WO2022265100A1

WO2022265100A1 - 繊維集合体の製造方法及びプリプレグシートの製造方法

Info

Publication number: WO2022265100A1
Application number: PCT/JP2022/024337
Authority: WO
Inventors: 一輝辻川; 健石川; 純松井; 勝司池田
Original assignee: 三菱ケミカル株式会社
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2022-12-22
Also published as: EP4357496A1; JPWO2022265100A1

Abstract

複数の繊維と繊維処理剤とを撹拌槽に投入し、該繊維と繊維処理剤との混合物を撹拌翼によって撹拌して造粒することを含む繊維集合体の製造方法であって、該繊維が炭素繊維を含み、該繊維が引き揃うように造粒する、繊維集合体の製造方法。炭素繊維を含む複数の繊維と液体とを撹拌槽に投入し、該繊維と液体との混合物を撹拌翼によって撹拌することにより直接長球形状又はストランド形状の繊維集合体を得る、繊維集合体の製造方法。

Description

繊維集合体の製造方法及びプリプレグシートの製造方法

　本発明は、繊維集合体の製造方法及びプリプレグシートの製造方法に関する。

　炭素繊維は、樹脂等のマトリックスに混合、分散させて、高強度、高剛性、低比重、高電気伝導性、高耐摩耗性等の機械的ないし電気的特性を改善するための、工業的に重要な材料として様々な用途に使用されてきた。

　一般に、炭素繊維を各種樹脂に混合、分散させて繊維強化樹脂組成物を得る場合、炭素繊維の取り扱いを容易にして混合、分散の工程における作業性を高めるために、あらかじめ複数の炭素繊維をサイジング剤等により造粒してなる炭素繊維集合体が用いられている。

　炭素繊維集合体には、繊維強化樹脂組成物を製造する際の優れた作業性；フィーダーでの安定供給性；マトリクス中における優れた繊維分散性；得られる樹脂組成物の優れた物性改善効果；が要求される。

　このような要求特性を満たす炭素繊維集合体として、所定の平均粒径を有し、エポキシ化合物を主成分とするエマルジョン系サイジング剤で表面被覆された炭素繊維集合体や、所定のサイジング剤で集束されるとともに、所定の緻密度を有する、断面が円形あるいは楕円形の炭素繊維チョップドストランドが開示されている（例えば特許文献１）。

　また、リサイクル炭素繊維から、フィーダーにより押出機等へ定量的で安定した供給が可能であり、さらに押出機等により炭素繊維を樹脂マトリクス中に容易に均一に分散させることが可能な炭素繊維集合体を提供するものとして、炭素繊維及びエポキシ樹脂系サイジング剤からなり、湿式押出造粒法により製造された所定の嵩密度等を有する炭素繊維集合体が開示されている（例えば特許文献２）。

　また、炭素繊維の短繊維からなる絡合体を効率的に製造する方法として、曲状炭素繊維と柔軟性球体とを共に撹拌する撹拌造粒法により炭素繊維絡合体を製造する方法が開示されている（例えば特許文献３）。

特開平４－１７０４３５号公報特開２０２０－１９６８８２号公報特開２０００－２２００６６号公報

　本発明の目的の一つは、繊維を切断することなく、長さを保ったまま繊維が引き揃った嵩密度が高い繊維集合体を製造することができる繊維集合体の製造方法を提供することである。
　本発明の他の目的は、この繊維集合体を用いたプリプレグシートの製造方法を提供することである。

　本発明者は、撹拌槽を用いて繊維と繊維処理剤を撹拌造粒することにより、上記課題を解決することができることを見出した。

　即ち、本発明は以下の［１］～［４５］の態様を含む。以下の［１］～［４５］を「本発明の第１態様」と称す場合がある。

［１］　複数の繊維と繊維処理剤とを撹拌槽に投入し、該繊維と該繊維処理剤との混合物を撹拌翼によって撹拌して造粒することを含む繊維集合体の製造方法であって、該繊維が炭素繊維を含み、該繊維が引き揃うように造粒する、繊維集合体の製造方法。
［２］　乾燥した綿状の前記複数の繊維を前記撹拌槽に投入する、［１］に記載の繊維集合体の製造方法。
［３］　水平方向に回転する撹拌翼と垂直方向に回転する補助撹拌翼とが攪拌槽内に配置され、該水平方向に回転する撹拌翼と該垂直方向に回転する補助撹拌翼とにより攪拌する、［１］又は［２］に記載の繊維集合体の製造方法。
［４］　前記繊維処理剤を前記撹拌槽に投入する前に、該撹拌槽内で前記撹拌翼によって前記複数の炭素繊維を撹拌して解繊する、［１］～［３］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［５］　前記撹拌槽がスクレーパーを備え、攪拌槽を回転させる、［１］～［４］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［６］　前記撹拌翼が回転方向に傾斜を有しており、前記撹拌翼の回転方向後面と前記撹拌槽底面との挟角が１～６０°である、［１］～［５］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［７］　前記撹拌槽が軸周りに回転可能な回転軸を備え、複数枚の前記撹拌翼が、該回転軸から放射状に延在する、［１］～［６］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［８］　前記撹拌翼先端の周速が１～２０ｍ／秒となるように撹拌翼を回転させることを含む、［１］～［７］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［９］　撹拌翼の回転方向が攪拌槽の回転方向と逆方向となるように撹拌した後、撹拌翼の回転方向が攪拌槽の回転方向と同一方向となるように撹拌する、［５］～［８］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１０］　周速が１．２ｍ／秒以下となるように攪拌槽を回転させることを含む、［５］または［９］に記載の繊維集合体の製造方法。
［１１］　前記繊維処理剤の２３℃における表面張力が１２０ｍＮ／ｍ以下である、［１］～［１０］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１２］　前記繊維処理剤の２３℃における粘度が１０Ｐａ・ｓ以下である、［１］～［１１］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１３］　前記繊維処理剤が水を含む、［１］～［１２］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１４］　前記繊維処理剤が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリアミド樹脂から選ばれる１種以上の樹脂を含む、［１］～［１３］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１５］　前記繊維処理剤を前記繊維１００質量部に対して１０～４０質量部投入する、［１］～［１４］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１６］　前記繊維処理剤が液体であり、該繊維処理剤に含まれる液体を蒸発させる工程を含む、［１］～［１５］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１７］　前記繊維が更にガラス繊維を含む、［１］～［１６］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１８］　前記繊維が更に有機繊維を含む、［１］～［１７］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１９］　前記繊維の平均繊維長が１２～５０ｍｍである、［１］～［１８］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２０］　前記繊維の平均繊維長が２～１２ｍｍである、［１］～［１９］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２１］　前記繊維集合体を構成する複数の繊維の先端の位置が不揃いである、［１］～［２０］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２２］　前記繊維集合体の長軸の長さは、前記繊維集合体に含まれる繊維の平均繊維長より長い、［１］～［２１］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２３］　前記繊維集合体が、長球形状又はストランド形状である、［１］～［２２］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２４］　前記撹拌槽に投入前の繊維の平均繊維長Ｘに対する前記繊維集合体中の繊維の平均繊維長Ｙの比（Ｙ／Ｘ）が０．５５以上である、［１］～［２３］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２５］　ヘンシェルミキサーを使用して撹拌することにより造粒する、［１］～［２４］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２６］　グラニュレーターを使用して撹拌することにより造粒する、［１］～［２４］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２７］　前記繊維処理剤の２３℃における表面張力が１５ｍＮ／ｍ以上である、［１］～［２６］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２８］　前記繊維処理剤の２３℃における粘度が０．０００１Ｐａ・ｓ以上である、［１］～［２７］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２９］　繊維集合体のフィラメント数が８０００以上８０００００以下である、［１］～［２８］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［３０］　前記繊維の嵩密度が０．０１～０．０４０ｇ／ｃｍ^３である、［１］～［２９］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［３１］　前記繊維と前記繊維処理剤に与えるひずみ速度が、１［１／ｓ］以上７００［１／ｓ］以下である、［１］～［３０］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［３２］　複数の繊維と、液体を含む繊維処理剤とを撹拌槽に投入し、繊維と繊維処理剤との混合物を撹拌翼によって撹拌して液架橋させることにより直接繊維が引き揃った繊維集合体を得る、繊維集合体の製造方法。
［３３］　前記繊維が炭素繊維を含む、［３２］に記載の繊維集合体の製造方法。
［３４］　乾燥した綿状の前記複数の繊維を前記撹拌槽に投入する、［３２］または[３３]に記載の繊維集合体の製造方法。
［３５］　綿状の複数の炭素繊維と樹脂と水とを撹拌槽に投入し、前記攪拌槽に配置された撹拌翼によって前記複数の炭素繊維と前記樹脂と前記水とを撹拌して造粒する、炭素繊維が引き揃えられた繊維集合体の製造方法。
［３６］　前記綿状の複数の炭素繊維と更に樹脂炭化物を含む原料を投入する、[３５]に記載の炭素繊維が引き揃えられた繊維集合体の製造方法。
［３７］　前記綿状の複数の炭素繊維と更にガラス繊維を含む原料を投入する、[３５]または[３６]に記載の炭素繊維が引き揃えられた繊維集合体の製造方法。
［３８］　［１］～［３７］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法で得られた繊維集合体を複数堆積させることを含む、プリプレグシートの製造方法。
［３９］　［１］～［３７］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法で得られた繊維集合体を樹脂とともに混練することを含む、ペレットの製造方法。
［４０］　複数の炭素繊維と有機バインダーとからなり、嵩密度が０．１～０．２９ｇ／ｃｍ^３であるか、もしくは安息角が６０°以下であり、長軸の長さが３ｍｍ～１８ｍｍの長球形状である、炭素繊維集合体。
［４１］　前記炭素繊維集合体を構成する複数の繊維の先端の位置が不揃いである、［４０］に記載の炭素繊維集合体。
［４２］　前記炭素繊維集合体の長軸の長さは、前記炭素繊維集合体に含まれる繊維の平均繊維長より長い、［４０］または［４１］に記載の炭素繊維集合体。
［４３］　前記炭素繊維集合体が樹脂炭化物を含む、［４０］～［４２］のいずれかに記載の炭素繊維集合体。
［４４］　前記炭素繊維集合体がガラス繊維を含む、［４０］～［４３］のいずれかに記載の炭素繊維集合体。
［４５］　前記有機バインダーがエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリアミド樹脂から選ばれる１種以上の樹脂を含む、［４０］～［４４］のいずれかに記載の炭素繊維集合体。

　本発明には、以下の［１ａ］～［２５ａ］の態様も含まれる。以下の［１ａ］～［２５ａ］を「本発明の第１態様のＩ」と称す場合がある。

［１ａ］　繊維と繊維処理剤とを撹拌槽に投入し、繊維と繊維処理剤との混合物を撹拌翼によって撹拌することにより造粒することを含む、繊維集合体の製造方法。
［２ａ］　前記撹拌翼が回転方向に傾斜を有しており、該撹拌翼の回転方向後面と前記撹拌槽底面との挟角が１～６０°である、［１ａ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［３ａ］　複数枚の前記撹拌翼が、前記撹拌槽内の回転軸から放射状に延在する、［１ａ］又は［２ａ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［４ａ］　前記撹拌翼先端の周速が１～２０ｍ／秒である、［１ａ］～［３ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［５ａ］　繊維と繊維処理剤とをヘンシェルミキサーを使用して撹拌することにより造粒する、繊維集合体の製造方法。
［６ａ］　繊維と繊維処理剤とをグラニュレーターを使用して撹拌することにより造粒する、繊維集合体の製造方法。
［７ａ］　前記繊維処理剤の２３℃における表面張力が１２０ｍＮ／ｍ以下である、［１ａ］～［６ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［８ａ］　前記繊維処理剤の２３℃における粘度が１０Ｐａ・ｓ以下である、［１ａ］～［７ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［９ａ］　前記繊維の平均繊維長が１～１００ｍｍである、［１ａ］～［８ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１０ａ］　前記繊維処理剤を前記繊維１００質量部に対して５～１２０質量部投入する、［１ａ］～［９ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１１ａ］　前記繊維が炭素繊維を含む、［１ａ］～［１０ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１２ａ］　前記繊維がガラス繊維を含む、［１ａ］～［１０ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１３ａ］　前記繊維が有機繊維を含む、［１ａ］～［１０ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１４ａ］　前記繊維が炭素繊維と有機繊維とを含む、［１ａ］～［１０ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１５ａ］　前記繊維が炭素繊維とガラス繊維とを含む、［１ａ］～［１０ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１６ａ］　前記繊維処理剤は、溶剤、粘土鉱物、ポリマー、及び界面活性剤から選ばれる少なくとも１種を含む、［１ａ］～［１５ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１７ａ］　前記撹拌槽に投入前の繊維の平均繊維長Ｘに対する前記繊維集合体中の繊維の平均繊維長Ｙの比（Ｙ／Ｘ）が０．５５以上である、［１ａ］～［１６ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１８ａ］　前記繊維処理剤が液体であり、該繊維処理剤に含まれる液体を蒸発させる工程を含む、［１ａ］～［１７ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１９ａ］　前記繊維集合体が、長球形状又はストランド形状である、［１ａ］～［１８ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２０ａ］　前記繊維が引き揃うように造粒する、［１ａ］～［１９ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２１ａ］　繊維と液体である繊維処理剤とを撹拌槽に投入し、繊維と繊維処理剤との混合物を撹拌翼によって撹拌することにより造粒することを含む、繊維集合体の製造方法。
［２２ａ］　前記繊維の平均繊維長が１～１００ｍｍである、［２１ａ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［２３ａ］　前記繊維処理剤を前記繊維１００質量部に対して５～１２０質量部投入する、［２１ａ］または［２２ａ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［２４ａ］　前記繊維集合体が、長球形状又はストランド形状である、［２１ａ］～［２３ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２５ａ］　前記撹拌槽に投入前の繊維の平均繊維長Ｘに対する前記繊維集合体中の繊維の平均繊維長Ｙの比（Ｙ／Ｘ）が０．５５以上である、［２１ａ］～［２４ａ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。

　本発明には、以下の［１ｂ］～［２０ｂ］の態様も含まれる。以下の［１ｂ］～［２０ｂ］を「本発明の第２態様」と称す場合がある。

［１ｂ］　繊維と繊維処理剤とを転動槽に投入し、転動槽を回転させることにより造粒することを含む、繊維集合体の製造方法。
［２ｂ］　前記繊維処理剤の２３℃における表面張力が１２０ｍＮ／ｍ以下である、［１ｂ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［３ｂ］　前記繊維処理剤の２３℃における粘度が１０Ｐａ・ｓ以下である、［１ｂ］又は［２ｂ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［４ｂ］　前記転動槽がパン型の回転体である、［１ｂ］～［３ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［５ｂ］　前記転動槽がドラム型の回転体である、［１ｂ］～［３ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［６ｂ］　前記回転体の円筒側壁の移動速度が０．２０～１．６０ｍ／ｓである、［４ｂ］又は［５ｂ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［７ｂ］　前記転動槽が固定された側壁と、該側壁内を水平方向に回転する回転容器とを有する、［１ｂ］～［３ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［８ｂ］　前記回転容器の外周速が１～２０ｍ／ｓである、［７ｂ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［９ｂ］　前記繊維の平均繊維長が１～１００ｍｍである、［１ｂ］～［８ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１０ｂ］　前記繊維処理剤を前記繊維１００質量部に対して５～１２０質量部用いる、［１ｂ］～［９ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１１ｂ］　前記繊維が炭素繊維を含む、［１ｂ］～［１０ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１２ｂ］　前記繊維がガラス繊維を含む、［１ｂ］～［１０ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１３ｂ］　前記繊維が有機繊維を含む、［１ｂ］～［１０ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１４ｂ］　前記繊維が炭素繊維と有機繊維とを含む、［１ｂ］～［１０ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１５ｂ］　前記繊維が炭素繊維とガラス繊維とを含む、［１ｂ］～［１０ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１６ｂ］　前記繊維処理剤は、溶剤、粘土鉱物、ポリマー、及び界面活性剤から選ばれる少なくとも１種を含む、［１ｂ］～［１５ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１７ｂ］　前記撹拌槽に投入前の繊維の平均繊維長Ｘに対する前記繊維集合体中の繊維の平均繊維長Ｙの比（Ｙ／Ｘ）が０．５５以上である、［１ｂ］～［１６ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１８ｂ］　前記繊維処理剤が液体であり、前記繊維処理剤に含まれる液体を蒸発させる工程を含む、［１ｂ］～［１７ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１９ｂ］　前記繊維集合体が、長球形状又はストランド形状である、［１ｂ］～［１８ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［２０ｂ］　前記繊維が引き揃うように造粒する、［１ｂ］～［１９ｂ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。

　本発明には、以下の［１ｃ］～［１６ｃ］の態様も含まれる。以下の［１ｃ］～［１６ｃ］を「本発明の第３態様」と称す場合がある。

［１ｃ］　繊維と繊維処理剤とにひずみ速度を与える操作をしながら繊維同士を液架橋させて粒子を成長させることにより造粒することを含む、繊維集合体の製造方法。
［２ｃ］　前記ひずみ速度が１［１／ｓ］以上７００［１／ｓ］以下である、［１ｃ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［３ｃ］　前記ひずみ速度を与える操作が、繊維と繊維処理剤とに撹拌翼を動かして接触させることによりせん断速度を与える操作である、［１ｃ］又は［２ｃ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［４ｃ］　前記ひずみ速度を与える操作が、繊維と繊維処理剤を投入した容器を振動させることにより振動速度を与える操作である、［１ｃ］又は［２ｃ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［５ｃ］　前記ひずみ速度を与える操作が、繊維と繊維処理剤を投入した容器を回転させることにより回転速度を与える操作である、［１ｃ］又は［２ｃ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［６ｃ］　前記ひずみ速度を与える操作が、繊維と繊維処理剤を投入した容器内に気体を吹き込むことにより気流せん断速度を与える操作である、［１ｃ］又は［２ｃ］に記載の繊維集合体の製造方法。
［７ｃ］　前記繊維処理剤を前記繊維の全量１００質量部に対して５～１２０質量部用いる、［１ｃ］～［６ｃ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［８ｃ］　前記繊維の平均繊維長が１～１００ｍｍである、［１ｃ］～［７ｃ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［９ｃ］　前記繊維処理剤は、溶剤、粘土鉱物、ポリマー、及び界面活性剤から選ばれる少なくとも１種を含む、［１ｃ］～［８ｃ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１０ｃ］　前記繊維が炭素繊維、ガラス繊維、及び有機繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種の繊維を含む、［１ｃ］～［９ｃ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１１ｃ］　前記繊維集合体が、長球形状又はストランド形状である、［１ｃ］～［１０ｃ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１２ｃ］　前記繊維が引き揃うように造粒する、［１ｃ］～［１１ｃ］のいずれかに記載の繊維集合体の製造方法。
［１３ｃ］　繊維と繊維処理剤とに撹拌翼を動かして接触させることによりせん断速度を与える操作をしながら繊維同士を液架橋させて粒子を成長させることにより造粒することを含む、繊維集合体の製造方法。
［１４ｃ］　繊維と繊維処理剤を投入した容器を振動させることにより振動速度を与える操作をしながら繊維同士を液架橋させて粒子を成長させることにより造粒することを含む、繊維集合体の製造方法。
［１５ｃ］　繊維と繊維処理剤を投入した容器を回転させることにより回転速度を与える操作をしながら繊維同士を液架橋させて粒子を成長させることにより造粒することを含む、繊維集合体の製造方法。
［１６ｃ］　繊維と繊維処理剤を投入した容器内に気体を吹き込むことにより気流せん断速度を与える操作をしながら繊維同士を液架橋させて粒子を成長させることにより造粒することを含む、繊維集合体の製造方法。

　本発明には以下の［１ｄ］～［１７ｄ］の態様も含まれる。以下の［１ｄ］～［１７ｄ］を「本発明の第４態様」と称す場合がある。

［１ｄ］　複数の炭素繊維と、樹脂または溶剤とを含む繊維束であって、前記繊維束は楕円体形状であり、下記条件（１）で特定されるＡ’／Ａが０．７５～０．９３である、繊維束。
条件（１）：白色板上に静置した繊維束を基準に板と反対側の鉛直方向から撮影して得られた画像を画像解析ソフトを用いて二値化し二値画像を得る。二値画像を輪郭抽出して繊維束の輪郭を得る。得られた輪郭からフェレー径を求め長軸長さＡとする。前記二値画像を楕円近似して得られる楕円の長軸長さをＡ’とする。
［２ｄ］　前記繊維束の長軸長さＡが３～３０ｍｍである、［１ｄ］に記載の繊維束。
［３ｄ］　前記繊維束中の繊維の平均繊維長が長軸より短い、［１ｄ］または［２ｄ］に記載の繊維束。
［４ｄ］　前記繊維束中の繊維の平均繊維長が２～１２ｍｍである、［１ｄ］～［３ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
［５ｄ］　前記繊維束中の表面に存在する繊維が、楕円体の輪郭に沿って湾曲して配向している、［１ｄ］～［４ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
［６ｄ］　前記繊維束は、前記長軸と短軸１と短軸２とを有し、短軸１の長さＢは短軸２の長さＣより長い、［１ｄ］～［５ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
［７ｄ］　前記繊維束は、Ｂが１～９ｍｍ、Ｃが０．５～６ｍｍである、［１ｄ］～［６ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
［８ｄ］　前記繊維束は、短軸１に対する長軸の比（Ｂ／Ａ）が２～１２、短軸２に対する長軸の比（Ｃ／Ａ）が１～６である、［１ｄ］～［７ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
［９ｄ］　ＢはＣの１．５倍以上である、［１ｄ］～［８ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
［１０ｄ］　下記の式（２）で表される繊維束の粒子密度が０．３～１．８ｇ／ｃｍ^３である、［１ｄ］～［９ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
　粒子密度＝Ｇ／（４πａｂｃ／３）…式（２）
（式（２）中、Ｇは繊維束の質量、ａはＡ／２、ｂはＢ／２、ｃはＣ／２を表す。）
［１１ｄ］　前記繊維束が樹脂炭化物を含む、［１ｄ］～［１０ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
［１２ｄ］　前記繊維束がガラス繊維を含む、［１ｄ］～［１１ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
［１３ｄ］　前記繊維が樹脂を含む、［１ｄ］～［１２ｄ］のいずれかに記載の繊維束。
［１４ｄ］　前記樹脂が、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびポリアミド樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む、［１３ｄ］に記載の繊維束。
［１５ｄ］　複数の繊維と、樹脂または溶剤とを含む繊維束からなる繊維集合体であって、前記繊維束のうち、楕円体形状であり、且つ下記条件（１）で特定されるＡ／Ａ’が０．７５～０．９３である繊維束Ｗの個数割合が５０％以上である、繊維集合体。
条件（１）：白色板上に静置した繊維束を、繊維束を基準に板と反対側の鉛直方向から撮影して得られた画像を画像解析ソフトを用いて二値化し二値画像を得る。二値画像を輪郭抽出して繊維束の輪郭を得る。得られた輪郭からフェレー径を求め長軸長さＡとする。前記二値画像を楕円近似して得られる楕円の長軸長さをＡ’とする。
［１６ｄ］　嵩密度が０．１～０．８ｇ／ｃｍ^３である、［１５ｄ］に記載の繊維集合体。
［１７ｄ］　安息角が６０°以下である、［１５ｄ］または［１６ｄ］に記載の繊維集合体。

　本発明の好ましい実施形態によれば、繊維を切断することなく、長さを保ったまま繊維が引き揃った嵩密度が高い繊維集合体を得ることができる。しかも、嵩密度の低いリサイクル繊維に対しても、高度に配向した緻密な繊維集合体の形態とすることができる。このため、繊維強化樹脂ペレットなどの各種フィーダーを利用する設備において繊維同士のブリッジを起こすことなく、効率的な供給が可能となる。

　本発明により製造された繊維集合体、例えば炭素繊維集合体を用いて、改善された取り扱い作業性のもとに、フィーダーにより定量かつ安定供給を行って、炭素繊維本来の物性改善効果を発揮する繊維強化樹脂組成物及びプリプレグシートを製造することができる。

図１は本発明の第１態様の繊維集合体の製造方法で使用される撹拌槽の撹拌翼の実施の形態を示す図である。Ｆｉｇ．１ａは撹拌槽の水平方向断面図、Ｆｉｇ．１ｂはＦｉｇ．１ａのｂ－ｂ線に沿う断面図である。図２は、本発明の第２態様の繊維集合体の製造方法において使用されるパン造粒機の実施の形態を示す模式図である。Ｆｉｇ．２ａは側面図、Ｆｉｇ．２ｂ図は造粒パンの内部構造示す図である。図３Ａは、本発明の第２態様の繊維集合体の製造方法において使用される転動槽の固定側壁と回転容器を示す断面図である。図３Ｂは、本発明の第１態様の繊維集合体の製造方法において使用される転動撹拌造粒機の実施の形態を示す内部透視斜視図である。図４はリサイクル繊維の形態例を示す写真である。図５はバージン繊維の形態例を示す写真である。Ｆｉｇ．６ａ～６ｄは、それぞれ、ＳＡＣＦＢの末端を示す拡大写真である。図７は、チョップド炭素繊維束の末端を示す拡大写真である。図８は、シートプリプレグ製造装置の概念図である。図９は、実施例１で得られた繊維束を撮影した画像である。図１０は、実施例１で得られた繊維束の輪郭を示す図である。図１１は、実施例１で得られた繊維束の近似楕円を示す図である。図１２は、実験例３で得られた繊維束を撮影した画像である。図１３は、実験例４で得られた繊維束を撮影した画像である。

　以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

［本発明の第１態様～第３態様］
　本発明の第１態様に係る繊維集合体の製造方法は、繊維として少なくとも炭素繊維を用い、複数の繊維と繊維処理剤とを撹拌槽に投入し、繊維と繊維処理剤との混合物を撹拌翼によって撹拌することにより、該繊維が引き揃うように造粒して繊維集合体を製造する方法である。本態様によれば繊維長の長い原料繊維を用いた場合でも繊維が引き揃った繊維集合体を得ることができる。繊維集合体の一例としては、自己組織化炭素繊維束が挙げられる。造粒によって、複数の繊維を凝集させて１つの粒状単位を形成し得る。
　本発明の第１態様において、攪拌造粒機としてヘンシェルミキサー又はグラニュレーターを用いることができる。

　本発明の第１態様のＩに係る繊維集合体の製造方法では、下記１～４の工程を経る。
　１．繊維を繊維処理剤で濡らす工程
　２．濡れた繊維同士を接触させる工程
　３．同一方向に配向した繊維どうしに液架橋が発生する工程
　４．１．～３．を繰り返すことにより繊維束が成長する工程
　繊維と繊維処理剤との混合物に撹拌による力を加えることにより、繊維処理剤を効率的に繊維表面に付着させ、また繊維同士の接触や配向を促進することができる。

　本発明の第２態様に係る繊維集合体の製造方法は、繊維と繊維処理剤とを転動槽に投入し、転動槽を回転させることにより造粒することで、繊維集合体を製造する方法である。
　この繊維集合体の製造方法においても、下記１～４の工程を経る。
　１．繊維を繊維処理剤で濡らす工程
　２．濡れた繊維同士を接触させる工程
　３．同一方向に配向した繊維どうしに液架橋が発生する工程
　４．１．～３．を繰り返すことにより繊維束が成長する工程
　繊維と繊維処理剤との混合物に回転による遠心力と滑落による衝突力を加えることにより、繊維処理剤を効率的に繊維表面に付着させ、また繊維同士の接触や配向を促進することができる。

　本発明の第３態様に係る繊維集合体の製造方法は、繊維と繊維処理剤とにひずみ速度を与える操作をしながら繊維同士を液架橋させて粒子を成長させることにより造粒することで、繊維集合体を製造する方法である。
　この繊維集合体の製造方法においても、下記１～４の工程を経る。
　１．繊維を繊維処理剤で濡らす工程
　２．濡れた繊維同士を接触させる工程
　３．同一方向に配向した繊維どうしに強い液架橋が発生する工程
　４．１．～３．を繰り返すことにより繊維束が成長する工程
　この際にひずみ速度を与えることにより、繊維処理剤を効率的に繊維表面に付着させ、また繊維同士の接触や配向を促進することができる。

　本願発明において、ひずみ速度、液架橋、及び自己組織化炭素繊維束の定義は以下の通りである。

＜ひずみ速度＞
　本発明におけるひずみ速度とは、造粒工程において、単位時間に繊維が移動する最大の速度を代表長さで除した値と定義する。
　ひずみ速度[１／ｓ]＝最大速度［ｍ／ｓ］／代表長さ［ｍ］
　ここで代表長さとは容器に繊維を投入した際の仕込み高さであり、投入した繊維の重量を繊維の嵩密度で除して、さらに容器の平均断面積で除した値として算出する。
　仕込み高さ［ｍ］＝繊維の重量［ｋｇ］／繊維の嵩密度［ｋｇ／ｍ^３］／容器の平均断面積［ｍ^２］
　平均断面積は容器の内容量［ｍ^３］を、回転軸もしくは振動軸に沿った容器の内面の高さで除した値である。
　例えば、攪拌翼の回転で造粒する攪拌造粒の場合には、最大の速度は攪拌翼の外周速となる。容器の回転で造粒する転動造粒の場合には、容器の外周速が最大の速度となる。振動で造粒する場合には、振動の振幅と周期とから算出した速度が最大の速度となる。流動層で造粒する場合には気流の吹き出し速度が最大の速度となる。最大の速度は、物体が移動するものであれば、ビデオカメラで動作を撮影し、設定した基準点が単位時間あたりに移動する距離を画像処理から導き出して求めることもできる。

＜ひずみ量＞
　ひずみ量はひずみ速度に処理時間を乗じることによって得られる。このひずみ量も造粒の目安になる。
　ひずみ量［－］＝ひずみ速度×処理時間［ｓ］

＜液架橋＞
　粉体粒子と固体表面、あるいは粒子同士などの接触部の狭い空隙に液体が存在することをいう。粒子間に形成された液架橋には毛管力に起因した負圧かかるため、粒子同士に引力（液架橋力）が加わり固定化された状態となる。本発明における液架橋は、繊維と繊維の空隙に生じる液架橋を指しており、繊維が交差するように接触した際の液架橋力は点で作用するため弱く、繊維が平行に接触した際の液架橋力は線で作用するため強いものとなる。繊維に生じる液架橋は繊維の長さ方向に連続して生じるため繊維同士が平行でない場合であっても、液体の表面張力の働きによって、液体の表面積が最小になるように繊維自らが角度を変えて同一方向に配向する作用も期待できる。

＜自己組織化炭素繊維束（ＳＡＣＦＢ）＞
　ＳＡＣＦＢは、繊維集合体の一態様であり、複数の短尺炭素繊維が自ら束をなすように集合する過程を経て形成される。ＳＡＣＦＢを形成する前の段階において、複数の短尺炭素繊維は、全部がモノフィラメントであってもよい。つまり、ＳＡＣＦＢは、複数の炭素繊維フィラメントが束をなすように凝集することによって形成され得る。他の一例において、ＳＡＣＦＢは、それぞれが例えば１００本未満という少数のフィラメントからなる複数の微細炭素繊維束が凝集することによって形成されてもよい。あるいは、ＳＡＣＦＢは、複数の炭素繊維モノフィラメントと複数の微細炭素繊維束が凝集されることによって形成されていてもよい。ＳＡＣＦＢの末端では、図６（ａ）～（ｄ）に例示するように、束を構成する複数の炭素繊維の先端の位置が不揃いである。

＜撹拌槽・撹拌条件＞
　以下に本発明の第１態様の繊維集合体の製造方法に好適に用いられる撹拌造粒機について、図１を参照して説明する。

　本発明の第１態様の繊維集合体の製造方法で用いる撹拌造粒機は、Ｆｉｇ．１ａに示されるように、有底円筒形状の撹拌槽１の中心軸上に回転軸２を有し、この回転軸２から、複数枚（Ｆｉｇ．１ａでは３枚）のプロペラ状の撹拌翼が均等間隔で放射状に延在するものが好ましい。回転軸に垂直な円盤状の撹拌翼であってもよい。起伏および突起のある円盤でもよい。

　撹拌翼３は、Ｆｉｇ．１ｂに示すように、撹拌槽１の底面１Ａに対して回転方向に傾斜して設けられている。回転方向Ｒに対して後面となる面３Ａと撹拌槽１の底面１Ａとの挟角（以下単に「傾斜角」と称す場合がある。）θは１～６０゜の範囲であることが好ましい。撹拌翼３の傾斜角θが１゜以上であれば、繊維混合粒を撹拌槽内で循環させながら撹拌することが可能である。撹拌翼３の傾斜角θが６０゜以下であれば、撹拌翼への抵抗を抑えて装置に負荷がかからない範囲で回転速度を調整することが可能である。傾斜角θは１０～５０゜であることがより好ましく、２０～４０゜であることが更に好ましい。

　Ｆｉｇ．１ａでは、撹拌翼３がその長手方向の中ほどにおいて、角度αで屈曲している。撹拌翼はこのように屈曲したものに限らず、直線的な板状のものがあってもよい。撹拌翼は円弧状に屈曲したものであってもよい。

　撹拌造粒機には、撹拌槽壁面に補助的な撹拌を行うための補助撹拌翼（チョッパー）が設けられたものもある。本発明の第１態様ではいずれのタイプの撹拌造粒機を用いることもできる。

　また、撹拌造粒機の撹拌槽は、底面又は側面にスクレーパーを備えるものであってもよい。撹拌槽にスクレーパーを備えることで、造粒効率を高めることができる。

　撹拌造粒機による回転方向条件は、撹拌翼先端（Ｆｉｇ．１ａの３ａ部）の周速（以下、単に「周速」と称す。）が１～２０ｍ／秒の範囲となるようにすることが好ましい。周速が１ｍ／秒以上であれば、繊維混合粒を撹拌槽内で循環させながら撹拌することが可能である。周速が２０ｍ／秒以下であれば、繊維集合体の粒子形状を均一にすることが可能である。撹拌翼の周速は４～１２ｍ／秒であることがより好ましく、４～８ｍ／秒であることが更に好ましい。チョッパーの周速は、５～３０ｍ／秒の範囲となるようにすることが好ましい。

　撹拌造粒機による撹拌時間には特に制限はなく、所望の繊維集合体が得られる時間、撹拌を行えばよい。
　撹拌するときの温度は特に制限はなく、室温で行うことができる。撹拌の影響による容器や混合物の温度上昇は許容される。
　造粒するときには繊維処理剤は液体であり、繊維集合体として粒子の状態（造粒された状態）を保持する段階で繊維処理剤が固形となるように、繊維処理剤の種類、撹拌時間、撹拌するときの温度などを調整することもできる。
　攪拌条件は、繊維が捲縮した球形のカーボンファイバーボールではなく、引き揃った状態の繊維集合体が得られるように調整する。繊維処理剤、特に液体を全く含まない、または多量に投入して繊維を攪拌して集合体を得る場合や原料の平均繊維長が１ｍｍ以下となる場合には、カーボンファイバーボールになりやすい。

　撹拌造粒機は、円筒形容器と回転軸により回転可能な撹拌翼を有する造粒機であればよい。
　撹拌翼としてはパドル型、プロペラ型、タービン型、アンカー型、リボン型等が例示できる。
　撹拌造粒機としては、ＳＰグラニュレーター（ダルトン）、ハイスピードミキサー（アーステクニカ）、バーチカルグラニュレーター（パウレック）、レーディゲミキサー（マツボー）、スーパーミキサー（カワタ）、パワーニーダー（不二パウダル）、ヘンシェルミキサー（三井三池）、万能混合撹拌機（品川工業所）、スパルタンリューザー（不二パウダル）、バイトミックス（ホソカワミクロン）等の回分式撹拌造粒機械、フレキソミックス（ホソカワミクロン）、モデュロミックス（ホソカワミクロン）等の連続式撹拌造粒機が挙げられる。
　撹拌造粒機と流動層造粒機の複合型造粒機として、マルチプレックスグラニュレーター（パウレック）、スピラコーター（パウレック）、スパイラフロー（フロイント産業）、ニューマルメライザー（不二パウダル）が挙げられる。

　撹拌槽は、撹拌翼として水平方向に回転する撹拌翼（アジテーター）と垂直方向に回転する補助撹拌翼（チョッパー）とを有するものを用い、水平方向に回転する撹拌翼と垂直方向に回転する補助撹拌翼とで撹拌することで、効率的な撹拌造粒を行うことができる。垂直方向に回転する補助撹拌翼は大きくなりすぎた造粒物を砕き、繊維集合体の大きさを均一にする役割がある。

　攪拌造粒機に投入する前の原料は湿式混合を経ていない原料としてもよい。すなわち、湿った状態の繊維凝集体ではなく、乾燥した状態の複数の繊維を原料として直接攪拌槽に投入して撹拌することができる。造粒の完了時期は特に制限されないが、粒度分布を特定できる程度に繊維集合体が形成されている状態であることが好ましい。

＜乾燥工程＞
　本発明の第１態様の繊維集合体の製造方法では、上記のように撹拌造粒した後、得られた造粒物に含まれる繊維処理剤由来の液体を蒸発させる乾燥工程を行うことが好ましい。
　乾燥工程の条件は、用いた繊維処理剤の種類によっても異なる。乾燥は、乾燥機を用いて５０～１５０℃で１～５時間程度行えばよい。

　乾燥設備としては、箱型乾燥機、ベルトコンベア乾燥機、トンネル乾燥機、固定タンク撹拌乾燥機、ドラム回転乾燥機、ロータリーキルン、流動層乾燥機、撹拌熱風乾燥機、気流乾燥機、赤外線乾燥機、マイクロ波乾燥機、真空乾燥機等が挙げられる。自然乾燥であってもよい。

＜分級工程＞
　複数の繊維集合体を分級して複数の繊維集合体の均一性を高めることができる。分級に用いる篩は、振動機構と、振動機構に結合された容器と、容器の内部空間を区画する篩網とを備える構成とすることができる。容器が円筒形状の場合は、円筒の開口部が垂直方向を向くように配置する。容器の一端の開口部に篩網を配置して、篩網上に繊維集合体を供給する。繊維集合体が外周に向かうように容器を振動させて大きな繊維集合体を篩網上から排出、小さな繊維集合体を篩網下へ落下させて分級する。
　容器がトラフ形状の場合は、篩網は容器の内部空間を長手方向に区画するように配置される。傾斜をつけた容器の長手方向一端から繊維集合体を供給し、繊維集合体を垂直方向上方から下方に向かうように容器内を移動させて容器のもう一方の端部から排出させる。容器の振動により、大きな繊維集合体は篩網上に残り、小さな繊維集合体は網目を抜けて篩網下へ落下する。篩網上の繊維集合体と篩網下の繊維集合体をそれぞれ採取することで分級された繊維集合体が得られる。
　篩網は繊維集合体を所望の大きさに篩い分けできるように網目形状や目開きを調整する。繊維集合体が楕円体形状の場合には、網目形状は長方形あるいは菱形であることが好ましい。網目形状は正方形や円形であってもよい。
　例えば、篩としては、振動ふるい（ダルトン）、フィンガースクリーン（太洋マシナリー）が挙げられる。分級工程は、原料繊維に適用して繊維の均一性を高めてから使用することもできる。

＜転動槽＞
　本発明の第２態様において用いられる転動槽としては、パン型の回転体又はドラム型の回転体が挙げられる。

　図２は、本発明の第２態様の繊維集合体の製造方法において使用されるパン造粒機の実施の形態を示す模式図である。Ｆｉｇ．２ａはパン造粒機の側面図である。Ｆｉｇ．２ｂは造粒パンの内部構造示す図である。
　図３Ａは、第２態様の繊維集合体の製造方法において使用される転動槽の固定側壁と回転容器を示す断面図である。
　図３Ｂは、本発明の第２態様の繊維集合体の製造方法において使用される転動撹拌造粒機の実施の形態を示す内部透視斜視図である。

　図２のパン造粒機は、造粒パン１１が転動軸１２により転動するように構成されている。１３はモーター、１４は減速機、１５はパン支え、１６は機台、１７は抑角調整装置である。
　造粒パン内にはスプレー２２、スクレーパー２３を有するアーム２１が設けられている。

　このような回転体の円筒側壁の移動速度は０．２０～１．６０ｍ／ｓであることが好ましく、０．５０～１．００ｍ／ｓであることが好ましい。円筒側壁の移動速度が上記下限以上であれば、遠心力により繊維混合物を上方まで移動させ滑落による衝撃で破砕しながら繊維集合体の形状を均一にすることが可能である。円筒側壁の移動速度が上記上限以下であれば、遠心力が適度に働き繊維混合物が上方まで移動し滑落による破砕と造粒が効率よく行われるため生産性を高めることが可能である。

　図３Ａに示すように、転動槽は、固定された側壁３１と、該側壁内を水平方向に回転する回転容器３２とを有するものが好ましい。この場合、回転容器の外周速は１～２０ｍ／ｓであることが好ましく、５～１０ｍ／ｓであることがより好ましい。回転容器の外周速が上記下限以上であれば、繊維混合物の周方向への移動と遠心力による壁面への衝突が連続的に生じて破砕と造粒により繊維集合体の形状を均一にすることが可能である。回転容器の外周速が上記上限以下であれば、遠心力が適度に働き繊維混合物にかかる重力とのバランスが取れて破砕と造粒が効率よく行われるため生産性を高めることが可能である。

　転動造粒機は、回転可能な容器を有する造粒機であればよく、円筒容器を用いることができる。回転可能な容器は、先に説明した撹拌翼を備えることにより、転動槽と攪拌槽の役割を有することとなり、後述の転動撹拌造粒機の態様として攪拌造粒に使用できる。
　円筒容器としては通常型パン、多段パン、不規則パン、パラボラパン、二重パン、截頭円錐パン等のパン型、およびドラム型が挙げられる。
　転動造粒機としては、パン型造粒機（日本スピンドル）、スピラコーター（岡田精工）、スパイラルフロー（フロイント産業）、ニューマルメライザー（不二パウダル）が挙げられる。

＜転動撹拌造粒機＞
　転動撹拌造粒機について、図３Ｂを参照して説明する。転動撹拌造粒機の一態様は、図３Ｂに示されるように、原料繊維や繊維処理剤を内部に収納して回転可能な容器４０と、容器４０の内部で且つ容器４０の中心軸線４１より偏心した位置に中心軸線４１と平行に回転軸部４２とが配置されている。回転軸部４２は、容器４０の回転方向と逆方向に回転可能であることが好ましい。逆方向に回転することにより、撹拌翼と繊維集合体との衝撃力が増し、強いせん断により短時間で繊維を引き揃えることが可能である。回転軸部４２の回転方向は容器４０と同一方向に回転してもよい。撹拌翼の回転方向が容器の回転方向と逆方向である場合、繊維集合体に含まれるフィラメント数が少なく、繊維集合体に含まれるフィラメント数や形状の分布が均一になる傾向がある。容器の回転方向と同一方向である場合、繊維集合体１つに含まれるフィラメント数が多く、繊維がまとまりやすい傾向がある。撹拌翼の回転方向が容器の回転方向と逆方向となるように撹拌した後、撹拌翼の回転方向が容器の回転方向と同一方向となるように撹拌すると、フィラメント数が少なく均一な分布の繊維集合体どうしの液架橋が進むと考えられる。これにより、均一、且つ嵩密度の高い繊維集合体を得ることができる。回転軸部４２は、容器４０の底板４３の近傍まで延びて、繊維と繊維処理剤との混合物の領域内で運動する撹拌翼４４を有する。容器４０の回転により混合物を循環し、撹拌翼４４の回転により混合物にせん断を与えて繊維を引き揃えることが可能である。撹拌翼４４の羽根は、撹拌造粒機で説明した態様が適用できる。容器４０の側面にスクレーパー４５を具備している。容器４０の内部の側面、底面、またはその両方にスクレーパーを具備してもよい。スクレーパー４５により付着した原料をかき落とすことができる。

　転動撹拌造粒機の回転条件については、容器４０の周速（容器周速）は０．４～１．２ｍ／秒の範囲とすることができる。周速が０．４ｍ／秒以上であれば、繊維混合粒を撹拌槽内で循環させながら撹拌することが可能である。一方、周速が１．２ｍ／秒以下であれば、繊維混合粒を効率よく撹拌翼やスクレーパーに接触させることができ、処理時間を短くすることが可能である。周速は０．５～１．０ｍ／秒や０．７～０．９ｍ／秒とすることができる。撹拌翼４４の撹拌翼先端の周速（先端周速）が１～３０ｍ／秒の範囲となるようにすることが好ましい。先端周速が１ｍ／秒以上であれば、短時間で繊維を引き揃えて繊維集合体の密度を高めることが可能である。一方、先端周速が３０ｍ／秒以下であれば、繊維集合体の粒子形状を均一にすることが可能である。撹拌翼４４の周速は１０～２０ｍ／秒や１～８ｍ／秒とすることができる。

　転動撹拌造粒機は、容器と回転軸により回転可能な撹拌翼を有する造粒機であればよく、撹拌翼としてはパドル型、プロペラ型、タービン型、アンカー型、リボン型等が例示できる。転動撹拌造粒機としては、インテンシブミキサー（アイリッヒ）、傾胴式転動撹拌造粒機（キタガワ）が挙げられる。

＜ひずみ速度＞
　本発明の第３態様に係る繊維集合体の製造方法において、繊維と繊維処理剤に与えるひずみ速度は、１［１／ｓ］以上７００［１／ｓ］以下であることが好ましい。ひずみ速度が上記下限以上であれば繊維を配向させやすい。ひずみ速度が上記上限以下であれば均一な粒子（繊維束）が得られる。ひずみ速度は、特に１０～５００［１／ｓ］、とりわけ２０～２００［１／ｓ］であることが好ましい。

　容器に繊維を投入した際の仕込み高さは、容器高さの１／５０以上、容器高さの２倍以下が好ましい。仕込み高さが上記下限以上であれば繊維を配向させやすい。仕込み高さが上記上限以下であれば均一な粒子（繊維束）が得られる。仕込み高さは、特に容器高さの１／１０以上、容器高さ以下、とりわけ容器高さの１／５以上、容器高さの４／５が好ましい。

　繊維と繊維処理剤に与えるひずみ量は、５，０００［－］以上２３０，０００［－］以下であることが好ましい。ひずみ量が上記下限以上であれば繊維を配向させやすい。ひずみ量が上記上限以下であれば均一な粒子（繊維束）が得られる。ひずみ量は、特に５，０００～１００，０００［－］、とりわけ５，０００～２０，０００［－］であることが好ましい。

　繊維と繊維処理剤にひずみ速度を与える操作としては、特に制限はないが、具体的には以下のような方法が挙げられる。

（１）繊維と繊維処理剤とに撹拌翼を動かして接触させることによりせん断速度を与える操作（撹拌造粒）
　具体的には、撹拌造粒機の、図１に示すような撹拌翼３を有する撹拌槽１内に繊維と繊維処理剤を投入して撹拌する方法が挙げられる。

　この撹拌造粒機については、前述の本発明の第１態様の繊維集合体の製造方法における説明の通りであり、その好ましい態様や撹拌条件等についても前述の通りである。

　撹拌造粒を行う場合、ひずみ速度は、攪拌翼最外径の周速（撹拌翼３の先端３ａの周速）［ｍ／ｓ］を、撹拌槽３内の攪拌翼と原料の仕込み高さ［ｍ］で除した値として求められる。
　ひずみ速度［／ｓ］＝攪拌翼の周速［ｍ／ｓ］／仕込み高さ［ｍ］

（２）繊維と繊維処理剤を投入した容器を振動させることにより振動速度を与える操作（振動による造粒）
　具体的には、繊維と繊維処理剤とを密閉可能な容器に投入する。密閉可能な容器はどのようなものでも構わないが、円筒形でねじ込み蓋のついたもの用いることができる。密閉容器を、ふるい振とう機などに設置し、一定時間振動を加える。この際の振動の振幅Ａと周期Ｔを用いて、単振動を仮定して下記式にて速度（ｖ）を求める。ｔは経過時間でありｔ＝０、Ｔ／２などで最大速度が得られる。
　ｖ＝（２π／Ｔ）Ａｃｏｓ（２πｔ／Ｔ）
　振動による造粒を行う場合、ひずみ速度は、振動で生じる最大速度（ｖ）［ｍ／ｓ］を仕込み高さで除した値で求められる。
　ひずみ速度［／ｓ］＝振動で生じる最大の速度［ｍ／ｓ］／仕込み高さ［ｍ］
　振幅と周期の測定方法は、いかなる方法で測定してもよい。振とう機そのものの設定値を用いてもよいし、ビデオカメラで振動そのものを撮影し、画像処理から振幅と周期から求めることでもよい。

（３）繊維と繊維処理剤を投入した容器を回転する操作により回転速度を与える操作（転動造粒）
　具体的には、本発明の第２態様の繊維集合体の製造方法の説明で挙げた図２に示すパン造粒機を用いる方法が挙げられる。
　このような転動造粒において、ひずみ速度はパン外周の周速［ｍ／ｓ］をパンの外周長で除した値に該当する。
　ひずみ速度［／ｓ］＝パン外周の周速［ｍ／ｓ］／パンの外周長［ｍ］

（４）繊維と繊維処理剤を投入した容器内に気体を吹き込むことにより気流せん断速度を与える操作（流動層造粒）
　具体的には、流動層造粒法は、造粒室の下部から気体を送り込み、原料粉粒体を空中に巻き上げることにより粒子が流動する状態になる層を形成してから、造粒液体を噴霧して、凝集または被覆により粒状物に成長させる方法である。

　このような流動層造粒では、気流の吹き出し速度が最大の速度となる。これを仕込み高さで除してひずみ速度と定義する。
　ひずみ速度［／ｓ］＝吹き出し速度［ｍ／ｓ］／仕込み高さ［ｍ］

＜繊維＞
　繊維集合体の製造に用いる繊維（以下、「原料繊維」と称す場合がある。）は、炭素繊維を含むものである。原料繊維は、炭素繊維を含むものであれば、更に炭素繊維以外の無機繊維や有機繊維を含むものであってもよい。

　炭素繊維以外の無機繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ステンレス繊維、ピアノ線等が挙げられる。

　有機繊維としては、化学繊維、天然繊維が挙げられる。

　化学繊維としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリ乳酸繊維等のポリエステル系繊維；ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維等のポリアミド系繊維；ポリアクリル系繊維；ポリプロピレン繊維等のポリオレフィン系繊維；ポリフェニレンサルファイド繊維；ポリカーボネート繊維等が挙げられる。

　天然繊維としては、綿（コットン）、麻、ケナフ、バンブーコットン、バンブーレーヨン、レーヨン等の植物繊維、ウール、シルク等の動物繊維が挙げられる。

　これらの繊維は１種のみを用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

　これらの繊維のうち、特に繊維強化樹脂組成物としての製造に有用で、比強度及び比弾性率が高い繊維強化樹脂組成物を提供可能であることから、少なくとも炭素繊維を用いることが好ましい。原料繊維に占める炭素繊維の割合は７０質量％以上、特に９０～１００質量％であることが好ましい。

　原料繊維は、バージン繊維に限らず、リサイクル繊維であってもよい。特に第１態様によれば、リサイクル繊維からも、繊維を切断することなく、長さを保ったまま繊維が引き揃った嵩密度が高い炭素繊維集合体を製造することができる。リサイクル繊維としては、熱、亜臨界流体または超臨界流体を用いてマトリックスを分解させて得られる繊維や、繊維基材の端材を切断して得られる繊維などが挙げられる。リサイクル繊維は綿状となるまで、マトリックスを完全に除去することができる。除去し切れない樹脂残渣がある場合には、酸化性雰囲気下で熱処理することにより除去してもよい。

　原料繊維は、不連続繊維（短尺繊維）が複数本集合したものであり、綿状であってもよいし、引き揃っていてもよい。モノフィラメントが飛散しない程度にまとまっていれば繊維集合体への変換効率が高くなる。不連続繊維は、連続した繊維の束を切断して得てもよいし、不連続である形態の繊維を用いてもよい。連続した繊維はトウでもよいし、プリプレグや成形品等から取り出したものであってもよい。
　例えば熱によりマトリックスを分解させて得られるリサイクル繊維は、加熱直後は乾燥した綿状の繊維の状態である。攪拌造粒を使用することで、繊維リサイクルの工程から繊維の形態を変更することなく繊維が引き揃った繊維集合体を得ることができる。攪拌翼の回転により繊維同士の絡まりや、樹脂炭化物などの付着物を取り除くことができるためである。

　図４はリサイクル繊維の形態の例を示す。リサイクル繊維は、繊維がランダムに重なった繊維のかたまりとなっている。
　図５はバージン繊維の形態の例を示す。バージン繊維は、繊維が引き揃えられた繊維束のかたまりとなっている。

　攪拌造粒機等で撹拌する前に原料繊維を解繊してもよい。例えば、繊維処理剤を撹拌槽に投入する前に、撹拌槽内で液体を含まない繊維を撹拌翼によって撹拌することで原料繊維を解繊する。撹拌翼の回転による作用で樹脂炭化物などの付着物で結合した繊維を解してより小さい単位の繊維とすることで、繊維処理剤を加えた後の撹拌翼による撹拌で繊維を引き揃えやすくできる。同時に、繊維集合体の均一性を向上させることができる。

　原料繊維には、サイジング剤やＦＲＰのマトリックス樹脂が付着していてもよい。
　炭素繊維等の原料繊維の樹脂残渣量は、例えば０．０１～１０％の範囲である。

　炭素繊維等の原料繊維の繊維径については特に制限はない。原料繊維の繊維径は、通常の繊維径、例えば５μｍ～２０μｍの範囲である。原料繊維の嵩密度は、例えば０．０１～０．９０ｇ／ｃｍ^３の範囲である。原料繊維の嵩密度が０．０１～０．０４０ｇ／ｃｍ^３範囲であれば、原料繊維より嵩密度が大きい繊維集合体に変換しやすい。

　炭素繊維等の原料繊維の平均繊維長は１～１００ｍｍであることが好ましく、特に２～５０ｍｍであることが好ましい。押出成形に用いる繊維強化樹脂組成物（ペレット）に使用する場合、原料繊維の平均繊維長は２～１２ｍｍであることが好ましい。プレス成形に用いる繊維強化樹脂材料（プリプレグ）に使用する場合、原料繊維の平均繊維長は１２～５０ｍｍであることが好ましく、プリプレグ製造時に繊維集合体を散布して均一に堆積させやすくする観点から１２～３０ｍｍであることがより好ましい。原料繊維の繊維長が上記下限以上であれば、繊維強化樹脂組成物の強度を十分に高めることができ、かつ、繊維配向を高度に制御することが可能である。原料繊維の平均繊維長が上記上限以下であれば、繊維集合体を製造する際の装置への絡まりを抑えて生産効率を高めることができ、かつ、繊維集合体の粒子形状を均一に制御することが可能である。
　平均繊維長は、加重平均繊維長を採用することが好ましい。平均繊維長は、後述の実施例の項に記載の方法で測定することができる。顕微鏡観察により撮影した画像をｉｍａｇｅＪなどの画像処理ソフトを用いて２値化処理を行い、繊維長を算出することもできる。

＜繊維処理剤＞
　繊維処理剤としては繊維を造粒して繊維集合体とすることができるものであればよく、特に制限はない。繊維処理剤は、液体であってもよい。繊維処理剤としては、例えば、溶剤、溶剤に有機化合物を溶解させたもの、溶剤に有機化合物を機械的に分散させたもの、溶剤に有機化合物を界面活性剤により分散させたもの、溶剤を加温して粘度を低下させたもの等を用いることができる。繊維処理剤は、室温で繊維同士の液架橋を形成することができる観点から、室温において液体であることが好ましい。

　ここで有機化合物としては、以下のようなものなどが挙げられる。
　デンプン、シクロデキストリン、アミノ酸、ペプチド、たん白質、天然ゴム、大豆油、ヤシ油等の天然化合物；
　ＡＢＳ樹脂、塩化ビニリデン系ラテックス、塩化ビニル樹脂、ブタジエン樹脂、フッ素樹脂、ポリアセタール、ナイロン６，ナイロン６６等のポリアミド、ボリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、メタクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、該樹脂の前駆体及び単量体、該樹脂の変性物；
　エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フラン樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、メラミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂、該樹脂の前駆体及び単量体、該樹脂の変性物；
　スチレン・ブタジエンラテックス、ブタジエンラテックス、ネオプレン・ブタジエンラテックス、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム等の合成ゴム；
　ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリス－（２－メトキシエトキシ）ビニルシラン、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート、γ－（２－アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－クロロプロピルトリメトキシシラン、γ－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン等のシラン系カップリング剤；
　イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルピロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、ビス（ジオクチルバイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ－アミノエチル－アミノエチル）チタネート等のチタニウム系カップリング剤：

　繊維処理剤としては、具体的には、以下のようなものが挙げられる。

　溶剤としては、アルコール類、ケトン類、炭化水素類等の有機溶媒、水が例示できる。
　造粒促進剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、キサンタンガム、グアガム、でんぷん、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコールおよびポリエチレンオキサイド等の有機系増粘剤；モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ベントナイト、ベイデライト、ノントロナイト、サウコナイト、ステベンサイド、ラポナイトおよび合成スメクタイト等のスメクタイト粘土鉱物、含水シリカ、無水シリカおよび含水シリケート等のホワイトカーボン等の無機系増粘剤が挙げられる。

　サイジング剤としては、未ケン化のポリ酢酸ビニル、部分ケン化ＰＶＡ、完全ケン化ＰＶＡ、変性ＰＶＡ（イタコン酸変性、フタール酸変性、アクリル酸変性等）等のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；酢酸ビニルとエチレン、マレイン酸、クロトン酸、またはアクリル酸との共重合体；メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体；コーンスターチ、可溶性澱粉等の澱粉誘導体；ポリアクリル酸ソータ、ポリアクリルアマイド等のアクリル系重合体；ゴムラテックス、エポキシ樹脂、ポリウレタンが挙げられる。

　繊維処理剤としては、溶剤、粘土鉱物、樹脂及び界面活性剤から選ばれる１種又は２種以上を含むことが、繊維間に液架橋を形成して、繊維を配向しやすくし、繊維集合体の嵩密度向上と粒子形状均一化の観点から好ましい。繊維処理剤としては、安全性の面から水、及び水に有機化合物を溶解させたもの、水に有機化合物を機械的に分散させたもの、水に有機化合物を界面活性剤により分散させたものが好ましい。樹脂の一態様としてポリマーを含み得る。

　溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンセン、トルエン、スチレン等の炭化水素類等の有機溶媒、及び水が挙げられる。液架橋を形成させる観点からは水が好ましい。

　粘土鉱物としては、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ベントナイト、ベイデライト、ノントロナイト、サウコナイト、ステベンサイド、ラポナイトおよび合成スメクタイト等が挙げられる。

　樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニリデン系ラテックス、塩化ビニル樹脂、ブタジエン樹脂、フッ素樹脂、ポリアセタール、ナイロン６，ナイロン６６等のポリアミド樹脂、ボリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、メタクリル樹脂等の熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フラン樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、メラミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂；スチレン・ブタジエンラテックス、ブタジエンラテックス、ネオプレン・ブタジエンラテックス、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム等の合成ゴム；等が挙げられる。繊維束形状保持する観点から、樹脂が、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびポリアミド樹脂から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。

　界面活性剤としては、アルキルエーテルカルボン酸塩等の陰イオン界面活性剤、脂肪族４級アンモニウム塩、イミダゾリニウム塩等の陽イオン界面活性剤、カルボキンベタイン型等の両性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル等の非イオン界面活性剤が挙げられる。

　繊維処理剤は、下記（１），（２）のいずれか一方又は双方の物性を有するものが好ましい。
（１）　２３℃における表面張力が１２０ｍＮ／ｍ以下
（２）　２３℃における粘度が１０Ｐａ・ｓ以下

　繊維処理剤の２３℃における表面張力が１２０ｍＮ／ｍ以下であれば、繊維間に液架橋を形成することができ、繊維の移動を容易にして繊維を配向させることが可能である。繊維処理剤の２３℃における表面張力は、１１０ｍＮ／ｍ以下、１００ｍＮ／ｍ以下、９０ｍＮ／ｍ以下、７２ｍＮ／ｍ以下、６０ｍＮ／ｍ以下、５０ｍＮ／ｍ以下、４０ｍＮ／ｍ以下とすることができる。一方、繊維処理剤の２３℃における表面張力は１０ｍＮ／ｍ以上、１５ｍＮ／ｍ以上、２０ｍＮ／ｍ以上、３０ｍＮ／ｍ以上とすることができる。
　ここで、２３℃における表面張力はプレート法（垂直板法）により測定された値である。加温して造粒するときは、撹拌するときの温度での上記表面張力の範囲の繊維処理剤を使用できる。
　繊維処理剤の表面張力が上記下限以上であれば、繊維同士をつなぐ液架橋部分に適切な毛管負圧が加わり、繊維同士が吸着して配向し、緻密な繊維集合体を得ることができる。表面張力が上記上限以下であれば、繊維処理剤が繊維表面に適度に濡れて、液架橋が効率よく発生し、繊維の造粒効率に優れる。

　繊維処理剤の２３℃における粘度が１０Ｐａ・ｓ以下であれば繊維集合体の粒子形状を均一にすることが可能である。繊維処理剤の２３℃における粘度は８Ｐａ・ｓ以下、５Ｐａ・ｓ以下、２Ｐａ・ｓ以下、０．５Ｐａ・ｓ以下とすることができる。一方、繊維処理剤の２３℃における粘度は０．０００１Ｐａ・ｓ以上とすることができる。
　ここで２３℃における粘度はＢ型回転粘度計により測定された値である。加温して造粒するときは、撹拌するときの温度での上記粘度張力の範囲の繊維処理剤を使用できる。
　繊維処理剤の粘度が上記上限以下であれば、繊維同士の摩擦が適度に発生し、これにより形状の整った均一な繊維集合体を得ることができる。また、繊維処理剤が繊維表面に濡れ広がることで、液架橋が効率よく発生し、繊維の造粒効果に優れる。

　繊維処理剤の２３℃における表面張力は、例えば界面活性剤や溶媒の混合により調整することができる。
　繊維処理剤の２３℃における粘度は、例えば造粒促進剤や溶媒の混合により調整することができる。

　このような繊維処理剤は、繊維１００質量部に対して５～１２０質量部用いることが好ましい。繊維処理剤の使用量が上記下限以上であれば、繊維間に適度な量の液架橋が発生し、繊維の流動と吸着を促して適切に配向させることができ、緻密な繊維集合体を得ることができる。繊維処理剤の使用量が上記上限以下であれば、繊維間の液架橋が消滅することなくスラリー化せずに粒子形状を保った繊維集合体を得ることができる。繊維処理剤は、繊維１００質量部に対して２０～８０質量部用いることがより好ましい。原料繊維の平均繊維長が２～１２ｍｍである場合は、乾燥を容易にできる観点と繊維集合体をペレットに適した大きさに調整できる観点から繊維処理剤は繊維１００質量部に対して５～５０質量部用いることが好ましく、１０～４０質量部用いることがより好ましい。原料繊維の平均繊維長が１２～５０ｍｍである場合は、乾燥を容易にできる観点と繊維集合体をプリプレグに適した大きさに調整できる観点から繊維処理剤は繊維１００質量部に対して２０～１２０質量部用いることが好ましく、３０～８０質量部用いることがより好ましい。

　繊維処理剤は、繊維と共にその全量を撹拌造粒機に一括して投入してもよく、間欠的に分割投入してもよく、連続的に投入してもよい。

＜繊維集合体＞
　本発明の第１態様によれば、繊維と繊維処理剤を造粒することによって、繊維を切断することなく、長さを保ったまま繊維が引き揃った嵩密度が高い繊維集合体を製造することができる。

　繊維集合体中の繊維の平均繊維長は１～１００ｍｍであることが好ましく、特に２～５０ｍｍであることが好ましい。繊維集合体の繊維の平均繊維長は、押出成形に用いる繊維強化樹脂組成物（ペレット）に使用する場合は２～１２ｍｍであることが好ましい。繊維集合体の繊維の平均繊維長はプレス成形に用いる繊維強化樹脂組成物（プリプレグ）に使用する場合は１２～５０ｍｍであることが好ましい。

　繊維の長さ維持の程度としては、繊維集合体の均一性が高まることから、撹拌槽に投入前の原料繊維の平均繊維長Ｘに対する繊維集合体中の繊維の平均繊維長Ｙの比（Ｙ／Ｘ）が０．５５以上であることが好ましく、０．７０以上であることがより好ましく、０．８０以上であることが更に好ましく、０．９０以上であることが特に好ましい。この比（Ｙ／Ｘ）は、１以下とすることができる。

　得られる繊維集合体の形状には特に制限はないが、強化繊維としての用途において、長球形状又はストランド形状であることが好ましい。
　長球形状としては、楕円体が一例として挙げられるが、最も太い部分の直径が０．１ｍｍ～１０ｍｍ、長軸の長さは繊維集合体中の繊維の平均繊維長より長く、３ｍｍ～１５０ｍｍ、断面形状は、円形、楕円形等とすることができる。ペレットに用いる場合の繊維集合体の形状は、混練機へのフィード効率の観点から長球形状であって、最も太い部分の直径が２ｍｍ～７ｍｍ、長軸の長さは繊維集合体中の繊維の平均繊維長より長く、その比（長軸の長さ／平均繊維長）は１．１倍～５．０倍、３ｍｍ～１８ｍｍとすることが好ましい。プリプレグに用いる場合の繊維集合体の形状は、繊維集合体を散布して均一に堆積させやすくする観点からストランド形状であって、最も太い部分の直径が２ｍｍ～１０ｍｍ、束長は繊維集合体中の繊維の平均繊維長より長く、その比（束長／平均繊維長）は１．１倍～３．０倍、１２ｍｍ～１５０ｍｍとすることが好ましい。

　この繊維集合体の長軸は、当該繊維集合体に含まれる繊維の平均繊維長より長いことが好ましい。

　繊維集合体の嵩密度は、例えば０．０３～０．７ｇ／ｃｍ^３とすることができる。用いた原料繊維により異なるが、繊維集合体の輸送効率の観点から、嵩密度は０．１ｇ／ｃｍ^３以上が好ましく、０．２ｇ／ｃｍ^３以上が特に好ましい。繊維含有量が少ない成形品の用途であれば、嵩密度は、０．１ｇ／ｃｍ^３以上０．３ｇ／ｃｍ^３未満、０．１ｇ／ｃｍ^３以上０．２９ｇ／ｃｍ^３以下とすることができる。強度が求められる成形品の用途であれば、嵩密度は、０．３ｇ／ｃｍ^３～０．６ｇ／ｃｍ^３とすることができる。一度にフィードできる量を増加可能であることから、いずれの場合であっても、嵩密度は０．１５ｇ／ｃｍ^３以上が好ましく、０．２ｇ／ｃｍ^３以上が特に好ましい。繊維集合体の安息角は、６０°以下が好ましく、５０°以下がより好ましい。１０°以上とすることができる
　繊維集合体の嵩密度および安息角は、後述の実施例の項に記載の方法で測定される。

　繊維集合体中の繊維含有率は、例えば、１０～９９質量％とすることができる。ペレット製造に使用する場合は、繊維集合体中の繊維含有率は、例えば８０～９９質量％とすることができる。繊維集合体をそのまま成形型等に投入して成形に利用する場合は、繊維集合体中の繊維含有率は、例えば１０～７０質量％とすることができる。繊維集合体に樹脂が含まれる場合は、繊維集合体中の繊維１００質量部に対して０．１～２０質量部、特に０．５～１０質量部含有されていることがより好ましい。

＜用途＞
　本発明の第１態様の繊維集合体の製造方法により製造された繊維集合体、特に炭素繊維集合体は、強化繊維として各種のプリプレグ（ランダム、一方向）、ペレット、スタンパブルシートなどの繊維強化樹脂組成物成形材料に有効に用いることができる。

＜プリプレグシートの製造方法＞
　プリプレグシートの製造方法は、前述の繊維集合体の製造方法により製造された繊維集合体を複数堆積させることを含む。

　繊維集合体としてのＳＡＣＦＢを用いて製造し得るプリプレグの一例は、シートプリプレグである。好適例では、次の第一ステップ～第四ステップを経てシートプリプレグを製造することができる。

　第一ステップ：第一保護フィルムと第二保護フィルムのそれぞれの表面に液状熱硬化性樹脂組成物を塗布するステップ。
　第二ステップ：第一保護フィルムの液状熱硬化性脂組成物が塗布された表面の上に、ＳＡＣＦＢを含む複数の短尺炭素繊維束を堆積させて炭素繊維マットを形成するステップ。
　第三ステップ：第二保護フィルムを、炭素繊維マットを間に挟んで、液状熱硬化性樹脂組成物が塗布された面同士が互いに向き合うように第一保護フィルムに貼り合わせて積層体を形成するステップ。
　第四ステップ：積層体を加圧することによって炭素繊維マットを液状熱硬化性樹脂組成物で含浸させ、シートプリプレグを得るステップ。

　第一保護フィルムと第二保護フィルムは合成樹脂フィルムであり、その材料は、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル樹脂、ポリアミド等から適宜選択することができる。第一保護フィルムと第二保護フィルムは多層フィルムであってもよい。第一保護フィルムと第二保護フィルムの仕様は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

　第二ステップでは、第一保護フィルムの液状熱硬化性樹脂組成物が塗布された表面上に、ＳＡＣＦＢを含む複数の短尺炭素繊維束を、例えば散布という方法によって堆積させることで、炭素繊維マットを形成する。

　第一ステップで第一保護フィルム及び第二保護フィルムに塗布する液状熱硬化性樹脂組成物の量と、第二ステップで第一保護フィルム上に形成する炭素繊維マットの目付は、製造すべきシートプリプレグの目付と繊維含有率を考慮して調整する。

　液状熱硬化性樹脂組成物に増粘剤が配合されているときは、第四ステップの後で、液状熱硬化性樹脂組成物の粘度が十分に高くなるまでプリプレグを熟成させる。

　上記の手順において、第一保護フィルムと第二保護フィルムはロールから巻き出されるキャリアフィルムであってもよい。
　好適例では、図８に概念図を示すシートプリプレグ製造装置を用いて、長尺のシートプリプレグを連続的に製造することができる。
　図８に示すシートプリプレグ製造装置は、ロールから巻き出される第一保護フィルムに液状熱硬化性樹脂組成物を塗布するセクション、第一保護フィルム上に炭素繊維束を散布して炭素繊維マットを堆積させるセクション、ロールから巻き出される第二保護フィルムに液状熱硬化性樹脂組成物を塗布するセクション、第一保護フィルムに第二保護フィルムを貼り合わせて積層体とするセクション、積層体を加圧するセクション、積層体を巻き取るセクションを有している。

　ＳＡＣＦＢを用いたプリプレグを用いてＣＦＲＰ製品を製造するときの成形方法としては、プレス成形法を好ましく用いることができるが、限定するものではない。この成形方法としては、例えばオートクレーブ成形法のようなプレス成形法以外の成形方法を用いることもできる。

［本発明の第４態様］
　以下に本発明の第４態様の実施の形態について説明する。

　本発明の第４態様に係る繊維束（以下、「繊維束Ｗ」と記載する場合がある。）は、複数の炭素繊維と、樹脂または溶剤とを含み、繊維束は楕円体形状であり、下記条件（１）で特定されるＡ’／Ａが０．７５～０．９３である。第４態様に係る繊維束は、繊維集合体の一態様である。
条件（１）：白色板上に静置した繊維束を、鉛直方向板と反対側から撮影して得られた画像を画像解析ソフトを用いて二値化し二値画像を得る。二値画像を輪郭抽出して繊維束の輪郭を得る。得られた輪郭からフェレー径を求め長軸長さＡとする。前記二値画像を楕円近似して得られる楕円の長軸長さをＡ’とする。

　Ａ’／Ａは１に近づくにつれ、繊維束を長軸と同一の方向に切断したときの断面形状が楕円形状若しくは円形状に近くなる。Ａ’／Ａは値が小さくなるにつれ前記断面形状の長軸の先端に角部や突出した繊維を持つ形状に近くなる傾向がある。Ａ’／Ａが０．７５以上であると、繊維束が多数存在した状態（複数の繊維集合体）としたときに、該繊維束同士が滑りやすくなり、混練機へ繊維束を投入するためのフィーダー内の特にホッパーで繊維束が互いに支え合って落下を阻害するブリッジを抑制することができる。Ａ’／Ａが０．９３以下であると、繊維束が流動方向に配向してフィーダー内で流動しやすくなり、フィーダー内で隙間が少なくなるように繊維束が配置されることから、一定量を継続的に供給できるようになる。
　Ａ’／Ａは、例えば、０．９３以下、０．９２以下、０．９１以下とすることができる。Ａ’／Ａは、例えば、０．７５以上、０．８０以上、０．８１以上、０．８５以上とすることができる。

　樹脂成形品の機械物性の観点から、繊維束Ｗの長軸長さＡは３ｍｍ以上が好ましく、４ｍｍ以上がより好ましい。ブリッジ発生防止の観点から、長軸長さＡは３０ｍｍ以下、２５ｍｍ以下とすることができる。

　輪郭の長軸と短軸から求められる仮想楕円の面積Ｓ’と楕円近似して得られる楕円の面積Ｓの比（Ｓ’／Ｓ）は、０．７０～１．０６、０．８０～０．９２とすることができる。
　条件（１）は、例えば、以下の方法で実施できる。

　デジタルマイクロスコープＶＨＸ－６０００とリング照明とを用いて２０倍の倍率で繊維束を撮影する。繊維束は水平に保持された白色板上に自然に配置して安定した態勢で、白色板と反対の鉛直方向から撮影する。画像解析は、ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて大津の二値化処理（Ｍａｋｅ　Ｂｉｎａｒｙ）により二値画像を得る。この二値画像を輪郭抽出（Ａｎａｌｙｚｅ　Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ、Ｏｕｔｌｉｎｅｓ）し、一つの繊維束の輪郭を得る。得られた輪郭からフェレー径（Ｆｅｒｅｔ’ｓ　Ｄｉａｍｅｔｅｒ）を求める。輪郭を最小二乗法により楕円近似（Ａｎａｌｙｚｅ　Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ、Ｅｌｌｉｐｓｅｓ）して得られる楕円の長軸（Ｍａｊｏｒ）の長さＡ’を得る。

　繊維束Ｗ中の繊維の平均繊維長は１～１００ｍｍであることが好ましく、特に２～５０ｍｍであることが好ましい。ペレット製造に使用する場合は繊維束Ｗ中の繊維の平均繊維長は２～１２ｍｍであることが好ましい。平均繊維長は、加重平均繊維長を採用することが好ましく、後述の実施例の項に記載の方法で測定することができる。繊維の平均繊維長は、長軸Ａより短くすることができ、０．２×Ａ～０．８×Ａｍｍの関係とすることができる。

　繊維束Ｗに含まれるフィラメント数は、例えば８０００以上８０００００以下とすることができる。繊維束Ｗの長軸の中心の方が長軸の末端よりフィラメント数が多いことで楕円体形状をなすことができる。繊維束Ｗ中の繊維は、引き揃えられて繊維束を形成している。繊維束中の表面に存在する繊維は、楕円体の輪郭に沿って湾曲して配向していることが好ましい。

　楕円体は、長軸と短軸１と短軸２とを有し、フィーダー内の例えばホッパーの狭窄部で繊維束が閉塞しないようにするために、短軸１の長さＢは短軸２の長さＣより長く、かつ短軸２の長さＣに近いことが好ましい。Ｂは、ブリッジ発生防止の観点からＣの３．０倍以下、２．０倍以下が好ましく、１．１倍以上、例えば１．５倍以上とすることができる。
　具体的な長さとしては、Ｂは供給量制御の観点から、１ｍｍ以上が好ましく、２ｍｍ以上がより好ましい。Ｂはブリッジ発生防止の観点から、通常９ｍｍ以下で、８ｍｍ以下が好ましく、６ｍｍ以下がより好ましい。
　Ｃは供給量制御の観点から、０．５ｍｍ以上が好ましく、１ｍｍ以上がより好ましい。Ｃはブリッジ発生防止の観点から、通常６ｍｍ以下で、４ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以下がより好ましい。

　短軸１に対する長軸の比（Ｂ／Ａ）は２～１２、短軸２に対する長軸の比（Ｃ／Ａ）は１～６とすることができる。

　下記の式（２）で表される繊維束の粒子密度は、０．３～１．８ｇ／ｃｍ^３とすることができる。
　粒子密度＝Ｇ／（４πａｂｃ／３）…式（２）
（式（２）中、Ｇは繊維束の質量、ａはＡ／２、ｂはＢ／２、ｃはＣ／２を表す。）

　繊維集合体としては、フィード効率を改善する観点から、繊維束Ｗの個数割合が４５％以上であることが好ましく、５０％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましく、８０％以上が特に好ましい。個数割合は１００％未満とすることができる。
　個数割合は、繊維集合体から繊維束を１００～１００００個抽出し、抽出した繊維集合体中の繊維束Ｗの個数を抽出した個数で除することで求められる。繊維集合体から繊維束Ｗ４．５ｃｍ^３～４５０ｃｍ^３を計量容器ですくい取り、すくい取った繊維束が重ならないように白色板上に配置し、デジタルカメラで配置された複数の繊維束を撮影して得られた画像を条件（１）の画像解析方法を使用して各々の繊維束のＡ’／Ａを求めることができる。複数の繊維束が凝集した凝集物および微粉が除かれた状態の繊維集合体から繊維束を抽出することが好ましい。

＜繊維束Ｗの製造方法＞
　繊維束Ｗは、短尺繊維からなる綿を、液体と混合することにより、短尺繊維を自発的にバンドル化させることで得られる。具体的には、転動造粒、撹拌造粒、流動層造粒等の造粒により製造することができる。例えば、撹拌造粒機に短尺の炭素繊維からなる綿と液体とを投入し、撹拌翼（アジテーター）の回転速度１２０～４７０ｒｐｍ、チョッパーの回転速度２０００～３０００ｒｐｍで攪拌することによりＡ’／Ａを特定範囲とすることができる。液体は、繊維１００質量部に対して５～１２０質量部用いることが好ましく、特に２０～８０質量部用いることがより好ましい。液体を構成する成分は先に述べた樹脂や溶剤を用いることができる。

　繊維束Ｗの製造に好適に用いられる造粒撹拌機としては、本発明の第１態様に係る繊維集合体の製造方法における撹拌造粒機として前述した図１に示す撹拌造粒機が挙げられる。その具体的な撹拌造粒機や撹拌条件等についても同様である。

　撹拌造粒機による回転方向条件については、撹拌翼先端（Ｆｉｇ．１ａの３ａ部）の周速（以下、単に「周速」と称す。）が１～２０ｍ／秒の範囲となるようにすることが好ましい。周速が１ｍ／秒以上であれば、繊維混合粒を撹拌槽内で循環させながら撹拌することが可能である。周速が２０ｍ／秒以下であれば、繊維集合体の粒子形状を均一にすることが可能である。撹拌翼の周速は４～１２ｍ／秒であることがより好ましく、４～８ｍ／秒であることが更に好ましい。
　撹拌翼の回転速度は３０～１８００ｒｐｍに設定することができる。チョッパーの回転速度は８００～５０００ｒｐｍに設定することができる。繊維を切断しない範囲で、撹拌翼とチョッパーの回転速度が大きいほどＡ’／Ａが小さくなる傾向がある。

　以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

［撹拌造粒機］
　以下の実施例１～４において、撹拌造粒機は、図１に示すように撹拌翼３枚が中心の回転軸から放射状に延在するものである。撹拌翼の傾斜角θはそれぞれ以下の通りである。

［測定・評価方法］
　各種の測定・評価方法は以下の通りとした。

＜表面張力＞
　繊維処理剤の２３℃での表面張力を、自動表面張力計（協和界面科学：ＣＢＶＰ－Ａ３、プレート法）を用いて測定した。

＜粘度＞
　繊維処理剤の２３℃での粘度を、Ｂ型回転粘度計（ブルックフィールド：ＬＶＤＶ－１　Ｐｒｉ、スピンドルＳ６１）を用いて測定した。５０ｒｐｍで測定した値を粘度の代表値とした。

＜平均繊維長＞
　１つの繊維集合体をエタノール中に浸漬して単繊維になるまで解し、ろ紙上に移して乾燥させ、デジタルマイクロスコープ（キーエンス：ＨＸ－６０００－２）にて撮像し、内蔵されるソフトウェアにて繊維長を計測した。各試料について、１００本をカウントし、平均繊維長（加重平均繊維長）を算出した。加重平均繊維長は長さに重みづけするように、測定長の二乗の総和を測定長の総和で除して求めた（加重平均繊維長Ｌ＝Σｌ^２／Σｌ）

＜嵩密度＞
　φ５０ｍｍの容器に複数の繊維集合体を１００ｍＬ入れ、３ｃｍの高さから１０回タッピングし繊維集合体を沈着させ、その体積と重量から嵩密度を算出した。ＪＩＳＺ２５１２およびＪＩＳＲ１６２８に準じて測定した。

＜長軸比Ａ’／Ａ＞
　繊維集合体として得られた繊維束を水平に保持された白色板上に配置して、白色板と反対の鉛直方向からデジタルマイクロスコープＶＨＸ－６０００とリング照明とを用いて２０倍の倍率で撮影した。実施例１における繊維束の撮影画像を図９に示す。比較例１における繊維束の撮影画像を図１２に示す。撮影した画像は、ＩｍａｇｅＪ（Ｗａｙｎｅ　Ｒａｓｂａｎｄ）を用いて大津の二値化処理（Ｍａｋｅ　Ｂｉｎａｒｙ）して二値画像を得た。この二値画像を輪郭抽出（Ａｎａｌｙｚｅ　Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ、Ｏｕｔｌｉｎｅｓ）し、一つの繊維束の輪郭を得た。実施例１における繊維束の輪郭を図１０に示す。得られた輪郭からフェレー径（Ｆｅｒｅｔ’ｓ　Ｄｉａｍｅｔｅｒ）を求め長軸長さＡとした。輪郭を最小二乗法により楕円近似（Ａｎａｌｙｚｅ　Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ、Ｅｌｌｉｐｓｅｓ）して得られる楕円の長軸（Ｍａｊｏｒ）の長さＡ’を得た。Ａ’をＡで除して長軸比Ａ’／Ａを求めた。実施例１における近似楕円を図１１に示す。

＜ＢおよびＣ＞
繊維集合体として得られた繊維束を水平に保持された白色板上に配置して、長軸と直行する方向の長さをノギスで測長しＢとた。繊維束を水平に保持された白色板上に配置して、長軸と直行する鉛直方向の高さをハイトゲージで測長しＣとする。

＜面積比Ｓ’／Ｓ＞
　繊維集合体として得られた繊維束を水平に保持された白色板上に配置して、白色板と反対の鉛直方向からデジタルマイクロスコープＶＨＸ－６０００とリング照明とを用いて２０倍の倍率で撮影した。実施例１における繊維束の撮影画像を図９に示す。比較例１における繊維束の撮影画像を図１２に示す。撮影した画像は、ＩｍａｇｅＪ（Ｗａｙｎｅ　Ｒａｓｂａｎｄ）を用いて大津の二値化処理（Ｍａｋｅ　Ｂｉｎａｒｙ）して二値画像を得た。この二値画像を輪郭抽出（Ａｎａｌｙｚｅ　Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ、Ｏｕｔｌｉｎｅｓ）し、一つの繊維束の輪郭を得た。実施例１における繊維束の輪郭を図１０に示す。得られた輪郭からフェレー径（Ｆｅｒｅｔ’ｓ　Ｄｉａｍｅｔｅｒ）を求め長軸長さＡとした。長軸を二等分する点をＦ、Ｆにおける長軸に対する垂線と輪郭の交点をＹおよびＹ’、ＹとＹ’を結んだ直線を短軸Ｂとして、式（Ｓ＝π×Ａ／２×Ｂ／２）から求めた面積をＳとした。輪郭を最小二乗法により楕円近似（Ａｎａｌｙｚｅ　Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ、Ｅｌｌｉｐｓｅｓを選択）して得られる楕円の面積（Ａｒｅａ）をＳ’とした。Ｓ’をＳで除して面積比Ｓ’／Ｓを求めた。

＜安息角＞
　φ９５ｍｍの水平に保持された円板上に高さ１００ｍｍの位置から繊維束２００ｇを自然落下させ、１０秒経過した後の繊維束の堆積高さを計測した。円板の半径をＲ、積層高さをＴとして、安息角θ＝ｔａｎ^－１（Ｔ／Ｒ）を求めた。

＜繊維束Ｗの個数割合（０．７５－０．９３個数割合）＞
　複数の繊維束から無作為に繊維束１１１個を抽出し、Ａ’／Ａが０．７５～０．９３である繊維束の個数を１１１で除して個数割合を求めた。デジタルマイクロスコープをデジタルカメラに代えた以外は＜長軸比Ａ’／Ａ＞と同様にＡ’／Ａを求めた。

＜炭素繊維集合体の重量分布＞
　複数の繊維束から無作為に繊維束３００本を抽出し、それぞれの重量を測定する。３００本の測定結果から数平均と重量平均を算出する。重量平均を数平均で除して炭素繊維集合体の重量分布を求めた。

［製造例１：分散液１］
　下記の種類と配合量の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分を、８０～１００℃にてプラネタリーミキサーとホモミキサーで混練、混合した。その後、混練を維持した状態で８０℃に降温し、引き続き、下記（Ｄ）成分の水溶液を少量ずつ添加した。この工程で、内容物の粘度は徐々に上昇した。（Ｄ）成分の水溶液を全て投入した後、１０分間、充分に混練しながら６０℃まで降温した。次に、脱イオン水を少量ずつ滴下して転相点を通過した後、滴下する水量を増加した。最終的に有効成分含量４０質量％程度の水分散液１を得た。
　（Ａ）片末端アクリル変性ビスフェノールＡエポキシ樹脂（３５質量部）（三菱ケミカル社製　ＥＰ８２８ベース）
　（Ｂ）脂肪族系ウレタンアクリレートオリゴマー（３０質量部）（サートマー社製　ＣＮ－９７８８）
　（Ｃ）ビスフェノールＡのエチレンオキシド２モル付加物無水フマル酸エステル（２０質量部）
　（Ｄ）日本乳化材（株）社製　ニューコール７２３ＳＦ（１５質量部）

［実施例１］
　炭素繊維として、熱分解法により得られた綿状のリサイクル炭素繊維（平均繊維長２．５ｍｍ、嵩密度０．０３４ｇ／ｃｍ^３）を用いた。まず、この炭素繊維１２００ｇを撹拌造粒機（商品名：ＳＰグラニュレーターＳＰＧ２５Ｔ、ダルトン社製、装置容積：２５リットル、撹拌翼の傾斜角θ：３０゜、攪拌翼直径３９６ｍｍ）に投入し、１分間撹拌して解繊させた。次いで、繊維処理剤である水９００ｇと分散液１（固形分濃度４０質量％）６０ｇを混合した液体（２３℃の表面張力：３９．５ｍＮ／ｍ，２３℃の粘度：０．００１７Ｐａ・ｓ）を、撹拌造粒機に投入し、撹拌翼４００ｒｐｍ（撹拌翼の周速：８ｍ／秒）、チョッパー３０００ｒｐｍの速度で６分間撹拌して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、短径１．５ｍｍ、長軸１２ｍｍの長球形状の炭素繊維集合体を得た。
　攪拌翼の周速は８．３ｍ／ｓ、原料の仕込み高さは０．２８ｍで、ひずみ速度は３０［１／ｓ］であった。またひずみ量は１０，６００であった。

　得られた炭素繊維集合体について、前述の方法で炭素繊維集合体中の炭素繊維の平均繊維長と嵩密度等を測定し、結果を表１に示した。
　また、炭素繊維集合体の外観を観察し、炭素繊維の引き揃い状態を調べ、結果を表１に示した。

　この繊維集合体の長軸比（Ａ’／Ａ）は０．９１、面積比（Ｓ’／Ｓ）は０．９２、粒子密度は０．７１ｇ／ｃｍ^３、安息角は５４°であった。

　この繊維集合体をホッパー（逆四角錐形、投入口長さ１２０ｍｍ、投入口幅２００ｍｍ、排出口長さ１２０ｍｍ、排出口幅３５ｍｍ、ホッパー角度３５°）を有するスクリューフィーダー（Ｌａｂｔｅｃｈ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社製、単軸、フィーダー径φ３３、スクリュー径φ２５）に投入し、１０ｒｐｍで運転したところ、３６秒毎に４回計測した際の排出量は平均１．７４ｇ、標準偏差は０．０９ｇであった。Ａ’／Ａが０．７５～０．９３の範囲に入る繊維束の個数割合は５８％であった。
　実施例１の繊維集合体は後掲の比較例１の繊維集合体に比較して安定して排出することができた。

[実施例２]
　上記の実施例１の炭素繊維集合体の製造方法において、リサイクル炭素繊維をバージン炭素繊維（商品名：パイロフィルチョップドファイバーＴＲ０３ＣＭ、三菱ケミカル社製、カット長３．１ｍｍ、嵩密度０．７０６ｇ／ｃｍ^３）に代えて、繊維処理剤の水の使用量を１８０ｇとした以外は実施例１と同様にして、短径１．５ｍｍ、長軸１２ｍｍの長球形状の炭素繊維集合体を得た。
　本実施例で用いた繊維処理剤（水と分散液１の混合物）の２３℃の表面張力は３８．４ｍＮ／ｍ、２３℃の粘度は０．００２９Ｐａ・ｓである。
　攪拌翼の周速は８．３ｍ／ｓ、原料の仕込み高さは０．０１４ｍで、ひずみ速度は６１３［１／ｓ］であった。ひずみ量は２２０，７００であった。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。

　この繊維集合体の長軸比（Ａ’／Ａ）は０．８０、面積比（Ｓ’／Ｓ）は０．７８、粒子密度は０．８３ｇ／ｃｍ^３、安息角は５０°であった。

　この繊維集合体をホッパー（逆四角錐形、投入口長さ１２０ｍｍ、投入口幅２００ｍｍ、排出口長さ１２０ｍｍ、排出口幅３５ｍｍ、ホッパー角度３５°）を有するスクリューフィーダー（Ｌａｂｔｅｃｈ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社製、単軸、フィーダー径φ３３、スクリュー径φ２５）に投入し、１０ｒｐｍで運転したところ、３６秒毎に４回計測した際の排出量は平均２．２８ｇ、標準偏差は２．４８ｇであった。
　実施例２の繊維集合体は後掲の比較例１の繊維集合体に比較して多くの量を排出することができた。

［実施例３］
　実施例１の炭素繊維集合体の製造方法において、リサイクル炭素繊維をバージン炭素繊維（商品名：パイロフィルチョップドファイバーＴＲ０３ＣＭ、三菱ケミカル社製、カット長３．１ｍｍ、嵩密度０．７０６ｇ／ｃｍ^３）３０００ｇに代えて、分散液１を分散液２（アニオン性ポリアミド溶液、固形分濃度４０質量％）２５０ｇに代えて、水の使用量を２００ｇとした以外は実施例１と同様にして、楕円体状の炭素繊維集合体を得た。繊維処理剤（水と分散液２の混合物）の２３℃の表面張力は５９．０ｍＮ／ｍ、２３℃の粘度は０．００２２Ｐａ・ｓであった。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。得られた炭素繊維集合体は、実施例１の炭素繊維集合体よりも硬く形状を保ちやすい傾向があった。

［実施例４］
　造粒装置を撹拌造粒機（商品名：ヘンシェルミキサーＦＭ１０Ｂ、三井三池製作所社製、装置容積：９リットル、撹拌翼の傾斜角θ：３０゜）に代えて、リサイクル炭素繊維（平均繊維長２．５ｍｍ、嵩密度０．０３ｇ／ｃｍ^３）２００ｇと、繊維処理剤である水１４０ｇと分散液１（ポリエステルエマルション、固形分濃度４０質量％）２０ｇを混合した液体を投入し、撹拌翼１２００ｒｐｍ（撹拌翼の周速：１３ｍ／秒）の速度で３分間撹拌して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、楕円体状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。

［実施例５］
　造粒装置を撹拌造粒機（商品名：ヘンシェルミキサーＦＭ１０Ｂ、三井三池製作所社製、装置容積：９リットル、撹拌翼の傾斜角θ：３０゜）に代えて、バージン炭素繊維（商品名：パイロフィルチョップドファイバーＴＲ０３ＣＭ、三菱ケミカル社製、カット長３．１ｍｍ、嵩密度０．７０６ｇ／ｃｍ^３）２００ｇと、繊維処理剤である水４０ｇを投入し、撹拌翼１２００ｒｐｍ（撹拌翼の周速：１３ｍ／秒）の速度で３分間撹拌して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、楕円体状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。

［実施例６］
　造粒装置を転動撹拌造粒機（商品名：インテンシブミキサーＲ０５Ｔ、アイリッヒ社製、装置容積：４０リットル、ロータタイプ：スター型）に代えて、バージン炭素繊維（商品名：パイロフィルチョップドファイバーＴＲ０３ＣＭ、三菱ケミカル社製、カット長３．１ｍｍ、嵩密度０．７０６ｇ／ｃｍ^３）６０００ｇと、繊維処理剤である水２００ｇと分散液２（アニオン性ポリアミド溶液、固形分濃度４０質量％）７００ｇを混合した液体を投入し、混合パン２９ｒｐｍ（回転容器の周速：０．８ｍ／秒）、撹拌ロータ５６０ｒｐｍ（撹拌翼の周速：８ｍ／秒）の速度で３分間撹拌して造粒した。撹拌ロータの回転方向は、混合パンと逆方向とした。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、楕円体状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。得られた炭素繊維集合体は実施例１の炭素繊維集合体よりも硬く形状を保ちやすい傾向があった。

［実施例７］
　造粒装置を転動撹拌造粒機（商品名：インテンシブミキサーＲ０５Ｔ、アイリッヒ社製、装置容積：４０リットル、ロータタイプ：スター型）に代えて、リサイクル炭素繊維（平均繊維長６．０ｍｍ、嵩密度０．１５ｇ／ｃｍ^３）６０００ｇと、繊維処理剤である水３５０ｇと分散液２（アニオン性ポリアミド溶液、固形分濃度４０質量％）７００ｇを混合した液体を投入し、６分間撹拌して造粒した。混合パンの回転数は２９ｒｐｍ（回転容器の周速：０．８ｍ／秒）とした。撹拌ロータの回転数は、最初の３分間を１１２０ｒｐｍ（撹拌翼の周速：１６ｍ／秒）、次の３分間を１４０ｒｐｍ（撹拌翼の周速：２ｍ／秒）とした。撹拌ロータの回転方向は、混合パンと逆方向とした。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、楕円体状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。得られた炭素繊維集合体は実施例１の炭素繊維集合体よりも硬く形状を保ちやすい傾向があった。

［実施例８］
　上記の実施例７で得た炭素繊維集合体を、振動篩（商品名：振動ふるい４０１Ｃ、ダルトン社製、篩網：５メッシュ、線形０．８ｍｍ、目開き４．３ｍｍ）に投入し、振幅３５Ｈｚで振動させて、篩網を通過した分級物を回収し、楕円体状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。フィード評価において、実施例８の繊維集合体は実施例７の繊維集合体に比較して多くの量を排出することができた。

［実験例１］
　造粒装置を転動造粒機（パン型、回転容器内寸法φ２４０×７５ｍｍ）に代えて、バージン炭素繊維（商品名：パイロフィルチョップドファイバーＴＲ０３ＣＭ、三菱ケミカル社製、カット長３．１ｍｍ、嵩密度０．７０６ｇ／ｃｍ^３）５０ｇと、繊維処理剤である水１０ｇを投入し、傾斜角度４５°、回転数６０ｒｐｍ（側壁面周速０．７５ｍ／ｓ）の速度で６分間転動して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、楕円体状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。

［実験例２］
　造粒装置を振動造粒機（円筒型密閉容器、容器内寸法φ８０×２００ｍｍ）に代えて、バージン炭素繊維（商品名：パイロフィルチョップドファイバーＴＲ０３ＣＭ、三菱ケミカル社製、カット長３．１ｍｍ、嵩密度０．７０６ｇ／ｃｍ^３）５０ｇと、繊維処理剤である水１０ｇを投入し、手動で３０秒間振動（周波数２Ｈｚ、振幅２００ｍｍ）して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、楕円体状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。

［実験例３］
　造粒装置を押出造粒機（商品名：ペレッターダブルＥＸＤＦ（前押出型）、ダルトン社製、スクリーン径６ｍｍ）に代えて、バージン炭素繊維（商品名：パイロフィルチョップドファイバーＴＲ０３ＣＭ、三菱ケミカル社製、カット長３．１ｍｍ、嵩密度０．７０６ｇ／ｃｍ^３）１００ｇと、繊維処理剤である水１０００ｇ、及びポリアクリルアミド（商品名：アクリプライマーＧＡ１０５５Ｌ、三菱ケミカル社製）１０ｇと混合し、２００ｋｇ／ｈで押し出して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、不定形の炭素繊維集合体を得た。不定形の炭素繊維集合体の形状は図１２に示す。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。

［実験例４］
　造粒装置を転動造粒機（パン型、回転容器内寸法φ２４０×７５ｍｍ）に代えて、リサイクル炭素繊維（平均繊維長２．５ｍｍ、嵩密度０．０３ｇ／ｃｍ^３）５０ｇと、繊維処理剤である水３７．５ｇと分散液１（ポリエステルエマルション、固形分濃度４０質量％）２．５ｇを混合した液体を投入し、傾斜角度４５°、回転数６０ｒｐｍ（側壁面周速０．７５ｍ／ｓ）の速度で６分間転動して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、不定形の炭素繊維集合体を得た。不定形の炭素繊維集合体の形状は図１３に示す。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。

［実験例５］
　造粒装置を振動造粒機（円筒型密閉容器、容器内寸法φ８０×２００ｍｍ）に代えて、リサイクル炭素繊維（平均繊維長２．５ｍｍ、嵩密度０．０３ｇ／ｃｍ^３）５０ｇと、繊維処理剤である水３７．５ｇと分散液１（ポリエステルエマルション、固形分濃度４０質量％）２．５ｇを混合した液体を投入し、手動で３０秒間振動（周波数２Ｈｚ、振幅２００ｍｍ）して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、不定形の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体について、実施例１と同様に評価を行って結果を表１に示した。

　実験例３～５の方法では、特定の時間内では楕円体形状の炭素繊維集合体が得られなかった。実験例３～５の方法において、例えば、処理時間を長くすることで楕円体形状の炭素繊維集合体が得られる可能性がある。しかしながら、短時間で効率的に楕円体形状の炭素繊維集合体が得られる点で実験例３～５の方法より、実施例１～８の方法の方が優れる結果となった。

［実施例９］
　炭素繊維として、バージン炭素繊維（三菱ケミカル社製ＴＲ５０Ｓ１５Ｌの切断品、繊維長２５ｍｍ）を用いた。まず、この炭素繊維１０００ｇを撹拌造粒機（商品名：ＳＰグラニュレーターＳＰＧ２５Ｔ、ダルトン社製、装置容積：２５リットル、撹拌翼の傾斜角θ：３０゜）に投入し、１分間撹拌して解繊させた。次いで、繊維処理剤である水４００ｇを、撹拌造粒機に投入し、７分間撹拌して造粒した。撹拌翼先端の周速は、最初の１分間を４ｍ／ｓ、次の３分間を８ｍ／ｓ、次の３分間を４ｍ／ｓとした。この造粒物を１１０℃の振動式熱風乾燥機で３０分乾燥させて、ストランド状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体の評価結果を表２に示す。

［実施例１０］
　上記の実施例９の炭素繊維集合体の製造方法において、繊維処理剤を水３７５ｇと分散液１（ポリエステルエマルション、固形分濃度４０質量％）２５ｇの混合液体に代えた以外は実施例９と同様にして、ストランド状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体の評価結果を表２に示す。

［実施例１１］
　上記の実施例９の炭素繊維集合体の製造方法において、バージン炭素繊維をリサイクル炭素繊維（三菱ケミカル社製ＴＲ５０Ｓ１５Ｌの短尺炭素繊維とビニルエステル樹脂からなるＳＭＣを熱分解して得た綿状の炭素繊維、繊維長２５ｍｍ）１０００ｇに代えて、繊維処理剤を水７５０ｇと分散液１（ポリエステルエマルション、固形分濃度４０質量％）５０ｇの混合液体に代えた以外は実施例９と同様にして、ストランド状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体の評価結果を表２に示す。

［実施例１２］
　造粒装置を転動撹拌造粒機（商品名：インテンシブミキサーＲ０５Ｔ、アイリッヒ社製、装置容積：４０リットル、ロータタイプ：スター型）に代えて、リサイクル炭素繊維（三菱ケミカル社製ＴＲ５０Ｓ１５Ｌの短尺炭素繊維とビニルエステル樹脂からなるＳＭＣを熱分解して得た綿状の炭素繊維、繊維長２５ｍｍ）３０００ｇと、繊維処理剤である水１９５０ｇと分散液１（ポリエステルエマルション、固形分濃度４０質量％）４５０ｇを混合した液体を投入し、９分間撹拌して造粒した。混合パンの回転数は２９ｒｐｍ（回転容器の周速：０．８ｍ／秒）とした。撹拌ロータの回転数は、最初の６分間を１１２０ｒｐｍ（撹拌翼の周速：１６ｍ／秒）、次の３分間を１４０ｒｐｍ（撹拌翼の周速：２ｍ／秒）とした。撹拌ロータの回転方向は、最初の６分間を混合パンと逆方向、次の３分間を混合パンと同一方向とした。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、ストランド状の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体の評価結果を表２に示す。

［実施例１２の変形例］
　撹拌ロータの回転方向は、最初の３分間を混合パンと逆方向、次の６分間を混合パンと同一方向とする以外は実施例１２と同様にして得られた炭素繊維集合体は、実施例１２の炭素繊維集合体と比較して嵩密度は大きくなり、炭素繊維集合体の重量分布の値は大きくなる。

［実験例６］
　造粒装置を転動造粒機（パン型、回転容器内寸法φ２４０×７５ｍｍ）に代えて、リサイクル炭素繊維（三菱ケミカル社製ＴＲ５０Ｓ１５Ｌの短尺炭素繊維とビニルエステル樹脂からなるＳＭＣを熱分解して得た綿状の炭素繊維、繊維長２５ｍｍ）５０ｇと、繊維処理剤である水３７．５ｇと分散液１（ポリエステルエマルション、固形分濃度４０質量％）２．５ｇを混合した液体を投入し、傾斜角度４５°、回転数６０ｒｐｍ（側壁面周速０．７５ｍ／ｓ）の速度で６分間転動して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、不定形の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体の評価結果を表２に示す。

［実験例７］
　造粒装置を振動造粒機（円筒型密閉容器、容器内寸法φ８０×２００ｍｍ）に代えて、リサイクル炭素繊維（三菱ケミカル社製ＴＲ５０Ｓ１５Ｌの短尺炭素繊維とビニルエステル樹脂からなるＳＭＣを熱分解して得た綿状の炭素繊維、繊維長２５ｍｍ）５０ｇと、繊維処理剤である水３７．５ｇと分散液１（ポリエステルエマルション、固形分濃度４０質量％）２．５ｇを混合した液体を投入し、手動で３０秒間振動（周波数２Ｈｚ、振幅２００ｍｍ）して造粒した。この造粒物を１２０℃の箱型乾燥機で２時間乾燥させて、不定形の炭素繊維集合体を得た。
　得られた炭素繊維集合体の評価結果を表２に示す。

　以上の結果より、実施例によれば、繊維を切断することなく、長さを保ったまま繊維が引き揃った嵩密度が高い炭素繊維集合体を製造することができることが分かる。得られた繊維集合体は、以下のような効果を奏する。
　・繊維集合体を構成する繊維が一方向に配向しており、フィーダー内でブリッジを形成し難い。
　・造粒過程で繊維が切断され難く、繊維集合体中の繊維の繊維長が用いた繊維の繊維長に対して過度に短くならないため、繊維集合体の製造に用いた繊維本来の効果を有効に発揮できる。
　・繊維集合体の嵩密度が高いため、繊維集合体の取り扱い作業性と配合効率が良好である。

　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０２１年６月１８日付で出願された日本特許出願２０２１－１０１８４４、日本特許出願２０２１－１０１８４５、及び日本特許出願２０２１－１０１８４６と、２０２１年１０月２６日付で出願された日本特許出願２０２１－１７４７８９と、２０２１年１１月２２日付で出願された日本特許出願２０２１－１８９６５７とに基づいており、その全体が引用により援用される。

　１　撹拌槽
　２　回転軸
　３　撹拌翼
　１１　造粒パン
　１２　転動軸
　２１　アーム
　２２　スプレー
　２３　スクレーパー
　４０　容器
　４４　撹拌翼
　４５　スクレーパー

Claims

　複数の繊維と繊維処理剤とを撹拌槽に投入し、該繊維と該繊維処理剤との混合物を撹拌翼によって撹拌して造粒することを含む繊維集合体の製造方法であって、該繊維が炭素繊維を含み、該繊維が引き揃うように造粒する、繊維集合体の製造方法。
　乾燥した綿状の前記複数の繊維を前記撹拌槽に投入する、請求項１に記載の繊維集合体の製造方法。
　水平方向に回転する撹拌翼と垂直方向に回転する補助撹拌翼とが攪拌槽内に配置され、該水平方向に回転する撹拌翼と該垂直方向に回転する補助撹拌翼とにより攪拌する、請求項１に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維処理剤を前記撹拌槽に投入する前に、該撹拌槽内で前記撹拌翼によって前記複数の繊維を撹拌して解繊する、請求項１に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記撹拌槽がスクレーパーを備え、攪拌槽を回転させる、請求項１に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記撹拌翼が回転方向に傾斜を有しており、前記撹拌翼の回転方向後面と前記撹拌槽底面との挟角が１～６０°である、請求項１に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記撹拌槽が軸周りに回転可能な回転軸を備え、複数枚の前記撹拌翼が、該回転軸から放射状に延在する、請求項１に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記撹拌翼先端の周速が１～２０ｍ／秒となるように撹拌翼を回転させることを含む、請求項１に記載の繊維集合体の製造方法。
　撹拌翼の回転方向が攪拌槽の回転方向と逆方向となるように撹拌した後、撹拌翼の回転方向が攪拌槽の回転方向と同一方向となるように撹拌する、請求項５に記載の繊維集合体の製造方法。
　周速が１．２ｍ／秒以下となるように攪拌槽を回転させることを含む、請求項５に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維処理剤の２３℃における表面張力が１２０ｍＮ／ｍ以下である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維処理剤の２３℃における粘度が１０Ｐａ・ｓ以下である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維処理剤が水を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維処理剤が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリアミド樹脂から選ばれる１種以上の樹脂を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維処理剤を前記繊維１００質量部に対して１０～４０質量部投入する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維処理剤が液体を含み、該繊維処理剤に含まれる液体を蒸発させる工程を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維が更にガラス繊維を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維が更に有機繊維を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維の平均繊維長が１２～５０ｍｍである、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維の平均繊維長が２～１２ｍｍである、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
繊維集合体を構成する複数の繊維の先端の位置が不揃いである、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維集合体の長軸の長さは、前記繊維集合体に含まれる繊維の平均繊維長より長い、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記繊維集合体が、長球形状又はストランド形状である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　前記撹拌槽に投入前の繊維の平均繊維長Ｘに対する前記繊維集合体中の繊維の平均繊維長Ｙの比（Ｙ／Ｘ）が０．５５以上である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法。
　請求項１～１０のいずれか１項に記載の繊維集合体の製造方法で得られた繊維集合体を複数堆積させることを含む、プリプレグシートの製造方法。