(57)【要約】【課題】繊維の種類や繊維目付が異なる２種類以上の繊維束を用いる場合に、切断後の繊維束が均一に分散され、物性のばらつきが抑制されたＳＭＣが得られる、ＳＭＣの製造方法及びＳＭＣの製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＳＭＣ製造装置１を用い、繊維の種類及び繊維目付のいずれか一方又は両方が異なる２種類以上の長尺の繊維束ｆ１をロービングカッタ１２により切断し、切断された繊維束ｆ２、傾斜部材１４の傾斜面１４ａを滑り落ちてから、一方向に走行する第１キャリアフィルムＣ１上に落下して、シート状繊維束群Ｆを形成するようにして、シート状繊維束群Ｆに樹脂組成物Ｐを含浸させる、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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の種類及び繊維目付のいずれか一方又は両方が異なる２種類以上の長尺の繊維束をロービングカッタにより切断し、切断された繊維束を一方向に走行するキャリアフィルム上に落下させてシート状繊維束群を形成し、該シート状繊維束群に樹脂組成物を含浸させるシートモールディングコンパウンドの製造方法であって、
水平方向に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材を前記ロービングカッタと前記キャリアフィルムの間に配置し、
切断された繊維束が前記傾斜面を滑り落ちてからキャリアフィルム上に落下して、前記シート状繊維束群を形成するようにする、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】
前記の２種類以上の繊維束のうちの少なくとも１種類が炭素繊維束である、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】
前記の２種類以上の繊維束が、炭素繊維束とガラス繊維束とを含む、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】
キャリアフィルムを搬送するキャリアフィルム搬送部と、
一方向に走行するキャリアフィルムの上方に設けられ、長尺の繊維束を所定の長さに切断するロービングカッタと、
繊維の種類及び繊維目付のいずれか一方又は両方が異なる２種類以上の長尺の繊維束を前記ロービングカッタに供給する繊維束供給部と、
前記ロービングカッタと前記キャリアフィルムの間に配置され、水平方向に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材と、
前記ロービングカッタで切断された繊維束により前記キャリアフィルム上に形成されたシート状繊維束群に樹脂組成物を含浸させる含浸部と、を備え、
前記ロービングカッタで切断された繊維束が前記傾斜面を滑り落ちてからキャリアフィルム上に落下し、前記シート状繊維束群が形成される、シートモールディングコンパウンドの製造装置。
【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及びシートモールディングコンパウンドの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シートモールディングコンパウンド（以下、「ＳＭＣ」ともいう。）は、強化材として繊維長が２５ｍｍ程度の短い繊維束がランダムな方向に分散されたシート状の繊維束群を用いる。そのため、ＳＭＣは、連続した長尺の繊維束を引き揃えた強化材を使用するプリプレグに比べて、成形により得られる複合材料の機械物性は低くなる。一方、成形時にはＳＭＣを構成する材料が型内を流動しやすく、細かい空間部分にも充填されやすいため、連続した長尺の繊維束を使用するプリプレグでは成形が困難な細かい凹凸を有する複雑な形状の複合材料を形成するのに好適である。
【０００３】
繊維束に用いる強化繊維としては、ガラス繊維や炭素繊維が知られている。ガラス繊維を用いれば優れた成形性が得られやすく、コスト面でも有利である。炭素繊維は、比強度、比弾性率が高いため、得られる複合材料の剛性が高く、また複合材料を大幅に軽量化できる。また、炭素繊維は成形時の流動性に優れるため、賦形の自由度も高い。
【０００４】
炭素繊維を用いたＳＭＣは、軽量化ではメリットが大きく、自動車等の産業用部材の分野に用いることが検討されているものの、コスト面で不利である。そこで、軽量化と低コストを両立させる目的で、炭素繊維とガラス繊維を併用するＳＭＣが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
ＳＭＣの製造方法としては、連続した長尺の繊維束をロービングカッタにより切断し、切断された繊維束をシート状にばら撒き、形成されたシート状繊維束群に樹脂組成物を含浸させてＳＭＣを得る方法が挙げられる（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１９７０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６３５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１、２のような方法では、炭素繊維束とガラス繊維束のように繊維の種類が異なる２種類以上の繊維束を用いる場合、特にシート状繊維束群の厚さ方向において、ロービングカッタで切断された繊維束が不均一になりやすく、物性にばらつきが生じることがある。また、繊維目付が異なる２種類以上の繊維束を用いる場合も、同様に切断後の繊維束がシート状繊維束群中で不均一になりやすく、物性にばらつきが生じることがある。
【０００８】
本発明は、繊維の種類や繊維目付が異なる２種類以上の繊維束を用いる場合に、切断後の繊維束が均一に分散され、物性のばらつきが抑制されたＳＭＣが得られる、ＳＭＣの製造方法及びＳＭＣ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］繊維の種類及び繊維目付のいずれか一方又は両方が異なる２種類以上の長尺の繊維束をロービングカッタにより切断し、切断された繊維束を一方向に走行するキャリアフィルム上に落下させてシート状繊維束群を形成し、該シート状繊維束群に樹脂組成物を含浸させるＳＭＣの製造方法であって、
水平方向に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材を前記ロービングカッタと前記キャリアフィルムの間に配置し、
切断された繊維束が前記傾斜面を滑り落ちた後に前記シート状繊維束群が形成されるようにする、ＳＭＣの製造方法。
［２］前記の２種類以上の繊維束のうちの少なくとも１種類が炭素繊維束である、［１］に記載のＳＭＣの製造方法。
［３］前記の２種類以上の繊維束が、炭素繊維束とガラス繊維束とを含む、［１］又は［２］に記載のＳＭＣの製造方法。
［４］キャリアフィルムを搬送するキャリアフィルム搬送部と、
一方向に走行するキャリアフィルムの上方に設けられ、長尺の繊維束を所定の長さに切断するロービングカッタと、
繊維の種類及び繊維目付のいずれか一方又は両方が異なる２種類以上の長尺の繊維束を前記ロービングカッタに供給する繊維束供給部と、
前記ロービングカッタと前記キャリアフィルムの間に配置され、水平方向に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材と、
前記ロービングカッタで切断された繊維束により前記キャリアフィルム上に形成されたシート状繊維束群に樹脂組成物を含浸させる含浸部と、を備え、
前記ロービングカッタで切断された繊維束が前記傾斜面を滑り落ちてからキャリアフィルム上に落下し、前記シート状繊維束群が形成される、シートモールディングコンパウンドの製造装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＳＭＣの製造方法によれば、繊維の種類や繊維目付が異なる２種類以上の繊維束を用いる場合に、切断後の繊維束が均一に分散され、物性のばらつきが抑制されたＳＭＣを製造できる。
本発明のＳＭＣの製造装置を用いれば、繊維の種類や繊維目付が異なる２種類以上の繊維束を用いる場合に、切断後の繊維束が均一に分散され、物性のばらつきが抑制されたＳＭＣを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のＳＭＣの製造装置の一例を示した概略構成図である。
【図２】図１のＳＭＣの製造装置のロービングカッタの部分を拡大して示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［ＳＭＣの製造装置］
本発明のＳＭＣの製造装置は、所定の長さに切断された複数の繊維束から形成されたシート状繊維束群に樹脂組成物が含浸されたＳＭＣを製造するための装置である。
本発明のＳＭＣの製造装置は、キャリアフィルム搬送部と、ロービングカッタと、繊維束供給部と、傾斜部材と、含浸部と、を備える。キャリアフィルム搬送部は、キャリアフィルムを搬送する部分である。ロービングカッタは、一方向に走行するキャリアフィルムの上方に設けられ、長尺の繊維束を所定の長さに切断する部分である。繊維束供給部は、繊維の種類及び繊維目付のいずれか一方又は両方が異なる２種類以上の長尺の繊維束をロービングカッタに供給する部分である。傾斜部材は、ロービングカッタとキャリアフィルムの間に配置され、水平方向に対して傾斜した傾斜面を有する。含浸部は、ロービングカッタで切断された繊維束によりキャリアフィルム上に形成されたシート状繊維束群に樹脂組成物を含浸させる部分である。
本発明のＳＭＣの製造装置においては、ロービングカッタで切断された繊維束が傾斜部材の傾斜面を滑り落ちてからキャリアフィルム上に落下し、シート状繊維束群が形成される。
【００１３】
以下、本発明のＳＭＣの製造装置の一例を示して説明する。図１は、本実施形態のシートモールディングコンパウンドの製造装置１（以下、「ＳＭＣ製造装置１」という。）を示した概略構成図である。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。なお、以下の説明において例示される材料、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。
【００１４】
ＳＭＣ製造装置１は、繊維束供給部１０と、ロービングカッタ１２と、傾斜部材１４と、第１巻出機１６と、キャリアフィルム搬送部１８と、第１塗工部２０と、第２巻出機２２と、第２塗工部２４と、含浸部２６と、巻取機２８と、を備えている。
【００１５】
繊維束供給部１０は、繊維の種類及び繊維目付のいずれか一方又は両方が異なる２種類以上の連続した長尺の繊維束ｆ１をロービングカッタ１２に供給する部分である。この例の繊維束供給部１０では、２種類以上の繊維束ｆ１が各ボビンに巻かれた複数の原反ロールＲがそれぞれクリールによって回転自在に保持された状態になっている。
【００１６】
第１巻出機１６には、長尺の第１キャリアフィルムＣ１が巻かれた第１原反ロールＲ１が設置されている。第１巻出機１６により、第１原反ロールＲ１から長尺の第１キャリアフィルムＣ１が巻き出され、キャリアフィルム搬送部１８へと供給される。キャリアフィルム搬送部１８は、一対のプーリ１９ａ，１９ｂの間に無端ベルト１９ｃを掛け合わせたコンベア１９を備えている。コンベア１９では、一対のプーリ１９ａ，１９ｂを同一方向に回転させることによって無端ベルト１９ｃを周回させ、無端ベルト１９ｃの面上において第１キャリアフィルムＣ１をＸ軸方向の右側に向けて搬送する。無端ベルト１９ｃとしては、例えば、メッシュベルトを使用することができる。
【００１７】
第１塗工部２０は、キャリアフィルム搬送部１８におけるプーリ１９ａ側の直上に位置しており、樹脂組成物Ｐを塗工するドクターブレード２１を備えている。第１キャリアフィルムＣ１が第１塗工部２０を通過することで、ドクターブレード２１により第１キャリアフィルムＣ１の面上に樹脂組成物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キャリアフィルムＣ１の搬送に伴って走行する。
【００１８】
ロービングカッタ１２は、繊維束供給部１０から供給された複数の繊維束ｆ１を所定の繊維長に切断するものである。ロービングカッタ１２は、第１キャリアフィルムＣ１の上方に設けられている。
この例のロービングカッタ１２は、図２に示すように、ゴムローラ３０と、カッタローラ３２とを備えている。カッタローラ３２においては、円筒状のロール部３４の周面３４ａに、ロール部３４の軸方向に延びる複数の刃３６がロール部３４の周方向に間隔を開けて設けられている。ロービングカッタ１２の周方向における刃３６と刃３６の間隔が、所望のカット長に調節されている。
【００１９】
ロービングカッタ１２では、ゴムローラ３０とカッタローラ３２との間に繊維束ｆ１を挟み込みながら、ゴムローラ３０とカッタローラ３２とが逆向きに回転する。これにより、原反ロールＲから巻き出された繊維束ｆ１が断続的に切断され、所望の長さの繊維束ｆ２とされる。
【００２０】
傾斜部材１４は、上側に水平方向に対して傾斜した傾斜面１４ａを有する部材である。この例の傾斜部材１４は板状部材であり、ロービングカッタ１２と第１キャリアフィルムＣ１の間に、傾斜面１４ａが水平方向に対して傾斜するように設けられている。ロービングカッタ１２により切断された繊維束ｆ２は、傾斜部材１４の傾斜面１４ａ上に落下し、傾斜面１４ａ上を滑り落ちて、第１キャリアフィルムＣ１上に形成された第１樹脂シートＳ１の上に散布される。これにより、２種類以上の繊維束ｆ２がそれぞれ均一に分散されたシート状繊維束群Ｆが形成される。
なお、傾斜部材１４の形状は、傾斜面１４ａを有していれば板状には限定されず、例えば、三角柱状等であってもよい。
【００２１】
傾斜部材１４の傾斜面１４ａの上側の縁から下側の縁までの長さは、５ｃｍ以上５０ｃｍ以下が好ましく、１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下がより好ましい。傾斜面１４ａの長さが前記範囲の下限値以上であれば、切断された繊維束ｆ２が傾斜面１４ａに接触せずにそのまま落下してしまうことを抑制しやすく、２種類以上の繊維束ｆ２が均一に分散されたシート状繊維束群Ｆが形成されやすい。傾斜面１４ａの長さが前記範囲の上限値以下であれば、傾斜面１４ａ上を滑り落ちる途中で繊維束ｆ２が停止し、傾斜面１４ａ上に繊維束ｆ２が堆積することを抑制しやすい。
【００２２】
傾斜部材１４の傾斜面１４ａの水平方向に対する傾斜角度θ（図２）は、３０°以上９０°以下が好ましく、４５°以上８０°以下がより好ましい。傾斜面１４ａの傾斜角度θが前記範囲の下限値以上であれば、傾斜面１４ａ上を滑り落ちる途中で繊維束ｆ２が停止し、傾斜面１４ａ上に繊維束ｆ２が堆積することを抑制しやすい。傾斜面１４ａの傾斜角度θが前記範囲の上限値以下であれば、２種類以上の繊維束ｆ２が均一に分散されやすい。
【００２３】
傾斜部材１４の設置位置は、ロービングカッタ１２の下方において、傾斜部材１４がロービングカッタ１２に接触しない範囲内で、ゴムローラ３０とカッタローラ３２の接点にできるだけ近い位置が好ましい。傾斜部材１４の位置がロービングカッタ１２に近いほど、切断された繊維束ｆ２が傾斜部材１４の傾斜面１４ａに当たらずに落ちてしまうことを抑制しやすい。
ゴムローラ３０の最下点と傾斜部材１４の上端との距離は、１０〜３００ｍｍが好ましく、３０〜１５０ｍｍがより好ましい。
【００２４】
なお、傾斜部材１４の設置位置は、前記の好ましい範囲には限られず、切断された繊維束ｆ２がどの程度の角度で落下するかを確認し、すべての繊維束ｆ２が傾斜部材１４の傾斜面１４ａに当たり、滑りながら落下できるように調整することができる。
【００２５】
傾斜部材１４を形成する材料は、繊維束が滑り落ちることができるものであればよく、例えば、金属、プラスチック、ゴム、木材、段ボール、ガラス等が挙げられる。傾斜部材１４を形成する材料としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
金属としては、例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅等が挙げられ、取り扱い性に優れる点から、アルミニウム又はステンレスが好ましい。
プラスチックとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、アクリル、ナイロン、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）、発泡スチロール等が挙げられる。
なかでも、プラスチックとしては、軽量化が容易な点から、ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましく、また視認性に優れる点では、ポリカーボネートがより好ましい。
【００２７】
第２巻出機２２には、長尺の第２キャリアフィルムＣ２が巻かれた第２原反ロールＲ２が設置されている。第２巻出機２２により、第２原反ロールＲ２から長尺の第２キャリアフィルムＣ２が巻き出され、複数のガイドロール２３によりキャリアフィルム搬送部１８上のロービングカッタ１２の後段に供給される。第２巻出機２２から巻き出された第２キャリアフィルムＣ２は、第１キャリアフィルムＣ１の搬送方向とは反対方向（Ｘ軸方向の左側）に搬送された後、搬送方向が複数のガイドロール２３によって第１キャリアフィルムＣ１と同じ方向に反転される。
【００２８】
第２塗工部２４は、第１キャリアフィルムＣ１の搬送方向と反対方向に搬送されている第２キャリアフィルムＣ２の直上に位置し、樹脂組成物Ｐを塗工するドクターブレード２５を備えている。第２キャリアフィルムＣ２が第２塗工部２４を通過することで、ドクターブレード２５により第２キャリアフィルムＣ２の面上に樹脂組成物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。第２樹脂シートＳ２は、第２キャリアフィルムＣ２の搬送に伴って走行する。
【００２９】
含浸部２６は、シート状繊維束群Ｆ上に第２樹脂シートＳ２を貼り合せて加圧し、シート状繊維束群Ｆに樹脂組成物Ｐを含浸させてＳＭＣとする部分である。含浸部２６は、キャリアフィルム搬送部１８におけるロービングカッタ１２よりも後段に位置している。含浸部２６は、複数の加圧ロール２７を備えている。複数の加圧ロール２７は、第１キャリアフィルムＣ１と同じ方向に反転された第２キャリアフィルムＣ２の背面、すなわち第２樹脂シートＳ２と反対側の面に接するように配置されている。
【００３０】
含浸部２６では、第１キャリアフィルムＣ１と第２キャリアフィルムＣ２とが、その間に第１樹脂シートＳ１、シート状繊維束群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、複数の加圧ロール２７で加圧されながら搬送される。これにより、第１樹脂シートＳ１及び第２樹脂シートＳ２の樹脂組成物がシート状繊維束群Ｆに含浸されてＳＭＣの原反Ｒ３が得られる。
【００３１】
原反Ｒ３は、巻取機２８に巻き取られるようになっている。原反Ｒ３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キャリアフィルムＣ１及び第２キャリアフィルムＣ２は、成形前にＳＭＣから剥離される。
【００３２】
なお、本発明のＳＭＣの製造装置は、前記したＳＭＣ製造装置１には限定されない。
例えば、ＳＭＣ製造装置１では２種類以上の繊維束ｆ１をそれぞれボビンに巻いて原反ロールとしたものを示したが、２種類以上の繊維束を互いに収束させずに単一のボビンに巻き取った原反ロールから各繊維束を巻き出してロービングカッタで切断する装置であってもよい。この場合も、切断により各繊維束が容易に剥離し、繊維束が円滑かつ断続的に所定の長さに切断される。
また、本発明のＳＭＣの製造装置は、下側の第１キャリアフィルム上に樹脂組成物を塗工する塗工部を備えない装置であってもよい。
【００３３】
［ＳＭＣの製造方法］
本発明のＳＭＣの製造方法は、繊維の種類及び繊維目付のいずれか一方又は両方が異なる２種類以上の長尺の繊維束をロービングカッタにより切断し、切断された繊維束を一方向に走行するキャリアフィルム上に落下させてシート状繊維束群を形成し、該シート状繊維束群に樹脂組成物を含浸させてＳＭＣを得る方法である。本発明においては、水平方向に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材をロービングカッタとキャリアフィルムの間に配置し、切断された繊維束が傾斜面を滑り落ちた後にシート状繊維束群が形成されるようにする。
【００３４】
以下、本発明のＳＭＣの製造方法の一例として、ＳＭＣ製造装置１を用いたＳＭＣの製造方法について説明する。
本実施形態の製造方法では、第１巻出機１６により第１原反ロールＲ１から長尺の第１キャリアフィルムＣ１を巻き出し、キャリアフィルム搬送部１８へと供給する。そして、第１塗工部２０により、第１キャリアフィルムＣ１の面上に樹脂組成物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。キャリアフィルム搬送部１８によって第１キャリアフィルムＣ１を搬送することにより、第１キャリアフィルムＣ１上の第１樹脂シートＳ１を走行させる。
【００３５】
また、繊維束供給部１０により、２種類以上の連続した長尺の繊維束ｆ１をロービングカッタ１２に供給する。ロービングカッタ１２に供給する際には、２種類以上の繊維束ｆ１は、ロービングカッタ１２の軸方向（Ｙ軸方向）において等間隔で並ぶように供給することが好ましい。これにより、ＳＭＣの幅方向において各繊維束を均一に分散させやすくなり、物性にばらつきが生じることを抑制しやすくなる。
【００３６】
繊維束供給部１０から供給された２種類以上の繊維束ｆ１を、ロービングカッタ１２により切断する。切断された繊維束ｆ２は、傾斜部材１４の傾斜面１４ａ上に落下し、傾斜面１４ａ上を滑り落ち、第１キャリアフィルムＣ１上に形成された第１樹脂シートＳ１上に落下する。これにより、第１樹脂シートＳ１上に複数の繊維束ｆ２からなるシート状繊維束群Ｆが形成される。切断した繊維束ｆ２が傾斜部材１４の傾斜面１４ａ上を滑り落ちるようにすることで、シート状繊維束群Ｆ中で２種類以上の繊維束ｆ２が厚さ方向においてもそれぞれ均一に分散される。
【００３７】
切断後の繊維束ｆ２の長さは、２〜１００ｍｍが好ましく、５〜５０ｍｍがより好ましく、１０〜３０ｍｍがさらに好ましい。繊維束ｆ２の長さが前記範囲の下限値以上であれば、優れた剛性が得られやすく、複合材料の軽量化が容易になる。繊維束ｆ２の長さが前記範囲の上限値以下であれば、成形時にＳＭＣの流動性がより良好になり、複雑な形状の複合材料の製造がより容易になる。
【００３８】
第２巻出機２２により第２原反ロールＲ２から長尺の第２キャリアフィルムＣ２を巻き出し、第２塗工部２４により第２キャリアフィルムＣ２の面上に樹脂組成物Ｐを所定の厚みで塗工し、第２樹脂シートＳ２を形成する。第２キャリアフィルムＣ２を搬送することで第２樹脂シートＳ２を走行させ、シート状繊維束群Ｆ上に第２樹脂シートＳ２を貼り合わせて、含浸部２６において複数の加圧ロール２７で加圧し、第１樹脂シートＳ１及び第２樹脂シートＳ２の樹脂組成物Ｐをシート状繊維束群Ｆに含浸させる。これにより、ＳＭＣが第１のキャリアフィルムＣ１と第２のキャリアフィルムＣ２で挟持された原反Ｒ３が得られる。原反Ｒ３は巻取機２８に巻き取る。
【００３９】
繊維束ｆ１としては、繊維の種類及び繊維目付のいずれか一方又は両方が異なる２種類以上の長尺の繊維束を用いる。繊維束ｆ１としては、繊維目付が同じで繊維の種類が異なる２種類以上の繊維束を用いてもよく、繊維の種類が同じで繊維目付が異なる２種類以上の繊維束を用いてもよく、繊維の種類も繊維目付も異なる２種類以上の繊維束を用いてもよい。これらいずれの態様でも、切断後の２種類以上の繊維束をシート状繊維束群中に均一に分散させることができる。
繊維束ｆ１の数は、製造するＳＭＣの幅や繊維目付にもよるが、１０本以上２００本以下が好ましく、３０本以上１５０本以下がより好ましい。
【００４０】
繊維束ｆ１に用いる繊維の種類としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、有機繊維等が挙げられる。軽量化と比強度、剛性向上の点では、２種類以上の繊維束ｆ１のうちの少なくとも１種類が炭素繊維束であることが好ましい。また、さらに軽量化と比強度、剛性に加えて、コスト面でも有利な点から、２種類以上の繊維束ｆ１は炭素繊維束とガラス繊維束を含むことが好ましい。
【００４１】
繊維束ｆ１の繊維目付は、０．１ｇ／ｍ以上１０ｇ／ｍ以下が好ましい。
炭素繊維束を用いる場合、炭素繊維束の繊維目付は、０．１ｇ／ｍ以上５ｇ／ｍ以下が好ましい。ガラス繊維束を用いる場合、ガラス繊維束の繊維目付は、０．５ｇ／ｍ以上１０ｇ／ｍ以下が好ましい。繊維目付の異なる２種類以上の繊維束を用いる場合、それらの繊維束の繊維目付の差が０．３ｇ／ｍ以上になると従来の方法では均一な分散が特に困難となるため、本発明の製造方法が特に有用である。
【００４２】
厚さの異なる２種類以上の繊維束を用いる場合も、シート状繊維束群において各繊維束の分散が不均一になりやすい傾向があるが、本発明はこの場合でも切断後の各繊維束を均一に分散させることができる。なお、繊維束の厚さとは、繊維束をマイクロメーターで測定した際に最初に接触した部分の厚さを意味する。繊維束が扁平形状の場合は、短辺方向の厚さとする。厚さの異なる繊維束の厚さの差が１００μｍ以上である場合に、本発明の製造方法が特に有用である。
【００４３】
樹脂組成物としては、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物が好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、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、フェノール樹脂等が挙げられる。強化繊維として炭素繊維を用いる場合、熱硬化性樹脂としては、炭素繊維との接着性の点から、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４４】
樹脂組成物は、熱硬化性樹脂に加えて重合性単量体を含有することが好ましい。
重合性単量体の種類と熱硬化性樹脂の種類の組み合わせは、使用する熱硬化性樹脂に適した重合性単量体を使用する限り特に制限されない。例えばビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂の場合は、スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体、又はそれらの混合系等の重合性単量体が好ましい。エポキシ樹脂の場合は、エポキシ基を含有する単量体が好ましい。重合性単量体としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
樹脂組成物は、増粘剤、無機充填剤、硬化剤、重合開始剤、重合禁止剤、顔料、内部離型剤等の添加剤を含有してもよい。添加剤としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４６】
増粘剤としては、熱硬化性樹脂に適した公知のものを使用でき、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の金属酸化物；ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ＭＤＩの変性物等のイソシアネート類；有機過酸過物等が挙げられる。
【００４７】
無機充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、シリカ、溶融シリカ、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、リン酸カルシウム、タルク、マイカ、クレー、ガラスパウダー等が挙げられる。無機充填剤の含有量は軽量化の点から必要最小限の添加にすることが好ましく、０％でも構わない。
【００４８】
硬化剤としては、使用する樹脂組成物に適した公知のものを使用できる。例えばビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を用いる場合には一般的な有機過酸化物が好ましい。エポキシ樹脂の場合はアミン系や酸無水物系の硬化剤が好ましい。
内部離型剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム等の界面活性剤等が挙げられる。
【００４９】
なお、樹脂組成物Ｐは、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物であってもよい。
【００５０】
ＳＭＣ中の樹脂組成物の含有量は、ＳＭＣの総質量に対して、３０〜７０質量％が好ましい。樹脂組成物の含有量が３０質量％以上であれば、樹脂組成物のシート状繊維束群への含浸が良好となり、優れた物性が得られやすい。樹脂組成物の含有量が７０質量％以下であれば、成形後の複合材料の機械強度が良好となる傾向にある。
ＳＭＣ中の樹脂組成物の含有量の下限値は、３５質量％がより好ましく、４０質量％が特に好ましい。ＳＭＣ中の樹脂組成物の含有量の上限値は、６５質量％がより好ましく、６０質量％が特に好ましい。
【００５１】
切断した繊維束ｆ２が傾斜部材１４の傾斜面１４ａ上を滑り落ちるようにすることで、シート状繊維束群Ｆの厚さ方向においても２種類以上の繊維束ｆ２が均一に分散される要因は、必ずしも明らかではない。
従来の方法では、繊維の種類や繊維目付の異なる２種類以上の繊維束をロービングカッタで切断する際には、同一の刃による各繊維束の切断においても、繊維の種類や繊維目付によって繊維束が完全に切断されるタイミングが異なったり、刃が接触した際に繊維束が湾曲したりすることがあると考えられる。これにより、繊維の種類や繊維目付によって、切断された繊維束が落下するタイミングや、落ちる角度や速さが異なることで、キャリアフィルム上に種類毎に繊維束が層状に堆積しやすく、均一な分散が難しくなると考えられる。
【００５２】
これに対して、ＳＭＣ製造装置１を用いる方法では、ロービングカッタ１２で切断された繊維束ｆ２が傾斜面１４ａ上に一旦落下して滑り落ち、傾斜面１４ａから第１樹脂シートＳ１上に落下する。これにより、繊維の種類や繊維目付の違いによる、切断された繊維束が落下するタイミングの差や、落ちる角度や速さの差による影響が低減されるため、各繊維束が厚さ方向においても均一に分散されると考えられる。
【００５３】
以上説明したように、本発明においては、繊維の種類や繊維目付が異なる２種類以上の長尺の繊維束をロービングカッタにより切断し、切断された繊維束がロービングカッタの下方に配置された傾斜部材の傾斜面を滑り落ち、キャリアフィルム上に落下してシート状繊維束群が形成されるようにする。これにより、２種類以上の繊維束が均一に分散され、物性のばらつきが抑制されたＳＭＣが得られる。
【００５４】
なお、本発明のＳＭＣの製造方法は、前記したＳＭＣ製造装置１を用いる方法には限定されない。例えば、ＳＭＣ製造装置１では２種類以上の繊維束ｆ１をそれぞれボビンに巻いて原反ロールとしたものを示したが、２種類以上の繊維束を互いに収束させずに単一のボビンに巻き取った原反ロールから各繊維束を巻き出してロービングカッタで切断するようにしてもよい。
また、本発明のＳＭＣの製造方法は、下側の第１キャリアフィルム上に第１樹脂シートを形成せず、第１キャリアフィルム上に直接シート状繊維束群を形成する方法であってもよい。
【実施例】
【００５５】
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。
［繊維束の分散性評価］
各例で形成されたシート状繊維束群における、上面から厚さ５ｍｍ×縦１０ｃｍ×１０ｃｍの上層領域の繊維束を採取し、ガラス繊維束と炭素繊維束を分けて質量をそれぞれ測定した。また、シート状繊維束群における、下面から厚さ５ｍｍ×縦１０ｃｍ×１０ｃｍの下層領域の繊維束を採取し、ガラス繊維束と炭素繊維束を分けて質量をそれぞれ測定した。測定は３回実施し、その平均値を求めた。
【００５６】
［実施例１］
図１及び図２に示したＳＭＣ製造装置１を用いて、以下に示すようにシート状繊維束群Ｆを形成した。
傾斜部材１４として、ロービングカッタ１２と第１キャリアフィルムＣ１の間に、ステンレス製の板状物（厚さ２ｍｍ、幅７０ｃｍ、長さ２０ｃｍ）を設置した。傾斜部材１４の設置位置は、ロービングカッタ１２におけるゴムローラ３０の最下点から３ｃｍのところに傾斜部材１４の上端がくる位置とした。また、傾斜部材１４の傾斜面１４ａの水平方向に対する傾斜角度θは４５°とした。
繊維束ｆ１としては、炭素繊維束（三菱レイヨン社製、商品名「ＴＲ５０Ｓ  １５Ｌ」、繊維目付：１．０ｇ／ｍ）３７本と、ガラス繊維束（日東紡社製、商品名「ガラスロービング  ＲＳ４８０ＰＢ−５４９ＡＮ」、繊維目付：４．８ｇ／ｍ）１３本を使用し、それぞれの繊維束が切断時に重ならないようにロービングカッタ１２に連続的に供給し、切断後の繊維束ｆ２が１インチになるように切断を行った。ロービングカッタ１２に供給する繊維束ｆ１の並びは、ロービングカッタ１２の軸方向において、炭素繊維束３本、ガラス繊維束１本の繰り返しとした。
第１キャリアフィルムを走行速度は５ｍ／分とした。第１キャリアフィルム上には樹脂組成物は塗布せず、ロービングカッタ１２で切断された繊維束ｆ２が傾斜部材１４の傾斜面１４ａを滑り落ち、第１キャリアフィルム上に落下するようにして、繊維目付が１６００ｇ／ｍ２のシート状繊維束群Ｆを形成した。
【００５７】
［比較例１］
ロービングカッタ１２と第１キャリアフィルムＣ１の間に傾斜部材１４を設置しなかった以外は、実施例１と同様にしてシート状繊維束群を形成した。
【００５８】
各例のシート状繊維束群における上層領域と下層領域の炭素繊維束とガラス繊維束の質量の測定結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
2018126975.tif 000003
【００６０】
表１に示すように、ロービングカッタ１２で切断された繊維束ｆ２が傾斜部材１４の傾斜面１４ａを滑り落ちるようにした実施例１では、炭素繊維束の質量とガラス繊維束の質量がシート状繊維束群の上層と下層でほぼ同等であり、炭素繊維束とガラス繊維束がそれぞれ均一に分散されていた。
一方、傾斜部材１４を設けなかった比較例１では、シート状繊維束群における上層に存在する繊維束はほぼガラス繊維束であり、下層に存在する繊維束はほぼ炭素繊維束であり、炭素繊維束とガラス繊維束は均一に分散できず、２層化していた。
【符号の説明】
【００６１】
１…シートモールディングコンパウンドの製造装置、１０…繊維束供給部、１２…ロービングカッタ、１４…傾斜部材、１４ａ…傾斜面、１６…第１巻出機、１８…キャリアフィルム搬送部、２０…第１塗工部、２２…第２巻出機、２４…第２塗工部、２６…含浸部、２８…巻取機、３０…ゴムローラ、３２…カッタローラ、３４…ロール部、３６…刃、ｆ１，ｆ２…繊維束、Ｆ…シート状繊維束群、Ｃ１…第１キャリアフィルム、Ｃ２…第２キャリアフィルム、Ｐ…樹脂組成物、Ｓ１…第１樹脂シート、Ｓ２…第２樹脂シート。
【図１】
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【図２】
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