合されてなるスプライス部180を有する繊維束100を長手方向に走行させる際、スプライス部180を検知する手段900~930を上流に備えている。図4の例では、分繊手段220の上流の位置で、繊維束を撮像するカメラ910を備え、カメラ910で撮像される画像は、繊維束の幅方向の情報を処理する画像処理装置920へ連続的に送信されている。さらに、スプライス部180を検知すると、回転分繊手段220の速度を変更するための速度変更信号出力930を発生する。ここで、スプライス部180を検知する方法を説明する。
 走行する繊維束は、カメラ910で上方から撮像される。撮像には、エリアカメラやラインセンサカメラが用いられる。撮像された繊維束の平面画像は、幅方向に関連する両端の位置がその画像から認識できるようになっている。そして、両端の位置情報に基づき両端間の距離を、繊維束幅と認識することができる。たとえば、スプライス部を有する繊維束において、連続的に撮像した画像から繊維幅を測定すると、繊維束100の幅は、スプライス部の直前に数10mmかけて徐々に狭くなっていき、スプライス部に入ると通常の繊維束の幅より狭い状態が続く。そして、スプライス部が終了すると、数10mmかけて徐々に拡がり、通常の繊維束100の幅に戻る。つまり、走行する繊維束を連続撮像して得られた画像を基に、繊維束幅のプロファイルの特徴を判別して、スプライス部を検知することができる。
 たとえば、スプライス部の検知は、繊維束100の幅方向の変化率に基づいて行われる。幅方向の変化率とは、幅方向に拡幅した繊維束100の幅(W1、たとえば50mm)とスプライス部の幅(W2、たとえば15mm)において、次式で求められる
幅方向の変化率=(W1-W2)/W1
例示では、(50-15)/50=0.7となり、所定の変化率を上回ることでスプライス部を検知する。スプライス部を検知する幅方向の変化率は、繊維束の種類や工程条件によって変化するが、0.4以上が好ましく用いられる。また、スプライス部の幅(W2)が、所定の値を下回ることで検知する方法も好ましく用いられる。そして、スプライス部を検知した場合、分繊手段200あるいは回転分繊手段220の突出部が繊維束を突き入れる時期を変動させ、分繊処理を回避する。
 また、前記回転分繊手段220としては、図1、図2示すスプライス部180を有する繊維束の繰り出し方向に直交する回転軸240に沿って回転可能にするための回転機構を有するものが好ましい。また、図3に示す、分繊手段200が上下動する機構を有することも好ましい。図2に示す回転機構を有する回転分繊手段220の場合、繊維束100の走行速度と実質的に同一速度で回転分繊手段220を回転移動させることにより、回転分繊手段220の突出部210が繊維束100に突き入れる時期を変動させることができる。また、図3に示す分繊手段200が上下動する場合には、スプライス部180の直前までに分繊手段200の突出部210を下降させ、スプライス部が通過する間、分繊手段220の突出部210が繊維束100への突き入れを一時停止させることで、分繊手段200の突出部210が繊維束100に突き入れる時期を遅らせることが好ましい。
 本発明に用いる繊維束は、繊維束を構成する複数の糸束同士の接合部であるスプライス部を有する。繊維束同士を接合させたスプライス部を有する繊維束は、連続的に繊維束の製造工程に供給することが可能で、操業性および生産性を向上させうる。
 また、スプライス部の形状は、繊維束の末端部同士を加圧流体により交絡または機械式ノッタにより接合した部分が、繊維束の長手方向長さが20mm~150mmであり、かつ、繊維束の長手方向長さが20mm~150mmの部分の繊維束目付が、通常の繊維束のおよそ2倍となるものである。
 スプライス部は、繊維束の製造工程およびそれ以降で何らかの理由により、連続繊維束が破断した状態の末端同士を接合させ、連続的な繊維とすることで、製品の使用途次第では規定長を満たす製品としての活用が可能になり、規定長未満品の削減が可能となる。
 なお、加圧流体により交絡または機械式ノッタにより接合している為、分繊処理を行う前の繊維束の拡幅工程で拡幅した場合においても、スプライス部のみ繊維束の幅が狭くなる。しかし、拡幅工程を通過させるために必要な接合強度を維持し、糸切れすることなく連続生産する観点から、スプライス部の糸幅は、5~20mm、なかでも10~15mmの範囲であることが好ましい。
 ここで、繊維束においては、スプライス部以外でも繊維束の幅が狭くなる場合がある。たとえば、1つ目は、各工程(原料工程および分分繊繊維束の製造工程含む)に存在するガイドや溝ロールなどに繊維束が、例えばどちらか一方の片側部分に過剰に当たった状態の場合、繊維束が狭幅となる。2つ目は、各工程(原料工程および分分繊繊維束の製造工程含む)で条件以上等により生じた繊維束の傷みや単糸の切れが発生した場合、その繊維束が受けたダメージ部分が狭幅となる。また、撚り部などの単糸の状態の違いでも繊維束の幅が狭くなることがある。一方、スプライス部は、5~20mm、なかでも10~15mmの範囲であること、かつ、長さ方向には20mm~150mmであることが特徴である。つまり、スプライス部とほかの原因によって発生した狭幅との特徴を判別し、スプライス部を検知することが好ましい。たとえば、上述のガイドや溝ロールなどに繊維束が接触して狭幅になったときには、繊維束の幅変化がスプライス部の幅変化より小さく、かつ、繊維束の幅は0.5m以上に渡り狭幅になるので、スプライス部では「ない」と判別する。また、撚り部の場合には、単糸等が撚り部を境に位置が入れ替わっているため、撚り部に分繊処理手段を接触させて分繊処理を行った場合、繊維束の幅は狭くなる。ある程度の単糸がまとまった繊維束状態で撚り部が形成されることもあるが、撚り部は直前・直後の短い区間で繊維幅が急峻に狭くなるので、スプライス部では「ない」と判別する。以上のとおり、スプライス部と撚り部は、繊維束の幅変化率の特徴を用いて、判別することができる。そして、スプライス部が20mm以上150mmもの区間に渡って続くため、その分繊処理を回避するためには、撚り部の分繊処理回避方法とは異なるものとなる。
[繊維束]
 本発明において使用する繊維束100は、複数の単糸からなる繊維束であれば繊維の種類は特に限定されるものではない。このうち、強化繊維を用いることが好ましい。ここで強化繊維とは樹脂補強用の繊維のことであり、中でも、炭素繊維、アラミド繊維およびガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらは単独で使用してもよく2種類以上を併用することもできる。中でも炭素繊維は、軽量でかつ強度に優れた複合材料を提供することが可能となるので、特に好適である。炭素繊維としては、PAN系、ピッチ系のいずれでもよく、その平均繊維径は3~12μmが好ましく、6~9μmがより好ましい。
 炭素繊維の場合は、通常、連続繊維からなる単糸が1000~60000本程度集束した繊維束を、ボビンに巻き取った巻糸体(パッケージ)として供給される。繊維束は無撚りが好ましいものの、撚りが入っているストランドでも使用可能であり、搬送中に撚りが入っても、本発明には適用可能である。単糸数にも制約はなく、単糸数が多い、いわゆるラージトウを用いる場合は、繊維束の単位重量あたりの価格は安価であるため、単糸数が多いほど、最終製品のコストを減らすことができて好ましい。また、ラージトウとして、繊維束同士を1つの束にまとめて巻き取った、いわゆる合糸した形態を使用してもよい。
 強化繊維を用いる際は、強化繊維複合材料とする際のマトリックス樹脂との接着性を向上する等の目的で表面処理されていることが好ましい。表面処理の方法としては,電解処理、オゾン処理、紫外線処理等がある。また、強化繊維の毛羽立ちを防止したり、強化繊維ストランドの収束性を向上させたり、マトリックス樹脂との接着性を向上する等の目的でサイジング剤が付与されていても構わない。サイジング剤としては、特に限定されないが、エポキシ基、ウレタン基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を有する化合物が使用でき、これらは1種または2種以上を併用してもよい。
 本発明において使用する繊維束は、予め集束された状態であることが好ましい。ここで予め集束された状態とは、例えば、繊維束を構成する単糸同士の交絡による集束した状態や、繊維束に付与されたサイジング剤による集束した状態、繊維束の製造工程で含有されてなる撚りによる集束した状態を指す。
 [巻出]
 部分分繊繊維束を製造する工程は、繊維束を繰り出す巻だし手段と、繊維束を分繊する突出部を複数具備した分繊手段と、分繊手段を繊維束に突き入れ/抜き取りさせる制御手段と、分繊された部分分繊繊維束を巻き取る巻き取り手段と、を備えたものが好ましい。
 いずれの場合であっても、繊維束走行方向上流側に配置した、繊維束を巻き出す巻き出し装置(図示せず)などから繊維束を巻き出す繊維束の巻き出し方向は、ボビンの回転軸と垂直に交わる方向に引き出す横出し方式や、ボビン(紙管)の回転軸と同一方向に引き出す縦出し方式が考えられるが、解舒撚りが少ないことを勘案すると横出し方式が好ましい。
 また、巻き出し時のボビンの設置姿勢については、任意の方向に設置することができる。中でも、クリールにボビンを突き刺した状態において、クリール回転軸固定面でない側のボビンの端面が水平方向以外の方向を向いた状態で設置する場合は、繊維束に一定の張力がかかった状態で保持されることが好ましい。繊維束に一定の張力が無い場合は、繊維束がパッケージ(ボビンに繊維束が巻き取られた巻体)からズレ落ちパッケージから離れる、もしくは、パッケージから離れた繊維束がクリール回転軸に巻きつくことで、巻き出しが困難になることが考えられる。
 また、巻き出しパッケージの回転軸固定方法としては、クリールを使う方法の他に、平行に並べた2本のローラーの上に、ローラーと平行にパッケージを載せ、並べたローラーの上でパッケージを転がすようにして、繊維束を巻き出す、サーフェス巻き出し方式も適用可能である。
 また、クリールを使った巻き出しの場合、クリールにベルトをかけ、その一方を固定し、もう一方に錘を吊るす、バネで引っ張るなどして、クリールにブレーキをかけることで、巻き出し繊維束に張力を付与する方法が考えられる。この場合、巻き径に応じて、ブレーキ力を可変することが、張力を安定させる手段として有効である。
 また、分繊後の単糸本数の調整には、繊維束を拡幅する方法と、繊維束の幅方向に並べて配置した複数の分繊手段のピッチによって調整が可能である。分繊手段のピッチを小さくし、繊維束幅方向により多くの分繊手段を設けることで、より単糸本数の少ない、いわゆる細束に分繊処理が可能となる。また、分繊手段のピッチを狭めずとも、分繊処理を行う前に繊維束を拡幅し、拡幅した繊維束をより多くの分繊手段で分繊することでも、単糸本数の調整が可能である。
 ここで拡幅とは、繊維束100の幅を広げる処理を意味する。拡幅処理方法としては特に制限がなく、振動ロールを通過させる振動拡幅法、圧縮した空気を吹き付けるエアー拡幅法などが好ましい。  
  [分繊手段]
 分繊手段において、繊維束に突き入れた刃(突出部210)は、繊維束を長手方向に割り進み、繊維束を分繊する。割り入れるため、繊維束の移動と分繊手段の移動との間に速度差がある。ここで、速度差は、繊維束が移動し、分繊手段が移動しないことで速度差を生じさせてもよいし、分繊手段側が移動して繊維束が移動しないことで速度差を生じさせてもよい。さらに、両方が移動するものの、速度差がある場合でもよい。さらに、繊維束に突き入れた刃は抜き取る可能で、突き入れと抜き取りを繰り返すことで部分分繊処理を達成する。
 本発明に用いることができる分繊手段を例示する。分繊手段の形態は、板の先端が突出した刃を有するブレード、キャタピラー等の移動するベルトに複数のブレードが形成されたもの、回転軸を有する円盤の周表面に突出した刃を複数形成したもの等が好ましい。分繊処理は、分繊手段200や回転分繊手段220の突出部210が、繊維束100に突き入れられ、繊維束100と突出部210が接触した状態で、繊維束100が移動するのに対し突出部210は移動しないので、その速度の差により分繊処理が行われる。また、部分分繊処理は、板の先端が突出した刃を有するブレードの場合には、たとえば、ブレードを上下に動かして、繊維束から刃を抜き差しして得られる。移動するベルトに複数のブレードが形成されたものや、突起が複数ある回転刃の場合には、移動や回転によって突起部が差し込まれ続いて抜かれるため、部分的に分繊処理がなされる。分繊処理部150とは、分繊処理が可能な区間のことである。分繊処理部150は、たとえば、ブレード状の分繊手段200であれば、図6(a)に示す、突出部210にあたる。また、複数の突出部210を有する回転分繊手段240であれば、突出部210と隣接する突出部210の間にあたる。
 [突き入れ、抜き取り:時間]
 部分分繊繊維の分繊処理は、通常、分繊手段200の突き入れと抜き取りを繰り返して分繊処理区間110を形成する(図6)。その際、再度突き入れるタイミングは、分繊手段200を抜き取った後の経過時間で設定することが好ましい。また、再度抜き取るタイミングも、分繊手段200を突き入れた後の経過時間で設定することが好ましい。突き入れ、および/または抜き取りのタイミングを時間で設定することで、所定距離間隔の分繊処理区間110および、未分繊処理区間130を生成することが可能となり、分繊処理区間110と未分繊処理区間130の比率も任意に決定することが可能となる。また、所定時間間隔は、常時同じでもよいが、分繊処理を進めた距離に応じて長くしていくもしくは短くしていくことや、その時々の繊維束の状態に応じて、例えば繊維束が元々もっている毛羽や単糸の交絡が少ない場合には、所定時間間隔を短くするなど、状況に応じて変化させてもよい。
 [抜き取り:押圧力や張力、張力差]
 図6に示すように、繊維束100に分繊手段200を突き入れると、分繊処理の経過にしたがって、生成する絡合部160が突出部210を押し続けるため、分繊手段200は絡合部160から押圧力を受ける。
 前述の通り、複数の単糸は実質的に繊維束100内で引き揃った状態ではなく、単糸レベルで交絡している部分が多く、さらに繊維束100の長手方向においては、交絡が多い箇所と少ない箇所が存在する場合がある。単糸交絡の多い箇所は分繊処理時の押圧力の上昇が早くなり、逆に、単糸交絡の少ない箇所は押圧力の上昇が遅くなる。したがって、分繊手段200には、繊維束100からの押圧力を検知する押圧力検知手段を備えることが好ましい。
 また、分繊手段200の前後で繊維束100の張力が変化することがあるため、分繊手段200の近辺には繊維束100の張力を検知する張力検知手段を少なくとも1つ備えてもよく、複数備えて張力差を演算してもよい。これら押圧力、張力、張力差の検知手段は、個別に備えることもでき、いずれかを組み合わせて設けることもできる。ここで、張力を検知する張力検知手段は、分繊手段200から繊維束100の長手方向に沿って前後の少なくとも一方から10~1000mm離れた範囲に配置することが好ましい。
 これら押圧力、張力、張力差は、検出した値に応じて分繊手段200の抜き出しを制御することが好ましい。検出した値の上昇に伴って、任意に設定した上限値を超えた場合に分繊手段200を抜き出すよう制御することが更に好ましい。上限値は、押圧力、張力の場合は1N/mm、張力差は0.8N/mm設定することが好ましい。なお、上限値は、繊維束の状態に応じて、±10%の幅で変動させてもよい。ここで、押圧力、張力、張力差の単位(N/mm)は、繊維束100の幅あたりに作用する力を示す。押圧力、張力、張力差を低く設定すると、分繊手段200を突き入れてすぐに、分繊手段200を抜き取る押圧力や張力、張力差に到達するため、十分な分繊距離が取れず、分繊処理区間110が短くなりすぎ、部分分繊処理が施された繊維束が得られなくなる。一方、押圧力、張力、張力差を高く設定すると、分繊手段200を突き入れた後、分繊手段200を抜き取る押圧力や張力、張力差に到達する前に繊維束100に単糸のカットが増えるため、分繊処理が施された繊維束が枝毛状に飛び出すことや、発生する毛羽が増えるなどの不具合が発生しやすくなる。飛び出した枝毛は、搬送中のロールに巻きついたり、毛羽は駆動ロールに堆積し繊維束に滑りを発生させたりする等、搬送不良を発生させやすくする。よって、押圧力、張力、張力差は分繊処理工程に応じて調整することが好ましい。
 分繊手段200の抜き取りタイミングを時間で制御する場合とは異なり、押圧力、張力、張力差を検知する場合には、分繊処理時に繊維束100をカットするほどの力がかかる前に分繊手段200を抜き取るため、繊維束100に無理な力がかからなくなり、連続した分繊処理が可能になる。
 ここで、上記単糸レベルで交絡している部分において発生する押圧力、張力、張力差の変動は、スプライス部においては押圧力、張力、張力差が発生しない場合が多い。そこで、スプライス部を検知するために、押圧力や張力ではなく、繊維束の幅方向の幅変動を観察する方法が好ましく用いられる。具体的には、繊維束をカメラなどの画像で連続測定し、幅方向の幅変化率により画像検知することが好ましい。また、撚りとスプライス部の回避するための時間や突き入れのタイミングが異なるため、撚り部とスプライス部を判定する場合において、画像によるスプライス部の発生位置情報と長手方向の長さの情報も検知することが好ましい。以下、画像によるスプライス部の検知について説明する。
 [画像検知]
 スプライス部を有する繊維束100が前述の分繊処理を行いながら走行している(図4)。繊維束100に突き入れた分繊手段200から繊維束100の長手方向に沿った上流の少なくとも一方の側であって、走行する繊維束から10~1000mm離れた範囲において、繊維束100の繊維束の幅を検知する撮像手段を具備することも好ましい。図4では、撮像手段として検知カメラ910を例示している。この撮像により、スプライス部180の位置(狭幅部分)をあらかじめ特定し、その結果をもとに、スプライス部180に分繊手段200を突き入れないように予め設定したモードを制御することで、突き入れによる繊維束の糸切れを防止することができる。また、突き入れた分繊手段200にスプライス部180が接近した際に、分繊手段200を抜き出すこと、つまりスプライス部180を分繊処理しないことで、突き入れによるスプライス部の破断を防ぐことが出来る。
 スプライス部が回転分繊手段220に接近した動作について説明する。分繊手段から繊維束の流れ方向上流10~1000mm位置に、繊維束を撮像する検知カメラ910を設置する。スプライス部は、図1に示すとおり、繊維束幅が数10mmかけて徐々に狭くなっていき、スプライス部は繊維幅が前後の繊維束の幅の30%~70%に狭くなっている。回転分繊手段を実質的に同一速度で回転させるタイミングは、スプライス部の直前(~数10mm)で、スプライス部を検知した位置から分繊手段までの距離(m)を、繊維束の移動速度(m/分)で割り、回転開始時刻から何秒後に回転を開始するかを求め、回転を開始するタイミングをパルス信号として回転軸等のモーター制御部に伝達する。また、検知したスプライス部の画像から狭幅になっている長さ(m)を求め、繊維束の移動速度から同一速度で回転を行う時間を求める。スプライス部が通過した後は、回転を停止するタイミングをパルス信号として回転軸等のモーター制御部に伝達し、通常の運転状態に戻している。
 次に、スプライス部が分繊手段210に接近した動作について説明する。分繊手段から繊維束の流れ方向上流10~1000mm位置に、繊維束を撮像する検知カメラ910を設置した。スプライス部は、図3に示すとおり、繊維束幅が数10mmかけて徐々に狭くなっている。スプライス部を検知すると、分繊手段200の突出部210を繊維束100から抜き取り、突き入れ停止する。停止を開始するタイミングと停止させる時間は、スプライス部を検知した位置から分繊手段までの距離(m)を、繊維束の移動速度(m/分)で割り、停止開始時刻を求め、何秒後に停止を開始するかを求めた。また、検知したスプライス部の画像から狭幅になった長さ(m)を求め、繊維束の移動速度から突き入れを停止する時間を求める。スプライス部が通過した後は、再び分繊処理手段210の突出部220を突き入れて、通常の運転状態に戻している。
 [速度変更(繊維束の走行速度と回転分繊処理手段の回転速度が実質的に同速]
 さらに、図4に示す通り、撮像手段(例えば、検知カメラ910)で得られた画像を演算する画像演算処理装置920を更に備え、画像演算処理装置920の演算結果に基づき、回転分繊手段220の回転速度を制御する回転速度制御手段(例えば、モーターへの速度変更信号出力930)を更に備えてもよい。例えば、画像演算処理装置920がスプライス部180を検知した場合、スプライス部180が分繊手段200を経過する際の通過性をよくすることが出来る。具体的には、撮像手段である検知カメラ910によりスプライス部180を検知すると、スプライス部180に接触する直前から通過するまで、回転分繊手段220の突出部210がスプライス部180に対して最低限の接触にとどまるよう、回転分繊手段220の速度を制御するモードにすることが好ましい。具体的には、スプライス部180を検知した際、長手方向に沿って走行している繊維束速度と回転分繊手段220の回転速度が実質的に同一速度となることが好ましい。実質的に同一速度とは、回転分繊手段220の回転速度を繊維束走行速度の100~95%の速度で回転するモードにすることが好ましい。この範囲を上回る、あるいは下回る場合には、突出部210がスプライス部180の一部を引っ掛かることにより、破断した繊維束が、回転分繊手段220に糸が巻き込まれてしまう場合がある。
 分繊手段200が繊維束100の幅方向に複数存在し、かつ、等間隔に配置される構成では、繊維束100の幅が変化すると、分繊された単糸本数も変化するため、安定した単糸本数の分繊処理が行えなくなることがある。また、撚りを無理やり分繊処理すると、繊維束100を単糸レベルで切れ毛羽を多く発生させるため、絡合部160が集積されてなる絡合蓄積部120の形状が大きくなる。大きな絡合蓄積部120を残しておくと、巻体から解舒される繊維束100に引っかかりやすくなる。
 [撚り部早送り回避]
 繊維束100の撚りを検知した場合、前述の撚りに分繊手段200を突き入れないように制御する以外にも、繊維束100の走行速度を変化させてもよい。具体的には、撚りを検知した後、分繊手段200が繊維束100から抜き出ているタイミングで、撚りが分繊手段200を経過するまでの間、繊維束100の走行速度を早くすることで、効率よく撚りを回避することができる。
 [回転分繊手段]
 以下、本発明に用いることができる回転分繊手段を用いたスプライス部の回避方法(図2)と、撚り部等の回避方法(図9)とを対比しながら説明する。図9は、通常の分繊処理に伴う絡合蓄積部120等が発生している。突出部210を備えた分繊手段200を単純に繊維束100に突き入れる以外にも、分繊手段として回転可能な回転分繊手段220を用いることも好ましい態様である。図9は、回転分繊手段を突き入れる移動サイクルの一例を示す説明図である。回転分繊手段220は繊維束100の長手方向に直交する回転軸240を備えた回転機構を有しており、回転軸240表面には突出部210が設けられている。図中の繊維束走行方向B(矢印)に沿って繊維束100が走行するのにあわせ、回転分繊手段220に設けられた突出部210が繊維束100に突き入れられ、分繊処理が始まる。ここで、図示は省略するが、回転分繊手段220は、回転速度制御機構、押圧力検知機構と回転停止位置保持機構を有していることが好ましい。これらの機構によって、所定の押圧力が回転分繊手段220に作用するまでは、図9(a)の位置で回転停止位置を保持し分繊を続ける。突出部210に絡合部160や絡合蓄積部120が生じる等、所定の押圧力を超えると、図9(b)のように、回転分繊手段220が回転を始める。その後、図9(c)のように、突出部210(図9中黒丸)が繊維束100から抜け、次の突出部210(図9中白丸)が繊維束100に突き入る動作を行う。図9(a)~図9(c)の動作が短ければ短いほど、未分繊処理区間は短くなるため、繊維束の分繊処理区間の割合を多くしたい場合には図9(a)~図9(c)の動作を短くすることが好ましい。絡合部160や絡合蓄積部120は、走行する繊維束に接触している移動しない突出部210にて堰き止められ集まっている。そのため、押圧力の上昇を検知して、突出部210を素早く抜き差しし、絡合部160や絡合蓄積部120を逃がすことが有効である。突出部210は、繊維束の移動速度より、速く抜き差しても繊維束へのダメージは少なく、好ましく適用できる。つまり、走行する繊維束の移動速度と、分繊手段200の抜き差しの速度、あるいは、回転分繊手段220の回転速度には、速度差を有している。
 一方、図2はスプライス部を有する繊維束の分繊処理方法を示す。突出部210を備えた分繊手段200を単純に繊維束100に突き入れる以外にも、分繊手段として回転可能な回転分繊手段220を用いることも好ましい態様である。なお、回転分繊手段の回転は、繊維束を分繊処理する際には、上記のとおり、絡合部や撚り部等の発生に応じて間欠的に回転動作している。図2は、スプライス部を有する繊維束に、回転分繊手段220を突き入れる移動サイクルの一例を示す説明図である。回転分繊手段220は繊維束100の長手方向に直交する回転軸240を備えた回転機構を有しており、回転軸240表面には突出部210が設けられている。図中の繊維束走行方向B(矢印)に沿って繊維束100が走行するのにあわせ、回転分繊手段220に設けられた突出部210が繊維束100に突き入れられ、分繊処理が始まる。ここで、図示は省略するが、回転分繊手段220は、回転速度制御機構、押圧力検知機構と回転停止位置保持機構を有していることが好ましい。これらの機構によって、糸幅検知部900および検知カメラ910によって、スプライス部180が検知されるまでは、回転分繊手段220は、図2(a)の位置で、予め設定した所定の時間の間、回転停止位置を保持し分繊を続ける。その後、図4(a)のように、糸幅検知部900および検知カメラ910によってスプライス部180を検知した場合、突出部210が検知したスプライス部180に接触する直前から通過するまで、図4(b)のように突出部210がスプライス部180に対して最低限の接触にとどまるよう、回転分繊手段220の速度を制御するモードにすることが好ましい。具体的には、スプライス部180を検知した際、長手方向に沿って走行している繊維束速度と回転分繊手段220の周速度が実質的に同一速度となることが好ましい。これは、速度差が生じると、突き入れた突出部210とスプライス部180に接触する時間が長くなるため、スプライス部180を含む繊維束100を構成する単糸へのダメージが大きくなるからである。接触する距離については、速度と接触時間により決まり、接触時間が長くなると接触時間も長くなる。また、接触時間を短くするため、回転分繊手段210の周速度を速くすると、突出部210を突き入れる回数が多くなり、繊維束100を構成する単糸へのダメージが大きくなるからである。ここでいう、実質的に同一速度とは、回転分繊手段220の周速度を繊維束走行速度の100~95%の速度で回転し、運転することを意味する。
 ここで、回転分繊手段220の表面の突出部210の突起の間隔について説明する。回転分繊手段220に突出部210を多く配置することで、分繊処理割合の多い繊維束100を得られたり、回転分繊手段220の寿命を長くしたりすることができる。分繊処理割合の多い繊維束とは、繊維束内における分繊処理された長さを長くした繊維束もしくは、分繊処理された区間と未分繊処理の区間との発生頻度を高めた繊維束のことである。また、1つの回転分繊手段220に設けられた突出部210の数が多いほど、繊維束100と接触して突出部210が磨耗する頻度を減らすことにより、寿命を長くすることができる。突出部210を設ける数としては、円盤状の外縁に等間隔に3~12個配置することが好ましく、より好ましくは4~8個である。隣接する突出部210との間隔は、図1(b)のように、スプライス部における突出部210との接触を最小に抑えるため、スプライス部の長さ以上の間隔としてもよい。また、図1(c)のように、スプライス部の長さ未満であって構わない。隣接する突出部210の間隔がスプライス部の長さより短くても、同一速度で回転することによって、突出部210のそれぞれの歯が挿入されるのみで、ずれを伴う応力は発生しないため、繊維束のダメージが低く抑えられるためである。以上のとおり、部分分繊繊維束内にスプライス部が存在する場合においても、スプライス部が回転分繊手段220の突出部210に接触し破断することを防止できることにより、繊維束を連続して長時間、安定的に分繊処理することができる。さらに、スプライス部を有する安価なラージトウの連続分繊処理が可能となり、成形品の材料コスト、製造コストの低減をはかることが可能になる。
 また、スプライス部の分繊処理方法は、撚り部等の分繊処理方法と両立させることが好ましい。繊維束幅が安定した繊維束100を得ようとする場合、回転分繊手段220には、撚りを検知する撮像手段を有していることが好ましい。具体的には、撮像手段が撚りを検知するまでの通常時は、回転分繊手段220は回転および停止を間欠的に繰り返すことで分繊処理を行い、撚りを検知した場合には、回転分繊手段220の回転速度を通常時より上げる、および/または停止時間を短くすることで、繊維束幅を安定させることができる。部分分繊処理において、回転分繊手段220の間欠的な回転と停止を繰り返す方法以外にも、常に回転分繊手段220を回転し続けてもよい。その際、繊維束100の走行速度と回転分繊手段220の回転速度とを、相対的にいずれか一方を早くする、もしくは遅くしてもよい。相対速度を調整することにより、分繊作用を自在にコントロールが可能となる。
 [分繊手段:上下往復]
 本発明は、分繊手段200、回転分繊手段220の突き入れと抜き取りを、分繊手段200、回転分繊手段220の往復移動によって行う上下往復移動機構を更に有してもよい。また、分繊手段200、回転分繊手段220を繊維束100の繰り出し方向に沿って上下往復移動させるための上下往復移動機構を更に有することも好ましい態様である。なお、上下往復移動機構には、圧空や電動のシリンダやスライダなどの直動アクチュエータを用いることができる。
 スプライス部を含んだ繊維束を使用する際においても、分繊手段200、回転分繊手段220の突き入れと抜き取りを、分繊手段200、回転分繊手段220の上下往復移動によって行う上下往復移動機構を更に有してもよい。また、分繊手段200、回転分繊手段220を繊維束100の繰り出し方向に沿って上下往復移動させるための上下往復移動機構を更に有することも好ましい態様である。
 ここで、図示は省略するが、糸幅検知部900および検知カメラ910によって、スプライス部180が検知されるまでは、分繊手段200、回転分繊手段220は、予め設定した所定の時間の間、間欠的に上下往復移動を繰り返す。その後、糸幅検知部900および検知カメラ910によってスプライス部180を検知した場合、検知したスプライス部180に接触する直前から通過するまで、分繊手段200、回転分繊手段220がスプライス部を含んだ繊維束100から抜き取り状態になるよう制御することが好ましい。なお、往復移動機構には、圧空や電動のシリンダやスライダなどの直動アクチュエータを用いることができる。
 [角部]
 突出部210の先端における繊維束100との接触部の形状は、図7に示すように、角部を丸めた形状とすることが好ましい。突出部210の角部230L、230Rは、図8(a)に示すような円弧状(曲率半径:r)、図8(b)に示すような部分的に円弧R1、R2(角度範囲:θ1、θ2、曲率半径:r1、r2)と直線L1の組み合わせのように、角部全体として曲面状に形成することが好ましい。
 角部の形状が不十分で鋭利な場合、単糸がカットされやすくなり、分繊処理する際に、繊維束100が枝毛状に飛び出したり、毛羽の発生が増えやすくなったりする。枝毛が飛び出すと、搬送中のロールに巻きついたり、毛羽が駆動ロールに堆積して繊維束を滑らせたり、等の搬送不良を発生させることがある。また、カットされた単糸は毛羽となって絡合部を形成する原因となりうる。絡合部が集積されてなる絡合蓄積部が大きくなると、巻体から解舒される繊維束に引っかかりやすくなる。
 図8(a)における曲率半径rは、接触部の板厚寸法に0.01~0.5を乗じた寸法が好ましく、0.01~0.2を乗じた寸法がより好ましい。また、図8(b)の円弧部分は、複数設けてもよい。円弧部分と直線部分は任意に設定することができる。
[中間基材の製造方法]
 本発明において、中間基材とは、不連続強化繊維からなるマットに熱硬化性樹脂および/または熱可塑性樹脂を含浸させてなる繊維強化樹脂シートのことである。シートは、炭素繊維等の強化繊維と樹脂材料とが複合されており、炭素繊維等の繊維束が樹脂材料の分散または配列された状態で、形状はシート状の基材である。このシート状の基材は、製品の構造に合わせて積層され、たとえば加圧成形によってコンポジット製品となる。
 中間基材の製造方法としては、例えば、図10、図11に示すような下記の(1)塗工工程、(2)カット工程および(3)樹脂含浸工程を有する方法があげられる。一般に、中間基材はSMC加工で製造される。図10は、熱硬化性樹脂を塗工する場合の中間基材の製造工程の1例を示す。図11は、熱可塑性樹脂を塗工する場合の中間基材の製造工程の1例を示す。図10および図11において、ロール体の部分分繊繊維束1502であり、クリール1501から巻き出され、カット工程1503にて所定の長さに切断される。この際、切断方向は部分分繊繊維束の長手方向に対して角度θ(0°<θ≦90°)でカットされる。そして、分散機構1504を経て、分割された繊維束の小片となり、樹脂コンパウンド1506上に散布される。さらに、樹脂含侵工程1511に搬送され、中間基材1512となる。そして、中間基材1512は、さらに後工程のために、一旦、ロール状に巻き取られる。以下、(1)工程から(3)工程までを詳細に説明する。
 (1)塗工工程1509:塗工する樹脂が熱硬化性樹脂である場合は、所定の方向に搬送される第1シート1507および第2シート1508の上に樹脂を含むペーストを塗工する(図10)。また、塗工する樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、カット後の繊維束の上から散布する(図11)。
 熱硬化性樹脂とは、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂として、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、さらに共重合させたものであってもよい。
 また、熱可塑性樹脂とは、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂として、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、さらに共重合させたものであってもよい。
 なお、塗工する熱硬化性樹脂および/または熱可塑性樹脂の他にも、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、増粘剤などを混合したものを用いることもできる。
 (2)カット工程1503:走行する部分分繊繊維束はカッター刃を使って所定の長さに切断される。切断方向は部分分繊繊維束の長手方向に対して角度θ(0°<θ≦90°)であれば切断可能であるが、より好ましくは、角度θは8°~20°が好ましい。長手方向に対し角度をつけることで、その後の樹脂含侵状態が良好であり好ましい。塗工する樹脂が熱硬化性樹脂である場合は、連続する繊維束を裁断機でカットして、所定方向に搬送される第1シート1507の上に散布する(図10)。また、塗工する樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、連続する繊維束を裁断機でカットして、所定方向に搬送されるコンベアベルトの上に散布する(図11)。
 この際、均一な目付けや厚みとなるように散布させるため、カット後に分散機構を用いてもよい。この分散機構として、カット後の繊維束を突起物を有する回転するロールに衝突させる機構や、エアーを吹き付ける機構などを用いることができる。
 (3)樹脂含浸工程1511:塗工する樹脂が熱硬化性樹脂である場合は、繊維束が散布された第1シート1507の上に、ペーストが塗工された第2シート1508を重ね合わせた後、第1シート1507と前記第2シート1508と間に挟み込まれたペーストおよび繊維束を加圧することによって、繊維束のフィラメント間に樹脂を含浸させる(図10)。また、塗工する樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、繊維束および熱可塑性樹脂が散布されたコンベアベルトを、上側からコンベアベルトで重ね合わせ、さらに加熱下で加圧することによって、繊維束のフィラメント間に樹脂を含浸させる(図11)。
 [成形品の製造方法]
 成形品の製造方法としては、例えば、下記のプレス工程を有する方法があげられる。
プレス工程:中間基材を所定のサイズに切り出した後、加圧プレス機により加圧かつ加温条件下で所定時間プレスする。
 [部分分繊繊維束の分割数の評価方法]
  部分分繊繊維束は、長手方向に切断され、SMC工程に用いられる。カットした部分分繊繊維束の分割しやすさを確認することにより、後工程であるSMC加工をする前に良好な分布状態か否かを事前に評価する方法を説明する。
 本発明における、「分割数」とは、ボビン状に巻取りをおこなった部分分繊繊維束(幅20mm~100mm)を巻き出した後、任意の長さにカットした繊維束に衝撃を与え、部分分繊繊維束をばらばらにしたもので、分繊による切れ目を起点として、分割された状態をピース(小片)の数として表したものである。繊維束が分割された小片において、重量が0.0007g以上の小片を1個とカウントする。分割数は正の整数であるが、分割数は10回の測定を行い、小数第1位までの平均値を用いることが好ましい。
 本発明に用いられる分割数評価方法としては、部分分繊繊維束の製造方法によって得られる部分分繊繊維束を任意の長さにカットし、その後、カットした部分分繊繊維束に対して衝撃を与えたのち、部分分繊繊維束の分割数を確認するものである。本評価方法は、上述のSMC工程の(2)カット工程における部分分繊繊維束の分散状態を事前確認する目的に適していることを見出した。
 本発明における部分分繊繊維束のカット長さの条件は、好ましくは5mm以上35mm未満であり、さらに好ましくは、10mm以上21mm未満である。
 また、本発明におけるカットした部分分繊繊維束に対する衝撃付与方法としては、部分分繊繊維束を任意の容器に入れ、任意の高さから落下させて衝撃を与える方法が好ましい。図12は、分割数評価方法における衝撃の与え方の1例を示す概略図である。図12(a)において、カットした部分分繊繊維束1000は、容器1004に封入され、高さHの筒状ガイド1005の上部から底板1006へ自由落下される。図12(b)は、自由落下後の部分分繊繊維束1000が底板との衝突による衝撃でばらばらに分割された状態を示す。このときの衝撃を付与する条件としては、加速度80m/s2以上を60ms付与する条件から加速度250m/s2以下を60ms付与する条件が好ましく、さらに好ましくは、加速度90m/s2以上を60ms付与する条件から加速度120m/s2以下を60ms付与する条件である。「加速度90m/s2×60ms」とは、自由落下速度に関連し、自由落下で得られる加速度(90m/s)を時間累積(60m秒)することで衝撃の強さ(力積)を表している。
 また、本発明におけるカットした部分分繊繊維を入れる容器は、落下した際の衝撃に耐え得る材質の容器1004が好ましく、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、アルミ、ステンレス製等の様々な材質のものを用いることができる。
 また、本発明におけるカットして部分分繊繊維束を入れた容器1004を任意の高さHから落下させたとき、衝撃緩衝のために床面に敷設する底板1006の材質は、テフロン(登録商標)、ゴム、ウレタンフォーム、発砲ポリエチレンフォーム、ゴムスポンジ製等の様々な材質のものを用いることができる。
 また、他の衝撃付与方法としては、任意の大きさの板の上に部分分繊繊維束を載せ、板の水平方向下側から振動を当てる方法、任意の大きさの板の上に部分分繊繊維束を載せ、板の水平方向下側からハンマーで叩いて衝撃を与える方法を用いることができる。このとき使用する板の材質は、ステンレス、アルミ、銅、テフロン(登録商標)製等の様々な材質のものを用いることができる。このとき、繊維束に付与する衝撃条件としては、加速度に換算すると80m/s2以上を60ms付与する条件から、250m/s2以下の加速度を60ms付与する条件が好ましく、さらに好ましくは、90m/s2以上の加速度を60ms付与する条件から、120m/s2以下の加速度を60ms付与する条件である。加速度80mm/s2未満では、部分分繊繊維束に与える衝撃が少ないため分割しにくく、後加工工程の分散状態の予測と異なってしまう。加速度が250m/s2を超えると部分分繊繊維束に与える衝撃が大きすぎるため分割しすぎてしまい、後加工工程の分散状態の予測と異なってしまう。
 分割数の臨界的意義について説明する。まず、SMCの物性および品位を安定的かつ良好なものにするには、SMC工程での分割フィラメント数を11.1×10以下にする必要があり、割繊工程での繊維束通過性を良好なものにするには、分割フィラメント数を1.5×10以上にする必要がある。
 さらに好ましくは、分割フィラメント数が3×10の場合が、物性および毛羽品位が最も安定である。分割フィラメント数下限である11.1×10以上となった場合、分割数が小さく割繊幅が広くいため、シートに散布した際に隙間が発生し、明らかな物性低下を引き起こす。また、分割フィラメント数が1.5×10以下となった場合、物性は問題ないものの分繊処理手段の割繊歯と割繊歯のピッチが狭くなることにより、繊維詰まりが発生し、毛羽が多くなり品位低下を引き起こす。つまり、上記分割数評価方法にて、実際の部分分繊繊維束の分割しやすさを確認し、分割数Yが
非スプライス部:(X/11.1×10) ≦ Y  ≦ (X/1.5×10) [式1]
 スプライス部:(X/25.0×10) ≦ Y  ≦ (X/2.5×10)[式2]
であるとき、後工程のSMC加工をするに良好な分布状態を示す部分分繊繊維束であることを、事前に確認することが可能であり、異常品の流出を未然に防止する効果がある。
 以下に実施例および比較例を挙げて本発明を説明する。なお、本発明は本実施例や比較例によって何ら限定解釈されるものではない。
 まず、実施例、比較例で用いた繊維束について説明する。
 繊維束(1):繊維径繊維束7.2μm、引張弾性率240GPa、フィラメント数50000本の連続した炭素繊維束を用いた。(ZOLTEK社製、製品名:“ZOLTEK(登録商標)”PX35-50K 繊維数:50000本)
 特性値の測定方法、並びに効果の評価方法は次のとおりである。
 (1)分割数の評価
  評価は室温で行った。部分分繊繊維束を長手方向に対し垂直方向に15mmにカットする。カットした部分分繊繊維束1000は、フッ素樹脂製の秤量びん(容器1004)に封入する。部分分繊繊維束1000への衝撃は、図12の概略図に示す自然落下法で与える。図12では、塩化ビニル製パイプを筒状ガイド1005に用い、筒状パイプの底面にはゴム製の底板1006が敷設されている。カットした部分分繊繊維束が入った容器1004を筒状パイプの上部にセットし、1mの高さHから自然落下させる。容器1004は底板1006に衝突し停止する。その際、カットした部分分繊繊維束1000には、100m/s2の加速度が60m秒間付与されている。この衝撃条件を、「加速度100m/s2×60ms」と表記する。
 その後、容器1004から部分分繊繊維束1000と取り出し、ばらばらになった繊維束の小片の個数を数える。評価は10回測定を行って、平均値を算出する。平均値は小数第2位を四捨五入し、小数第1位までの値を平均分割数とする。
 (2)加工シート上に分散した場合の目隙状態の評価
 図10のSMC工程に投入し、(2)カット工程後において、シートへのカットした部分分繊繊維束の分散状態を目視で観察した。シート上に敷き詰められた部分分繊繊維束を上面から見たときに、敷き詰められた部分分繊繊維束の隙間から下地であるシートが見えた場合を「目隙あり」、完全に見えない場合を「目隙なし」と判定する。
 <実施例1>
 図1(a)に示す構成を用いて部分分繊繊維束を作製した。走行する繊維束においてスプライス部を検知し、スプライス部に相対する回転分繊手段220の抜き刺しする運転モードを変更させる装置であった。スプライス部を含んだ繊維束(100)を、ワインダーを用いて一定速度20m/minで巻き出し、巻き出した繊維束(100)を10Hzで軸方向へ振動する振動拡幅ロールに繊維束(100)を通した。繊維束(100)を拡幅した後に、45mm幅に規制された幅規制ロールを通すことで45mmへ拡幅した拡幅後強化繊維を得た。スプライス部は、長手方向に100mmで幅は45mmより狭く、幅方向に15mmであった。得られたスプライス部を含んだ繊維束(100)の拡幅後繊維束に対して、厚み0.3mm、幅3mm、高さ20mmの突出形状を具備する回転分繊手段(220)を繊維束(100)の幅方向に対して3mm等間隔に平行にセットした分繊処理手段を準備した。この分繊処理手段にてスプライス部を含んだ拡幅繊維束に対して、回転分繊手段220が114rpmの速度で回転することによって間欠的に抜き刺され、部分分繊繊維束を作製した。回転速度は、繊維束の移動速度と同一ではなかった。
 このとき、回転分繊処理手段220は、一定速度20m/minで走行する拡幅後繊維束に対して、3sec間、回転分繊手段(220)を突き刺して分繊処理区間(156mm)を生成し、0.5sec間(10mm)で突き刺さずに分繊処理を抜き、未分繊処理区間を作成した。回転分繊手段220の回転により、再度突き刺す動作と抜き出す動作繰り返しおこなった。ただし、スプライス部が回転分繊手段(220)に接近した際に、運転モード変更により、繊維束の長手方向に沿う走行速度と実質的に同一速度20m/minで回転分繊手段(220)を回転させた。
 得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して15分割に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部が分繊処理された際、スプライスの長手方向の長さが100mmであるのに対し、回転分繊手段に具備される突出部間の長手方向の長さは19mmであるためスプライス部が回転分繊手段(220)にわずかに接触した。その接触距離は25mmであったが、スプライス部が破断すること無く、安定して分繊処理を行うことが出来た。結果を表1に示す。
 また、得られた部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に15mmにカットし、そのカットした部分分繊繊維束に対して、「加速度100m/s2×60ms」の条件の衝撃を与えた((1)分割数の評価による)。平均分割数は15.2であった。また、加工用シート上に分散した際に目隙なく分散することを確認した。結果を表1に示す。
 <実施例2>
 実施例1と同様の条件かつ、部分分繊繊維束のスプライス部を検知し、スプライス部に相対する突出部の抜き刺しする運転モードを変更させる装置を準備した。
 スプライス部が分繊処理手段に接近した際に、運転モード変更により、突出部の移動速度を繊維束の走行方向に沿う方向に繊維束の95%の速度(19m/分)で回転させて運転すること以外は実施例1と同様の条件にて部分分繊繊維束を作製した。得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して15分割の範囲に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、スプライス部が回転分繊手段(220)にわずかに接触したが、スプライス部が破断すること無く、安定して分繊処理を行うことが出来た。また、得られた部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に15mmにカットし、そのカットした部分分繊繊維束に対して、「加速度100m/s2×60ms」の条件の衝撃を与えた際、平均分割数は15.3であった。また、加工用シート上に分散した際に目隙なく分散することを確認した。結果を表1に示す。
 <実施例3>
 図3(a)(b)に示す、鉄製のブレードが上下する分繊手段200にて分繊繊維束を作製した。スプライス部を含んだ繊維束(100)を、ワインダーを用いて一定速度20m/minで巻出し、巻き出した繊維束(1)を10Hzで軸方向へ振動する振動拡幅ロールに強化繊維を通し、強化繊維を拡幅した後に、45mm幅に規制された幅規制ロールを通すことで45mmへ拡幅した拡幅繊維束を得た。得られたスプライス部を含んだ繊維束(100)に対して、厚み0.3mm、幅3mm、高さ20mmの突出形状を具備する分繊手段(200)(鉄製プレート製)が、スプライス部を含んだ繊維束(100)の幅方向に対して3mm等間隔に並行にセットした分繊手段(200)を準備した。
 この分繊処理手段が、スプライス部を含んだ繊維束(100)に対して、図3(b)に示すようにスプライス部を含んだ繊維束(100)の走行方向に対して、繊維束の下側から分繊手段(200)を垂直に突き入れ、垂直に抜き取る一連の動きを間欠的におこない、部分分繊繊維束を作製した。
 このとき、分繊処理手段は一定速度20m/minで走行する拡幅繊維束に対して、3sec間、分繊処理手段を突き刺して分繊処理区間を1000mm長さ生成し、0.5sec間で分繊処理を抜き未処理分繊区間を167mm作成した。再度突き刺す動作を繰り返しおこなった。ただし、スプライス部が分繊手段(200)に接近した際に、運転モード変更により、分繊手段(200)によるスプライス部を含んだ繊維束(100)への突き入れを一時停止させることで、分繊手段(200)がスプライス部を含んだ繊維束(100)に突き入れる時期を変動させた。停止を開始するタイミングと停止させる時間は、スプライス部を検知した位置から分繊手段までの距離(m)を、繊維束の移動速度(m/分)で割り、停止開始時間を求めた。また、検知したスプライス部の画像から狭幅になった長さ(m)を求め、繊維束の移動速度から停止時間を求めた。
 得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に15分割の範囲に分割されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部が分繊処理された際、スプライス部が鉄製プレートに接触すること無く、かつスプライス部が破断すること無く安定して分繊処理をおこなうことが出来た。また、得られた部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に15mmにカットし、そのカットした部分分繊繊維束に対して、「加速度100m/s2×60ms」の条件の衝撃を与えた際、平均分割数は15.1であった。また、加工用シート上に分散した際に目隙なく分散することを確認した。結果を表1に示す。
 <実施例4>
 図1(a)に示す構成の部分分繊繊維束を作製した。厚み0.3mm、幅3mm、高さ20mmの突出形状を具備する回転分繊手段(220)を繊維束(100)の幅方向に対して11.1mm等間隔に平行にセットした分繊処理手段を準備した以外は、実施例1と同様にして分繊処理を行った。スプライス部が回転分繊手段(220)に接近した際に、運転モード変更により、繊維束の長手方向に沿う走行速度と実質的に同一速度で回転分繊手段(220)を回転させた。
 得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して4.5~6.0分割の範囲に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部が分繊処理された際、スプライス部が回転分繊手段(220)にわずかに接触したが、スプライス部が破断すること無く、安定して分繊処理を行うことが出来た。また、得られた部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に15mmにカットし、そのカットした部分分繊繊維束に対して、「加速度100m/s2×60ms」の条件の衝撃を与えた際、非スプライス部は、4.5~6.0分割の範囲で分割することを確認した。また、加工用シート上に分散した際に多少の目隙が発生することを確認したが、問題になるレベルではなかった。結果を表1に示す。
 <実施例5>
 図1(a)に示す構成の部分分繊繊維束を作製した。厚み0.3mm、幅3mm、高さ20mmの突出形状を具備する回転分繊手段(220)を繊維束(100)の幅方向に対して1.5mm等間隔に平行にセットした分繊処理手段を準備した以外は、実施例1と同様にして分繊処理を行った。スプライス部が回転分繊手段(220)に接近した際に、運転モード変更により、繊維束の長手方向に沿う走行速度と実質的に同一速度で回転分繊手段(220)を回転させた。
 得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して30.0~33.0分割の範囲に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部が分繊処理された際、スプライス部が回転分繊手段(220)にわずかに接触したが、スプライス部が破断すること無く、安定して分繊処理を行うことが出来た。また、得られた部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に15mmにカットし、そのカットした部分分繊繊維束に対して、加速度「100m/s2×60ms」の条件の衝撃を与えた際、非スプライス部は30.0~33.0分割の範囲となることを確認した。また、加工用シート上に分散した際に目隙は無いが、樹脂が含浸しにくい嵩高の状態となることを確認した。結果を表1に示す。
 <実施例6>
 実施例4と同様の条件かつ、部分分繊繊維束のスプライス部を検知し、スプライス部に相対する突出部の抜き刺しする運転モードを変更させる装置(図4を参照)を準備した。
 スプライス部が分繊処理手段に接近した際に、運転モード変更により、突出部の速度を繊維束の走行方向に沿う方向に糸速の95%の速度で回転させて運転すること以外は実施例1と同様の条件にて部分分繊繊維束を作製した。得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して4.5~6.0分割の範囲で分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、スプライス部が回転分繊手段(220)にわずかに接触したが、スプライス部が破断すること無く、安定して分繊処理を行うことが出来た。また、得られた部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に15mmにカットし、そのカットした部分分繊繊維束に対して、「加速度100m/s2×60ms」の条件の衝撃を与えた際、非スプライス部は4.5~6.0分割の範囲で分割することを確認した。また、加工用シート上に分散した際に多少の目隙が発生することを確認したが、問題になるレベルではなかった。結果を表1に示す。
 <実施例7>
 実施例5と同様の条件かつ、部分分繊繊維束のスプライス部を検知し、スプライス部に相対する突出部の抜き刺しする運転モードを変更させる装置を準備した。図4に示すように実施例1と同様の条件かつ、部分分繊繊維束のスプライス部を有する狭幅部分を割繊工程手前で検知し、その検知したスプライス部の狭幅部分の情報をもとに、突出部のモーターへ回転速度変更信号を送り、分繊手段の回転速度を繊維束の搬送速度と実質的に同一にすることにより、スプライス部への分繊手段の突き入れ面積が最小限になるような運転モードへと変更させる装置を準備した。
 スプライス部が分繊処理手段に接近した際に、運転モード変更により、突出部の速度を繊維束の走行方向に沿う方向に糸速の95%の速度で回転させて運転すること以外は実施例1と同様の条件にて部分分繊繊維束を作製した。得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して30.0~33.0分割の範囲に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、スプライス部が回転分繊手段(220)にわずかに接触したが、スプライス部が破断すること無く、安定して分繊処理を行うことが出来た。また、得られた部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に15mmにカットし、そのカットした部分分繊繊維束に対して、「加速度100m/s2×60ms」の条件の衝撃を与えた際、非スプライス部は30.0~33.0分割の範囲になることを確認した。また、加工用シート上に分散した際に目隙は無いが、繊維同士の重なり部分が多い状態で分散することを確認した。結果を表1に示す。
 <実施例8>
 図3(a)(b)に示すような方法にて分繊繊維束を作製した。厚み0.3mm、幅3mm、高さ20mmの突出形状を具備する分繊手段(200)(鉄製プレート製)が、スプライス部を含んだ繊維束(100)の幅方向に対して11.1mm等間隔に並行にセットした分繊手段(200)を準備した以外は、実施例3と同様にして分繊処理を行った。
 この分繊処理手段が、スプライス部を含んだ繊維束(100)に対して、図3(b)に示すようにスプライス部を含んだ繊維束(100)の走行方向に対して、繊維束の下側から分繊手段(200)を垂直に突き入れ、垂直に抜き取る一連の動きを間欠的におこない、部分分繊繊維束を作製した。
スプライス部が分繊手段(200)に接近した際に、運転モード変更により、分繊手段(200)によるスプライス部を含んだ繊維束(100)への突き入れを一時停止させることで、分繊手段(200)がスプライス部を含んだ繊維束(100)に突き入れる時期を変動させた。
 得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に4.5~6.0分割の範囲に分割されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部が分繊処理された際、スプライス部が鉄製プレートに接触すること無く、かつスプライス部が破断すること無く安定して分繊処理をおこなうことが出来た。また、得られた部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に15mmにカットし、そのカットした部分分繊繊維束に対して、「加速度100m/s2×60ms」の条件の衝撃を与えた際、非スプライス部は4.5~6.0分割の範囲になることを確認した。また、加工用シート上に分散した際に多少の目隙が発生することを確認した。結果を表1に示す。
 <実施例9>
 図3(a)(b)に示すような方法にて分繊繊維束を作製した。厚み0.3mm、幅3mm、高さ20mmの突出形状を具備する分繊手段(200)(鉄製プレート製)が、スプライス部を含んだ繊維束(100)の幅方向に対して1.5mm等間隔に並行にセットした分繊手段(200)を準備した以外は、実施例3と同様にして分繊処理を行った。
 この分繊処理手段が、スプライス部を含んだ繊維束(100)に対して、図3(b)に示すようにスプライス部を含んだ繊維束(100)の走行方向に対して、繊維束の下側から分繊手段(200)を垂直に突き入れ、垂直に抜き取る一連の動きを間欠的におこない、部分分繊繊維束を作製した。スプライス部が分繊手段(200)に接近した際に、運転モード変更により、分繊手段(200)によるスプライス部を含んだ繊維束(100)への突き入れを一時停止させることで、分繊手段(200)がスプライス部を含んだ繊維束(100)に突き入れる時期を変動させた。
 得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に30.0~33.0分割の範囲に分割されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部が分繊処理された際、スプライス部が鉄製プレートに接触すること無く、かつスプライス部が破断すること無く安定して分繊処理をおこなうことが出来た。また、得られた部分分繊繊維束を長手方向に対し、垂直方向に15mmにカットし、そのカットした部分分繊繊維束に対して、「加速度100m/s2×60ms」の条件の衝撃を与えた際、非スプライス部は30.0~33.0分割の範囲になることを確認した。また、加工用シート上に分散した際に目隙は無いが、繊維同士の重なり部分が多い状態で分散することを確認した。結果を表1に示す。
 <比較例1>
 糸幅検知部900がなく、スプライス部が分繊手段に接近した際に、運転モード変更機能が無いこと以外は、実施例1と同様の条件にて部分分繊繊維束を作製した。
 得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して15分割に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部が分繊処理された際、スプライス部が回転分繊手段(220)に接触してスプライス部の一部が破断し、破断部分が並列された回転分繊手段(220)の間に詰まり、堆積して糸が切れた。結果を表1に示す。
 <比較例2>
 スプライス部が分繊処理手段に接近した際に、繊維束の撚りの有無を検知する撮像手段を具備し、繊維束の撚りが突出部に接触する直前から通過するまで、繊維束への押圧力が低減させるように分繊手段を制御する装置を準備して運転すること以外は、実施例3と同様の条件にて部分分繊繊維束を作製した。具体的には、撮像手段により撚りを検知し、突出部が検知した撚りに接触する直前から通過するまで、分繊手段の突出部への繊維束が当たるときにかかる押圧力が低減されることが好ましい。撚りを検知した際、押圧力の上限値の0.01~0.8倍の範囲に低減させることが好ましい。この範囲を下回る場合、実質的に押圧力を検知できなくなるため、押圧力の制御が困難になり、制御機器自体の検出精度を高める必要が生じる。また、この範囲を上回る場合には、撚りを分繊処理する頻度が多くなり、繊維束が細くなる。
 得られた部分分繊繊維束は、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して15分割の範囲に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、通常、繊維束の撚れている狭幅部分を検知する撮像手段において、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部は、検知され、押圧力が低減された状態となったが、繊維束と実質的に同じ速度としなかった。そのため、分繊処理された際、スプライス部が回転分繊手段(220)に接触してスプライス部の一部が破断し、破断部分が並列された回転分繊手段(220)の間に詰まり、堆積して糸が切れた。結果を表1に示す。
 <比較例3> 
 糸幅検知部900がなく、スプライス部が分繊手段に接近した際に、運転モード変更機能が無いこと以外は、実施例4、5、6、7と同様の条件にて部分分繊繊維束を作製した。
 得られた部分分繊繊維束は、実施例4および6と同様の条件下では、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して4.5分割に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部が分繊処理された際、スプライス部が回転分繊手段(220)に接触してスプライス部の一部が破断し、破断部分が並列された回転分繊手段(220)の間に詰まり、堆積して糸が切れた。結果を表1に示す。
 また、得られた部分分繊繊維束は、実施例5および7と同様の条件下では、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して30.0~33.0分割の範囲に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部が分繊処理された際、スプライス部が回転分繊手段(220)に接触してスプライス部の一部が破断し、破断部分が並列された回転分繊手段(220)の間に詰まり、堆積して糸が切れた。結果を表1に示す。
 <比較例4>
 スプライス部が分繊処理手段に接近した際に、繊維束の撚りの有無を検知する撮像手段を具備し、繊維束の撚りが突出部に接触する直前から通過するまで、繊維束への押圧力が低減させるように分繊手段を制御する装置を準備して運転すること以外は、実施例3、8、9と同様の条件にて部分分繊繊維束を作製した。
 得られた部分分繊繊維束は、実施例3と同様の条件下では、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して15分割の範囲に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、通常、繊維束の撚れている細幅部分を検知する撮像手段において、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部は、検知され、押圧力が低減された状態となったが、スプライス部と判断されなかったため、分繊処理を停止処理しなかった。そのため、分繊処理された際、スプライス部が回転分繊手段(220)に接触してスプライス部の一部が破断し、破断部分が並列された回転分繊手段(220)の間に詰まり、堆積して糸が切れた。結果を表1に示す。
 また、得られた部分分繊繊維束は、実施例8と同様の条件下では、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して4.5~6.0分割の範囲に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、通常、繊維束の撚れている細幅部分を検知する撮像手段において、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部は、検知され、押圧力が低減された状態となったが、分繊処理された際、スプライス部が回転分繊手段(220)に接触してスプライス部の一部が破断し、破断部分が並列された回転分繊手段(220)の間に詰まり、堆積して糸が切れた。結果を表1に示す。
 さらに、得られた部分分繊繊維束は、実施例9と同様の条件下では、分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して4.5~6.0分割の範囲に分繊されており、少なくとも1つの分繊処理区間の少なくとも1つの端部に単糸が交絡した部分が蓄積されてなる絡合蓄積部(120)を有していた。部分分繊繊維束を500m作製したところ、通常、繊維束の撚れている細幅部分を検知する撮像手段において、部分分繊繊維束内に存在するスプライス部は、検知され、押圧力が低減された状態となったが、分繊処理された際、スプライス部が回転分繊手段(220)に接触してスプライス部の一部が破断し、破断部分が並列された回転分繊手段(220)の間に詰まり、堆積して糸が切れた。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 なお、表1内で示している「スプライス部に分繊手段が接触する距離」とは、図1に示す機構にて、スプライス部(180)が分繊処理手段である突出部(210)に接近した際に、運転モード変更により、繊維束(100)の長手方向に沿う走行速度と実質的に同一速度で突出部(210)を回転させた際、スプライス部(180)に突出部(210)が接触することがあるが、その際の接触部(211)の長手方向の距離のことである。
 本発明は、複数の単糸からなる繊維束を2つ以上の細い束に分繊することが望まれるあらゆる繊維束に適用できる。特に強化繊維を用いる際は、得られた部分分繊繊維束はマトリックス樹脂を含浸した不連続繊維の中間基材など、あらゆる強化繊維複合材料に用いることができる。
 100: 繊維束
 110:分繊処理区間
 120: 絡合蓄積部
 130: 未分繊処理区間
 140: 毛羽溜まり
 150: 分繊処理部
 160: 絡合部
 170: 分繊距離
 180: スプライス部
 200: 分繊手段
 210: 突出部
 211: 接触部
 220: 回転分繊手段
 230L、230R: 角部
 240: 回転軸
 900: 糸幅検知部
 910: 検知カメラ
 920: 画像処理装置
 930: 速度変更信号出力
 1501:クリール
 1502:炭素繊維
 1503:カット工程
 1504:分散機構
 1505:フィルム
 1506:樹脂コンパウンド
 1507:第1シート
 1508:第2シート
 1509:塗工工程
 1510:コンベア
 1511:樹脂含浸工程
 1512:中間基材
 1000:カットした部分分繊繊維束
 1004:容器
 1005:筒状ガイド
 1006:底板
 

Claims (19)

  1.  スプライス部を有する繊維束を長手方向に沿って走行させながら、分繊手段の突出部が、分繊処理部において繊維束に突き入れと抜き取りを繰り返すことにより、繊維束の長手方向の一部分を分繊する部分分繊繊維束の製造方法であって、
    スプライス部を検知して得られるスプライス部の位置情報に基づき、スプライス部の手前において前記分繊手段の突出部を前記繊維束から抜き取り、前記スプライス部が分繊処理部を通過する際、A条件またはB条件を満たす、部分分繊繊維束の製造方法。
    A条件:分繊手段の突出部の突き入れが停止される
    B条件:分繊手段の突出部の移動速度が、繊維束の走行速度と実質的に同一の速度とされる
  2.  前記スプライス部が、前記分繊処理部を通過するときには、分繊手段が繊維束の移動速度と実質的に同一速度で移動させることで、分繊手段の突出部が繊維束に突き入れる時期を変動させる請求項1に記載の部分分繊繊維束の製造方法。
  3.  前記分繊手段が、前記繊維束の長手方向に直交する回転軸を備え、前記回転軸表面の一部に前記突出部が複数設けられている請求項1または2に記載の部分分繊束の製造方法。
  4.  前記分繊手段の突出部を前記繊維束から抜き取り、前記スプライス部を通過させた後、再度分繊手段の突出部を繊維束に突き入れる間、繊維束の走行速度と前記分繊手段が実質的に同一速度で移動することにより、前記再度分繊手段が繊維束を突き入れる時期を変動させる請求項1~3のいずれかに記載の部分分繊繊維束の製造方法。
  5.  前記スプライス部が、前記分繊処理部を通過するときには、分繊手段による繊維束の突き入れを一時停止させることで、分繊手段の突出部が繊維束に突き入れる時期を変動させる請求項1に記載の部分分繊繊維束の製造方法。
  6.  前記繊維束に突き入れた前記分繊手段から前記繊維束の長手方向上流にスプライス部を検知する撮像手段を設け、繊維束の幅の変化率に基づいて、スプライス部の検知を行う請求項1~5のいずれかに記載の部分分繊繊維束の製造方法。
  7.  繊維束が強化繊維である請求項1~6のいずれかに記載の部分分繊繊維束の製造方法。
  8.  強化繊維が炭素繊維である請求項7に記載の部分分繊繊維束の製造方法。
  9.  請求項1~8のいずれかに記載の部分分繊繊維束の製造方法によって得られる部分分繊繊維束を、部分分繊繊維束と刃の向きθが0°<θ≦90°で長手方向にカットし、その後、マトリックス樹脂を含浸させる中間基材の製造方法。
  10.  部分分繊繊維束をカットした後、所定方向に搬送するシート上またはコンベアベルト上に、分散機構を用いて該部分分繊繊維束を散布し、その後、マトリックス樹脂を含浸させる請求項9に記載の中間基材の製造方法。
  11.  請求項9~10のいずれかに記載の中間基材の製造方法によって得られる中間基材をプレスする成形品の製造方法。
  12.  複数の単糸からなる繊維束の長手方向に沿って複数の束に分繊された分繊処理区間と未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束であって、繊維束同士が接合されてなるスプライス部は未分繊処理区間に存在する部分分繊繊維束。
  13.  請求項1~8のいずれかに記載の部分分繊繊維束の製造方法によって得られる部分分繊繊維束を、長手方向に対し垂直方向に5mm以上30mm以下の長さにカットし、その後、カットした部分分繊繊維束に対して衝撃を与えたのち、部分分繊繊維束の分割数を計数する部分分繊繊維束の評価方法。
  14.  前記部分分繊維束に与える衝撃が、自由落下、振動または打撃による力の作用である、請求項13に記載の部分分繊繊維束の評価方法。
  15.  前記部分分繊繊維束に与える衝撃が、前記カットした部分分繊繊維束を容器に入れ、0.3m以上3.0m以下の高さから自由落下させ、底板に衝突させる力の作用である、請求項13または14いずれかに記載の部分分繊繊維束の評価方法。
  16.  炭素繊維を含む部分分繊繊維束を、長手方向に対し垂直方向に幅15mmにカットし、カットした部分分繊繊維束に対して、100m/s2の加速度を60msec付与する条件の衝撃を与えた際に、式1および式2の分割数:Y(Yは正の整数)となる、請求項12に記載の部分分繊繊維束。
    非スプライス部: (X/11.1×10) ≦ Y  ≦ (X/1.5×10) ・・・[式1] 
    スプライス部: (X/25.0×10) ≦ Y  ≦ (X/2.5×10) ・・・[式2] 
    ここで、Xは、部分分繊繊維束の総フィラメント数である。
  17.  請求項12または16いずれかに記載の部分分繊繊維束がカットされてなる部分分繊繊維束の小片。
  18.  請求項12または16いずれかに記載の部分分繊繊維束がマトリックス樹脂に含浸されてなる中間基材。
  19.  請求項18に記載の中間基材をプレスしてなる成形品。
     
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