WO2021193234A1 - Ｓｍｃの製造方法 - Google Patents

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WO2021193234A1
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pin roller
fiber bundle
manufacturing
pin
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洋之 中尾
康 渡邊
鮫島　禎雄
由貴廣 水鳥
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三菱ケミカル株式会社
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    • C08J2379/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08J2379/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing SMC (Sheet Molding Compound), in particular, a method for producing CF-SMC, which is SMC using carbon fiber (CF).
  • SMC Sheet Molding Compound
  • CF-SMC carbon fiber
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • CF-SMC is a type of carbon fiber prepreg, and heat-cures a mat made of chopped carbon fiber bundles (also referred to as "chopped carbon fiber bundle”, “chopped carbon fiber tow”, “chopped carbon fiber strands”, etc.). It has a structure impregnated with a sex resin composition.
  • CFRP has a higher strength as it is reinforced with a carbon fiber bundle having a smaller number of filaments, while a carbon fiber bundle having a smaller number of filaments (smaller toe size) has a higher manufacturing cost
  • Patent Document 1 It has been proposed to add a step of partially splitting the continuous carbon fiber bundle unwound from the creel before chopping to the method for manufacturing SMC, which continuously performs from chopping the continuous carbon fiber bundle to resin impregnation of the carbon fiber mat.
  • Patent Document 2 It has been proposed to add a step of partially splitting the continuous carbon fiber bundle unwound from the creel before chopping to the method for manufacturing SMC, which continuously performs from chopping the continuous carbon fiber bundle to resin impregnation of the carbon fiber mat.
  • the main object of the present invention is to provide useful improvements in the method of producing CF-SMC from continuous carbon fiber bundles, which typically have a large number of filaments, such as large tow.
  • Preferred embodiments of the present invention include, but are not limited to: [1] (i) Chopping a continuous carbon fiber bundle with NK filaments with a rotary cutter to form a chopped carbon fiber bundle. (Ii) Fragmentation of the chopped carbon fiber bundle using a fragmentation treatment apparatus including a rotating body, and (Iii) The fragmented chopped carbon fiber bundle is deposited on a carrier film running below the rotary cutter to form a carbon fiber mat. (Iv) Including impregnating the carbon fiber mat with a thermosetting resin composition.
  • N is 20 or more
  • a method for manufacturing SMC wherein the fragmentation processing apparatus includes a first pin roller and a second pin roller arranged side by side, each having a rotation axis parallel to the rotation axis direction of the rotary cutter.
  • the first pin roller is rotationally driven so that the pins move from top to bottom on the side facing the second pin roller, and the second pin roller is on the side facing the first pin roller.
  • the sum of the maximum radius of the first pin roller and the maximum radius of the second pin roller is equal to or greater than the distance between the rotation axes of the first pin roller and the second pin roller, [1] or [2].
  • the continuous carbon fiber bundle is a continuous carbon fiber bundle partially split into n sub-bundles (where n is an integer of 2 or more) so that N / n is 10 to 25.
  • thermosetting resin composition The method according to any one of [1] to [10], wherein the carbon fiber mat is pressed together with the thermosetting resin composition in order to impregnate the carbon fiber mat with the thermosetting resin composition.
  • Production method Any of [1] to [11], wherein at least a part of the thermosetting resin composition is applied to the upper surface of the carrier film before forming the carbon fiber mat on the carrier film.
  • the manufacturing method described in Crab. [13] (i) Chopping a continuous carbon fiber bundle with NK filaments with a rotary cutter to form a chopped carbon fiber bundle.
  • the manufacturing method described in. [22] The sum of the maximum radius of the first pin roller and the maximum radius of the second pin roller is larger than the distance between the rotation axes of the first pin roller and the second pin roller, according to [21].
  • Production method. [23] The sum of the maximum radius of the first pin roller and the maximum radius of the second pin roller is smaller than the distance between the rotation axes of the first pin roller and the second pin roller, and the difference is 10 mm.
  • the rotating body is a rotating body having a rotating shaft parallel to the rotating shaft of the rotary cutter and having a structure in which a pair of disks are connected by a plurality of wires or rods [13] to [17].
  • thermosetting resin composition The manufacturing method according to any one of. [25] The method according to any one of [13] to [24], wherein the carbon fiber mat is pressed together with the thermosetting resin composition in order to impregnate the carbon fiber mat with the thermosetting resin composition. Production method. [26] Any of [13] to [25], wherein at least a part of the thermosetting resin composition is applied to the upper surface of the carrier film before forming the carbon fiber mat on the carrier film. The manufacturing method described in Crab. [27] A method for processing a carbon fiber bundle, in which a chopped carbon fiber bundle is fragmented by a fragmentation processing apparatus in which a first pin roller and a second pin roller having parallel rotating axes are arranged side by side.
  • a fragmentation processing apparatus for chopped carbon fiber bundles in which a first pin roller and a second pin roller having rotation axes parallel to each other are arranged side by side.
  • a fragmentation treatment apparatus in which a first pin roller and a second pin roller having rotation axes parallel to each other are arranged side by side.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of an SMC manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic view of a rotary cutter.
  • FIG. 3 is a schematic view of the fragmentation processing apparatus.
  • FIG. 4 is a schematic view of a pin roller included in the fragmentation processing apparatus.
  • FIG. 5 shows a part of the cylinder peripheral surface of the pin roller developed in a plane.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the positional relationship between the two pin rollers included in the fragmentation processing apparatus.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram of the split device.
  • FIG. 8A is a plan view of a continuous carbon fiber bundle partially split into five fibers as viewed from the thickness direction.
  • FIG. 8A is a plan view of a continuous carbon fiber bundle partially split into five fibers as viewed from the thickness direction.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the fiber direction of the continuous carbon fiber bundle partially split into five fibers.
  • FIG. 9 is a plan view of a continuous carbon fiber bundle partially split into five fibers as viewed from the thickness direction.
  • FIG. 10 is a schematic view showing an example of a rotating body of a fragmentation processing apparatus.
  • the SMC manufacturing method of the present embodiment includes the following steps (i) to (iv).
  • a step of impregnating the carbon fiber mat with a thermosetting resin composition FIG. 1 shows a conceptual diagram of an SMC manufacturing apparatus that can be preferably used in the SMC manufacturing method including the above steps (i) to (iv).
  • the SMC manufacturing apparatus 100 has a first resin coating section 110, a second resin coating section 120, a chop section 130, a deposition section 140 and an impregnation section 150.
  • a fragmentation processing apparatus 160 is arranged between the chop section 130 and the deposition section 140.
  • the first resin coating section 110 is provided with a doctor blade for forming the first resin layer 51 made of the thermosetting resin composition 50 on the first carrier film 41 drawn out from the roll.
  • the machine 111 is arranged.
  • the second resin coating section 120 is provided with a doctor blade for forming a second resin layer 52 made of the same thermosetting resin composition 50 on the second carrier film 42 drawn from the roll.
  • the coating machine 121 is arranged.
  • a rotary cutter 131 for chopping the continuous carbon fiber bundle 10 drawn out from the package is arranged.
  • the rotary cutter 131 includes a guide roll 132, a pinch roll 133, and a cutter roll 134.
  • a plurality of blades 135 are arranged at regular intervals in the circumferential direction on the outer periphery of the cutter roll 134, and chopped carbon fiber bundles 20 having a constant fiber length can be cut out one after another from the continuous carbon fiber bundles 10.
  • a plurality of continuous carbon fiber bundles 10 are aligned at the same time so as to be parallel to each other in a plane parallel to the rotation axis direction of the rotary cutter 131, and are supplied to the rotary cutter 131.
  • the rotation axis direction of the rotary cutter 131 is the direction of the rotation axis of the roll included in the rotary cutter 131, that is, the direction of the rotation axis of the cutter roll 134.
  • the directions of the rotation axes of the guide roll 132 and the pinch roll 133 are also the same as the directions of the rotation axes of the cutter roll 134.
  • the deposition section 140 is located below the chop section 130.
  • the first carrier film 41 is conveyed from the first resin coating section 110 to the impregnation section 150 via the deposition section 140.
  • the chopped carbon fiber bundle 20 produced in the chop section 130 falls and accumulates on the first resin layer 51 formed on the surface of the first carrier film 41. As a result, the carbon fiber mat 30 is formed.
  • a mechanism for gradually bringing the first carrier film 41 and the second carrier film 42 closer to each other is arranged in the upstream portion of the impregnation section 150.
  • An impregnating machine 151 is arranged in the main part of the impregnation section 150.
  • the impregnation machine 151 In order to convey the laminate in which the carbon fiber mat 30 and the thermosetting resin composition 50 are sandwiched between the first carrier film 41 and the second carrier film 42 by sandwiching them from above and below with two transport belts, the impregnation machine 151 is moved up and down. It is equipped with two belt conveyors and a roller for sandwiching and pressurizing the laminated body together with the transport belt.
  • the fragmentation processing apparatus 160 arranged between the chop section 130 and the deposition section 140 includes a cover 161 and a guide plate 162 and a pair of pin rollers (first) arranged inside the cover, as shown in FIG. It has a pin roller 163a and a second pin roller 163b).
  • the first pin roller 163a and the second pin roller 163b are arranged side by side, have substantially the same axial length, and have axes of rotation parallel to each other.
  • the fragmentation processing apparatus 160 is arranged so that the rotation axes of the first pin roller 163a and the second pin roller 163b are parallel to the rotation axis direction of the rotary cutter 131.
  • the first pin roller 163a has a cylinder 164a, and a plurality of pins 165a having the same shape and dimensions are arranged on the surface of the cylinder 164a.
  • Both the cylinder 164a and the pin 165a are rigid bodies and are made of, for example, metal.
  • the diameter of the cylinder 164a can be, for example, 60 mm to 150 mm, without limitation.
  • the pin 165a extends perpendicular to the rotation axis of the first pin roller 163a and has, for example, a cylindrical shape without limitation.
  • the boundary between the end face and the peripheral surface of the pin 165a may be chamfered.
  • the diameter of the pin 165a can be, for example, 1 mm to 5 mm, but is not limited.
  • the length of the pin 165a, that is, the distance from the tip to the root of the pin is not limited, but can be, for example, 10 mm to 50 mm. It is preferable that the pin 165a has a circular cross section in order to prevent fluffing of the chopped carbon fiber bundle 20 processed by the fragmentation processing apparatus 160.
  • the pin 165a may have the shape of a cone or a sheared cone whose diameter decreases toward the tip.
  • the arrangement of the pins 165a on the peripheral surface of the cylinder 164a preferably overlaps with the original arrangement when displaced by 5 mm to 20 mm in the axial direction and 4 mm to 30 mm in the circumferential direction.
  • an equilateral triangle (indicated by a broken line) is tessellated so that one side is parallel to the axial direction.
  • Pins 165a are arranged at each vertex.
  • the arrangement of the pins 165a shown in FIG. 5 overlaps with the original arrangement when the pins are shifted by 2.5 mm in the axial direction and about 4.3 mm in the circumferential direction.
  • first pin roller 163a also applies to the second pin roller 163b.
  • second pin roller 163b To reduce the cost of designing, manufacturing and maintaining the fragmentation device 160, but not limited to, as many items as possible, including maximum radius, cylinder diameter, pin shape, dimensions, number and placement, etc. It is preferable to match the design and specifications of the first pin roller 163a and the second pin roller 163b.
  • the maximum radius of the pin roller is defined as the distance from the axis of rotation to the tip of the pin. Referring to FIG. 6, the sum of the maximum radius r M1 of the first pin roller 163a and the maximum radius r M2 of the second pin roller 163b is larger than the distance d 12 between the rotation axes of the two pin rollers. The sum of the maximum radius r M1 of the first pin roller 163a and the radius r C2 of the cylinder 164b of the second pin roller is smaller than the distance d 12 between the rotation axes of the two pin rollers.
  • the sum of the maximum radius r M2 of the second pin roller 163b and the radius r C1 of the cylinder 164a of the first pin roller is also smaller than the distance d 12 between the rotation axes of the two pin rollers.
  • the difference between the sum of the maximum radius r M1 of the first pin roller 163a and the maximum radius r M2 of the second pin roller 163b and the distance d 12 between the rotation axes ⁇ (r M1 + r M2 ) ⁇ d 12 ⁇ is limited. Although not, it can be, for example, 20 mm or less, 15 mm or less, 10 mm or less, or 5 mm or less.
  • the first pin roller 163a and the second pin roller 163b are rotationally driven by a drive mechanism (not shown).
  • the rotational speeds of the first pin roller 163a and the second pin roller 163b can be controlled independently.
  • the first pin roller 164a and the second pin roller 163b rotate in opposite directions, they may be inward or outward.
  • the inner loop refers to a mode in which both pin rollers rotate so that the pins move from top to bottom on the side facing the other pin roller.
  • Outer rotation refers to a mode in which both pin rollers rotate so that the pins move from bottom to top on the side facing the other pin roller. Rotating both the first pin roller 163a and the second pin roller 163b in this way is advantageous in preventing the chopped carbon fiber bundle 20 from being clogged between these two pin rolls.
  • the sum of the maximum radius r M1 of the first pin roller 163a and the maximum radius r M2 of the second pin roller 163b in the fragmentation processing apparatus 160 is equal to the distance d 12 between the rotation axes of the two pin rollers. You may.
  • the sum of the maximum radius r M1 of the first pin roller 163a and the maximum radius r M2 of the second pin roller 163b in the fragmentation processing apparatus 160 is the distance d 12 between the rotation axes of the two pin rollers. It may be slightly smaller, and the difference ⁇ d 12 ⁇ (r M1 + r M2 ) ⁇ is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less.
  • the number of pin rollers provided in the fragmentation processing apparatus may be one, or may be three or more.
  • the fragmentation processing apparatus may include a rotating body other than the pin roller.
  • An example of a rotating body other than the pin roller is a rotating body having a structure in which a pair of disks are connected by a plurality of wires or rods as shown in FIG.
  • a continuous carbon fiber bundle having NK filaments is used as the carbon fiber raw material.
  • NK means N ⁇ 1000.
  • the number of filaments of the carbon fiber bundle made of 3000 single fibers is 3K
  • the number of filaments of the carbon fiber bundle made of 30,000 single fibers is 30K.
  • the number of filaments of the continuous carbon fiber bundle used as a raw material in the SMC production method of the present embodiment is at least 20K, preferably 40K or more, more preferably 45K or more, still more preferably 50K or more.
  • the number of filaments of the continuous carbon fiber bundle used as a raw material in the SMC production method of the present embodiment is not limited, but is usually 100 K or less, and may be 75 K or less, 60 K or less, 55 K or less, or the like. The above upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • the number of filaments of the continuous carbon fiber bundle used as a raw material in the SMC production method of the present embodiment is preferably 20K to 100K, more preferably 40K to 75K, further preferably 45K to 60K, and particularly preferably 50K to 55K.
  • the continuous carbon fiber bundle used as a raw material in the SMC production method of the present embodiment has n subs (where n is an integer of 2 or more) so that N / n is 10 to 25.
  • a continuous carbon fiber bundle partially split into bundles.
  • N / n is preferably 10 to 20, more preferably 10 to 15.
  • Partially splitting the continuous carbon fiber bundle into n sub-bundles means that the continuous carbon fiber bundle is partially split into n sub-bundles.
  • Each of the n fiber bundles formed by n division is called a sub-bundle.
  • Partial splitting of the continuous carbon fiber bundle can be performed, for example, by using a splitting device shown in FIG. 7 as a conceptual diagram.
  • the split device 200 includes a spread section 210 and a split section 220.
  • the starting material, the continuous carbon fiber bundle 10 having the number of filaments NK, is drawn from the supply bobbin B1.
  • the pre-split continuous carbon fiber bundle 10 drawn from the feed bobbin B1 is first spread in the spread section 210.
  • the spreader bar 211 provided in the spread section 210 may be heated or may be reciprocated in the width direction of the continuous carbon fiber bundle 10, and a known technique can be referred to for the mechanism for that purpose.
  • the continuous carbon fiber bundle 10 originally has a flat shape, but when it is rubbed against the spreader bar 211, its width is further widened and its thickness is further reduced.
  • the thickness of the continuous carbon fiber bundle 10 after passing through the spread section 210 is not limited, but can typically be 0.2 mm for a filament number of 50 K.
  • the spread section 210 may be omitted when the continuous carbon fiber bundle 10 is sufficiently flat at the stage of being fed from the feed bobbin B1. For example, a carbon fiber bundle having a bundle width of 50 times or more the average bundle thickness can be said to be sufficiently flat.
  • the continuous carbon fiber bundle 10 is then sent to the split section 220 where it is partially split.
  • the split section 220 is provided with a rotary blade 221 for forming a slit in the continuous carbon fiber bundle 10.
  • the rotation axis of the rotary blade 221 is parallel to the width direction of the continuous carbon fiber bundle 10 traveling in the fiber direction.
  • a plurality of blade portions 222 are arranged at regular intervals in the circumferential direction on the outer periphery of the rotary blade 221 so that slits of a constant length are intermittently formed at regular intervals along the fiber direction of the continuous carbon fiber bundle 10. It is provided.
  • the slit length and the gap length between the slits can be controlled by adjusting the traveling speed of the continuous carbon fiber bundle 10, the peripheral speed of the rotary blade 221 and the distance between the blade portions 222.
  • the traveling speed of the continuous carbon fiber bundle 10 is controlled by a plurality of godet rolls 223.
  • the continuous carbon fiber bundles are formed by intermittently forming slits along the fiber directions by the (n-1) rotary blades 221 arranged in a direction parallel to the width direction of the running continuous carbon fiber bundles 10. 10 is partially divided into n.
  • FIG. 8A shows the continuous carbon fiber bundle 10 as viewed from the z direction.
  • 8B is a plan view showing a cross section of the continuous carbon fiber bundle 10 perpendicular to the x direction (cross section when cut in the yz plane).
  • the first slit row AS1 is composed of a plurality of first slits S1 arranged in the x direction.
  • the second slit row AS2 is composed of a plurality of second slits S2 arranged in the x direction.
  • the third slit row AS3 is composed of a plurality of third slits S3 arranged in the x direction.
  • the fourth slit row AS4 is composed of a plurality of fourth slits S4 arranged in the x direction. Since these four slit rows are formed by different rotary blades, their positions in the y direction are different.
  • Slit length L S and the slit gap length L G is constant within any slit rows, also common even between different slit row.
  • Slit length L S and the ratio of slit length L S to the sum of the slit gap length L G L S / (L S + L G) is usually 90% or more, preferably 95% or more, even for example 99% good. Therefore, as shown in FIG. 8B, the continuous carbon fiber bundle 10 is split into five sub-bundles 11 in most parts.
  • the positions of the first slit row AS1 , the second slit row AS2 , the third slit row AS3, and the fourth slit row AS4 in the y direction are set so that the widths of the five sub-bundles 11 are substantially the same. Has been done.
  • Slit length L S include, but are not limited to, preferably greater than 25 mm, more preferably greater than 50 mm, and still more preferably greater than 500 mm.
  • Slit length L S is, cut length of 10 times or more the time for cutting the continuous carbon fiber bundle 10 to produce a SMC, even 20 times or more, even from a 30-fold or more.
  • Slit length L S is, for example, 25 mm super 50mm or less, 50mm ultra than 100mm, 100mm ultra 200mm below 200mm ultra 500mm below 500mm super 1000mm or less, 1000mm super 1500mm or less, may be the following 1500mm ultra 2000mm or less or 2000mm ultra 3000mm .
  • Slit gap length L G is, but not limited to, for example, 5 ⁇ 10 mm, may be shorter than 5 mm.
  • the position of the slit gap G S is shifted in the x direction.
  • Arrangement for shifting the position of the slit gap G S between this slit adjacent columns in the x-direction is not essential.
  • FIG. 9 may be aligned position of the slit gap G S between all the slit rows.
  • aligning the position of the slit gap G S between the part of the slit matrix the position of the slit gap G S may be shifted in the x direction between the other portion of slit rows.
  • the continuous carbon fiber bundle 10 partially split into n in the split section 220 is wound by the take-up bobbin B2 into a package, and then the SMC manufacturing according to the present embodiment is performed.
  • the split device 200 is offline from the SMC manufacturing device 100.
  • the split device 200 may be connected in-line to the SMC manufacturing device 100. That is, the continuous carbon fiber bundle 10 partially split by the split device 200 may be supplied to the chop section 130 of the SMC manufacturing device 100 without being wound up by the bobbin even once.
  • the continuous carbon fiber bundle 10 does not contain a sufficient amount of sizing agent, fluff is likely to occur when the continuous carbon fiber bundle 10 is partially split, and the sub-bundles 11 formed by splitting are likely to occur. Tend to stick to each other. If the sub-bundles 11 are fixed to each other, the effect obtained by splitting the continuous carbon fiber bundle 10 is impaired. In such a case, for example, before the partial split, the sizing agent contained in the continuous carbon fiber bundle 10 is used. It is desirable to supplement. Compensating for the shortage of the sizing agent at this stage is also effective in preventing a large amount of too fine fragments from being generated when the chopped carbon fiber bundle is fragmented in a later step.
  • the partially split continuous carbon fiber bundle 10 is supplied to the chop section 130 and cut one after another by the rotary cutter 131 to produce a chopped carbon fiber bundle 20 having a predetermined fiber length.
  • the produced chopped carbon fiber bundle 20 falls toward the fragmentation processing device 160 installed below the rotary cutter 131.
  • the fiber length of the chopped carbon fiber bundle 20 is not limited, but is, for example, 5 to 100 mm, preferably 20 to 60 mm, and typically about 13 mm (0.5 inch) or about 25 mm (1 inch). Or about 50 mm (2 inches).
  • the fragmentation processing apparatus 160 At least a part of the chopped carbon fiber bundle 20 falling from the rotary cutter 131 comes into contact with at least one of the first pin roller 163a and the second pin roller 163b, and the impact causes a plurality of fragments. Divided into. This fragmentation process is not intended for defibration. That is, the chopped carbon fiber bundle is not loosened until it becomes a single fiber or a state close to it. Chopped carbon fiber bundles with too few filaments have low straightness and do not have a sufficient reinforcing effect. Carbon fiber bundles having more than 1K filaments tend to maintain straightness and have a relatively high reinforcing effect.
  • the rotation direction of the first pin roller 163a and the second pin roller 163b and the peripheral speed at the tip of each pin in the fragmentation processing apparatus 160 are 1 K or less of filaments in the carbon fiber deposited on the first carrier film 41.
  • the content of the chopped carbon fiber bundle is preferably set to be less than 1% by weight. If all other conditions are the same, when the first pin roller 163a and the second pin roller 163b are both rotationally driven so that the pins move from top to bottom on the side facing the other pin roller ( The amount of fragments generated with a filament number of 1 K or less is smaller than that when the inner loop mode) and other rotation modes are adopted. If other conditions are the same, the lower the peripheral speed at the pin tips of the first pin roller 163a and the second pin roller 163b, the smaller the amount of fragments generated with the number of filaments of 1 K or less.
  • the content of the chopped carbon fiber bundle having a filament number of 1 K or less in the carbon fibers deposited on the first carrier film 41 is 0.1.
  • the rotation direction of the first pin roller 163a and the second pin roller 163b and the peripheral speed at the tip of each pin may be set so as to be less than% by weight.
  • the sizing agent content of the continuous carbon fiber bundle 10 may be increased in order to reduce the amount of fragments and fluff generated with the number of filaments of 1 K or less.
  • thermosetting resin composition 50 contains a thermosetting resin as a main component, and a thickener and a curing agent are blended, and if necessary, a reactive diluent, a low shrinkage agent, a filler, a flame retardant, etc. It is a fluid paste containing the additives of.
  • Typical examples of the thermosetting resin are epoxy resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, polyimide resin, maleimide resin and phenol resin, and two or more kinds selected from these can be mixed and used.
  • Preferred thermosetting resins are epoxy resins, vinyl ester resins and unsaturated polyester resins because of their excellent adhesion to carbon fibers.
  • the specific compounding composition of the thermosetting resin composition the prior art can be referred to as appropriate.
  • the chopped carbon fiber bundle 20 treated by the fragmentation treatment device 160 falls on the first carrier film 41 carried below the fragmentation treatment device 160.
  • the dropped chopped carbon fiber bundle 20 is deposited on the first resin layer 51 formed on the surface of the first carrier film 41 to form the carbon fiber mat 30.
  • the first carrier film 41 on which the carbon fiber mat 30 deposited on the first resin layer 51 was placed faced downward on the side on which the second resin layer 52 was formed while being carried toward the impregnating machine 151. It is bonded to the second carrier film 42.
  • the carbon fiber mat 30 is impregnated with the thermosetting resin composition 50.
  • the impregnated carbon fiber mat 30 is wound around the bobbin while being sandwiched between the first carrier film 41 and the second carrier film 42, and becomes an SMC product through an aging step performed as necessary. ..
  • the thermosetting resin composition 50 becomes highly viscous due to the action of the added thickener and becomes a semi-cured state.
  • CFRP obtained by curing the continuous carbon fiber bundle exhibits a good elastic modulus.
  • the good elastic modulus means an elastic modulus equivalent to that of CFRP obtained by curing SMC produced by using a continuous carbon fiber bundle having a smaller number of filaments as a starting material.
  • the SMC produced by the SMC production method of the present embodiment is further formed by curing a continuous carbon fiber bundle having NK filaments, which is a starting material, when it is partially split into n sub-bundles.
  • CFRP shows high strength.
  • the high strength here means the strength equivalent to the strength of CFRP obtained by curing an SMC produced by using a continuous carbon fiber bundle having a smaller number of filaments as a starting material.
  • N / n is 10 or more and 25 or less. This means, for example, that n is 2 to 4 when N is 40, n is 2 to 5 when N is 50, and n is 3 to 6 when N is 60.
  • the number of slit rows that must be formed in the starting material, the continuous carbon fiber bundle is quite small. This means that not only the slit formation is easy, but also the amount of fluff generated by the slit formation is small. Less fluff is advantageous in that impregnation defects are less likely to occur, and is also preferable in preventing deterioration of the appearance of CFRP molded from the produced SMC.
  • thermosetting resin composition was prepared by blending a thickener, a polymerization inhibitor, a polymerization initiator and an internal mold release agent with a mixture of a vinyl ester resin, an unsaturated polyester resin and styrene.
  • a plurality of continuous carbon fiber bundles were simultaneously supplied to a rotary cutter in a state of being arranged in parallel at equal intervals, and cut into chopped carbon fiber bundles at intervals of 25.4 mm (1 inch).
  • the two pin rollers of the fragmentation processing apparatus were both rotated so that the peripheral speed at the tip of the pin was 628 m / min.
  • the directions of rotation were opposite to each other, and both pin rollers were rotated so that the pins moved from top to bottom on the side facing the other pin rollers.
  • the chopped carbon fiber bundle fragmented by the fragmentation treatment apparatus was dropped onto a polyethylene carrier film traveling at a linear speed of 5 m / min.
  • the dropped chopped carbon fiber bundle was deposited on the thermosetting resin composition previously applied to the carrier film in a separate step to form a carbon fiber mat.
  • the carbon fiber mat is heat-cured by laminating the carrier film on which the deposited carbon fiber mat is placed with another polyethylene carrier film coated with the same thermosetting resin composition on one side and pressurizing with an impregnation machine. It was impregnated with a sex resin composition. After impregnation, the SMC was completed by allowing the thermosetting resin composition to thicken by allowing it to stand at 23 ° C. for 168 hours (7 days). The carbon fiber content in the obtained SMC was about 53% by weight, and the carbon fiber basis weight was about 2000 mg / m 2 .
  • the obtained SMC was cut into 270 mm ⁇ 270 mm and cured using a press molding machine under the conditions of a temperature of 140 ° C., a pressure of 8 MPa, and a pressurization time of 2 minutes to prepare a CFRP plate having a thickness of 2 mm and a square shape of 300 mm.
  • the bending strength was about 310 MPa, and the flexural modulus was about 26 GPa.
  • Experiment 2 The carbon fiber content was the same as in Experiment 1 except that a continuous carbon fiber bundle having 50 K filaments was widened to a width of about 20 mm and then partially split into four sub-bundles having a width of about 5 mm.
  • a CFRP plate was produced from the SMC having a weight of about 53% by weight and a carbon fiber texture of about 2000 mg / m 2, and a bending test was conducted.
  • the above partial split was performed by forming three rows of slits having a slit length of 700 mm and a gap length between slits of 10 mm in a continuous carbon fiber bundle. The position of the gap between the slits in the fiber direction was the same among the three slit rows.
  • the bending strength was about 370 MPa and the flexural modulus was about 26 GPa.
  • a dry carbon fiber mat was deposited on the carrier refilm by the same procedure except that the thermosetting resin composition was not applied to the carrier film, and the number of filaments of the chopped carbon fiber bundle contained was measured in Experiment 1.
  • the content of the component having a filament number of more than 15K was 6% by weight, and the content of the component having a filament number of 1K or less was less than 0.1% by weight.
  • Experiment 3 Instead of the continuous carbon fiber bundle with 50 K filaments, a continuous carbon fiber bundle with a sizing agent content of 1.2 wt% and 15 K filaments (TR50S 15L manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) was used, and the fragmentation treatment apparatus was used. An SMC having a carbon fiber content of about 53% by weight and a carbon fiber texture of about 2000 mg / m 2 was produced in the same manner as in Experiment 1 except that it was not used, and a CFRP plate was further produced from the SMC. The bending test was performed. As a result of the bending test, the bending strength was about 370 MPa and the flexural modulus was about 26 GPa.
  • the flexural modulus was the same, but the bending strength was not the same. Specifically, the bending strength of the CFRP prepared in Experiment 1 was lower than that of the CFRP prepared in Experiments 2 and 3. On the other hand, the bending strength of the CFRP produced in Experiment 2 and the CFRP produced in Experiment 3 were the same.

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Abstract

典型的にはラージトウのようなフィラメント数が多い連続炭素繊維束からＣＦ－ＳＭＣを製造する方法における、有用な改良を提供する。本発明のＳＭＣの製造方法は、（i）フィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束とすることと、（ii）回転体を備える断片化処理装置を用いて前記チョップド炭素繊維束を断片化処理することと、（iii）その断片化処理したチョップド炭素繊維束を前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に堆積させて炭素繊維マットを形成することと、（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることとを含み、Ｎが２０以上であり、前記断片化処理装置はそれぞれがロータリーカッターの回転軸方向と平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備える。

Description

ＳＭＣの製造方法
　本発明は、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）の製造方法、とりわけ、炭素繊維（ＣＦ）を用いたＳＭＣであるＣＦ－ＳＭＣの製造方法に関する。
　本願は、２０２０年３月２６日に日本出願された特願２０２０－０５６７２４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　近年、炭素繊維と樹脂とからなる複合材料であるＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が、航空機、自動車、船舶その他各種の輸送機器の部品、スポーツ用品、レジャー用品などに幅広く使用されている。
　ある種のＣＦＲＰ製品は、ＣＦ－ＳＭＣから圧縮成形法により成形される。
　ＣＦ－ＳＭＣは炭素繊維プリプレグの一種であり、チョップド炭素繊維束（「chopped carbon fiber bundle」であり、「chopped carbon fiber tow」、「chopped carbon fiber strand」などともいう。）からなるマットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させた構造を有する。
　ＣＦＲＰは、フィラメント数の少ない炭素繊維束で補強されたものほど高強度である一方、炭素繊維束はフィラメント数の少ないもの（トウサイズの小さいもの）ほど製造コストが高い（特許文献１）。
　連続炭素繊維束のチョッピングから炭素繊維マットの樹脂含浸まで連続で行うＳＭＣの製造方法に、更に、クリールから巻き出される連続炭素繊維束をチョッピング前に部分的にスプリットする工程を加えることが提案されている（特許文献２）。
　フィラメント数５０Ｋの連続炭素繊維束から切り出される繊維長１２．６ｍｍのチョップド炭素繊維束を、打撃機構に接触させて複数に分割したうえで、炭素繊維マットの形成に用いた例がある（特許文献３）。
米国特許出願公開第２０１２／０２１３９９７号明細書 国際公開第２０１７／２２１６５８号 国際公開第２０１９／００１２１７号
　本発明は、典型的にはラージトウのようなフィラメント数が多い連続炭素繊維束からＣＦ－ＳＭＣを製造する方法における、有用な改良を提供することを主たる目的とする。
　本発明の好ましい実施形態には以下が含まれるが、限定するものではない。
［１］（i）フィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束とすることと、
　（ii）回転体を備える断片化処理装置を用いて前記チョップド炭素繊維束を断片化処理することと、
　（iii）その断片化処理したチョップド炭素繊維束を前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に堆積させて炭素繊維マットを形成することと、
　（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることとを含み、
　Ｎが２０以上であり、
　前記断片化処理装置は、それぞれがロータリーカッターの回転軸方向と平行な回転軸を有する、横並びに配置された第一ピンローラーと第二ピンローラーを備える、ＳＭＣの製造方法。
［２］前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、［１］に記載の製造方法。
［３］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、［１］または［２］に記載の製造方法。
［４］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、［３］に記載の製造方法。
［５］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、［１］または［２］に記載の製造方法。
［６］Ｎが４０以上、４５以上または５０以上である、［１］～［５］のいずれかに記載の製造方法。
［７］Ｎが１００以下、７５以下、６０以下または５５以下である、［１］～［６］のいずれかに記載の製造方法。
［８］前記連続炭素繊維束は、Ｎ／ｎが１０～２５となるようにｎ本（ただし、ｎは２以上の整数である。）のサブ束に部分的にスプリットされた連続炭素繊維束である、［１］～［７］のいずれかに記載の製造方法。
［９］Ｎ／ｎが１０～２０または１０～１５である、［８］に記載の製造方法。
［１０］前記炭素繊維マットにおけるフィラメント数１Ｋ以下のチョップド炭素繊維束の含有量が１重量％未満である、［１］～［９］のいずれかに記載の製造方法。
［１１］前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物で含浸させるために、前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物と共に加圧する、［１］～［１０］のいずれかに記載の製造方法。
［１２］前記熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一部が、前記キャリアフィルム上に前記炭素繊維マットを形成する前に、前記キャリアフィルムの上面に塗布される、［１］～［１１］のいずれかに記載の製造方法。
［１３］（i）フィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束とすることと、
　（ii）回転体を備える断片化処理装置を用いて前記チョップド炭素繊維束を断片化処理することと、
　（iii）その断片化処理したチョップド炭素繊維束を前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に堆積させて炭素繊維マットを形成することと、
　（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることとを含み、
　前記連続炭素繊維束はＮ／ｎが１０～２５となるようにｎ本（ただし、ｎは２以上の整数である。）のサブ束に部分的にスプリットされた連続炭素繊維束である、ＳＭＣの製造方法。
［１４］前記炭素繊維マットにおけるフィラメント数１Ｋ以下のチョップド炭素繊維束の含有量が１重量％未満である、［１３］に記載の製造方法。
［１５］前記スプリットをしなかった場合には前記炭素繊維マットにおけるフィラメント数１Ｋ以下のチョップド炭素繊維束の含有量が０．１重量％未満である、［１３］または［１４］に記載の製造方法。
［１６］Ｎが４０以上である、［１３］～［１５］のいずれかに記載の製造方法。
［１７］Ｎ／ｎが１０～２０または１０～１５である、［１３］～［１６］のいずれかに記載の製造方法。
［１８］前記回転体が、前記ロータリーカッターの回転軸と平行な回転軸を有するピンローラーである、［１３］～［１７］のいずれかに記載の製造方法。
［１９］前記断片化処理装置は、それぞれがロータリーカッターの回転軸と平行な回転軸を有する、横並びに配置された第一ピンローラーと第二ピンローラーを備える、［１３］～［１８］のいずれかに記載の製造方法。
［２０］前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、［１９］に記載の製造方法。
［２１］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、［１９］または［２０］に記載の製造方法。
［２２］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、［２１］に記載の製造方法。
［２３］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、［１９］または［２０］に記載の製造方法。
［２４］前記回転体が、前記ロータリーカッターの回転軸と平行な回転軸を有し、一対の円盤を複数のワイヤまたはロッドで繋いだ構造を有する回転体である、［１３］～［１７］のいずれかに記載の製造方法。
［２５］前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物で含浸させるために、前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物と共に加圧する、［１３］～［２４］のいずれかに記載の製造方法。
［２６］前記熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一部が、前記キャリアフィルム上に前記炭素繊維マットを形成する前に、前記キャリアフィルムの上面に塗布される、［１３］～［２５］のいずれかに記載の製造方法。
［２７］互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーが横並びに配置された断片化処理装置で、チョップド炭素繊維束に断片化処理を施す、炭素繊維束の処理方法。
［２８］互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーが横並びに配置された、チョップド炭素繊維束の断片化処理装置。
［２９］チョップド炭素繊維束の断片化処理における、互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーが横並びに配置された断片化処理装置の使用。
　本発明によれば、典型的にはラージトウのようなフィラメント数が多い連続炭素繊維束からＣＦ－ＳＭＣを製造する方法における、有用な改良が提供される。
図１は、ＳＭＣ製造装置の概念図である。 図２は、ロータリーカッターの模式図である。 図３は、断片化処理装置の模式図である。 図４は、断片化処理装置が備えるピンローラーの模式図である。 図５は、平面展開したピンローラーのシリンダー周面の一部を示す。 図６は、断片化処理装置が備える２つのピンローラーの位置関係等を示す模式図である。 図７は、スプリット装置の概念図である。 図８Ａは、部分的に５本にスプリットされた連続炭素繊維束を厚さ方向から見た平面図である。 図８Ｂは、部分的に５本にスプリットされた連続炭素繊維束の、繊維方向に垂直な断面を示す断面図である。 図９は、部分的に５本にスプリットされた連続炭素繊維束を厚さ方向から見た平面図である。 図１０は、断片化処理装置の回転体の一例を示す模式図である。
１．ＳＭＣ製造方法
　本発明の一実施形態はＳＭＣ製造方法に関する。
　本実施形態のＳＭＣ製造方法は、次の工程（i）～（iv）を含む。
（i）フィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束とする工程。
（ii）回転体を備える断片化処理装置を用いて前記チョップド炭素繊維束を断片化処理する工程。
（iii）その断片化処理したチョップド炭素繊維束を前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に堆積させて炭素繊維マットを形成する工程。
（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させる工程。
　上記工程（i）～（iv）を含むＳＭＣ製造方法で好ましく用い得るＳＭＣ製造装置の概念図を、図１に示す。
　図１を参照すると、ＳＭＣ製造装置１００は、第一樹脂塗工セクション１１０、第二樹脂塗工セクション１２０、チョップセクション１３０、堆積セクション１４０および含浸セクション１５０を有する。チョップセクション１３０と堆積セクション１４０の間には、断片化処理装置１６０が配置されている。
　第一樹脂塗工セクション１１０には、ロールから引き出される第一キャリアフィルム４１上に熱硬化性樹脂組成物５０からなる第一樹脂層５１を形成するために、ドクターブレードを備えた第一塗工機１１１が配置される。
　第二樹脂塗工セクション１２０には、ロールから引き出される第二キャリアフィルム４２上に、同じ熱硬化性樹脂組成物５０からなる第二樹脂層５２を形成するために、ドクターブレードを備えた第二塗工機１２１が配置される。
　チョップセクション１３０には、パッケージから引き出される連続炭素繊維束１０をチョップするためのロータリーカッター１３１が配置される。
　ロータリーカッター１３１は、図２に示すように、ガイドロール１３２、ピンチロール１３３およびカッターロール１３４を備えている。カッターロール１３４の外周には複数の刃１３５が周方向に一定間隔で配置されており、一定の繊維長を有するチョップド炭素繊維束２０を連続炭素繊維束１０から次々と切り出すことが可能である。
　通常、同時に複数の連続炭素繊維束１０が、ロータリーカッター１３１の回転軸方向に平行な平面内で互いに平行となるように引き揃えられて、ロータリーカッター１３１に供給される。
　ロータリーカッター１３１の回転軸方向とは、ロータリーカッター１３１が備えるロールの回転軸の方向、つまり、カッターロール１３４の回転軸の方向である。ガイドロール１３２とピンチロール１３３の回転軸の方向も、カッターロール１３４の回転軸の方向と同じである。
　堆積セクション１４０はチョップセクション１３０の下方に配置される。第一キャリアフィルム４１は、第一樹脂塗工セクション１１０から、堆積セクション１４０を経て、含浸セクション１５０に搬送される。第一キャリアフィルム４１が堆積セクション１４０を走行するとき、第一キャリアフィルム４１の表面に形成された第一樹脂層５１上に、チョップセクション１３０で産生されるチョップド炭素繊維束２０が落下し堆積することで、炭素繊維マット３０が形成される。
　含浸セクション１５０の上流部には、第一キャリアフィルム４１と第二キャリアフィルム４２を徐々に近づけるための機構が配置される。含浸セクション１５０の主要部には含浸機１５１が配置される。第一キャリアフィルム４１と第二キャリアフィルム４２で炭素繊維マット３０と熱硬化性樹脂組成物５０を挟んだ積層体を、２つの搬送ベルトで上下から挟んで搬送するために、含浸機１５１は上下２つのベルト搬送機を備えるとともに、この積層体を搬送ベルトごと挟んで加圧するためのローラーを備えている。
　チョップセクション１３０と堆積セクション１４０の間に配置される断片化処理装置１６０は、図３に示すように、カバー１６１と、カバーの内側に配置された、誘導板１６２および一対のピンローラー（第一ピンローラー１６３ａおよび第二ピンローラー１６３ｂ）とを有する。第一ピンローラー１６３ａおよび第二ピンローラー１６３ｂは横並びに配置され、略同じ軸方向長を有し、かつ、回転軸が互いに平行である。
　ＳＭＣ製造装置１００において、断片化処理装置１６０は、第一ピンローラー１６３ａおよび第二ピンローラー１６３ｂの回転軸がロータリーカッター１３１の回転軸方向と平行となるように配置される。
　図４を参照すると、第一ピンローラー１６３ａは、シリンダー１６４ａを有しており、その表面にはいずれも同じ形状と寸法を有するピン１６５ａが複数配置されている。シリンダー１６４ａとピン１６５ａはどちらも剛体であり、例えば金属で形成される。
　シリンダー１６４ａの直径は、限定するものではないが、例えば６０ｍｍ～１５０ｍｍであり得る。
　ピン１６５ａは第一ピンローラー１６３ａの回転軸に垂直に伸びており、限定するものではないが、例えば円柱形状を有する。ピン１６５ａの端面と周面の境界は面取りされていてもよい。
　ピン１６５ａの直径は、限定するものではないが、例えば１ｍｍ～５ｍｍであり得る。
　ピン１６５ａの長さ、つまり、ピンの先端から根元までの距離は、限定するものではないが、例えば１０ｍｍ～５０ｍｍであり得る。
　ピン１６５ａが円形断面を有することは、断片化処理装置１６０で処理されるチョップド炭素繊維束２０の毛羽立ちを防止するうえで好ましい。ピン１６５ａは、先端に向かって径が減少する円錐または剪頭円錐の形状を有していてもよい。
　シリンダー１６４ａの周面上におけるピン１６５ａの配置は、軸方向に５ｍｍ～２０ｍｍおよび周方向に４ｍｍ～３０ｍｍずらしたときに元の配置と重なることが好ましい。
　例えば、図４に示すピンローラー１６３ａの場合、シリンダー１６４ａの周面を平面展開すると、図５に示すように、一辺が軸方向と平行となるように平面充填する正三角形（破線で表示）の各頂点にピン１６５ａが配置されている。この正三角形の一辺の長さが例えば５ｍｍであるとき、図５に示すピン１６５ａの配置は、軸方向に２．５ｍｍおよび周方向に約４．３ｍｍずらしたときに元の配置と重なる。
　第一ピンローラー１６３ａについて以上に述べたことは、全て、第二ピンローラー１６３ｂにも該当する。
　限定するものではないが、断片化処理装置１６０の設計、製造および保守のコストを下げるためには、最大半径、シリンダー径、ピンの形状、寸法、本数および配置等を含め、できる限り多くの項目で第一ピンローラー１６３ａと第二ピンローラー１６３ｂの設計および仕様を一致させることが好ましい。
　本明細書では、ピンローラーの最大半径をその回転軸からピン先端までの距離と定義する。
　図６を参照すると、第一ピンローラー１６３ａの最大半径ｒＭ１と第二ピンローラー１６３ｂの最大半径ｒＭ２の和は、この２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ１２よりも大きい。
　第一ピンローラー１６３ａの最大半径ｒＭ１と第二ピンローラーのシリンダー１６４ｂの半径ｒＣ２の和は、２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ１２よりも小さい。同様に、第二ピンローラー１６３ｂの最大半径ｒＭ２と第一ピンローラーのシリンダー１６４ａの半径ｒＣ１の和も、２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ１２より小さい。
　第一ピンローラー１６３ａの最大半径ｒＭ１と第二ピンローラー１６３ｂの最大半径ｒＭ２の和と、回転軸間距離ｄ１２との差｛（ｒＭ１+ｒＭ２）－ｄ１２｝は、限定するものではないが、例えば２０ｍｍ以下であり、１５ｍｍ以下、１０ｍｍ以下または５ｍｍ以下であり得る。
　第一ピンローラー１６３ａと第二ピンローラー１６３ｂは、駆動機構（図示せず）によって回転駆動される。第一ピンローラー１６３ａと第二ピンローラー１６３ｂの回転速度は独立に制御可能であり得る。
　第一ピンローラー１６３ａと第二ピンローラー１６３ｂの回転方向に限定は無い。従って、第一ピンローラー１６３ａの回転方向と第二ピンローラー１６３ｂの回転方向は同じであってもよいし、逆であってもよい。
　第一ピンローラー１６４ａと第二ピンローラー１６３ｂが互いに逆方向に回転するとき、内回りであってもよいし、外回りであってもよい。内回りとは、どちらのピンローラーも、他のピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転する態様をいう。外回りは、その反対で、どちらのピンローラーも、他のピンローラーに面する側でピンが下から上に向かって動くように回転する態様をいう。
　このように第一ピンローラー１６３ａと第二ピンローラー１６３ｂの両方を回転させることは、これら２つのピンロールの間にチョップド炭素繊維束２０が詰まらないようにするうえで有利である。
　変形実施形態において、断片化処理装置１６０における第一ピンローラー１６３ａの最大半径ｒＭ１と第二ピンローラー１６３ｂの最大半径ｒＭ２の和は、この２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ１２と等しくてもよい。
　他の変形実施形態において、断片化処理装置１６０における第一ピンローラー１６３ａの最大半径ｒＭ１と第二ピンローラー１６３ｂの最大半径ｒＭ２の和は、この２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ１２より僅かに小さくてもよく、その差｛ｄ１２－（ｒＭ１+ｒＭ２）｝は、好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下である。
　別の実施形態では、断片化処理装置に設けられるピンローラーの数が１個であってよく、また、３個以上であってもよい。
　更に別の実施形態では、断片化処理装置がピンローラー以外の回転体を備えてもよい。ピンローラー以外の回転体の一例は、図１０に示すような、一対の円盤を複数のワイヤまたはロッドで繋いだ構造を有する回転体である。
　本実施形態のＳＭＣ製造方法では、炭素繊維原料として、フィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束が使用される。
　ＮＫとはＮ×１０００を意味する。例えば、３０００本の単繊維からなる炭素繊維束のフィラメント数は３Ｋであり、３００００本の単繊維からなる炭素繊維束のフィラメント数は３０Ｋである。
　本実施形態のＳＭＣ製造方法で原料として使用される連続炭素繊維束のフィラメント数は、少なくとも２０Ｋであり、好ましくは４０Ｋ以上、より好ましくは４５Ｋ以上、更に好ましくは５０Ｋ以上である。
　本実施形態のＳＭＣ製造方法で原料として使用される連続炭素繊維束のフィラメント数は、限定するものではないが、通常１００Ｋ以下であり、７５Ｋ以下、６０Ｋ以下、５５Ｋ以下などであってもよい。
　上記の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。例えば、本実施形態のＳＭＣ製造方法で原料として使用される連続炭素繊維束のフィラメント数は２０Ｋ～１００Ｋが好ましく、４０Ｋ～７５Ｋがより好ましく、４５Ｋ～６０Ｋがさらに好ましく、５０Ｋ～５５Ｋが特に好ましい。
　好ましくは、本実施形態のＳＭＣ製造方法で原料として使用される連続炭素繊維束は、Ｎ／ｎが１０～２５となるようにｎ本（ただし、ｎは２以上の整数である。）のサブ束に部分的にスプリットされた連続炭素繊維束である。Ｎ／ｎは、好ましくは１０～２０、より好ましくは１０～１５である。
　連続炭素繊維束がｎ本のサブ束に部分的にスプリットされているとは、換言すれば、連続炭素繊維束が一部でｎ分割されているということである。ｎ分割することにより形成されたｎ本の繊維束のひとつひとつをサブ束という。
　連続炭素繊維束の部分的なスプリットは、限定するものではないが、例えば図７に概念図を示すスプリット装置を用いて行い得る。
　図７を参照すると、スプリット装置２００は、スプレッドセクション２１０とスプリットセクション２２０を備えている。
　出発材料であるフィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束１０は、供給ボビンＢ１から引き出される。
　供給ボビンＢ１から引き出されたスプリット前の連続炭素繊維束１０は、まず、スプレッドセクション２１０においてスプレッドされる。
　スプレッドセクション２１０に設けられるスプレッダーバー２１１は加熱してもよいし、連続炭素繊維束１０の幅方向に往復動させてもよく、そのための機構は公知技術を参照することができる。
　連続炭素繊維束１０は元々扁平な形をしているところ、スプレッダーバー２１１に擦り付けられることで、その幅は更に広がり、その厚さは更に減少する。スプレッドセクション２１０を通過した後の連続炭素繊維束１０の厚さは、限定するものではないが、典型的にはフィラメント数５０Ｋの場合で０．２ｍｍであり得る。
　供給ボビンＢ１から供給される段階で連続炭素繊維束１０が十分に扁平なとき、スプレッドセクション２１０は省略され得る。例えば、束幅が平均束厚の５０倍以上である炭素繊維束は、十分に扁平といってよい。
　次に、連続炭素繊維束１０はスプリットセクション２２０に送られ、そこで部分的スプリットされる。
　スプリットセクション２２０には、連続炭素繊維束１０にスリットを形成するための回転刃２２１が設けられる。
　回転刃２２１の回転軸は、繊維方向に走行する連続炭素繊維束１０の、幅方向に平行である。一定長さのスリットが連続炭素繊維束１０の繊維方向に沿って一定周期で間欠的に形成されるように、回転刃２２１の外周には複数の刃部２２２が周方向に一定間隔を置いて設けられている。スリット長とスリット間のギャップ長は、連続炭素繊維束１０の走行速度、回転刃２２１の周速度、刃部２２２間の間隔を調節することによって制御できる。
連続炭素繊維束１０の走行速度は複数のゴデットロール２２３で制御される。
　走行する連続炭素繊維束１０の幅方向と平行な方向に並べられた（ｎ－１）個の回転刃２２１によって、繊維方向に沿って間欠的にスリットが形成されることにより、連続炭素繊維束１０は部分的にｎ分割される。
　一例として、ｎ＝５のとき、すなわち４個の回転刃２２１によって部分的に５分割したときの連続炭素繊維束１０を、図８Ａおよび図８Ｂに示す。
　便宜のために、連続炭素繊維束１０の繊維方向（長手方向）をｘ方向、幅方向をｙ方向、厚さ方向をｚ方向とすると、図８Ａは連続炭素繊維束１０をｚ方向から見た平面図であり、図８Ｂは連続炭素繊維束１０のｘ方向に垂直な断面（ｙｚ平面で切断したときの断面）を示している。
　図８Ａに示すように、連続炭素繊維束１０には、第一スリット列ＡＳ１、第二スリット列ＡＳ２、第三スリット列ＡＳ３および第四スリット列ＡＳ４の、４つのスリット列が形成されている。
　第一スリット列ＡＳ１は、ｘ方向に並んだ複数の第一スリットＳ１からなる。
　第二スリット列ＡＳ２は、ｘ方向に並んだ複数の第二スリットＳ２からなる。
　第三スリット列ＡＳ３は、ｘ方向に並んだ複数の第三スリットＳ３からなる。
　第四スリット列ＡＳ４は、ｘ方向に並んだ複数の第四スリットＳ４からなる。
　これら４つのスリット列は、異なる回転刃で形成されることから、ｙ方向の位置が異なっている。
　スリット長ＬＳとスリット間ギャップ長ＬＧは、いずれのスリット列内でも一定であり、また、異なるスリット列間においても共通している。
　スリット長ＬＳとスリット間ギャップ長ＬＧの和に対するスリット長ＬＳの比ＬＳ／（ＬＳ＋ＬＧ）は通常９０％以上、好ましくは９５％以上であり、例えば９９％であってもよい。従って、連続炭素繊維束１０は、図８Ｂに示すように、殆どの部分で５本のサブ束１１にスプリットされている。
　第一スリット列ＡＳ１、第二スリット列ＡＳ２、第三スリット列ＡＳ３および第四スリット列ＡＳ４のｙ方向の位置は、５本のサブ束１１の幅が概ね同じとなるように設定されている。
　スリット長ＬＳは、限定するものではないが、２５ｍｍより長いことが好ましく、５０ｍｍより長いことがより好ましく、５００ｍｍより長いことが更に好ましい。スリット長ＬＳは、ＳＭＣを製造するために連続炭素繊維束１０を切断するときの切断長の１０倍以上、更には２０倍以上、更には３０倍以上とし得る。
　スリット長ＬＳは、例えば、２５ｍｍ超５０ｍｍ以下、５０ｍｍ超１００ｍｍ以下、１００ｍｍ超２００ｍｍ以下、２００ｍｍ超５００ｍｍ以下、５００ｍｍ超１０００ｍｍ以下、１０００ｍｍ超１５００ｍｍ以下、１５００ｍｍ超２０００ｍｍ以下または２０００ｍｍ超３０００ｍｍ以下であり得る。
　スリット間ギャップ長ＬＧは、限定するものではないが、例えば５～１０ｍｍであり、５ｍｍより短くてもよい。
　図８Ａに示す例では、第一スリット列ＡＳ１と第二スリット列ＡＳ２とで、スリット間ギャップＧＳの位置がｘ方向にずれている。第二スリット列ＡＳ２と第三スリット列ＡＳ３の間、および、第三スリット列ＡＳ３と第四スリット列ＡＳ４の間でも同様である。
　このように隣り合うスリット列の間でスリット間ギャップＧＳの位置をｘ方向にずらす構成は必須ではない。一例では、図９に示すように、全てのスリット列の間でスリット間ギャップＧＳの位置を揃えてもよい。他の一例では、一部のスリット列の間でスリット間ギャップＧＳの位置を揃え、他の一部のスリット列の間でスリット間ギャップＧＳの位置をｘ方向にずらしてもよい。
　スリット長ＬＳ、スリット間ギャップ長ＬＧ、スリット長ＬＳとスリット間ギャップ長ＬＧの和に対するスリット長ＬＳの比ＬＳ／（ＬＳ＋ＬＧ）、および、スリット間ギャップＧＳの位置について以上に述べたことは、ｎ＝５の場合、すなわち連続炭素繊維束１０を部分的に５本のサブ束にスプリットする場合に限られるものではなく、４本以下または６本以上のサブ束に部分的スプリットする場合にも同じことがいえる。
　再び図７を参照すると、スプリットセクション２２０で部分的にｎ本にスプリットされた連続炭素繊維束１０は、巻き取りボビンＢ２に巻き取られてパッケージとされたうえで、本実施形態に係るＳＭＣ製造方法に供される。すなわち、スプリット装置２００はＳＭＣ製造装置１００からオフラインである。
　別の実施形態では、スプリット装置２００がＳＭＣ製造装置１００にインラインで接続されてもよい。すなわち、スプリット装置２００で部分的にｎ本にスプリットされた連続炭素繊維束１０が、一度もボビンに巻き取られることなく、ＳＭＣ製造装置１００のチョップセクション１３０に供給されてもよい。
　連続炭素繊維束１０が十分な量のサイジング剤を含有していないと、連続炭素繊維束１０を部分的にスプリットしたときに毛羽が発生し易い他、スプリットすることで形成されたサブ束１１同士が互いに固着し易い傾向が生じる。サブ束１１同士が固着すると、連続炭素繊維束１０をスプリットすることで得られる効果が損なわれるので、このようなときには、例えば部分的スプリットの前に、連続炭素繊維束１０が含有するサイジング剤を補うことが望ましい。
　この段階でサイジング剤の不足を補うことは、後の工程でチョップド炭素繊維束に断片化処理をしたときに、細か過ぎる断片が多量に発生しないようにするうえでも有効である。
　部分的にスプリットされた連続炭素繊維束１０が、チョップセクション１３０に供給され、ロータリーカッター１３１で次々と切断されることにより、所定の繊維長を有するチョップド炭素繊維束２０が産生される。産生したチョップド炭素繊維束２０は、ロータリーカッター１３１の下方に設置された断片化処理装置１６０に向かって落下する。
　チョップド炭素繊維束２０の繊維長は、限定するものではないが、例えば５～１００ｍｍ、好ましくは２０～６０ｍｍであり、典型的には、約１３ｍｍ（０．５インチ）や約２５ｍｍ（１インチ）や約５０ｍｍ（２インチ）であり得る。
　断片化処理装置１６０では、ロータリーカッター１３１から落下してくるチョップド炭素繊維束２０の少なくとも一部が、第一ピンローラー１６３ａと第二ピンローラー１６３ｂの少なくとも一方と接触し、その衝撃によって複数の断片に分かれる。
　この断片化処理は、解繊を目的とするものではない。すなわち、チョップド炭素繊維束を単繊維またはそれに近い状態となるまでほぐすものではない。フィラメント数が少な過ぎるチョップド炭素繊維束は真直性が低く、十分な補強効果を有さない。フィラメント数が１Ｋを超える炭素繊維束は真直性が維持され易く、補強効果が相対的に高い。
　断片化処理装置１６０における、第一ピンローラー１６３ａおよび第二ピンローラー１６３ｂの回転方向と、各々のピン先端における周速は、第一キャリアフィルム４１上に堆積する炭素繊維における、フィラメント数１Ｋ以下のチョップド炭素繊維束の含有量が好ましくは１重量％未満となるように設定される。
　他の条件が同じであれば、第一ピンローラー１６３ａと第二ピンローラー１６３ｂが、どちらも他のピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動されるとき（内回り態様）、他の回転態様を採用したときに比べて、フィラメント数１Ｋ以下の断片の発生量は少ない。
　他の条件が同じであれば、第一ピンローラー１６３ａおよび第二ピンローラー１６３ｂのピン先端における周速が低い方が、フィラメント数１Ｋ以下の断片の発生量は少ない。
　好ましい一例において、連続炭素繊維束１０を部分的にスプリットしないで供給したときに、第一キャリアフィルム４１上に堆積する炭素繊維における、フィラメント数１Ｋ以下のチョップド炭素繊維束の含有量が０．１重量％未満となるように、第一ピンローラー１６３ａおよび第二ピンローラー１６３ｂの回転方向と、各々のピン先端における周速を設定してもよい。
　フィラメント数１Ｋ以下の断片や毛羽の発生量を低減させるために、連続炭素繊維束１０のサイジング剤含有量を増やしてもよい。
　第一ピンローラー１６３ａと第二ピンローラー１６３ｂが、どちらも他のピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される内回り態様では、チョップセクション１３０で産生されるチョップド炭素繊維束２０の実質的に全部が、第一ピンローラー１６３ａのシリンダー１６４ａと第二ピンローラー１６３ｂのシリンダー１６４ｂの間を通って堆積セクションに落下する。その結果、チョップド炭素繊維束２０の束サイズに応じた落下位置の違いが生じ難いので、チョップド炭素繊維束２０の束サイズの分布が広い場合であっても炭素繊維マット３０が厚さ方向に沿って均質となり易いという利点がある。
　第一キャリアフィルム４１上に第一塗工機１１１を用いて形成される第一樹脂層５１と、第二キャリアフィルム４２上に第二塗工機１２１を用いて形成される第二樹脂層５２は、同じ熱硬化性樹脂組成物５０からなる。
　熱硬化性樹脂組成物５０は、熱硬化性樹脂を主要成分とし、増粘剤と硬化剤が配合されるとともに、必要に応じて、反応性希釈剤、低収縮剤、充填剤、難燃剤などの添加剤が配合された、流動性のペーストである。
　熱硬化性樹脂の典型例は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂およびフェノール樹脂であり、これらから選ばれる二種以上を混合して使用することもできる。
　好ましい熱硬化性樹脂は、炭素繊維との接着性に優れる点から、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂および不飽和ポリエステル樹脂である。
　熱硬化性樹脂組成物の具体的な配合組成については、従来技術を適宜参照することができる。
　断片化処理装置１６０で処理されたチョップド炭素繊維束２０は、断片化処理装置１６０の下方を運ばれる第一キャリアフィルム４１上に落下する。落下したチョップド炭素繊維束２０は、第一キャリアフィルム４１の表面に形成された第一樹脂層５１上に堆積し、炭素繊維マット３０を形成する。
　第一樹脂層５１上に堆積した炭素繊維マット３０を載せた第一キャリアフィルム４１は、含浸機１５１に向かって運ばれる途中で、第二樹脂層５２が形成された側の面を下向きにした第二キャリアフィルム４２と貼り合わされる。
　含浸機１５１で加圧されることにより、炭素繊維マット３０は熱硬化性樹脂組成物５０で含浸される。
　含浸工程の終了後、含浸された炭素繊維マット３０は第一キャリアフィルム４１と第二キャリアフィルム４２に挟まれたままボビンに巻き取られ、必要に応じて行われる熟成工程を経てＳＭＣ製品となる。熟成工程では、熱硬化性樹脂組成物５０が、添加された増粘剤の作用で高粘度化して半硬化状態となる。
　本実施形態のＳＭＣ製造方法により製造されるＳＭＣは、出発原料がラージトウに分類される連続炭素繊維束である場合ですら、それを硬化させてなるＣＦＲＰが良好な弾性率を示す。ここでいう良好な弾性率とは、よりフィラメント数の少ない連続炭素繊維束を出発材料に用いて製造したＳＭＣを硬化させたＣＦＲＰの弾性率と、同等の弾性率という意味である。
　本実施形態のＳＭＣ製造方法により製造されるＳＭＣは、更に、出発原料であるフィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束がｎ本のサブ束に部分的にスプリットされているとき、それを硬化させてなるＣＦＲＰが高い強度を示す。ここでいう高い強度とは、よりフィラメント数の少ない連続炭素繊維束を出発材料に用いて製造したＳＭＣを硬化させて得られるＣＦＲＰの強度と、同等の強度という意味である。
　好ましい実施形態において、Ｎ／ｎは１０以上２５以下である。これは、例えば、Ｎが４０のときｎは２～４、Ｎが５０のときｎは２～５、Ｎが６０のときｎは３～６ということである。この好ましい実施形態において、出発材料である連続炭素繊維束に形成されねばならないスリット列の数はかなり少ない。このことは、スリットの形成が容易であるだけでなく、スリット形成に伴い発生する毛羽の量が少ないことを意味する。毛羽が少ないことは、含浸不良が生じ難い点で有利である他、製造したＳＭＣから成形されるＣＦＲＰの外観低下を防ぐうえでも好ましい。
２．実験結果
２．１．実験１
（ＳＭＣの作製）
　図１に示すＳＭＣ製造装置と同様の構成を有するＳＭＣ製造装置を用いて、ＳＭＣを作製した。
　断片化処理装置の構成は、図１に示すＳＭＣ製造装置が備えるものと同様であった。２個のピンローラーは、いずれも金属製で、同じ構成を有していた。各ピンローラーのシリンダー周面上に配置されたピンの直径と長さはそれぞれ３ｍｍおよび２０ｍｍであった。各ピンローラーのシリンダー周面上におけるピンの配置は周期的で、軸方向に７．５ｍｍおよび周方向に６．５ｍｍずらしたときに元の配置と重なる配置であった。２個のピンローラーの最大半径の和は、２個のピンローラーの回転軸間距離よりも１０ｍｍ大きかった。
　炭素繊維原料として、フィラメント数５０Ｋの連続炭素繊維束（三菱ケミカル株式会社製ＴＲＷ４０　５０Ｌ）を、エポキシアクリレート系サイジング剤の水分散液に浸漬し、乾燥させたうえで用いた。このサイジング処理を行った後の炭素繊維束のサイジング剤含有量は１．４ｗｔ％だった。
　熱硬化性樹脂組成物は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂およびスチレンの混合物に、増粘剤、重合禁止剤、重合開始剤および内部離型剤を配合することにより調製した。
　連続炭素繊維束は、複数本を等間隔で平行に並べた状態で同時にロータリーカッターに供給し、２５．４ｍｍ（１インチ）毎に切断してチョップド炭素繊維束にした。
　断片化処理装置の２個のピンローラーは、どちらもピンの先端における周速が６２８ｍ／分となるように回転させた。回転方向は互いに逆方向とし、どちらのピンローラーも、他のピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転させた。
　断片化処理装置で断片化処理されたチョップド炭素繊維束は、線速５ｍ／分で走行するポリエチレン製のキャリアフィルム上に落下させた。落下したチョップド炭素繊維束は、予め該キャリアフィルムに別途工程で塗布された熱硬化性樹脂組成物上に堆積し、炭素繊維マットを形成した。
　堆積した炭素繊維マットを載せたキャリアフィルムを、片面に同じ熱硬化性樹脂組成物を塗布した別のポリエチレン製キャリアフィルムと貼り合わせたうえ、含浸機で加圧することにより、炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させた。
　含浸後、２３℃にて１６８時間（７日間）静置して、熱硬化性樹脂組成物を増粘させることにより、ＳＭＣを完成させた。得られたＳＭＣにおける炭素繊維含有量は約５３重量％、炭素繊維の目付けは約２０００ｍｇ／ｍ２であった。
（ＣＦＲＰ板の作製および評価）
　得られたＳＭＣを２７０ｍｍ×２７０ｍｍに裁断し、プレス成型機を用いて温度１４０℃、圧力８ＭＰａ、加圧時間２分間の条件で硬化させて、厚さ２ｍｍ、３００ｍｍ角のＣＦＲＰ板を作製した。
　このＣＦＲＰ板から長さ６０ｍｍ、幅２５ｍｍの曲げ試験片を切り出し、５ｋＮインストロン万能試験機を用い、Ｌ／Ｄ＝１６、クロスヘッド速度１．４ｍｍ／分で３点曲げ試験を行ったところ、曲げ強度は約３１０ＭＰａ、曲げ弾性率は約２６ＧＰａだった。
（炭素繊維マットの評価）
　上記で作製したＳＭＣに含まれるチョップド炭素繊維束のフィラメント数を調べるために、キャリアフィルムに熱硬化性樹脂組成物を塗布しなかったこと以外は同様の手順により、ドライ炭素繊維マットをキャリアフィルム上に堆積させた。
　この炭素繊維マットから、キャリアフィルムの中央線近傍に堆積した約３０ｃｍ×３０ｃｍの領域を選び、該領域に含まれる幅０．５ｍｍ以上のチョップド炭素繊維束全て（３００片以上）について、重量から換算する方法でフィラメント数を調べた。その結果、フィラメント数が１５Ｋより多い成分の含有量は４１重量％であり、フィラメント数１Ｋ以下の成分の含有量は０．１重量％未満であった。
２．２．実験２
　フィラメント数５０Ｋの連続炭素繊維束を、幅約２０ｍｍまで拡幅した後、部分的に幅約５ｍｍのサブ束４本にスプリットしてから用いたこと以外は実験１と同様にして、炭素繊維含有量が約５３重量％、炭素繊維の目付けが約２０００ｍｇ／ｍ２のＳＭＣを製造し、更に、そのＳＭＣからＣＦＲＰ板を作製して曲げ試験を行った。
　上記の部分的スプリットは、連続炭素繊維束にスリット長７００ｍｍ、スリット間ギャップ長１０ｍｍのスリット列を３列形成することにより行った。３つのスリット列間でスリット間ギャップの繊維方向の位置は同じとした。
　曲げ試験の結果は、曲げ強度が約３７０ＭＰａ、曲げ弾性率が約２６ＧＰａだった。
　更に、キャリアフィルムに熱硬化性樹脂組成物を塗布しなかったこと以外は同様の手順によりドライ炭素繊維マットをキャリアリフィルム上に堆積させて、含まれるチョップド炭素繊維束のフィラメント数を実験１と同様にして調べたところ、フィラメント数が１５Ｋより多い成分の含有量は６重量％であり、フィラメント数１Ｋ以下の成分の含有量は０．１重量％未満であった。
２．３．実験３
　フィラメント数５０Ｋの連続炭素繊維束に代えて、サイジング剤含有量１．２ｗｔ％、フィラメント数１５Ｋの連続炭素繊維束（三菱ケミカル株式会社製　ＴＲ５０Ｓ　１５Ｌ）を用いたこと、および、断片化処理装置を使用しなかったこと以外は実験１と同様にして、炭素繊維含有量が約５３重量％、炭素繊維の目付けが約２０００ｍｇ／ｍ２のＳＭＣを製造し、更に、そのＳＭＣからＣＦＲＰ板を作製して曲げ試験を行った。
　曲げ試験の結果は、曲げ強度が約３７０ＭＰａ、曲げ弾性率が約２６ＧＰａだった。
　実験１～３で作製したＣＦＲＰを比較すると、曲げ弾性率は同等だったのに対し、曲げ強度は同等ではなかった。具体的には、実験１で作製したＣＦＲＰの曲げ強度は、実験２および実験３で作製したＣＦＲＰのそれより低かった。一方、実験２で作製したＣＦＲＰと実験３で作製したＣＦＲＰの曲げ強度は同等であった。
　以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、各実施形態は例として提示されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書に記載された各実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、様々に変形することができ、かつ、実施可能な範囲内で、他の実施形態により説明された特徴と組み合わせることができる。
１０　連続炭素繊維束
１１　サブ束
２０　チョップド炭素繊維束
３０　炭素繊維マット
１００　ＳＭＣ製造装置
１１０　第一樹脂塗工セクション
１２０　第二樹脂塗工セクション
１３０　チョップセクション
１４０　堆積セクション
１５０　含浸セクション
１６０　断片化処理装置
２００　スプリット装置
２１０　スプレッドセクション
２２０　スプリットセクション
４１０　回転軸
４１２　円盤
４１４　ワイヤまたはロッド

Claims (29)

  1. 　（i）フィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束とすることと、
    　（ii）回転体を備える断片化処理装置を用いて前記チョップド炭素繊維束を断片化処理することと、
    　（iii）その断片化処理したチョップド炭素繊維束を前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に堆積させて炭素繊維マットを形成することと、
    　（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることとを含み、
    　Ｎが２０以上であり、
    　前記断片化処理装置は、それぞれがロータリーカッターの回転軸方向と平行な回転軸を有する、横並びに配置された第一ピンローラーと第二ピンローラーを備える、ＳＭＣの製造方法。
  2. 　前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、請求項１に記載の製造方法。
  3. 　前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 　前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、請求項３に記載の製造方法。
  5. 　前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の製造方法。
  6. 　Ｎが４０以上、４５以上または５０以上である、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 　Ｎが１００以下、７５以下、６０以下または５５以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
  8. 　前記連続炭素繊維束は、Ｎ／ｎが１０～２５となるようにｎ本（ただし、ｎは２以上の整数である。）のサブ束に部分的にスプリットされた連続炭素繊維束である、請求項１～７のいずれか一項に記載の製造方法。
  9. 　Ｎ／ｎが１０～２０または１０～１５である、請求項８に記載の製造方法。
  10. 　前記炭素繊維マットにおけるフィラメント数１Ｋ以下のチョップド炭素繊維束の含有量が１重量％未満である、請求項１～９のいずれか一項に記載の製造方法。
  11. 　前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物で含浸させるために、前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物と共に加圧する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の製造方法。
  12. 　前記熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一部が、前記キャリアフィルム上に前記炭素繊維マットを形成する前に、前記キャリアフィルムの上面に塗布される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の製造方法。
  13. 　（i）フィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束とすることと、
    　（ii）回転体を備える断片化処理装置を用いて前記チョップド炭素繊維束を断片化処理することと、
    　（iii）その断片化処理したチョップド炭素繊維束を前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に堆積させて炭素繊維マットを形成することと、
    　（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることとを含み、
    　前記連続炭素繊維束はＮ／ｎが１０～２５となるようにｎ本（ただし、ｎは２以上の整数である。）のサブ束に部分的にスプリットされた連続炭素繊維束である、ＳＭＣの製造方法。
  14. 　前記炭素繊維マットにおけるフィラメント数１Ｋ以下のチョップド炭素繊維束の含有量が１重量％未満である、請求項１３に記載の製造方法。
  15. 　前記スプリットをしなかった場合には前記炭素繊維マットにおけるフィラメント数１Ｋ以下のチョップド炭素繊維束の含有量が０．１重量％未満である、請求項１３または１４に記載の製造方法。
  16. 　Ｎが４０以上である、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の製造方法。
  17. 　Ｎ／ｎが１０～２０または１０～１５である、請求項１３～１６のいずれか一項に記載の製造方法。
  18. 　前記回転体が、前記ロータリーカッターの回転軸と平行な回転軸を有するピンローラーである、請求項１３～１７のいずれか一項に記載の製造方法。
  19. 　前記断片化処理装置は、それぞれがロータリーカッターの回転軸と平行な回転軸を有する、横並びに配置された第一ピンローラーと第二ピンローラーを備える、請求項１３～１８のいずれか一項に記載の製造方法。
  20. 　前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、請求項１９に記載の製造方法。
  21. 　前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、請求項１９または２０に記載の製造方法。
  22. 　前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、請求項２１に記載の製造方法。
  23. 　前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、請求項１９または２０に記載の製造方法。
  24. 　前記回転体が、前記ロータリーカッターの回転軸と平行な回転軸を有し、一対の円盤を複数のワイヤまたはロッドで繋いだ構造を有する回転体である、請求項１３～１７のいずれか一項に記載の製造方法。
  25. 　前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物で含浸させるために、前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物と共に加圧する、請求項１３～２４のいずれか一項に記載の製造方法。
  26. 　前記熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一部が、前記キャリアフィルム上に前記炭素繊維マットを形成する前に、前記キャリアフィルムの上面に塗布される、請求項１３～２５のいずれか一項に記載の製造方法。
  27. 　互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーが横並びに配置された断片化処理装置で、チョップド炭素繊維束に断片化処理を施す、炭素繊維束の処理方法。
  28. 　互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーが横並びに配置された、チョップド炭素繊維束の断片化処理装置。
  29. 　チョップド炭素繊維束の断片化処理における、互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーが横並びに配置された断片化処理装置の使用。
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