(57)【要約】【課題】装置が過度に大型化せず、コスト面に優れ、開繊後に一旦巻き取った巻取体から巻き出した炭素繊維束を用いても、成形品の機械物性の低下を抑制できるＳＭＣの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】炭素繊維束が裁断されたチョップドストランドとマトリックス樹脂とを含有するシートモールディングコンパウンドを製造する方法であって、開繊部１０で長尺の炭素繊維束ｆ１を開繊により拡幅し、扁平な状態とする開繊工程と、樹脂付着部１１で前記開繊工程後の長尺の炭素繊維束ｆ２に固体状の樹脂を溶融させて付着させる樹脂付着工程と、を有する、シートモールディングコンパウンドの製造方法。【選択図】図１
2020090608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維束が裁断されたチョップドストランドとマトリックス樹脂とを含有するシートモールディングコンパウンドを製造する方法であって、
長尺の炭素繊維束を開繊により拡幅し、扁平な状態とする開繊工程と、
前記開繊工程後の前記の長尺の炭素繊維束に固体状の樹脂を溶融させて付着させる樹脂付着工程と、を有する、シートモールディングコンパウンドの製造方法。
【請求項２】
前記樹脂付着工程後に、付着した樹脂を再加熱し、前記樹脂を前記炭素繊維束内に含浸させる工程を有する、請求項１に記載のシートモールディングコンパウンドの製造方法。
【請求項３】
前記開繊工程後の前記の長尺の炭素繊維束を、長さ方向に間隔を空けて分繊して幅方向に分割する分繊工程をさらに有する、請求項１又は２に記載のシートモールディングコンパウンドの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂付着工程後の前記の長尺の炭素繊維束を長手方向に間隔を空けて裁断してチョップドストランドとする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンドの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂付着工程で、前記炭素繊維束に前記樹脂の粉体を付着させて溶融させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンドの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂付着工程で、前記樹脂を溶融させ、繊維状にスプレーして前記炭素繊維束に塗布する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートモールディングコンパウンドの製造方法に関する。
【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、炭素繊維束を裁断したチョップドストランド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モールディングコンパウンド（ＳＭＣ）が知られている。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。裁断したチョップドストランドを用いることで成形時の流動性が高まり、成形性が向上する。
【０００３】
ＳＭＣ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、形成された繊維基材にマトリックス樹脂を含浸する方法が知られている。前記方法においては、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数の多い繊維束が用いられる。この場合、一般に、繊維束を開繊して幅方向に拡幅し、開繊された繊維束を分繊して複数の繊維束に分割した後、分繊された繊維束を裁断機で裁断してチョップドストランドとする。しかし、繊維束を開繊し、分繊し、裁断してマトリックス樹脂を含浸するまでの工程を一連の工程として連続的に実施してＳＭＣ等を製造すると、繊維束の開繊や分繊が律速となるため生産性が低下する。
【０００４】
そこで、繊維束の開繊や分繊を行った後、繊維束を一旦巻き取って巻取体とする工程と、前記巻取体から繊維束を巻き出して裁断し、マトリックス樹脂を含浸する工程とを別々に実施する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１１１０５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、繊維束を開繊すると、得られたＳＭＣを成形した成形品の機械物性が低下することがある。また、開繊後の繊維束を一旦巻き取ると、成形品の機械物性が低下する傾向がより高くなる。
また、ＳＭＣの製造においては、装置が過度に大型化せず、コスト面で優れていることが重要である。
【０００７】
本発明は、装置が過度に大型化せず、コスト面に優れ、開繊後に一旦巻き取った巻取体から巻き出した炭素繊維束を用いても、成形品の機械物性の低下を抑制できるＳＭＣの製造方法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】
【０００８】
本発明者等が検討したところ、開繊後の炭素繊維束はサイズ剤による収束性が低下するため、特に開繊後に一旦巻き取る場合に、巻き取られた炭素繊維束同士が絡み合いやすく、裁断後に肉厚なチョップドストランドが生じやすくなることがわかった。開繊後に分繊した場合も、炭素繊維束の分割した部分同士が絡み合って合糸され、肉厚なチョップドストランドが生じやすくなることがわかった。肉厚なチョップドストランドが生じると、シート状の繊維基材を形成した際に、繊維基材中のチョップドストランドの重なり部分に大きな空隙が形成されやすくなる。これにより、ＳＭＣ中において、マトリックス樹脂だけが存在している部分が大きくなることで、成形品の機械物性が低下すると考えられる。
【０００９】
本発明者等は、さらに検討した結果、開繊後の炭素繊維束に固体状の樹脂を溶融させて付着させることで、開繊後の炭素繊維束のトウ形態を維持でき、肉厚なチョップドストランドが生じることが抑制されて、成形品の機械物性の低下を抑制できることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、以下の構成を有する。
［１］炭素繊維束が裁断されたチョップドストランドとマトリックス樹脂とを含有するＳＭＣを製造する方法であって、
長尺の炭素繊維束を開繊により拡幅し、扁平な状態とする開繊工程と、
前記開繊工程後の前記の長尺の炭素繊維束に固体状の樹脂を溶融させて付着させる樹脂付着工程と、を有する、ＳＭＣの製造方法。
［２］前記樹脂付着工程後に、付着した樹脂を再加熱し、前記樹脂を前記炭素繊維束内に含浸させる工程を有する、［１］に記載のＳＭＣの製造方法。
［３］前記開繊工程後の前記の長尺の炭素繊維束を、長さ方向に間隔を空けて分繊して幅方向に分割する分繊工程をさらに有する、［１］又は［２］に記載のＳＭＣの製造方法。
［４］前記樹脂付着工程後の前記の長尺の炭素繊維束を長手方向に間隔を空けて裁断してチョップドストランドとする、［１］〜［３］のいずれかに記載のＳＭＣの製造方法。
［５］前記樹脂付着工程で、前記炭素繊維束に前記樹脂の粉体を付着させて溶融させる、［１］〜［４］のいずれかに記載のＳＭＣの製造方法。
［６］前記樹脂付着工程で、前記樹脂を溶融させ、繊維状にスプレーして前記炭素繊維束に塗布する、［１］〜［４］のいずれかに記載のＳＭＣの製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置が過度に大型化せず、コスト面に優れ、開繊後に一旦巻き取った巻取体から巻き出した炭素繊維束を用いても、成形品の機械物性の低下を抑制できるＳＭＣの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】シートモールディングコンパウンドの製造装置の一例の第１製造装置を示した模式図である。
【図２】シートモールディングコンパウンドの製造装置の一例の第２製造装置を示した模式図である。
【図３】シートモールディングコンパウンドの製造装置の他の例の第１製造装置を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）の製造方法は、炭素繊維束が裁断されたチョップドストランドとマトリックス樹脂とを含有するＳＭＣを製造する方法であって、少なくとも下記の開繊工程と付着工程とを有する。
開繊工程：長尺の炭素繊維束を開繊により拡幅し、扁平な状態とする。
樹脂付着工程：開繊工程後の長尺の炭素繊維束に固体状の樹脂を溶融させて付着させる。
【００１４】
開繊後の炭素繊維束に固体状の樹脂を溶融させて付着させ、好ましくはこの樹脂をこの炭素繊維束内に含浸させることで、開繊後の炭素繊維束のトウ形態を維持できる。そのため、開繊後に一旦巻き取っても炭素繊維束同士が絡み合いにくく、裁断時に肉厚なチョップドストランドが生じることが抑制される。これにより、ＳＭＣ中において、マトリックス樹脂だけが存在している部分が大きくなることが抑制されるため、成形品の機械物性の低下が抑制される。
【００１５】
（ＳＭＣの製造装置）
以下、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法に用いる製造装置の一例について、図１及び図２に基づいて説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、必要に応じてこの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。
【００１６】
本実施形態のＳＭＣの製造装置１００（以下、「製造装置１００」という。）は、図１及び図２に示すように、第１製造装置１と第２製造装置２とを備えている。
第１製造装置１は、ボビンＢ１から巻き出した連続する炭素繊維束ｆ１を幅方向（Ｙ軸方向）に開繊する開繊部１０と、開繊された炭素繊維束ｆ２に固体状の樹脂を溶融させて付着させる樹脂付着部１１と、樹脂を付着させた炭素繊維束ｆ３を分繊して炭素繊維束ｆ４とする分繊部１２と、分繊後の炭素繊維束ｆ４を巻き取る巻取部１３とをこの順に備えている。
【００１７】
開繊部１０は、Ｘ軸方向に間隔を空けて並んで設けられた複数の開繊バー１４を備えている。複数の開繊バー１４は、炭素繊維束ｆ１が各開繊バー１４の上下を順にジグザグに通過する際に、各開繊バー１４による加熱、擦過、揺動等の手段により炭素繊維束ｆ１が幅方向に拡幅されるようになっている。炭素繊維束ｆ１が開繊されることで、扁平な炭素繊維束ｆ２が得られる。
【００１８】
樹脂付着部１１は、開繊された状態で搬送される炭素繊維束ｆ２に向かって樹脂粉体を散布する樹脂散布部１５と、樹脂粉体を散布した炭素繊維束ｆ２を加熱するヒータ１６と、樹脂が付着した炭素繊維束ｆ２を挟み込むニップロール１７と、樹脂が付着した炭素繊維束ｆ２を冷却する冷却ロール１８とをこの順に備えている。
【００１９】
樹脂付着部１１では、樹脂散布部１５から炭素繊維束ｆ２に向かって樹脂粉体が散布されることで炭素繊維束ｆ２に樹脂粉体が付着し、ヒータ１６で加熱されることで炭素繊維束ｆ２に付着した樹脂粉体が溶融する。さらに、ニップロール１７で挟み込まれることで付着した樹脂が炭素繊維束ｆ２の内部まで浸み込み、冷却ロール１８による冷却によって樹脂が固化し、樹脂が付着した炭素繊維束ｆ３が得られる。
樹脂散布部１５としては、搬送されている炭素繊維束ｆ２に向かって樹脂粉体を散布できるものであればよく、例えば、振動篩、ロール散布装置、スキャッター散布装置、パウダースプレー装置が挙げられる。
【００２０】
分繊部１２は、複数の欠円状の回転刃１９と、複数のゴデットロール２０とを備えている。
複数の回転刃１９は、開繊された炭素繊維束ｆ３の幅方向（Ｙ軸方向）に所定の間隔で並んで配置されている。また、各回転刃１９の間にはスペーサー１９ａが設けられている。回転刃１９を回転させながら炭素繊維束ｆ３を通過させることで、炭素繊維束ｆ３に回転刃１９が間欠的に突き刺さり、炭素繊維束ｆ３が幅方向に分割されて複数の炭素繊維束ｆ４となる。分繊された炭素繊維束ｆ４は、完全に分割された状態とはなっておらず、長手方向に間隔を空けて分繊されて、分割された分繊部分と、分割されていない未分繊部分とが交互に存在している。
複数のゴデットロール２０は、分繊後の炭素繊維束ｆ４を巻取部１３へと案内するものである。
【００２１】
巻取部１３は、分繊後の炭素繊維束ｆ４をボビンＢ２に巻き取ることができるようになっている。
【００２２】
第２製造装置２は、第１のキャリアシート供給部２１と、第１の搬送部２２と、第１の塗工部２３と、裁断機２４と、第２のキャリアシート供給部２５と、第２の搬送部２６と、第２の塗工部２７と、含浸部２８と、を備えている。
【００２３】
第１のキャリアシート供給部２１は、第１の原反ロールＲ１から引き出された長尺の第１のキャリアシートＣ１を第１の搬送部２２へと供給する。第１の搬送部２２は、一対のプーリ２９ａ，２９ｂの間に無端ベルト３０を掛け合わせたコンベア３１を備えている。コンベア３１では、一対のプーリ２９ａ，２９ｂを同一方向に回転させることによって無端ベルト３０を周回させ、無端ベルト３０の面上において第１のキャリアシートＣ１をＸ軸方向の右側に向けて搬送する。
【００２４】
第１の塗工部２３は、第１の搬送部２２におけるプーリ２９ａ側の直上に位置しており、マトリックス樹脂を含むペーストＰを供給するコータ５０を備えている。第１のキャリアシートＣ１がコータ５０を通過することで、第１のキャリアシートＣ１の面上にペーストＰが所定の厚みで塗工され、第１樹脂シートＳ１が形成される。第１樹脂シートＳ１は、第１のキャリアシートＣ１の搬送に伴って走行する。
【００２５】
裁断機２４は、第１の塗工部２３よりも搬送方向の後段において、第１のキャリアシートＣ１の上方に位置している。裁断機２４は、分繊後に一旦巻き取られた巻取体から巻き出した炭素繊維束ｆ４を所定の長さに連続的に裁断するものであり、ガイドロール３２と、ピンチロール３３と、カッターロール３４とを備えている。ガイドロール３２は、供給された炭素繊維束ｆ４を回転しながら下方に向けて案内する。ピンチロール３３は、ガイドロール３２との間で炭素繊維束ｆ４を挟み込みながら、ガイドロール３２とは逆向きに回転する。これにより、巻取体から炭素繊維束ｆ４が巻き出される。カッターロール３４は、回転しながら炭素繊維束ｆ４を所定の長さとなるように裁断する。
裁断機２４により所定の長さに裁断されて生じたチョップドストランドＣＳは、落下して第１樹脂シートＳ１の上に散布され、シート状の繊維基材Ｆが形成される。
【００２６】
第２のキャリアシート供給部２５は、第２の原反ロールＲ２から引き出された長尺の第２のキャリアシートＣ２を第２の搬送部２６へと供給する。第２の搬送部２６は、コンベア３１により搬送される第１のキャリアシートＣ１の上方に位置しており、複数のガイドロール３５を備えている。第２の搬送部２６は、第２のキャリアシート供給部２５から供給された第２のキャリアシートＣ２を、第１のキャリアシートＣ１とは反対方向（Ｘ軸方向の左側）に搬送した後、搬送方向を複数のガイドロール３５によって第１のキャリアシートＣ１と同じ方向に反転させる。
【００２７】
第２の塗工部２７は、第１のキャリアシートＣ１とは反対方向に搬送されている第２のキャリアシートＣ２の直上に位置し、マトリックス樹脂を含むペーストＰを供給するコータ３６を備えている。第２のキャリアシートＣ２がコータ３６を通過することで、第２のキャリアシートＣ２の面上にペーストＰが所定の厚みで塗工され、第２樹脂シートＳ２が形成されるようになっている。第２樹脂シートＳ２は、第２のキャリアシートＣ２の搬送に伴って走行する。
【００２８】
含浸部２８は、第１の搬送部２２における裁断機２４よりも後段に位置し、貼合機構３７と、加圧機構３８とを備えている。貼合機構３７は、コンベア３１のプーリ２９ｂの上方に位置し、複数の貼合ロール３９を備えている。複数の貼合ロール３９は、第２樹脂シートＳ２が形成された第２のキャリアシートＣ２の背面に接触した状態で搬送方向に並んで配置されている。また、複数の貼合ロール３９は、第１のキャリアシートＣ１に対して第２のキャリアシートＣ２が徐々に接近するように配置されている。
【００２９】
貼合機構３７では、第１のキャリアシートＣ１と第２のキャリアシートＣ２とが、その間に第１樹脂シートＳ１、繊維基材Ｆ及び第２樹脂シートＳ２を挟み込んだ状態で重ね合わされながら搬送される。ここで、第１樹脂シートＳ１、繊維基材Ｆ及び第２樹脂シートＳ２を挟み込んだ状態で第１のキャリアシートＣ１と第２のキャリアシートＣ２が貼合されたものを貼合シートＳ３という。
【００３０】
加圧機構３８は、貼合機構３７の後段に位置し、一対のプーリ４０ａ，４０ｂの間に無端ベルト４１ａを掛け合わせた下側コンベア４２Ａと、一対のプーリ４３ｃ，４３ｄの間に無端ベルト４１ｂを掛け合わせた上側コンベア４４Ｂとを備えている。下側コンベア４２Ａと上側コンベア４４Ｂとは、互いの無端ベルト４１ａ，４１ｂを突き合わせた状態で、互いに対向して配置されている。
【００３１】
加圧機構３８では、下側コンベア４２Ａの一対のプーリ４０ａ，４０ｂが同一方向に回転されることによって無端ベルト４１ａが周回される。また、加圧機構３８では、上側コンベア４４Ｂの一対のプーリ４３ｃ，４３ｄを同一方向に回転させることによって、無端ベルト４１ｂが無端ベルト４１ａと同じ速さで逆向きに周回される。これにより、無端ベルト４１ａ，４１ｂの間に挟み込まれた貼合シートＳ３がＸ軸方向の右側に搬送される。
【００３２】
加圧機構３８には、さらに複数の下側ロール４５ａと、複数の上側ロール４５ｂとが設けられている。複数の下側ロール４５ａは、無端ベルト４１ａの突合せ部分の背面に接触した状態で搬送方向に並んで配置されている。同様に、複数の上側ロール４５ｂは、無端ベルト４１ｂの突き合わせ部分の背面に接触した状態で搬送方向に並んで配置されている。また、複数の下側ロール４５ａと複数の上側ロール４５ｂとは、貼合シートＳ３の搬送方向に沿って互い違いに並んで配置されている。
【００３３】
加圧機構３８では、無端ベルト４１ａ，４１ｂの間を貼合シートＳ３が通過する間に、第１のキャリアシートＣ１と第２のキャリアシートＣ２との間に挟み込まれた第１樹脂シートＳ１、繊維基材Ｆ及び第２樹脂シートＳ２を複数の下側ロール４５ａ及び複数の上側ロール４５ｂにより加圧する。このとき、第１樹脂シートＳ１及び第２樹脂シートＳ２の樹脂が繊維基材Ｆに含浸される。これにより、ＳＭＣの原反Ｒが得られる。原反Ｒは、所定の長さに切断して成形に使用することができる。なお、第１のキャリアシートＣ１及び第２のキャリアシートＣ２は、ＳＭＣの成形前にＳＭＣから剥離される。
【００３４】
（製造方法）
以下、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法の一例として、製造装置１００を用いたＳＭＣの製造方法について説明する。製造装置１００を用いたＳＭＣの製造方法は、下記の開繊工程、付着工程、分繊工程、散布工程、及び含浸工程を有する。
開繊工程：長尺の炭素繊維束ｆ１を開繊により拡幅し、扁平な状態の炭素繊維束ｆ２とする。
樹脂付着工程：開繊工程後の長尺の炭素繊維束ｆ２に固体状の樹脂を溶融させて付着させ、樹脂が付着した炭素繊維束ｆ３とする。
分繊工程：炭素繊維束ｆ３を分繊し、幅方向に分割した炭素繊維束ｆ４を巻き取って巻取体とする。
散布工程：巻取体から炭素繊維束ｆ４を巻き出して連続的に裁断し、マトリックス樹脂をシート状にした第１樹脂シートＳ１上に、裁断された複数のチョップドストランドＣＳをシート状に散布してシート状の繊維基材Ｆを形成する。
含浸工程：繊維基材Ｆ上に、マトリックス樹脂をシート状にした第２樹脂シートＳ２を貼り合わせて加圧し、繊維基材Ｆにマトリックス樹脂を含浸させてＳＭＣを得る。
【００３５】
＜開繊工程＞
ボビンＢ１から長尺の炭素繊維束ｆ１を引き出し、開繊部１０において、炭素繊維束ｆ１を各開繊バー１４の上下に順にジグザグに通過させ、開繊により幅方向に拡幅して扁平な状態の炭素繊維束ｆ２とする。
【００３６】
炭素繊維束ｆ１を構成する炭素繊維としては、特に限定されず、例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。
炭素繊維束ｆ１のフィラメント数は、適宜設定できる。例えば、繊維数が３，０００本以上の炭素繊維束を用いることができ、繊維数が１２，０００本以上の炭素繊維束が好ましい。また、ラージトウと呼ばれる４８，０００本以上の炭素繊維束も使用してもよい。
開繊前の炭素繊維束ｆ１には、通常、各繊維の収束性を高める目的でサイズ剤が付与されている。サイズ剤としては、特に限定されず、公知のサイズ剤を使用することができる。
【００３７】
＜樹脂付着工程＞
樹脂付着部１１において、開繊後の炭素繊維束ｆ２に向かって樹脂散布部１５から樹脂粉体を散布する。次いで、炭素繊維束ｆ２に付着した樹脂粉体をヒータ１６で加熱して溶融させ、ニップロール１７で挟み込んで付着した樹脂を炭素繊維束ｆ２の内部まで浸み込ませた後、冷却ロール１８で冷却して樹脂を固化させ、樹脂が付着した炭素繊維束ｆ３とする。
【００３８】
樹脂付着工程において炭素繊維束に付着させる樹脂は、開繊後の炭素繊維束のトウ形態を維持でき、かつＳＭＣを成形して得た成形品の物性に悪影響を及ぼさないものであればよい。
炭素繊維束に付着させる樹脂粉体の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン等の粉体を例示できる。炭素繊維束に付着させる樹脂は、１種のみであってもよく、２種以上であってもよい。
【００３９】
樹脂粉体をヒータ１６で加熱する際の加熱温度は、使用する樹脂の種類に応じて、樹脂粉体が溶融する温度を設定すればよく、５０〜１８０℃が好ましく、６０〜１５０℃がより好ましい。加熱温度が前記範囲の下限値以上であれば、開繊後の炭素繊維束に万遍なく樹脂を付着させやすく、開繊後の炭素繊維束のトウ形態を維持することが容易になる。加熱温度が前記範囲の上限値以下であれば、樹脂を変形させずに素早く樹脂を溶融させることができる。
また、付着させた樹脂を前記炭素繊維束内に含浸させることで、炭素繊維束のトウ形態をより確実に維持させることができる。例えば、溶融した樹脂が付着した炭素繊維束をニップロール１７等で加圧することで、これを含浸させることができる。この含浸は、前記樹脂付着工程後に、炭素繊維束に付着した樹脂を再加熱する工程を設けることで実施することもできる。
【００４０】
＜分繊工程＞
分繊部１２において、複数の回転刃１９を回転させながら炭素繊維束ｆ３を通過させ、回転刃１９を間欠的に突き刺し、炭素繊維束ｆ３を長手方向に間隔を空けて分繊し、幅方向に分割して複数の炭素繊維束ｆ４とし、巻取部１３でボビンＢ２に巻き取る。
【００４１】
＜散布工程＞
第１のキャリアシート供給部２１により、第１の原反ロールＲ１から長尺の第１のキャリアシートＣ１を引き出して第１の搬送部２２へと供給し、第１の塗工部２３によりペーストＰを所定の厚みで塗工して第１樹脂シートＳ１を形成する。第１の搬送部２２によって第１のキャリアシートＣ１を搬送することにより、第１のキャリアシートＣ１上の第１樹脂シートＳ１を走行させる。
【００４２】
ペーストＰに含まれるマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。ペーストＰには、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、増粘剤等を配合してもよい。
【００４３】
ボビンＢ２に巻き取った巻取体から炭素繊維束ｆ４を巻き出し、裁断機２４において所定の長さとなるように連続的に裁断し、裁断されたチョップドストランドＣＳを第１樹脂シートＳ１の上に落下させて散布する。これにより、走行する第１樹脂シートＳ１上に、各チョップドストランドＣＳがランダムな繊維配向で散布されたシート状の繊維基材Ｆが連続的に形成される。
【００４４】
＜含浸工程＞
第２のキャリアシート供給部２５により、第２の原反ロールＲ２から長尺の第２のキャリアシートＣ２を引き出して第２の搬送部２６へと供給する。第２の塗工部２７により、第２のキャリアシートＣ２の面上にペーストＰを所定の厚みで塗工し、第２樹脂シートＳ２を形成する。
【００４５】
第２のキャリアシートＣ２を搬送することで第２樹脂シートＳ２を走行させ、含浸部２８において、貼合機構３７により繊維基材Ｆ上に第２樹脂シートＳ２を貼り合わせる。そして、加圧機構３８により第１樹脂シートＳ１、繊維基材Ｆ及び第２樹脂シートＳ２を加圧し、第１樹脂シートＳ１及び第２樹脂シートＳ２のマトリックス樹脂を繊維基材Ｆに含浸させる。これにより、ＳＭＣが第１のキャリアシートＣ１と第２のキャリアシートＣ２で挟持された原反Ｒが得られる。
【００４６】
以上説明したように、本発明のＳＭＣの製造方法においては、開繊後の炭素繊維束に固体状の樹脂を溶融させて付着させる。これにより、開繊後の炭素繊維束のトウ形態が維持されるため、開繊後に一旦巻き取っても炭素繊維束同士が絡み合いにくく、裁断時に肉厚なチョップドストランドが生じることが抑制される。そのため、ＳＭＣ中において、マトリックス樹脂だけが存在している部分が大きくなることが抑制されるため、成形品の機械物性の低下が抑制される。
また、本発明のＳＭＣの製造方法は、装置が過度に大型化せず、コスト面にも優れている。
【００４７】
なお、本発明のＳＭＣの製造方法は、前記した製造装置１００を用いる方法には限定されない。
例えば、本発明のＳＭＣの製造方法は、製造装置１００において樹脂付着部１１の代わりに樹脂付着部１１Ａを備えるＳＭＣの製造装置２００（以下、「製造装置２００」という。）を用いる方法であってもよい。製造装置２００は、樹脂付着部１１の代わりに樹脂付着部１１Ａを備える以外は、製造装置１００と同様の態様である。
【００４８】
樹脂付着部１１Ａは、開繊後の炭素繊維束ｆ２上に、固体状の樹脂を溶融させ、繊維状にスプレーして塗布する塗布手段４６と、ニップロール１７と、冷却ロール１８とをこの順に備えている。
塗布手段４６としては、溶融樹脂を繊維化して不織布状に塗布するカーテンスプレー、溶融樹脂を螺旋状に繊維化して塗布するスパイラルスプレー等を例示できる。
【００４９】
製造装置２００を用いたＳＭＣの製造方法では、樹脂付着工程において、樹脂付着部１１Ａで、開繊後の炭素繊維束ｆ２に溶融樹脂を繊維化して塗布し、ニップロール１７で挟み込んで溶融した樹脂を炭素繊維束ｆ２の内部まで浸み込ませた後、冷却ロール１８で冷却して樹脂を固化させ、樹脂が付着した炭素繊維束ｆ３とする。それ以外の工程は、製造装置１００を用いたＳＭＣの製造方法と同様に行える。
溶融樹脂を繊維化して塗布する態様では、樹脂付着工程で付着させる樹脂としては、ホットメルト樹脂が好ましい。
【００５０】
製造装置２００を用いる方法は、製造装置１００を用いる方法に比べて、開繊後の炭素繊維束に溶融樹脂を均一に付着させることが容易であり、またより高速化できる点で有利である。
【００５１】
また、製造装置１００，２００を用いる製造方法では開繊した炭素繊維束を分繊した後に一旦巻き取るが、本発明においては、分繊後の炭素繊維束をそのまま裁断機へと供給して裁断してもよい。
また、本発明のＳＭＣの製造方法は、炭素繊維束の分繊を行わない方法であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１…第１製造装置、２…第２製造装置、１０…開繊部、１１，１１Ａ…樹脂付着部、１２…分繊部、１３…巻取部、１５…樹脂散布部、１６…ヒータ、１７…ニップロール、１８…冷却ロール、２１…第１のキャリアシート供給部、２２…第１の搬送部、２３…第１の塗工部、２４…裁断機、２５…第２のキャリアシート供給部、２６…第２の搬送部、２７…第２の塗工部、２８…含浸部、４６…塗布手段、１００，２００…ＳＭＣの製造装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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