特許 6962492 繊維強化樹脂成形材料の製造方法及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6962492

(24)【登録日】2021年10月18日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】繊維強化樹脂成形材料の製造方法及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置

(51)【国際特許分類】

   C08J 5/06 20060101AFI20211025BHJP

   B29B 15/08 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   C08J5/06

   B29B15/08

【請求項の数】25

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2021-113093(P2021-113093)

(22)【出願日】2021年7月7日

(62)【分割の表示】特願2020-81361(P2020-81361)の分割

【原出願日】2019年3月29日

【審査請求日】2021年7月7日

(31)【優先権主張番号】特願2018-72556(P2018-72556)

(32)【優先日】2018年4月4日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】金羽木 惇二

(72)【発明者】

【氏名】水鳥 由貴廣

(72)【発明者】

【氏名】鮫島 禎雄

【審査官】 大▲わき▼ 弘子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／００６９８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／２２１６５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／２２１６５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／１０４１５４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ１１／１６、１５／０８−１５／１４、

Ｃ０８Ｊ５／０４−５／１０、５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送される繊維束を、円盤の一部を直線的に切り欠く切欠き部が１つだけ設けられた欠円形状の回転刃に押し付けることによって、長手方向に交互に並んだ分繊部分および未分繊部分を前記繊維束に形成する第一ステップと、
前記第一ステップの後に前記繊維束を長手方向に間隔を空けて裁断する第二ステップと、
を含む、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。

【請求項2】

搬送される繊維束を、円盤の一部を直線的に切り欠く切欠き部が設けられた欠円形状の回転刃に押し付けることによって、長手方向に交互に並んだ分繊部分および未分繊部分を前記繊維束に形成する第一ステップと、
前記第一ステップの後に前記繊維束を長手方向に間隔を空けて裁断する第二ステップと、
を含む、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。

【請求項3】

前記回転刃における前記切欠き部以外の部分の外周の長さをｘ（ｍｍ）、前記回転刃に前記切欠き部が設けられていないと仮定したときの外周の長さ（ｍｍ）から前記ｘを差し引いた長さをｙ（ｍｍ）としたとき、ｘ＞２ｙを満たす、請求項１または２に記載の製造方法。

【請求項4】

前記回転刃には円環状のスペーサー部材が隣接しており、前記スペーサー部材の半径は前記回転刃の前記切欠き部以外の部分の半径よりも小さい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項5】

前記スペーサー部材の半径をｄ１（ｍｍ）、前記回転刃の前記切欠き部における最短径をｄ２（ｍｍ）としたとき、−０．５≦ｄ１−ｄ２≦３を満たす、請求項４に記載の製造方法。

【請求項6】

前記第一ステップでは前記繊維束が前記スペーサー部材の部分で曲がるように抱き角が付けられる、請求項４または５に記載の製造方法。

【請求項7】

前記抱き角が１００°以上である、請求項６に記載の製造方法。

【請求項8】

前記第一ステップ及び前記第二ステップが、下記（１）及び（２）の条件を満たす、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。
０＜ｂ／Ｌ＜１ ・・・（１）
１＜ａ／Ｌ≦１０００ ・・・（２）
（ただし、式中、ａは前記分繊部分の長さ（ｍｍ）であり、ｂは前記未分繊部分の長さ（ｍｍ）であり、Ｌは前記第二ステップにおける裁断の間隔（ｍｍ）である。）

【請求項9】

前記繊維束が炭素繊維束である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項10】

搬送される繊維束を、円盤の一部を直線的に切り欠く切欠き部が１つだけ設けられた欠円形状の回転刃に押し付けることによって、長手方向に交互に並んだ分繊部分および未分繊部分を前記繊維束に形成することを含む、繊維束の分繊方法。

【請求項11】

搬送される繊維束を、円盤の一部を直線的に切り欠く切欠き部が設けられた欠円形状の回転刃に押し付けることによって、長手方向に交互に並んだ分繊部分および未分繊部分を前記繊維束に形成することを含む、繊維束の分繊方法。

【請求項12】

前記回転刃における前記切欠き部以外の部分の外周の長さをｘ（ｍｍ）、前記回転刃に前記切欠き部が設けられていないと仮定したときの外周の長さ（ｍｍ）から前記ｘを差し引いた長さをｙ（ｍｍ）としたとき、ｘ＞２ｙを満たす、請求項１０または１１に記載の分繊方法。

【請求項13】

前記回転刃には円環状のスペーサー部材が隣接しており、前記スペーサー部材の半径は前記回転刃の前記切欠き部以外の部分の半径よりも小さい、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の分繊方法。

【請求項14】

前記スペーサー部材の半径をｄ１（ｍｍ）、前記回転刃の前記切欠き部における最短径をｄ２（ｍｍ）としたとき、−０．５≦ｄ１−ｄ２≦３を満たす、請求項１３に記載の分繊方法。

【請求項15】

前記繊維束が前記スペーサー部材の部分で曲がるように抱き角が付けられる、請求項１３または１４に記載の分繊方法。

【請求項16】

前記抱き角が１００°以上である、請求項１５に記載の分繊方法。

【請求項17】

前記繊維束が炭素繊維束である、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の分繊方法。

【請求項18】

長手方向に交互に並んだ分繊部分および未分繊部分を繊維束に形成するための、円盤の一部を直線的に切り欠く切欠き部が１つだけ設けられた欠円形状の回転刃。

【請求項19】

長手方向に交互に並んだ分繊部分および未分繊部分を繊維束に形成するための、円盤の一部を直線的に切り欠く切欠き部が設けられた欠円形状の回転刃。

【請求項20】

前記回転刃における前記切欠き部以外の部分の外周の長さをｘ（ｍｍ）、前記回転刃に前記切欠き部が設けられていないと仮定したときの外周の長さ（ｍｍ）から前記ｘを差し引いた長さをｙ（ｍｍ）としたとき、ｘ＞２ｙを満たす、請求項１８または１９に記載の回転刃。

【請求項21】

円環状のスペーサー部材が隣接しており、前記スペーサー部材の半径は当該回転刃の前記切欠き部以外の部分の半径よりも小さい、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の回転刃。

【請求項22】

前記スペーサー部材の半径をｄ１（ｍｍ）、当該回転刃の前記切欠き部における最短径をｄ２（ｍｍ）としたとき、−０．５≦ｄ１−ｄ２≦３を満たす、請求項２１に記載の回転刃。

【請求項23】

請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の回転刃を備える分繊機。

【請求項24】

搬送方向に搬送される繊維束を前記回転刃に押し付けるために、前記搬送方向に関して前記回転刃の両側に配置された、一対のガイド部材を有する、請求項２３に記載の分繊機。

【請求項25】

請求項２３または２４に記載の分繊機と、
前記分繊機で処理された繊維束を、前記繊維束の長手方向に間隔を空けて裁断する裁断部と、
を備える繊維強化樹脂成形材料の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維強化樹脂成形材料の製造方法及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置に関する。
本願は、２０１８年４月４日に、日本出願された特願２０１８−０７２５５６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

成形品の機械特性に優れるとともに、三次元形状等の複雑形状の成形に適した成形材料として、ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）やスタンパブルシートが知られている。ＳＭＣは、例えばガラス繊維やカーボン繊維等の強化繊維を裁断した繊維束のフィラメント間に、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたシート状の繊維強化樹脂成形材料である。スタンパブルシートは、例えば前記の裁断した繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させた、シート状の繊維強化樹脂成形材料である。

【0003】

ＳＭＣを用いた成形では、金型によりＳＭＣを加熱しながら圧縮成形する。スタンパブルシートの成形では、赤外線ヒーター等でスタンパブルシートを熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、所定の温度の金型にて冷却加圧する。いずれの成形においても、繊維束が裁断されていることで成形時の流動性が高まり、成形性が向上する。

【0004】

ＳＭＣ等の繊維強化樹脂成形材料の製造方法としては、連続する繊維束を裁断機で所定の長さに裁断して散布し、形成された繊維束群に樹脂を含浸する方法が知られている。前記製造方法においては、製造コストを下げるため、比較的安価なラージトウと呼ばれるフィラメント本数の多い繊維束が用いられる。この場合、繊維束を幅方向に拡幅（「開繊」という。）し、開繊された繊維束を複数の繊維束に分割（「分繊」という。）した後、分繊された繊維束を裁断機で裁断する。

【0005】

繊維束を分繊する方法としては、例えば、繊維束に回転する回転刃を突き刺す方法が開示されている（特許文献１）。しかし、繊維束内のフィラメントに斜行や蛇行がある場合に、繊維束の一部に切断が生じ、切断された繊維束がロール等に巻き付くおそれがある。

【0006】

回転刃を用いる分繊方法として、繊維束に分繊部分と未分繊部分とが交互に並ぶように繊維束を分繊する方法も開示されている（特許文献２）。しかし、この方法でも、分繊部分を長くするほど、繊維束に撚れや切断が生じやすく、裁断機への繊維束の供給が不安定となりやすい。一方、未分繊部分を長くするほど、裁断後の繊維束が十分に分割されなくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６−２１９７８０号公報

【特許文献2】国際公開第２０１７／００６９８９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、繊維束の未分繊部分を短くしつつ、分繊部分が長くなるように分繊し、安定して繊維強化樹脂成形材料を製造できる、繊維強化樹脂成形材料の製造方法及び繊維強化樹脂成形材料の製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、以下の構成を有する。
［１］裁断された繊維束に樹脂が含浸された繊維強化樹脂成形材料の製造方法であって、
繊維束を分繊機で長手方向に間隔を空けて分繊する分繊ステップと、
前記分繊ステップの後に前記繊維束を長手方向に間隔を空けて裁断する裁断ステップと、
を含み、
前記分繊機が、解放部を有する回転刃と、前記回転刃に隣接するスペーサー部材とを備える、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［２］前記解放部が、前記回転刃に形成された切欠き部によって形成されている、［１］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［３］前記切欠き部の切欠き角度をα（°）としたとき、１００≦α≦２００を満たす、［２］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［４］前記回転刃における前記切欠き部以外の部分の外周の長さをｘ（ｍｍ）、前記回転刃における前記切欠き部がない状態の全周の長さ（ｍｍ）から前記ｘを差し引いた長さをｙ（ｍｍ）としたとき、ｘ＞２ｙを満たす、［２］又［３］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［５］前記スペーサー部材の一部が側面視で前記回転刃の周縁に達して前記解放部が形成されている、［１］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［６］前記回転刃の径をｄ５（ｍｍ）、前記スペーサー部材の最大の径をｄ４（ｍｍ）としたとき、０≦ｄ４−ｄ５≦１を満たす、［５］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［７］前記スペーサー部材の回転の周速をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、前記繊維束の搬送速度をＷ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、０．０２≦Ｖ／Ｗ≦０．５を満たす、［１］〜［６］のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［８］前記分繊ステップ及び前記裁断ステップが、下記（１）及び（２）の条件を満たす、［１］〜［７］のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
０＜ｂ／Ｌ＜１ ・・・（１）
１＜ａ／Ｌ≦１０００ ・・・（２）
（ただし、式中、ａは分繊した前記繊維束の長手方向の分繊部分の長さ（ｍｍ）であり、ｂは分繊した前記繊維束の長手方向の未分繊部分の長さ（ｍｍ）であり、Ｌは前記繊維束の長手方向の裁断の間隔（ｍｍ）である。）
［９］回転刃、及び前記回転刃に隣接するスペーサー部材を備え、前記回転刃を繊維束に突き刺して前記繊維束を間隔を空けて分繊する分繊機と、
前記分繊機で処理された前記繊維束を、前記繊維束の長手方向に間隔を空けて裁断する裁断部と、を備え、
前記回転刃には解放部が形成されている、繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
［１０］前記解放部が、前記回転刃に形成された切欠き部によって形成されている、［９］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
［１１］前記切欠き部の切欠き角度をα（°）としたとき、１００≦α≦２００を満たす、［１０］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
［１２］前記回転刃における前記切欠き部以外の部分の外周の長さをｘ（ｍｍ）、前記回転刃における前記切欠き部がない状態の全周の長さ（ｍｍ）から前記ｘを差し引いた長さをｙ（ｍｍ）としたとき、ｘ＞２ｙを満たす、［１０］又は［１１］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
［１３］前記スペーサー部材の一部が側面視で前記回転刃の周縁に達して前記解放部が形成されている、［９］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
［１４］前記回転刃の径をｄ５（ｍｍ）、前記スペーサー部材の最大の径をｄ４（ｍｍ）としたとき、０≦ｄ４−ｄ５≦１を満たす、［１３］に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
［１５］前記分繊機及び前記裁断部が、下記（１）及び（２）の条件を満たすように構成されている、［９］〜［１４］のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
０＜ｂ／Ｌ＜１ ・・・（１）
１＜ａ／Ｌ≦１０００ ・・・（２）
（ただし、式中、ａは分繊した前記繊維束の長手方向の分繊部分の長さ（ｍｍ）であり、ｂは分繊した前記繊維束の長手方向の未分繊部分の長さ（ｍｍ）であり、Ｌは前記繊維束の長手方向の裁断の間隔（ｍｍ）である。）

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、繊維束の未分繊部分を短くしつつ、分繊部分が長くなるように分繊し、安定して繊維強化樹脂成形材料を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態の繊維強化樹脂成形材料の製造装置の一例を示した側面図である。

【図2A】図１の製造装置の分繊機を拡大して示した側面図である。

【図2B】図２Ａの分繊機の回転刃を示した側面図である。

【図3】図１の製造装置の分繊機を繊維束の搬送方向から見た正面図である。

【図4】分繊機において繊維束の抱き角をつけない態様を示した側面図である。

【図5】分繊後の繊維束を示した模式図である。

【図6A】第２実施形態の繊維強化樹脂成形材料の製造装置における分繊機を拡大して示した側面図である。

【図6B】図６Ａの分繊機の回転刃及びスペーサー部材を示した側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の繊維強化樹脂成形材料（以下、単に「成形材料」とも記す。）の製造方法は、裁断された繊維束に樹脂が含浸された成形材料を製造する方法である。本発明の製造方法によれば、裁断した繊維束のフィラメント間に樹脂を含浸させたシート状の成形材料が得られる。得られた成形材料は、ＳＭＣやスタンパブルシート等として好適に使用できる。

【0013】

繊維束とは、複数の強化繊維を束ねたものである。本発明に用いる強化繊維としては、炭素繊維が好ましい。なお、強化繊維としては、ガラス繊維等の炭素繊維以外の強化繊維を用いてもよい。

【0014】

繊維束に含浸する樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでもよい。樹脂としては、熱硬化性樹脂のみを用いてもよく、熱可塑性樹脂のみを用いてもよく、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の両方を用いてもよい。
本発明の製造方法で製造される成形材料がＳＭＣとして用いられる場合、熱硬化性樹脂が好ましい。成形材料がスタンパブルシートとして用いられる場合、熱可塑性樹脂が好ましい。

【0015】

熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂を例示できる。使用する熱硬化性樹脂は、１種でもよく、２種以上でもよい。
熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂を例示できる。使用する熱可塑性樹脂は、１種でもよく、２種以上でもよい。

【0016】

本発明の製造方法は、繊維束を分繊機で長手方向に間隔を空けて分繊する分繊ステップと、分繊ステップの後に繊維束を長手方向に間隔を空けて裁断する裁断ステップとを含む。本発明の製造方法では、分繊ステップ及び裁断ステップが、下記（１）及び（２）の条件を満たすのが好ましい。
０＜ｂ／Ｌ＜１ ・・・（１）
１＜ａ／Ｌ≦１０００ ・・・（２）
（ただし、式中、ａは分繊した繊維束の長手方向の分繊部分の長さ（ｍｍ）であり、ｂは分繊した繊維束の長手方向の未分繊部分の長さ（ｍｍ）であり、Ｌは繊維束の長手方向の裁断の間隔（ｍｍ）である。）

【0017】

ｂ／Ｌは、０超１未満であるのが好ましく、０．０３以上０．８以下がより好ましく、０．１以上０．６以下がさらに好ましい。ｂ／Ｌが前記範囲の下限値以上であれば、繊維束が切れて回転刃やロール等に巻付く工程トラブルを抑制しやすい。ｂ／Ｌが前記範囲の上限値以下であれば、裁断後の繊維束に含まれる未分繊部分の割合を小さくできるため、得られた成形材料を成形した成形品の物性が向上する傾向にある。

【0018】

ｂは、０ｍｍ超５０ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以上３５ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下がさらに好ましい。ｂが前記範囲の下限値以上であれば、繊維束が切れて回転刃やロール等に巻付く工程トラブルを抑制しやすい。ｂが前記範囲の上限値以下であれば、裁断後の繊維束に含まれる未分繊部分の割合を小さくできるため、得られた成形材料を成形した成形品の物性が向上する傾向にある。

【0019】

ａ／Ｌは、１超１０００以下であるのが好ましく、１超２００以下がより好ましく、３超１００以下がさらに好ましく、５以上５０以下が特に好ましい。ａ／Ｌが前記範囲の下限値以上であれば、裁断後の繊維束に含まれる未分繊部分の割合を小さくできるため、得られた成形材料を成形した成形品の物性が向上する傾向にある。ａ／Ｌが前記範囲の上限値以下であれば、繊維束が切れたり、弛むことで回転刃やロール等に巻付く工程トラブルを抑制しやすい。

【0020】

ａは、１ｍｍ以上５０００ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以上３０００ｍｍ以下がより好ましく、１００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下がさらに好ましい。ａが前記範囲の下限値以上であれば、分繊効果が得られやすく、得られた成形材料を成形した成形品の物性が向上する傾向にある。ａが前記範囲の上限値以下であれば、繊維束が切れたり、弛むことで回転刃やロール等に巻付く工程トラブルを抑制しやすい。

【0021】

本発明の成形材料の製造方法においては、解放部を有する回転刃と、前記回転刃に隣接するスペーサー部材とを備える分繊機が用いられる。
本発明における解放部とは、回転刃による分繊状態が一時的に解消される当該回転刃の領域のことである。すなわち、解放部とは、回転刃を回転させながら繊維束に突き刺して連続的に分繊する際に、回転刃において繊維束に突き刺さらないようになっている部分的な領域のことである。繊維束がこの解放部を通過することにより、繊維束に上述の未分繊部分を形成させることができる。
本発明の成形材料の製造方法において、この解放部を有する回転刃の構成は特に限定されるものではないが、この回転刃を有する分繊機として、以下の２種類を例示することができる。それぞれの態様について、一例を示して説明する。

【0022】

［第１実施形態］
第１実施形態では、解放部を有する回転刃として、切欠き部が形成された回転刃を含む分繊機を備える製造装置を使用する。第１実施形態で使用する製造装置の一例について、図１〜３に基づいて説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、各図に示すＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。

【0023】

（製造装置）
本実施形態の繊維強化樹脂成形材料の製造装置１００（以下、単に「製造装置１００」と記す。）は、複数の炭素繊維が束ねられた繊維束と、不飽和ポリエステル樹脂からなる熱硬化性樹脂とを含み、裁断した繊維束のフィラメント間に熱硬化性樹脂を含浸させたシート状のＳＭＣを製造する装置である。なお、繊維束としては、炭素繊維の他にも、ガラス繊維等の強化繊維を用いてもよい。樹脂としては、熱硬化性樹脂の他にも、熱可塑性樹脂を用いてもよい。

【0024】

製造装置１００は、図１に示すように、繊維束供給部１０と、第１シート供給部１１と、第１塗工部１２と、裁断部１３と、第２シート供給部１４と、第２塗工部１５と、含浸部１６とを備えている。

【0025】

繊維束供給部１０は、連続する繊維束ｆ１を所定の方向（Ｘ軸方向。以下、搬送方向という。）に搬送させながら、幅方向（Ｙ軸方向）に開繊する開繊部５０と、開繊された繊維束ｆ２を分繊する分繊機５２とを備える。
開繊部５０は、繊維束ｆ１の幅方向（Ｙ軸方向）に延び、搬送方向（Ｘ軸方向）に間隔を空けて配置された複数の開繊バー１７を備えている。

【0026】

分繊機５２は、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すように、複数の回転刃１８ａと、回転刃１８ａと回転刃１８ａの間に配置される円環状の複数のスペーサー部材１８ｂと、複数のゴデットローラ１９とをそれぞれ備えている。複数の回転刃１８ａ及び複数のスペーサー部材１８ｂは、回転中心が一致または略一致するように回転軸１８ｃが挿通された状態で、かつ開繊された繊維束ｆ２の幅方向（Ｙ軸方向）に交互に隣接して配置されている。スペーサー部材１８ｂは、回転刃１８ａとともに回転するようになっている。

【0027】

複数の回転刃１８ａは、回転軸１８ｃに回転自在に設置されている。
回転刃１８ａは、円盤の一部を直線的に切り欠く切欠き部１８ｄが形成された欠円形状になっている。このように、回転刃１８ａには切欠き部１８ｄが形成され、切欠き部１８ｄが解放部になっている。この例では、回転軸１８ｃの軸回りにおいて、各回転刃１８ａにおける切欠き部１８ｄの位置がずれている。なお、回転軸１８ｃの軸回りにおいて、各回転刃１８ａにおける切欠き部１８ｄの位置が一致していてもよい。

【0028】

図２Ｂに示すように、回転刃１８ａにおける切欠き部１８ｄ以外の部分１８ｅの外周の長さをｘ（ｍｍ）、回転刃１８ａにおける切欠き部１８ｄがない状態の全周の長さ（ｍｍ）からｘを差し引いた長さをｙ（ｍｍ）とする。このとき、回転刃１８ａの切欠き部１８ｄは、ｘ＞２ｙを満たすように形成されている。このような回転刃１８ａの使用により、前記した条件（１）及び（２）を満たすことができる。

【0029】

ｘ／ｙは、２超であるのが好ましく、２．５以上５０以下がより好ましく、３以上２５以下がさらに好ましい。ｘ／ｙが前記範囲内において大きいほど、分繊部分をより長くでき、得られる成形材料を成形した成形品の物性が向上する傾向にある。ｘ／ｙが前記範囲内において小さいほど、繊維束ｆ２に撚れや切断が生じにくく、成形材料の製造がより安定になる。

【0030】

この例では、円環状のスペーサー部材１８の径ｄ１（ｍｍ）が、回転刃１８ａの切欠き部１８ｄにおける最短径ｄ２（ｍｍ）と一致している。なお、本発明において、「スペーサー部材の径」とは、スペーサー部材の回転軸から周縁までの長さを意味する。「回転刃の径」とは、回転刃の回転軸から周縁までの長さを意味する。

【0031】

ｄ１−ｄ２は、−０．５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましく、−０．２ｍｍ以上０．２ｍｍ以下がより好ましい。ｄ１−ｄ２が前記範囲の下限値以上であれば、回転刃１８ａの切欠き部１８ｄのタイミングで隣り合うスペーサー部材１８ｂの間に繊維束ｆ２が食い込むことを抑制しやすく、裁断後の繊維束ｆ４の幅がより安定になる傾向にある。ｄ１−ｄ２が前記範囲の上限値以下であれば、繊維束ｆ２の分繊がより安定になる傾向にある。

【0032】

回転刃１８ａの切欠き部１８ｄ以外の部分１８ｅの径ｄ３（ｍｍ）は、スペーサー部材１８の径ｄ１よりも大きい。
ｄ３−ｄ１は、０．５ｍｍ以上４０ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下がより好ましく、１．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下がさらに好ましい。ｄ３−ｄ１が前記範囲内であれば、回転刃１８ａが繊維束ｆ２に突き刺さりやすく、繊維束ｆ２の分繊がより安定になる傾向にある。

【0033】

回転刃１８ａの切欠き部１８ｄは、繊維束の幅方向（Ｙ軸方向）から見た側面視において、円盤の一部が直線的に切り欠かれているため、切欠き角度α（図２Ｂ）が１８０°になっている。切欠き角度αは、回転刃の側面視における切欠きの角度である。回転刃に形成される切欠き部の切欠き角度αは、１８０°には限定されない。

【0034】

本発明では、回転刃に形成される切欠き部の切欠き角度α（°）は、１００≦α≦２００を満たすのが好ましい。切欠き角度αが１８０°以外の切欠き部としては、中心角（切欠き角度α）が１８０°未満又は１８０°超の扇状の切欠き部が挙げられる。扇状の切欠き部の中心角が丸みを帯びていてもよい。この場合の切欠き角度αは、中心角が丸みを帯びていないときの中心角と同じ角度、すなわち扇の中心部に向かう２つの直線がなす角度とする。
回転刃における切欠き部は、切欠き角度αの値にかかわらず、回転刃に挿通される回転軸まで達しないように形成される。

【0035】

切欠き角度αは、１００°以上２００°以下であるのが好ましく、１２０°以上１８０°以下がより好ましい。切欠き角度αが前記範囲の下限値以上であれば、分繊後の繊維束ｆ３に十分な未分繊部分が形成されやすく、分繊が安定になる傾向にある。切欠き角度αが前記範囲の上限値以下であれば、裁断後の繊維束ｆ４が十分に分割されやすい傾向にある。

【0036】

第１実施形態において使用する回転刃の切欠き部の数は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、１つには限定されず、２つ以上であってもよい。

【0037】

複数の回転刃１８ａの搬送方向の両側には、一対のガイド部材４０が複数の回転刃１８ａ及びスペーサー部材１８ｂを挟むように配置されている。一対のガイド部材４０は、搬送されている繊維束ｆ２を上側から複数の回転刃１８ａ及びスペーサー部材１８ｂに向かって押し付けるように配置されている。これにより、分繊機５２を繊維束ｆ２の幅方向から見た側面視において、分繊される繊維束ｆ２がスペーサー部材１８ｂの部分で曲がるように抱き角がつけられている。このように、スペーサー部材１８ｂの部分で繊維束ｆ２に抱き角をつけることで、回転刃１８ａが繊維束ｆ２に突き刺さっている時間が長くなるため、ａ及びａ／Ｌを大きくし、ｂ及びｂ／Ｌを小さくする方向に調節することが容易になる。

【0038】

なお、図４に示すように、スペーサー部材１８ｂの部分で繊維束ｆ２に抱き角をつけずに、回転刃１８ａにおける切欠き部１８ｄの平面状の外周面が直線的に搬送されている繊維束ｆ２に沿うタイミングが存在するようにしてもよい。これにより、ａ及びａ／Ｌを小さくし、ｂを大きくする方向に調節することが容易になる。

【0039】

スペーサー部材１８ｂの部分での繊維束の抱き角βは、１００°以上１８０°以下が好ましく、１２５°以上１８０°以下がより好ましく、１５０°以上１８０°以下がさらに好ましい。抱き角βが前記範囲の下限値以上であれば、分繊後の繊維束ｆ３に毛羽立ちが発生しにくく、ロール等に巻き付きにくくなる。
なお、抱き角βは、搬送される繊維束の幅方向から見た側面視において、スペーサー部材１８ｂの上流側の繊維束の長手方向と下流側の繊維束の長手方向とがなす角度である。

【0040】

回転刃１８ａの回転方向は、繊維束ｆ２の搬送方向に対して、順方向であってもよく、逆方向であってもよいが、順方向が好ましい。
回転刃１８ａを回転させる機構としては、駆動モータを用いる機構等を例示できる。

【0041】

このような繊維束供給部１０では、まず、図１におけるＸ軸正方向（水平方向右側）に向けてボビンＢ１からラージトウである繊維束ｆ１が引き出され、開繊部５０で幅方向に開繊される。具体的には、繊維束ｆ１が開繊部５０の複数の開繊バー１７を通過する間に、加熱、擦過、揺動等が各開繊バー１７を介して繊維束ｆ１に加えられて、繊維束ｆ１が幅方向に拡幅されて開繊される。

【0042】

開繊された繊維束ｆ２は分繊機５２へと送られ、複数の回転刃１８ａにより分繊される。分繊機５２では、例えば繊維束ｆ２の搬送方向に対して順方向に回転している各回転刃１８ａが繊維束ｆ２に突き刺さる。各回転刃１８ａの切欠き部１８ｄが繊維束ｆ２の位置に回ってきたときには回転刃１８ａが一時的に突き刺さらず、繊維束ｆ２が解放され、回転刃１８ａによる繊維束ｆ２の分繊状態が一時的に解消される。すなわち、繊維束ｆ２に回転刃１８ａが間欠的に突き刺さる。そのため、分繊された繊維束ｆ３には分繊部分と未分繊部分が形成される。分繊された繊維束ｆ３は、複数のゴデットローラ１９で案内されながら、裁断部１３へと供給される。

【0043】

第１シート供給部１１は、第１搬送部２０を備えている。第１搬送部２０は、第１原反ロールＲ１から連続する第１シートＳ１を巻き出して第１塗工部１２に向けて供給し、さらに含浸部１６に向けて搬送する。

【0044】

第１搬送部２０は、一対のプーリ２１ａ、２１ｂの間に無端ベルト２２を掛け合わせたコンベア２３を有する。コンベア２３は、一対のプーリ２１ａ、２１ｂを同一方向に回転させることによって無端ベルト２２を周回させながら、この無端ベルト２２の面上において、第１シートＳ１を図１におけるＸ軸正方向に向けて搬送する。

【0045】

第１塗工部１２は、図１におけるＸ軸正方向に向けて搬送される第１シートＳ１の上方に配置され、樹脂を含むペーストＰを供給するコータ２４を有する。第１塗工部１２では、第１シートＳ１がコータ２４を通過することで、第１シートＳ１の面上にペーストＰが所定の厚みで塗工される。

【0046】

ペーストＰには、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂の他に、炭酸カルシウム等の充填剤や、低収縮化剤、離型剤、硬化開始剤、増粘剤等を適宜混合したものを配合できる。

【0047】

裁断部１３は、分繊機５２で処理された繊維束ｆ３を、繊維束ｆ３の長手方向に間隔を空けて裁断する。
裁断部１３は、第１塗工部１２よりも搬送方向の下流側に設けられており、繊維束供給部１０から供給される繊維束ｆ３を裁断機１３Ａで裁断してペーストＰ上に散布する。裁断機１３Ａは、コンベア２３により搬送される第１シートＳ１の上方に配置されており、ガイドローラ２５と、ピンチローラ２６と、カッターローラ２７とを有する。

【0048】

ガイドローラ２５は、回転しながら繊維束供給部１０から供給された繊維束ｆ３を下方に向けて案内する。ピンチローラ２６は、ガイドローラ２５との間で繊維束ｆ３を挟み込みながら、ガイドローラ２５とは逆向きに回転することによって、ガイドローラ２５と協働しながら、分繊された繊維束ｆ３を引き込む。カッターローラ２７は、回転しながら繊維束ｆ３を所定の長さとなるように裁断する。裁断された繊維束ｆ４は、ガイドローラ２５とカッターローラ２７との間から落下し、ペーストＰが塗工された第１シートＳ１上に散布される。裁断された繊維束ｆ４が散布された第１シートＳ１は、第１搬送部２０により含浸部１６に搬送される。

【0049】

製造装置１００では、分繊機５２及び裁断部１３が、前記した条件（１）及び（２）を満たすように構成されることが好ましい。すなわち、分繊機５２における回転刃１８ａのｘ／ｙの値、切欠き角度α、切欠き部１８ｄの数、繊維束の抱き角β、回転刃１８ａの回転速度、裁断部１３における繊維束ｆ３の裁断の長手方向の間隔等が、条件（１）及び（２）を満たすように調節されることが好ましい。

【0050】

第２シート供給部１４は、第２搬送部２８を備えている。第２搬送部２８は、第２原反ロールＲ２から連続する第２シートＳ２を巻き出して第２塗工部１５に向けて供給し、さらに含浸部１６に向けて搬送する。

【0051】

第２搬送部２８は、コンベア２３により搬送される第１シートＳ１の上方に配置されており、複数のガイドローラ２９を有する。第２搬送部２８は、第２シート供給部１４から供給された第２シートＳ２を図１におけるＸ軸負方向（水平方向左側）に向けて搬送した後、回転する複数のガイドローラ２９によって第２のシートＳ２が搬送される方向を図１におけるＺ軸負方向（垂直方向下側）、さらにＸ軸正方向に変更する。

【0052】

第２塗工部１５は、Ｘ軸負方向に向けて搬送される第２シートＳ２の上方に配置されている、ペーストＰを供給するコータ３０を有する。第２塗工部１５では、第２のシートＳ２がコータ３０を通過することで、第２シートＳ２の面上にペーストＰが所定の厚みで塗工される。
第２塗工部１５によりペーストＰが塗工された第２シートＳ２は、第２搬送部２８により含浸部１６に搬送される。

【0053】

含浸部１６は、裁断部１３よりも搬送方向の下流側に位置しており、貼合機構３１と、加圧機構３２とを有する。貼合機構３１は、コンベア２３における下流側のプーリ２１ｂの上方に位置し、複数の貼合ローラ３３を有する。

【0054】

各貼合ローラ３３は、ペーストＰが塗工された第２シートＳ２の背面（ペーストＰの無い面）に接触した状態で配置されている。また、各貼合ローラ３３は、第１シートＳ１に対して第２シートＳ２が徐々に接近するように配置されている。
これにより、第１シートＳ１の上に第２シートＳ２が重ね合わされる。第１シートＳ１と第２シートＳ２とは、その間に繊維束ｆ４及びペーストＰを挟み込みながら、互いに貼合された状態で加圧機構３２側へと搬送される。以下、互いに貼合された第１シートＳ１及び第２シートＳ２を貼合シートＳ３と総称する。

【0055】

加圧機構３２は、第１搬送部２０（コンベア２３）の下流側に設けられている。加圧機構３２は、一対のプーリ３４ａ、３４ｂの間に無端ベルト３５ａを掛け合わせた下側コンベア３６Ａと、一対のプーリ３４ｃ、３４ｄの間に無端ベルト３５ｂを掛け合わせた上側コンベア３６Ｂとを有する。

【0056】

下側コンベア３６Ａと上側コンベア３６Ｂとは、互いの無端ベルト３５ａ、３５ｂを突き合わせた状態で、互いに対向して配置されている。加圧機構３２は、下側コンベア３６Ａの一対のプーリ３４ａ、３４ｂを同一方向に回転させることによって無端ベルト３５ａを周回させる。その結果、上側コンベア３６Ｂの一対のプーリ３４ｃ、３４ｄが同一方向かつ一対のプーリ３４ａ、３４ｂと逆方向に回転し、無端ベルト３５ｂが無端ベルト３５ａと同じ速さで逆回りに周回される。これにより、無端ベルト３５ａ、３５ｂの間に挟み込まれた貼合シートＳ３が、図１におけるＸ軸正方向に向けて搬送される。

【0057】

加圧機構３２は、複数の下側ローラ３７ａと、複数の上側ローラ３７ｂとを有する。各下側ローラ３７ａは、無端ベルト３５ａのうち突合せ部分（無端ベルト３５ｂとの間に貼合シートＳ３を挟む領域）の背面に接触した状態で配置されている。同様に、複数の上側ローラ３７ｂは、無端ベルト３５ｂのうち突合せ部分（無端ベルト３５ａとの間に貼合シートＳ３を挟む領域）の背面に接触した状態で配置されている。複数の下側ローラ３７ａと複数の上側ローラ３７ｂとは、貼合シートＳ３の搬送方向において交互に並ぶように配置されている。

【0058】

加圧機構３２は、無端ベルト３５ａ、３５ｂの間を貼合シートＳ３が通過する間に、第１シートＳ１と第２シートＳ２との間に挟み込まれたペーストＰ及び繊維束ｆ４を複数の下側ローラ３７ａ及び複数の上側ローラ３７ｂにより加圧する。このとき、ペーストＰは、繊維束ｆ４を挟んだ両側から繊維束ｆ４のフィラメント内に含浸される。これにより、繊維束ｆ４のフィラメント内に熱硬化性樹脂が含浸されたＳＭＣの原反Ｒが得られる。

【0059】

（製造方法）
第１実施形態の製造装置１００を用いる成形材料の製造方法は、以下のステップを有する。
塗工ステップ：所定の方向に搬送される第１シートＳ１の上にペーストＰを塗工する。
開繊ステップ：開繊部５０により繊維束ｆ１を幅方向に開繊する。
分繊ステップ：開繊された繊維束ｆ２を分繊機５２の回転刃１８ａにより長手方向に間隔を空けて分繊する。
裁断ステップ：分繊された繊維束ｆ３を裁断部１３で長手方向に間隔を空けて裁断する。
散布ステップ：裁断された繊維束ｆ４を、塗工ステップで塗工されたペーストＰの上に散布する。
含浸ステップ：繊維束ｆ４が散布された第１シートＳ１の上に、ペーストＰが塗工された第２シートＳ２を重ね合わせ、第１シートＳ１と第２シートＳ２との間に挟み込まれたペーストＰ及び繊維束ｆ４を加圧して、繊維束ｆ４のフィラメント間に樹脂を含浸させる。

【0060】

塗工ステップでは、第１原反ロールＲ１から長尺の第１シートＳ１を巻き出し、第１搬送部２０により搬送しつつ、第１塗工部１２により、第１シートＳ１上に所望の樹脂を含んだペーストＰを所定の厚みで塗工する。

【0061】

開繊ステップでは、ボビンＢ１から繊維束ｆ１を引き出し、開繊部５０において複数の開繊バー１７の間を通過させ、繊維束ｆ１を幅方向に開繊して拡幅する。分繊ステップでは、開繊された繊維束ｆ２を搬送しつつ、複数の回転刃１８ａを回転させながら間欠的に突き刺し、長手方向に間隔を空けて分繊する。裁断ステップでは、裁断部１３において、分繊された繊維束ｆ３を裁断機１３Ａにより裁断する。次いで、散布ステップにおいて、裁断された繊維束ｆ４を第１シートＳ１に塗工されたペーストＰの上に散布する。

【0062】

分繊された繊維束ｆ３における分繊位置について、図５を参照して説明する。図５では、開繊された繊維束ｆ３のトウｔを細線で示し、開繊された繊維束ｆ３の分繊処理列ｄを太線で示し、裁断機１３Ａで切断される切断線を破線で示す。
分繊後の繊維束ｆ３では、回転刃１８ａにより分割された分繊部分Ａと、回転刃１８ａの切欠き部１８ｄのタイミングとなって分割されなかった未分繊部分Ｂとが搬送方向において交互に並んでいる。これにより、ミシン目状の分繊処理列ｄが形成される。

【0063】

繊維束ｆ３内のフィラメントに斜行、蛇行や交絡が発生していても、分繊された複数の繊維束ｆ３の間で一部が繋がっているため、幅方向に開繊した状態のまま、分繊された複数の繊維束ｆ３を安定した状態で裁断機１３Ａ側へと搬送できる。また、繊維束ｆ３内のフィラメントに斜行や蛇行等が生じていても、繊維束ｆ３を損傷させない。したがって、分繊した繊維束ｆ３の一部が切断され、切断された繊維束ｆ３が裁断部１３のローラ等に巻き付くことが抑制される。そのため、比較的安価なラージトウを用いて低コストで成形材料を製造できる。

【0064】

分繊ステップでは、スペーサー部材１８ｂの回転の周速をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、繊維束ｆ２の搬送速度をＷ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、０．０２≦Ｖ／Ｗ≦０．５を満たすのが好ましい。
Ｖ／Ｗは、０．０２以上０．５以下であるのが好ましく、０．０３以上０．４以下がより好ましく、０．０４以上０．３以下がさらに好ましい。Ｖ／Ｗが前記範囲の下限値以上であれば、繊維束が切れたり、弛んだりすることで回転刃やロール等に巻付く工程トラブルを抑制しやすい。Ｖ／Ｗが前記範囲の上限値以下であれば、裁断後の繊維束に含まれる未分繊部分の割合を小さくできるため、得られた成形材料を成形した成形品の物性が向上する。

【0065】

本実施形態の分繊ステップ及び裁断ステップは、さらに前記した条件（１）及び（２）を満たすように行うことが好ましい。具体的には、分繊機５２における回転刃１８ａのｘ／ｙの値、切欠き角度α、繊維束の抱き角β、回転刃１８ａの回転速度、裁断部１３における繊維束ｆ３の裁断の長手方向の間隔等を条件（１）及び（２）を満たすように調節して、分繊ステップ及び裁断ステップを行うことが好ましい。

【0066】

これにより、繊維束に撚りや切断が生じることを抑制しつつ、分繊後の繊維束の未分繊部分を短くし、分繊部分を長くできる。そのため、繊維束が十分に分割されて、物性に優れたＳＭＣを安定して製造できる。

【0067】

含浸ステップでは、第２シート供給部１４により、第２原反ロールＲ２から長尺の第２シートＳ２を巻き出し、第２塗工部１５により第２シートＳ２の上にペーストＰを所定の厚みで塗工する。次いで、含浸部１６において、貼合機構３１により第１シートＳ１に第２シートＳ２を重ね合わせる。次いで、加圧機構３２により、第１シートＳ１と第２シートＳ２とで挟み込まれたペーストＰと繊維束を加圧し、繊維束のフィラメント間に樹脂を含浸させる。これにより、繊維束ｆ４のフィラメント内に樹脂が好適に含浸されたＳＭＣの原反Ｒが得られる。

【0068】

ＳＭＣの原反Ｒは、ロール状に巻き取った後、次工程へと送る。そして、原反Ｒは、所定の長さで切断して出荷する。なお、第１シートＳ１及び第２シートＳ２は、ＳＭＣに対して成形加工を行う前に剥離される。

【0069】

以上説明したように、第１実施形態では、解放部として切欠き部が形成された特定の回転刃を用いて、分繊ステップ及び裁断ステップを行う。これにより、繊維束に撚りや切断が生じることを抑制しつつ、分繊後の繊維束の未分繊部分を短くし、分繊部分を長くできるため、物性に優れたＳＭＣを安定して製造できる。

【0070】

［第２実施形態］
第２実施形態では、複数の回転刃と、隣り合う回転刃の間に設けられたスペーサー部材とを備え、スペーサー部材の一部の径が回転刃の径と同等以上である分繊機を備える製造装置を使用する。この回転刃の径と同等以上であるスペーサー部材の一部と隣接する回転刃の領域が、本発明における解放部に相当する。第２実施形態で使用する製造装置の一例について、図６Ａ及び図６Ｂに基づいて説明する。

【0071】

（製造装置）
本実施形態の繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、分繊機５２の代わりに分繊機５２Ａを備える以外は、第１実施形態の製造装置１００と同じである。

【0072】

分繊機５２Ａは、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、複数の回転刃１８ｆと、回転刃１８ｆと回転刃１８ｆの間に配置される円環状の複数のスペーサー部材１８ｇと、複数のゴデットローラ１９とをそれぞれ備えている。複数の回転刃１８ｆ及び複数のスペーサー部材１８ｇは、回転中心が一致または略一致するように回転軸１８ｃが挿通された状態で、かつ開繊された繊維束ｆ２の幅方向（Ｙ軸方向）に交互に隣接して配置されている。スペーサー部材１８ｇは、回転刃１８ｆとともに回転するようになっている。

【0073】

複数の回転刃１８ｆは、円盤状で、中心部分に回転軸１８ｃを挿通できるようになっている。各回転刃１８ｆは、回転軸１８ｃに回転自在に設置されている。

【0074】

スペーサー部材１８ｇは、図６Ｂに示すように、円盤の一部が円盤状部分の径ｄ６（ｍｍ）に対して径方向の外側に突出し、スペーサー部材１８ｇの一部が側面視で回転刃１８ｆの周縁に達する形状になっている。これにより、スペーサー部材１８ｇの一部である突出部分１８ｈの最大の径ｄ４（ｍｍ）が回転刃１８ｆの径ｄ５（ｍｍ）と同等以上になっている。各スペーサー部材１８ｇは、回転刃１８ｆとともに、回転軸１８ｃに回転自在に設置されている。
回転軸１８ｃの軸回りにおいて、各スペーサー部材１８ｇにおける突出部分１８ｈの位置がずれても、位置が一致していてもよい。

【0075】

分繊機５２Ａでは、スペーサー部材１８ｇにおける突出部分１８ｈが繊維束ｆ２に接していないときは、回転刃１８ｆが繊維束ｆ２に突き刺さる。一方、スペーサー部材１８ｇにおけるｄ４がｄ５と同等になる突出部分１８ｈが繊維束ｆ２に接しているときは、繊維束ｆ２がスペーサー部材１８ｇによって持ち上がり、繊維束ｆ２が回転刃１８ｆの解放部を通過し、回転刃１８ｆが繊維束ｆ２から引き抜かれる。これにより、分繊後の繊維束ｆ３には未分繊部分と分繊部分が形成される。

【0076】

第２実施形態の分繊機においては、０≦ｄ４−ｄ５≦１を満たすのが好ましい。
ｄ４−ｄ５は、０ｍｍ以上１ｍｍ以下であるのが好ましく、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下がより好ましい。ｄ４−ｄ５が前記範囲の下限値以上であれば、分繊後の繊維束ｆ３に十分な分繊部分を形成できる傾向にある。ｄ４−ｄ５が前記範囲の上限値以下であれば、分繊後の繊維束の未分繊部分を短くしつつ、分繊部分を長くすることが容易になる。

【0077】

スペーサー部材１８ｇの突出部分１８ｈは、角がある形状であってもよく、丸みを帯びた形状であってもよい。スペーサー部材１８ｇの突出部分１８ｈが丸みを帯びた形状の場合、突出部分１８ｈの縁形状の曲率半径は、０．１ｍｍ以上で、回転刃１８ｆの半径未満であることが好ましい。

【0078】

スペーサー部材における径が回転刃の径と同等以上の突出部分の数は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、１つには限定されず、２つ以上であってもよい。

【0079】

分繊機５２Ａにおいても、分繊機５２と同様に、繊維束に抱き角をつけてもよく、つけなくてもよい。繊維束の抱き角の好ましい範囲は、第１実施形態における繊維束の抱き角βの好ましい範囲と同様である。

【0080】

回転刃１８ｆ及びスペーサー部材１８ｇの回転方向は、繊維束ｆ２の搬送方向に対して、順方向であってもよく、逆方向であってもよいが、順方向が好ましい。
回転刃１８ｆ及びスペーサー部材１８ｇを回転させる機構としては、駆動モータを用いる機構等を例示できる。

【0081】

分繊機５２の代わりに分繊機５２Ａを備える繊維束供給部１０では、第１実施形態と同様に開繊された繊維束ｆ２が、分繊機５２Ａにおいて回転刃１８ｆが突き刺されて分繊される。このとき、スペーサー部材１８ｇの突出部分１８ｈが繊維束ｆ２に接したタイミングで、繊維束ｆ２が持ち上げられ、繊維束ｆ２が回転刃１８ｆの解放部を通過し、回転刃１８ｆが一時的に引き抜かれる。すなわち、繊維束ｆ２に回転刃１８ｆが間欠的に突き刺さる。そのため、分繊された繊維束ｆ３には分繊部分と未分繊部分が形成される。分繊された繊維束ｆ３は、第１実施形態と同様に、複数のゴデットローラ１９で案内されながら、裁断部１３へと供給される。

【0082】

第２実施形態の製造装置では、分繊機５２Ａ及び裁断部１３が、前記した条件（１）及び（２）を満たすように構成されることが好ましい。すなわち、分繊機５２Ａにおけるスペーサー部材１８ｇの最大の径ｄ４、突出部分１８ｈの数、繊維束の抱き角、スペーサー部材１８ｇの回転速度、裁断部１３における繊維束ｆ３の裁断の長手方向の間隔等が、条件（１）及び（２）を満たすように調節されることが好ましい。

【0083】

（製造方法）
第２実施形態の製造装置を用いる成形材料の製造方法は、以下のステップを有する。
塗工ステップ：所定の方向に搬送される第１シートＳ１の上にペーストＰを塗工する。
開繊ステップ：開繊部５０により繊維束ｆ１を幅方向に開繊する。
分繊ステップ：開繊された繊維束ｆ２を分繊機５２Ａの回転刃１８ｆにより長手方向に間隔を空けて分繊する。
裁断ステップ：分繊された繊維束ｆ３を裁断部１３で長手方向に間隔を空けて裁断する。
散布ステップ：裁断された繊維束ｆ４を、塗工ステップで塗工されたペーストＰの上に散布する。
含浸ステップ：繊維束ｆ４が散布された第１シートＳ１の上に、ペーストＰが塗工された第２シートＳ２を重ね合わせ、第１シートＳ１と第２シートＳ２との間に挟み込まれたペーストＰ及び繊維束ｆ４を加圧して、繊維束ｆ４のフィラメント間に樹脂を含浸させる。

【0084】

分繊ステップ以外のステップは、第１実施形態と同様に行える。
開繊ステップにおいてボビンＢ１から繊維束ｆ１を引き出して開繊部５０で開繊し、開繊された繊維束ｆ２を分繊ステップにおいて長手方向に間隔を空けて分繊する。そして、裁断部１３において、分繊された繊維束ｆ３を裁断機１３Ａにより裁断し、裁断された繊維束ｆ４を第１シートＳ１に塗工されたペーストＰの上に散布する。

【0085】

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、分繊ステップ及び裁断ステップは、０．０２≦Ｖ／Ｗ≦０．５を満たすのが好ましく、かつ前記した条件（１）及び（２）を満たすように行うのが好ましい。具体的には、分繊機５２Ａにおけるスペーサー部材１８ｇの最大の径ｄ４、突出部分１８ｈの数、繊維束の抱き角、スペーサー部材１８ｇの回転速度、裁断部１３における繊維束ｆ３の裁断の長手方向の間隔等を条件（１）及び（２）を満たすように調節して、分繊ステップ及び裁断ステップを行うことが好ましい。これにより、繊維束に撚りや切断が生じることを抑制しつつ、分繊後の繊維束の未分繊部分を短くし、分繊部分を長くできる。そのため、繊維束が十分に分割されて、物性に優れたＳＭＣを安定して製造できる。

【0086】

以上のように、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、繊維束に撚りや切断が生じることを抑制しつつ、分繊後の繊維束の未分繊部分を短くし、分繊部分を長くできるため、物性に優れたＳＭＣを安定して製造できる。

【0087】

本発明においては、分繊において刃を繊維束に突き刺しやすい点では、第２実施形態よりも第１実施形態が好ましい。また、分繊機の刃の寿命を長くしやすい点では、第１実施形態よりも第２実施形態が好ましい。

【0088】

なお、本発明は、第１実施形態及び第２実施形態の説明で例示した態様には限定されない。例えば、本発明で用いる製造装置は、開繊部を備えないものであってもよい。すなわち、別の装置で開繊が行われた繊維束を本発明に適用してもよい。
本発明に使用する回転刃の形状は、円盤状には限定されず、本発明の効果を損なわない範囲で適宜変更できる。

【0089】

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
（実施例１）
上記図１、図２Ａ及び図２Ｂに例示した製造装置１００を用いてＳＭＣを製造した。
分繊機５２には、４枚の回転刃１８ａを備えるものを用いた。それぞれの回転刃１８ａには解放部を形成する切欠き部１８ｄを１つ設けたものを用い、それぞれの切欠き部１８ｄの高さが全て一致するように取り付けた。スペーサー部材１８ｂの径ｄ１を１４ｍｍ、回転刃１８ａの切欠き部１８ｄにおける最短径ｄ２を１４ｍｍ、回転刃１８ａの切欠き部１８ｄ以外の部分１８ｅの径ｄ３を１７ｍｍとした。回転刃１８ａに形成される切欠き部１８ｄの切欠き角度αは、１８０°とした。ｘ／ｙは４であった。回転刃１８ａは繊維束に接触する部分の幅を０．３ｍｍ、スペーサー部材１８ｂは繊維束に接触する部分の幅を２．５ｍｍとした。スペーサー部材１８ｂの部分での繊維束の抱き角βを１５５°とした。
繊維束としては、炭素繊維束（三菱ケミカル社製、製品名：ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ、繊維数：１５０００本）を用いた。ペーストＰに用いる樹脂として、ビニルエステル樹脂を用いた。

【0090】

開繊バー１７では繊維束ｆ１を幅１５ｍｍに拡幅した。分繊時の繊維束ｆ２の搬送速度Ｗは４０ｍ／ｍｉｎとし、スペーサー部材の回転の周速Ｖを３ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ／Ｗは０．０８であった。４枚の回転刃１８ａによる分繊により、開繊後の繊維束ｆ２に、長さ７００ｍｍの分繊部分ａと長さ５ｍｍの未分繊部分ｂとなるように、繊維束ｆ２の幅方向において３ｍｍ間隔で４列の分繊処理列ｄを形成した。裁断機１３Ａによる裁断は、分繊された繊維束ｆ３の長手方向において２５．４ｍｍ間隔（Ｌ）で行った。ａ／Ｌは２８、ｂ／Ｌは０．２であった。裁断した繊維束ｆ４は、ロール等に巻付くことなく第１シートＳ１上に塗工したペーストＰ上に散布した。ＳＭＣの品質は、繊維束の少ない炭素繊維束（繊維数：３０００本）を用い、分繊ステップなしで得られる同サイズのチョップド炭素繊維束を使用したＳＭＣとほぼ同等であった。

【0091】

（実施例２）
回転刃１８ａのｘ／ｙを５．１とした以外は、実施例１と同様の製造装置を用いてＳＭＣを製造した。
開繊バー１７では繊維束ｆ１を幅１５ｍｍに拡幅した。分繊時の繊維束ｆ２の搬送速度Ｗは４０ｍ／ｍｉｎとし、スペーサー部材の回転の周速Ｖを４ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ／Ｗは０．１であった。４枚の回転刃１８ａによる分繊により、分繊部分ａの長さを、実施例１の３倍の２１００ｍｍとし、未分繊部分ｂの長さを２ｍｍとした。裁断機１３Ａによる裁断は、分繊された繊維束ｆ３の長手方向において２５．４ｍｍ間隔（Ｌ）で行った。ａ／Ｌは８３、ｂ／Ｌは０．０８であった。裁断した繊維束ｆ４は、ロール等に巻付くことなく第１シートＳ１上に塗工したペーストＰ上に散布した。製造されたＳＭＣの品質は、繊維束の少ない炭素繊維束（繊維数：３０００本）を用い、分繊ステップなしで得られる同サイズのチョップド炭素繊維束を使用したＳＭＣとほぼ同等であった。

【0092】

（実施例３）
開繊バー１７を使用せず、回転刃１８ａの切欠き部の切欠き角度αを１５０°とし、ｘ／ｙを６．７とした以外は、実施例１と同様の製造装置を用いてＳＭＣを製造した。
分繊時の繊維束ｆ２の搬送速度Ｗは４０ｍ／ｍｉｎとし、スペーサー部材の回転の周速Ｖを１ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ／Ｗは０．０３であった。４枚の回転刃１８ａによる分繊により、分繊部分ａの長さを、実施例１の３倍の２１００ｍｍとし、未分繊部分ｂの長さを５ｍｍとした。裁断機１３Ａによる裁断は、分繊された繊維束ｆ３の長手方向において２５．４ｍｍ間隔（Ｌ）で行った。ａ／Ｌは８３、ｂ／Ｌは０．２であった。裁断した繊維束ｆ４は、ロール等に巻付くことなく第１シートＳ１上に塗工したペーストＰ上に散布した。製造されたＳＭＣの品質は、繊維束の少ない炭素繊維束（繊維数：３０００本）を用い、分繊ステップなしで得られる同サイズのチョップド炭素繊維束を使用したＳＭＣとほぼ同等であった。

【0093】

（実施例４）
開繊バー１７を使用せず、回転刃１８ａの切欠き部の切欠き角度αを１８０°とし、ｘ／ｙを７．６とした以外は、実施例１と同様の製造装置を用いてＳＭＣを製造した。
分繊時の繊維束ｆ２の搬送速度Ｗは４０ｍ／ｍｉｎとし、スペーサー部材の回転の周速Ｖを１ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ／Ｗは０．０３であった。４枚の回転刃１８ａによる分繊により、分繊部分ａの長さを７００ｍｍとし、未分繊部分ｂの長さを５ｍｍとした。裁断機１３Ａによる裁断は、分繊された繊維束ｆ３の長手方向において２５．４ｍｍ間隔（Ｌ）で行った。ａ／Ｌは２８、ｂ／Ｌは０．２であった。裁断した繊維束ｆ４は、ロール等に巻付くことなく第１シートＳ１上に塗工したペーストＰ上に散布した。製造されたＳＭＣの品質は、繊維束の少ない炭素繊維束（繊維数：３０００本）を用い、分繊ステップなしで得られる同サイズのチョップド炭素繊維束を使用したＳＭＣとほぼ同等であった。

【0094】

（実施例５）
分繊部として、４枚の回転刃１８ｆと５枚のスペーサー部材１８ｇを備える以外は、実施例１と同様の製造装置を用いてＳＭＣを製造した。回転刃１８ｆの径ｄ５を１７ｍｍ、スペーサー部材１８ｇの一部（突出部分１８ｈ）の最大の径ｄ４を１７ｍｍとし、ｄ４−ｄ５を０ｍｍとした。スペーサー部材１８ｇの一部（突出部分１８ｈ）の高さが全て一致するように取り付けた。
回転刃１８ｆは繊維束に接触する部分の幅を０．３ｍｍ、スペーサー部材１８ｇは繊維束に接触する部分の幅を２．５ｍｍとした。スペーサー部材１８ｇの部分での繊維束の抱き角βを１５５°とした。
繊維束としては、炭素繊維束（三菱ケミカル社製、製品名：ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ、繊維数：１５０００本）を用いた。ペーストＰに用いる樹脂として、ビニルエステル樹脂を用いた。

【0095】

開繊バー１７では繊維束ｆ１を幅１５ｍｍに拡幅した。分繊時の繊維束ｆ２の搬送速度Ｗは４０ｍ／ｍｉｎとした。スペーサー部材１８ｇの回転の周速Ｖを３ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ／Ｗは０．０８であった。４枚の回転刃１８ｆによる分繊により、分繊部分ａの長さを７００ｍｍとし、未分繊部分ｂの長さを２ｍｍとした。裁断機１３Ａによる裁断は、分繊された繊維束ｆ３の長手方向において２５．４ｍｍ間隔（Ｌ）で行った。ａ／Ｌは２８、ｂ／Ｌは０．０８であった。裁断した繊維束ｆ４は、ロール等に巻付くことなく第１シートＳ１上に塗工したペーストＰ上に散布した。製造されたＳＭＣの品質は、繊維束の少ない炭素繊維束（繊維数：３０００本）を用い、分繊ステップなしで得られる同サイズのチョップド炭素繊維束を使用したＳＭＣとほぼ同等であった。

【0096】

（実施例６）
開繊バー１７を使用せず、分繊部として、実施例５と同様の製造装置を用いてＳＭＣを製造した。
分繊時の繊維束ｆ２の搬送速度Ｗは４０ｍ／ｍｉｎとした。スペーサー部材１８ｇの回転の周速Ｖを１ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ／Ｗは０．０３であった。４枚の回転刃１８ｆによる分繊により、分繊部分ａの長さを、実施例５の３倍の２１００ｍｍとし、未分繊部分ｂの長さを１ｍｍとした。裁断機１３Ａによる裁断は、分繊された繊維束ｆ３の長手方向において２５．４ｍｍ間隔（Ｌ）で行った。ａ／Ｌは８３、ｂ／Ｌは０．２であった。裁断した繊維束ｆ４は、ロール等に巻付くことなく第１シートＳ１上に塗工したペーストＰ上に散布した。製造されたＳＭＣの品質は、繊維束の少ない炭素繊維束（繊維数：３０００本）を用い、分繊ステップなしで得られる同サイズのチョップド炭素繊維束を使用したＳＭＣとほぼ同等であった。

【0097】

（比較例１）
分繊機における回転刃を回転させずに固定刃とし、分繊機を回転させずに常に繊維束に突き刺した状態になるように保持した以外は、実施例１と同様にしてＳＭＣを製造しようとした。その結果、分繊後の繊維束に一部切断が生じ、ロール等に巻付いてしまいＳＭＣを製造することができなかった。

【0098】

（比較例２）
回転刃１８ａの切欠き部１８ｄの切欠き角度αを９０°とすることで回転刃の解放部がない状態とし、ｘ／ｙを３とし、スペーサー部材１８ｂの回転の周速Ｖを１ｍ／ｍｉｎとし、Ｖ／Ｗを０．０３とした以外は、実施例１と同様にしてＳＭＣを製造しようとした。その結果、分繊後の繊維束に一部切断が生じ、ロール等に巻付いてしまいＳＭＣを製造することができなかった。

【0099】

（比較例３）
分繊機における回転刃を回転させずに固定刃とし、分繊機を回転させずに常に繊維束に突き刺した状態になるように保持した以外は、実施例５と同様にしてＳＭＣを製造しようとした。その結果、分繊後の繊維束に一部切断が生じ、ロール等に巻付いてしまいＳＭＣを製造することができなかった。

【0100】

（比較例４）
回転刃の径ｄ５を１７ｍｍ、スペーサー部材の一部の最大の径ｄ４を１６ｍｍとし、ｄ４−ｄ５を−１ｍｍとすることで回転刃の解放部がない状態とした以外は、実施例５と同様にしてＳＭＣを製造しようとした。その結果、分繊後の繊維束に一部切断が生じ、ロール等に巻付いてしまいＳＭＣを製造することができなかった。

【符号の説明】

【0101】

１０…繊維束供給部、１３…裁断部、１３Ａ…裁断機、１８ａ，１８ｆ…回転刃、１８ｂ，１８ｇ…スペーサー部材、１８ｃ…回転軸、１８ｄ…切欠き部、１８ｅ…切欠き部以外の部分、１８ｈ…突出部分、１００…繊維強化樹脂成形材料の製造装置、ｆ１〜ｆ４…繊維束、Ｐ…ペースト、Ｓ１…第１シート、Ｓ２…第２シート、Ｓ３…貼合シート、Ｒ…原反。

【要約】

【課題】繊維束の未分繊部分を短くしつつ、分繊部分が長くなるように分繊し、安定して繊維強化樹脂成形材料を製造する方法を提供する。
【解決手段】裁断された繊維束に樹脂が含浸された繊維強化樹脂成形材料の製造方法であって、繊維束を分繊機で長手方向に間隔を空けて分繊する分繊ステップと、前記分繊ステップの後に前記繊維束を長手方向に間隔を空けて裁断する裁断ステップと、を含み、前記分繊機が、解放部を有する回転刃と、前記回転刃に隣接するスペーサー部材とを備える、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
【選択図】図１

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】