(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維シート材及び樹脂シート材を搬送して重ね合わせる重ね合わせ工程と、重ね合わせた前記繊維シート材及び前記樹脂シート材を搬送しながら加熱加圧することで前記樹脂シート材を溶融させて前記繊維シート材に含浸又は半含浸させて一体化した複合シート材を得る一体化工程と、前記複合シート材を搬送しながら冷却することで樹脂を固化させて繊維強化樹脂シート材を形成する固化工程とを含む繊維強化樹脂シート材の製造方法において、前記重ね合わせ工程では、前記一体化工程において溶融した前記樹脂が前記繊維シート材の側端部からはみださないように、前記樹脂シート材の側端部の外側に前記繊維シート材の側端部を配置して重ね合わせる繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項２】
少なくとも前記重ね合わせ工程から前記固化工程において、前記繊維シート材は、全幅に張力が付与された状態で搬送され、前記複合シート材及び前記繊維強化樹脂シート材は、前記樹脂シート材が前記繊維シート材に含浸又は半含浸されていない前記繊維シート材の側端部を含む全幅に張力が付与された状態で搬送される請求項１に記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項３】
前記繊維シート材は、繊維束中に流体を通過させることで繊維を撓ませながら幅方向に移動させて開繊する流体開繊工程と、搬送される前記繊維束に対して接触部材を接触させながら前記繊維束の一部を押し込んで緊張状態とした後緊張状態の前記繊維束から前記接触部材を離間させて前記繊維束を一時的に弛緩状態とする変動動作を繰り返し与える縦振動付与工程と、開繊された前記繊維束を幅方向に往復振動させる横振動付与工程とを含む開繊方法によって処理された開繊繊維束からなる請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項４】
前記開繊繊維束は、目付けが１０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２である請求項３に記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項５】
前記一体化工程では、複数の繊維束を幅方向に配列して構成されている前記繊維シート材に対して、前記樹脂シート材の両側端部を前記繊維シート材の最側端に配置された前記繊維束に含浸又は半含浸させる請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項６】
前記一体化工程では、複数の前記開繊繊維束を幅方向に配列して構成されている前記繊維シート材に対して、前記樹脂シート材の両側端部を前記繊維シート材の最側端に配置された前記開繊繊維束に含浸又は半含浸させる請求項３又は４に記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項７】
前記重ね合わせ工程において導入される前記樹脂シート材は、押出成形によって樹脂フィルムを成形しながら当該樹脂フィルムの両端をスリットして連続形成される請求項１から６のいずれかに記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項８】
前記重ね合わせ工程では、前記繊維シート材の片面に前記樹脂シート材を重ね合わせており、前記一体化工程では、重ね合わせた前記繊維シート材側の加熱温度を前記樹脂シート材の溶融温度以上に設定するとともに、重ね合わせた前記樹脂シート材側の加熱温度を前記樹脂シート材の溶融温度より低く設定する請求項１から７のいずれかに記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項９】
前記重ね合わせ工程では、前記樹脂シート材の両面に前記繊維シート材を配置する請求項１から７に記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項１０】
前記重ね合わせ工程では、複数の前記繊維束又は前記開繊繊維束を幅方向に配列して構成されている前記繊維シート材を幅方向にずらして互いの前記繊維束又は前記開繊繊維束が重なり合わないように配置する請求項９に記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項１１】
前記重ね合わせ工程では、前記樹脂シート材の両面に配置された前記繊維シート材の両側端部が、前記樹脂シート材の両側端部の外側に配置される請求項９又は１０に記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【請求項１２】
前記一体化工程では、前記樹脂シート材が溶融して前記繊維シート材に完全に含浸した状態における厚さよりも前記複合シート材の厚さが厚くなるように加熱加圧する請求項１１に記載の繊維強化樹脂シート材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる繊維強化樹脂材料に係るもので、詳しくは、炭素繊維またはガラス繊維等の強化繊維から成る繊維シート材と、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等の熱可塑性樹脂から成る樹脂シート材を加熱加圧する装置、例えば、複数の回転する加熱ロールから構成される加熱加圧装置などに導入し、前記樹脂シート材を溶融させて前記繊維シート材に連続して含浸または半含浸させる繊維強化樹脂シート材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化樹脂材料（繊維強化複合材料）は、金属材料に比べて軽量かつ高弾性であり、樹脂材料のみに比べて高弾性かつ高強度である。このため、航空・宇宙分野、自動車分野、土木・建築分野、運動器具分野等の幅広い分野で注目されている材料である。
【０００３】
強化繊維の本来の特性である、引張に対する高強度及び高弾性の特徴を活かすためには、長繊維状態の強化繊維から成る繊維シート材に予めマトリクス樹脂を含浸、または半含浸させたプリプレグシート材つまり繊維強化樹脂シート材を作成し、繊維強化樹脂シート材を種々の方向に積層して成形品を製作することが望ましいとされている。
【０００４】
一方、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂を使用した繊維強化樹脂材料は、熱可塑性樹脂の特徴から、靭性、成形性、貯蔵安定性、リサイクル性などに優れるため、付加価値のある材料として注目され、特に、自動車分野の材料として期待されている。
【０００５】
しかし、熱可塑性樹脂は一般的に熱硬化性樹脂に比べて高粘度であり、熱可塑性樹脂を成形する際には、熱可塑性樹脂を高温状態で粘度の下がった状態にする必要がある。そして、この状態で、繊維シート材を構成する強化繊維束中に熱可塑性樹脂を含浸または半含浸させる工程が必要になる。
【０００６】
ここで、含浸とは、強化繊維束中の各繊維間の隙間に溶融した熱可塑性樹脂が入り込み、強化繊維束全体に熱可塑性樹脂が浸透した状態になることである。半含浸とは、含浸状態の前段階の状態であり、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が部分的に浸透してまだ完全に全体に浸透していない状態になることである。半含浸の状態では、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が浸透していない繊維が集束した部分が存在するとともに、熱可塑性樹脂においても樹脂のみの部分が一部存在する。
【０００７】
熱可塑性樹脂を繊維シート材に含浸して、繊維強化樹脂シート材を製造する方法として、一対の金属加圧ロールにより軟化した熱可塑性樹脂フィルムを加圧して繊維シート材に含浸する方法（例えば、特許文献１参照）や、金属ロールとゴムロールとを用いて、これらのロール間において熱可塑性樹脂を繊維シート材に含浸する方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。また、金属製の主ロールと金属製の押さえロールとを用いて、主ロールに対して押さえロールを押圧することにより、押さえロールの周面が主ロールの周面形状に倣うように押さえロールの周面を変形させながら、熱可塑性樹脂を繊維シート材に含浸する方法（例えば、特許文献３参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−０１６９３６号公報
【特許文献２】特開平７−０１６８３５号公報
【特許文献３】特開２０１２−１１０９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらの製造方法では、離型処理された、もしくは離型効果のある素材で製作された対の搬送用ベルトまたは搬送用シートを用いて、繊維シート材と熱可塑性樹脂フィルムなどから成る樹脂シート材を搬送用ベルトまたは搬送用シートの間に挟み込んだ状態で加熱加圧ロールおよび冷却ロールに順次搬送させ、溶融した熱可塑性樹脂が強化繊維束中に含浸して固化した繊維強化樹脂シート材を製造することを目的にしている。そして、冷却ロール間を過ぎた後に繊維強化樹脂シート材を搬送用ベルトまたは搬送用シートから剥離することで、溶融した樹脂が加熱加圧ロールや冷却ロールなどに付着するトラブルや、付着した樹脂とともに強化繊維が付着して加熱加圧ロールや冷却ロールなどに巻き付くトラブルなどを回避している。
【００１０】
特許文献３では、図２に示すように、押出成形装置とＴダイを用いて、Ｔダイから得られた熱可塑性樹脂フィルムをそのまま繊維シート材と合わせている。
【００１１】
上述した従来の成形方法において、通常、熱可塑性樹脂フィルムの幅は繊維シート材の幅と同等か、もしくは、広めに設定している。これは、導入される繊維シート材の全幅を基準に繊維強化樹脂シート材の製品幅を得ようとする前提による。
【００１２】
本発明者らは、複数の強化繊維束を幅方向に並べて構成した繊維シート材に、その幅が繊維シート材の幅よりも広い樹脂シート材を重ね合わせて一対の離型効果のある素材で製作された搬送用シートに挟み込ませ、その状態で一対の金属製加熱ロール間に導入して加熱しながら加圧した後、冷却ロールに接触走行させて、搬送用シートから繊維強化樹脂シート材を剥離して、直接、紙管に製品として巻き取るという連続した製造を実施した。ところが、繊維シート材の両側端から外側に配置された樹脂シート材が搬送用シートにところどころ付着するトラブルが発生した。
【００１３】
本発明者らは、炭素繊維等の強化繊維束を流体を用いて開繊する開繊技術を開発しており、こうした開繊技術により薄層で幅広の繊維シート材を得ることができるようになった。本発明者らは、特許第４８１３５８１号公報の図１２に示すような開繊装置を用いて作製した薄層の繊維シート材を使用して、従来の成形方法と同様に、繊維シート材の幅よりも広い薄い樹脂シート材を重ね合わせて一対の離型効果のある素材で製作された搬送用シートに挟み込ませ、一対の金属製加熱ロールによる加熱加圧及び冷却ロールによる冷却により、連続して繊維強化樹脂シート材を製造した。繊維シート材の両側端から外側に配置された樹脂シート材が搬送用シートに連続して付着して残留するトラブルが発生した。これは、繊維シート材の薄層化に伴い樹脂シート材も薄層化する必要があり、そのため樹脂シート材が薄い状態になったことから、繊維強化樹脂シート材を搬送用シートから剥離しようとした際、搬送用シートに付着した樹脂が繊維強化樹脂シート材から切り離され易くなって、搬送用シートに連続して樹脂が付着するようになったと考えられる。
【００１４】
発明者らの実験では、樹脂シート材１枚あたりの厚さが約５０μｍより薄い場合、搬送用シートに薄く樹脂が付着して、繊維強化樹脂シート材から切り離され易くなり、搬送用シートに樹脂が連続して付着することが確認された。
【００１５】
また、樹脂シート材を繊維シート材の幅とほぼ同じ幅に形成して繊維シート材と樹脂シート材を重ね合わせて加熱加圧及び冷却により繊維強化樹脂シート材を製造した場合でも、樹脂シート材が溶融して繊維シート材に含浸する際に、繊維シート材の両側端から外側に溶融した樹脂がはみ出して搬送用シートに付着して残留するトラブルが発生した。
【００１６】
生産性を向上させるとともに、低価格な繊維強化樹脂シート材を得ようとすると、高価な搬送用シートは繰り返し使用したいところであるが、搬送用シートの表面に樹脂が付着してしまうと、その除去に手間を要し、製造コストが高くなってしまう課題がある。
【００１７】
搬送用ベルトを使用した連続の製造においては、搬送用ベルト表面に樹脂が付着すると、付着した樹脂が再び加熱され溶融状態となったときに樹脂の粘性によって新たな樹脂を付着させてしまい、その部分において、樹脂の付着量が増加してしまうトラブルを生じる。そして、ついには搬送用ベルトに付着した樹脂が再び溶融したときに、繊維シート材の強化繊維が溶融樹脂に付着して引きずられるようになり、搬送用ベルトに強化繊維が巻き付くトラブルに発展する。
【００１８】
そして、繊維シート材の側端部から樹脂シート材が溶融して幅方向に流れ拡がるとき、樹脂の幅方向への流れの影響により繊維シート材の側端部の強化繊維も幅方向に流れて強化繊維の配向乱れを生じたり、また、流れ出た強化繊維が搬送用シートや搬送用ベルトに付着樹脂とともに付着し巻き付くなどのトラブルに発展する場合があった。
【００１９】
押出成形装置とＴダイを用いて熱可塑性樹脂フィルムを作成する場合、スリット状のリップを有するダイから溶融樹脂を押し出して吐出させ、引き取る流れ方向に延伸させてフィルム状に成形する。このとき、溶融状態で押し出された樹脂は、流れ方向に延伸されることで、厚み方向と幅方向に収縮するが、この幅方向の収縮に起因して両側部分のシート厚さが中央部分の厚さより増加してしまう。
【００２０】
Ｔダイから吐出した熱可塑性樹脂フィルムをそのまま樹脂シート材として繊維シート材と重ね合わせると、樹脂シート材の両端は厚さが増した状態になっているため、樹脂シート材の両側部分における繊維シート材への含浸状態と、樹脂シート材の中央部分における繊維シート材への含浸状態が異なり、中央部分は含浸が進まない状態となってしまう。つまり、幅方向で厚さと含浸性が異なる繊維強化樹脂シート材となってしまう。薄層の繊維強化樹脂シート材を得ようとするときには、特に、この傾向が強く表れてしまう。
【００２１】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、繊維シート材と樹脂シート材を用いて、樹脂シート材を溶融させて繊維シート材に含浸または半含浸させた繊維強化樹脂シート材を連続して安定して得ることができる繊維強化樹脂シート材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した課題を解決すべく、本発明に係る繊維強化樹脂シート材の製造方法は、繊維シート材及び樹脂シート材を搬送して重ね合せる重ね合わせ工程と、重ね合せた前記繊維シート材及び前記樹脂シート材を搬送しながら加熱加圧することで前記樹脂シート材を溶融させて前記繊維シート材に含浸又は半含浸させて一体化した複合シート材を得る一体化工程と、前記複合シート材を搬送しながら冷却することで樹脂を固化させて繊維強化樹脂シート材を形成する固化工程とを含む繊維強化樹脂シート材の製造方法を前提とする。
【００２３】
本発明に係る繊維強化樹脂シート材の製造方法は、前記重ね合わせ工程では、前記樹脂シート材の側端部の外側に前記繊維シート材の側端部を配置して重ね合わせることを特徴とする。さらには、少なくとも前記重ね合わせ工程から前記固化工程において、前記繊維シート材は、全幅に張力が付与された状態で搬送され、前記複合シート材及び前記繊維強化樹脂シート材は、前記樹脂シート材が前記繊維シート材に含浸又は半含浸されていない前記繊維シート材の側端部を含む全幅に張力が付与された状態で搬送されることを特徴とする。さらには、前記繊維シート材は、前記繊維束中に流体を通過させることで繊維を撓ませながら幅方向に移動させて開繊する流体開繊工程と、搬送される前記繊維束に対して接触部材を接触させながら前記繊維束の一部を押し込んで緊張状態とした後緊張状態の前記繊維束から前記接触部材を離間させて前記繊維束を一時的に弛緩状態とする変動動作を繰り返し与える縦振動付与工程と、開繊された前記繊維束を幅方向に往復振動させる横振動付与工程とを含む開繊方法によって処理された開繊繊維束からなることを特徴とする。さらには、前記開繊繊維束は、目付けが１０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２であることを特徴とする。さらには、前記一体化工程では、複数の繊維束又は前記開繊繊維束を幅方向に配列して構成されている前記繊維シート材に対して、前記樹脂シート材の両側端部を前記繊維シート材の最側端に配置された前記繊維束又は前記開繊繊維束に含浸又は半含浸させることを特徴とする。さらには、前記樹脂シート材は、幅方向の平均厚みが１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする。さらには、前記樹脂シート材は、幅方向の厚みについてその平均厚みとの偏差が平均厚みの±１０％以内となるように形成されていることを特徴とする。さらには、前記重ね合わせ工程において導入される前記樹脂シート材は、押出成形によって樹脂フィルムを成形しながら当該樹脂フィルムの両端をスリットして連続形成されることを特徴とする。さらには、前記重ね合わせ工程では、前記繊維シート材の片面に前記樹脂シート材を重ね合わせており、前記一体化工程では、重ね合わせた前記繊維シート材側の加熱温度を前記樹脂シート材の溶融温度以上に設定するとともに、重ね合わせた前記樹脂シート材側の加熱温度を前記樹脂シート材の溶融温度より低く設定することを特徴とする。さらには、前記重ね合わせ工程では、前記樹脂シート材の両面に前記繊維シート材を配置することを特徴とする。さらには、前記重ね合わせ工程では、複数の前記繊維束又は前記開繊繊維束を幅方向に配列して構成されている前記繊維シート材を幅方向にずらして互いの前記繊維束又は前記開繊繊維束が重なり合わないように配置することを特徴とする。さらには、前記重ね合わせ工程では、前記樹脂シート材の両面に配置された前記繊維シート材の両側端部が、前記樹脂シート材の両側端部の外側に配置されることを特徴とする。さらには、前記一体化工程では、前記樹脂シート材が溶融して前記繊維シート材に完全に含浸した状態における厚さよりも前記複合シート材の厚さが厚くなるように加熱加圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る繊維強化樹脂シート材の製造方法は、繊維シート材に樹脂シート材を含浸または半含浸させた繊維強化樹脂シート材を連続して良好な状態で製造することが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】繊維シート材の片面に樹脂シート材を配置して繊維強化樹脂シート材を製造する方法について実施する装置の模式的斜視図である。
【図２】繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓの配置に関する説明図である。
【図３】繊維シート材の両表面に樹脂シート材を配置して繊維強化樹脂シート材を製造する方法について実施する装置の模式的斜視図である。
【図４】押出成形装置とＴダイを使用して製造した樹脂シート材に繊維シート材を配置して繊維強化樹脂シート材を製造する方法について実施する装置の模式的側面図である。
【図５】押出成形装置とＴダイを使用して製造した樹脂シート材の両表面に繊維シート材を配置して繊維強化樹脂シート材を製造する方法について実施する装置の模式的側面図である。
【図６】繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢ及び樹脂シート材Ｊｓの配置に関する説明図である
【図７】押出成形装置とＴダイを使用して製造した樹脂シート材の両表面に繊維シート材を配置して繊維強化樹脂シート材を製造する方法について実施する別の装置の模式的側面図である。
【図８】繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢ及び樹脂シート材Ｊｓを配置して、樹脂を含浸させた状態の繊維強化樹脂シート材Ｐｓに関する説明図である。
【図９】繊維束の開繊を行う装置の模式的側面図である。
【図１０】繊維束の開繊を行う装置の模式的上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００２７】
図１は、本発明に係る繊維強化樹脂シート材の製造方法を実施する装置例に関する模式的斜視図であり、図２は、図１に示す装置を上側から見た繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓの配置に関する説明図である。
【００２８】
図２に示すように、繊維シート材Ｔｓは、図示しない巻出装置にセットされた複数のボビンからある張力を付与して引き出された繊維束Ｔｍを幅方向に４本並べて引き揃えた状態にして構成されている。４本の繊維束Ｔｍには張力が付与されるため、繊維シート材Ｔｓは全幅において張力が付与された状態で加熱ロール１Ａに導入される。図２では繊維束Ｔｍの本数は４本であるが、幅方向に並べられる本数は繊維強化樹脂シート材Ｐｓの幅、繊維束の目付量などによって決まる。繊維束１本を用いたテープ状の繊維強化樹脂シート材の製造なども可能である。
【００２９】
繊維束Ｔｍに用いられる強化繊維材料としては、炭素繊維束、ガラス繊維束、アラミド繊維束、セラミックス繊維束などの強化繊維束などが挙げられる。炭素繊維束の場合、繊維束の集束本数１２０００本（１２Ｋ）から２４０００本（２４Ｋ）が市場には多く流通しているが、本発明では２４０００本を超える集束本数、例えば、４８０００本（４８Ｋ）、５００００本（５０Ｋ）、６００００本（６０Ｋ）などの繊維束を用いることもできる。
【００３０】
複数本の繊維束Ｔｍを幅方向に一定間隔で並べた後、これらの繊維束Ｔｍを幅広く、薄く開繊する開繊処理により開繊糸シートに形成して繊維シート材Ｔｓとしても良い。開繊処理としては、例えば、特許第４７４０１３１号公報に記載された図１２に示すような開繊装置を用いて複数本の繊維束を開繊して開繊糸シートを作製しても良い。また、特許第５３２６１７０号公報に記載された図２０に示すような開繊装置を用いると、太繊度繊維束、例えば炭素繊維束２４Ｋや５０Ｋなどの集束本数の多い繊維束を徐々に開繊して薄層の開繊糸シートを得ることもできる。さらには、特許第５５５３０７４号公報に記載された図１５Ａ、図１５Ｂに示すような開繊装置を用いると、幅広な開繊が高速で実現できるようになる。
【００３１】
なお、繊維束Ｔｍの形態として、サイジング剤などの集束剤を用いてない繊維束を使用しても良いし、サイジング剤などの集束剤によって各繊維がばらけないように集束している強化繊維束を使用しても良い。サイジング剤が付着した状態の繊維束を開繊して薄層化させると、サイジング剤の付着により、開繊糸シートにおいても、その形態が安定する。強制的に加撚して撚りが与えられている形態の繊維束は連続した開繊状態が得られ難く、繊維分散性に優れた開繊糸シートを得ることが難しくなる。
【００３２】
なお、繊維シート材Ｔｓは、強化繊維束による織物シート材または編物シート材などを使用しても良い。
【００３３】
上述した開繊装置を用いると、例えば、炭素繊維束などは目付け１０〜８０ｇ／ｍ２の幅広く、薄い状態の開繊糸（開繊繊維束）ができるようになる。炭素繊維束１２Ｋ（単糸直径約７μｍ、集束本数１２０００本）を用いた場合、幅２０ｍｍに開繊すると目付け約４０ｇ／ｍ２、幅４０ｍｍに開繊すると目付け約２０ｇ／ｍ２、また幅６４ｍｍに開繊すると目付け約１２．５ｇ／ｍ２の開繊繊維束を得ることができる。炭素繊維束５０Ｋ（単糸直径約７μｍ、集束本数５００００本）を用いた場合、幅４２ｍｍに開繊すると目付け約７８ｇ／ｍ２、また幅８２ｍｍに開繊すると目付け約４０ｇ／ｍ２の開繊繊維束を得ることができる。そして、繊維束を幅方向に並べ複数本を同時に開繊することで、幅方向に複数本の開繊繊維束が並んだ、開繊糸シートを構成することができる。
【００３４】
上述した開繊装置は、少なくとも流体開繊工程、縦振動付与工程そして横振動付与工程を行う機構が設けられた構成となっており、撓んだ繊維束に一方向に流れる流体を作用させることで繊維束を幅広く、薄く開繊させ、各開繊繊維束に横振動を付与して隙間のない開繊糸シートを得ることができる装置となっている。図９及び図１０に、繊維束を供給する供給機構１８、繊維束中に流体を通過させることで繊維を撓ませながら幅方向に移動させて開繊する流体開繊工程を行う流体開繊機構１９、搬送される前記繊維束に対して接触部材を接触させながら前記繊維束の一部を押し込んで緊張状態とした後緊張状態の前記繊維束から前記接触部材を離間させて前記繊維束を一時的に弛緩状態とする変動動作を繰り返し与える縦振動付与工程を行う縦振動付与機構２０、そして、開繊された繊維束を幅方向に往復振動させる横振動付与工程を行う横振動付与機構２１から構成された基本的な開繊装置例を示す。
【００３５】
供給機構１８では、繊維束が巻かれたボビン２２が複数本セットされ、複数本の繊維束を開繊幅に応じた間隔で、一定の張力で開繊工程に供給することができるようになっている。また、流体開繊機構１９は、風洞管２３の上方開口部の前後にガイドロール２４を、上方開口部内に撓み確保ロール２５を、開口部の上側に熱風発生ブロワー２６を設け、風洞管２３は空気吸引ブロワー２７と吸引量調整バルブ２８が連結された構成となっている。そして、縦振動付与機構２０は、一対の支持ロール２９の間に接触部材となる押圧ロール３０が配列され、駆動モータ３１の回転駆動によって押圧ロール３０が昇降動作する機構となっている。
【００３６】
縦振動付与機構２０において、押圧ロール３０が上下に繰り返し昇降動作することによって、支持ロール２９の上側を通過する繊維束の上面を接触部材となる押圧ロール３０が所定の周期で突き当てるようになっている。押圧ロール３０が繊維束に突き当てられて支持ロール２９の間に押し込まれると、一時的に繊維束の張力が大きくなって緊張状態が生じ、押圧ロール３０が上昇して繊維束から離間すると、繊維束の張力が小さくなって弛緩状態が生じるようになる。
【００３７】
こうした繊維束の緊張状態と弛緩状態の繰り返しは流体開繊機構１９にある繊維束にも伝搬し、風洞管２３において繊維束の撓み量が時間的に変化する。つまり、風洞管２３において、繊維束が緊張すると繊維束の撓み量が小さくなる方向に、繊維束が弛緩すると繊維束の撓み量が大きくなる方向に変化する。繊維束がその撓み量を大きくなる方向と小さくなる方向に周期的に繰り返している状態に、空気吸引ブロワー２７と吸引量調整バルブ２８により流量が調整された一方向に流れる流体（本装置では空気）の作用を受けると、各繊維はより真直な状態で幅方向へ移動することとなり、より幅広で、繊維分散性の良い開繊が行われる。
【００３８】
繊維束が撓んだ状態で一方向に流れる流体の作用を受けることは、サイズ剤の影響、繊維同士の絡み合いなどで繊維間に隙間を生じる開繊状態が生じたとしても、隙間を流れる流体の流速が大きくなり、この隙間を流れる流体の静圧が下がることで繊維が隙間に戻ろうとする働きを生じて、繊維の分散性が良い開繊状態を持続しようとする。
【００３９】
風洞管２３の上方開口部内の撓み確保ロール２５により、開繊した繊維束が風洞管２３において直線状になることがなくなるため、繊維束の開繊幅が収縮することを防止する。さらに、縦振動付与機構により繊維束の撓み量が小さくなり撓み確保ロール２５に瞬間的に接触すると開繊した繊維束中の各繊維の分散性と真直性が向上し、品質の良い開繊状態を得ることが可能となる。つまり、繊維束は弛緩状態のときには撓み確保ロール２５から離れた撓みを形成し、緊張状態になったときには撓み確保ロール２５に瞬間的に接触する撓みを形成し、この２つの状態を繰り返すことで、繊維束は幅広く繊維分散性に優れた開繊が行われる。
【００４０】
この開繊装置例では、風洞管２３の開口部の上側に熱風発生ブロワー２６を設け、熱風を繊維束に吹き付けて加熱することができる。開繊される繊維束を加熱することで、繊維束に付着したサイジング剤を軟化させることができる。これにより、繊維が容易に解きほぐされるようになり、繊維が均一に分散されるようになる。
【００４１】
幅方向に平行して配列する複数本の開繊した繊維束に対して、幅方向の往復振動を付与する横振動付与機構２１が設けられている。横振動付与機構２１は、複数本の開繊した繊維束の上側に全幅にわたって接する振動ロール３２を複数本有し、複数本の開繊した繊維束の下側に全幅にわたって接する支持ロール３３を複数本有し、これらの振動ロール３２と支持ロール３３がジグザグに配列されている。そして、振動ロール３２はクランク機構に連結されており、クランク機構を駆動モータ３４により駆動させることで、振動ロール３２を開繊した繊維束の幅方向に往復移動させる。この振動ロール３２の往復運動により、各繊維が幅方向により解きほぐされ分散性が良くなると同時に開繊した繊維束間の隙間を生じることを防止し、より繊維分散性の優れた開繊糸シートを得ることが可能となる。
【００４２】
各繊維束（図９及び図１０では繊維束Ｔｍ１から繊維束Ｔｍ４）は、供給機構１８において、ある張力を付与されてボビンから引き出されている。そして、流体開繊機構１９、縦振動付与機構２０そして横振動付与機構２１を通過した開繊された繊維束による繊維シート材は全幅においてある張力が付与された状態となっており、この張力を付与された状態で次工程の重ね合わせ工程に導入されている。
【００４３】
少なくとも流体開繊機構１９、縦振動付与機構２０、横振動付与機構２１が設けられた開繊装置により得られた開繊糸シートは、開繊糸シート全幅において繊維分散性が良く、かつ繊維間の隙間が連続しないシート材となるため、前記開繊糸シートを繊維シート材Ｔｓとして供給することは、品質の良い繊維強化樹脂シート材を得ることを可能とする。
【００４４】
なお、本開繊装置例では、流体開繊機構１９、縦振動付与機構２０、横振動付与機構２１がそれぞれ１機構のみにより構成されているが、求める開繊幅、加工速度によってはそれぞれの機構を複数にして開繊装置を構成してもよい。
【００４５】
これらの開繊した繊維束は厚さ方向に並ぶ単糸の数が平均１０本以下と少なくなると考えられる。例えば、炭素繊維束１２Ｋを幅１６ｍｍに繊維の分散性を均一にして開繊した場合、幅方向に並ぶ単糸の最大数は１６ｍｍ／０．００７ｍｍ（炭素繊維の直径）で計算して約２２８６本程度と考えられるが、単糸の並びには隙間を生じるため、幅方向には約１５００〜２０００本程度が並んでいると考えられる。１２Ｋは１２０００本より、厚さ方向には約６〜８本程度が並んでいると考えられる。同様に考えると、炭素繊維束１２Ｋを幅２０ｍｍに開繊した場合は幅方向に約２０００〜２５００本程度並び、厚さ方向には約４〜６本程度、幅４０ｍｍに開繊した場合は幅方向に約５０００〜５５００本程度並び、厚さ方向には約２〜３本程度並んでいると考えられる。さらに、炭素繊維束５０Ｋを幅４２ｍｍに開繊した場合は、厚さ方向に約８〜１０本程度並んでいると考えられる。
【００４６】
開繊した繊維束、つまり開繊繊維束を用いると、厚さ方向に並ぶ単糸の本数が少なくなるため、エポキシ樹脂などのような熱硬化性樹脂に比べ、粘度が高い熱可塑性樹脂においても、単糸間への熱可塑性樹脂の含浸がスムースになり、加熱加圧時間がより短時間で、品質の良い繊維強化樹脂シート材を得ることができるようになる。
【００４７】
図１では、樹脂シート材Ｊｓは連続したシート状またはフィルム状のものであり、巻出装置にセットされたボビンから引き出されている。
【００４８】
樹脂シート材Ｊｓに用いられる材料は熱可塑性樹脂材料であり、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２等）、ポリアセタール、ポリカーボネート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ＡＢＳ)、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、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなどが使用される。また、これらの熱可塑性樹脂を２種類以上混合して、ポリマーアロイにした樹脂を使用してもよい。
【００４９】
なお、樹脂シート材Ｊｓは、熱可塑性樹脂材料による繊維から構成される織物シート材または編物シート材、さらには不織布などを使用しても良い。
【００５０】
図１に示す装置では、加熱加圧を行う機構部として加熱ロール１が対を成す機構が２組、冷却加圧を行う機構部として冷却ロール２が対を成す機構が２組、上流側から下流側に向かって、ある間隔にて、連続して並んでいる。そして、２本の搬送用ベルト７が対を成して張力を付与された状態でロール間を走行する機構となっている。本装置は、繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓを重ね合わせて搬送用ベルト７間に挟み込んで搬送させ、加熱ロール間１で加熱加圧を、その後、冷却ロール２間で冷却加圧を行うことにより、樹脂シート材Ｊｓを溶融させて繊維シート材Ｔｓに含浸または半含浸させた繊維強化樹脂シート材Ｐｓを連続して得ることができる。そして、冷却ロール２から排出された搬送用ベルト７に挟み込まれた繊維強化樹脂シート材Ｐｓを引き取りロール３で引き取りながら、搬送用ベルト７から剥離して、ボビンに巻き取ることができる。
【００５１】
この例では、繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓが上流側の加熱ロール１の間に導入されて搬送用ベルト７により挟持されることで重ね合わされる重ね合わせ工程が行われる。重ね合わされた繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓは、搬送用ベルト７により挟持された状態で加熱ロール１により加熱加圧されることで、樹脂シート材Ｊｓを溶融させて繊維シート材Ｔｓに含浸または半含浸させて一体化した複合シート材を得る一体化工程が行われる。繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓが一体化された複合シート材は搬送用ベルト７に挟持された状態で冷却ロール２により冷却されて樹脂が固化することで、繊維強化樹脂シート材を形成する固化工程が行われる。形成された繊維強化樹脂シート材Ｐｓは、引き取りロール３により全幅にわたって張力を付与されながら搬送されることで、搬送用ベルト７から剥離されるようになる。
【００５２】
この例では、上流側の加熱ロール１に導入される繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓは加熱ロール１に搬送用ベルト７を介して接触しながら搬送されることで加熱され、加熱された状態になった繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓは、当該加熱ロール１の間で重ね合わせ工程と、重ね合わされた繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓにおいて樹脂シート材Ｊｓを溶融させて繊維シート材Ｔｓに含浸または半含浸させた複合シート材を得る一体化工程が行われる。そして、下流側の加熱ロール１の間で、さらにもう一度、一体化工程が行われている。
【００５３】
この例では、上流側の加熱ロール１が加熱されていることから、加熱ロール１で繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓの重ね合わせ工程と複合シート材を得る一体化工程が行われているが、例えば、上流側の加熱ロール１を加熱しない回転ロールとした場合、回転ロールでは繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓを重ね合わせる重ね合わせ工程のみが行われ、その後、下流側の加熱ロール１により重ね合わされた繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓの一体化工程が行われることになる。
【００５４】
図１では、加熱ロール１が対を成す機構および冷却ロール２が対を成す機構がそれぞれ２組であるが、１組であってもよいし、３組以上連続していても良い。組数が増えると、加熱時間、冷却時間を増すことができ、連続加工の速度を向上させることが可能となる。
【００５５】
また、図示されていないが、２組の加熱ロール間を走行する対となる搬送用ベルト７を両面から加熱する機構を設け、搬送用ベルト７に挟み込まれた繊維シート材Ｔｓおよび樹脂シート材Ｊｓを面全体で加熱し、樹脂シート材が溶融した状態を維持して２組目の加熱ロール間での溶融した樹脂の繊維シート材Ｔｓへの含浸度合いを高めてもよい。なお、加熱する機構として、熱風吹き付け機構、加熱板による直接加熱機構などを設けることができる。
【００５６】
さらには、図示されていないが、２組目の加熱ロールとその後の冷却ロールの間、および２組の冷却ロール間に、走行する対となる搬送用ベルト７を両面から冷却する機構を設け、搬送用ベルト７に挟み込まれた繊維強化樹脂シート材に含浸または半含浸している溶融樹脂を面全体で冷却してもよい。溶融樹脂を冷却固化する時間の短縮となり、より、高速で製造を実施することが可能となる。なお、冷却する機構として、冷風吹き付け機構、水冷または空冷された冷却板による直接冷却機構などを設けることができる。
【００５７】
図１に示す装置では、１組目の一方の加熱ロール１（図２では加熱ロール１Ｂ）に駆動モータ４がセットされ、加熱ロールの回転を制御することで、加工速度を設定している。そして、もう一方の加熱ロール（図２では加熱ロール１Ａ）は図示されないエアーシリンダーや油圧シリンダーなどの加圧装置により一方の加熱ロール（図２では加熱ロール１Ｂ）に押し付け、加熱ロール１の間に導入された繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓを重ね合わせて挟持している。図２に示すように、この例では、繊維シート材Ｔｓの幅が樹脂シート材Ｊｓの幅よりも広くなるように設定されており、繊維シート材Ｔｓの両側端部が樹脂シート材Ｊｓの両側端部の外側に配置されて両シート材が重ね合わされている。
【００５８】
そして、搬送用ベルト７の間で加熱ロール１により加圧加熱されることで、繊維シート材Ｔｓと溶融した樹脂シート材Ｊｓを加圧して繊維シート材Ｔｓに溶融した樹脂を連続して含浸または半含浸させて一体化し、複合シート材を形成している。複合シート材は、繊維シート材Ｔｓの両側端部が樹脂シート材Ｊｓの両側端部の外側に配置されているため、樹脂シート材Ｊｓが溶融する際に繊維シート材Ｔｓの両側端部から外側に樹脂がはみ出ることなく確実に繊維シート材Ｔｓ内に保持されるようになる。
【００５９】
２組目の冷却ロール２による固化工程を経て、繊維シート材Ｔｓに樹脂が含浸または半含浸した繊維強化樹脂シート材Ｐｓが得られるが、繊維強化樹脂シート材Ｐｓの両側端部には樹脂が含浸または半含浸していない繊維シート部分が存在した状態となっている。そして、駆動モータ５にセットされた引き取りロール３により、繊維強化樹脂シート材Ｐｓは、両側端部の繊維シート部分まで全幅にわたってニップされ、シート材の全幅に張力を付与した状態で引っ張られて搬送用ベルト７から剥離するようになっている。
この例では、繊維シート材Ｔｓの全幅に張力を付与して導入すること、搬送用ベルトに張力を付与して走行させること、そして繊維強化樹脂シート材Ｐｓ及び両側端部の繊維シート材の全幅に張力を付与して引っ張ることによって、重ね合わせ工程から固化工程までの間において樹脂シート材と重なり合わない繊維シート材の側端部を含む全幅にわたって張力が付与された状態で走行させることができる。
【００６０】
加熱ロール１の間において、複合シート材は、その両側端の繊維シート材までの全幅に張力が付与されて搬送されるため、複合シート材の両側端部において溶融した樹脂が幅方向に流動したとしても繊維シート材Ｔｓの配列は乱れることなく、維持されるようになる。
【００６１】
引き取りロール３により引き出された繊維強化樹脂シート材Ｐｓは、駆動モータ６がセットされた巻き取り装置によって、紙管などのコア材に巻き取ることができる。また、引き取りロール３を排出後、その両側端部の繊維シート部分のみを連続してスリットする装置（図示されていない）により除去して、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを巻き取り装置によりコア材に巻き取りすることも可能である。
【００６２】
冷却ロール２の工程を経た繊維強化樹脂シート材Ｐｓを、引き取りロール３を用いずに直接にコア材に巻き取った場合、繊維強化樹脂シート材Ｐｓの樹脂を含む中央部分の厚さと樹脂を含まない両側端部の繊維シート部分の厚さが異なるため、巻きが進み、巻き径が大きくなるに従い、繊維強化樹脂シート材Ｐｓの中央部分には張力が付与されるのに対し、両側端部の繊維シート部分は張力が付与されなくなり、緩んだ状態になってしまう。繊維シート部分が緩んだ状態で搬送されると、繊維に付着するサイズ剤の影響などにより搬送用ベルト７に繊維が付着して巻き付くトラブルを生じ易くなり、搬送用ベルト７に繊維が巻き付くと連続した製造が困難となる。
【００６３】
そのため、搬送用ベルトを用いた連続製造においては、固化工程により形成された繊維強化樹脂シート材が搬送用ベルトから剥離するまでは、繊維強化樹脂シート材をその両側端部の繊維シート部分を含めた全幅にわたって張力を付与して走行させることが好ましい。
【００６４】
なお、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを、そのままスリット装置に導入して両側端部の繊維シート部分を連続してスリットする場合には、スリットして分離した繊維強化樹脂シート材及び繊維シート部分に対してそれぞれ張力を付与しながら巻き取ることにより、搬送用ベルトから剥離する際に繊維強化樹脂シート材Ｐｓをその両側端部の繊維シート部分を含めて全幅にわたって張力を付与した状態を維持して走行させることが可能となる。
【００６５】
図１に示す装置において、繊維強化樹脂シート材Ｐｓをその両側端部の繊維シート部分を含めて全幅にわたって引き取りロール３でニップして、シート全幅に張力を付与した状態で搬送させる方法は、シート全幅にほぼ均一な張力を与えることができるため、繊維強化樹脂シート材にしわなどが入ることなく、安定した走行が可能となる。そして、繊維強化樹脂シート材をコア材などに巻き上げる際、巻き乱れなどなく、品質の良い状態で巻き取りが可能となる。
【００６６】
図１に示す装置では、対をなす搬送用ベルト７がセットされ、繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓを挟み込んで、加熱加圧の後に冷却加圧を行っている。搬送用ベルト７は金属製ベルト、離型処理された金属製ベルト、樹脂シート材Ｊｓの溶融温度では溶融しない、離型効果のある素材で製作されたベルトなどが用いられる。離型処理された金属製ベルトとは、例えば、ステンレス製の薄い肉厚のベルト表面にシリコーンコーティングやフッ素コーティングされたベルトなどがある。離型効果のある素材で製作されたベルトとは、例えば、ガラスクロスにフッ素コーティングされたベルトがあり、このベルトは加熱温度が約２８０℃まで使用可能である。また、別の素材として、ポリイミド樹脂によるベルトがあり、このベルトは加熱温度が約４００℃まで使用可能である。
【００６７】
図１に示す装置では搬送用ベルト７を用いているが、搬送用ベルトが回転するとき、蛇行などを生じることがある。そのため、ベルトの蛇行防止装置（図示されない）などを設け、安定した連続走行ができるようにしてもよい。
【００６８】
図１の装置では搬送用ベルトを用いているが、しかし、搬送用シートを用いて、加熱ロールから搬送用シートを挿入し、２組目の冷却ロールから搬送用シートを排出して巻き取る機構を設けてもよい。搬送用シートとしては、例えば、ガラスクロスにフッ素コーティングされたシートや、ポリイミド樹脂フィルムなどを使用することができる。
【００６９】
なお、他の加熱加圧装置としては、例えば、特許第３８７６２７６号公報に記載された図１に示すような装置が挙げられる。当該装置は、複数の上下対となるブロックが配置され、上流側から予備加熱区間、本加熱加圧区間、冷却加圧区間に分かれた構成となっている。
【００７０】
また、別の加熱加圧装置としては、例えば、特公平６−７５８００号公報に記載された図１に示す装置、特開２０１４−２２１４９０号公報に記載された図１に示す装置が挙げられ、これらの装置は、エンドレスのプレス用ベルトに繊維シート材および樹脂シート材を挟み込み、搬送する工程において、加熱加圧及び冷却加圧を行うことができる装置となっている。
【００７１】
これらの装置においても、搬送用ベルトまたは搬送用シートの間に繊維シート材及び樹脂シート材を挟み込み、加熱加圧及び冷却加圧の工程を経て繊維強化樹脂シート材を製造することができる。
【００７２】
これらの加熱加圧装置に、繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓを導入する場合には、樹脂シート材Ｊｓの側端部の外側に繊維シート材Ｔｓの側端部が配置されるようにする。図２では、樹脂シート材Ｊｓの一方の側端部１０から長さＷ１だけ外側に繊維シート材Ｔｓの一方の側端部８が連続して配置されるように、また、樹脂シート材Ｊｓの他方の側端部１１から長さＷ２だけ外側に繊維シート材Ｔｓの他方の側端部９が連続して配置されるようにしている。このような配置で加熱加圧することで、樹脂シート材Ｊｓを溶融した状態の樹脂（溶融樹脂）にして、繊維シート材Ｔｓに含浸または半含浸させ、冷却ロールによって溶融樹脂を固化させた後に、搬送用ベルトまたは搬送用シートから繊維強化樹脂シート材Ｐｓを剥離して巻き取る。
【００７３】
長さＷ１及びＷ２は、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製造する一体化工程において、溶融した樹脂が繊維シート材Ｔｓの両側端部からはみださない長さを確保されていることが必要である。
繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製造する加工条件において少なくとも加熱温度、加圧力、製造速度を同じくした加工条件で、繊維シート材Ｔｓと同幅の樹脂シート材Ｊｓを導入して、重ね合わせ工程、一体化工程そして固化工程を行った時、溶融した樹脂が導入した樹脂シート材Ｊｓの側端部から幅方向に拡がった長さＬを求め、樹脂シート材Ｊｓの側端部から少なくとも長さＬ以上外側に繊維シート材Ｔｓの側端部を配置することが必要となる。
さらに、連続した製造においては、繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓの幅が変動すること、また、繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓの導入位置が変動することが考えられるため、長さＷ１及びＷ２は、長さＬにその考慮される変動量を加えた以上の長さに設定することが好ましい。
【００７４】
このような配置で樹脂シート材Ｊｓを溶融させた状態の樹脂にして繊維シート材Ｔｓに含浸または半含浸させると、樹脂シート材Ｊｓの全面が繊維シート材Ｔｓに含浸または半含浸するため、溶融した樹脂のみが連続して搬送用ベルトまたは搬送用シートに付着することがなくなる。
【００７５】
搬送用ベルト７への溶融樹脂の付着が生じ残ると、溶融樹脂に繊維シート材Ｔｓを構成する強化繊維が付着し、搬送用ベルト７に巻き付くトラブルが生じ易くなる。また、搬送用ベルト７に付着した樹脂部分には溶融樹脂が付着し易くなり樹脂の付着量が増加する。樹脂の付着量が増加した部分は厚さを増し、この影響により、繊維シート材Ｔｓと溶融した樹脂シート材Ｊｓへの加圧力が十分負荷されなくなり、連続した繊維強化樹脂シート材Ｐｓの製造において時間経過とともに含浸状態が悪くなってしまう。
【００７６】
樹脂シート材の側端部の外側に繊維シート材の側端部を配置することで、搬送用ベルトへの樹脂の付着を防止することができ、搬送用ベルトに繊維が巻き付くトラブルが回避され、安定した含浸状態で繊維強化樹脂シート材を連続して得ることができるようになる。
【００７７】
また、搬送用ベルトの代わりに搬送用シートを使用した製造を実施する場合には、搬送用シートへの樹脂付着を防止することで、搬送用シートをそのまま繰り返し使用できるため、製造コストの低減につながる。
【００７８】
複数の繊維束Ｔｍ（図２ではＴｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３、Ｔｍ４）を幅方向に並べて引き揃えた状態にして繊維シート材Ｔｓを構成するとき、一方向に強化されている繊維強化樹脂シート材Ｐｓを得ることができる。このとき、樹脂シート材Ｊｓの両端部が必ず繊維シート材Ｔｓの両側端に位置する繊維束Ｔｍ（図２ではＴｍ１とＴｍ４）に含浸または半含浸するように繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓを配置する。
【００７９】
繊維シート材Ｔｓの両側端に位置する繊維束Ｔｍ（図２ではＴｍ１とＴｍ４）に樹脂シート材Ｊｓが含浸していない場合、その繊維束Ｔｍ（図２ではＴｍ１とＴｍ４）はシートとして一体化している繊維強化樹脂シート材Ｐｓから分離され易くなる。このため、その繊維束（図２ではＴｍ１とＴｍ４）が搬送用ベルトやロールなどに巻き付き易くなってしまう。また、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製品としてボビンなどのコア材に巻き取るとき、両側端の繊維束同士が絡まり易くなり、ボビンなどのコア材から繊維強化樹脂シート材Ｐｓが巻き出せなくなる場合が生じる。
【００８０】
複数の繊維束を幅方向に並べて構成した繊維シート材の場合、樹脂シート材の両側端部が繊維シート材の両側端に位置する繊維束に含浸または半含浸して繊維強化樹脂シート材を製造することにより、繊維強化樹脂シート材端部の繊維束が搬送用ベルトやロールへ絡まることを防止し、また、ボビンなどのコア材に巻き取られた繊維強化樹脂シート材がスムースに巻き出されるようになる。
【００８１】
なお、繊維束Ｔｍには、上述したように開繊繊維束を用いることもできる。また、繊維束にはサイジング剤が付与された繊維束を用いることが望ましい。サイジング剤の付着により、繊維束の形態が安定するため、搬送用ベルトやロールへ絡まることをより防止し、さらに、ボビンなどのコア材に巻き取られた繊維強化樹脂シート材の巻き出しがよりスムースに行われるようになる。
【００８２】
図３は、繊維シート材Ｔｓの両面に樹脂シート材ＪｓＡとＪｓＢを配置し、加熱加圧を行い繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製造する装置例に関する模式的斜視図である。この場合においても、樹脂シート材ＪｓＡとＪｓＢは、その側端部の外側に繊維シート材Ｔｓの側端部を配置して繊維シート材Ｔｓと重ね合わせる。具体的には、樹脂シート材ＪｓＡの側端部１０Ａと樹脂シート材ＪｓＢの側端部１０Ｂの外側に繊維シート材Ｔｓの側端部８が、樹脂シート材ＪｓＡの側端部１１Ａと樹脂シート材ＪｓＢの側端部１１Ｂの外側に繊維シート材Ｔｓの側端部９が配置されるようにする。このように配置し重ね合わせることで、一体化工程において、それぞれの樹脂シート材ＪｓＡ及びＪｓＢの全面が溶融して繊維シート材Ｔｓに含浸または半含浸したとき、搬送用ベルトまたは搬送用シートに溶融した樹脂のみが連続して付着することを防止できる。
【００８３】
図１から図３の装置例に使用される樹脂シート材Ｊｓの厚さは、繊維シート材Ｔｓが低目付けつまり薄層になるほど薄くなる。例えば、図１の装置を使用して、炭素繊維による繊維シート材Ｔｓを目付け約４０ｇ／ｍ２で作成したとき、繊維体積含有率Ｖｆが約３０〜６０％の範囲となる繊維強化樹脂シート材Ｐｓを得ようとすると、樹脂シート材Ｊｓの１枚あたりの厚さは約１４〜５２μｍの範囲となる。また、図３の装置を使用して、炭素繊維による繊維シート材Ｔｓを目付け約６０ｇ／ｍ２で作成したとき、繊維体積含有率Ｖｆが約３０〜６０％の範囲となる繊維強化樹脂シート材Ｐｓを得ようとすると、樹脂シート材ＪｓＡとＪｓＢの２枚の合計厚さは約２２〜７８μｍの範囲となるため、樹脂シート材ＪｓＡとＪｓＢが同じ厚さとしたときの１枚あたりの厚さは約１１〜３９μｍの範囲となる。
【００８４】
樹脂シート材Ｊｓの厚さが薄い状態であっても、樹脂シート材Ｊｓのそれぞれの側端部の外側に繊維シート材Ｔｓの側端部を配置することで、樹脂シート材Ｊｓは全面が繊維シート材Ｔｓに含浸または半含浸して、薄くなった樹脂部分のみが連続して搬送用ベルトまたは搬送用シートに付着するという状態を防止できる。
【００８５】
樹脂シート材Ｊｓの幅方向の厚みの平均厚みとの偏差が平均厚みの±１０％以内にあることが望ましい。樹脂シート材の幅方向において厚みのばらつきが大きくなると、加熱加圧装置において、厚さの厚い部分の影響により、厚さの薄い部分における繊維シート材Ｔｓと溶融した樹脂シート材Ｊｓへの加圧力が十分負荷されなくなり、得られる繊維強化樹脂シート材Ｐｓの製造において含浸状態が異なってしまう。また、厚さの厚い部分の溶融樹脂に加圧力が集中して、溶融樹脂の流動が大きくなると、その周辺の繊維蛇行を生じるようになり、幅方向で繊維含有率（Ｖｆ）が大きくばらついて品質の劣化を招くようになる。
【００８６】
樹脂シート材Ｊｓとして熱可塑性樹脂フィルムを使用する場合、市販されている熱可塑性樹脂フィルムでは、幅方向の厚さを測定した結果、公称厚さ１５μｍのＰＥＩフィルムの場合、ある幅方向の平均厚さは１６．４μｍ、幅方向の厚さのばらつきは１５〜１８μｍであった。平均厚さの±１０％は１４．８μｍ〜１８．０μｍであるから許容範囲内であった。また、公称厚さ２０μｍのＰＡ６フィルムの場合、ある幅方向の平均厚さは２０．７μｍで、幅方向の厚さのばらつきは２０〜２２μｍであった。平均厚さの±１０％は１８．６μｍ〜２２．８μｍであるから許容範囲内であった。公称厚さ３０μｍのＰＰフィルムの場合、ある幅方向の平均厚さは３１．４μｍで、幅方向の厚さのばらつきは２９〜３２μｍであった。平均厚さの±１０％は２８．３μｍ〜３４．５μｍであるから許容範囲内であった。このことから、市販の熱可塑性樹脂フィルムを用いる場合でも、樹脂シート材の幅方向の厚みの平均厚みとの偏差が平均厚みの±１０％以内に設定することができる。なお、厚さの測定には、最小表示目盛り０．００１ｍｍの外側マイクロメータなどを用いて測定できる。
【００８７】
なお、樹脂シート材の厚さを求めるには、最小表示目盛り０．００１ｍｍの外側マイクロメータを用いて測定することにより求めることができるが、重量を測定して計算から求める方法もある。例えば、樹脂シート材からある大きさのシート材を切り出し、その重量を測定し、その重量を比重で除算することで体積を求め、その体積を切り出したシート材の面積で除算することで厚さを計算できる。例えば、公称厚さ２０μｍの幅３００ｍｍのＰＡ６フィルムの場合、３０ｍｍ×３０ｍｍの四角形状したシート素材を、ある幅方向において３０ｍｍ間隔で１０枚を切り出し、それぞれの重量を０．００００１ｇを最小目盛りとする重量測定器で測定したところ、０．０２０３１〜０．０２２９８ｇの範囲であった。平均重量は０．０２１４４ｇで、ＰＡ６の比重１．１４で除算した後、面積で除算したところ、厚さは２０．９μｍで、幅方向の厚さのばらつきは１９．８〜２２．４μｍであった。
【００８８】
樹脂シート材Ｊｓの幅方向の厚みの平均厚みとの偏差が平均厚みに対し±１０％以内であれば、加熱加圧装置において、繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓが溶融した状態において幅方向でほぼ均一な加圧が行える。このことにより、繊維シート材Ｔｓに溶融した樹脂が幅方向でほぼ同等に含浸することができ、幅方向でほぼ均一な厚さの繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製造することが可能となる。
【００８９】
図４は、本発明に係る繊維強化樹脂シート材の製造方法を実施する別の装置例に関する模式的側面図である。図４は、図１の装置例において、押出成形によって樹脂フィルムを製造し、樹脂フィルムの両側端部をスリットして所定幅の樹脂シート材を製造する機構を取り付けた装置例である。
【００９０】
図示されない押出成形装置に取り付けられたＴダイ１２から、幅広く薄いフィルム状の樹脂フィルムＪｆが連続して押し出され、フィルム冷却ロール１３に接して搬送される。このとき、Ｔダイ１２から押し出された樹脂フィルムＪｆはフィルム冷却ロール１３で冷却されるまで延伸され、幅方向および厚さ方向に収縮する。樹脂フィルムが幅方向に収縮する際、両端部分のフィルム厚さが中央部分のフィルム厚さに比べ厚くなってしまう。よって、設定される厚さのフィルムを製造しようとするとき、樹脂フィルムの両端をスリットする必要がある。
【００９１】
図４では、フィルム冷却ロール１３から搬送される前記樹脂フィルムＪｆの両端部分を、スリット用下受けロール１４とスリット用回転刃１５によって連続してスリットし、中央部分は樹脂シート材Ｊｓとして連続して供給している。スリットされた両端部分の端部フィルム１６はボビンなどに巻き取り回収している。
【００９２】
樹脂フィルムＪｆの両端部分のスリット位置は、スリット後の中央部分シート材が樹脂シート材Ｊｓとして供給されるため、スリット後の中央部分シート材の厚みが樹脂シート材Ｊｓとして設定される厚みの±１０％以内になる位置でスリットすることが望ましい。これにより、繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓが溶融した状態に対して幅方向においてほぼ均一な加圧が行え、幅方向でほぼ均一な厚さの繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製造することが可能となる。
【００９３】
樹脂フィルムなどのシート素材を長手方向に連続して切断する方式として、「ギャングカット方式」、「シェアーカット方式」、「スコアーカット方式」などがある。「ギャングカット方式」とは、回転丸刃である上刃と下刃を、微小な隙間ができるようにして先端を重ね合わせた構成で刃組し、その重なる部分にシート素材を挟み込んで、上刃と下刃の重なる部分の剪断力でシート素材を切断する方式である。「シェアーカット方式」とは、逃げ角がついた鋭角な刃先を持つ回転丸刃の上刃の先端を、回転丸刃の下刃の側面に押し付けられるようにして刃組し、ハサミで切断するようにしてシート素材を切断する方式である。「スコアーカット方式」とは、熱処理などされ硬度が高くなった下受けロールに、回転丸刃の上刃を押さえ付けながらシート素材を切断する方式である。図４では「スコアーカット方式」を示しているが、その他の切断方式を採用してもよい。
【００９４】
図４のように、押出成形によって樹脂フィルムを製造し、樹脂フィルムの両側端部をスリットして所定幅の樹脂シート材を製造した後、連続して、前記樹脂シート材を繊維強化樹脂シート材の製造装置に導入する方法は、ボビンなどのコア材に巻き取られた樹脂フィルムを導入する方法に比べ、繊維強化樹脂シート材のより連続した製造が実現でき、かつ、低コストな製造を実現することができる。
【００９５】
樹脂フィルム、特に薄い樹脂フィルムの製造において、薄い樹脂フィルムをコア材に巻き取りしわなどなく、一定の張力できれいに巻き取ることは難しく、高価な巻き取り設備を必要とする。また、コア材などに巻き取られる樹脂フィルムは市販されているもので約１０００ｍ〜２０００ｍの長さのものが多い。
【００９６】
よって、押出成形によって得られた樹脂フィルムを直接、樹脂シート材として繊維強化樹脂シート材の製造装置に導入する方法は、高価な巻き取り設備を必要としないことから、低コストな製造を実現する。また、押出成形により連続して樹脂フィルムを製造できることから、フィルム長さによる制限がなくなり、繊維強化樹脂シート材の最大巻き取り長さは強化繊維束のボビンに巻き取られている長さまでできる。例えば、炭素繊維束１２Ｋでは１ボビンに約５０００ｍ〜７０００ｍの長さが巻かれており、繊維強化樹脂シート材も５０００ｍ〜７０００ｍのシート材を製造することが可能となる。さらに、樹脂フィルムを製造してから樹脂シート材として導入していることから、Ｔダイから吐出される溶融樹脂を直接導入する方法とは異なり、樹脂フィルムの厚さを測定しながら、押出成形条件にフィードバックして、連続して、品質の安定したフィルムを製造することもできる。
【００９７】
図１、図２および図４のような装置例を用い、繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓを導入し、樹脂シート材Ｊｓの両側端部の外側に繊維シート材Ｔｓの両側端部が配置されるようにして繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓを重ね合わせ、加熱加圧することで樹脂シート材Ｊｓを繊維シート材Ｔｓに含浸または半含浸させる場合、繊維シート材Ｔｓ側の加熱ロール（図２では加熱ロール１Ａ）の加熱温度を樹脂シート材の溶融温度以上に、樹脂シート材Ｊｓ側の加熱ロール（図２では加熱ロール１Ｂ）の加熱温度を樹脂シート材の溶融温度より低く設定して繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製造することができる。
【００９８】
繊維シート材Ｔｓが搬送用ベルトを介して接触する加熱ロールの加熱温度を樹脂シート材Ｊｓの溶融温度以上に設定することで、繊維シート材を構成する各繊維が樹脂シート材の溶融温度以上に加熱される。このような状態の各繊維がある加圧力で樹脂シート材に押し当てられると、繊維シート材Ｔｓと接触する側の樹脂シート材Ｊｓの表面は溶融状態になり、各繊維間に溶融樹脂を流入させることが可能となる。と同時に、樹脂シート材Ｊｓが搬送用ベルトを介して接触する加熱ロールの加熱温度を樹脂シート材Ｊｓの溶融温度より低い温度に設定することで、樹脂シート材Ｊｓの加熱ロール側の表面は溶融しない状態となり、搬送用ベルトに樹脂シート材が付着することを防止でき、かつ、冷却後の繊維強化樹脂シート材Ｐｓの搬送用ベルトからの剥離が行い易くなる。
【００９９】
繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓを導入して、樹脂シート材Ｊｓの両側端部の外側に繊維シート材Ｔｓの両側端部が配置するように重ね合わせて両シート材を加熱加圧する場合、繊維シート材Ｔｓ側の加熱ロール（図２では加熱ロール１Ａ）の加熱温度を樹脂シート材の溶融温度以上に、樹脂シート材Ｊｓ側の加熱ロール（図２では加熱ロール１Ｂ）の加熱温度を樹脂シート材の溶融温度より低い温度に設定すれば、搬送用ベルトまたは搬送用シートを使用することなく、直接加熱ロールにより加熱加圧することができる。
【０１００】
すなわち、繊維シート材Ｔｓが樹脂シート材Ｊｓに含浸または半含浸した際、繊維シート材Ｔｓの加熱ロールと直接接触する表面は繊維の状態が多く存在するため、加熱ロール表面への溶融樹脂の付着残りを生じること無く、溶融樹脂が繊維に付着した状態で搬送され、固化工程に移動することが可能となる。また、樹脂シート材Ｊｓとの加熱ロールと直接接触する表面は加熱ロールの加熱温度が樹脂の溶融温度より低い温度となっているため、加熱ロールに樹脂が付着しない状態となる。
【０１０１】
そして、こうした加熱ロールにより直接加熱加圧する場合にも、重ね合わせ工程から固化工程までの一連の工程において繊維シート材、複合シート材及び繊維強化樹脂シート材の樹脂シート材と重なり合わない繊維シート材の側端部を含む全幅にわたって張力が付与された状態とする。
【０１０２】
すなわち、一連の工程において搬送されるシート材の樹脂シート材と重なり合わない繊維シート材の側端部を含む全幅にわたって張力が付与された状態とすることで、繊維シート材Ｔｓの各繊維には張力が付与され、加熱ロール及び冷却ロールに繊維が巻き付くなどのトラブルを防止できる。特に、繊維強化樹脂シート材Ｐｓの両側端部の外側に配置された繊維シート部分に張力が付与されず緩んだ状態で搬送すると、ロールなどに多くの繊維が巻き付くトラブルが頻発するようになる。
【０１０３】
図１、図３および図４のような装置例の場合、１組目の加熱ロール１が駆動モータ４により駆動し、以後の２組目の加熱ロール１、１組目及び２組目の冷却ロール２は自由回転するロールになっている。そして、駆動モータ５に接続された引き取りロール３によって、繊維強化樹脂シート材をその両側端部の外側に配置された繊維シート部分を含む全幅をニップして引き取っている。このとき、繊維シート材Ｔｓには、例えば、図示されない機構により繊維シート材の全幅に張力を付与した状態で加熱ロール１に導入することで、繊維シート材Ｔｓ及び樹脂シート材Ｊｓが加熱ロール１に挟持されて重ね合わされて繊維シート材Ｔｓの全幅に張力を付与した状態にすることができる。そして、１組目の加熱ロールの走行速度と引き取りロールの走行速度を同等、もしくは、１組目の加熱ロールの走行速度より引き取りロールの走行速度を若干増すことで、繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓが重ね合わさった後からのシート全幅に張力を与えながら走行させることができる。また、別の方法として、全てのロールに駆動モータを接続し、モータの回転を下流側にいくに従い同等もしくは若干増すようにして制御することで、各工程でシート材の全幅に張力が付与されるように走行させることも可能である。
【０１０４】
図５は、本発明に係る繊維強化樹脂シート材の製造方法を実施する別の装置例に関する模式的側面図である。図５は、図４の装置構成において、対となる加熱ロール１の両側から一対の繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢを導入し、一方の繊維シート材ＴｓＢの表面に樹脂シート材Ｊｓを重ね合せるように配置して、樹脂シート材Ｊｓの両面に一対の繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢを重ね合せて配置し、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製造する装置例である。
【０１０５】
Ｔダイ１２から押し出された樹脂フィルムＪｆの両端をスリット用下受けロール１４とスリット用回転刃１５によって連続してスリットし、厚みがほぼ一定である中央部分シート材を樹脂シート材Ｊｓとして、方向転換ロール１７に沿わせて繊維シート材ＴｓＢの表面に重ね合せ、加熱ロールに導入している。
【０１０６】
この例では、上流側の加熱ロール１に導入される繊維シート材ＴｓＢに方向転換ロール１７を用いて樹脂シート材Ｊｓの片面を重ね合わせる重ね合わせ工程が行われ、次いで、加熱ロール１の間で繊維シート材ＴｓＡを樹脂シート材Ｊｓのもう一方の片面に重ね合わせる重ね合わせ工程が行われている。そして、加熱ロール１の間では、重ね合わされた繊維シート材ＴｓＡと樹脂シート材Ｊｓと繊維シート材ＴｓＢを加熱加圧することで、溶融した樹脂シート材Ｊｓを繊維シート材ＴｓＡと繊維シート材ＴｓＢに含浸または半含浸させた複合シート材を得る一体化工程が行われる。そして、下流側の加熱ロール１の間でも同様の一体化工程が行われる。
【０１０７】
この例では、重ね合わせ工程は２つの工程により行われている。最初の工程では、樹脂シート材Ｊｓの一方の表面に繊維シート材ＴｓＢが重ね合わされ、次の工程では、樹脂シート材Ｊｓの他方の表面に、繊維シート材ＴｓＡが重ね合わされる。最初の工程では、方向転換ロール１７を通過した樹脂シート材Ｊｓの一方の表面に加熱ロール１上で繊維シート材ＴｓＢが重ね合わされる。そして、加熱ロール１の表面に搬送用ベルト７を介して接触している間に、繊維シート材ＴｓＢと樹脂シート材Ｊｓは加熱されることになるため、加熱により樹脂シート材Ｊｓの溶融温度に達した場合には、わずかに溶融した樹脂が繊維シート材ＴｓＢに含浸するようになる。次の工程では、重ね合わされた樹脂シート材Ｊｓ及び繊維シート材ＴｓＢが繊維シート材ＴｓＡとともに加熱ロール１の間に導入されて、繊維シート材ＴｓＡが樹脂シート材Ｊｓの他方の表面に重ね合わされる。そして、重ね合わされた３枚のシート材が加熱ロール１により加熱加圧されることで、溶融した樹脂シート材Ｊｓを繊維シート材ＴｓＡと繊維シート材ＴｓＢに含浸または半含浸させた複合シート材を得る一体化工程が行われるようになる。
【０１０８】
図６は、繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢ並びに樹脂シート材Ｊｓの配置に関する説明図である。対となる加熱ロール１の両側からそれぞれ繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢを導入し、一方の繊維シート材ＴｓＢの表面に樹脂シート材Ｊｓを配置して導入している図である。図６では、繊維シート材ＴｓＡおよびＴｓＢとも、４本の繊維束Ｔｍを幅方向に引き揃えて並べた一方向強化のシート材となっている。繊維シート材ＴｓＡは繊維束Ｔｍ１Ａ、Ｔｍ２Ａ、Ｔｍ３Ａ及びＴｍ４Ａにより構成され、繊維シート材ＴｓＢは繊維束Ｔｍ１Ｂ、Ｔｍ２Ｂ、Ｔｍ３Ｂ及びＴｍ４Ｂにより構成されている。なお、幅方向に並ぶ繊維束Ｔｍの本数は必要に応じて１本でも複数本でも何本でもよい。
【０１０９】
繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢは、それぞれの幅が同じである場合、重なるように配置しても良いし、また、図６のように幅方向にずらして配置しても良い。図６では、繊維シート材ＴｓＡを構成する幅方向に並べた繊維束Ｔｍの境界位置（繊維束Ｔｍ同士の端部が接する長手方向のライン）が、繊維シート材ＴｓＢを構成する幅方向に並べた繊維束Ｔｍの境界位置と重ならないようにしている。このように境界位置が重ならないようにずらして配置することで、一方の繊維シート材の繊維束Ｔｍの幅が変動することで境界位置に生じる繊維束間の隙間が、他方の繊維シート材の繊維束Ｔｍの幅方向中央付近部分と厚さ方向で重なり、繊維強化樹脂シート材Ｐｓとして繊維が存在しない隙間部分が生じ難くなり、品質の良いシート材となる。
【０１１０】
繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製造する加工速度を高速化するほど繊維束への引っ張り力が大きくなるためか、繊維束間の隙間が生じ易くなる。繊維束間の隙間が生じると、その隙間の大きさによっては、溶融樹脂が繊維に連続して付着する状態が途切れて、溶融樹脂が隙間からはみ出して搬送用ベルトまたは搬送用シートに付着してしまう場合がある。したがって、図６のように、繊維束Ｔｍの境界位置が重ならないようにして繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢを幅方向にずらして配置する方法は、品質の良い繊維強化樹脂シート材Ｐｓを高速で製造できる方法となる。
【０１１１】
樹脂シート材Ｊｓの両面に繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢを配置する場合、樹脂シート材Ｊｓの一方の側端部１０の外側に繊維シート材ＴｓＡの一方の側端部８Ａと繊維シート材ＴｓＢの一方の側端部８Ｂを配置し、樹脂シート材Ｊｓの他方の側端部１１の外側に繊維シート材ＴｓＡの他方の側端部９Ａと繊維シート材ＴｓＢの他方の側端部９Ｂを配置して重ね合せることができる。また、図６のように、繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢを互いに幅方向にずらして配置して、樹脂シート材Ｊｓの一方の側端部１０の外側に繊維シート材ＴｓＡの一方の側端部８Ａを長さＷ１離れて配置し、樹脂シート材Ｊｓの他方の側端部１１の外側に繊維シート材ＴｓＢの他方の側端部９Ｂを長さＷ２離れて配置して重ね合せても良い。
【０１１２】
なお、図６に示す例では、重ね合わせ工程における最初の工程で、樹脂シート材Ｊｓの一方の側端部１１の外側に繊維シート材ＴｓＢの一方の側端部９Ｂを長さＷ２だけずらして配置するように重ね合わせる。そして、加熱ロール１の表面上で加熱され、樹脂シート材Ｊｓの溶融温度に達した場合には、樹脂シート材Ｊｓがロール表面に押し付けられる力により、樹脂シート材Ｊｓが繊維シート材ＴｓＢに付着または僅かながら含浸した状態となる。この段階では、樹脂シート材の一方の側端部の外側に繊維シート材の側端部が存在した状態になっている。重ね合わせ工程における次の工程では、加熱ロール１間で、樹脂シート材Ｊｓの他方の側端部１０の外側に繊維シート材ＴｓＡの一方の側端部８Ａを長さＷ１だけずらして配置するように重ね合わせる。そして、加熱ロール１間での加熱加圧によって、樹脂シート材Ｊｓを繊維シート材ＴｓＡ及び繊維シート材ＴｓＢに半含浸又は含浸させた一体化工程が行われる。この段階で、樹脂シート材の両側端部の外側に繊維シート材の側端部が配置された状態になる。
【０１１３】
このように配置することで、樹脂シート材Ｊｓの全面が溶融して、繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢに含浸または半含浸した際、搬送用ベルトまたは搬送用シートに溶融樹脂のみが連続して付着することを防止できる。
【０１１４】
樹脂シート材Ｊｓの両面に繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢを配置し、樹脂シート材Ｊｓの両側端部の外側に繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢの側端部を配置して重ね合わせる場合、重ね合わせて一体化される複合シート材の両側が繊維シート材となって溶融樹脂が露出しにくくなるので、搬送用ベルトまたは搬送用シートを使用せず、直接加熱加圧した後、連続して冷却による固化工程を経て、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを製造することができる。例えば、図５に示すような装置を用いて、搬送用ベルト７を使用せずに直接加熱ローラ1及び冷却ローラ２で挟持して搬送することができる。
【０１１５】
図７は、図５に示す装置の変形例に関する装置構成図である。図５の装置構成において加熱ロールと冷却ロールの構成を変更し、対となった加熱ロールを１組配置した後、３本の冷却ロール２をジグザグに配置した構成としている。なお、加熱ロールの本数、冷却ロールの本数は使用繊維、樹脂、加熱温度、加圧力、加工速度などのいろいろな条件によって適切に選定すれば良い。そして、加熱ロール１Ａ側から繊維シート材ＴｓＡを、加熱ロール１Ｂ側から繊維シート材ＴｓＢを導入し、押出成形によって得られた樹脂シート材Ｊｓを繊維シート材ＴｓＢの上面に配置して導入することで、樹脂シート材Ｊｓの両面に繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢが重ね合わさるようにしている。図７では、図５に示すような離型ベルト及び離型シートを使用せずに直接加熱ロール及び冷却ロールにより搬送するようになっている。
【０１１６】
樹脂シート材Ｊｓの両面に繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢを重ね合わせた構成で、樹脂シート材Ｊｓを加熱加圧により溶融させ、繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢに含浸または半含浸させると、樹脂シート材Ｊｓの全面が溶融樹脂となり繊維に付着して、形成された複合シート材の両面には繊維が連続して多く存在する状態になる。そして、形成された複合シート材がこのような状態となっているので、加熱ロールで直接加熱加圧する場合でもロール表面への溶融樹脂の付着残りを生じることなく、溶融樹脂が強化繊維に保持されて搬送され、次の固化工程にスムーズに移動することが可能となる。
【０１１７】
こうした加熱ロールにより直接加熱加圧する場合にも、重ね合わせ工程から固化工程までの一連の工程において繊維シート材、複合シート材及び繊維強化樹脂シート材の樹脂シート材と重なり合わない繊維シート材の側端部を含む全幅にわたって張力が付与された状態とすることが重要となる。
【０１１８】
すなわち、一連の工程において搬送されるシート材の樹脂シート材と重なり合わない繊維シート材の側端部を含む全幅にわたって張力が付与された状態とすることで、繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢの各繊維には張力が付与され、加熱ロール及び冷却ロールに繊維が巻き付くなどのトラブルを防止できる。特に、繊維強化樹脂シート材Ｐｓの両側端部の外側に配置された繊維シート部分に張力が付与されず緩んだ状態で搬送すると、ロールなどに多くの繊維が巻き付くトラブルが頻発するようになる。
【０１１９】
図７のような装置例の場合、加熱ロール１が駆動モータにより駆動し、以後の冷却ロール２が自由回転するロールになっている。そして、駆動モータに接続された引き取りロール３によって、繊維強化樹脂シート材をその両側端部の外側に配置された繊維シート部分を含む全幅をニップして引き取っている。このとき、繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢには、例えば、図示されない機構により繊維シート材全幅に張力を付与した状態で加熱ロール１Ａと１Ｂのそれぞれに導入することで、重ね合わせ工程において、繊維シート材ＴｓＢと樹脂シート材Ｊｓを重ね合わせる最初の工程及びさらに繊維シート材ＴｓＡを重ね合せる次の工程で、繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢの全幅に張力を付与した状態にすることができる。そして、１組目の加熱ロールの走行速度と引き取りロールの走行速度を同等、もしくは、１組目の加熱ロールの走行速度より引き取りロールの走行速度を若干増すことで、繊維シート材と樹脂シート材が重ね合わさった後からのシート全幅に張力を与えながら走行させることができる。また、別の方法として、全てのロールに駆動モータを接続し、モータの回転を同等もしくは下流側にいくに従い若干増すようにして制御することで、各工程でシート材全幅に張力が付与されるように走行させることも可能である。
【０１２０】
樹脂シート材Ｊｓの両面に樹脂シート材Ｊｓの両側端部の外側に繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢの両側端部を配置して重ね合わせた構成にすること、そして、繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢ並びに樹脂シート材Ｊｓを重ね合せる重ね合わせ工程から一体化工程、固化工程までの一連の工程において、繊維シート材、複合シート材及び繊維強化樹脂シート材の樹脂シート材が重ね合わされていない繊維シート部分を含めて全幅にわたって張力を付与した状態で走行させることにより、繊維シート材を構成する繊維に溶融した樹脂が付着及び保持されて搬送され、加熱加圧を行う装置および冷却を行う装置に溶融樹脂を連続して付着させることを防止できる。このため、搬送用ベルトまたは搬送用シートを使用しなくとも、連続した繊維強化樹脂シート材Ｐｓの製造が実現できる。
【０１２１】
そして、繊維シート材に開繊糸シートを用いる場合、少なくとも流体開繊機構１９、縦振動付与機構２０、横振動付与機構２１を含む開繊装置により製造される開繊糸シートを連続して繊維シート材として導入する方法を採用することで、シート材全幅において繊維分散性が良く、かつ繊維間の隙間が連続しない開繊糸シートを導入することが可能となり、したがって、加熱加圧を行う装置および冷却を行う装置に溶融樹脂を連続して付着させることを防止でき、搬送用ベルトまたは搬送用シートを使用しなくとも、開繊糸シートによる連続した繊維強化樹脂シート材Ｐｓの製造が実現できる。
【０１２２】
製造される繊維強化樹脂シート材Ｐｓの厚さが、樹脂シート材Ｊｓが溶融して繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢ内に完全に含浸した状態における厚さよりも厚くなるようにして加熱加圧することにより、さらに、加熱加圧を行う装置および冷却を行う装置への溶融樹脂の付着を防止できる。繊維強化樹脂シート材Ｐｓの厚さを調整する手段としては、加熱温度、加圧力、加工速度（搬送速度）を調整する手段や、所定の隙間を設定してシート材を通過させながら加熱加圧する手段を設ける方法などが挙げられる。
【０１２３】
ここで、樹脂シート材Ｊｓが溶融して繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢ内に完全に含浸した状態における厚さとは、繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢ全体に樹脂シート材Ｊｓを完全に浸透させて内部にボイドがほぼ無い状態としたときの厚さである。ここで、ボイドがほぼ無い状態とは、得られたシート材の断面観察を行い、明らかにボイドとして認識されるものがない状態のことである。
【０１２４】
樹脂シート材Ｊｓが溶融して繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢに含浸した状態における厚さを厚さｔｐとしたとき、厚さｔｐは、以下の２通りの方法で求めることができる。
（１）繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢ全体に樹脂シート材Ｊｓを完全に浸透させた状態にして得たシート材の厚さを実測し、その平均値を算出して厚さｔｐとする。厚さの実測は、例えば、ＪＩＳ  Ｂ  ７５０２（国際規格ＩＳＯ  ３６１１に対応）に規定する最小表示量０．００１ｍｍの外側マイクロメータを用いて計測して求めることができる。
（２）繊維シート材ＴｓＡに使用されている強化繊維材料の比重ρ1（ｇ／ｃｍ3）とシート材目付けＭ1（ｇ／ｍ2）、前記繊維シート材ＴｓＢに使用されている強化繊維材料の比重ρ２（ｇ／ｃｍ3）とシート材目付けＭ２（ｇ／ｍ2）、前記樹脂シート材に使用されている樹脂材料の比重ρ３（ｇ／ｃｍ3）とシート材目付けＭ３（ｇ／ｍ2）である場合、厚さｔpは、以下の式で求めることができる。
ｔp（ｍｍ）＝（（Ｍ1／ρ1）＋（Ｍ2／ρ2）＋（Ｍ３／ρ３））／１０００
【０１２５】
図８は、繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢを樹脂シート材Ｊｓの両面に配置して重ね合せた状態を示す説明図（図８Ａ）及び樹脂を含浸させた状態の繊維強化樹脂シート材Ｐｓに関する説明図（図８Ｂ）である。図８Ｂに示すように、製造される繊維強化樹脂シート材Ｐｓの厚さをｔとするとき、ｔ＞ｔｐとなるようにした加工条件にて製造を行うと、繊維シート材ＴｓＡ及ぶＴｓＢへは溶融した樹脂が半含浸状態となり、得られる繊維強化樹脂シート材の両表面は繊維が多く存在する状態になるため、加熱加圧装置と接触する部分において、溶融した樹脂が加熱加圧装置に付着することなく、連続した繊維強化樹脂シート材の製造が可能となる。
【実施例】
【０１２６】
［実施例１］
＜使用材料＞
強化繊維材料  炭素繊維束（東レ株式会社製；Ｔ７００ＳＣ―６０Ｅ―１２０００本／束  単糸直径７μｍ）
熱可塑性樹脂材料  ＰＡ６樹脂フィルム（三菱樹脂株式会社製；ダイアミロン  幅１４０ｍｍ、厚さ２０μｍ）
【０１２７】
＜製造方法＞
図３に示す装置構成において、図９及び図１０に示す開繊装置を取り付けた装置構成にて実施した。図３に示す装置例では加熱ロール１が２連構成されているが、本実施例では加熱ロール１を１連、冷却ロール２を２連とした装置構成とした。搬送用ベルト７として中興ベルト株式会社製造のフッ素ベルト（Ｇタイプベルト）を使用した。加熱ロール１の設定温度を２７０度、加熱ロール間での加圧力を線圧２０ｋｇｆ／ｃｍに設定した。また、加熱ロール１Ｂを駆動モータ４により加工速度１０ｍ／ｍｉｎになるよう回転駆動させ、加熱ロール１Ａ及び冷却ロール２はフリーで回転する機構とした。引き取りロール３はシート全幅に若干の張力が負荷されるように駆動モータ５により回転制御を行った。
【０１２８】
炭素繊維束８本を２０ｍｍ間隔で幅方向に並べ、開繊装置にてそれぞれを幅２０ｍｍに開繊し、幅１６０ｍｍ、目付け約４０ｇ／ｍ２の開繊糸シートとした。得られた開繊糸シートを繊維シート材Ｔｓとして連続して加熱ロール１に導入した。加熱ロール１にはＰＡ６樹脂フィルムを樹脂シート材ＪｓＡ及びＪｓＢとして導入した。このとき、繊維シート材Ｔｓの端部８から１０ｍｍ内側の位置に樹脂シート材ＪｓＡの端部１０Ａと樹脂シート材ＪｓＢの端部１０Ｂを、繊維シート材Ｔｓの端部９から１０ｍｍ内側の位置に樹脂シート材ＪｓＡの端部１１Ａと樹脂シート材ＪｓＢの端部１１Ｂが連続して配置されるようにして導入した。なお、繊維シート材を構成する８本の開繊繊維束の両端に位置する開繊繊維束のほぼ中央部分に、樹脂シート材ＪｓＡ及びＪｓＢの両端（１０Ａと１１Ａ及び１０Ｂと１１Ｂ）が配置されるようになる。導入された繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材ＪｓＡ及びＪｓＢを加熱加圧した後、冷却し、搬送用ベルトから剥離して、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを３インチ紙管に巻き取りながら製造を実施した。
【０１２９】
＜製造時の状況と繊維強化樹脂シート材の状態＞
本製造を１時間実施したところ、安定して、繊維強化樹脂シート材が製造された。搬送用ベルトに樹脂シート材の溶融樹脂が付着することはなかった。また、１時間の実施により約６００ｍの繊維強化樹脂シート材を得たが、３インチ紙管に巻き取られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓを巻き出したところ、両端部の樹脂が含浸していない繊維部分が絡みつく等のトラブルが発生することなく、安定して最後まで巻き出しが行えた。なお、得られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓは半含浸状態のシート材であり、この部分の厚さを最小表示目盛り０．００１ｍｍの外側マイクロメータ（株式会社ミツトヨ製）を用いて測定したところ、平均約０．０９３ｍｍであった。
【０１３０】
［実施例２］
＜使用材料＞
実施例１と同様の強化繊維材料と熱可塑性樹脂材料を使用した。
【０１３１】
＜製造方法＞
図１、図２に示す装置構成において、図９及び図１０に示す開繊装置を取り付けた装置構成にて実施した。図１に示す装置例では加熱ロール１が２連構成されているが、本実施例では加熱ロール１を１連、冷却ロール２を２連とした装置構成とした。搬送用ベルト、搬送用シートは使用しない状態で、繊維シート材Ｔｓと直接に接する加熱ロール１Ａの設定温度を２７０度、樹脂シート材Ｊｓと直接に接する加熱ロール１Ｂの設定温度を１５０度とした。加熱ロール間での加圧力は線圧２０ｋｇｆ／ｃｍに設定した。また、加熱ロール１Ｂを駆動モータ４により加工速度１０ｍ／ｍｉｎになるよう回転駆動させ、加熱ロール１Ａ及び冷却ロール２はフリーで回転する機構とした。引き取りロール３はシート全幅に若干の張力が負荷されるように駆動モータ５により回転制御を行った。
【０１３２】
炭素繊維束８本を２０ｍｍ間隔で幅方向に並べ、開繊装置にてそれぞれを幅２０ｍｍに開繊し、幅１６０ｍｍ、目付け約４０ｇ／ｍ２の開繊糸シートとした。得られた開繊糸シートを繊維シート材Ｔｓとして連続して加熱ロール１Ａに沿って導入した。また、ＰＡ６樹脂フィルムを樹脂シート材Ｊｓとして加熱ロール１Ｂに沿って導入した。このとき、繊維シート材Ｔｓの端部８から内側に長さＷ１が１０ｍｍの位置に樹脂シート材Ｊｓの端部１０が、繊維シート材Ｔｓの端部９から内側に長さＷ２が１０ｍｍの位置に樹脂シート材Ｊｓの端部１１が連続して配置されるようにして導入した。なお、繊維シート材を構成する８本の開繊繊維束の両端に位置する開繊繊維束のほぼ中央部分に、樹脂シート材Ｊｓの両端（端部１０と端部１１）が配置されるようになる。導入された繊維シート材Ｔｓと樹脂シート材Ｊｓを加熱加圧した後、そのまま冷却ロールに導入し、維強化樹脂シート材Ｐｓを３インチ紙管に巻き取りながら製造を実施した。
【０１３３】
＜製造時の状況と繊維強化樹脂シート材の状態＞
本製造を１時間実施したところ、安定して、繊維強化樹脂シート材が製造された。搬送用ベルトまたは搬送用シートを使用しなくても加熱ロール、冷却ロールの表面に溶融樹脂が付着するトラブルは生じなかった。使用したＰＡ６樹脂フィルムの融点が約２２０度のため、約１５０度に設定された加熱ロール１ＢではＰＡ６樹脂が加熱ロールに付着する状態にはならなかったと考えられる。また、加熱ロール１Ａは約２７０度に設定され、繊維シート材はＰＡ６樹脂フィルムを溶融させるほどに加熱されていたが、繊維シート材と加熱ロール１Ａの接触部分には溶融樹脂が加熱ロール１Ａに付着するほど存在することがなく、よって、加熱ロール１Ａに溶融樹脂が付着する状態にはならず、繊維シート材に溶融樹脂が付着、含浸して冷却ロールに移動したと考えられる。１時間の実施により約６００ｍの繊維強化樹脂シート材を得たが、３インチ紙管に巻き取られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓを巻き出したところ、両端部の樹脂が含浸していない繊維部分が絡みつく等のトラブルが発生することなく、安定して最後まで巻き出しが行えた。なお、得られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓは半含浸状態のシート材であり、この部分の厚さを最小表示目盛り０．００１ｍｍの外側マイクロメータ（株式会社ミツトヨ製）を用いて測定したところ、平均約０．０８４ｍｍであった。
【０１３４】
［実施例３］
＜使用材料＞
強化繊維材料  炭素繊維束（東レ株式会社製；Ｔ７００ＳＣ―６０Ｅ―１２０００本／束  単糸直径７μｍ）
熱可塑性樹脂材料  ＰＡ６樹脂ペレット（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社；ＮＯＶＡＭＩＤ  ＳＴ１２０  ）
【０１３５】
＜製造方法＞
図５、図６に示す装置構成において、特許５５５３０７４の図１５Ａ及び図１５Ｂに示す開繊装置を加熱ロール１の両側にそれぞれ取り付けた装置構成にて実施した。図５に示す装置例では加熱ロール１が２連構成されているが、本実施例では加熱ロール１を１連、冷却ロール２を２連とした装置構成とした。搬送用ベルト７として、中興ベルト株式会社製造のフッ素ベルト（Ｇタイプベルト）を使用した。加熱ロール１の設定温度を２７０度、加熱ロール間での加圧力を線圧２５ｋｇｆ／ｃｍに設定した。また、加熱ロール１Ｂを駆動モータ４により加工速度２０ｍ／ｍｉｎになるよう回転駆動させ、加熱ロール１Ａ及び冷却ロール２はフリーで回転する機構とした。押出成形装置として株式会社井元製作所製造のφ２５ｍｍ一軸押出成形装置を使用し、押出成形装置のヘッド部にスリット幅２５０ｍｍのＴダイ１２を取り付けた。Ｔダイ１２から押し出された樹脂フィルムＪｆの両端はスコアーカット方式にて連続して切断し、切断された両端のフィルムはトラバース巻きして３インチ紙管に回収した。引き取りロール３はシート全幅に若干の張力が負荷されるように駆動モータ５により回転制御を行った。
【０１３６】
それぞれの開繊装置では、炭素繊維束４本をそれぞれ３８ｍｍに開繊し、幅１５２ｍｍ、目付け約２１ｇ／ｍ２の開繊糸シートとし、それぞれ繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢとして加熱ロールに連続して導入した。図６で示すように、繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢはそれぞれの開繊繊維束の端部が厚さ方向で重ならないように幅方向にずらした。繊維シート材ＴｓＡの端部８Ａから幅方向に１８ｍｍずらした位置に繊維シート材ＴｓＢの端部８Ｂが配置されるようにした。そして、繊維シート材ＴｓＡは加熱ロール１Ａに沿って、繊維シート材ＴｓＢは加熱ロール１Ｂに沿って連続して導入した。
【０１３７】
ＰＡ６樹脂ペレットを、真空加熱乾燥装置にて８０度、真空状態で約１日乾燥後、押出成形装置に供給し、Ｔダイ１２から樹脂フィルムを連続して押し出した。押出成形装置はペレット供給部付近を１５０度、先端部を２７０度に、そして、Ｔダイ１２を２７０度に設定した。Ｔダイ１２から押し出された樹脂フィルムの両端をスリットして、平均厚さ２０μｍ、幅１５０ｍｍの樹脂シート材Ｊｓを製造しながら、加熱ロール１Ｂの繊維シート材ＴｓＢの上面に沿って連続して導入した。本実施例では、樹脂シート材Ｊｓの両表面に繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢが配置された構成となる。
【０１３８】
繊維シート材ＴｓＡの端部８Ａから内側に長さＷ１が１０ｍｍの位置に樹脂シート材Ｊｓの端部１０が、繊維シート材ＴｓＢの端部９Ｂから内側に長さＷ２が１０ｍｍの位置に樹脂シート材Ｊｓの端部１１が連続して配置されるようにして導入した（図６参照）。導入された繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢと樹脂シート材Ｊｓを加熱加圧した後、そのまま冷却ロールに導入し、搬送用ベルトから剥離して、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを得て、３インチ紙管に巻きながら連続した製造を実施した。
【０１３９】
＜製造時の状況と繊維強化樹脂シート材の状態＞
本製造を１時間実施したところ、安定して、繊維強化樹脂シート材が製造された。搬送用ベルトに樹脂シート材の溶融樹脂が付着することはなかった。また、１時間の実施により約１２００ｍの繊維強化樹脂シート材を得たが、３インチ紙管に巻き取られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓを巻き出したところ、両端部の樹脂が含浸していない繊維部分が絡みつく等のトラブルが発生することなく、安定して最後まで巻き出しが行えた。なお、得られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓは半含浸状態のシート材であり、この部分の厚さを最小表示目盛り０．００１ｍｍの外側マイクロメータ（株式会社ミツトヨ製）を用いて測定したところ、平均約０．０６２ｍｍであった。実施例１及び２などと比較して、樹脂の含浸が進行した繊維強化樹脂シート材を得た。
【０１４０】
［実施例４］
＜使用材料＞
強化繊維材料  炭素繊維束（東レ株式会社製；Ｔ７００ＳＣ―６０Ｅ―１２０００本／束  単糸直径７μｍ）
熱可塑性樹脂材料  ＰＰ樹脂フィルム（東セロ株式会社；アドマー  幅１５０ｍｍ、厚さ３０μｍ）
【０１４１】
＜製造方法＞
実施例３の装置構成から押出成形装置、Ｔダイなどの樹脂フィルムを成形し樹脂シート材を製造する機構を取り外し、ボビンに巻かれたＰＰ樹脂フィルムを樹脂シート材として直接導入できる機構を取り付けた装置構成にて実施した。なお、開繊装置は実施例３と同様、特許５５５３０７４の図１５Ａ及び図１５Ｂに示す開繊装置を加熱ロール１の両側にそれぞれ、計２セットを取り付けた。搬送用ベルト７として、中興ベルト株式会社製造のフッ素ベルト（Ｇタイプベルト）を使用した。加熱ロール１の設定温度を２４０度、加熱ロール間での加圧力を線圧３０ｋｇｆ／ｃｍ、加工速度を１０ｍ／ｍｉｎに設定した。引き取りロール３はシート全幅に若干の張力が負荷されるように駆動モータ５により回転制御を行った。
【０１４２】
実施例３と同様、それぞれの開繊装置では、炭素繊維束４本をそれぞれ３８ｍｍに開繊し、幅１５２ｍｍ、目付け約２１ｇ／ｍ２の開繊糸シートとし、それぞれ繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢとして加熱ロールに連続して導入した。繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢはそれぞれの開繊繊維束の端部が厚さ方向で重ならないように幅方向にずらした。そして、繊維シート材ＴｓＡは加熱ロール１Ａに沿って、繊維シート材ＴｓＢは加熱ロール１Ｂに沿って連続して導入した。樹脂シート材Ｊｓは、加熱ロール１Ｂの繊維シート材ＴｓＢの上面に沿って連続して導入した。本実施例においても実施例３と同様、樹脂シート材Ｊｓの両表面に繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢが配置された構成となる。
【０１４３】
繊維シート材ＴｓＡの端部８Ａから内側に長さＷ１が１０ｍｍの位置に樹脂シート材Ｊｓの端部１０が、繊維シート材ＴｓＢの端部９Ｂから内側に長さＷ２が１０ｍｍの位置に樹脂シート材Ｊｓの端部１１が連続して配置されるようにして導入した（図６参照）。導入された繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢと樹脂シート材Ｊｓを加熱加圧した後、そのまま冷却ロールに導入し、搬送用ベルトから剥離して、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを得て、３インチ紙管に巻きながら連続した製造を実施した。
【０１４４】
＜製造時の状況と繊維強化樹脂シート材の状態＞
本製造を１時間実施したところ、安定して、繊維強化樹脂シート材が製造された。搬送用ベルトに樹脂シート材の溶融樹脂が付着することはなかった。また、１時間の実施により約６００ｍの繊維強化樹脂シート材を得たが、３インチ紙管に巻き取られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓを巻き出したところ、両端部の樹脂が含浸していない繊維部分が絡みつく等のトラブルが発生することなく、安定して最後まで巻き出しが行えた。なお、得られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓにおける樹脂の含浸した部分の厚さを最小表示目盛り０．００１ｍｍの外側マイクロメータ（株式会社ミツトヨ製）を用いて測定したところ、平均約０．０５８ｍｍであった。前記樹脂シート材Ｊｓが溶融して前記繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢに完全に含浸したと考えられる状態の厚さｔｐを計算したところ約０．０５３ｍｍであることから、本実施例で得た繊維強化樹脂シート材Ｐｓは樹脂がほぼ全体的に含浸したシート材を得たと言える。
【０１４５】
［実施例５］
＜使用材料＞
強化繊維材料及び熱可塑性樹脂材料とも実施例３と同様のものを使用した。  
【０１４６】
＜製造方法＞
図７に示す装置構成において、特許５５５３０７４の図１５Ａ及び図１５Ｂに示す開繊装置を加熱ロール１の両側にそれぞれを取り付けた装置構成にて実施した。加熱ロール１Ａ及び１Ｂの設定温度を２７０度、加熱ロール間での加圧力を線圧２５ｋｇｆ／ｃｍに設定した。また、加熱ロール１Ｂを駆動モータにより加工速度２０ｍ／ｍｉｎになるよう回転駆動させ、加熱ロール１Ａ及び３個の冷却ロール２はフリーで回転する機構とした。なお、加熱ロール間での加圧力は加熱ロール１Ａを図示されないエアーシリンダーなどにより加熱ロール１Ｂに押し付けることにより生じさせた。実施例３と同様、押出成形装置、Ｔダイ１２を使用して樹脂フィルムを作成しながら両端をスリットして樹脂シート材Ｊｓを製造し、連続して、この樹脂シート材Ｊｓを加熱ロール１Ｂの繊維シート材ＴｓＢの上面に重ね合わせるようにして導入した。引き取りロール３は駆動モータにより加熱ロールより若干の加工速度が得られるように設定し、繊維シート材と樹脂シート材が重ね合わさる工程から、冷却工程を経て繊維強化樹脂シート材が得られるまで、前記繊維シート材の全幅及び前記繊維強化樹脂シート材とその両端外側の繊維シート部分までの全幅に張力が負荷された状態で走行させた。
【０１４７】
それぞれの開繊装置では、炭素繊維束４本をそれぞれ３８ｍｍに開繊し、幅１５２ｍｍ、目付け約２１ｇ／ｍ２の開繊糸シートとし、それぞれ繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢとして加熱ロールに連続して導入した。繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢはそれぞれの開繊繊維束の端部が厚さ方向で重ならないように幅方向にずらした。繊維シート材ＴｓＡの端部８Ａから幅方向に１０ｍｍずらした位置に繊維シート材ＴｓＢの端部８Ｂが配置されるようにした（図６参考）。そして、繊維シート材ＴｓＡは加熱ロール１Ａに沿って、繊維シート材ＴｓＢは加熱ロール１Ｂに沿って連続して導入した。
【０１４８】
ＰＡ６樹脂ペレットを、真空加熱乾燥装置にて８０度、真空状態で約１日乾燥後、押出成形装置に供給して、Ｔダイ１２から樹脂フィルムを連続して押し出した。Ｔダイ１２から押し出された樹脂フィルムの両端をスリットして、平均厚さ２０μｍ、幅１３０ｍｍの樹脂シート材Ｊｓを製造しながら、加熱ロール１Ｂ上の繊維シート材ＴｓＢの上面に沿って連続して導入した。本実施例では、樹脂シート材Ｊｓの両表面に繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢが配置された構成となる。
【０１４９】
繊維シート材ＴｓＡの端部８Ａ及び繊維シート材ＴｓＢの端部８Ｂより内側に樹脂シート材Ｊｓの端部１０が、繊維シート材ＴｓＡの端部９Ａ及び繊維シート材ＴｓＢの端部９Ｂより内側に樹脂シート材Ｊｓの端部１１が連続して配置されるようにして導入した。導入された繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢと樹脂シート材Ｊｓを、搬送用ベルト及び搬送用シートを使用しない状態で加熱加圧した後、そのまま冷却ロールに導入し、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを得て、３インチ紙管に巻きながら連続した製造を実施した。
【０１５０】
＜製造時の状況と繊維強化樹脂シート材の状態＞
本製造を１時間実施したところ、安定して、繊維強化樹脂シート材が製造された。搬送用ベルトまたは搬送用シートを使用しなくても加熱ロール、冷却ロールの表面に溶融樹脂が付着するトラブルは生じなかった。加熱ロール１Ａ及び１Ｂとも約２７０度に設定され、繊維シート材は樹脂シート材であるフィルム状のＰＡ６樹脂を溶融させるほど加熱されていたが、繊維シート材ＴｓＡと加熱ロール１Ａ及び繊維シート材ＴｓＢと加熱ロール１Ｂの接触部分には溶融樹脂が加熱ロールに付着するほど繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢに含浸することがなく、よって、加熱ロール１Ａと１Ｂは溶融樹脂が付着する状態にはならず、繊維シート材に溶融樹脂が全て付着または含浸して冷却ロールに移動したと考えられる。１時間の実施により約１２００ｍの繊維強化樹脂シート材を得たが、３インチ紙管に巻き取られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓを巻き出したところ、両端部の樹脂が含浸していない繊維部分が絡みつく等のトラブルが発生することなく、安定して最後まで巻き出しが行えた。なお、得られた繊維強化樹脂シート材Ｐｓは樹脂の含浸した部分の厚さを最小表示目盛り０．００１ｍｍの外側マイクロメータ（株式会社ミツトヨ製）を用いて測定したところ、平均約０．０７４ｍｍであった。前記樹脂シート材Ｊｓが溶融して前記繊維シート材ＴｓＡとＴｓＢに完全に含浸したと考えられる状態の厚さｔｐを計算したところ約０．０４３ｍｍであることから、本実施例で得た繊維強化樹脂シート材Ｐｓは半含浸状態のシート材であった。
【０１５１】
［比較例］
＜使用材料＞
強化繊維材料  炭素繊維束（東レ株式会社製；Ｔ７００ＳＣ―６０Ｅ―１２０００本／束  単糸直径７μｍ）
熱可塑性樹脂材料  ＰＡ６樹脂フィルム（三菱樹脂株式会社製；ダイアミロン  幅１６０ｍｍ、厚さ２０μｍ）
【０１５２】
＜製造方法＞
実施例３の装置構成から押出成形装置、Ｔダイなどの樹脂フィルムを成形し樹脂シート材を製造する機構を取り外し、ボビンに巻かれたＰＡ６樹脂フィルムを樹脂シート材として直接導入できる機構を取り付けた装置構成にて実施した。なお、開繊装置は実施例３と同様、特許５５５３０７４の図１５Ａ及び図１５Ｂに示す開繊装置を加熱ロール１の両側にそれぞれを取り付けた。搬送用ベルト７として、中興ベルト株式会社製造のフッ素ベルト（Ｇタイプベルト）を使用した。加熱ロール１の設定温度を２７０度、加熱ロール間での加圧力を線圧２５ｋｇｆ／ｃｍ、加工速度を２０ｍ／ｍｉｎに設定した。
【０１５３】
それぞれの開繊装置では、炭素繊維束４本をそれぞれ３８ｍｍに開繊し、幅１５２ｍｍ、目付け約２１ｇ／ｍ２の開繊糸シートとし、それぞれ繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢとして加熱ロールに連続して導入した。本比較例では繊維シート材ＴｓＡと繊維シート材ＴｓＢの両端が重なるようにして配置した。そして、繊維シート材ＴｓＡは加熱ロール１Ａに沿って、繊維シート材ＴｓＢは加熱ロール１Ｂに沿って連続して導入した。繊維シート材ＴｓＡの端部８Ａ及び繊維シート材ＴｓＢの端部８Ｂから外側に長さ４ｍｍの位置に樹脂シート材Ｊｓの端部１０が、繊維シート材ＴｓＡの端部９Ａ及び繊維シート材ＴｓＢの端部９Ｂから外側に長さ４ｍｍの位置に樹脂シート材Ｊｓの端部１１が連続して配置されるようにして、樹脂シート材Ｊｓを加熱ロール１Ｂの繊維シート材ＴｓＢの上面に沿って連続して導入した。導入された繊維シート材ＴｓＡ及びＴｓＢと樹脂シート材Ｊｓを加熱加圧した後、そのまま冷却ロールに導入し、搬送用ベルトから剥離して、繊維強化樹脂シート材Ｐｓを得て、３インチ紙管に巻きながら連続した製造を実施した。
【０１５４】
＜製造時の状況と繊維強化樹脂シート材の状態＞
本製造を実施したところ、しばらくして、繊維シート材の両端からはみ出した樹脂シート材の部分が搬送用ベルトに付着し始めた。その状態のまま、連続して製造を実施していると、その付着量が増加し、厚さを増してきた。と同時に、繊維強化樹脂シート材において、繊維束中に樹脂が含浸していない部分が連続して生じるようになってきた。また、付着した樹脂の部分に一部の炭素繊維が付着し、その繊維が搬送用ベルトに巻き付くという状態となった。この状態になると、製造が実施できなくなるため、製造を停止した。巻き取られた繊維強化樹脂シート材を確認したところ、最初と最後では樹脂の含浸状態が異なるシート材が製造された。
【符号の説明】
【０１５５】
Ｔｓ・・・繊維シート材
Ｊｓ・・・樹脂シート材
Ｐｓ・・・繊維強化樹脂シート材
Ｔｍ・・・繊維束
Ｊｆ・・・樹脂フィルム
１・・・加熱ロール
２・・・冷却ロール
３・・・引き取りロール
４、５、６・・・駆動モータ
７・・・搬送用ベルト
８、９・・・繊維シート材端部
１０、１１・・・樹脂シート材端部
１２・・・Ｔダイ
１３・・・フィルム冷却ロール
１４・・・スリット用下受けロール
１５・・・スリット用回転刃
１６・・・端部フィルム
１７・・・方向転換ロール
１８・・・供給機構
１９・・・空気開繊機構
２０・・・縦振動付与機構
２１・・・横振動付与機構
２２・・・ボビン
２３・・・風洞管
２４・・・ガイドロール
２５・・・撓み確保ロール
２６・・・熱風発生ブロワー
２７・・・空気吸引ブロワー
２８・・・吸引量調整バルブ
２９・・・支持ロール
３０・・・押圧ロール
３１・・・駆動モータ
３２・・・振動ロール
３３・・・支持ロール
３４・・・駆動モータ
【図１】
0006718101.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006718101.tif 000008
【図８】
0006718101.tif 000009
【図９】
0006718101.tif 000010
【図１０】
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