(57)【要約】  強度の方向性が少なく生産性にも優れた繊維強化樹脂材料、及び成形品が得られる繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置、並びに繊維束群の検査装置を提供することを目的とする。裁断した繊維束（ＣＦ）の間にペースト（Ｐ１）を含浸させたシート状の繊維強化樹脂材料を製造する方法であって、所定の方向に搬送される第１のシート（Ｓ１１）の上にペースト（Ｐ１）を塗工する塗工ステップと、長尺の繊維束（ＣＦ）を裁断機（１１３Ａ）で裁断する裁断ステップと、裁断された繊維束（ＣＦ）を分散させ、ペースト（Ｐ１）の上に散布する散布ステップと、第１のシート（Ｓ１１）上のペースト（Ｐ１）と繊維束群（Ｆ１）を加圧して、繊維束（ＣＦ）の間にペースト（Ｐ１）を含浸させる含浸ステップと、を含む、繊維強化樹脂材料の製造方法。
2016208731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散された繊維束の間に樹脂が含浸されたシート状の繊維強化樹脂材料であって、Ｘ線回折法により回折角２θが２５．４°の回折Ｘ線を検出し、下式（１）〜（３）により求められる粗さ度βが０．５〜４．５である、繊維強化樹脂材料。
【数１】
2016208731.tif 000016
ただし、前記式中、ｆ（φｉ）は、下式（２）で表される、Ｘ線回折測定におけるｉ番目の回転角度（φｉ）の輝度（Ｉ（φｉ））から平均の輝度を差し引いた輝度であり、ｄφは、Ｘ線回折測定のステップ幅である。Ｉ（φｉ）は、下式（３）で表される、積分強度が１００００になるように規格化されたものである。
【数２】
2016208731.tif 000017
【請求項２】
分散された繊維束の間に樹脂が含浸されたシート状の繊維強化樹脂材料であって、
繊維強化樹脂材料の長さ方向を０°方向とし、幅方向を９０°方向としたときに、Ｘ線回折法により回折角２θが２５．４°の回折Ｘ線を検出し、下式（４）〜（６）により求められる、０°方向を基準にした前記繊維束の結晶配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値が０．０５〜０．１３である、繊維強化樹脂材料。
【数３】
2016208731.tif 000018
ただし、式（４）中、ａは、式（５）で表される配向係数である。Ｉ（φｉ）は、Ｘ線回折測定におけるｉ番目の回転角度（φｉ）の輝度であり、式（６）で表される、積分強度が１００００になるように規格化されたものである。
【請求項３】
前記樹脂が熱硬化性樹脂である、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂材料。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の繊維強化樹脂材料の成形品であって、
成形品の長さ方向を０°方向とし、幅方向を９０°方向としたときに、
それぞれの方向に沿った曲げ弾性率［ＧＰａ］の比（０°曲げ弾性率／９０°曲げ弾性率）が、０．８〜１．２であり、
それぞれの方向に沿った曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）（０°曲げ弾性率のＣＶ及び９０°曲げ弾性率のＣＶ）［％］が何れも５〜１５である、成形品。
【請求項５】
裁断した繊維束の間に樹脂を含浸させたシート状の繊維強化樹脂材料を製造する繊維強化樹脂材料の製造方法であって、
所定の方向に搬送される第１のシートの上に樹脂を塗工する塗工ステップと、
長尺の繊維束を裁断機で裁断する裁断ステップと、
裁断された繊維束を分散させ、前記樹脂の上に散布する散布ステップと、
前記第１のシート上の前記樹脂と散布された繊維束群を加圧して、前記繊維束の間に前記樹脂を含浸させる含浸ステップと、を含む、繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項６】
前記含浸ステップが、前記繊維束が散布された第１のシートの上に、前記樹脂が塗工された第２のシートを重ね合わせた後、前記第１のシートと前記第２のシートとの間に挟み込まれた前記樹脂及び前記繊維束群を加圧して、前記繊維束の間に前記樹脂を含浸させるステップである、請求項５に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項７】
前記塗工ステップが、前記第１のシート上に熱硬化性樹脂を含むペーストを塗工するステップである、請求項５又は６に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項８】
前記散布ステップが、前記裁断機の下方にロッドを複数並べて配置し、それら複数のロッドに向けて裁断された繊維束を落下させて前記繊維束を分散させ、前記樹脂の上に散布するステップである、請求項５〜７の何れか一項に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項９】
前記の複数のロッドとして、前記第１のシートの搬送方向に沿って延長されたロッドを用いる、請求項８に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項１０】
さらに、前記樹脂上に散布された繊維束群の繊維配向状態を検査する検査ステップを含む、請求項５〜９の何れか一項に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項１１】
前記検査ステップが、
前記繊維束群に対して、平面視で互いに交差する方向の第１の光及び第２の光を斜め上方から別々に照射し、前記第１の光又は第２の光が照射された状態の前記繊維束群の上面の静止画をそれぞれ撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像された静止画から得た輝度情報に基づき、前記第１の光が照射された状態の輝度と、前記第２の光が照射された状態の輝度との輝度差又は輝度比を算出し、前記繊維束群の繊維配向状態を判定する配向判定ステップと、
を含む、請求項１０に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項１２】
さらに、前記検査ステップの検査結果に基づいて前記散布ステップの条件を変更し、前記繊維束群の繊維配向状態を制御する制御ステップを含む、請求項１０又は１１に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項１３】
前記制御ステップにおいて、前記検査ステップの検査結果に基づいて前記第１のシートの搬送速度を変更して、前記繊維束群の繊維配向状態を制御する、請求項１２に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項１４】
前記散布ステップが前記の複数のロッドを用いるステップであり、
前記制御ステップにおいて、前記検査ステップの検査結果に基づいて前記の複数のロッドの水平方向に対する傾斜角度を変更して、前記繊維束群の繊維配向状態を制御する、請求項１２又は１３に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項１５】
前記散布ステップが前記の複数のロッドを用いるステップであり、
前記制御ステップにおいて、前記検査ステップの検査結果に基づいて前記の複数のロッドの振動数を変更して、前記繊維束群の繊維配向状態を制御する、請求項１２〜１４の何れか一項に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
【請求項１６】
裁断した繊維束の間に樹脂を含浸させたシート状の繊維強化樹脂材料を製造する繊維強化樹脂材料の製造装置であって、
所定の方向に搬送される第１のシートの上に樹脂を塗工する塗工部と、
長尺の繊維束を裁断機で裁断する裁断部と、
裁断された前記繊維束を分散させ、前記樹脂の上に散布する散布部と、
前記第１のシート上の前記樹脂と散布された繊維束群を加圧して、前記繊維束の間に前記樹脂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１７】
前記含浸部が、前記繊維束が散布された第１のシートの上に、さらに、前記樹脂が塗工された第２のシートを重ね合わせた後、前記第１のシートと前記第２のシートとの間に挟み込まれた前記樹脂及び前記繊維束群を加圧して、前記繊維束の間に前記樹脂を含浸させる含浸部である、請求項１６に記載の繊維強化樹脂材料の製造装置。
【請求項１８】
前記散布部が、前記裁断機の下方にロッドが複数並べて配置され、裁断された繊維束がそれら複数のロッドに向けて落下して分散される散布部である、請求項１６又は１７の何れかに記載の繊維強化樹脂材料の製造装置。
【請求項１９】
前記の複数のロッドが、前記第１のシートの搬送方向に沿って延長されたロッドである、請求項１８に記載の繊維強化樹脂材料の製造装置。
【請求項２０】
一方向に走行する帯状の樹脂上に連続して散布された複数の繊維束からなるシート状の繊維束群に対して、斜め上方から平面視で互いに交差する方向にそれぞれ光を照射する第１光照射手段及び第２光照射手段と、
前記繊維束群の上方に設けられ、前記第１光照射手段又は前記第２光照射手段から光照射された状態の前記繊維束群の上面の静止画を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された静止画から得た輝度情報に基づき、前記第１光照射手段から光照射された状態の輝度と、前記第２光照射手段から光照射された状態の輝度との輝度差又は輝度比を算出し、前記繊維束群の繊維配向状態を判定する配向判定手段と、
を備える、繊維束群の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂材料、成形品、繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置、並びに繊維束群の検査装置に関する。
本願は、２０１５年６月２４日に日本に出願された特願２０１５−１２６８１４号、２０１５年８月１４日に日本に出願された特願２０１５−１６０１５８号、及び２０１５年１２月２４日に日本に出願された特願２０１５−２５２２４４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、三次元形状などの複雑形状の成形に適した成形材料としては、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などの強化繊維を裁断した繊維束の間に、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた、シート状の繊維強化樹脂材料である。また、スタンパブルシートは、例えば上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材料である。【０００３】
ＳＭＣは、成形品を得るための中間材料である。ＳＭＣを成形加工する際は、金型を用いてＳＭＣを加熱しながら圧縮（プレス）成形する。このとき、繊維束と熱硬化性樹脂とが一体に流動しながら金型のキャビティ内に充填された後、熱硬化性樹脂が硬化される。したがって、このＳＭＣを用いて、部分的に肉厚の異なるもの、リブやボスなどを有するものなど、各種形状の成形品を得ることが可能である。また、スタンパブルシートの成形品は、一度赤外線ヒーターなどで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ことによって得ることができる。【０００４】
ところで、上述したＳＭＣ（繊維強化樹脂材料）の製造においては、搬送されるシート（キャリア）の上に熱硬化性樹脂を含むペーストを塗工した後に、長尺の繊維束を裁断機で所定の長さに裁断して、ペーストの上に散布することが行われる（例えば、特許文献１を参照。）。【０００５】
しかしながら、従来の製造方法では、ペーストの上に散布された繊維束の向きがある決まった方向に揃い易く、製造されたＳＭＣの強度に方向性が生じてしまうことがある。具体的に、裁断機から裁断されて落下する繊維束は、搬送されるシートの上に着地した際に、シートの搬送方向に倒れ込み易く、このシートの搬送方向に沿った向きに揃う傾向がある。また、裁断された繊維束の長さが長くなる又はシートの搬送速度が速くなるほど、この傾向が顕著に現れる。【０００６】
このため、従来の製造方法により得られるＳＭＣでは、シートの搬送方向（長さ方向）において強度が強くなり、シートの搬送方向と直交する方向（幅方向）において強度が弱くなるといった方向性が生じ易い。したがって、ＳＭＣを製造する際は、上述したＳＭＣの強度に方向性が生じないように、ペーストの上に散布される繊維束の向きを不規則（ランダム）にする必要がある。例えば、シートの搬送速度を遅くすることによって、この強度の方向性を軽減させることは可能であるが、この場合はＳＭＣの生産性が損なわれてしまう。これは、スタンパブルシートの場合においても同様である。【０００７】
この繊維束の向きを不規則にするための対策として、下記特許文献１には、裁断機から裁断されて落下する繊維束を回転ドラムで叩くことによって、繊維束を方向性無く均一に分散させる方法が開示されている。しかしながら、この方法を用いた場合、回転ドラムにより叩かれた繊維束から毛羽（繊維屑）が発生してしまう。特に、繊維束をほぐすため、回転ドラムの回転数を上げるほど、毛羽の発生が多くなる。また、回転ドラムを回転駆動するための駆動源が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１７５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、強度の方向性が少なく生産性にも優れた繊維強化樹脂材料、及び成形品を提供することを目的とする。また、本発明は、裁断した繊維束の間に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の繊維強化樹脂材料を製造する際に、裁断された繊維束を方向性無く均一に分散させることを可能とした繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置、並びに、上記の繊維強化樹脂材料を安定して連続的に製造するために使用することができる繊維束群の検査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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕  分散された繊維束の間に樹脂が含浸されたシート状の繊維強化樹脂材料であって、Ｘ線回折法により回折角２θが２５．４°の回折Ｘ線を検出し、下式（１）〜（３）により求められる粗さ度βが０．５〜４．５である、繊維強化樹脂材料。【００１１】
【数１】
2016208731.tif 000003
【００１２】
ただし、前記式中、ｆ（φｉ）は、下式（２）で表される、Ｘ線回折測定におけるｉ番目の回転角度（φｉ）の輝度（Ｉ（φｉ））から平均の輝度を差し引いた輝度であり、ｄφは、Ｘ線回折測定のステップ幅である。Ｉ（φｉ）は、下式（３）で表される、積分強度が１００００になるように規格化されたものである。【００１３】
【数２】
2016208731.tif 000004
【００１４】
〔２〕  分散された繊維束の間に樹脂が含浸されたシート状の繊維強化樹脂材料であって、
繊維強化樹脂材料の長さ方向を０°方向とし、幅方向を９０°方向としたときに、Ｘ線回折法により回折角２θが２５．４°の回折Ｘ線を検出し、下式（４）〜（６）により求められる、０°方向を基準にした前記繊維束の結晶配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値が０．０５〜０．１３である、繊維強化樹脂材料。【００１５】
【数３】
2016208731.tif 000005
【００１６】
ただし、式（４）中、ａは、式（５）で表される配向係数である。Ｉ（φｉ）は、Ｘ線回折測定におけるｉ番目の回転角度（φｉ）の輝度であり、式（６）で表される、積分強度が１００００になるように規格化されたものである。
〔３〕  前記樹脂が熱硬化性樹脂である、〔１〕又は〔２〕に記載の繊維強化樹脂材料。
〔４〕  〔１〕〜〔３〕の何れかに記載の繊維強化樹脂材料の成形品であって、
成形品の長さ方向を０°方向とし、幅方向を９０°方向としたときに、
それぞれの方向に沿った曲げ弾性率［ＧＰａ］の比（０°曲げ弾性率／９０°曲げ弾性率）が、０．８〜１．２であり、
それぞれの方向に沿った曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）（０°曲げ弾性率のＣＶ及び９０°曲げ弾性率のＣＶ）［％］が何れも５〜１５である、成形品。
〔５〕  裁断した繊維束の間に樹脂を含浸させたシート状の繊維強化樹脂材料を製造する繊維強化樹脂材料の製造方法であって、
所定の方向に搬送される第１のシートの上に樹脂を塗工する塗工ステップと、
長尺の繊維束を裁断機で裁断する裁断ステップと、
裁断された繊維束を分散させ、前記樹脂の上に散布する散布ステップと、
前記第１のシート上の前記樹脂と散布された繊維束群を加圧して、前記繊維束の間に前記樹脂を含浸させる含浸ステップと、を含む、繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔６〕  前記含浸ステップが、前記繊維束が散布された第１のシートの上に、前記樹脂が塗工された第２のシートを重ね合わせた後、前記第１のシートと前記第２のシートとの間に挟み込まれた前記樹脂及び前記繊維束群を加圧して、前記繊維束の間に前記樹脂を含浸させるステップである、〔５〕に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔７〕  前記塗工ステップが、前記第１のシート上に熱硬化性樹脂を含むペーストを塗工するステップである、〔５〕又は〔６〕に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔８〕  前記散布ステップが、前記裁断機の下方にロッドを複数並べて配置し、それら複数のロッドに向けて裁断された繊維束を落下させて前記繊維束を分散させ、前記樹脂の上に散布するステップである、〔５〕〜〔７〕の何れかに記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔９〕  前記の複数のロッドとして、前記第１のシートの搬送方向に沿って延長されたロッドを用いる、〔８〕に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔１０〕  さらに、前記樹脂上に散布された繊維束群の繊維配向状態を検査する検査ステップを含む、〔５〕〜〔９〕の何れかに記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔１１〕  前記検査ステップが、
前記繊維束群に対して、平面視で互いに交差する方向の第１の光及び第２の光を斜め上方から別々に照射し、前記第１の光又は第２の光が照射された状態の前記繊維束群の上面の静止画をそれぞれ撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像された静止画から得た輝度情報に基づき、前記第１の光が照射された状態の輝度と、前記第２の光が照射された状態の輝度との輝度差又は輝度比を算出し、前記繊維束群の繊維配向状態を判定する配向判定ステップと、
を含む、〔１０〕に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔１２〕  さらに、前記検査ステップの検査結果に基づいて前記散布ステップの条件を変更し、前記繊維束群の繊維配向状態を制御する制御ステップを含む、〔１０〕又は〔１１〕に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔１３〕  前記制御ステップにおいて、前記検査ステップの検査結果に基づいて前記第１のシートの搬送速度を変更して、前記繊維束群の繊維配向状態を制御する、〔１２〕に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔１４〕  前記散布ステップが前記の複数のロッドを用いるステップであり、
前記制御ステップにおいて、前記検査ステップの検査結果に基づいて前記の複数のロッドの水平方向に対する傾斜角度を変更して、前記繊維束群の繊維配向状態を制御する、〔１２〕又は〔１３〕に記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔１５〕  前記散布ステップが前記の複数のロッドを用いるステップであり、
前記制御ステップにおいて、前記検査ステップの検査結果に基づいて前記の複数のロッドの振動数を変更して、前記繊維束群の繊維配向状態を制御する、〔１２〕〜〔１４〕の何れかに記載の繊維強化樹脂材料の製造方法。
〔１６〕  裁断した繊維束の間に樹脂を含浸させたシート状の繊維強化樹脂材料を製造する繊維強化樹脂材料の製造装置であって、
所定の方向に搬送される第１のシートの上に樹脂を塗工する塗工部と、
長尺の繊維束を裁断機で裁断する裁断部と、
裁断された前記繊維束を分散させ、前記樹脂の上に散布する散布部と、
前記第１のシート上の前記樹脂と散布された繊維束群を加圧して、前記繊維束の間に前記樹脂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。
〔１７〕  前記含浸部が、前記繊維束が散布された第１のシートの上に、さらに、前記樹脂が塗工された第２のシートを重ね合わせた後、前記第１のシートと前記第２のシートとの間に挟み込まれた前記樹脂及び前記繊維束群を加圧して、前記繊維束の間に前記樹脂を含浸させる含浸部である、〔１６〕に記載の繊維強化樹脂材料の製造装置。
〔１８〕  前記散布部が、前記裁断機の下方にロッドが複数並べて配置され、裁断された繊維束がそれら複数のロッドに向けて落下して分散される散布部である、〔１６〕又は〔１７〕の何れかに記載の繊維強化樹脂材料の製造装置。
〔１９〕  前記の複数のロッドが、前記第１のシートの搬送方向に沿って延長されたロッドである、〔１８〕に記載の繊維強化樹脂材料の製造装置。
〔２０〕  一方向に走行する帯状の樹脂上に連続して散布された複数の繊維束からなるシート状の繊維束群に対して、斜め上方から平面視で互いに交差する方向にそれぞれ光を照射する第１光照射手段及び第２光照射手段と、
前記繊維束群の上方に設けられ、前記第１光照射手段又は前記第２光照射手段から光照射された状態の前記繊維束群の上面の静止画を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された静止画から得た輝度情報に基づき、前記第１光照射手段から光照射された状態の輝度と、前記第２光照射手段から光照射された状態の輝度との輝度差又は輝度比を算出し、前記繊維束群の繊維配向状態を判定する配向判定手段と、
を備える、繊維束群の検査装置。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明の繊維強化樹脂材料及び成形品は、強度の方向性が少なく、生産性にも優れるものであり、特にＳＭＣとして好適に使用できるものである。また、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法及び製造装置によれば、裁断機から裁断されて樹脂の上に散布される繊維束のうち、第１のシートの搬送方向とは異なる方向に倒れ込む繊維束の比率を高めることができる。そのため、繊維束からの毛羽（繊維屑）の発生を抑えつつ、繊維束を方向性無く均一に分散させることが可能である。その結果、製造される繊維強化樹脂材料の強度を全方向においてより均一に保つことが可能となる。また、本発明の繊維束群の検査装置を用いれば、製造ライン内において繊維束群の繊維配向状態を検査しつつ繊維強化樹脂材料を製造できるため、製造される繊維強化樹脂材料の強度を全方向においてより安定して均一に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂材料の製造装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す繊維強化樹脂材料の製造装置の裁断部を拡大して示す側面図である。
【図３】図２に示す裁断部に配置された複数のロッドの平面図である。
【図４Ａ】図３に示すロッドの断面形状を例示した断面図である。
【図４Ｂ】ロッドの断面形状の他の例を示した断面図である。
【図４Ｃ】ロッドの断面形状の他の例を示した断面図である。
【図５Ａ】ロッドに接触した繊維束の挙動を模式的に示した平面図である。
【図５Ｂ】ロッドに接触した繊維束の挙動を模式的に示した正面図である。
【図５Ｃ】ロッドに接触した繊維束の挙動を模式的に示した側面図である。
【図６】ロッドを傾斜した状態で配置した構成を示す側面図である。
【図７Ａ】ロッドを振動させる動作を模式的に示した平面図である。
【図７Ｂ】ロッドを振動させる動作を模式的に示した側面図である。
【図８】ロッドが両持ち支持された構成を示す平面図である。
【図９】ロッドを高さ方向に間隔を空けた状態で配置した構成を示す側面図である。
【図１０】本発明の繊維束群の検査装置の一例を示した斜視図である。
【図１１】図１０の検査装置の平面図である。
【図１２】図１０の検査装置を樹脂及び繊維束群の第２照射部側から見た側面図である。
【図１３】図１０の検査装置を樹脂及び繊維束群の第４照射部側から見た側面図である。
【図１４Ａ】光が繊維束の表面で反射する様子を示した概略図であり、平面視で繊維軸方向と光の進行方向とがなす角度が垂直な場合を示した図である。
【図１４Ｂ】光が繊維束の表面で反射する様子を示した概略図であり、平面視で繊維軸方向と光の進行方向とがなす角度が平行な場合を示した図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂材料の製造装置の一例を示す側面図である。
【図１６】図１５の製造装置におけるロッドの傾斜角度を示した側面図である。
【図１７】第１の実施例における測定結果を示すグラフである。
【図１８】第２の実施例における測定結果を示すグラフである。
【図１９】第２の実施例におけるＳＭＣの成形品から切り出される試験片の配置を示す平面図である。
【図２０Ａ】第３の実施例におけるＳＭＣの成形品から切り出される試験片の配置を示す平面図である。
【図２０Ｂ】第３の実施例におけるＳＭＣの成形品から切り出される試験片の配置を示す平面図である。
【図２１】第３の実施例における引張試験で用いられる試験片を示す平面図である。
【図２２】実験例Ａ１における繊維束の繊維軸の角度と輝度との関係を示したグラフである。
【図２３】実施例Ａ１における第１樹脂シートの走行速度（コンベア速度）と輝度比の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法などは一例であって、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。
【００２０】
本発明の繊維強化樹脂材料の製造装置及び製造方法は、裁断した繊維束の間に樹脂を含浸させたシート状の繊維強化樹脂材料を製造するためのものである。本発明で得られる繊維強化樹脂材料は、ＳＭＣやスタンパブルシートとして好適に使用できる。
繊維束は複数の強化繊維を束ねたものである。強化繊維としては、カーボン繊維が好ましい。なお、強化繊維としては、カーボン繊維には限定されず、ガラス繊維などのカーボン繊維以外の強化繊維を用いてもよい。
【００２１】
樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いることができる。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。本実施形態の繊維強化樹脂材料をＳＭＣとして用いる場合、樹脂としては熱硬化性樹脂が好ましい。本実施形態の繊維強化樹脂材料をスタンパブルシートとして用いる場合、樹脂としては熱可塑性樹脂が好ましい。
【００２２】
熱硬化性樹脂としては、例えば、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、シアネート樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２３】
熱可塑性樹脂としては、例えば、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などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２５】
（繊維強化樹脂材料の製造装置）
第１の実施形態の繊維強化樹脂材料の製造装置の一例として、カーボン（炭素）繊維からなる長尺の繊維束を裁断した繊維束の間に、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を含むペーストを含浸させたシート状のＳＭＣを製造する場合を例に挙げて説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態の繊維強化樹脂材料の製造装置の構成を示す側面図である。また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、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。
【００２７】
本実施形態の繊維強化樹脂材料の製造装置１１（以下、単に製造装置１１という。）は、図１に示すように、繊維束供給部１１０と、第１のシート供給部１１１と、第１の塗工部１１２と、裁断部１１３と、散布部１４２と、第２のシート供給部１１４と、第２の塗工部１１５と、含浸部１１６とを備えている。
【００２８】
繊維束供給部１１０は、長尺のカーボン繊維からなる繊維束ＣＦを複数のボビン１１７から引き出しながら、複数のガイドローラ１１８を介して１つの繊維束ＣＦとし、この繊維束ＣＦを裁断部１１３に向けて供給する。
【００２９】
第１のシート供給部１１１は、第１の原反ロールＲ１１から巻き出された長尺の第１のシート（キャリアシート）Ｓ１１を第１の塗工部１１２に向けて供給する。製造装置１１は、第１のシートＳ１１を所定の方向（＋Ｘ軸方向）（以下、搬送方向という。）に搬送する第１の搬送部１１９を備えている。
【００３０】
第１の搬送部１１９は、ガイドローラ１２０と、一対のプーリ１２１ａ，１２１ｂの間に無端ベルト１２２を掛け合わせたコンベア１２３とを備えている。ガイドローラ１２０は、回転しながら第１のシート供給部１１１から供給された第１のシートＳ１１をコンベア１２３に向けて案内する。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、この無端ベルト１２２の面上において、第１のシートＳ１１を図１中の＋Ｘ軸方向（水平方向の右側）に向けて搬送する。
【００３１】
第１の塗工部１１２は、ガイドローラ１２０に近接した一方のプーリ１２１ａの直上に位置し、熱硬化性樹脂を含むペーストＰ１を供給する供給ボックス１２４を備えている。供給ボックス１２４は、底面に形成されたスリット（図示せず。）からコンベア１２３により搬送される第１のシートＳ１１の面上にペーストＰ１を所定の厚みで塗工する。
【００３２】
なお、ペーストＰ１には、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂の他にも、炭酸カルシウムなどの充填剤や、低収縮化剤、離型剤、硬化開始剤、増粘剤などを混合したものを用いることができる。
【００３３】
裁断部１１３は、第１の塗工部１２よりも搬送方向の下流側（＋Ｘ軸側）に位置して、繊維束供給部１１０から供給される繊維束ＣＦを裁断機１１３Ａで裁断してペーストＰ１の上に散布する。裁断機１１３Ａは、コンベア１２３により搬送される第１のシートＳ１１の上方に位置し、ガイドローラ１２５と、ピンチローラ１２６と、カッターローラ１２７とを備えている。
【００３４】
ガイドローラ１２５は、回転しながら繊維束供給部１１０から供給された繊維束ＣＦを下方に向けて案内する。ピンチローラ１２６は、ガイドローラ１２５との間で繊維束ＣＦを挟み込みながら、ガイドローラ１２５とは逆向きに回転することによって、ガイドローラ１２５と協働しながら、複数のボビン１１７から繊維束ＣＦを引き出す。カッターローラ１２７は、回転しながら繊維束ＣＦを所定の長さとなるように裁断する。裁断された繊維束ＣＦは、ガイドローラ１２５とカッターローラ１２７との間から落下し、第１のシートＳ１１上に塗工されたペーストＰ１）の上に散布される。
【００３５】
第２のシート供給部１１４は、第２の原反ロールＲ１２から巻き出された長尺の第２のシート（キャリアシート）Ｓ１２を第２の塗工部１１５に向けて供給する。製造装置１１は、第２のシートＳ１２を含浸部１１６に向けて搬送する第２の搬送部１２８を備えている。
【００３６】
第２の搬送部１２８は、コンベア１２３により搬送される第１のシートＳ１１の上方に位置して、複数のガイドローラ１２９を備えている。第２の搬送部１２８は、第２のシート供給部１１４から供給された第２のシートＳ１２を図１中の−Ｘ軸方向（水平方向の左側）に向けて搬送した後、回転する複数のガイドローラ１２９によって第２のシートＳ１２が搬送される方向を下方から図１中の＋Ｘ軸方向（水平方向の右側）に向けて反転させる。
【００３７】
第２の塗工部１１５は、図１中の−Ｘ軸方向（水平方向の左側）に向けて搬送される第２のシートＳ１２の直上に位置して、ペーストＰ１を供給する供給ボックス１３０を有している。供給ボックス１３０は、底面に形成されたスリット（図示せず。）から第２のシートＳ１２の面上にペーストＰ１を所定の厚みで塗工する。
【００３８】
含浸部１１６は、裁断部１１３よりも搬送方向の下流側に位置して、貼合機構１３１と、加圧機構１３２とを備えている。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、複数の貼合ローラ１３３を有している。
【００３９】
複数の貼合ローラ１３３は、ペーストＰ１が塗工された第２のシートＳ１２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、複数の貼合ローラ１３３は、第１のシートＳ１１に対して第２のシートＳ１２が徐々に接近するように配置されている。
【００４０】
貼合機構１３１では、第１のシートＳ１１の上に第２のシートＳ１２が重ね合わされる。また、第１のシートＳ１１と第２のシートＳ１２とは、その間に繊維束ＣＦ及びペーストＰ１を挟み込みながら、互いに貼合された状態で加圧機構１３２側へと搬送される。以下、繊維束ＣＦ及びペーストＰ１を挟み込みながら、互いに貼合された第１のシートＳ１１及び第２のシートＳ１２を貼合シートＳ１３という。
【００４１】
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を掛け合わせた下側コンベア１３６Ａと、一対のプーリ１３４ｃ，１３４ｄの間に無端ベルト１３５ｂを掛け合わせた上側コンベア１３６Ｂとを備えている。
【００４２】
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。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。また、加圧機構１３２は、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。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Ｓ１３を図１中の＋Ｘ軸方向（水平方向の右側）に向けて搬送する。
【００４３】
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。
【００４４】
加圧機構１３２は、複数の下側ローラ１３８ａと、複数の上側ローラ１３８ｂとを備えている。複数の下側ローラ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、複数の上側ローラ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、複数の下側ローラ１３８ａと複数の上側ローラ１３８ｂとは、貼合シートＳ１３の搬送方向に沿って互い違いに並んで配置されている。
【００４５】
加圧機構１３２では、無端ベルト１３５ａ，１３５ｂの間を貼合シートＳ１３が通過する間に、第１のシートＳ１１と第２のシートＳ１２との間に挟み込まれたペーストＰ１及び繊維束ＣＦを複数の下側ローラ１３８ａ及び複数の上側ローラ１３８ｂにより加圧する。このとき、ペーストＰ１は、繊維束ＣＦを挟んだ両側から繊維束ＣＦの間に含浸される。
【００４６】
これにより、繊維束ＣＦの間に熱硬化性樹脂を含浸させたＳＭＣの原反Ｒ１を得ることができる。また、ＳＭＣの原反Ｒ１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ＳＭＣ（繊維強化樹脂材料）として出荷される。なお、第１のシートＳ１１及び第２のシートＳ１２は、ＳＭＣの成形前にＳＭＣから剥離される。
【００４７】
本発明の繊維強化樹脂材料の製造装置においては、含浸部は、この例のように、繊維束が散布された第１のシートの上に、さらに、樹脂が塗工された第２のシートを重ね合わせた後、第１のシートと第２のシートとの間に挟み込まれた樹脂及び繊維束群を加圧して、繊維束の間に樹脂を含浸させる含浸部であることが好ましい。これにより、樹脂が塗工された第２のシートを重ね合わせない態様の含浸部に比べて、樹脂が充分に含浸された機械特性に優れた繊維強化樹脂材料を得ることができる。
なお、含浸部は、繊維束が散布された第１のシートの上に、樹脂が塗工された第２のシートをさらに重ね合わせることなく樹脂及び繊維束群を加圧して、繊維束の間に樹脂を含浸させる含浸部であってもよい。
【００４８】
ところで、本実施形態の製造装置１１は、図１〜３に示すように、裁断機１３Ａの下方に散布部１４２を備えている。散布部１４２は、支持ロッド１４１と、第１のシートＳ１１の搬送方向に沿って延長された複数のロッド１４０とを備えている。
【００４９】
複数のロッド１４０は、図３に示すように、平面視したときに互いに重ならないように、第１のシートＳ１１の幅方向（Ｙ軸方向）に互いに間隔Ｄを空けた状態で互いに平行に並んで配置されている。すなわち、複数のロッド１４０は、その長さ方向が第１のシートＳ１１の長さ方向（Ｘ軸方向）となるように、平面視で第１のシートＳ１１の幅方向（Ｙ軸方向）に互いに間隔Ｄを空けて平行に並んで配置されている。また、各ロッド１４０は、第１のシートＳ１１の幅方向に沿って延長された支持ロッド１４１に、それぞれの基端側（−Ｘ軸側）が取り付けられることによって、片持ち支持されている。
【００５０】
また、各ロッド１４０は、図４Ａに示すように、円形の断面形状を有している。なお、各ロッド１４０の直径は、０．１〜１０ｍｍ程度である。また、ロッド１４０の断面形状については、図４Ａに示す円形（楕円を含む。）に限らず、例えば図４Ｂに示す菱形（四角形）や、図４Ｃに示す多角形（本例では七角形）など、適宜変更を加えることが可能である。
【００５１】
複数のロッド１４０は、図２に示すように、第１のシートＳ１１を断面視したときに、互いに同一高さで第１のシートＳ１１に対して平行に配置されている。また、複数のロッド１４０は、裁断機１１３Ａから下方に少なくとも１５０ｍｍ以上の距離（高さ）Ｈｈｉだけ離れた位置に配置することが好ましい。一方、複数のロッド１４０は、第１のシートＳ１１から上方に少なくとも２００ｍｍ以上の距離（高さ）Ｈｌｏだけ離れた位置に配置することが好ましい。
【００５２】
以上のような構成を有する製造装置１１では、裁断機１１３Ａから裁断されて落下する繊維束ＣＦのうち、散布部１４２のロッド１４０に接触した繊維束ＣＦを第１のシートＳ１１の搬送方向とは異なる方向に倒れ込み易くすることができる。これにより、裁断機１１３Ａの下方にロッド１４０を複数配置するといった簡易な方法を用いて、繊維束ＣＦからの毛羽（繊維屑）の発生を抑えつつ、繊維束ＣＦを方向性無く均一に分散させることが可能である。
【００５３】
なお、本発明の繊維強化樹脂材料の製造装置は、前記した製造装置１１には限定されない。例えば、複数のロッド１４０を備える散布部１４２の代わりに、裁断されて落下する繊維束ＣＦに空気などの気体を吹き付ける気体散布機を備える散布部を設置してもよい。裁断されて落下する繊維束ＣＦに所定の条件で気体を吹き付けることによっても、繊維束ＣＦを方向性無く均一に分散させることが可能である。
【００５４】
本発明の繊維強化樹脂材料の製造装置は、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を用いた、スタンパブルシートに用いる繊維強化樹脂材料を製造するための製造装置であってもよい。
【００５５】
（繊維強化樹脂材料の製造方法）
次に、第１実施形態の繊維強化樹脂材料の製造方法の一例として、製造装置１１を用いたＳＭＣの製造方法について具体的に説明する。本実施形態のＳＭＣの製造方法は、下記の塗工ステップ、裁断ステップ、散布ステップ及び含浸ステップを有する。
塗工ステップ：第１の搬送部１１９によって搬送される第１のシートＳ１１の上にペーストＰ１を塗工する。
裁断ステップ：長尺の繊維束ＣＦを裁断機１１３Ａで裁断する。
散布ステップ：裁断された繊維束ＣＦを散布部１４２で分散させ、第１のシートＳ１１上に塗工したペーストＰ１の上に散布する。
含浸ステップ：第１のシートＳ１１上のペーストＰ１と散布された繊維束群Ｆ１を加圧して、繊維束ＣＦの間にペーストＰ１を含浸させる。
【００５６】
＜塗工ステップ＞
第１のシート供給部１１１により、第１の原反ロールＲ１１から長尺の第１のＳ１１を巻き出して第１の搬送部１１９へと供給し、第１の塗工部１１２によりペーストＰ１を所定の厚みで塗工する。第１の搬送部１１９により第１のシートＳ１１を搬送することにより、第１のシートＳ１１上に塗工されたペーストＰ１を走行させる。第１のシートＳ１１の面上に塗工したペーストＰ１の厚みは、特に限定されない。
【００５７】
＜裁断ステップ＞
繊維束供給部１１０により、長尺の繊維束ＣＦを複数のボビン１１７から引き出して裁断部１１３へと供給し、裁断機１１３Ａにおいて所定の長さとなるように繊維束ＣＦを連続的に裁断する。
【００５８】
＜散布ステップ＞
裁断機１１３Ａにより裁断された繊維束ＣＦを、裁断機１１３Ａの下方に複数並べて配置されたロッド１４０に向けて落下させ、それらロッド１４０によって繊維束ＣＦを分散させ、塗工したペーストＰ１の上に散布する。これにより、塗工されたペーストＰ１上にシート状の繊維束群Ｆが形成される。
【００５９】
本実施形態では、裁断機１１３Ａの下方に、第１のシートＳ１１の搬送方向に沿って延長されたロッド１４０を複数並べて配置することによって、ロッド１４０に接触した繊維束ＣＦを第１のシートＳ１１の搬送方向とは異なる方向に倒れ込み易くする。
【００６０】
ここで、ロッド１４０に接触した繊維束ＣＦの挙動について、図５Ａ〜図５Ｃを参照して説明する。なお、図５Ａは、ロッド１４０に接触した繊維束ＣＦの挙動を説明するためにその挙動を模式的に示した平面図であり、図５Ｂはその正面図、図５Ｃはその側面図である。
【００６１】
裁断機１１３Ａで裁断された繊維束ＣＦは、下方（−Ｚ軸方向）に自然落下する。このとき、繊維束ＣＦは、ある程度の幅（バンドル幅）を有するため、ロッド１４０に接触した後に、ロッド１４０の周回方向に旋回しながら、第１のシートＳ１１の上に落下する。
【００６２】
この場合、第１のシートＳ１１上のペーストＰ１の上に着地した繊維束ＣＦは、第１のシートＳ１１の幅方向（Ｙ軸方向）に倒れ込み易くなる。一方、ロッド１４０に接触しないまま、第１のシートＳ１１上のペーストＰ１の上に着地した繊維束ＣＦは、上述したように第１のシートＳ１１の搬送方向（Ｘ軸方向）に倒れ込み易い。これにより、第１のシートＳ１１の面上のペーストＰ１上で倒れ込む繊維束ＣＦの向きを不規則（ランダム）にすることができる。
【００６３】
したがって、本実施形態のＳＭＣの製造方法では、裁断機１１３Ａの下方にロッド１４０を複数配置するといった簡易な方法を用いて、繊維束ＣＦからの毛羽（繊維屑）の発生を抑えつつ、繊維束ＣＦを方向性無く均一に分散させることが可能である。その結果、製造されたＳＭＣの強度を全方向において均一に保つことが可能である。
【００６４】
本発明では、図３に示す隣り合うロッド１４０の間隔Ｄを裁断機１１３Ａから落下する繊維束ＣＦの長さよりも大きくすることで、ロッド１４０の間に繊維束ＣＦが堆積することを防ぐことが可能である。
【００６５】
しかしながら、ロッド１４０の間隔Ｄが広すぎると、ロッド１４０に接触する繊維束ＣＦが減ってしまうため、上述した効果が弱くなる。一方、ロッド１４０の間隔Ｄが狭すぎると、ロッド１４０の間に繊維束ＣＦが跨った状態で堆積してしまうおそれがある。
【００６６】
したがって、本発明では、第１のシートＳ１１を平面視したときの互いに隣り合うロッド１４０の間隔Ｄを、裁断機１１３Ａで裁断された繊維束ＣＦの平均長さに対して０．９〜１．６倍とすることが好ましい。これにより、繊維束ＣＦを方向性無く均一に分散させることが可能である。
【００６７】
なお、繊維束ＣＦは、裁断中に繊維束ＣＦの一部が切断されずに繋がったものや、繰り返し切断されて短くなったものなどが発生する。このため、裁断された繊維束ＣＦの長さには、バラツキが生じるものの、上述した繊維束ＣＦの平均長さについては、このような例外的に長さが異なるものを除外して求めることができる。
【００６８】
また、本発明では、図６に示すように、第１のシートＳ１１の搬送方向（＋Ｘ軸方向）に向かって複数のロッド１４０が下方（−Ｚ軸方向）に傾斜している構成としてもよい。すなわち、複数のロッド１４０は、支持ロッド１４１に取り付けられた基端側（−Ｘ軸側）に対して先端側（＋Ｘ軸側）を下方（−Ｚ軸方向）に傾斜させた状態で配置してもよい。この場合、第１のシートＳ１１と平行な面に対して複数のロッド１４０の傾斜する角度θＡは、０°超え、４０°以下とすることが好ましい。
【００６９】
これにより、上述したロッド１４０の間に繊維束ＣＦが跨った状態で堆積することを防ぐことができ、このロッド１４０の傾斜に沿って繊維束ＣＦを第１のシートＳ１１の面上に確実に落下させることができる。
【００７０】
なお、このような構成に限らず、第１のシートＳ１１の搬送方向とは逆方向（−Ｘ軸方向）に向かって複数のロッド１４０が下方（−Ｚ軸方向）に傾斜している構成とすることも可能である。この場合、複数のロッド１４０は、支持ロッド１４１に取り付けられた基端側を＋Ｘ軸側とし、先端側（−Ｘ軸側）を下方（−Ｚ軸方向）に傾斜させた状態で配置すればよい。
【００７１】
また、本発明では、図７Ａ及び図７Ｂ中の矢印で示すように、複数のロッド１４０を振動させる構成としてもよい。なお、図７Ａは、複数のロッド１４０を振動させる動作を説明するためにその動作を模式的に示した平面図であり、図７Ｂはその側面図である。
【００７２】
この場合、複数のロッド１４０を振動させる方向については、長さ方向（Ｘ軸方向）と、幅方向（Ｙ軸方向）と、高さ方向（Ｚ軸方向）とのうち、何れの方向であってもよい。また、複数の方向に複数のロッド１４０を振動させる構成としてもよい。さらに、複数のロッド１４０は、支持ロッド１４１を中心に揺動させることも可能である。
【００７３】
これにより、上述したロッド１４０の間に繊維束ＣＦが跨った状態で堆積することを防ぐだけでなく、第１のシートＳ１１の面上に確実に落下する繊維束ＣＦを方向性無くより均一に分散させることが可能である。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、複数のロッド１４０は、上述した片持ち支持されたものに限らず、例えば図８に示すように、第１のシートＳ１１の幅方向に沿って延長された一対の支持ロッド１４１ａ，１４１ｂの間で、それぞれの両端が支持ロッド１４１ａ，１４１ｂに取り付けられることによって、両持ち支持された構成としてもよい。
【００７５】
また、複数のロッド１４０は、図９に示すように、上述した第１のシートＳ１１の幅方向（Ｙ軸方向）に間隔Ｄを空けて配置した構成に加えて、更に高さ方向（Ｚ軸方向）に間隔Ｈを空けた状態で配置した構成としてもよい。
【００７６】
複数のロッド１４０は、高さ方向（Ｚ軸方向）において多段状に配置にすることができる。この場合、複数のロッド１４０の高さ方向の間隔Ｈは、裁断機１１３Ａから落下する繊維束ＣＦの長さよりも大きくすることが好ましい。
【００７７】
なお、複数のロッド１４０は、第１のシートＳ１１の搬送方向（Ｘ軸方向）に沿って延長された構成となっているが、ロッド１４０を第１のシートＳ１１の搬送方向（Ｘ軸方向）に対して平行に配置する場合に限らず、ロッド１４０を第１のシートＳ１１の搬送方向（Ｘ軸方向）に対して斜めに配置することも可能である。
【００７８】
なお、このような繊維束を分散させる方法としては、国際公開第２０１４／０１７６１２号に記載のように、ネットの下部から吸引しつつ繊維束を供給することによっても可能であるが、繊維束を樹脂上に落下させることが必要な繊維強化樹脂材料の製造に適用するためには、更なる工夫が必要である。また、シートの搬送速度を低くすることによって、繊維束を方向性無くより均一に分散させる種々の方法はあるが、その場合、生産性をある程度犠牲にする必要がある。
【００７９】
＜含浸ステップ＞
第２のシート供給部１１４により、第２の原反ロールＲ１２から長尺の第２のシートＳ１２を巻き出して第２の搬送部１２８へと供給する。第２の塗工部１１５により、第２のシートＳ１２の上にペーストＰ１を所定の厚みで塗工する。第２のシートＳ１２の面上に塗工したペーストＰ１の厚みは、特に限定されない。
【００８０】
第２のシートＳ１２を搬送することでその上に塗工したペーストＰ１を走行させ、含浸部１１６において、貼合機構１３１によりシート状の繊維束群Ｆ１上に第２のシートＳ１２を貼り合わせる。そして、加圧機構１３２によりシート状の繊維束群Ｆ１及びペーストＰ１を加圧し、ペーストＰ１を繊維束群Ｆ１の繊維束ＣＦの間に含浸させる。これにより、繊維強化樹脂材料が第１のシートＳ１１と第２のシートＳ１２で挟持された原反Ｒ１が得られる。
【００８１】
本発明の製造方法における含浸ステップは、この例のように、繊維束が散布された第１のシートの上に、樹脂が塗工された第２のシートを重ね合わせた後、第１のシートと第２のシートとの間に挟み込まれた樹脂及び繊維束群を加圧して、繊維束の間に樹脂を含浸させるステップであることが好ましい。これにより、樹脂が塗工された第２のシートを重ね合わせない態様の含浸ステップに比べて、樹脂が充分に含浸された機械特性に優れた繊維強化樹脂材料を得ることができる。
なお、含浸ステップは、繊維束が散布された第１のシートの上に、樹脂が塗工された第２のシートをさらに重ね合わせることなく樹脂及び繊維束群を加圧して、繊維束の間に樹脂を含浸させる含浸ステップであってもよい。
【００８２】
以上のように、本実施形態のＳＭＣの製造方法では、上述した簡易な方法を用いて、裁断された繊維束ＣＦを方向性無く均一に分散させることができる。その結果、製造されたＳＭＣの強度を全方向において均一に保つことが可能であり、ＳＭＣの生産性も向上させることが可能である。
【００８３】
なお、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法は、製造装置１１を用いる方法には限定されない。例えば、散布部１４２の代わりに、散布ステップが、裁断されて落下する繊維束に空気などの気体を吹き付けて分散させて散布するステップである方法であってもよい。裁断されて落下する繊維束ＣＦに所定の条件で気体を吹き付けることによっても、繊維束ＣＦを方向性無く均一に分散させることが可能である。
【００８４】
本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法は、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を用い、スタンパブルシートに用いる繊維強化樹脂材料を製造する方法であってもよい。
【００８５】
［第２の実施形態］
本発明の繊維強化樹脂材料の製造装置及び製造方法においては、裁断した繊維束を樹脂の上に散布して形成した、樹脂を含浸する前の繊維束群の繊維配向状態を検査することが好ましい。
【００８６】
ＳＭＣなどの繊維強化樹脂材料を用いて機械物性の等方性が優れる成形品を得るには、繊維強化樹脂材料中の繊維束の繊維配向に偏りがないことが重要であるが、製造後の樹脂が含浸された状態の繊維強化樹脂材料において各繊維束の繊維配向状態を検査することは難しい。しかし、樹脂を含浸する前の繊維束群の繊維配向状態を検査することで、繊維強化樹脂材料における繊維束の繊維配向状態を判断することができる。繊維束群の繊維配向状態の検査は、例えば、後述の本発明の繊維束群の検査装置を用いることで行える。
【００８７】
（繊維束群の検査装置）
本発明の繊維束群の検査装置は、一方向に走行する帯状の樹脂上に連続して散布された複数の繊維束からなるシート状の繊維束群における繊維束の繊維配向状態を検査するための装置である。本発明の繊維束群の検査装置を用いることで、繊維強化樹脂材料の製造ライン内において繊維束群における繊維束の繊維配向状態を検査することができる。
【００８８】
本発明の繊維束群の検査装置は、第１光照射手段と、第２光照射手段と、撮像手段と、配向判定手段と、を備える。第１光照射手段と第２光照射手段は、一方向に走行する帯状の樹脂（樹脂シート）上に形成されたシート状の繊維束群（シート状繊維束群）に対し、斜め上方から平面視で互いに交差する方向にそれぞれ光を照射する手段である。撮像手段は、シート状の繊維束群の上方に設けられ、第１光照射手段又は第２光照射手段から光照射された状態のシート状繊維束群の上面の静止画を撮像する手段である。配向判定手段は、シート状の繊維束群の繊維配向状態を判定する手段である。具体的には、配向判定手段は、撮像手段で撮像された静止画から得た輝度情報に基づき、第１光照射手段から光照射された状態の輝度と、第２光照射手段から光照射された状態の輝度との輝度差又は輝度比を算出できるようになっている。
【００８９】
以下、図１０〜１３に基づいて、本発明の繊維束群の検査装置の一例を示してさらに説明する。本実施形態の繊維束群の検査装置２１００（以下、単に検査装置２１００という。）は、一方向に走行する帯状の樹脂Ｐ２（以下、樹脂シートＰ２ともいう。）上に連続してシート状に散布された複数の繊維束ｆからなるシート状の繊維束群Ｆ２の繊維配向状態を検査するものである。検査装置２１００は、第１光照射手段２１０２と、第２光照射手段２１０４と、撮像手段２１０６と、配向判定手段２１０８と、を備える。
【００９０】
この例の第１光照射手段２１０２は、一対の第１照射部２１０２ａと第２照射部２１０２ｂとを備えている。第１照射部２１０２ａと第２照射部２１０２ｂは、一方向に走行する帯状の樹脂シートＰ２の幅方向の外側における繊維束群Ｆ２の斜め上方に、互いに対向するように設けられている。第１光照射手段２１０２においては、第１照射部２１０２ａと第２照射部２１０２ｂから斜め下方の繊維束群Ｆ２に向けて、平面視で樹脂シートＰ２の長さ方向（走行方向）に対して垂直な方向に光が照射される。
【００９１】
第１照射部２１０２ａと第２照射部２１０２ｂは、樹脂シートＰ２の走行方向に長い長尺な部材であり、繊維束群Ｆ２側の側面に長尺な光照射面を備えている。第１光照射手段２１０２においては、第１照射部２１０２ａと第２照射部２１０２ｂによって、繊維束群Ｆ２の上面における第１照射部２１０２ａと第２照射部２１０２ｂに挟まれた一定の範囲が照らされるようになっている。本発明では、第１光照射手段がこのような長尺の部材であることが好ましい。
【００９２】
第１照射部２１０２ａは、図１３に示すように、側面視において、繊維束群Ｆ２の上面に対して光が斜め下方に照射されるように傾斜して設けられている。第１照射部２１０２ａの水平方向に対する傾斜角度φ１（図１３）は、１０〜６０°が好ましく、２０〜４５°がより好ましい。傾斜角度φ１が前記範囲内であれば、充分な輝度情報が得られやすく、輝度差や輝度比から繊維束の繊維配向状態を判定しやすい。
【００９３】
第２照射部２１０２ｂも第１照射部２１０２ａと同様に、繊維束群Ｆ２の上面に対して光が斜め下方に照射されるように傾斜して設けられている。第２照射部２１０２ｂの水平方向に対する傾斜角度φ２（図１３）は、第１照射部２１０２ａの水平方向に対する傾斜角度φ１と同様の理由から、１０〜６０°が好ましく、２０〜４５°がより好ましい。
傾斜角度φ１と傾斜角度φ２は、同じであることが好ましい。なお、傾斜角度φ１と傾斜角度φ２は異なっていてもよい。
【００９４】
第１光照射手段における光源としては、第１光照射手段から光照射された状態で、シート状繊維束群の上面の静止画を撮像して輝度情報を得ることができるものであればよい。光源の具体例としては、例えば、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）、蛍光灯、ハロゲンランプ、メタルハイランドランプなどが挙げられる。第１光照射手段としては、例えば、白色ＬＥＤと光拡散板を備える、長尺な光照射面が形成された照射部を備えるものが挙げられる。
なお、第１光照射手段は、一対の照射部を備えるものには限定されず、１つの照射部のみからなるものであってもよい。
【００９５】
この例の第２光照射手段２１０４は、一対の第３照射部２１０４ａと第４照射部２１０４ｂとを備えている。図１０〜１２に示すように、第３照射部２１０４ａと第４照射部２１０４ｂは、樹脂シートＰ２の走行方向における第１照射部２１０２ａと第２照射部２１０２ｂの両側に、繊維束群Ｆ２の上方で互いに対向するように設けられている。
【００９６】
第２光照射手段２１０４においては、第３照射部２１０４ａと第４照射部２１０４ｂから繊維束群Ｆ２に対して、斜め下方に、かつ平面視で樹脂シートＰ２の長さ方向（走行方向）に光が照射される。検査装置２１００では、平面視において、第１光照射手段２１０２からの光照射方向と、第２光照射手段２１０４からの光照射方向とが直交している。このように、本発明では、平面視において、第１光照射手段からの光照射方向と、第２光照射手段からの光照射方向とが直交することが好ましい。これにより、輝度差や輝度比から繊維束の繊維配向状態を判定しやすくなる。
【００９７】
なお、本発明では、平面視において、第１光照射手段からの光照射方向と、第２光照射手段からの光照射方向とは直交していなくてもよい。平面視における、第１光照射手段からの光照射方向と、第２光照射手段からの光照射方向とがなす角度は、６０〜１２０°が好ましく、８０〜１００°がより好ましい。前記角度が前記範囲内であれば、輝度差や輝度比から繊維束の繊維配向状態を判定しやすくなる。
【００９８】
第３照射部２１０４ａと第４照射部２１０４ｂは、樹脂シートＰ２の幅方向に長い長尺な部材であり、繊維束群Ｆ２に向けられる側面に長尺な光照射面を備えている。第２光照射手段２１０４においては、第３照射部２１０４ａと第４照射部２１０４ｂによって、繊維束群Ｆ２の上面における第３照射部２１０４ａと第４照射部２１０４ｂに挟まれた一定の範囲が照らされるようになっている。本発明では、第２光照射手段にこのような長尺の光源を備えるものを使用することが好ましい。繊維束群Ｆ２の上面における第２光照射手段２１０４によって光照射される範囲は、第１光照射手段２１０２によって光照射される範囲と同等の範囲である。
【００９９】
第３照射部２１０４ａは、図１２に示すように、繊維束群Ｆ２の上面に対して光が斜め下方に照射されるように傾斜して設けられている。第３照射部２１０４ａの水平方向に対する傾斜角度θ１（図１２）は、１０〜６０°が好ましく、２０〜４５°がより好ましい。傾斜角度θ１が前記範囲内であれば、充分な輝度情報が得られやすく、輝度差や輝度比から繊維束の繊維配向状態を判定しやすい。
【０１００】
第４照射部２１０４ｂも第３照射部２１０４ａと同様に、繊維束群Ｆ２の上面に対して光が斜め下方に照射されるように傾斜して設けられている。第４照射部２１０４ｂの水平方向に対する傾斜角度θ２（図１２）は、第３照射部２１０４ａの水平方向に対する傾斜角度θ１と同様の理由から、１０〜６０°が好ましく、２０〜４５°がより好ましい。
傾斜角度φ１、φ２、θ１、θ２は、輝度差や輝度比から繊維束の繊維配向状態を判定しやすい点から、全て同じであることが好ましい。なお、これらの傾斜角度はすべて同じである必要はないが、傾斜角度によって輝度が異なるため、φ１＝θ１、φ２＝θ２、又はφ１＝θ２、φ２＝θ１である必要がある。
【０１０１】
第２光照射手段における光源としては、第２光照射手段から照射された光が反射した状態で、繊維束群の上面の静止画を撮像して輝度情報を得ることができるものであればよく、第１光照射手段における光源と同じものを使用することができる。第１光照射手段の光源と第２光照射手段の光源は、配向判定手段において輝度差や輝度比から繊維束の繊維配向状態を判定しやすい点から、同じであることが好ましい。第２光照射手段としては、例えば、白色ＬＥＤと光拡散板を備える、長尺な光照射面が形成された照射部を備えるものが挙げられる。
なお、第２光照射手段は、一対の照射部を備えるものには限定されず、１つの照射部のみからなるものであってもよい。
【０１０２】
撮像手段２１０６は、繊維束群Ｆ２における第１照射部２１０２ａ、第２照射部２１０２ｂ、第３照射部２１０４ａ及び第４照射部２１０４ｂに囲まれた部分の中央の上方に、繊維束群Ｆ２の上面を撮像できるように設けられている。撮像手段２１０６により、繊維束群Ｆ２の上面における第１光照射手段２１０２又は第２光照射手段２１０４によって光照射された部分の静止画を撮像することができるようになっている。
【０１０３】
撮像手段としては、第１光照射手段又は第２光照射手段から光照射された状態の輝度情報が得られる静止画を撮像できるものであればよい。撮像手段としては、例えば、第１光照射手段又は第２光照射手段の光源に対応するモノクロームの光センサを備えるものが挙げられる。
【０１０４】
配向判定手段２１０８は、撮像手段２１０６と電気的に接続されており、撮像手段２１０６で撮像された静止画から輝度情報が得られるようになっている。配向判定手段２１０８では、第１光照射手段２１０２から光照射された状態の繊維束群Ｆ２の上面の反射光による輝度と、第２光照射手段２１０４から光照射された状態の繊維束群Ｆ２の上面の反射光による輝度を測定し、その輝度差又は輝度比を算出できるようになっている。
【０１０５】
配向判定手段としては、撮像された静止画から前記の輝度差又は輝度比を算出する処理機能を備えているものであれば特に限定されない。配向判定手段としては、例えば、静止画を画像処理して輝度情報を得て、輝度差又は輝度比を算出する処理部と、外部入力された輝度差又は輝度比の閾値を記憶する記憶部と、前記処理部で得た輝度差又は輝度比を前記記憶部に記憶された閾値と比較して繊維配向状態を判定する判定部と、を備えるものが挙げられる。また、繊維強化樹脂材料の製造ラインに、配向判定手段での判定結果に応じて製造条件を制御する制御手段が設けられている場合には、配向判定手段は、前記判定部の判定結果を制御手段に伝えるインターフェイス部を備えることが好ましい。
【０１０６】
検査装置２１００においては、第１光照射手段２１０２と第２光照射手段２１０４のそれぞれから、一方向に走行する帯状の樹脂シートＰ２上に形成された繊維束群Ｆ２に対して、斜め上方から光を照射することができる。そして、撮像手段２１０６により、第１光照射手段２１０２又は第２光照射手段２１０４によって光照射されている状態で繊維束群Ｆ２の上面の静止画を撮像することができる。このとき、図１４Ａに示すように、平面視での光の進行方向と繊維束ｆの繊維軸方向とがなす角度が垂直に近いほど、繊維束ｆの表面で反射する光の反射角が大きく、反射光が上方の撮像手段２１０６に到達しやすくなる。一方、図１４Ｂに示すように、平面視での光の進行方向と繊維束ｆの繊維軸方向とがなす角度が平行に近いほど、繊維束ｆの表面で反射する光の反射角が小さく、反射光が上方の撮像手段２１０６に到達しにくくなる。
【０１０７】
第１光照射手段２１０２から繊維束群Ｆ２に光照射している状態では、その光は平面視では樹脂シートＰ２の幅方向に進行する。その状態で撮像手段２１０６により撮像した静止画においては、繊維軸方向が樹脂シートＰ２の長さ方向に近い繊維束ｆが多いほど、輝度が高くなる。そのため、第１光照射手段２１０２により光照射した状態では、繊維軸方向が樹脂シートＰ２の長さ方向に近い繊維束ｆが多いほど、静止画内の繊維束群Ｆ２において反射光による明部の面積が増大し、輝度が高くなる。一方、第２光照射手段２１０４から繊維束群Ｆ２に光照射している状態では、その光は平面視では樹脂シートＰ２の長さ方向に進行する。その状態で撮像手段２１０６により撮像した静止画においては、繊維軸方向が樹脂シートＰ２の幅方向に近い繊維束ｆほど輝度が高くなる。そのため、第２光照射手段２１０４により光照射した状態では、繊維軸方向が樹脂シートＰ２の幅方向に近い繊維束ｆが多いほど、静止画内の繊維束群Ｆ２において反射光による明部の面積が増大し、輝度が高くなる。
【０１０８】
このように、第１光照射手段２１０２により光照射した状態と、第２光照射手段２１０４により光照射した状態のそれぞれの繊維束群Ｆ２の静止画から得た、同じ範囲について各々の輝度の比較から、繊維軸方向が樹脂シートＰ２の長さ方向に近い繊維束ｆと、樹脂シートＰ２の幅方向に近い繊維束ｆの割合がわかる。これにより、繊維束群Ｆ２の繊維配向状態を判定できる。具体的には、配向判定手段２１０８により、それぞれの状態の輝度の輝度差又は輝度比を算出する。輝度差の絶対値が小さいほど繊維配向がランダムであり、輝度差の絶対値が大きいほど繊維束ｆの繊維配向に偏りがある。また、輝度比が１に近いほど繊維配向がランダムであり、輝度比が１から離れた値となるほど繊維束ｆの繊維配向に偏りがある。
【０１０９】
以上説明したように、本発明の繊維束群の検査装置を用いれば、繊維強化樹脂材料の製造ライン内においても、走行している繊維束群における繊維束の繊維配向状態を容易に検査できる。
【０１１０】
なお、本発明の繊維束群の検査装置は、前記した検査装置２１００には限定されない。例えば、第１光照射手段及び第２光照射手段がそれぞれ１つの照射部からなる検査装置であってもよい。また、樹脂シートの走行方向において第１光照射手段が第２光照射手段よりも上流側又は下流側にずれて配置されている検査装置であってもよい。この場合には、第１光照射手段と第２光照射手段のそれぞれに対応する撮像手段を２つ設ける。
また、第１光照射手段及び第２光照射手段からの平面視での光照射方向が、樹脂シートの幅方向と長さ方向からずれていてもよい。ただし、第１光照射手段及び第２光照射手段からの平面視での光照射方向は、樹脂シートの幅方向と長さ方向にそれぞれ一致していることが好ましい。
【０１１１】
本発明の繊維束群の検査装置は、本発明の繊維強化樹脂材料の製造装置に好適に利用できる。なお、本発明の繊維束群の検査装置は、散布部を備えない繊維強化樹脂材料の製造装置に設置し、その製造ライン内の繊維束群の検査に利用してもよい。
【０１１２】
（繊維束群の検査方法）
以下、繊維束群の検査方法について説明する。繊維束群の検査方法は、下記の撮像ステップと、配向判定ステップとを有する。
撮像ステップ：一方向に走行する帯状の樹脂（樹脂シート）上に連続して散布された複数の繊維束からなるシート状の繊維束群に対して、平面視で互いに交差する方向の第１の光及び第２の光を斜め上方から別々に照射し、前記第１の光又は第２の光が照射された状態の前記繊維束群の上面の静止画をそれぞれ撮像する。
配向判定ステップ：前記撮像ステップで撮像された静止画から得た輝度情報に基づき、前記第１の光が照射された状態の輝度と、前記第２の光が照射された状態の輝度との輝度差又は輝度比を算出し、前記繊維束群の繊維配向状態を判定する。
以下、シート状繊維束群の検査方法について、検査装置２１００を用いた場合を例に説明する。
【０１１３】
＜撮像ステップ＞
一方向に走行する帯状の樹脂シートＰ２上に連続して散布された複数の繊維束ｆからなるシート状の繊維束群Ｆ２に対して、第１光照射手段２１０２から第１の光を斜め上方から照射する。そして、第１光照射手段２１０２から第１の光を照射した状態で、撮像手段２１０６により繊維束群Ｆ２の上面の静止画を撮像する。また、第１光照射手段２１０２からの第１の光の照射を停止し、繊維束群Ｆ２に対して、第２光照射手段２１０４から第２の光を斜め上方から照射する。そして、第２光照射手段２１０４から第２の光を照射した状態で、撮像手段２１０６により繊維束群Ｆ２の上面の静止画を撮像する。この例では、第１光照射手段２１０２から照射される第１の光と第２光照射手段２１０４から照射される第２の光とは平面視で直交している。
【０１１４】
第１光照射手段２１０２により第１の光を照射した状態と、第２光照射手段２１０４により第２の光を照射した状態のそれぞれの静止画の撮像は、同一の範囲について輝度の比較ができるように、それぞれの撮像範囲の少なくとも一部を重複させるようにして行う。具体的には、例えば、第１光照射手段２１０２により光照射した状態と、第２光照射手段２１０４により光照射した状態とを１００ｍｓ毎に切り替えて静止画を撮像する。
【０１１５】
＜配向判定ステップ＞
配向判定手段２１０８により、第１光照射手段２１０２により第１の光を照射した状態の静止画から、繊維束群Ｆ２の上面における特定の範囲の輝度を測定する。また、第２光照射手段２１０４により第２の光を照射した状態の静止画から、繊維束群Ｆ２の上面における前記特定の範囲と同一の範囲の輝度を測定する。さらに、それらの輝度から第１の光が照射された状態の輝度と第２の光が照射された状態の輝度の輝度差又は輝度比を算出し、繊維束群Ｆ２の繊維配向状態を判定する。例えば、機械特性の等方性に優れた繊維強化樹脂材料の製造を目的とする場合には、輝度差の絶対値が小さいほど、繊維配向がランダムで良好であると判定できる。また、輝度比が１に近いほど、繊維配向がランダムで良好であると判定できる。
【０１１６】
以上説明した繊維束群の検査方法によれば、繊維強化樹脂材料の製造ライン内においても、走行している繊維束群における繊維束の繊維配向状態を容易に検査できる。なお、繊維束群の検査方法は、前記した検査装置２１００を用いる方法には限定されず、検査装置の説明において例示した他の検査装置を用いる方法であってもよい。例えば、第１光照射手段が第２光照射手段よりも上流側又は下流側にずれて配置されている場合は、第１光照射手段と第２光照射手段のそれぞれに対応する撮像手段により撮像範囲が重複するように順次撮像を行えばよい。
【０１１７】
前記した繊維束群の検査方法は、後述の繊維強化樹脂材料の製造方法に好適に利用できる。なお、前記した繊維束群の検査方法は、散布部を備えない製造装置を用いた繊維強化樹脂材料の製造方法における製造ライン内の繊維束群の検査に利用してもよい。例えば、検査方法による判定結果に基づいて、第１のシートの搬送速度などを変更し、各繊維束の繊維方向が第１のシートの搬送方向に揃うように調節して、異方性を有する繊維強化樹脂材料を製造する方法としてもよい。
【０１１８】
（繊維強化樹脂材料の製造装置）
以下、製造ライン内で繊維束群の繊維配向状態を検査する態様である第２の実施形態の繊維強化樹脂材料の製造装置の一例として、繊維束の間に熱硬化性樹脂を含むペーストが含浸されたＳＭＣを製造する製造装置について説明する。本実施形態の繊維強化樹脂材料の製造装置２１（以下、単に製造装置２１という。）について、図１５に基づいて説明する。なお、図１５は、製造装置２１の構成を示す概略構成図である。また、以下の説明においては、製造装置１１と同様に、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。
【０１１９】
製造装置２１は、繊維束供給部２１０と、第１のシート供給部２１１と、第１の搬送部２１９と、第１の塗工部２１２と、裁断部２１３と、散布部２４２と、第２のシート供給部２１４と、第２の搬送部２２８と、第２の塗工部２１５と、含浸部２１６と、検査装置２１００と、制御手段２２００と、を備えている。
【０１２０】
第１のシート供給部２１１は、第１の原反ロールＲ２１から巻き出された長尺の第１のシート（キャリアシート）Ｓ２１を第１の搬送部２１９へと供給する。第１の搬送部２１９は、ガイドロール２２０と、一対のプーリ２２１ａ，２２１ｂの間に無端ベルト２２２を掛け合わせたコンベア２２３とを備えている。ガイドロール２２０は、回転しながら第１のシート供給部２１１から供給された第１のキャリアシートＳ２１をコンベア２２３に向けて案内する。コンベア２２３は、一対のプーリ２２１ａ，２２１ｂを同一方向に回転させることによって無端ベルト２２２を周回させ、無端ベルト２２２の面上において第１のシートＳ２１をＸ軸方向の右側（＋Ｘ軸方向）に向けて搬送する。
【０１２１】
第１の塗工部２１２は、第１の搬送部２１９におけるガイドロール２２０側のプーリ２２１ａの直上に位置しており、熱硬化性樹脂を含むペーストＰ２１を供給する供給ボックス２２４を備えている。供給ボックス２２４の底面にはスリット（図示せず。）が形成され、搬送される第１のシートＳ２１の面上に該スリットからペーストＰ２１が所定の厚みで塗工されるようになっている。塗工されたペーストＰ２１は、第１のシートＳ２１の搬送に伴って走行する。
【０１２２】
繊維束供給部２１０は、長尺の繊維束ｆ’を複数のボビン２１７から引き出しながら、複数のガイドロール２１８を介して裁断部２１３に向けて供給する。裁断部２１３は、第１の塗工部１２よりも搬送方向の下流側で、第１のシートＳ２１の上方に位置している。裁断部２１３は、繊維束供給部２１０から供給される繊維束ｆ’を所定の長さに連続的に裁断する裁断機２１３Ａを備えている。裁断機２１３Ａは、ガイドロール２２５と、ピンチロール２２６と、カッターロール２２７とを備えている。ガイドロール２２５は、回転しながら繊維束供給部２１０から供給された繊維束ｆ’を下方に向けて案内する。ピンチロール２２６は、ガイドロール２２５との間で繊維束ｆ’を挟み込みながら、ガイドロール２２５とは逆向きに回転する。これにより、複数のボビン２１７から繊維束ｆ’が引き出される。カッターロール２２７は、回転しながら繊維束ｆ’を所定の長さとなるように裁断する。裁断機２１３Ａにより所定の長さに裁断された繊維束ｆは落下してペーストＰ２１の上に散布され、シート状の繊維束群Ｆ２が形成される。
【０１２３】
第１のシートＳ２１上に塗工されたペーストＰ２１と裁断機２１３Ａの間には、散布部２４２が配置されている。散布部２４２は、複数のロッド１４０を備えている。複数のロッド２４０は、第１の実施形態と同様に、その長さ方向が第１のシートＳ２１の長さ方向（Ｘ軸方向）となるように、平面視で第１のシートＳ２１の幅方向（Ｙ軸方向）に互いに間隔を空けて平行に並んで配置されている。各ロッド２４０は、例えばそれらの一方の端部が支持ロッドに取り付けられることで支持されている。裁断機２１３Ａで裁断されて落下する繊維束ｆのうち、ロッド２４０に接触した繊維束ｆは第１のシートＳ２１の走行方向とは異なる方向に倒れ込みやすくなる。これにより、繊維束ｆからの毛羽（繊維屑）の発生を抑えつつ、繊維束ｆを第１のシートＳ２１上に塗工されたペーストＰ２１の上に方向性無く均一に分散させることができる。
【０１２４】
各ロッド２４０の態様としては、第１の実施形態の各ロッド１４０と同じ態様が挙げられ、好ましい態様も同じである。具体的には、各ロッド２４０の第１のシートＳ２１からの高さは、適宜設定できる。ロッド２４０の断面形状は、円形、矩形、多角形などが挙げられ、円形が好ましい。各ロッド２４０の直径は、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度とすることができる。
【０１２５】
隣り合うロッド２４０の平面視での間隔は、裁断機２１３Ａで裁断された繊維束ｆの平均長さに対して０．９〜１．６倍が好ましい。前記間隔が下限値以上であれば、ロッド２４０の間に繊維束ｆが堆積しにくくなる。前記間隔が上限値以下であれば、充分な割合の繊維束ｆがロッド２４０に接触するため、繊維配向がランダムな繊維束群Ｆ２が形成されやすくなる。
【０１２６】
ロッド２４０は、各繊維束ｆがランダムな繊維配向で散布された繊維束群Ｆ２が形成されやすい点から、水平方向に近い方が好ましい。ロッド２４０を傾斜させる場合、水平方向に対するロッド２４０の傾斜角度α（図１６）は、０°超４０°以下が好ましい。
【０１２７】
ロッド２４０は、振動させてもよい。この場合、ロッド２４０を振動させる方向については、長さ方向（Ｘ軸方向）と、幅方向（Ｙ軸方向）と、高さ方向（Ｚ軸方向）のうち、いずれの方向であってもよい。ロッド２４０は複数の方向に振動させてもよい。
【０１２８】
第２のシート供給部２１４は、第２の原反ロールＲ２２から巻き出された長尺の第２のシート（キャリアシート）Ｓ２２を第２の搬送部２２８へと供給する。第２の搬送部２２８は、コンベア２２３により搬送される第１のシートＳ２１の上方に位置しており、複数のガイドロール２２９を備えている。第２の搬送部２２８は、第２のシート供給部２１４から供給された第２のシートＳ２２を、第１のシートＳ２１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２２９によって第１のシートＳ２１と同じ方向に反転させる。
【０１２９】
第２の塗工部２１５は、第１のシートＳ２１とは反対方向に搬送されている第２のシートＳ２２の直上に位置し、熱硬化性樹脂を含むペーストＰ２１を供給する供給ボックス２３０を備えている。供給ボックス２３０の底面にはスリット（図示せず。）が形成されており、搬送される第２のシートＳ２２の面上に該スリットからペーストＰ２１が所定の厚みで塗工されるようになっている。塗工されたペーストＰ２１は、第２のシートＳ２２の搬送に伴って走行する。
【０１３０】
含浸部２１６は、裁断機２１３Ａよりも搬送方向の下流側に位置し、貼合機構２３１と、加圧機構２３２とを備えている。貼合機構２３１は、コンベア２２３の他方のプーリ２２１ｂの上方に位置して、複数の貼合ロール２３３を備えている。複数の貼合ロール２３３は、ペーストＰ２１が形成された第２のシートＳ２２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２３３は、第１のシートＳ２１に対して第２のシートＳ２２が徐々に接近するように配置されている。
【０１３１】
貼合機構２３１では、第１のシートＳ２１と第２のシートＳ２２とが、その間にペーストＰ２１、繊維束群Ｆ２及びペーストＰ２１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、ペーストＰ２１、繊維束群Ｆ２及びペーストＰ２１を挟み込んだ状態で第１のシートＳ２１と第２のシートＳ２２が貼合されたものを貼合シートＳ２３という。
【０１３２】
加圧機構２３２は、貼合機構２３１の下流側に位置し、一対のプーリ２３４ａ，２３４ｂの間に無端ベルト２３５ａを掛け合わせた下側コンベア２３６Ａと、一対のプーリ２３４ｃ，２３４ｄの間に無端ベルト２３５ｂを掛け合わせた上側コンベア２３６Ｂとを備えている。下側コンベア２３６Ａと上側コンベア２３６Ｂとは、互いの無端ベルト２３５ａ，２３５ｂを突き合わせた状態で、互いに対向して配置されている。
【０１３３】
加圧機構２３２では、下側コンベア２３６Ａの一対のプーリ２３４ａ，２３４ｂが同一方向に回転されることによって無端ベルト２３５ａが周回される。また、加圧機構２３２では、上側コンベア２３６Ｂの一対のプーリ２３４ｃ，２３４ｄを同一方向に回転させることによって、無端ベルト２３５ｂが無端ベルト２３５ａ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２３５ａ，２３５ｂの間に挟み込まれた貼合シートＳ２３がＸ軸方向の右側に搬送される。
【０１３４】
下側コンベア２３６Ａには、無端ベルト２３５ａ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２３７ａ，２３７ｂが配置されている。同様に、上側コンベア２３６Ｂには、無端ベルト２３５ａ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２３７ｃ，２３７ｄが配置されている。これらのテンションプーリ２３７ａ，２３７ｂ，２３７ｃ，２３７ｄは、無端ベルト２３５ａ，２３５ｂの突き合わせ部分とは反対側に設けられている。
【０１３５】
加圧機構２３２には、さらに複数の下側ロール２３８ａと、複数の上側ロール２３８ｂとが設けられている。複数の下側ロール２３８ａは、無端ベルト２３５ａ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２３８ｂは、無端ベルト２３５ｂ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２３８ａと複数の上側ロール２３８ｂとは、貼合シートＳ２３の搬送方向に沿って互い違いに並んで配置されている。
【０１３６】
加圧機構２３２では、無端ベルト２３５ａ，２３５ｂの間を貼合シートＳ２３が通過する間に、第１のシートＳ２１と第２のシートＳ２２との間に挟み込まれたペーストＰ２１、繊維束群Ｆ２及びペーストＰ２１を複数の下側ロール２３８ａ及び複数の上側ロール２３８ｂにより加圧する。このとき、ペーストＰ２１が繊維束群Ｆ２に含浸される。これにより、繊維強化樹脂材料（ＳＭＣ）の原反Ｒ２が得られる。原反Ｒ２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のシートＳ２１及び第２のシートＳ２２は、ＳＭＣの成形前にＳＭＣから剥離される。
【０１３７】
検査装置２１００は、裁断機２１３Ａと貼合機構２３１の間における第１のシートＳ２１の上方に設けられている。具体的には、図１０〜１３に示すように、第１光照射手段２１０２の第１照射部２１０２ａと第２照射部２１０２ｂが、ペーストＰ２１の幅方向の外側における繊維束群Ｆ２の斜め上方に、互いに対向するように設けられている。また、第２光照射手段２１０４の第３照射部２１０４ａと第４照射部２１０４ｂが、ペーストＰ２１の走行方向における第１照射部２１０２ａと第２照射部２１０２ｂの両側に、繊維束群Ｆ２の上方で互いに対向するように設けられている。また、第１照射部２１０２ａ、第２照射部２１０２ｂ、第３照射部２１０４ａ及び第４照射部２１０４ｂに囲まれた部分の中央の上方に撮像手段２１０６が設けられている。また、撮像手段２１０６と電気的に接続された配向判定手段２１０８が設けられている。
【０１３８】
制御手段２２００は、配向判定手段２１０８と電気的に接続されており、配向判定手段２１０８での判定結果が伝えられるようになっている。制御手段２２００は、ロッド２４０の水平方向に対する傾斜角度αや振動数を制御できるようになっている。また、制御手段２２００は、第１の搬送部２１９における一対のプーリ２２１ａ，２２１ｂの回転を調節し、コンベア２２３の速度を制御することで、搬送される第１のシートＳ２１とともに走行するペーストＰ２１の走行速度を制御することができるようになっている。
【０１３９】
なお、検査装置を備える繊維強化樹脂材料の製造装置は、前記した製造装置２１には限定されない。例えば、複数のロッド２４０を備える散布部２４２の代わりに、裁断されて落下する繊維束ｆに空気などの気体を吹き付ける気体散布機を備える散布部を設置してもよい。また、検査装置を備える繊維強化樹脂材料の製造装置は、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を用いた、スタンパブルシートに用いる繊維強化樹脂材料を製造するための製造装置であってもよい。
【０１４０】
（繊維強化樹脂材料の製造方法）
本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法においては、散布ステップの後に、樹脂上に散布された繊維束群の繊維配向状態を検査する検査ステップを含むことができる。検査ステップを含む繊維強化樹脂材料の製造方法においては、検査ステップが、下記の撮像ステップと配向判定ステップを有することが好ましい。
撮像ステップ：裁断された繊維束が樹脂上に散布されて形成された繊維束群に対して、平面視で互いに交差する方向の第１の光及び第２の光を斜め上方から別々に照射し、前記第１の光又は第２の光が照射された状態の前記繊維束群の上面の静止画をそれぞれ撮像する。
配向判定ステップ：前記撮像ステップで撮像された静止画から得た輝度情報に基づき、前記第１の光が照射された状態の輝度と、前記第２の光が照射された状態の輝度との輝度差又は輝度比を算出し、前記繊維束群の繊維配向状態を判定する。
【０１４１】
以下、検査ステップを含む態様である第２の実施形態の繊維強化樹脂材料の製造方法の一例として、製造装置２１を用いる方法について説明する。本実施形態の繊維強化樹脂材料の製造方法は、前述した本発明の繊維束群の検査方法を利用して、複数の繊維束と樹脂を含有する繊維強化樹脂材料（ＳＭＣ）を製造する方法である。本実施形態の繊維強化樹脂材料の製造方法は、下記の塗工ステップ、裁断ステップ、散布ステップ、検査ステップ、含浸ステップ及び制御ステップを有する方法である。
塗工ステップ：第１の搬送部２１９によって搬送される第１のシートＳ２１の上にペーストＰ２１を塗工する。
裁断ステップ：長尺の繊維束ｆ’を裁断機２１３Ａで裁断する。
散布ステップ：裁断された繊維束ｆを散布部２４２で分散させ、第１のシートＳ２１上に塗工した、一方向に走行する帯状のペーストＰ２１の上に連続的に散布して繊維束群Ｆ２を形成する。
検査ステップ：ペーストＰ２１上に形成された繊維束群Ｆ２の繊維配向状態を検査装置２１００により検査する。
含浸ステップ：検査ステップ後、第１のシートＳ２１上のペーストＰ２１と繊維束群Ｆ２を加圧して、繊維束ｆの間にペーストＰ２１を含浸させて繊維強化樹脂材料を得る。
制御ステップ：前記検査ステップにおける判定結果に基づいて、前記散布ステップの条件を変更し、繊維束群Ｆ２の繊維配向状態を制御する。
【０１４２】
＜塗工ステップ＞
第１のシート供給部２１１により、第１の原反ロールＲ２１から長尺の第１のＳ２１を巻き出して第１の搬送部２１９へと供給し、第１の塗工部２１２によりペーストＰ２１を所定の厚みで塗工する。第１の搬送部２１９により第１のシートＳ２１を搬送することにより、第１のシートＳ２１上に塗工されたペーストＰ２１を走行させる。第１のシートＳ２１の面上に塗工したペーストＰ２１の厚みは、特に限定されない。
【０１４３】
ペーストＰ２１に含まれる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などが挙げられる。ペーストＰ２１には、炭酸カルシウムなどの充填剤や、低収縮化剤、離型剤、硬化開始剤、増粘剤などを配合してもよい。
【０１４４】
＜裁断ステップ＞
繊維束供給部２１０により、長尺の繊維束ｆ’を複数のボビン２１７から引き出して裁断部２１３へと供給し、裁断機２１３Ａにおいて所定の長さとなるように繊維束ｆ’を連続的に裁断する。
【０１４５】
＜散布ステップ＞
第１のシートＳ２１と裁断機２１３Ａの間には複数のロッド２４０が複数並んで配置されているため、裁断機２１３Ａにより裁断された繊維束ｆは、それら複数のロッド２４０に向かった落下する。裁断機２１３Ａで裁断されて落下する繊維束ｆの一部は、ロッド２４０に接触して第１のシートＳ２１の走行方向とは異なる方向に向く。これにより繊維束ｆが分散され、塗工されたペーストＰ２１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の繊維束群Ｆ２が形成される。繊維束群Ｆ２の厚みは、特に限定されない。
【０１４６】
繊維束としては、炭素繊維束が好ましい。なお、繊維束としては、ガラス繊維束を用いてもよい。
【０１４７】
＜検査ステップ＞
撮像ステップにおいて、繊維束群Ｆ２に対して第１光照射手段２１０２から第１の光を照射し、撮像手段２１０６により繊維束群Ｆ２の上面の静止画を撮像する。また、繊維束群Ｆ２に対して第２光照射手段２１０４から第２の光を照射し、撮像手段２１０６により繊維束群Ｆ２の上面の静止画を撮像する。次いで、配向判定ステップにおいて、配向判定手段２１０８により、それぞれの静止画から第１の光が照射された状態の輝度と第２の光が照射された状態の輝度を測定し、それらの輝度差又は輝度比を算出して繊維束群Ｆ２の繊維配向状態を判定する。
【０１４８】
＜含浸ステップ＞
第２のシート供給部２１４により、第２の原反ロールＲ２２から長尺の第２のシートＳ２２を巻き出して第２の搬送部２２８へと供給する。第２の塗工部２１５により、第２のシートＳ２２の面上にペーストＰ２１を所定の厚みで塗工する。第２のシートＳ２２上に塗工されたペーストＰ２１の厚みは、特に限定されない。
【０１４９】
第２のシートＳ２２を搬送することでペーストＰ２１を走行させ、含浸部２１６において、貼合機構２３１により検査後の繊維束群Ｆ２上にペーストＰ２１を貼り合わせる。そして、加圧機構２３２によりペーストＰ２１、繊維束群Ｆ２及びペーストＰ２１を加圧し、ペーストＰ２１を繊維束群Ｆ２に含浸させる。これにより、繊維強化樹脂材料が第１のシートＳ２１と第２のシートＳ２２で挟持された原反Ｒ２が得られる。
【０１５０】
＜制御ステップ＞
制御ステップでは配向判定手段２１０８から制御手段２２００に判定結果が伝えられ、該判定結果に基づいて散布ステップの条件を制御し、繊維束群Ｆ２における各繊維束の配向状態を調節する。
【０１５１】
繊維束群Ｆ２の繊維配向状態は、第１のシートＳ２１上のペーストＰ２１の走行速度が大きく影響する。裁断された繊維束ｆの先端がペーストＰ２１上に着地した後も第１のシートＳ２１が搬送されているため、各繊維束ｆの繊維方向は第１のシートＳ２１の走行方向に揃いやすい。第１のシートＳ２１の搬送速度が速いほど、繊維束ｆが着地後に第１のシートＳ２１の搬送方向に対して垂直な方向に倒れ込む前に、第１のシートＳ２１の搬送方向に引きとられやすく、第１のシートＳ２１の搬送方向への配向が顕著となる。そのため、制御ステップにおいては、検査ステップの検査結果に基づいて、コンベア２２３の速度を調節することで第１のシートＳ２１の搬送速度、及び第１のシートＳ２１上に塗工されたペーストＰ２１の走行速度を変更し、繊維束群Ｆ２における各繊維束の配向状態を制御することが好ましい。
例えば、配向判定手段２１０８において繊維束群Ｆ２の繊維配向に偏りがあり不良であると判定した場合には、制御手段２２００によって第１のシートＳ２１の搬送速度、及び第１のシートＳ２１上に塗工されたペーストＰ２１の走行速度を低下させ、各繊維束ｆの繊維方向が第１のシートＳ２１の搬送方向に揃うことを抑制する。このように、コンベア２２３の速度を調節して第１のシートＳ２１の搬送速度、及び第１のシートＳ２１上に塗工されたペーストＰ２１の走行速度を変更する場合には、長尺の繊維束ｆ’を裁断部２１３に供給する速度や、裁断機２１３Ａの裁断速度もそれに合わせて調節する。
【０１５２】
繊維束群Ｆ２の繊維配向状態には、ロッド２４０の水平方向に対する傾斜角度αも影響する。そのため、制御ステップにおいては、検査ステップの検査結果に基づいて複数のロッド２４０の水平方向に対する傾斜角度αを変更して、繊維束群Ｆ２における複数の繊維束ｆの繊維配向状態を調節することも好ましい。また、繊維束群Ｆ２の繊維配向状態には、ロッド２４０の振動数も影響する。そのため、制御工程においては、検査ステップの検査結果に基づいて複数のロッド２４０の振動数を変更して、繊維束群Ｆ２における複数の繊維束ｆの繊維配向状態を制御することも好ましい。
【０１５３】
第１のシートＳ２１の搬送速度及び第１のシートＳ２１上のペーストＰ２１の走行速度の変更による繊維配向状態の制御、ロッド２４０の水平方向に対する傾斜角度αの変更による繊維配向状態の制御、及びロッド２４０の振動数の変更による繊維配向状態の制御は、いずれか１つのみを行ってもよく、２つ以上を組み合わせてもよい。
【０１５４】
従来では、樹脂を含まず、繊維に方向性がある枚葉の異方性繊維シートを複数枚積層する際に、該異方性繊維シートの繊維方向を評価する方法が知られている。具体的には、特開２００７−１８７５４５号公報において、異方性繊維シートに対して移動する光源から光を照射しつつシート表面の動画を撮像し、シート表面で繊維に反射した光による明部が移動する軌跡から繊維配向方向を判別する方法が開示されている。
【０１５５】
しかし、製造後のＳＭＣなどの繊維強化樹脂材料に前記方法を適用したとしても、樹脂が含浸されているために繊維に反射した光が充分に得られず、明部の軌跡により繊維配向状態を判別することは困難である。また、前記方法を用いて、繊維強化樹脂材料の製造ライン内において繊維束群の繊維配向状態を検査することも考えられるが、繊維強化樹脂材料を連続的に製造する製造ラインにおいて前記方法で繊維束群の繊維配向状態を検査することは難しい。具体的には、繊維強化樹脂材料の製造ラインでは繊維束群が第１のシート及び樹脂（ペースト）とともに走行しているため、各繊維束における反射光の明部の軌跡は繊維束の配向方向と一致しなくなる。また、繊維強化樹脂材料における繊維束群は裁断された繊維長の短い繊維束により形成されているため、各繊維束における明部の移動距離が短くなる。これらのことから、繊維強化樹脂材料の製造ライン内において、明部の軌跡によって繊維束群の繊維配向状態を検査することは困難である。
【０１５６】
これに対して、第２の実施形態の繊維強化樹脂材料の製造方法によれば、製造ライン内において繊維束群の繊維配向状態を検査し、繊維強化樹脂材料における繊維配向状態を容易に判定できる。また、検査結果に応じて製造条件を変更し、繊維束群の繊維配向状態を制御して繊維強化樹脂材料を製造することができる。
【０１５７】
なお、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法は前記した製造装置２１を用いた方法には限定されない。例えば、検査装置２１００以外の検査装置を用いた製造方法であってもよい。また、本発明の繊維強化樹脂材料の製造方法は、作業者が検査結果を確認して手動で製造条件を制御する場合などにおいては、制御手段を備えていない製造装置を用いる方法であってもよい。
【０１５８】
検査ステップを有する繊維強化樹脂材料の製造方法は、散布ステップが、裁断されて落下する繊維束に空気などの気体を吹き付けて分散させて散布するステップである方法であってもよい。また、検査ステップを有する繊維強化樹脂材料の製造方法は、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を用い、スタンパブルシートに用いる繊維強化樹脂材料を製造する方法であってもよい。
【０１５９】
［繊維強化樹脂材料］
次に、本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂材料として、上述した繊維強化樹脂材料の製造方法により製造された繊維強化樹脂材料について具体的に説明する。
【０１６０】
本発明の一実施形態の繊維強化樹脂材料は、分散された繊維束の間に樹脂が含浸されたシート状の繊維強化樹脂材料であって、Ｘ線回折法により回折角２θが２５．４°の回折Ｘ線を検出し、下式（１）〜（３）により求められる粗さ度βが０．５〜４．５である。
【０１６１】
【数４】
2016208731.tif 000006
ただし、前記式中、ｆ（φｉ）は、下式（２）で表される、Ｘ線回折測定におけるｉ番目の回転角度（φｉ）の輝度（Ｉ（φｉ））から平均の輝度を差し引いた輝度であり、ｄφは、Ｘ線回折測定のステップ幅である。Ｉ（φｉ）は、下式（３）で表される、積分強度が１００００になるように規格化されたものである。
【０１６２】
【数５】
2016208731.tif 000007
【０１６３】
粗さ度βは、繊維強化樹脂材料のＸ線回折測定における繊維配向に由来するプロファイルから求められる値であって、以下の方法で測定される。
長手方向に連続する繊維強化樹脂材料を幅方向でカットした２枚のサンプルを長手方向が同一になるように重ねたシート状の繊維強化樹脂材料における縦３００ｍｍ×横３００ｍｍの範囲内から、縦１５ｍｍ×横１５ｍｍの試験片を等間隔で２５個切り出す（Ｎ＝２５）。Ｘ線装置を用い、前記試験片に透過法でＸ線を照射しながら、前記試験片をその厚さ方向を軸に回転させ、回折角２θ＝２５．４°に配置した検出器で回折Ｘ線を取り込み、ｉ番目の回転角度（φｉ）における輝度（Ｉ（φｉ））を測定する。ただし、Ｉ（φｉ）は、式（３）で表される、積分強度が１００００になるように規格化されたものとする。
次いで、式（２）で表されるように、輝度（Ｉ（φｉ））から平均の輝度を引いた輝度ｆ（φｉ）を定義し、輝度ｆ（φｉ）を用いて導かれる式（１）から、２５個の試験片それぞれについて粗さ度を求め、それらの平均値を粗さ度βとする。
【０１６４】
粗さ度βは、ゼロに近いほど繊維束の配向に乱れが少ないことを示している。
粗さ度βが０．５以上であれば、繊維束の配向の均一性が高くなりすぎることなく、ＳＭＣやスタンパブルシートとして成形加工する際の樹脂の流動性が損なわれて成形性が低下することを抑制できる。また、繊維強化樹脂材料の生産ラインの速度を過度に下げる必要がなく、充分な生産性を確保できる。粗さ度βは、１．０以上が好ましく、１．５以上がより好ましく、２．０以上がさらに好ましく、２．５以上が特に好ましい。
【０１６５】
粗さ度βが４．５以下であれば、シート状の繊維強化樹脂材料を成形して得た成形品の各部位における物性の異方性（例えば、長さ方向と幅方向の曲げ弾性率の差）が高くなりすぎることを抑制できる。粗さ度βは、４．０以下が好ましく、３．５以下がより好ましい。
【０１６６】
本発明の一実施形態の繊維強化樹脂材料は、分散された繊維束の間に樹脂が含浸されたシート状の繊維強化樹脂材料であって、繊維強化樹脂材料の長さ方向を０°方向とし、幅方向を９０°方向としたときに、Ｘ線回折法により回折角２θが２５．４°の回折Ｘ線を検出し、下式（４）〜（６）により求められる、０°方向を基準にした前記繊維束の結晶配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値が０．０５〜０．１３である。
【０１６７】
【数６】
2016208731.tif 000008
【０１６８】
ただし、式（４）中、ａは、式（５）で表される配向係数である。Ｉ（φｉ）は、Ｘ線回折測定におけるｉ番目の回転角度（φｉ）の輝度であり、式（６）で表される、積分強度が１００００になるように規格化されたものである。
【０１６９】
繊維束の結晶配向度は、繊維強化樹脂材料にＸ線を照射することによって生じる回折像から算出される結晶配向度から求められる値であり、以下の方法で測定される。
粗さ度βの測定方法と同様に、シート状の繊維強化樹脂材料から２５個の試験片を切り出し（Ｎ＝２５）、Ｘ線装置を用いて回折角２θ＝２５．４°の回折Ｘ線を取り込み、ｉ番目の回転角度（φｉ）における輝度（Ｉ（φｉ））を測定する。ただし、Ｉ（φｉ）は、式（６）で表される、積分強度が１００００になるように規格化されたものとする。次いで、測定したＩ（φｉ）を用いて、２５個の試験片それぞれについて式（５）により配向係数ａを求める。さらに、得られた配向係数ａを用いて、２５個の試験片それぞれについて式（４）により結晶配向度ｆａを求め、それらの平均値と標準偏差を算出する。
【０１７０】
繊維束の結晶配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値が０．０５以上であれば、繊維束の配向の均一性が高くなりすぎることなく、ＳＭＣやスタンパブルシートとして成形加工する際の樹脂の流動性が損なわれて成形性が低下することを抑制できる。また、繊維強化樹脂材料の生産ラインの速度を過度に下げる必要がなく、充分な生産性を確保できる。
繊維束の結晶配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値は、０．０６以上が好ましく、０．０８以上がより好ましい。
【０１７１】
繊維束の結晶配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値が０．１３以下であれば、繊維強化樹脂材料を成形した成形品の長さ方向及び幅方向の各部位間における物性のバラツキ（ＣＶ値）が大きくなりすぎることを抑制できる。
繊維束の結晶配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値は、０．１２以下が好ましく、０．１１以下がより好ましい。
【０１７２】
以上のように、本発明の繊維強化樹脂材料では、上述した繊維強化樹脂材料の製造方法を用いて、裁断された繊維束を方向性無く均一に分散させることができるため、強度が全方向において均一に保たれる。また、本発明の繊維強化樹脂材料は、成形加工する際の樹脂の流動性に優れるので、成形性に優れる。
【０１７３】
［成形品］
本発明の成形品は、分散された繊維束の間に樹脂が含浸されたシート状の繊維強化樹脂材料の成形品である。本発明の成形品では、成形品の長さ方向を０°方向とし、幅方向を９０°方向としたときに、それぞれの方向に沿った曲げ弾性率［ＧＰａ］の比（０°曲げ弾性率／９０°曲げ弾性率）が、０．８〜１．２である。また、本発明の成形品では、０°方向と９０°方向のそれぞれの方向に沿った曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）（０°曲げ弾性率のＣＶ及び９０°曲げ弾性率のＣＶ）［％］が何れも５〜１５である。
【０１７４】
比（０°曲げ弾性率／９０°曲げ弾性率）は、成形品中の繊維束の配向方向の均一性を示す値である。比（０°曲げ弾性率／９０°曲げ弾性率）は、０．８〜１．２であり、０．９〜１．１が好ましく、０．９５〜１．０５がより好ましい。比（０°曲げ弾性率／９０°曲げ弾性率）が前記範囲内であれば、成形品の物性の異方性が充分に低く、実用上問題がない。
【０１７５】
０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）は、５〜１５であり、５〜１２が好ましく、７〜９がより好ましい。０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）が下限値以上であれば、繊維束の配向の均一性が高くなりすぎ、ＳＭＣやスタンパブルシートとして成形加工する際の樹脂の流動性が損なわれて成形性が低下することを抑制できる。また、繊維強化樹脂材料の生産ラインの速度を過度に下げる必要がなく、充分な生産性を確保できる。０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）が上限値以下であれば、成形品の長さ方向の各部位間における物性のバラツキ（ＣＶ値）が充分に小さい。
【０１７６】
９０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）は、０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）と同様の理由から、５〜１５であり、５〜１２が好ましく、７〜９がより好ましい。９０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）が上限値以下であれば、成形品の幅方向の各部位間における物性のバラツキ（ＣＶ値）が充分に小さい。
【０１７７】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に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できる。
【０１７８】
［第１の実施例］
第１の実施例では、図１に例示した製造装置１１を用いて、隣り合うロッド１４０の間隔Ｄを変更したときの第１のシートＳ１１の面上において、第１のシートＳ１１の搬送方向（０°方向とする。）に沿って堆積した繊維束ＣＦの数と、第１のシートＳ１１の幅方向（９０°方向とする。）に沿って堆積した繊維束ＣＦの数と、その差（０°−９０°）を測定した。この差の絶対値が小さいほど、繊維束ＣＦを方向性無く均一に分散できたと判断することが可能である。なお、本実施例における第１のシートＳ１１の搬送速度を５ｍ／分とした。
【０１７９】
また、ロッド１４０の傾斜する角度θＡについても変更して測定を行った。その測定結果をまとめたものを表１に示す。また、表１に示す測定結果をグラフ化したものを図１７に示す。
【０１８０】
【表１】
2016208731.tif 000009
【０１８１】
なお、本測定における繊維束ＣＦの繊維長の平均値は２５．４ｍｍであった。また、本測定では、第１のシートＳ１１の面上に堆積した繊維束ＣＦを撮像し、得られた画像の中から、第１のシートＳ１１の搬送方向（０°方向）に沿って堆積した繊維束ＣＦと、第１のシートＳ１１の幅方向（９０°方向）に沿って堆積した繊維束ＣＦとを抽出して、それぞれの数（pixel）をカウントした。また、本測定では、比較例として、ロッド１４０を配置しない場合についても同様の測定を行った。なお、その測定結果については、表１及び図１７の左側に示す。
【０１８２】
表１及び図１７に示すように、裁断機１１３Ａの下方の複数のロッド１４０を配置し、その間隔Ｄ及び傾斜する角度θＡを調整することで、第１のシートＳ１１の搬送方向（０°方向）に沿って堆積した繊維束ＣＦと、第１のシートＳ１１の幅方向（９０°方向）に沿って堆積した繊維束ＣＦとの割合を変更することが可能である。
【０１８３】
また、ロッド１４０の間隔Ｄ及び傾斜する角度θＡによっては、第１のシートＳ１１の搬送方向（０°方向）に沿って堆積した繊維束ＣＦよりも、第１のシートＳ１１の幅方向（９０°方向）に沿って堆積した繊維束ＣＦの割合が大きくなることがわかる。この場合、上述した第１のシートＳ１１の搬送速度を上げることによって、第１のシートＳ１１の搬送方向（０°方向）に沿って堆積した繊維束ＣＦの割合を上げることができる。
【０１８４】
したがって、ロッド１４０の間隔Ｄ及び傾斜する角度θＡの他に、第１のシートＳ１１の搬送速度を調整することによっても、第１のシートＳ１１の搬送方向（０°方向）に沿って堆積した繊維束ＣＦと、第１のシートＳ１１の幅方向（９０°方向）に沿って堆積した繊維束ＣＦとの割合を変更することが可能である。
【０１８５】
［第２の実施例］
第２の実施例では、図１に例示した製造装置１１を用いて、隣り合うロッド１４０の間隔Ｄ等の条件を下記表２中に示す条件に変更した以外は、第１の実施例と同様にしてＳＭＣを製造した。なお、本実施例における第１のシートＳ１１の搬送速度を５ｍ／分とした。
【０１８６】
繊維束ＣＦとしては、三菱レイヨン社製の炭素繊維（製品名：ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ）を用いた。また、ペーストＰ１は以下のように調製した。
【０１８７】
すなわち、熱硬化性樹脂として、エポキシアクリレート樹脂（製品名：ネオポール８０５１、日本ユピカ社製）１００質量部に対して、硬化剤として、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサンの７５％溶液（製品名：パーヘキサＣ−７５（ＥＢ）、日本油脂株式会社製）０．５質量部と、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートの７４％溶液（製品名：カヤカルボンＢＩＣ−７５、化薬アクゾ株式会社製）０．５質量部とを添加し、内部離型剤として、リン酸エステル系誘導体組成物（製品名：ＭＯＬＤ  ＷＩＺ  ＩＮＴ−ＥＱ−６、アクセルプラスチックリサーチラボラトリー社製）０．３５質量部を添加し、増粘剤として、変性ジフェニルメタンジイソシアネート（製品名：コスモネートＬＬ、三井化学株式会社製）１５．５質量部を添加し、安定剤として、１，４−ベンゾキノン０．０２質量部を添加し、炭素繊維ミルドファイバー（商品名：ＭＰ３０Ｘ、重量平均繊維長９５μｍ、３５０μｍ以下の繊維の含有率９５％、日本ポリマー産業社製）５質量部を添加して、これらを十分に混合撹拌しペーストＰ１を得た。
【０１８８】
そして、製造されたＳＭＣ（繊維束ＣＦの含有率４９質量％）を成形して得られた成形板に対して、その強度等（曲げ強度、曲げ弾性率）についての評価を行った。
【０１８９】
具体的に、本評価試験では、先ず、ロッド１４０を配置しない場合（比較例１）と、ロッド１４０の間隔Ｄが３２ｍｍ及び傾斜する角度θＡが１５°の場合（実施例１）と、ロッド１４０の間隔Ｄが３２ｍｍ及び傾斜する角度θＡが２５°の場合（実施例２）で、ＳＭＣの製造を行った。
【０１９０】
次に、ＳＭＣの製造後に１週間、２５±５℃の温度でＳＭＣを養生した後に、端部に嵌合部を有するパネル成形用金型（３００ｍｍ×３００ｍｍ×２ｍｍ、表面クロムめっき仕上げ）に、ＳＭＣを２３０ｍｍ×２３０ｍｍに切断し、ＳＭＣ製造装置でのＳＭＣの搬送方向（ＭＤ方向）を揃えて、２枚を金型中央に投入した。そして、金型内でＳＭＣを１４０℃、８ＭＰａ、５分の条件で加熱加圧し、ＳＭＣの成形板を得た。なお、ＳＭＣは、約１５０ｇの２枚のＳＭＣを同方向に積層して約３００ｇとした。
【０１９１】
次に、ＳＭＣの成形板の曲げ強度と曲げ弾性率とを測定するため、ＳＭＣの成形板から、図１９に示した配置に従って、ＳＭＣの搬送方向（０°方向）と幅方向（９０°方向）に沿って、長さ１１０ｍｍ、幅２５ｍｍの試験片をそれぞれ６枚切り出した。そして、５ｋＮインストロン万能試験機を用いて、Ｌ／Ｄ＝４０、クロスヘッド速度５ｍｍ／分で３点曲げ試験を各試験片に対して行い、それぞれの曲げ強度と曲げ弾性率とを測定し、それぞれの平均値を求めた。さらに、その差分（０°−９０°）、比（０°／９０°）を計算した。その評価結果をまとめたものを表２に示す。また、表２に示す測定結果をグラフ化したものを図１８に示す。
【０１９２】
【表２】
2016208731.tif 000010
【０１９３】
表２及び図１８に示すように、ロッド１４０を配置した場合は、ロッド１４０を配置しない場合に比べて、製造されたＳＭＣの強度（曲げ強度、曲げ弾性率）に方向性が少ないことがわかる。このことから、ロッド１４０を配置した場合は、繊維束を方向性無く均一に分散させることが可能であることが明らかとなった。
【０１９４】
（第３の実施例）
第３の実施例では、ＳＭＣ製造装置において、ロッド１４０の間隔Ｄを３２ｍｍ、ロッド１４０の角度θＡを２５°、第１のシートＳ１１の搬送速度を３ｍ／分とし、ペーストＰ１の調製時に炭素繊維ミルドファイバーを添加しなかった以外は、第２の実施例と同様にして、ＳＭＣ（繊維束ＣＦの含有率５３質量％）を作製した。
【０１９５】
そして、このＳＭＣを用いて、第２の実施例と同様にしてＳＭＣの成形板を得た。また、第２の実施例と同様に曲げ試験片を切り出し、第２の実施例と同様に曲げ試験を行った。ただし、第３の実施例における試験条件は、下記表３のとおりである。
【０１９６】
【表３】
2016208731.tif 000011
【０１９７】
さらに、ＳＭＣの成形板の引張強度と引張弾性率を測定するため、ＳＭＣの成形板から、図２０Ａ及び図２０Ｂに示した配置に従って、ＳＭＣの搬送方向（０°方向）と幅方向（９０°方向）に沿って、図２１に図示した試験片をそれぞれ６枚切り出した。そして、１００ｋＮインストロン万能試験機を用いて、下記表４の試験条件で引張試験を行った。
【０１９８】
【表４】
2016208731.tif 000012
【０１９９】
そして、得られた評価結果をまとめたものを下記表５及び表６に示す。なお、９０°方向の試験については、測定温度を変えて行い、同じ表に合わせて示した。
【０２００】
【表５】
2016208731.tif 000013
【０２０１】
【表６】
2016208731.tif 000014
【０２０２】
また、下記式を用いて、表５及び表６中の標準偏差、ＣＶ（変動係数）を算出した。
【０２０３】
【数７】
2016208731.tif 000015
【０２０４】
表５及び表６に示すように、ＳＭＣの長さ方向を０°方向とし、幅方向を９０°方向としたときに、それぞれの方向に沿った曲げ弾性率［ＧＰａ］の比（０°曲げ弾性率／９０°曲げ弾性率）が、０．８〜１．２であり、それぞれの方向に沿った曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）（０°曲げ弾性率のＣＶ及び９０°曲げ弾性率のＣＶ）［％］が、何れも５〜１５であるＳＭＣでは、強度（曲げ強度、曲げ弾性率）に方向性が少なく、その強度を全方向においてより均一に保つことが可能であることが明らかとなった。すなわち、このＳＭＣは、上記の第３の実施例にも示されているとおり、成形加工時の樹脂の流動性に優れ、成形品の物性の異方性やバラツキが低減されるものであった。
【０２０５】
［実験例Ａ１］
第１光照射手段及び第２光照射手段として、棒状のＬＥＤ照明（白色バー１３２−１５、照明：ＣＡ−ＤＢＷ１３、拡散板：ＯＰ−４２２８２、キーエンス社製）を用意した。撮像手段として、デジタル倍速白黒カメラ（ＸＧ−０３５Ｍ、キーエンス社製）及び高解像度・低ディストーションレンズ１６ｍｍ（ＣＡ−ＬＨ１６）を用意した。配向判定手段として、高速度・フレキシブル画像処理システム（コントローラ：ＸＧ−７０００、照明拡張ユニット：ＣＡ−ＤＣ２１Ｅ、キーエンス社製）を用意した。
炭素繊維束（商品名「ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ」、三菱レイヨン社製）を平均繊維長が２５．４ｍｍとなるように裁断し、それら複数の炭素繊維束を繊維軸方向が一方向に揃うように並べ、平面視で縦１００ｍｍ×１００ｍｍの矩形状でシート状の試験用繊維束群を作製した。前記試験用繊維束群の周りに、前記試験用繊維束群に対して４５°の角度で斜め上方から光が照射されるように、一対の第１光照射手段と一対の第２光照射手段をそれぞれ配置した。このとき、一対の第１光照射手段の長さ方向と試験用繊維束群における繊維束の繊維軸方向とが平行し、一対の第２光照射手段の長さ方向と試験用繊維束群における繊維束の繊維軸方向とが直交するようにした。この状態の試験用繊維束群における繊維束の繊維軸方向を０°とした。
【０２０６】
試験用繊維束群の中央の上方に撮像手段を設置した。第１光照射手段から試験用繊維束群に対して光照射しつつ、撮像手段により試験用繊維束群の上面の静止画を撮像し、配向判定手段により該試験用繊維束群の上面の輝度を測定した。次いで、該試験用繊維束群を５°きざみで９０°まで回転させ、各角度の繊維束の繊維軸方向について、同様に第１光照射手段から光照射した状態の静止画を撮像し、それぞれ輝度を測定した。次いで、第１光照射手段からの光照射を停止し、第２光照射手段から試験用繊維束群に対して光照射して、繊維束の繊維軸方向が９０°の試験用繊維束群の上面の輝度を測定した。次いで、該試験用繊維束群を５°きざみで０°まで回転させ、各角度の繊維束の繊維軸方向について、同様に第２光照射手段から光照射した状態の静止画を撮像し、それぞれ輝度を測定した。各角度の繊維束の繊維軸方向の試験用繊維束群における輝度の測定結果を図２２に示す。
【０２０７】
図２２に示すように、繊維軸方向が０°の繊維束に対して平面視で直交する方向に斜め上方から光を照射する第１光照射手段からの光照射では、繊維束の繊維軸方向が０°に近いほど静止画内の試験用繊維束群において反射光による明部の面積が増大し、輝度が高くなった。一方、繊維軸方向が９０°の繊維束に対して平面視で直交する方向に斜め上方から光を照射する第２光照射手段からの光照射では、繊維束の繊維軸方向が９０°に近いほど静止画内の試験用繊維束群において反射光による明部の面積が増大し、輝度が高くなった。また、繊維束の繊維軸方向が３０〜６０°の範囲では、第１光照射手段及び第２光照射手段のいずれの光照射でも輝度が非常に小さくなった。
【０２０８】
［実施例Ａ１］
図１５に例示した製造装置２１により繊維強化樹脂材料を製造した。長尺の繊維束ｆ’として炭素繊維束（商品名「ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ」、三菱レイヨン社製）を使用した。ペーストＰ２１は、以下のように調製した。熱硬化性樹脂であるエポキシアクリレート樹脂（製品名：ネオポール８０５１、日本ユピカ社製）１００質量部に対して、硬化剤として、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサンの７５％溶液（製品名：パーヘキサＣ−７５（ＥＢ）、日本油脂社製）０．５質量部と、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートの７４％溶液（製品名：カヤカルボンＢＩＣ−７５、化薬アクゾ社製）０．５質量部とを添加し、内部離型剤として、リン酸エステル系誘導体組成物（製品名：ＭＯＬＤ  ＷＩＺ  ＩＮＴ−ＥＱ−６、アクセルプラスチックリサーチラボラトリー社製）０．３５質量部を添加し、増粘剤として、変性ジフェニルメタンジイソシアネート（製品名：コスモネートＬＬ、三井化学社製）１５．５質量部を添加し、安定剤として、１，４−ベンゾキノン０．０２質量部を添加し、炭素繊維ミルドファイバー（商品名：ＭＰ３０Ｘ、重量平均繊維長９５μｍ、３５０μｍ以下の繊維の含有率９９質量％、日本ポリマー産業社製）５質量部を添加して、これらを十分に混合撹拌しペーストＰ２１を得た。
【０２０９】
検査装置２１００においては、第１光照射手段２１０２の第１照射部２１０２ａ及び第２照射部２１０２ｂとして、それぞれ一対の棒状のＬＥＤ照明（白色バー１３２−１５、照明：ＣＡ−ＤＢＷ１３、拡散板：ＯＰ−４２２８２、キーエンス社製）を使用した。また、第２光照射手段２１０４の第３照射部２１０４ａ及び第４照射部２１０４ｂとして、第１照射部２１０２ａ及び第２照射部２１０２ｂと同じものを用意した。撮像手段２１０６としては、デジタル倍速白黒カメラ（ＸＧ−０３５Ｍ、キーエンス社製）及び高解像度・低ディストーションレンズ１６ｍｍ（ＣＡ−ＬＨ１６）を使用した。配向判定手段２１０８としては、高速度・フレキシブル画像処理システム（コントローラ：ＸＧ−７０００、照明拡張ユニット：ＣＡ−ＤＣ２１Ｅ、キーエンス社製）を使用した。第１照射部２１０２ａの水平方向に対する傾斜角度φ１、第２照射部２１０２ｂの水平方向に対する傾斜角度φ２、第３照射部２１０４ａの水平方向に対する傾斜角度θ１、及び第４照射部２１０４ｂの水平方向に対する傾斜角度θ２は、いずれも４５°とした。
繊維強化樹脂材料の製造においては、厚み０．５ｍｍの第１樹脂シートＳ２１を形成し、繊維束ｆ’を裁断機２１３Ａで裁断して平均繊維長が２５．４ｍｍの繊維束ｆとして落下させ、厚み１．０ｍｍのシート状繊維束群Ｆ２を形成した。第１のシートＳ２１の搬送速度、及び第１のシートＳ２１上に塗工したペーストＰ２１の走行速度（コンベア２２３の速度）は５ｍ／分とした。また、ロッド２４０としては、直径３．０ｍｍの複数のロッドを第１のシートＳ２１の搬送方向と平行するように並べて配置した。隣り合うロッド２４０の間隔は３５ｍｍとした。ロッド２４０の水平方向に対する傾斜角度αは２５°とした。
【０２１０】
製造中、検査装置２１００において、繊維束群Ｆ２の上面の平面視で１００ｍｍ×１００ｍｍの矩形状の範囲について、第１光照射手段２１０２から光照射した状態の輝度と第２光照射手段２１０４から光照射した状態の輝度を測定した。第２光照射手段２１０４から光照射した状態の輝度に対する第１光照射手段２１０２から光照射した状態の輝度の輝度比は１．２であった。次いで、第１樹脂シートの走行速度（コンベア２２３の速度）を１．５ｍ／分に減速させ、再び輝度比を算出したところ０．９５となった。結果を図２３に示す。なお、繊維束ｆ’を裁断機２１３Ａに供給する速度や、裁断機２１３Ａの裁断速度は、第１のシートＳ２１の搬送速度及びペーストＰ２１の走行速度（コンベア２３の速度）の減速に合わせて、繊維束群Ｆ２の厚みが変化しないようにそれぞれ調節した。
このように、製造ライン中において輝度比から繊維束群Ｆ２の繊維配向状態を判定し、第１のシートＳ２１の搬送速度を変更することで、より繊維配向状態がランダムな繊維束群Ｆ２が形成された。
【０２１１】
［粗さ度βの測定］
粗さ度βは、以下の方法で測定した。
製造後の繊維強化樹脂材料（ＳＭＣ）を２５±５℃の温度で１週間養生した後、この養生したＳＭＣをローリングカッターで縦３００ｍｍ、横３００ｍｍのサイズに２枚切り出し、これら約２５０ｇのＳＭＣの長手方向が同一になるように積層した。この約５００ｇの切り出した材料の中心を基準に、左右２列と上下２列から３０ｍｍ間隔で縦１５ｍｍ、横１５ｍｍのサイズの試験片を２５個切り出した。
次いで、Ｘ線装置を用い、前記試験片に透過法でＸ線を照射しながら、前記試験片をその厚さ方向を軸に回転させ、回折角２θ＝２５．４°に配置した検出器で回折Ｘ線を取り込み、ｉ番目の回転角度（φｉ）における輝度（Ｉ（φｉ））を測定した。ただし、Ｉ（φｉ）は積分強度が１００００になるように規格化されたものとした。
この粗さ度βの測定に際しては、Ｘ線回折装置としてPANalytical社製Empyreanを用い、管電圧を４５ｋＶとし管電流は４０ｍＡとした。また、入射側にはダブルクロススリットを取り付け、上流及び下流のスリットの縦及び横の幅をすべて２ｍｍにセットした。さらに、受光側にはパラレルプレートコリメータを取り付け、検出器にはプロポーショナルカウンターを取り付けた。測定データを０．０４度間隔で取り込むことにより、前記試験片の結晶配向を評価した。
なお、上記の測定条件はあくまで一例であり、粗さ度βの測定の趣旨が変わらない範囲で適宜変更して実施することができる。
次いで、測定したＩ（φｉ）から式（２）によりｆ（φｉ）を求め、さらに式（１）を用いて、２５個の試験片の測定値の平均値として粗さ度βを求めた。
【０２１２】
［繊維配向度ｆａの平均値と標準偏差の測定］
粗さ度βの測定方法と同様にして、２５個の試験片について輝度（Ｉ（φｉ））を測定した。ただし、Ｉ（φｉ）は積分強度が１００００になるように規格化されたものとした。次いで、測定したＩ（φｉ）を用いて、２５個の試験片それぞれについて式（５）により配向係数ａを求めた。さらに、得られた配向係数ａを用いて、２５個の試験片それぞれについて式（４）により結晶配向度ｆａを求め、それらの平均値と標準偏差を算出した。
【０２１３】
［実施例Ｂ１］
上述の第３の実施例と同様にしてＳＭＣを製造した。得られたＳＭＣの粗さ度βは３．７であり、繊維配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値は０．１１であった。このＳＭＣは、上記の第３の実施例にも示されているとおり、成形加工時の樹脂の流動性に優れ、成形品の物性の異方性やバラツキが低減されるものであった。
【０２１４】
［比較例Ｂ１］
ロッド１４０の代わりに、特開２０００−１７５５７号公報に記載の回転ドラムを使用した以外は、上述の第３の実施例と同様にしてＳＭＣを製造した。得られたＳＭＣの粗さ度βは５．７であり、繊維配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値は０．２０であった。
また、第３の実施例と同様にして測定した、このＳＭＣの成形板の曲げ弾性率の比（０°曲げ弾性率／９０°曲げ弾性率）は１．３５であり、０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）は１５％であり、９０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）は７％であり、成形板の物性の異方性が大きかった。
【０２１５】
［比較例Ｂ２］
Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ社製ＣＦ−ＳＭＣ（ＡＭＣＴＭ  ８５９０  ＢＫ）について、粗さ度βと、繊維配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値を測定した結果、粗さ度βは５．７であり、繊維配向度ｆａの平均値と標準偏差の合計値は０．２０であった。
また、第３の実施例と同様にして測定した、このＳＭＣの成形板の曲げ弾性率の比（０°曲げ弾性率／９０°曲げ弾性率）は１．４９であり、０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）と９０°曲げ弾性率の変動係数（ＣＶ）はそれぞれ１４．４％と１０．９％であり、成形板の物性の異方性が大きかった。
【符号の説明】
【０２１６】
１１、２１  繊維強化樹脂材料の製造装置
１１０、２１０  繊維束供給部
１１１、２１１  第１のシート供給部
１１２、２１２  第１の塗工部
１１３、２１３  裁断部
１１３Ａ、２１３Ａ  裁断機
１１４、２１４  第２のシート供給部
１１５、２１５  第２の塗工部
１１６、２１６  含浸部
１１９、２１９  第１の搬送部
１２８、２２８  第２の搬送部
１３１、２３１  貼合機構
１３２、２３２  加圧機構
ＣＦ、ｆ’、ｆ  繊維束
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ２１  ペースト（熱硬化性樹脂）
Ｓ１１、Ｓ２１  第１のシート
Ｓ１２、Ｓ２２  第２のシート
Ｓ１３、Ｓ２３  貼合シート
Ｒ１、Ｒ２  ＳＭＣ（繊維強化樹脂材料）の原反
１４０、２４０  ロッド
２１００  検査装置
２１０２  第１光照射手段
２１０４  第２光照射手段
２１０６  撮像手段
２１０８  配向判定手段
２２００  制御手段
【図１】
2016208731.tif 000019
【図２】
2016208731.tif 000020
【図３】
2016208731.tif 000021
【図４Ａ】
2016208731.tif 000022
【図４Ｂ】
2016208731.tif 000023
【図４Ｃ】
2016208731.tif 000024
【図５Ａ】
2016208731.tif 000025
【図５Ｂ】
2016208731.tif 000026
【図５Ｃ】
2016208731.tif 000027
【図６】
2016208731.tif 000028
【図７Ａ】
2016208731.tif 000029
【図７Ｂ】
2016208731.tif 000030
【図８】
2016208731.tif 000031
【図９】
2016208731.tif 000032
【図１０】
2016208731.tif 000033
【図１１】
2016208731.tif 000034
【図１２】
2016208731.tif 000035
【図１３】
2016208731.tif 000036
【図１４Ａ】
2016208731.tif 000037
【図１４Ｂ】
2016208731.tif 000038
【図１５】
2016208731.tif 000039
【図１６】
2016208731.tif 000040
【図１７】
2016208731.tif 000041
【図１８】
2016208731.tif 000042
【図１９】
2016208731.tif 000043
【図２０Ａ】
2016208731.tif 000044
【図２０Ｂ】
2016208731.tif 000045
【図２１】
2016208731.tif 000046
【図２２】
2016208731.tif 000047
【図２３】
2016208731.tif 000048
【国際調査報告】
2016208731.tif 000049
2016208731.tif 000050
2016208731.tif 000051
2016208731.tif 000052
2016208731.tif 000053