(57)【要約】【課題】捩じりを加えても割れにくく、刃先が磨耗しにくく、かつ安価である炭素繊維束用切断刃、この切断刃を有する炭素繊維束用ロータリーカッタ、チョップド炭素繊維束の製造装置および繊維強化樹脂成形材料の製造装置の提供。【解決手段】厚さが０．７ｍｍ以下であり、長さが３００ｍｍ以上である平刃状の炭素繊維束用切断刃２６ｂであり、鉄鋼材料からなる平板状の基部２６１と、炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部２６２とを有し、刃先部の先端の刃角度θが２５〜５０度であり、かつ刃先部の表面に窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する、または刃先部の先端の刃角度θが３５〜５０度であり、かつコーティング層を有しない炭素繊維束用切断刃２６ｂ。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが０．７ｍｍ以下であり、長さが３００ｍｍ以上である平刃状の炭素繊維束用切断刃であり、
鉄鋼材料からなる平板状の基部と、
前記炭素繊維束用切断刃の長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部とを有し、
前記刃先部の先端の刃角度が２５〜５０度であり、かつ前記刃先部の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する、または
前記刃先部の先端の刃角度が３５〜５０度であり、かつ前記コーティング層を有しない、炭素繊維束用切断刃。
【請求項２】
前記炭素繊維束用切断刃の厚さが、０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である、請求項１に記載の炭素繊維束用切断刃。
【請求項３】
前記炭素繊維束用切断刃の長さＬと、前記炭素繊維束用切断刃の高さＨとの比（Ｌ／Ｈ）が、１１超である、請求項１に記載の炭素繊維束用切断刃。
【請求項４】
前記コーティング層の厚さが、１μｍ超である、請求項１に記載の炭素繊維束用切断刃。
【請求項５】
ロールと、
前記ロールの回転軸方向に対して長さ方向が傾きを有するように、かつ前記ロールの周方向に所定間隔をあけて前記ロールの周面に取り付けられた複数の切断刃とを有し、
前記切断刃が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の炭素繊維束用切断刃である、炭素繊維束用ロータリーカッタ。
【請求項６】
請求項５に記載の炭素繊維束用ロータリーカッタを備えた、チョップド炭素繊維束の製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載のチョップド炭素繊維束の製造装置と、
前記チョップド炭素繊維束の製造装置によって得られたチョップド炭素繊維束にマトリックス樹脂組成物を含浸させる含浸手段と
を備えた、繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
【請求項８】
ロール本体と、前記ロール本体の外周面に設けられた複数の平板状の刃とを備え、前記刃をゴムロールの外周面に押し付けながら長尺の繊維束を挟み込み、前記繊維束を裁断するカッターロールであって、
前記刃の先端に、平坦で前記刃の高さ方向に垂直な先端面が形成されている、カッターロール。
【請求項９】
請求項８に記載のカッターロールと、ゴムロールとを備え、
前記カッターロールの刃が前記ゴムロールの外周面に押し付けられつつ、前記カッターロールと前記ゴムロールとが互いに逆向きに回転し、長尺の繊維束を挟み込みながら連続的に裁断する、裁断機。
【請求項１０】
請求項９に記載の裁断機と、前記裁断機によって裁断された繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物を含浸させる含浸部と、を備える繊維強化樹脂材料の製造装置。
【請求項１１】
下記の散布工程及び含浸工程を有する繊維強化樹脂材料の製造方法。
散布工程：請求項９に記載の裁断機により長尺の繊維束を連続的に裁断し、裁断された複数の繊維束を、マトリックス樹脂組成物からなる第１樹脂シート上にシート状に散布してシート状繊維束群を形成する工程。
含浸工程：前記シート状繊維束群上に、マトリックス樹脂組成物からなる第２樹脂シートを積層して材料前駆体を形成し、前記材料前駆体を両面側から加圧し、前記シート状繊維束群に前記マトリックス樹脂組成物を含浸させて繊維強化樹脂材料を得る工程。
【請求項１２】
刃角度θ（度）と刃の厚さＴ（ｍｍ）との比率（θ／Ｔ）が、３５〜１８００の範囲である、炭素繊維束用切断刃。
【請求項１３】
前記θ／Ｔが３５〜５００の範囲である平刃状の炭素繊維束用切断刃であり、
鉄鋼材料からなる平板状の基部と、
前記炭素繊維束用切断刃の長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部とを有し、
前記刃先部の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する、請求項１２に記載の炭素繊維束用切断刃。
【請求項１４】
前記刃角度θが２５〜５０度の範囲である、請求項１３に記載の炭素繊維束用切断刃。
【請求項１５】
前記θ／Ｔが５０〜５００の範囲である平刃状の炭素繊維束用切断刃であり、
鉄鋼材料からなる平板状の基部と、
前記炭素繊維束用切断刃の長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部とを有し、
前記刃先部の表面にコーティング層を有しない、請求項１２に記載の炭素繊維束用切断刃。
【請求項１６】
前記刃角度θが３５〜５０度の範囲である、請求項１５に記載の炭素繊維束用切断刃。
【請求項１７】
前記θ／Ｔが５００〜１８００の範囲である平板状の刃であり、
前記刃の先端に、平坦で前記刃の高さ方向に垂直な先端面が形成されている、請求項１２に記載の炭素繊維束用切断刃。
【請求項１８】
請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の炭素繊維束用切断刃を備えた、チョップド繊維束の製造装置。
【請求項１９】
請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の炭素繊維束用切断刃によって繊維束を切断する、チョップド繊維束の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョップド繊維束の製造装置（チョップド炭素繊維束の製造装置、裁断機）、チョップド繊維束の製造方法、繊維強化樹脂成形材料（繊維強化樹脂材料）の製造装置、繊維強化樹脂成形材料（繊維強化樹脂材料）の製造方法、炭素繊維束用切断刃、および炭素繊維束用ロータリーカッタ（カッターロール）に関する。
本願は、２０１５年１０月２１日に日本に出願された特願２０１５−２０７４８２、２０１５年１１月５日に日本に出願された特願２０１５−２１７４５７、および２０１６年３月２３日に日本に出願された特願２０１６−０５８８０７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】
繊維強化複合材料成形品は、輸送機器（車両（自動車、鉄道車両等）、航空機等）、建築部材、電子機器等の幅広い用途に用いられるようになっている。これに伴い、繊維強化複合材料成形品には、凹凸形状、深絞り形状等の複雑な形状を適用できることが望まれるようになっている。
【０００３】
部分的に肉厚の異なる部分、リブ、ボス等を有する複雑な形状の繊維強化複合材料成形品の製造に適した中間材料としては、例えば、金型による成形時に流動しやすい性質を有する下記のシート状の繊維強化樹脂成形材料が知られている。
・強化繊維（炭素繊維、ガラス繊維等）からなる長尺の繊維束を短尺に切断したチョップド繊維束に、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を含むマトリックス樹脂組成物を含浸させたＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）。
・強化繊維（炭素繊維、ガラス繊維等）からなる長尺の繊維束を短尺に切断したチョップド繊維束に、熱可塑性樹脂を含むマトリックス樹脂組成物を含浸させたスタンパブルシート。
【０００４】
繊維強化樹脂成形材料（以下、繊維強化樹脂材料とも記す。）に含ませるチョップド繊維束は、例えば、下記方法によって製造される。
・ロールの回転軸方向と切断刃の長さ方向が略同方向となるように、かつロールの周方向に間隔をあけて複数の切断刃（以下、単に刃とも記す。）がロールの周面に取り付けられたロータリーカッタ（以下、カッターロールとも記す。）と、これに隣接するアンビルロール（刃受けロール）（以下、ゴムロールとも記す。）とを備えたチョッパユニット（切断手段）（以下、裁断機とも記す。）に、長尺の繊維束を供給し、ロータリーカッタの切断刃によって長尺の繊維束をアンビルロールに押し込みながら切断してチョップド繊維束を得る方法（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
繊維強化樹脂材料の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。外周面に複数の刃が設けられたカッターロールとゴムロールとを備える裁断機により、複数の強化繊維を束ねた長尺の繊維束を連続的に裁断し、裁断されたチョップド繊維束をシート状に散布してシート状繊維束群を形成する。次いで、シート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物を含浸させて繊維強化樹脂材料とする（例えば、特許文献１、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１４６１２号公報
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１００１８４８５号明細書
【特許文献３】特開２００９−６２４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
チョップド繊維束の生産性を高めるためには、複数の長尺の繊維束を高速でチョッパユニットに供給する必要がある。しかし、複数の長尺の繊維束を高速で走行させた場合、走行中に隣接する繊維束同士が重なり、肉厚となりやすい。肉厚となった長尺の繊維束は切断刃で切断しにくいため、チョップド繊維束が繋がった状態となりやすい。チョップド繊維束を、繋がった状態のまま繊維強化樹脂成形材料に含ませると、繊維強化樹脂成形材料中の繊維方向に偏りが生じ、最終的に得られる繊維強化複合材料成形品の強度に異方性が生じる。また、チョップド繊維束を、繋がった状態のままの繊維強化樹脂成形材料に含ませると、成形時における繊維強化樹脂成形材料の流動性が損なわれ、所望する形状に成形できないことがある。そのため、通常、チョッパユニットに供給される長尺の繊維束の走行方向をガイド手段（櫛状のガイド、溝状のガイド等）によって規制し、走行中に隣接する繊維束同士が重ならないようにしている。
【０００８】
しかし、チョッパユニットに供給される長尺の繊維束の走行方向をガイド手段によって規制した場合、繊維束の走行位置が固定されてしまうため、切断刃において繊維束と接触する位置も固定されることになる。また、ガイド手段と接触した長尺の繊維束が幅方向で折り重なり、肉厚となりやすい。そのため、繊維束と接触する位置において切断刃が局部的に摩耗してしまい、切断刃の寿命が極端に短くなるという問題がある。切断刃が寿命を迎えると、長尺の繊維束を切断できなくなるため、結局のところ、得られるチョップド繊維束が繋がった状態となり、繊維強化樹脂成形材料中の繊維方向に偏りが生じ、繊維強化複合材料成形品の強度に異方性が生じる等の問題が起こる。
【０００９】
また、チョップド炭素繊維束の生産性を高めるためには、複数の長尺の炭素繊維束をチョッパユニットに供給する必要がある。しかし、ロールの回転軸方向と切断刃の長さ方向とを同じ方向とした場合、平行に配列した複数の炭素繊維束が１本の切断刃によって同時に切断されるため、切断のたびにロータリーカッタおよびアンビルロールに大きな力が加わり、これが連続して発生することによってチョッパユニットが大きく振動し、大きな騒音となる。
【００１０】
複数の繊維束を切断する際の振動が抑えられたロータリーカッタとしては、複数の切断刃が、ロールの回転軸方向に対して長さ方向が傾き（捩じり）を有するように、かつ前記ロールの周方向に所定間隔をあけて取り付けられたロータリーカッタが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
このロータリーカッタによれば、平行に配列した複数の繊維束における各繊維束が、１本の切断刃の第１の端部から第２の端部に向かって順番に切断される。そのため、切断のたびにロータリーカッタおよびアンビルロールに大きな力が加わることがなく、チョッパユニットの振動が抑えられる。
【００１２】
このロータリーカッタにおいては、ロールの周面に、切断刃を嵌合するための溝がロールの回転軸方向に対して長さ方向が傾き（捩じり）を有するように螺旋状に形成されている。よって、ロールの周面の螺旋状の溝に切断刃を取り付ける際には、切断刃に捩じりを加える必要がある。また、切断刃は、概ね１０μｍ以下の炭素繊維の集合体である炭素繊維束を切断するための極小さい局所曲げ形状を形成させるため薄く（具体的には、厚さは０．７ｍｍ以下と）され、チョップド繊維束の生産性を上げるため長く（具体的には、長さは３００ｍｍ以上と）されている。そのため、切断刃としては、薄くかつ長いものであっても捩じりを加えた際に割れにくい鉄鋼材料からなるものが用いられる。
【００１３】
しかし、鉄鋼材料からなる切断刃を用いて炭素繊維束を切断した場合、切断刃の刃先が短時間で磨耗してしまい、切断刃の寿命が極端に短くなるという問題がある。切断刃が寿命を迎えると、長尺の炭素繊維束を切断できなくなるため、頻繁に切断刃を交換する必要がある。そのため、チョップド炭素繊維束、さらには繊維強化樹脂成形材料を長時間連続して生産性よく製造できない。
【００１４】
また、前記裁断機においては、カッターロールの刃がゴムロールの外周面に押し付けられつつ、カッターロールとゴムロールとが互いに逆向きに回転し、繊維束を挟み込みながら連続的に裁断する。しかし、従来の裁断機では、継続使用によってゴムロールの外周面が傷ついてゴム屑が生じ、製造される繊維強化樹脂材料中にゴム屑が混入するおそれがある。
【００１５】
本発明の第１の態様は、切断刃の局部的な摩耗が抑えられたチョップド繊維束の製造装置および製造方法、ならびに繊維方向の偏りが抑えられた繊維強化樹脂成形材料を長時間にわたり安定して製造できる繊維強化樹脂成形材料の製造装置および製造方法を提供する。
【００１６】
本発明の第２の態様は、捩じりを加えても割れにくく、刃先が磨耗しにくく、かつ安価である炭素繊維束用切断刃；切断刃を取り付ける際に切断刃が割れにくく、切断刃の刃先が磨耗しにくく、かつ安価である炭素繊維束用ロータリーカッタ；チョップド炭素繊維束を長時間連続して生産性よく製造でき、炭素繊維束を切断する際の振動が抑えられるチョップド炭素繊維束の製造装置；繊維強化樹脂成形材料を長時間連続して生産性よく製造できる繊維強化樹脂成形材料の製造装置を提供する。
【００１７】
本発明の第３の態様は、ゴムロールの外周面が傷ついてゴム屑が生じることを抑制できるカッターロール、裁断機、並びに繊維強化樹脂材料の製造装置及び製造方法を提供する。
【００１８】
本発明の第４の態様は、耐久性、耐摩耗性、ロールへの装着性に優れた、炭素繊維の切断に適した切断刃；チョップド炭素繊維束を長時間連続して生産性よく製造できるチョップド炭素繊維束の製造装置および製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の態様は、＜１＞〜＜３＞のチョップド繊維束の製造装置、＜４＞〜＜６＞のチョップド繊維束の製造方法、＜７＞の繊維強化樹脂成形材料の製造装置、および＜８＞の繊維強化樹脂成形材料の製造方法に関する。
＜１＞長尺の繊維束を切断する切断刃を有する切断手段と、前記切断手段に供給される前記繊維束の走行方向を規制するガイド手段（走行方向規制手段）と、前記切断手段と前記ガイド手段との間に設けられ、前記繊維束を拡幅する拡幅手段とを備えた、チョップド繊維束の製造装置。
＜２＞前記ガイド手段を前記繊維束の走行を規制している方向に揺動させる第１の揺動手段、および前記切断手段を前記繊維束の走行を規制している方向に揺動させる第２の揺動手段のいずれか一方または両方をさらに備えた、前記＜１＞のチョップド繊維束の製造装置。
＜３＞前記第１の揺動手段が、前記ガイド手段と同期させて前記拡幅手段を揺動させるものである、前記＜２＞のチョップド繊維束の製造装置。
＜４＞下記切断手段に供給される長尺の繊維束の走行方向をガイド手段（走行方向規制手段）によって規制しつつ、下記切断手段と前記ガイド手段との間に設けられた拡幅手段によって前記繊維束を拡幅した後、切断刃を有する切断手段によって前記繊維束を切断してチョップド繊維束を得る、チョップド繊維束の製造方法。
＜５＞前記ガイド手段および前記切断手段を前記繊維束の走行を規制している方向に相対的に揺動させる、前記＜４＞のチョップド繊維束の製造方法。
＜６＞前記ガイド手段と同期させて前記拡幅手段を揺動させる、前記＜５＞のチョップド繊維束の製造方法。
＜７＞前記＜１＞〜＜３＞のいずれかのチョップド繊維束の製造装置と、前記チョップド繊維束の製造装置によって得られたチョップド繊維束にマトリックス樹脂組成物を含浸させる含浸手段とを備えた、繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
＜８＞前記＜４＞〜＜６＞のいずれかのチョップド繊維束の製造方法によってチョップド繊維束を得て、前記チョップド繊維束にマトリックス樹脂組成物を含浸させる、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
【００２０】
本発明の第２の態様は、＜９＞〜＜１２＞の炭素繊維束用切断刃、＜１３＞の炭素繊維束用ロータリーカッタ、＜１４＞のチョップド炭素繊維束の製造装置、および＜１５＞の繊維強化樹脂成形材料の製造装置に関する。
＜９＞厚さが０．７ｍｍ以下であり、長さが３００ｍｍ以上である平刃状の炭素繊維束用切断刃であり；鉄鋼材料からなる平板状の基部と、前記炭素繊維束用切断刃の長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部とを有し；前記刃先部の先端の刃角度が２５〜５０度であり、かつ前記刃先部の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する、または前記刃先部の先端の刃角度が３５〜５０度であり、かつ前記コーティング層を有しない、炭素繊維束用切断刃。
＜１０＞前記炭素繊維束用切断刃の厚さが、０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である、前記＜９＞の炭素繊維束用切断刃。
＜１１＞前記炭素繊維束用切断刃の長さＬと、前記炭素繊維束用切断刃の高さＨとの比（Ｌ／Ｈ）が、１１超である、前記＜９＞または＜１０＞の炭素繊維束用切断刃。
＜１２＞前記コーティング層の厚さが、１μｍ超である、前記＜９＞〜＜１１＞のいずれかの炭素繊維束用切断刃。
＜１３＞ロールと；前記ロールの回転軸方向に対して長さ方向が傾きを有するように、かつ前記ロールの周方向に所定間隔をあけて前記ロールの周面に取り付けられた複数の切断刃とを有し；前記切断刃が、前記＜９＞〜＜１２＞のいずれかの炭素繊維束用切断刃である、炭素繊維束用ロータリーカッタ。
＜１４＞前記＜１３＞の炭素繊維束用ロータリーカッタを備えた、チョップド炭素繊維束の製造装置。
＜１５＞前記＜１４＞のチョップド炭素繊維束の製造装置と；前記チョップド炭素繊維束の製造装置によって得られたチョップド炭素繊維束にマトリックス樹脂組成物を含浸させる含浸手段とを備えた、繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
【００２１】
本発明の第３の態様は、＜１６＞のカッターロール、＜１７＞の裁断機、＜１８＞の繊維強化樹脂材料の製造装置、および＜１９＞の繊維強化樹脂材料の製造方法に関する。
＜１６＞ロール本体と、前記ロール本体の外周面に設けられた複数の平板状の刃とを備え、前記刃をゴムロールの外周面に押し付けながら長尺の繊維束を挟み込み、前記繊維束を裁断するカッターロールであって、
前記刃の先端に、平坦で前記刃の高さ方向に垂直な先端面が形成されている、カッターロール。
＜１７＞前記＜１６＞に記載のカッターロールと、ゴムロールとを備え、前記カッターロールの刃が前記ゴムロールの外周面に押し付けられつつ、前記カッターロールと前記ゴムロールとが互いに逆向きに回転し、長尺の繊維束を挟み込みながら連続的に裁断する、裁断機。
＜１８＞前記＜１７＞に記載の裁断機と、前記裁断機によって裁断された繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物を含浸させる含浸部と、を備える繊維強化樹脂材料の製造装置。
＜１９＞下記の散布工程及び含浸工程を有する繊維強化樹脂材料の製造方法。
散布工程：前記＜１７＞に記載の裁断機により長尺の繊維束を連続的に裁断し、裁断された複数の繊維束を、マトリックス樹脂組成物からなる第１樹脂シート上にシート状に散布してシート状繊維束群を形成する工程。
含浸工程：前記シート状繊維束群上に、マトリックス樹脂組成物からなる第２樹脂シートを積層して材料前駆体を形成し、前記材料前駆体を両面側から加圧し、前記シート状繊維束群に前記マトリックス樹脂組成物を含浸させて繊維強化樹脂材料を得る工程。
【００２２】
本発明の第４の態様は、＜２０＞〜＜２５＞の炭素繊維束用切断刃、＜２６＞のチョップド繊維束の製造装置、および＜２７＞のチョップド繊維束の製造方法に関する。
＜２０＞刃角度θ（度）と刃の厚さＴ（ｍｍ）との比率（θ／Ｔ）が、３５〜１８００の範囲である、炭素繊維束用切断刃。
＜２１＞前記θ／Ｔが３５〜５００の範囲である平刃状の炭素繊維束用切断刃であり；鉄鋼材料からなる平板状の基部と、前記炭素繊維束用切断刃の長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部とを有し；前記刃先部の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する、前記＜２０＞の炭素繊維束用切断刃。
＜２２＞前記刃角度θが２５〜５０度の範囲である、前記＜２１＞の炭素繊維束用切断刃。
＜２３＞前記θ／Ｔが５０〜５００の範囲である平刃状の炭素繊維束用切断刃であり；鉄鋼材料からなる平板状の基部と、前記炭素繊維束用切断刃の長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部とを有し；前記刃先部の表面にコーティング層を有しない、前記＜２０＞の炭素繊維束用切断刃。
＜２４＞前記刃角度θが３５〜５０度の範囲である、前記＜２３＞の炭素繊維束用切断刃。
＜２５＞前記θ／Ｔが５００〜１８００の範囲である平板状の刃であり；前記刃の先端に、平坦で前記刃の高さ方向に垂直な先端面が形成されている、前記＜２０＞の炭素繊維束用切断刃。
＜２６＞前記＜２０＞〜＜２５＞のいずれかの炭素繊維束用切断刃を備えた、チョップド繊維束の製造装置。
＜２７＞前記＜２０＞〜＜２５＞のいずれかの炭素繊維束用切断刃によって繊維束を切断する、チョップド繊維束の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置および製造方法によれば、切断刃の局部的な摩耗が抑えられる。
本発明の第１の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置および製造方法によれば、繊維方向の偏りが抑えられた繊維強化樹脂成形材料を長時間にわたり安定して製造できる。
【００２４】
本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用切断刃は、捩じりを加えても割れにくく、刃先が磨耗しにくく、かつ安価である。
本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用ロータリーカッタは、切断刃を取り付ける際に切断刃が割れにくく、切断刃の刃先が磨耗しにくく、かつ安価である。
本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置は、チョップド炭素繊維束を長時間連続して生産性よく製造でき、炭素繊維束を切断する際の振動が抑えられる。
本発明の第２の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、繊維強化樹脂成形材料を長時間連続して生産性よく製造できる。
【００２５】
本発明の第３の態様に係るカッターロールであれば、ゴムロールの外周面が傷ついてゴム屑が生じることを抑制できる。
本発明の第３の態様に係る裁断機であれば、ゴムロールの外周面が傷ついてゴム屑が生じることを抑制できる。
本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造装置を用いれば、ゴムロールの外周面が傷ついてゴム屑が生じることを抑制しつつ、繊維強化樹脂材料を製造できる。
本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造方法によれば、ゴムロールの外周面が傷ついてゴム屑が生じることを抑制しつつ、繊維強化樹脂材料を製造できる。
【００２６】
本発明の第４の態様に係る炭素繊維束用切断刃は、耐久性、耐摩耗性、ロールへの装着性に優れる。
本発明の第４の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置および製造方法によれば、チョップド炭素繊維束を長時間連続して生産性よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置の一実施形態を示す上面図である。
【図２】図１のチョップド繊維束の製造装置の側面図である。
【図３】図１のチョップド繊維束の製造装置のコームガイドにおけるコームガイドおよび繊維束を、繊維束の走行方向の下流側から見た図である。
【図４】本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置の他の実施形態を示す上面図である。
【図５】図４のチョップド繊維束の製造装置においてコームガイドおよび擦過バーを揺動させた様子を示す上面図である。
【図６】図４のチョップド繊維束の製造装置のコームガイドにおけるコームガイドおよび繊維束を、繊維束の走行方向の下流側から見た図である。
【図７】本発明の第１の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置の一実施形態を示す側面図である。
【図８】本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用切断刃の一実施形態を示す側面図および正面図である。
【図９】本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用切断刃の他の実施形態を示す刃先部付近の拡大図である。
【図１０】本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用切断刃の他の実施形態を示す刃先部付近の拡大図である。
【図１１】本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用ロータリーカッタの一実施形態を示す正面図である。
【図１２】本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置の一実施形態を示す上面図である。
【図１３】図１２のチョップド炭素繊維束の製造装置の側面図である。
【図１４】本発明の第２の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置の一実施形態を示す側面図である。
【図１５】本発明の第３の態様に係る裁断機の一実施形態を示した概略構成図である。
【図１６】図１５の裁断機におけるカッターロールの拡大図である。
【図１７】本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造方法に用いる製造装置の一実施形態を示した概略構成図である。
【図１８】刃先部の先端の刃角度と切断抵抗との関係を示すグラフである。
【図１９】刃先部の先端の磨耗量と切断抵抗との関係を示すグラフである。
【図２０】刃先部の先端の磨耗量と刃受けゴムへのくい込み深さとの関係を示すグラフである。
【図２１】切断回数と刃先部の先端の磨耗量との関係を示すグラフである。
【図２２】例５１で用いたカッターロール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】
【００２８】
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「繊維束の走行を規制している方向」とは、ガイド手段によって、所定の方向に走行中の繊維束が、走行方向に交差する方向のうち、ガイド手段に対して相対的に移動することが規制されている方向を意味する。
「揺動」とは、所定の方向に所定の移動幅で往復動することを意味する。
「厚さ」とは、切断刃における最も厚い部分の厚さを意味する。
「刃角度」とは、刃先部の第１の面と第２の面とがなす角を意味する。
「高さ」とは、切断刃の長さ方向に沿った第１の辺（刃先部の先端）から切断刃の長さ方向に沿った第２の辺までの距離を意味する。
図１〜図１７、図２２における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なったものである。また、図１〜１７、図２２においては、同じ構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
＜＜本発明の第１の態様＞＞
＜第１の実施形態＞
（チョップド繊維束の製造装置）
図１は、本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置の第１の実施形態を示す上面図であり、図２は、図１のチョップド繊維束の製造装置の側面図である。
本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置の第１の実施形態は、外部から供給された長尺の繊維束Ｆを下方に向けて吐出する複数の供給ホース１１（ガイド手段）と；供給ホース１１から吐出された繊維束Ｆを略水平方向に案内するガイドロール１２と；ガイドロール１２の下流に設けられ、繊維束Ｆの走行方向を規制するコームガイド１３（ガイド手段）と；コームガイド１３の下流に設けられ、繊維束Ｆと接触することによって繊維束Ｆを拡幅する擦過バー１４（拡幅手段）と；擦過バー１４の下流に設けられ、繊維束Ｆを引き込みつつ繊維束Ｆを切断するチョッパユニット１５（切断手段）とを備える。
【００３０】
チョッパユニット１５は、ロータリーカッタ１６と；ロータリーカッタ１６よりも繊維束Ｆの走行方向の上流側に位置し、ロータリーカッタ１６に隣接するアンビルロール１７（刃受けロール）と；ロータリーカッタ１６よりも繊維束Ｆの走行方向の上流側に位置し、アンビルロール１７に隣接するタッチロール１８とを備える。
【００３１】
ガイドロール１２、ロータリーカッタ１６、アンビルロール１７およびタッチロール１８の回転軸方向、ならびにコームガイド１３および擦過バー１４の長さ方向は、互いに平行とされている。また、これら回転軸方向ならびに長さ方向は、鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向とされている。
【００３２】
ガイドロール１２、ロータリーカッタ１６、アンビルロール１７およびタッチロール１８は、繊維束Ｆと接触する部分において繊維束Ｆの走行方向と同じ方向となるように回転軸を中心に回転する。したがって、ロータリーカッタ１６とアンビルロール１７とは、互いに逆向きに回転し、アンビルロール１７とタッチロール１８とは、互いに逆向きに回転する。
【００３３】
コームガイド１３は、繊維束Ｆが鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向にコームガイド１３に対して相対的に移動することを規制するように鉛直方向に延びる複数のロッド１３ａと；ロッド１３ａが鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向に所定間隔で配列するようにロッド１３ａの一方の端部を支持するベース１３ｂとから構成される。ロッド１３ａとロッド１３ａとの間隔は、繊維束Ｆと繊維束Ｆとの間隔と同じとされている。
【００３４】
擦過バー１４は、擦過させられる繊維束Ｆを摩擦抵抗を利用して拡幅させる円筒状のバーである。擦過バー１４は、繊維束Ｆとの摩擦に対する耐久性を持たせるために、周面にめっき（クロムめっき等）が施されている。擦過バー１４は、コームガイド１３からチョッパユニット１５へと走行する繊維束Ｆが十分に擦過されるように、周方向に回転させることなく、かつ繊維束Ｆを上方にわずかに持ち上げる位置に固定されている。
【００３５】
ロータリーカッタ１６は、ロール１６ａの回転軸方向に対して長さ方向がわずかに傾き（捩じり）を有するように、かつロール１６ａの周方向に所定間隔をあけて複数の切断刃１６ｂがロール１６ａの周面に取り付けられたものである。
【００３６】
ロール１６ａは、金属製（ステンレス鋼製等）である。ロール１６ａの周面には、切断刃１６ｂを嵌合するための溝がロールの回転軸方向に対して長さ方向がわずかに傾き（捩じり）を有するように螺旋状に形成されている。
【００３７】
切断刃１６ｂは、平板状の平刃であり、ロール１６ａの溝に嵌合される平板状の基部と、基部の長さ方向に沿った一方の辺に形成された刃先部とから構成されるものである。
切断刃１６ｂの材料としては、鉄鋼材料、超硬合金等が挙げられ、ロール１６ａの周面の螺旋状の溝に取り付ける際に捩じりを加えても割れにくく、かつ安価である点から、鉄鋼材料が好ましい。鉄鋼材料としては、日本工業規格（ＪＩＳ）に工具鋼として規定された鉄鋼材料（ＪＩＳ  Ｇ  ４４０１：２００９の炭素工具鋼鋼材（ＳＫ）、ＪＩＳ  Ｇ  ４４０３：２００６の高速度工具鋼鋼材（ＳＫＨ）、ＪＩＳ  Ｇ  ４４０４：２００６の合金工具鋼鋼材（ＳＫＳ、ＳＫＤ、ＳＫＴ）等）、ステンレス鋼等が挙げられる。
【００３８】
切断刃１６ｂと切断刃１６ｂとのロール１６ａの周方向の間隔は、チョップド繊維束ＣＦの長さと同じとされる。切断刃１６ｂと切断刃１６ｂとの間隔、すなわちチョップド繊維束ＣＦの長さは、通常、５〜１００ｍｍであり、１０〜５５ｍｍが好ましい。
【００３９】
ロール１６ａの回転軸方向に対する切断刃１６ｂの長さ方向の傾き（捩じり）は、切断刃１６ｂの第２の端部の周方向の位置と、これと隣り合う切断刃１６ｂの第１の端部の周方向の位置とが同じ位置になるように設定されることが好ましい。切断刃１６ｂの長さ方向をロールの回転軸方向と同じ方向とした場合、平行に配列した複数の繊維束Ｆが１本の切断刃１６ｂによって同時に切断されるため、切断のたびにロータリーカッタ１６およびアンビルロール１７に大きな力が加わり、これが連続して発生することによってチョッパユニット１５が大きく振動し、大きな騒音となる。一方、切断刃１６ｂが、切断刃１６ｂの第２の端部の周方向の位置と、これと隣り合う切断刃１６ｂの第１の端部の周方向の位置とが同じ位置になるように、ロール１６ａの回転軸方向に対して長さ方向が傾き（捩じり）を有して取り付けられることによって、平行に配列した複数の繊維束Ｆにおける各繊維束Ｆが、１本の切断刃１６ｂの第１の端部から第２の端部に向かって順番に切断され、かつ１本の切断刃１６ｂによる切断が完了した後に、これと隣り合う切断刃１６ｂによる切断が開始される。そのため、切断のたびにロータリーカッタ１６およびアンビルロール１７に大きな力が加わることがなく、チョッパユニット１５の振動が抑えられる。
【００４０】
切断刃１６ｂの長さは、ロール１６ａの回転軸方向に対する切断刃１６ｂの長さ方向の傾き（捩じり）を小さくできる点、および一度に多くの繊維束Ｆを切断でき、チョップド繊維束ＣＦの生産性が向上する点から、３００ｍｍ以上が好ましく、５００ｍｍ以上がより好ましい。切断刃１６ｂの長さは、切断刃１６ｂの取扱性（割れにくさ）の点から、２０００ｍｍ以下が好ましく、１８００ｍｍ以下がより好ましい。
【００４１】
アンビルロール１７は、ロータリーカッタ１６の切断刃１６ｂを受けるためのゴム部材が周面に設けられたものである。ゴム部材の材料としては、合成ゴム（ウレタンゴム、ニトリルゴム、ネオプレンゴム等）等が挙げられる。
【００４２】
（チョップド繊維束の製造方法）
図１および図２に示すチョップド繊維束の製造装置を用いたチョップド繊維束の製造方法の第１の実施形態について説明する。
【００４３】
アンビルロール１７とタッチロール１８との間に長尺の繊維束Ｆを挟み込みながらアンビルロール１７とタッチロール１８とを互いに逆向きに回転させることによって、外部の繊維束供給手段（図示略）から繊維束Ｆを引き出し、供給ホース１１、ガイドロール１２、コームガイド１３および擦過バー１４を経由してチョッパユニット１５に引き込む。このようにして、繊維束Ｆを、外部の繊維束供給手段からチョッパユニット１５に向かって走行させる。
【００４４】
外部から供給された長尺の繊維束Ｆを複数の供給ホース１１（ガイド手段）から下方に向けて吐出させた後、ガイドロール１２によって略水平方向に案内する。
【００４５】
ガイドロール１２によって略水平方向に案内された長尺の繊維束Ｆを、コームガイド１３（ガイド手段）におけるロッド１３ａとロッド１３ａとの間に通す。コームガイド１３においては、鉛直方向に延びる複数のロッド１３ａが、鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向に繊維束Ｆと繊維束Ｆとの間隔と同じ間隔で配列されているため、ロッド１３ａによって繊維束Ｆは鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向にコームガイド１３に対して相対的に移動することが規制される。
【００４６】
このようにして長尺の繊維束Ｆの走行方向をコームガイド１３によって規制しつつ、コームガイド１３の下流に設けられた擦過バー１４（拡幅手段）に繊維束Ｆを擦過させることによって、摩擦抵抗を利用して繊維束Ｆを拡幅させる。図３に示すように、コームガイド１３において繊維束Ｆの一部がロッド１３ａと接触して幅方向で折り重なり、肉厚となっている場合がある。このような肉厚な繊維束Ｆであっても、擦過バー１４によって拡幅され、十分に幅広となる。無論、幅方向で折り重なっていない通常の繊維束Ｆも、擦過バー１４によって拡幅され、さらに幅広となる。
【００４７】
擦過バー１４によって拡幅され、アンビルロール１７とタッチロール１８との間に挟み込まれることによってチョッパユニット１５（切断手段）に供給された長尺の繊維束Ｆを、ロータリーカッタ１６とアンビルロール１７とを互いに逆向きに回転させながら、ロータリーカッタ１６とアンビルロール１７との間に通す。この際に、ロータリーカッタ１６の切断刃１６ｂによって繊維束Ｆをアンビルロール１７に押し込みながら切断する。さらに隣り合う切断刃１６ｂによって繊維束Ｆの別の箇所を切断することによって、切断刃１６ｂと切断刃１６ｂとの間隔と同じ長さのチョップド繊維束ＣＦを得る。チョップド繊維束ＣＦは、ロータリーカッタ１６とアンビルロール１７との間から下方に向かって落下する。
【００４８】
（繊維束）
繊維束Ｆとしては、複数の強化繊維が一方向に引き揃えられた扁平状の一方向性強化繊維束等が挙げられる。
繊維束Ｆは、サイジング剤等で処理されたものであってもよい。
【００４９】
強化繊維としては、無機繊維、金属繊維、有機繊維等が挙げられる。
無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維等が挙げられる。
金属繊維としては、アルミニウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維等が挙げられる。
有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維等が挙げられる。
【００５０】
強化繊維は、表面処理が施されているものであってもよい。
強化繊維は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
強化繊維としては、硬度が高く、切断刃１６ｂが摩耗しやすい、すなわち本発明の効果が十分に発揮される点から、炭素繊維が好ましい。
【００５１】
（作用機序）
以上説明した本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置および製造方法の第１の実施形態にあっては、擦過バー１４（拡幅手段）によって拡幅した長尺の繊維束Ｆを、切断刃１６ｂを有するチョッパユニット１５（切断手段）で切断しているため、拡幅していない繊維束Ｆを切断する場合に比べ、切断刃１６ｂにおける繊維束Ｆと接触する部分の幅が広くなり、切断刃１６ｂの局部的な摩耗が比較的抑えられる。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
（チョップド繊維束の製造装置）
図４および図５は、本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置の第２の実施形態を示す上面図である。
本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置の第２の実施形態は、チョップド繊維束の製造装置の第１の実施形態に、コームガイド１３（ガイド手段）および擦過バー１４（拡幅手段）を同期させて、繊維束Ｆの走行を規制している方向、すなわち鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向に揺動させる揺動装置１９（第１の揺動手段）を追加したものである。
【００５３】
揺動装置１９における揺動機構としては、クランク機構、空気や電気を用いたシリンダ機構等が挙げられる。
クランク機構は、例えば、回転運動するクランク（図示略）と；第１の端部がクランクの回転端に連結され、第２の端部がコームガイド１３のベース１３ｂの端部に連結された第１の連結棒１９ａと；第１の端部がクランクの回転端に連結され、第２の端部が擦過バー１４の端部に連結された第２の連結棒１９ｂと；コームガイド１３が往復動できるように、コームガイド１３のベース１３ｂの長さ方向に沿って設けられた第１のガイド路（図示略）と；擦過バー１４が往復動できるように、擦過バー１４の長さ方向に沿って設けられた第２のガイド路（図示略）とを備える。
【００５４】
コームガイド１３および擦過バー１４は、１つのクランクの回転運動によって往復動しているため、同一方向にかつ同一周期で往復動している。すなわち、コームガイド１３および擦過バー１４は、互いに同期して揺動している。
【００５５】
（チョップド繊維束の製造方法）
図４および図５に示すチョップド繊維束の製造装置を用いたチョップド繊維束の製造方法の第２の実施形態について説明する。
【００５６】
アンビルロール１７とタッチロール１８との間に長尺の繊維束Ｆを挟み込みながらアンビルロール１７とタッチロール１８とを互いに逆向きに回転させることによって、外部の繊維束供給手段（図示略）から繊維束Ｆを引き出し、供給ホース１１、ガイドロール１２、コームガイド１３および擦過バー１４を経由してチョッパユニット１５に引き込む。このようにして、繊維束Ｆを、外部の繊維束供給手段からチョッパユニット１５に向かって走行させる。
【００５７】
外部から供給された長尺の繊維束Ｆを複数の供給ホース１１（ガイド手段）から下方に向けて吐出させた後、ガイドロール１２によって略水平方向に案内する。
【００５８】
ガイドロール１２によって略水平方向に案内された長尺の繊維束Ｆを、コームガイド１３（ガイド手段）におけるロッド１３ａとロッド１３ａとの間に通す。コームガイド１３においては、鉛直方向に延びる複数のロッド１３ａが、鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向に繊維束Ｆと繊維束Ｆとの間隔と同じ間隔で配列されているため、ロッド１３ａによって繊維束Ｆは鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向にコームガイド１３に対して相対的に移動することが規制される。
【００５９】
また、繊維束Ｆが鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向にコームガイド１３に対して相対的に移動することを規制しつつ、図４および図５に示すように、揺動装置１９によって、コームガイド１３を繊維束Ｆの走行を規制している方向、すなわち鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向に揺動させることによって、繊維束Ｆの走行位置を切断刃１６ｂの長さ方向と略同方向に揺動させる。
【００６０】
コームガイド１３の揺動速度を調整してコームガイド１３の揺動周期が長くなりすぎないようにコントロールすることによって、繊維束Ｆの走行位置を特定の箇所に偏りにくくすることができ、切断刃１６ｂの局部的な摩耗がさらに抑えることが可能である。また、コームガイド１３の揺動速度を調整してコームガイド１３の揺動周期が短くなりすぎないようにコントロールすることによって、繊維束Ｆが揺動するロッド１３ａと激しく接触しにくくすることができ、繊維束Ｆが幅方向で折り重なりにくく、肉厚となりにくくすることが可能である。
【００６１】
コームガイド１３は、連続的に揺動させてもよく、断続的に揺動させてもよい。繊維束Ｆの走行位置が特定の箇所に偏りにくい点から、コームガイド１３は、連続的に揺動させることが好ましい。なお、コームガイド１３を断続的に揺動させる場合は、コームガイド１３を停止させる時間を短くすることが好ましい。コームガイド１３を長時間停止させた場合、切断刃１６ｂが局部的に摩耗しやすくなる。ひとたび切断刃１６ｂが局部的に摩耗してしまうと、その後、コームガイド１３を揺動させたとしても、わだち効果によって繊維束Ｆが局部的に摩耗した箇所を通過しやすくなり、切断刃１６ｂの局部的な摩耗がさらに進行する場合がある。
【００６２】
長尺の繊維束Ｆの走行位置をコームガイド１３によって揺動させつつ、コームガイド１３の下流に設けられた擦過バー１４（拡幅手段）に繊維束Ｆを擦過させることによって、摩擦抵抗を利用して繊維束Ｆを拡幅させる。図６に示すように、コームガイド１３において繊維束Ｆは揺動するロッド１３ａと接触して幅方向で折り重なり、肉厚となる。このような肉厚な繊維束Ｆであっても、擦過バー１４によって拡幅され、十分に幅広となる。
【００６３】
なお、擦過バー１４をコームガイド１３と同期させて揺動させない場合、繊維束Ｆが擦過バー１４の長さ方向にも擦過されるため、繊維束Ｆが擦過バー１４の長さ方向、すなわち繊維束Ｆの幅方向で折り重なり、肉厚となりやすい。よって、擦過バー１４は、コームガイド１３と同期させて揺動させることが好ましい。
【００６４】
擦過バー１４によって拡幅され、アンビルロール１７とタッチロール１８との間に挟み込まれることによってチョッパユニット１５（切断手段）に供給された長尺の繊維束Ｆを、ロータリーカッタ１６とアンビルロール１７とを互いに逆向きに回転させながら、ロータリーカッタ１６とアンビルロール１７との間に通す。この際に、ロータリーカッタ１６の切断刃１６ｂによって繊維束Ｆをアンビルロール１７に押し込みながら切断する。さらに隣り合う切断刃１６ｂによって繊維束Ｆの別の箇所を切断することによって、切断刃１６ｂと切断刃１６ｂとの間隔と同じ長さのチョップド繊維束ＣＦを得る。チョップド繊維束ＣＦは、ロータリーカッタ１６とアンビルロール１７との間から下方に向かって落下する。
【００６５】
（作用機序）
以上説明した本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置および製造方法の第２の実施形態にあっては、コームガイド１３（ガイド手段）を、繊維束Ｆの走行を規制している方向、すなわち鉛直方向と交差（直交）する方向かつ繊維束Ｆの走行方向と交差（直交）する方向に揺動させている。そのため、繊維束Ｆの走行位置が、チョッパユニット１５（切断手段）における切断刃１６ｂの長さ方向と略同方向に揺動する。その結果、切断刃１６ｂにおいて繊維束Ｆと接触する位置も揺動することになるため、切断刃１６ｂが均一に摩耗し、切断刃１６ｂの局部的な摩耗が抑えられる。
また、擦過バー１４（拡幅手段）によって拡幅した長尺の繊維束Ｆを、切断刃１６ｂを有するチョッパユニット１５で切断しているため、拡幅していない繊維束Ｆを切断する場合に比べ、切断刃１６ｂにおける繊維束Ｆと接触する部分の幅が広くなり、切断刃１６ｂの局部的な摩耗がさらに抑えられる。
また、擦過バー１４をコームガイド１３と同期させて揺動させているため、繊維束Ｆの幅方向で折り重なり、肉厚となることが抑えられている。そのため、切断刃１６ｂの局部的な摩耗がさらに抑えられる。
そして、切断刃１６ｂの局部的な摩耗が長時間にわたって抑えられるため、チョップド繊維束ＣＦが繋がった不良品の発生が長時間にわたって抑えられる。
【００６６】
＜他の実施形態＞
本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置は、長尺の繊維束を切断する切断刃を有する切断手段と、切断手段に供給される長尺の繊維束の走行方向を規制するガイド手段と、切断手段とガイド手段との間に設けられ、切断手段に供給される長尺の繊維束を拡幅する拡幅手段とを備えたものであればよく、図示例の製造装置に限定されない。
また、本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造方法は、切断手段に供給される長尺の繊維束の走行方向をガイド手段によって規制しつつ、切断手段とガイド手段との間に設けられた拡幅手段によって繊維束を拡幅した後、切断刃を有する切断手段によって繊維束を切断してチョップド繊維束を得る方法であればよく、図示例の製造装置を用いた方法に限定されない。
【００６７】
例えば、ガイド手段は、図示例のような供給ホース１１やコームガイド１３に限定されず、コームガイド１３以外の櫛状のガイド；角材、板、ロール等の表面に溝が形成された溝状のガイド等であっても構わない。
また、切断手段は、図示例のようなロータリーカッタ１６を備えたチョッパユニット１５に限定されず、切断刃を上下方向に往復動させる、いわゆるギロチンカッタを備えたチョッパユニット等であっても構わない。
また、拡幅手段は、擦過バーに限定されず、エアの吹き付け手段（エアノズル）等であってもよい。また、擦過バーは、円筒状のものに限定されない。
【００６８】
また、ガイド手段であるコームガイド１３を省略することも可能である。コームガイド１３を省略する場合でも、ガイド手段である複数の供給ホース１１を所定の間隔とすることによって、繊維束Ｆの走行方向を規制することが可能である。また、図４および図５において、コームガイド１３を省略する場合には、複数の供給ホース１１と擦過バー１４とを互いに同期させて揺動させることができる。これによって、切断刃１６ｂの局部的な摩耗を抑制することができる。
【００６９】
また、本発明のチョップド繊維束の製造装置は、第２実施形態のように揺動手段を有するものもに限定はされず、第１の実施形態のように揺動手段を省略しても構わない。
また、ガイド手段および切断手段は相対的に揺動すればよく、第２実施形態のように、ガイド手段を第１の揺動手段で揺動させ、切断手段を固定する実施形態に限定されない。
例えば、ガイド手段を固定し、切断手段を第２の揺動手段で揺動させてもよく、ガイド手段を第１の揺動手段で揺動させ、切断手段を第２の揺動手段で揺動させてもよい。
また、拡幅手段は、第２実施形態のようにガイド手段と同期させて揺動させることが好ましいが、ガイド手段と同期させずに揺動させてもよく、揺動させることなく固定してもよい。
【００７０】
＜繊維強化樹脂成形材料の製造＞
（繊維強化樹脂成形材料の製造装置）
図７は、本発明の第１の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置の一実施形態を示す側面図である。
繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、繊維束供給手段１１０と、第１のシート供給手段１１１と、第１の塗工手段１１２と、チョップド繊維束製造手段１１３と、第２のシート供給手段１１４と、第２の塗工手段１１５と、含浸手段１１６とを備える。
【００７１】
繊維束供給手段１１０は、複数のボビン１１７から引き出された長尺の繊維束Ｆを、複数のガイドロール１１８を介してチョップド繊維束製造手段１１３に向けて供給するものである。
【００７２】
第１のシート供給手段１１１は、第１の原反ロールＲ１から巻き出された長尺の第１の離型シートＳ１を第１の塗工手段１１２に向けて供給するものである。第１のシート供給手段１１１は、第１の離型シートＳ１を図中右方向に搬送する第１の搬送部１１９を備える。
【００７３】
第１の搬送部１１９は、ガイドロール１２０と、一対のプーリ１２１ａ，１２１ｂの間に無端ベルト１２２を懸架したコンベア１２３とを有する。ガイドロール１２０は、回転しながら第１の原反ロールＲ１から供給された第１の離型シートＳ１をコンベア１２３に向けて案内するものである。コンベア１２３は、一対のプーリ１２１ａ，１２１ｂを同一方向に回転させることによって無端ベルト１２２を周回させながら、無端ベルト１２２の面上において、第１の離型シートＳ１を図中右方向に向けて搬送するものである。
【００７４】
第１の塗工手段１１２は、ガイドロール１２０に近接した一方のプーリ１２１ａの直上に位置して、マトリックス樹脂組成物のペーストＰを供給する供給ボックス１２４を有する。供給ボックス１２４は、底面に形成されたスリット（図示略）からコンベア１２３により搬送される第１の離型シートＳ１の面上にペーストＰを所定の厚さで塗工するものである。
【００７５】
チョップド繊維束製造手段１１３は、本発明のチョップド繊維束の製造装置である。
チョップド繊維束製造手段１１３は、第１の塗工手段１１２よりも第１の離型シートＳ１の搬送方向の下流側に位置して、繊維束供給手段１１０から供給される繊維束Ｆをチョッパユニット１５で切断して得られたチョップド繊維束ＣＦを、コンベア１２３により搬送される第１の離型シートＳ１のペーストＰの上に散布するものである。
【００７６】
第２のシート供給手段１１４は、第２の原反ロールＲ２から巻き出された長尺の第２の離型シートＳ２を第２の塗工手段１１５に向けて供給するものである。第２のシート供給手段１１４は、第２の離型シートＳ２を含浸手段１１６に向けて搬送する第２の搬送部１２８を備える。
【００７７】
第２の搬送部１２８は、コンベア１２３により搬送される第１の離型シートＳ１の上方に位置して、複数のガイドロール１２９を有している。第２の搬送部１２８は、第２の原反ロールＲ２から供給された第２の離型シートＳ２を図中左方向に向けて搬送した後、回転する複数のガイドロール１２９によって第２の離型シートＳ２が搬送される方向を下方から図中右方向に向けて反転させる。
【００７８】
第２の塗工手段１１５は、図中左方向に向けて搬送される第２の離型シートＳ２の直上に位置して、マトリックス樹脂組成物のペーストＰを供給する供給ボックス１３０を有する。
供給ボックス１３０は、底面に形成されたスリット（図示略）から第２の離型シートＳ２の面上にペーストＰを所定の厚さで塗工するものである。
【００７９】
含浸手段１１６は、チョップド繊維束製造手段１１３よりも第１の離型シートＳ１の搬送方向の下流側に位置して、貼合機構１３１と、加圧機構１３２とを有する。
【００８０】
貼合機構１３１は、コンベア１２３の他方のプーリ１２１ｂの上方に位置して、複数の貼合ロール１３３を有する。
複数の貼合ロール１３３は、ペーストＰが塗工された第２の離型シートＳ２の背面に接触した状態で第２の離型シートＳ２の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１３３は、第１の離型シートＳ１に対して第２の離型シートＳ２が徐々に接近するように配置されている。
【００８１】
貼合機構１３１は、第１の離型シートＳ１の上に第２の離型シートＳ２を重ね合わせるとともに、第１の離型シートＳ１と第２の離型シートＳ２との間にチョップド繊維束ＣＦおよびペーストＰを挟み込みながら、互いに貼合された状態で加圧機構１３２側へと搬送するものである。以下、チョップド繊維束ＣＦおよびペーストＰを挟み込みながら、互いに貼合された第１の離型シートＳ１および第２の離型シートＳ２を貼合シートＳ３という。
【００８２】
加圧機構１３２は、第１の搬送部１１９（コンベア１２３）の下流側に位置して、一対のプーリ１３４ａ，１３４ｂの間に無端ベルト１３５ａを懸架した下側コンベア１３６Ａと、一対のプーリ１３４ｃ，１３４ｄの間に無端ベルト１３５ｂを懸架した上側コンベア１３６Ｂとを有する。下側コンベア１３６Ａと上側コンベア１３６Ｂとは、互いの無端ベルト１３５ａ，１３５ｂを突き合わせた状態で、互いに対向して配置されている。
【００８３】
加圧機構１３２は、下側コンベア１３６Ａの一対のプーリ１３４ａ，１３４ｂを同一方向に回転させることによって無端ベルト１３５ａを周回させるとともに、上側コンベア１３６Ｂの一対のプーリ１３４ｃ，１３４ｄを同一方向に回転させることによって無端ベルト１３５ｂを無端ベルト１３５ａと同じ速さで逆向きに周回させるものである。これにより、無端ベルト１３５ａ，１３５ｂの間に挟み込まれた貼合シートＳ３を図中右方向に向けて搬送する。
【００８４】
下側コンベア１３６Ａには、無端ベルト１３５ａに加わる張力を調整するための一対のテンションプーリ１３７ａ，１３７ｂが配置されている。同様に、上側コンベア１３６Ｂには、無端ベルト１３５ｂに加わる張力を調整するための一対のテンションプーリ１３７ｃ，１３７ｄが配置されている。これらのテンションプーリ１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃ，１３７ｄは、無端ベルト１３５ａ，１３５ｂの突合せ部分とは反対側に設けられている。
【００８５】
加圧機構１３２は、複数の下側ロール１３８ａと、複数の上側ロール１３８ｂとを有する。複数の下側ロール１３８ａは、無端ベルト１３５ａ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１３８ｂは、無端ベルト１３５ｂ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。また、複数の下側ロール１３８ａと複数の上側ロール１３８ｂ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。
【００８６】
加圧機構１３２は、無端ベルト１３５ａ，１３５ｂの間を貼合シートＳ３が通過する間に、第１の離型シートＳ１と第２の離型シートＳ２との間に挟み込まれたペーストＰおよびチョップド繊維束ＣＦを複数の下側ロール１３８ａおよび複数の上側ロール１３８ｂにより加圧するものである。
【００８７】
（繊維強化樹脂成形材料の製造方法）
図７に示す繊維強化樹脂成形材料の製造装置を用いた繊維強化樹脂成形材料の製造方法について説明する。
【００８８】
チョップド繊維束製造手段１１３におけるアンビルロール１７とタッチロール１８との間に長尺の繊維束Ｆを挟み込みながらアンビルロール１７とタッチロール１８とを互いに逆向きに回転させることによって、繊維束供給手段１１０から繊維束Ｆを引き出し、複数のガイドロール１１８を介してチョップド繊維束製造手段１１３に向けて供給する。
【００８９】
第１のシート供給手段１１１における第１の搬送部１１９のコンベア１２３を駆動させることによって、第１の原反ロールＲ１から巻き出された長尺の第１の離型シートＳ１を第１の塗工手段１１２に向けて供給する。
【００９０】
第１の塗工手段１１２における供給ボックス１２４から、マトリックス樹脂組成物のペーストＰをコンベア１２３により搬送される第１の離型シートＳ１の面上に供給し、所定の厚さで塗工する。
【００９１】
チョップド繊維束製造手段１１３におけるチョッパユニット１５によって、繊維束供給手段１１０から供給される長尺の繊維束Ｆを切断し、チョップド繊維束ＣＦを得る。チョッパユニット１５から自然落下するチョップド繊維束ＣＦを、コンベア１２３により搬送される第１の離型シートＳ１のペーストＰの上に散布する。
【００９２】
含浸手段１１６の加圧機構１３２における上側コンベア１３６Ｂを駆動させることによって、第２のシート供給手段１１４の第２の原反ロールＲ２から巻き出された長尺の第２の離型シートＳ２を第２の搬送部１２８を介して第２の塗工手段１１５に向けて供給する。
【００９３】
第２の塗工手段１１５における供給ボックス１３０から、マトリックス樹脂組成物のペーストＰを図中左方向に向けて搬送される第２の離型シートＳ２の面上に供給し、所定の厚さで塗工する。
【００９４】
含浸手段１１６の貼合機構１３１によって、第１の離型シートＳ１の上に第２の離型シートＳ２を重ね合わせるとともに、第１の離型シートＳ１と第２の離型シートＳ２との間にチョップド繊維束ＣＦおよびペーストＰを挟み込み、貼合シートＳ３を得る。
【００９５】
含浸手段１１６の加圧機構１３２における下側コンベア１３６Ａおよび上側コンベア１３６Ｂを駆動させるによって、貼合シートＳ３を図中右方向に向けて搬送しながら、第１の離型シートＳ１と第２の離型シートＳ２との間に挟み込まれたペーストＰおよびチョップド繊維束ＣＦを複数の下側ロール１３８ａおよび複数の上側ロール１３８ｂにより加圧する。このとき、ペーストＰは、チョップド繊維束ＣＦを挟んだ両側からチョップド繊維束ＣＦの間に含浸される。
【００９６】
このようにして、チョップド繊維束ＣＦの間に熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂成形材料の原反Ｒを得ることができる。また、繊維強化樹脂成形材料の原反Ｒは、所定の長さで切断されることによって、最終的にシート状の繊維強化樹脂成形材料（ＳＭＣ）として出荷される。なお、第１の離型シートＳ１および第２の離型シートＳ２は、繊維強化樹脂成形材料の成形前に繊維強化樹脂成形材料から剥離される。
【００９７】
（マトリックス樹脂組成物）
マトリックス樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含む。
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、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。
マトリックス樹脂組成物は、充填剤（炭酸カルシウム等）、低収縮化剤、離型剤、硬化開始剤、増粘剤等を含んでいてもよい。
【００９８】
（作用機序）
以上説明した本発明の第１の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置および製造方法にあっては、本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置および製造方法によってチョップド繊維束を得ているため、チョップド繊維束が繋がった不良品の発生が長時間にわたって抑えられる。その結果、得られる繊維強化樹脂成形材料中の繊維方向に偏りが生じにくく、繊維方向の偏りが抑えられた繊維強化樹脂成形材料を長時間にわたって安定して製造できる。また、繊維強化樹脂成形材料から製造される繊維強化複合材料成形品の強度に異方性が生じにくい。また、成形時の流動性の低下が抑えられるため所望する形状に成形することができる。
【００９９】
＜他の実施形態＞
本発明の第１の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置と、チョップド繊維束の製造装置によって得られたチョップド繊維束にマトリックス樹脂組成物を含浸させる含浸手段とを備えたものであればよく、図示例の製造装置に限定されない。
また、本発明の第１の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造方法によってチョップド繊維束を得て、チョップド繊維束にマトリックス樹脂組成物を含浸させる方法であればよく、図示例の製造装置を用いた方法に限定されない。
【０１００】
例えば、図示例以外のＳＭＣの製造装置におけるチョップド繊維束製造手段として、本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置を採用したものであってもよい。
また、スタンパブルシートの製造装置におけるチョップド繊維束製造手段として、本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置を採用したものであってもよい。なお、スタンパブルシートを製造する際には、マトリックス樹脂組成物としては、熱可塑性樹脂を含むものを用いる。
【０１０１】
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン、ポリエステル（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）、ポリエチレンメタクリレート、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブチレン−スチレン共重合体、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、アクリロニトリル−スチレン共重合体等が挙げられる。また、これらの樹脂は２種類以上をブレンドして用いてもよい。
【０１０２】
＜＜本発明の第２の態様＞＞
＜炭素繊維束用切断刃＞
図８は、本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用切断刃の一実施形態を示す側面図および正面図である。
炭素繊維束用切断刃２６ｂは、平板状の平刃である。炭素繊維束用切断刃２６ｂは、平板状の基部２６１と；炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さ方向に沿った第１の辺に形成され、第１の辺に沿って延びる刃先部２６２とを有する。
【０１０３】
炭素繊維束用切断刃２６ｂの厚さＴは、０．７ｍｍ以下であり、０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下が好ましく、０．２５〜０．５ｍｍがより好ましい。炭素繊維束用切断刃２６ｂの厚さＴが０．７ｍｍ以下であれば、炭素繊維束を切断するための局所曲げ形状を形成しつつ炭素繊維束用切断刃２６ｂを後述するロールの溝に捩りながら挿入する作業が容易となる。炭素繊維束用切断刃２６ｂの厚さＴが０．１ｍｍ以上であれば、刃を付ける寸法（先端を鋭利にしてある長さ）を確保しつつ、炭素繊維束の切断時に切断力による刃先の破損を防止でき、また、炭素繊維束用切断刃２６ｂに捩じりを加えて後述するロールの溝に挿入する作業をしてもさらに割れにくくなる。
【０１０４】
炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さＬは、３００ｍｍ以上であり、４００〜２０００ｍｍが好ましく、５００〜１８００ｍｍがより好ましい。炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さＬが３００ｍｍ以上であれば、後述する炭素繊維束用ロータリーカッタのロールの回転軸方向に対する炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さ方向の傾き（捩じり）を小さくできる。また、一度に多くの炭素繊維束を切断でき、チョップド炭素繊維束の生産性が向上する。炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さＬが２０００ｍｍ以下であれば、炭素繊維束用切断刃２６ｂを取り扱いやすく、炭素繊維束用切断刃２６ｂが割れにくい。
【０１０５】
炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さＬと、炭素繊維束用切断刃２６ｂの高さＨとの比（Ｌ／Ｈ）は、１１超が好ましく、３０〜３６０がより好ましく、５０〜２５０がさらに好ましい。Ｌ／Ｈが１１超であれば、炭素繊維束用切断刃２６ｂを後述するロールの溝に捩りながら挿入する作業が容易になる。Ｌ／Ｈが３６０以下であれば、炭素繊維束用切断刃２６ｂを取り扱いやすく、炭素繊維束用切断刃２６ｂが割れにくい。
【０１０６】
基部２６１および刃先部２６２の材料は、鉄鋼材料である。
鉄鋼材料としては、第１の態様における切断刃１６ｂの材料として例示した鉄鋼材料と同様のものが挙げられる。
【０１０７】
本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用切断刃としては、下記の切断刃（Ｉ）および切断刃（ＩＩ）が挙げられる。
切断刃（Ｉ）：
刃先部の先端の刃角度が、２５〜５０度であり、かつ刃先部の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する炭素繊維束用切断刃。
切断刃（ＩＩ）：
刃先部の先端の刃角度が、３５〜５０度であり、かつ刃先部の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有しない炭素繊維束用切断刃。
【０１０８】
（切断刃（Ｉ））
切断刃（Ｉ）における刃先部２６２の先端の刃角度θは、２５〜５０度であり、２５〜３５度がより好ましい。刃角度θが２５度以上であり、かつ刃先部２６２の表面に特定のコーティング層を有すれば、刃先が磨耗しにくい。刃角度θが５０度以下であれば、切断抵抗が低くなり、炭素繊維束を切断しやすい。
【０１０９】
刃先部２６２の先端の刃角度θが小さいと刃先が磨耗しやすい。よって、切断刃（Ｉ）においては、刃先部２６２の表面に特定のコーティング層（図示略）を設ける。
コーティング層は、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなる。
【０１１０】
コーティング層の厚さは、１μｍ超が好ましく、２〜１０μｍがより好ましい。コーティング層の厚さが１μｍ超であれば、刃先がさらに磨耗しにくい。コーティング層の厚さが１０μｍ以下であれば、コーティング層の剥がれもなく、切断抵抗が低くなり、炭素繊維束を切断しやすい。
【０１１１】
コーティング層は、刃先部２６２の先端付近の表面に存在すればよく、基部２６１の表面に存在しなくてもよく、刃先部２６２の表面の全体に存在していなくてもよい。
コーティング層の幅は、刃先部２６２の先端から０．２〜５．０ｍｍが好ましく、０．５〜２．０ｍｍがより好ましく、後述するロータリーカッタのロールの周面より突き出す部分の幅がさらに好ましい。
【０１１２】
コーティング層は、物理蒸着法（イオンプレーティング法、真空蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング法等）、化学蒸着法等の公知の方法によって形成できる。
【０１１３】
（切断刃（ＩＩ））
切断刃（ＩＩ）における刃先部２６２の先端の刃角度θは、３５〜５０度であり、３７〜４３度がより好ましい。刃角度θが３５度以上であれば、刃先が磨耗しにくい。刃角度θが５０度以下であれば、切断抵抗が低くなり、炭素繊維束を切断しやすい。
【０１１４】
刃先部２６２の先端の刃角度θが大きいと刃先が磨耗しにくい。よって、第２の態様においては、刃先部２６２の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなる特定のコーティング層を設ける必要がない。
【０１１５】
（作用機序）
以上説明した炭素繊維束用切断刃２６ｂにあっては、基部２６１および刃先部２６２が鉄鋼材料からなるため、薄く（厚さ：０．７ｍｍ以下）かつ長い（長さ：３００ｍｍ以上）ものであるにもかかわらず、捩じりを加えた際に割れにくい。一方、切断刃の材料としてよく用いられる超硬合金の場合、薄く（厚さ：０．７ｍｍ以下）かつ長い（長さ：３００ｍｍ以上）ものであっても、捩じりを加えた際に容易に割れやすい。
また、以上説明した炭素繊維束用切断刃２６ｂにあっては、基部２６１および刃先部２６２が鉄鋼材料からなるため、超硬合金からなる切断刃に比べ、安価である。
【０１１６】
また、以上説明した炭素繊維束用切断刃２６ｂにあっては、刃先部２６２の先端の刃角度θが２５〜５０度であり、かつ刃先部２６２の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する、または前記コーティング層を有しない場合であっても、刃先部２６２の先端の刃角度θが３５〜５０度であるため、刃先が磨耗しにくい。
【０１１７】
（他の実施形態）
本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用切断刃は、厚さが０．７ｍｍ以下であり、長さが３００ｍｍ以上である平刃状の炭素繊維束用切断刃であり；鉄鋼材料からなる平板状の基部と、炭素繊維束用切断刃の長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部とを有し；刃先部の先端の刃角度が２５〜５０度であり、かつ刃先部の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する、または刃先部の先端の刃角度が３５〜５０度であり、かつ前記コーティング層を有しないものであればよく、図示例の炭素繊維束用切断刃に限定されない。
【０１１８】
例えば、刃先部２６２は、図８に示すような両刃に限定されず、図９に示すような片刃であってもよく、図１０に示すような、刃角度が先端に向かうにしたがって段階的に大きくされた、二段刃等の多段刃であってもよい。
【０１１９】
＜炭素繊維束用ロータリーカッタ＞
図１１は、本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用ロータリーカッタの一実施形態を示す正面図である。
炭素繊維束用ロータリーカッタ２６は、ロール２６ａの回転軸方向に対して長さ方向が傾き（捩じり）を有するように、かつロール２６ａの周方向に所定間隔をあけて複数の炭素繊維束用切断刃２６ｂがロール２６ａの周面に取り付けられたものである。
【０１２０】
ロール２６ａは、金属製（ステンレス鋼製等）である。ロール２６ａの周面には、炭素繊維束用切断刃２６ｂを嵌合するための溝がロールの回転軸方向に対して長さ方向がわずかに傾き（捩じり）を有するように螺旋状に形成されている。
【０１２１】
ロール２６ａの溝には、炭素繊維束用切断刃２６ｂの基部２６１がスペーサおよび板バネとともに挿入され、少なくとも刃先部２６２がロール２６ａの周面から突出するように固定されている。
【０１２２】
炭素繊維束用切断刃２６ｂと炭素繊維束用切断刃２６ｂとのロール２６ａの周方向の間隔は、チョップド炭素繊維束の長さと同じとされる。炭素繊維束用切断刃２６ｂと炭素繊維束用切断刃２６ｂとの間隔、すなわちチョップド炭素繊維束の長さは、通常、５〜１００ｍｍであり、１０〜５５ｍｍが好ましい。
【０１２３】
ロール２６ａの回転軸方向に対する炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さ方向の傾き（捩じり）は、ロール２６ａの長さ（面長）、切断される炭素繊維束の長さ、および一度に切断する炭素繊維束の本数（１本の場合が多い）で決定される。炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さ方向をロールの回転軸方向と同じ方向とした場合、平行に配列した複数の炭素繊維束Ｆ’が１本の炭素繊維束用切断刃２６ｂによって同時に切断されるため、切断のたびに炭素繊維束用ロータリーカッタ２６および後述のアンビルロールに大きな力が加わり、これが連続して発生することによって後述のチョッパユニットが大きく振動し、大きな騒音となる。一方、ロール２６ａの回転軸方向に対して長さ方向が傾き（捩じり）を有して取り付けられることによって、平行に配列した複数の炭素繊維束Ｆ’における各炭素繊維束Ｆ’が、１本の炭素繊維束用切断刃２６ｂの第１の端部から第２の端部に向かって順番に切断される。そのため、切断のたびに炭素繊維束用ロータリーカッタ２６および後述のアンビルロールに大きな力が加わることがなく、後述のチョッパユニットの振動が抑えられる。
【０１２４】
ロール２６ａの回転軸方向に対する炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さ方向の傾き（捩じり）は、炭素繊維束用切断刃２６ｂの第２の端部の周方向の位置と、これと隣り合う炭素繊維束用切断刃２６ｂの第１の端部の周方向の位置とが同じ位置になるように設定されることが好ましい。炭素繊維束用切断刃２６ｂが、炭素繊維束用切断刃２６ｂの第２の端部の周方向の位置と、これと隣り合う炭素繊維束用切断刃２６ｂの第１の端部の周方向の位置とが同じ位置になるように、ロール２６ａの回転軸方向に対して長さ方向が傾き（捩じり）を有して取り付けられることによって、平行に配列した複数の炭素繊維束Ｆ’における各炭素繊維束Ｆ’が、１本の炭素繊維束用切断刃２６ｂの第１の端部から第２の端部に向かって順番に切断され、かつ１本の炭素繊維束用切断刃２６ｂによる切断が完了した後に、これと隣り合う炭素繊維束用切断刃２６ｂによる切断が開始される。そのため、切断のたびに炭素繊維束用ロータリーカッタ２６および後述のアンビルロールに大きな力が加わることがなく、後述のチョッパユニットの振動が抑えられる。
【０１２５】
（作用機序）
以上説明した炭素繊維束用ロータリーカッタ２６にあっては、炭素繊維束用切断刃２６ｂの基部２６１および刃先部２６２が鉄鋼材料からなるため、炭素繊維束用切断刃２６ｂを取り付ける際に、炭素繊維束用切断刃２６ｂに捩じりが加わっても加えた際に炭素繊維束用切断刃２６ｂが割れにくい。
また、以上説明した炭素繊維束用ロータリーカッタ２６にあっては、炭素繊維束用切断刃２６ｂの基部２６１および刃先部２６２が鉄鋼材料からなるため、超硬合金からなる切断刃を有するロータリーカッタに比べ、安価である。
【０１２６】
また、以上説明した炭素繊維束用ロータリーカッタ２６にあっては、刃先部２６２の先端の刃角度θが２５〜５０度であり、かつ刃先部２６２の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する、または前記コーティング層を有しない場合であっても、刃先部２６２の先端の刃角度θが３５〜５０度である炭素繊維束用切断刃２６ｂを有するため、炭素繊維束用切断刃２６ｂの刃先が磨耗しにくい。
【０１２７】
（他の実施形態）
本発明の炭素繊維束用ロータリーカッタは、ロールと；ロールの回転軸方向に対して長さ方向が傾きを有するように、かつロールの周方向に所定間隔をあけてロールの周面に取り付けられた複数の切断刃とを有し；切断刃が本発明の炭素繊維束用切断刃であるものであればよく、図示例の炭素繊維束用ロータリーカッタに限定されない。
【０１２８】
＜チョップド炭素繊維束の製造装置＞
図１２は、本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置の一実施形態を示す上面図であり、図１３は、図１２のチョップド炭素繊維束の製造装置の側面図である。
チョップド炭素繊維束の製造装置は、外部から供給された長尺の炭素繊維束Ｆ’を下方に向けて吐出する複数の供給ホース１１と；供給ホース１１から吐出された炭素繊維束Ｆ’を略水平方向に案内するガイドロール１２と；ガイドロール１２の下流に設けられ、炭素繊維束Ｆ’の走行方向を規制するコームガイド１３（ガイド手段）と；コームガイド１３の下流に設けられ、炭素繊維束Ｆ’を引き込みつつ炭素繊維束Ｆ’を切断するチョッパユニット２５（切断手段）とを備える。
以下、図１および図２のチョップド炭素繊維束の製造装置と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
【０１２９】
チョッパユニット２５は、図１および図２のロータリーカッタ１６を炭素繊維束用ロータリーカッタ２６に変更した以外は、図１および図２のチョッパユニット１５と同様のものである。
【０１３０】
（チョップド炭素繊維束の製造方法）
図１２および図１３に示すチョップド炭素繊維束の製造装置を用いたチョップド炭素繊維束の製造方法は、繊維束Ｆが炭素繊維束Ｆ’に変更され、擦過バー１４が省略され、ロータリーカッタ１６が炭素繊維束用ロータリーカッタ２６に変更され、チョップド繊維束ＣＦの代わりにチョップド炭素繊維束ＣＦ’が得られる以外は、図１および図２に示すチョップド繊維束の製造装置を用いたチョップド繊維束の製造方法と同様であり、詳しい説明を省略する。
【０１３１】
（炭素繊維束）
炭素繊維束Ｆ’としては、複数の炭素繊維が一方向に引き揃えられた扁平状の一方向性炭素繊維束等が挙げられる。
炭素繊維束Ｆ’は、サイジング剤等で処理されたものであってもよい。
炭素繊維束Ｆ’は、炭素繊維製造メーカーが標準的に生産している製品の中から比較的安価に入手可能な、１０００〜６００００本の炭素繊維からなるものが好ましく、１００００〜６０００００本の炭素繊維からなるもの（レギュラートウおよびラージトウと呼ばれる。）がより好ましい。
炭素繊維の直径は、４〜１０μｍが好ましく、５〜８μｍがより好ましい。
炭素繊維は、表面処理が施されているものであってもよい。
炭素繊維は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【０１３２】
（作用機序）
以上説明した本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置にあっては、切断刃の刃先が磨耗しにくい本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用ロータリーカッタを備えているため、チョップド炭素繊維束を長時間連続して生産性よく製造できる。
また、以上説明した本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置にあっては、ロールの回転軸方向に対して長さ方向が傾きを有するように複数の切断刃が取り付けられた本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用ロータリーカッタを備えているため、炭素繊維束を切断する際の振動が抑えられる。
【０１３３】
（他の実施形態）
本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置は、本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用ロータリーカッタを備えたものであればよく、図示例の製造装置に限定されない。
【０１３４】
例えば、ガイド手段は、図示例のようなコームガイド１３に限定されず、コームガイド１３以外の櫛状のガイド；角材、板、ロール等の表面に溝が形成された溝状のガイド等であっても構わない。
【０１３５】
また、コームガイド１３（ガイド手段）とチョッパユニット２５（切断手段）との間に、炭素繊維束Ｆ’を拡幅する拡幅手段を備えていてもよい。拡幅手段としては、擦過バー、エアの吹き付け手段（エアノズル）等が挙げられる。拡幅手段によって拡幅した長尺の炭素繊維束Ｆ’を、炭素繊維束用切断刃２６ｂを有するチョッパユニット２５で切断した場合、拡幅していない炭素繊維束Ｆ’を切断した場合に比べ、炭素繊維束用切断刃２６ｂにおける炭素繊維束Ｆ’と接触する部分の幅が広くなり、炭素繊維束用切断刃２６ｂの局部的な磨耗が比較的抑えられる。
【０１３６】
また、コームガイド１３（ガイド手段）を炭素繊維束Ｆ’の走行を規制している方向、すなわち鉛直方向と交差（直交）する方向かつ炭素繊維束Ｆ’の走行方向と交差（直交）する方向に揺動させる揺動手段を備えていてもよい。コームガイド１３を、炭素繊維束Ｆ’の走行を規制している方向、すなわち鉛直方向と交差（直交）する方向かつ炭素繊維束Ｆ’の走行方向と交差（直交）する方向に揺動させた場合、炭素繊維束Ｆ’の走行位置が、チョッパユニット２５における炭素繊維束用切断刃２６ｂの長さ方向と略同方向に揺動する。その結果、炭素繊維束用切断刃２６ｂにおいて炭素繊維束Ｆ’と接触する位置も揺動することになるため、炭素繊維束用切断刃２６ｂが均一に磨耗し、炭素繊維束用切断刃２６ｂの局部的な磨耗が抑えられる。
【０１３７】
＜繊維強化樹脂成形材料の製造＞
（繊維強化樹脂成形材料の製造装置）
図１４は、本発明の第２の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置の一実施形態を示す側面図である。
繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、繊維束供給手段１１０と、第１のシート供給手段１１１と、第１の塗工手段１１２と、チョップド炭素繊維束製造手段２１３と、第２のシート供給手段１１４と、第２の塗工手段１１５と、含浸手段１１６とを備える。
以下、図７の繊維強化樹脂成形材料の製造装置と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
【０１３８】
チョップド炭素繊維束製造手段２１３は、本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置である。
チョップド炭素繊維束製造手段２１３は、擦過バー１４を省略し、ロータリーカッタ１６を炭素繊維束用ロータリーカッタ２６に変更した以外は、図７のチョップド繊維束製造手段１１３と同様のものである。
【０１３９】
（繊維強化樹脂成形材料の製造方法）
図１４に示す繊維強化樹脂成形材料の製造装置を用いた繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、繊維束Ｆが炭素繊維束Ｆ’に変更され、チョップド繊維束製造手段１１３がチョップド炭素繊維束製造手段２１３に変更され、チョップド繊維束ＣＦの代わりにチョップド炭素繊維束ＣＦ’が得られる以外は、図７に示す繊維強化樹脂成形材料の製造装置を用いた繊維強化樹脂成形材料の製造方法と同様であり、詳しい説明を省略するについて説明する。
【０１４０】
（作用機序）
以上説明した本発明の第２の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置にあっては、チョップド炭素繊維束を長時間連続して生産性よく製造できる本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置を備えているため、繊維強化樹脂成形材料を長時間連続して生産性よく製造できる。
【０１４１】
＜他の実施形態＞
本発明の第２の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置と、チョップド炭素繊維束の製造装置によって得られたチョップド炭素繊維束にマトリックス樹脂組成物を含浸させる含浸手段とを備えたものであればよく、図示例の製造装置に限定されない。
【０１４２】
例えば、図示例以外のＳＭＣの製造装置におけるチョップド炭素繊維束製造手段として、本発明のチョップド炭素繊維束の製造装置を採用したものであってもよい。
また、スタンパブルシートの製造装置におけるチョップド炭素繊維束製造手段として、本発明のチョップド炭素繊維束の製造装置を採用したものであってもよい。なお、スタンパブルシートを製造する際には、マトリックス樹脂組成物としては、熱可塑性樹脂を含むものを用いる。
【０１４３】
＜＜本発明の第３の態様＞＞
＜裁断機＞
本発明の第３の態様に係る裁断機は、長尺の繊維束を連続的に裁断するための裁断機である。本発明の裁断機は、カッターロールと、ゴムロールとを備えている。本発明の第３の態様に係る裁断機においては、カッターロールの刃がゴムロールの外周面に押し付けられつつ、カッターロールとゴムロールとが互いに逆向きに回転し、繊維束を挟み込みながら連続的に裁断する。
【０１４４】
以下、本発明の第３の態様に係る裁断機の一実施形態を示して詳細に説明する。本実施形態の裁断機３１は、図１５に示すように、外周面に複数の平板状の刃３６が設けられたカッターロール３２と、ゴムロール３３と、ピンチロール３４とを備えている。カッターロール３２、ゴムロール３３及びピンチロール３４は、いずれも円筒状のロールである。
【０１４５】
カッターロール３２とゴムロール３３とは、カッターロール３２の刃３６がゴムロール３３の外周面３３ａに押し付けられた状態で、互いに水平方向に並んで隣接している。カッターロール３２とゴムロール３３は、互いに逆向きに回転するようになっている。この例では、ゴムロール３３の右側にカッターロール３２が配置され、ゴムロール３３が右回転し、カッターロール３２が左回転するようになっている。
【０１４６】
また、ピンチロール３４は、ゴムロール３３におけるカッターロール３２の刃３６が押し付けられる位置よりも上側において、ゴムロール３３との間に長尺の繊維束ｆ’を挟み込むように設けられている。ゴムロール３３とピンチロール３４とは、繊維束ｆ’を挟み込んだ状態で互いに逆向きに回転し、繊維束ｆ’を引き込むようになっている。この例では、ゴムロール３３が右回転し、カッターロール３２とピンチロール３４が左回転して、左側から引き込んだ長尺の繊維束ｆ’をゴムロール３３の外周面３３ａに沿わせつつ下方に送るようになっている。
【０１４７】
裁断機３１においては、ゴムロール３３とピンチロール３４が長尺の繊維束ｆ’を挟み込んだ状態で互いに逆向きに回転することで、繊維束ｆ’が引き込まれる。そして、ピンチロール３４よりも下流側において、ゴムロール３３と逆方向に回転するカッターロール３２の複数の刃３６により長尺の繊維束ｆ’が連続的に裁断され、複数の繊維束ｆ（チョップド繊維束）が形成される。
【０１４８】
（カッターロール）
カッターロール３２は、円筒状のロール本体３５と、ロール本体３５の外周面３５ａから径方向に突出するように設けられた複数の平板状の刃３６と、を備えている。カッターロール３２における各々の刃３６は、外周面３５ａにおいて周方向に間隔を開けて、ロール本体３５の軸方向に延在するように設けられている。
ロール本体の直径は、特に限定されず、例えば、公知の裁断機におけるカッターロールの直径と同等にすることができる。ロール本体の長さは、特に限定されず、適宜設定すればよい。
【０１４９】
刃３６の長さ方向に垂直な断面形状は長方形状になっている。刃３６の先端には、平坦で刃３６の高さ方向に垂直な先端面３６ａが形成されている。本発明では、刃の先端に刃の高さ方向に垂直な先端面が形成されていることで、カッターロールの刃がゴムロールの外周面に押し付けられても、ゴムロールの外周面が傷つくことが抑制される。
【０１５０】
刃３６の厚さＴ（図１６）は、０．１０〜０．３６ｍｍが好ましく、０．１０〜０．１２ｍｍがより好ましい。刃の厚さが０．３６ｍｍ以下であれば、繊維束を裁断することが容易になる。刃の厚さが０．１２ｍｍ以下であれば、裁断対象の繊維束の引張り強度によらず繊維束を裁断することが容易になる。また、金属よりも硬度が高い炭素繊維等からなる繊維束を継続的に裁断すると刃先が摩耗する。刃の厚さが上限値以下であれば、刃が摩耗しても裁断性能が低下しないため、カッターロールの交換頻度を低くすることができる。刃の厚さが下限値以上であれば、切断時に刃の破損が発生しにくい。
【０１５１】
刃の高さ、すなわち外周面から刃の先端までの長さは、０．５〜３．０ｍｍが好ましく、１．０〜２．０ｍｍがより好ましい。刃の高さが下限値以上であれば、厚み斑が厚めになってもミスカットは発生しにくい。刃の高さが上限値以下であれば、刃先の欠損（チッピング）の発生を抑制しやすい。
【０１５２】
刃の長さは、特に限定されない。例えば、カッターロールの軸方向における一端から他端まで刃を形成することができる。刃はロール本体の外周面において軸方向に延在するように設けられる態様には限定されず、例えば、ロール本体の外周面を正面視したときに刃が軸方向に対して傾斜するように、螺旋状に設けられていてもよい。
カッターロールの外周面の周方向に配置される刃の数は、ロール本体の直径や、裁断により得ようとするチョップド繊維束の長さ等に応じて適宜設定すればよい。
外周面の周方向における各刃の間隔は、裁断により得ようとするチョップド繊維束の長さに応じて適宜設定すればよい。
【０１５３】
カッターロールの材質は、繊維束を裁断できるものであればよく、公知の材質を採用することができる。カッターロールの材質の具体例としては、例えば、鉄、ステンレス鋼、超鋼等が挙げられる。
【０１５４】
（ゴムロール）
ゴムロール３３としては、繊維束を裁断する裁断機に用いられる公知のゴムロールを使用することができる。ゴムロールの材質としては、例えば、ウレタンゴム、ニトリルゴム等が挙げられる。ゴムロールの直径は、特に限定されず、例えば、公知の裁断機におけるゴムロールの直径と同等にすることができる。ゴムロールの長さは、特に限定されず、適宜設定すればよい。
【０１５５】
（ピンチロール）
ピンチロール３４としては、繊維束を裁断する裁断機に用いられる公知のピンチロールを使用することができ、例えば、ステンレス鋼製のピンチロールが挙げられる。ピンチロールの直径は、特に限定されず、例えば、公知の裁断機におけるピンチロールの直径と同等にすることができる。ピンチロールの長さは、特に限定されず、適宜設定すればよい。
【０１５６】
従来の裁断機に用いられるカッターロールでは、繊維束を裁断するために刃の先端部が先鋭化されている。しかし、そのためにゴムロールの外周面が刃の先端部で傷つけられ、ゴム屑が生じやすく、繊維強化樹脂材料に混入するおそれがある。これに対して、本発明の裁断機においては、カッターロールの刃に、平坦で刃の高さ方向に垂直な先端面が形成されている。これにより、繊維束の裁断時に刃がゴムロールの外周面に押し付けられる際には、刃の平坦な先端面が押し付けられる。そのため、ゴムロールの外周面が傷つきにくく、ゴム屑が生じにくいため、繊維強化樹脂材料を製造する際にゴム屑が混入することが抑制される。
【０１５７】
＜繊維強化樹脂材料の製造装置＞
本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造装置は、本発明の第３の態様に係る裁断機と、前記裁断機によって裁断された繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物を含浸させる含浸部と、を備えている。本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造装置は、本発明の第３の態様に係る裁断機を備える以外は、公知の態様を採用できる。
【０１５８】
以下、本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造装置の一実施形態として、図１７に例示した製造装置３００について説明する。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。
【０１５９】
製造装置３００は、繊維束供給部３１０と、第１のキャリアシート供給部３１１と、第１の搬送部３２０と、第１の塗工部３１２と、裁断機３１と、第２のキャリアシート供給部３１４と、第２の搬送部３２８と、第２の塗工部３１５と、含浸部３１６と、収納容器３４０と、を備えている。
【０１６０】
第１のキャリアシート供給部３１１は、第１の原反ロールＲ１から引き出された長尺の第１キャリアシートＣ１を第１の搬送部３２０へと供給する。第１の搬送部３２０は、一対のプーリ３２１ａ，３２１ｂの間に無端ベルト３２２を掛け合わせたコンベア３２３を備えている。コンベア３２３では、一対のプーリ３２１ａ，３２１ｂを同一方向に回転させることによって無端ベルト３２２を周回させ、無端ベルト３２２の面上において第１キャリアシートＣ１をＸ軸方向の右側に向けて搬送する。
【０１６１】
第１の塗工部３１２は、第１の搬送部３２０におけるプーリ３２１ａ側の直上に位置しており、マトリックス樹脂組成物からなるペーストＰを供給するコータ３２４を備えている。第１キャリアシートＣ１がコータ３２４を通過することで、第１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Ｓ’１が形成される。第１樹脂シートＳ’１は、第１キャリアシートＣ１の搬送に伴って走行する。
【０１６２】
繊維束供給部３１０は、長尺の繊維束ｆ’を複数のボビン３１７から引き出しながら、複数のガイドロール３１８を介して裁断機３１に向けて供給する。裁断機３１は、第１の塗工部３１２よりも搬送方向の後段において、第１キャリアシートＣ１の上方に位置している。裁断機３１では、供給された繊維束ｆ’がゴムロール３３とカッターロール３２に挟み込まれて所定の長さに連続的に裁断される。裁断された繊維束ｆは落下して第１樹脂シートＳ’１の上に散布され、シート状繊維束群ＳＦが形成される。
【０１６３】
第２のキャリアシート供給部３１４は、第２の原反ロールＲ２から引き出された長尺の第２キャリアシートＣ２を第２の搬送部３２８へと供給する。第２の搬送部３２８は、コンベア３２３により搬送される第１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３２９を備えている。第２の搬送部３２８は、第２のキャリアシート供給部３１４から供給された第２キャリアシートＣ２を、第１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３２９によって第１キャリアシートＣ１と同じ方向に反転させる。
【０１６４】
第２の塗工部３１５は、第１キャリアシートＣ１とは反対方向に搬送されている第２キャリアシートＣ２の直上に位置し、マトリックス樹脂組成物からなるペーストＰを供給するコータ３３０を備えている。第２キャリアシートＣ２がコータ３３０を通過することで、第２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Ｓ’２が形成されるようになっている。第２樹脂シートＳ’２は、第２キャリアシートＣ２の搬送に伴って走行する。
【０１６５】
含浸部３１６は、第１の搬送部３２０における裁断機３１よりも後段に位置し、貼合機構３３１と、加圧機構３３２とを備えている。貼合機構３３１は、コンベア３２３のプーリ３２１ｂの上方に位置し、複数の貼合ロール３３３を備えている。複数の貼合ロール３３３は、第２樹脂シートＳ’２が形成された第２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３３３は、第１キャリアシートＣ１に対して第２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。
【０１６６】
貼合機構３３１では、第１キャリアシートＣ１と第２キャリアシートＣ２とが、その間に第１樹脂シートＳ’１、シート状繊維束群ＳＦ及び第２樹脂シートＳ’２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Ｓ’１、シート状繊維束群ＳＦ及び第２樹脂シートＳ’２を挟み込んだ状態で第１キャリアシートＣ１と第２キャリアシートＣ２が貼合されたものを前駆積層体Ｓ’３という。
【０１６７】
加圧機構３３２は、貼合機構３３１の後段に位置し、一対のプーリ３３４ａ，３３４ｂの間に無端ベルト３３５ａを掛け合わせた下側コンベア３３６Ａと、一対のプーリ３３４ｃ，３３４ｄの間に無端ベルト３３５ｂを掛け合わせた上側コンベア３３６Ｂとを備えている。下側コンベア３３６Ａと上側コンベア３３６Ｂとは、互いの無端ベルト３３５ａ，３３５ｂを突き合わせた状態で、互いに対向して配置されている。
【０１６８】
加圧機構３３２では、下側コンベア３３６Ａの一対のプーリ３３４ａ，３３４ｂが同一方向に回転されることによって無端ベルト３３５ａが周回される。また、加圧機構３３２では、上側コンベア３３６Ｂの一対のプーリ３３４ｃ，３３４ｄを同一方向に回転させることによって、無端ベルト３３５ｂが無端ベルト３３５ａ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３３５ａ，３３５ｂの間に挟み込まれた前駆積層体Ｓ’３がＸ軸方向の右側に搬送される。
【０１６９】
加圧機構３３２には、さらに複数の下側ロール３３７ａと、複数の上側ロール３３７ｂとが設けられている。複数の下側ロール３３７ａは、無端ベルト３３５ａ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３３７ｂは、無端ベルト３３５ｂ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３３７ａと複数の上側ロール３３７ｂとは、前駆積層体Ｓ’３の搬送方向に沿って互い違いに並んで配置されている。
【０１７０】
加圧機構３３２では、無端ベルト３３５ａ，３３５ｂの間を前駆積層体Ｓ’３が通過する間に、前駆積層体Ｓ’３を複数の下側ロール３３７ａ及び複数の上側ロール３３７ｂにより加圧する。
このとき、第１樹脂シートＳ’１及び第２樹脂シートＳ’２のマトリックス樹脂組成物がシート状繊維束群ＳＦに含浸され、第１キャリアシートＣ１と第２キャリアシートＣ２に挟持された状態で繊維強化樹脂材料Ｒ’（ＳＭＣ）が形成される。
【０１７１】
収納容器３４０は、繊維強化樹脂材料Ｒ’が第１キャリアシートＣ１と第２キャリアシートＣ２に挟持された原反Ｒを収納するための容器である。原反Ｒは、例えば振り込み等によって収納容器３４０内に収納される。
【０１７２】
以上説明した本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造装置においては、裁断機におけるカッターロールの刃に、平坦で刃の高さ方向に垂直な先端面が形成されている。これにより、刃が押し付けられてもゴムロールの外周面が傷つきにくく、ゴム屑が生じにくい。そのため、製造される繊維強化樹脂材料にゴム屑が混入することが抑制される。
【０１７３】
なお、本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造装置は、前記した製造装置３００には限定されない。例えば、本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造装置は、製造された原反をボビンに巻き取るものであってもよい。
【０１７４】
＜繊維強化樹脂材料の製造方法＞
本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造方法は、前述した本発明の第３の態様に係る裁断機を用いて繊維強化樹脂材料を製造する方法である。本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造方法は、下記の散布工程及び含浸工程を有する。
散布工程：本発明の第３の態様に係る裁断機により長尺の繊維束を連続的に裁断し、裁断された複数の繊維束（チョップド繊維束）を、マトリックス樹脂組成物からなる第１樹脂シート上にシート状に散布してシート状繊維束群を形成する工程。
含浸工程：前記シート状繊維束群上に、マトリックス樹脂組成物からなる第２樹脂シートを積層して材料前駆体を形成し、前記材料前駆体を両面側から加圧し、前記シート状繊維束群に前記マトリックス樹脂組成物を含浸させて繊維強化樹脂材料を得る工程。
【０１７５】
以下、本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造方法の一実施形態として、製造装置３００を用いた繊維強化樹脂材料積層体の製造方法について説明する。製造装置３００を用いた繊維強化樹脂材料積層体の製造方法では、以下の散布工程及び含浸工程を順次行う。
【０１７６】
（散布工程）
第１のキャリアシート供給部３１１により、第１の原反ロールＲ１から長尺の第１キャリアシートＣ１を引き出して第１の搬送部３２０へと供給し、第１の塗工部３１２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Ｓ’１を形成する。第１の搬送部３２０によって第１キャリアシートＣ１を搬送することにより、第１キャリアシートＣ１上の第１樹脂シートＳ’１を走行させる。
【０１７７】
繊維束供給部３１０から供給した繊維束ｆ’を裁断機３１において所定の長さとなるように連続的に裁断し、裁断された繊維束ｆを第１樹脂シートＳ’１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Ｓ’１上に、各繊維束ｆがランダムな繊維配向で散布されたシート状繊維束群ＳＦが連続的に形成される。
本実施形態では、裁断機３１におけるカッターロール３２の刃３６に、平坦で刃３６の高さ方向に垂直な先端面３６ａが形成されているため、刃３６が押し付けられてもゴムロール３３の外周面３３ａが傷つきにくく、ゴム屑が生じにくい。そのため、ゴム屑がシート状繊維束群ＳＦに混入することが抑制される。
【０１７８】
繊維束を形成する強化繊維としては、特に限定されず、例えば、無機繊維、有機繊維、金属繊維、又はこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維が使用できる。
無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が挙げられ、また金属を被覆した炭素繊維でもよい。これらの中では、繊維強化樹脂材料成形体の強度等の機械物性を考慮すると、炭素繊維が好ましい。
強化繊維は、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。
【０１７９】
繊維束の平均幅は、１〜５０ｍｍが好ましく、１．５〜１５ｍｍがより好ましく、２〜８ｍｍがさらに好ましい。繊維束の平均幅が下限値以上であれば、成形時に繊維強化樹脂材料がより流動しやすくなるため、成形が容易になる。繊維束の平均幅が上限値以下であれば、引張強度、引張弾性率などの物性に優れた繊維強化樹脂材料成形体が得られやすい。
なお、繊維束の平均幅は、以下の方法で測定される。電気炉などで繊維強化樹脂材料を加熱してマトリックス樹脂組成物を分解させ、残存した繊維束から無作為に１０本の繊維束を選択する。１０本の繊維束のそれぞれについて、繊維軸方向の両端部と中央部の３箇所で幅をノギスにて測定し、それら測定値の全てを平均して平均幅とする。
【０１８０】
裁断後の繊維束の平均繊維長は、５〜１００ｍｍが好ましく、１０〜６０ｍｍがより好ましく、２５〜５０ｍｍ程度がさらに好ましい。繊維束の繊維長が下限値以上であれば、引張強度、引張弾性率などの物性に優れた繊維強化樹脂材料成形体が得られやすい。繊維束の繊維長が上限値以下であれば、成形時に繊維強化樹脂材料がより流動しやすくなるため、成形が容易になる。
なお、繊維束の平均繊維長は、以下の方法で測定される。平均幅の測定と同様にして得た１０本の繊維束のそれぞれについて最大の繊維長をノギスにて測定し、それら測定値の全てを平均して平均繊維長とする。
【０１８１】
繊維束の平均厚みは、０．０１〜０．５ｍｍが好ましく、０．０２〜０．０９ｍｍがより好ましく、０．０２５〜０．０７ｍｍがさらに好ましい。繊維束の平均厚みが下限値以上であれば、繊維束群にマトリックス樹脂組成物を含浸させることが容易になる。繊維束の平均厚みが上限値以下であれば、引張強度、引張弾性率などの物性に優れた繊維強化樹脂材料成形体が得られやすい。
なお、繊維束の平均厚みは、以下の方法で測定される。平均幅の測定と同様にして得た１０本の繊維束のそれぞれについて、繊維軸方向の両端部と中央部の３箇所で厚みをノギスにて測定し、それら測定値の全てを平均して平均厚みとする。
【０１８２】
マトリックス樹脂組成物としては、熱硬化性樹脂を含む組成物が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、尿素性樹脂、メラミン樹脂、イミド系樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂は、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。
【０１８３】
マトリックス樹脂組成物には、必要に応じて、硬化剤、内部離型剤、増粘剤、安定剤等の添加剤が配合されていてもよい。
【０１８４】
（含浸工程）
第２のキャリアシート供給部３１４により、第２の原反ロールＲ２から長尺の第２キャリアシートＣ２を引き出して第２の搬送部３２８へと供給する。第２の塗工部３１５により、第２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Ｓ’２を形成する。
【０１８５】
第２キャリアシートＣ２を搬送することで第２樹脂シートＳ’２を走行させ、貼合機構３３１によりシート状繊維束群ＳＦ上に第２キャリアシートＣ２とともに第２樹脂シートＳ’２を貼り合わせて積層する。これにより、シート状繊維束群ＳＦが第１樹脂シートＳ’１及び第２樹脂シートＳ’２で挟み込まれた材料前駆体が、第１キャリアシートＣ１と第２キャリアシートＣ２で挟み込まれた前駆積層体Ｓ’３が連続的に形成される。
【０１８６】
加圧機構３３２により、前駆積層体Ｓ’３を両面から加圧し、第１樹脂シートＳ’１及び第２樹脂シートＳ’２のマトリックス樹脂組成物をシート状繊維束群ＳＦに含浸させ、第１キャリアシートＣ１と第２キャリアシートＣ２の間で繊維強化樹脂材料Ｒ’を形成する。繊維強化樹脂材料Ｒ’が第１キャリアシートＣ１と第２キャリアシートＣ２で挟持された状態の原反Ｒは収納容器３４０に振り込んで収納する。
【０１８７】
以上説明した本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造方法においては、裁断機におけるカッターロールの刃に、平坦で刃の高さ方向に垂直な先端面が形成されているため、刃が押し付けられてもゴムロールの外周面が傷つきにくく、ゴム屑が生じにくい。これにより、ゴム屑がシート状繊維束群に混入することが抑制されるため、最終的に得られる繊維強化樹脂材料にゴム屑が混入することも抑制される。
【０１８８】
＜＜本発明の第４の態様＞＞
＜炭素繊維束用切断刃＞
本発明の第４の態様に係る炭素繊維束用切断刃は、刃角度θ（度）と刃の厚さＴ（ｍｍ）との比率（θ／Ｔ）が、３５〜１８００の範囲である切断刃である。本発明の第４の態様に係る炭素繊維束用切断刃は、例えば、上記の本発明の第１の態様〜第３の態様において、強化繊維が炭素繊維である場合に用いる切断刃として好ましい。
θ／Ｔをこの範囲とすることで、耐久性、耐摩耗性、ロールへの装着性に優れた、炭素繊維の切断に適した切断刃とすることができる。
θ／Ｔは、好ましくは、５０〜２５０の範囲であり、さらに好ましくは、６０〜１００の範囲である。
また、θ／Ｔは、好ましくは、１０００〜１８００の範囲にあり、さらに好ましくは、１５００〜１８００の範囲にある。
【０１８９】
本発明の第４の態様に係る炭素繊維束用切断刃としては、下記の切断刃（α）切断刃（β）および切断刃（γ）が好ましい。
切断刃（α）：
前記θ／Ｔが３５〜５００の範囲である平刃状の炭素繊維束用切断刃であり、鉄鋼材料からなる平板状の基部と、炭素繊維束用切断刃の長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部とを有し、刃先部の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるコーティング層を有する炭素繊維束用切断刃。
切断刃（β）：
θ／Ｔが５０〜５００の範囲である平刃状の炭素繊維束用切断刃であり、鉄鋼材料からなる平板状の基部と、炭素繊維束用切断刃の長さ方向に沿った第１の辺に形成された鉄鋼材料からなる刃先部とを有し、刃先部の表面にコーティング層を有しない炭素繊維束用切断刃。
切断刃（γ）：
θ／Ｔが５００〜１８００の範囲である平板状の刃であり、刃の先端に、平坦で刃の高さ方向に垂直な先端面が形成されている炭素繊維束用切断刃。
【０１９０】
（切断刃（α）、切断刃（β））
切断刃（α）および切断刃（β）の形状は、第２の態様における炭素繊維束用切断刃２６ｂと同様である。
切断刃（α）および切断刃（β）の厚さＴ、長さＬ、長さＬと高さＨとの比（Ｌ／Ｈ）は、第２の態様における炭素繊維束用切断刃２６ｂと同様であり、好ましい範囲も同様である。
【０１９１】
切断刃（α）および切断刃（β）の基部および刃先部の材料は、鉄鋼材料である。鉄鋼材料からなる切断刃（α）および切断刃（β）は、超硬合金からなる切断刃に比べ、捩じりを加えた際に割れにくい。また、超硬合金からなる切断刃に比べ、安価である。
鉄鋼材料としては、第１の態様における切断刃１６ｂの材料として例示した鉄鋼材料と同様のものが挙げられる。
【０１９２】
（切断刃（α））
切断刃（α）におけるθ／Ｔは、３５〜５００の範囲である。θ／Ｔが３５以上であれば、刃先が磨耗しにくくなるとともに、炭素繊維束を切断するための局所曲げ形状を形成しつつ切断刃（α）をロールの溝に捩りながら挿入する作業が容易となる。θ／Ｔが５００以下であれば、炭素繊維束の切断時に切断力による刃先の破損を防止でき、また、切断刃（α）に捩じりを加えてロールの溝に挿入する作業をしても割れにくくなる。
【０１９３】
切断刃（α）における刃先部の先端の刃角度θは、第２の態様における切断刃（Ｉ）と同様であり、好ましい範囲も同様である。
刃先部の先端の刃角度θが小さいと刃先が磨耗しやすい。よって、切断刃（α）においては、刃先部の表面に特定のコーティング層を設ける。
切断刃（α）におけるコーティング層は、第２の態様における切断刃（Ｉ）と同様であり、好ましい範囲も同様である。
【０１９４】
（切断刃（β））
切断刃（β）におけるθ／Ｔは、５０〜５００の範囲である。θ／Ｔが５０以上であれば、刃先が磨耗しにくくなるとともに、炭素繊維束を切断するための局所曲げ形状を形成しつつ切断刃（β）をロールの溝に捩りながら挿入する作業が容易となる。θ／Ｔが５００以下であれば、炭素繊維束の切断時に切断力による刃先の破損を防止でき、また、切断刃（β）に捩じりを加えてロールの溝に挿入する作業をしても割れにくくなる。
【０１９５】
切断刃（β）における刃先部の先端の刃角度θは、第２の態様における切断刃（ＩＩ）と同様であり、好ましい範囲も同様である。
刃先部の先端の刃角度θが大きいと刃先が磨耗しにくい。よって、切断刃（β）においては、刃先部の表面に、窒化チタン、炭化チタンおよび炭窒化チタンからなる群から選ばれる少なくとも１種からなる特定のコーティング層を設ける必要がない。
【０１９６】
（切断刃（γ））
切断刃（γ）においては、平板状の刃の先端に、平坦で刃の高さ方向に垂直な先端面（θ：１８０度）が形成されており、そのθ／Ｔは５００〜１８００の範囲である。θ／Ｔが５００以上であれば、繊維束を裁断することが容易になる。θ／Ｔが１８００以下であれば、炭素繊維束の切断時に切断力による刃先の破損を防止でき、また、切断刃（γ）に捩じりを加えてロールの溝に挿入する作業をしても割れにくくなる。
【０１９７】
切断刃（γ）の形状は、第３の態様における刃３６と同様であり、その作用機序についても同様である。
切断刃（γ）の厚さＴ、高さ、長さは、第３の態様における刃３６と同様であり、好ましい範囲も同様である。
【０１９８】
＜チョップド繊維束の製造装置＞
本発明の第４の態様に係るチョップド繊維束の製造装置は、本発明の第４の態様に係る炭素繊維束用切断刃を備えたものである。
本発明の第４の態様に係るチョップド繊維束の製造装置としては、本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置において、ロータリーカッタ１６の切断刃１６ｂの代わりに本発明の第４の態様に係る炭素繊維束用切断刃を備えたもの；本発明の第２の態様に係るチョップド炭素繊維束の製造装置において、炭素繊維束用ロータリーカッタ２６の炭素繊維束用切断刃２６ｂの代わりに本発明の第４の態様に係る炭素繊維束用切断刃を備えたもの；本発明の第３の態様に係る裁断機において、カッターロール３２の刃３６の代わりに本発明の第４の態様に係る炭素繊維束用切断刃を備えたものが挙げられる。
【０１９９】
＜チョップド繊維束の製造方法＞
本発明の第４の態様に係るチョップド繊維束の製造方法は、本発明の第４の態様に係る炭素繊維束用切断刃によって繊維束を切断する方法である。
本発明の第４の態様に係るチョップド繊維束の製造方法としては、本発明の第１の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造方法において、チョップド繊維束の製造装置として本発明の第４の態様に係るチョップド繊維束の製造装置を用いる方法；本発明の第２の態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造方法において、チョップド炭素繊維束の製造装置として本発明の第４の態様に係るチョップド繊維束の製造装置を用いる方法；本発明の第３の態様に係る繊維強化樹脂材料の製造方法において、裁断機として本発明の第４の態様に係るチョップド繊維束の製造装置を用いる方法が挙げられる。
【実施例】
【０２００】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０２０１】
（実験例１）
刃先部の先端の刃角度と切断抵抗との関係：
合金工具鋼鋼材（ＳＫＳ８１）からなる切断刃（厚さＴ：０．３ｍｍ、長さＬ：１００ｍｍ、高さＨ：８ｍｍ、刃先部の先端の刃角度θ：２０度）を作製した。
刃受けゴムとして、ウレタンゴムシート（厚さ：２０ｍｍ、長さ：４０ｍｍ、幅：４０ｍｍ）を用意した。
炭素繊維束として、炭素繊維トウ（三菱レイヨン社製、ＰＹＲＯＦＩＬ（登録商標）ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ、炭素繊維の本数：１５０００本、炭素繊維の直径：７μｍ）を用意した。
【０２０２】
切断テスト用の装置（オークマ社製のコスモセンタおよびキスラー社製の動力計９２２１Ａを用いた装置）のエンドミルチャックに取り付けた専用刃物ホルダに切断刃を取り付けた。切断刃の下方に、切断刃の長さ方向に対して繊維方向が直交するように炭素繊維束および刃受けゴムを配置し、切断刃によって炭素繊維束を刃受けゴムに押し込みながら切断した際の切断抵抗を刃受けゴム直下に設置した動力計で測定した。切断刃を交換することなく炭素繊維束の切断を合計で１０回行い、切断抵抗の平均値を求めた。
刃先部の先端の刃角度を３０度に変更した切断刃、および刃先部の先端の刃角度を４０度に変更した切断刃を作製し、これらについても同様に切断抵抗の平均値を求めた。刃先部の先端の刃角度と切断抵抗との関係を図１８に示す。
刃先部の先端の刃角度が５０度以下であれば、初期の切断抵抗を約７０Ｎ以下に抑えることができ、炭素繊維束を切断しやすいことがわかった。
【０２０３】
（実験例２）
刃先部の先端の磨耗量と切断抵抗との関係：
合金工具鋼鋼材（ＳＫＳ８１）からなる切断刃（厚さＴ：０．３ｍｍ、長さＬ：１００ｍｍ、高さＨ：８ｍｍ、刃先部の先端の刃角度θ：２０度）を作製した。
刃受けゴム、炭素繊維束、切断テスト用の装置としては、実験例１と同じものを用意した。
【０２０４】
切断テスト用の装置の専用刃物ホルダに切断刃を取り付けた。切断刃の下方に、切断刃の長さ方向に対して繊維方向が直交するように炭素繊維束および刃受けゴムを配置し、切断刃によって炭素繊維束を刃受けゴムに押し込みながら切断した際の切断抵抗を刃受けゴム直下に設置した動力計で測定した。切断刃を交換することなく炭素繊維束の切断を合計で１０回行い、切断抵抗の平均値を求めた。
刃先部の先端にチャンファ処理（面取り）を施し、人工的に刃先を磨耗させた。磨耗量は２５μｍ、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍと変化させた。これらについても同様に切断抵抗の平均値を求めた。刃先部の先端の磨耗量と切断抵抗との関係を図１９に示す。
また、刃受けゴムをニトリルゴムシートに変更した以外は、同様に切断抵抗の平均値を求めた。刃先部の先端の磨耗量と切断抵抗との関係を図１９に示す。
刃先部の先端の磨耗量の増加とともに切断抵抗が上昇する傾向が見られた。
【０２０５】
（実験例３）
刃先部の先端の磨耗量と刃受けゴムへのくい込み深さとの関係：
実験例２において切断抵抗を測定すると同時に、切断刃の先端の刃受けゴムへのくい込み深さを測定した。刃先部の先端の磨耗量と刃受けゴムへのくい込み深さとの関係を図２０に示す。
刃先部の先端の磨耗量の増加とともに刃受けゴムへのくい込み深さが深くなる傾向が見られた。刃受けゴムがウレタンゴムの場合、切断刃の先端のくい込みが少ない。よって、ウレタンゴムの方が切断刃による損傷が少なくなることが予想された。
【０２０６】
（例１）
合金工具鋼鋼材（ＳＫＳ８１）からなる切断刃（厚さＴ：０．３ｍｍ、長さＬ：９００ｍｍ、高さＨ：８ｍｍ、刃先部の先端の刃角度θ：２０度、刃先部のコーティング層：なし）を作製した。
ステンレス鋼製のロータリーカッタ用のロール（長さ（面長）：１０００ｍｍ、外径：２１０ｍｍ）を用意した。ロールの周面には、切断刃を嵌合するための溝がロールの回転軸方向に対して長さ方向が１．４６度の傾き（捩じり）を有するように、周方向の間隔：２５．４ｍｍで螺旋状に形成されていた。
切断刃をロールの周面に取り付けてロータリーカッタを作製した。この際、刃先部を含む切断刃のロールの周面からの突出量は、１ｍｍとした。
【０２０７】
ゴム部材（ウレタンゴム）が周面に設けられたアンビルロール（長さ（面長）：１０００ｍｍ、外径：１９０ｍｍ）を用意した。
ステンレス鋼製のタッチロール（長さ（面長）：１０００ｍｍ、外径：８７ｍｍ）を用意した。
図１２および図１３に示すようにチョップド炭素繊維束の製造装置を組み立てた。
炭素繊維束として、炭素繊維トウ（三菱レイヨン社製、ＰＹＲＯＦＩＬ（登録商標）ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ、炭素繊維の本数：１５０００本、炭素繊維の直径：７μｍ）を用意した。
【０２０８】
チョップド炭素繊維束の製造装置を用いて、炭素繊維束の切断を実施した。定期的に切断を中止して切断刃の刃先部の先端の磨耗量を測定した。切断回数と刃先部の先端の磨耗量との関係を図２１に示す。
図中、摩耗量Ａ、摩耗量Ｂ、摩耗量Ｃはそれぞれ、ロールの周方向に概ね１２０度毎に配置した切断刃の磨耗量を計測した結果である。
最小二乗法により、切断回数に対する刃先部の先端の磨耗量の近似直線を作成し、この直線の傾きを求めた。
【０２０９】
（例２〜１９、例２１〜２５、例３１〜３３）
切断刃の基部および刃先部の材料、厚さＴ、刃先部の先端の刃角度θ、刃先部の表面のコーティング層を表１に示すように変更した以外は、例１と同様にして炭素繊維束の切断を実施した。
表中、Ａ−ＤＬＣは、アモルファスダイアモンドライクカーボンの略、ＤＬＣはダイアモンドライクカーボンの略、ＴｉＮは窒化チタンの略である。
各例について最小二乗法により、切断回数に対する刃先部の先端の磨耗量の近似直線を作成し、この直線の傾きを求めた。下記式から寿命効果を求めた。寿命効果を表１に示す。
寿命効果（％）＝（例１の直線の傾き／各例の直線の傾き）×１００
【０２１０】
【表１】
2018053420.tif 000003
【０２１１】
刃先部の先端の刃角度θが３０度であり、かつ刃先部の表面のコーティング層がＴｉＮである例２１、２２、２４、および刃先部の表面のコーティング層がなくても刃先部の先端の刃角度θが４０度である例２３、２５は、寿命効果が高く、刃先が磨耗しにくいことがわかった。
切断刃の基部および刃先部の材料が超硬合金である例３１〜３３は、寿命効果が著しく高かったが、切断刃の価格は、鉄鋼材料の切断刃の３０倍以上であり、費用対効果は低かった。
【０２１２】
（例４１）
図１５及び図１６に例示した、先端面３６ａが形成された刃３６が複数設けられたカッターロール３２を備える裁断機３１を用意した。ロール本体３５の直径は２１０ｍｍ、長さは９００ｍｍとした。刃３６の厚さは０．１０ｍｍ、高さは８ｍｍ、長さは９００ｍｍとした。カッターロール３２の材質は、ＳＫ４とした。また、ゴムロール３３の直径は１９０ｍｍ、長さは９７０ｍｍとした。ゴムロール３３の材質は天然ゴムとした。ピンチロール３４の直径は８７ｍｍ、長さは９００ｍｍとした。ピンチロール３４の材質は硬質クロムメッキを施したＳ５５Ｃ製とした。
【０２１３】
（例４２〜４７）
刃３６の厚さを表２に示すように変更した以外は、例４１と同様の裁断機３１を用意した。
【０２１４】
（例５１）
カッターロール３２を、刃角度θが２０度となるように先端部を先鋭化した刃３７（図２２）が設けられたカッターロール３８に変更した以外は、例４１と同様の裁断機を用意した。
【０２１５】
（ゴムロールの傷つき評価）
長尺の繊維束として炭素繊維束（商品名「ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ」、引張り強度：４９００ＭＰａ、幅：７．５ｍｍ、厚み０．１０ｍｍ、フィラメント数：１５，０００本、三菱レイヨン社製）を使用し、各例の裁断機において５００ｍ分の繊維束を裁断し、平均繊維長２５．４ｍｍのチョップド繊維束を作製した。その後、ゴムロールの外周面の状態を目視にて確認し、以下の基準で評価した。
（評価基準）
○：ゴムロールの外周面がほとんど傷ついておらず、ゴム屑の発生が見られない。
×：ゴムロールの外周面が傷つき、ゴム屑の発生が見られる。
【０２１６】
（繊維束の裁断性能の評価）
各例の裁断機により下記の繊維束（１）〜（６）を連続的に裁断し、下記の基準で裁断性能を評価した。
繊維束（１）：炭素繊維束（商品名「ＴＲ３０Ｓ３Ｌ」、引張り強度：４４１０ＭＰａ、幅：２．５ｍｍ、厚み０．０５ｍｍ、フィラメント数：３，０００本、三菱レイヨン社製）。
繊維束（２）：炭素繊維束（商品名「ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ」、引張り強度：４９００ＭＰａ、幅：７．５ｍｍ、厚み０．１０ｍｍ、フィラメント数：１５，０００本、三菱レイヨン社製）。
繊維束（３）：炭素繊維束（商品名「ＴＲＷ４０Ｓ５０Ｌ」、引張り強度：４１００ＭＰａ、幅：１２．５ｍｍ、厚み０．２０ｍｍ、フィラメント数：５０，０００本、三菱レイヨン社製）。
繊維束（４）：炭素繊維束（商品名「ＴＲＷ４０Ｓ５０Ｌ」、開繊、引張り強度：４１００ＭＰａ、幅：１６．７ｍｍ、厚み０．１５ｍｍ、フィラメント数：５０，０００本、三菱レイヨン社製）。
繊維束（５）：炭素繊維束（商品名「ＴＲＷ４０Ｓ５０Ｌ」、２倍開繊、引張り強度：４１００ＭＰａ、幅：２５ｍｍ、厚み０．１０ｍｍ、フィラメント数：５０，０００本、三菱レイヨン社製）。
繊維束（６）：炭素繊維束（商品名「ＴＲＷ４０Ｓ５０Ｌ」、４倍開繊、引張り強度：４１００ＭＰａ、幅：５０ｍｍ、厚み０．０５ｍｍ、フィラメント数：５０，０００本、三菱レイヨン社製）。
（評価基準）
○：繊維束が十分に裁断された。
△：繊維束に未裁断の部分が見られた。
【０２１７】
各例の評価結果を表２に示す。
【０２１８】
【表２】
2018053420.tif 000004
【０２１９】
表２に示すように、高さ方向に対して垂直な先端面が形成された刃を備えるカッターロールを用いた例４１〜４７の裁断機では、ゴムロールの外周面に傷つかず、ゴム屑が発生しなかった。また、刃の厚さが０．１２ｍｍ以下の例４１〜４３の裁断機では、繊維束（１）〜（６）の全てを、未裁断の部分を生じさせずに裁断することができた。
一方、高さ方向に対して垂直な先端面が形成されていない刃を備えるカッターロールを用いた例５１の裁断機では、ゴムロールの外周面に傷がつき、ゴム屑が発生した。
【産業上の利用可能性】
【０２２０】
本発明の第１の態様に係るチョップド繊維束の製造装置および製造方法によれば、チョップド繊維束が繋がった不良品の発生が長時間にわたって抑えられるため、繊維強化樹脂成形材料に含ませるチョップド繊維束の製造装置および製造方法として有用である。
本発明の第２の態様に係る炭素繊維束用切断刃は、刃先が磨耗しにくく、かつ安価であるため、チョップド炭素繊維束の製造に用いる切断刃として有用である。
【符号の説明】
【０２２１】
１１  供給ホース、１２  ガイドロール、１３  コームガイド、１３ａ  ロッド、１３ｂ  ベース、１４  擦過バー、１５  チョッパユニット、１６  ロータリーカッタ、１６ａ  ロール、１６ｂ  切断刃、１７  アンビルロール、１８  タッチロール、１９  揺動装置、１９ａ  第１の連結棒、１９ｂ  第２の連結棒、２６  炭素繊維束用ロータリーカッタ、２６ａ  ロール、２６ｂ  炭素繊維束用切断刃、３１  裁断機、３２  カッターロール、３３  ゴムロール、３３ａ  外周面、３４  ピンチロール、３５  ロール本体、３５ａ  外周面、３６  刃、３６ａ  先端面、３７  刃、３８  カッターロール、１１０  繊維束供給手段、１１１  第１のシート供給手段、１１２  第１の塗工手段、１１３  チョップド繊維束製造手段、１１４  第２のシート供給手段、１１５  第２の塗工手段、１１６  含浸手段、１１７  ボビン、１１８  ガイドロール、１１９  第１の搬送部、１２０  ガイドロール、１２１ａ  プーリ、１２１ｂ  プーリ、１２２  無端ベルト、１２３  コンベア、１２４  供給ボックス、１２８  第２の搬送部、１２９  ガイドロール、１３０  供給ボックス、１３１  貼合機構、１３２  加圧機構、１３３  貼合ロール、１３４ａ  プーリ、１３４ｂ  プーリ、１３４ｃ  プーリ、１３４ｄ  プーリ、１３５ａ  無端ベルト、１３５ｂ  無端ベルト、１３６Ａ  下側コンベア、１３６Ｂ  上側コンベア、１３７ａ  テンションプーリ、１３７ｂ  テンションプーリ、１３７ｃ  テンションプーリ、１３７ｄ  テンションプーリ、１３８ａ  下側ロール、１３８ｂ  上側ロール、２１３  チョップド炭素繊維束製造手段、２６１  基部、２６２  刃先部、３００  製造装置、３１０  繊維束供給部、３１１  第１のキャリアシート供給部、３１２  第１の塗工部、３１４  第２のキャリアシート供給部、３１５  第２の塗工部、３１６  含浸部、３１７  ボビン、３１８  ガイドロール、３２０  第１の搬送部、３２１ａ  プーリ、３２１ｂ  プーリ、３２２  無端ベルト、３２３  コンベア、３２４  コータ、３２８  第２の搬送部、３２９  ガイドロール、３３０  コータ、３３１  貼合機構、３３２  加圧機構、３３３  貼合ロール、３３４ａ  プーリ、３３４ｂ  プーリ、３３４ｃ  プーリ、３３４ｄ  プーリ、３３５ａ  無端ベルト、３３５ｂ  無端ベルト、３３６Ａ  下側コンベア、３３６Ｂ  上側コンベア、３３７ａ  下側ロール、３３７ｂ  上側ロール、３４０  収納容器、Ｃ１  第１キャリアシート、Ｃ２  第２キャリアシート、ＣＦ  チョップド繊維束、ＣＦ’  チョップド炭素繊維束、Ｆ  繊維束、Ｆ’  炭素繊維束、ｆ  繊維束、ｆ’  繊維束、Ｈ  高さ、Ｌ  長さ、Ｐ  ペースト、Ｒ  原反、Ｒ’  繊維強化樹脂材料、Ｒ１  第１の原反ロール、Ｒ２  第２の原反ロール、Ｓ１  第１の離型シート、Ｓ２  第２の離型シート、Ｓ３  貼合シート、Ｓ’１  第１樹脂シート、Ｓ’２  第２樹脂シート、Ｓ’３  前駆積層体、ＳＦ  シート状繊維束群、Ｔ  厚さ、θ  刃角度。
【図１】
2018053420.tif 000005
【図２】
2018053420.tif 000006
【図３】
2018053420.tif 000007
【図４】
2018053420.tif 000008
【図５】
2018053420.tif 000009
【図６】
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【図７】
2018053420.tif 000011
【図８】
2018053420.tif 000012
【図９】
2018053420.tif 000013
【図１０】
2018053420.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2018053420.tif 000019
【図１６】
2018053420.tif 000020
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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