(57)【要約】【解決課題】強化繊維束の開繊を、より高速で、かつ、単繊維切れや毛羽の発生を防止しながら行うことができる開繊方法と開繊装置を提供する。【解決手段】連続的に走行する強化繊維束をその強化繊維束の走行方向に沿って多段に設けた複数本のロールに緊張下に順次接触させて開繊する際に、ロール軸方向に振動する横振動ロールを用いて開繊した後、強化繊維束の走行方向に関して上下方向に振動する縦振動ロールを用いてさらに開繊する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に走行する強化繊維束をその強化繊維束の走行方向に沿って多段に設けた複数本のロールに緊張下に順次接触させて開繊するに際し、ロール軸方向に振動する横振動ロールを用いて開繊した後、強化繊維束の走行方向に関して上下方向に振動する縦振動ロールを用いてさらに開繊することを特徴とする強化繊維束の開繊方法。
【請求項２】
一方向に互いに並行するように引き揃えられた複数本の強化繊維束を開繊する、請求項１に記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項３】
横振動ロールを、周波数１〜２０Ｈｚ、振幅１〜３０ｍｍの範囲内で振動させる、請求項１または２に記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項４】
縦振動ロールを、周波数１０〜３０Ｈｚ、振幅１〜５ｍｍの範囲内で振動させる、請求項１〜３のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項５】
強化繊維束として炭素繊維束を用いる、請求項１〜４のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項６】
炭素繊維束を５０〜１８０℃の範囲内の温度に保ちながら開繊する、請求項５に記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項７】
連続的に供給される強化繊維束を開繊する、強化繊維束の走行方向に沿って多段に設けた複数本のロールを有し、かつ、複数本のロールは、ロール軸方向に振動する横振動ロールと、強化繊維束の走行方向に関して横加振ロールよりも下流側に設けた、強化繊維束の走行方向に関して上下方向に振動する縦振動ロールとを含んでいることを特徴とする強化繊維束の開繊装置。
【請求項８】
横振動ロールが、周波数１〜２０Ｈｚ、振幅１〜３０ｍｍの範囲内で振動せしめられる、請求項７に記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項９】
縦振動ロールが、周波数１０〜３０Ｈｚ、振幅１〜５ｍｍの範囲内で振動せしめられる、請求項７または８に記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１０】
複数本の横振動ロールおよび縦振動ロールを含み、かつ、隣り合う横振動ロール同士および／または縦振動ロール同士は互いに逆位相になるように振動せしめられる、請求項７〜９のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１１】
横振動ロールおよび／または縦振動ロールが、周方向に等配された、ロール軸方向に延びる凸部を有するラダーロールである、請求項７〜１０のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１２】
横振動ロールおよび／または縦振動ロールと対をなす自由回転ロールが設けられている、請求項７〜１１のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１３】
自由回転ロールが、周方向に等配された、ロール軸方向に延びる凸部を有するラダーロールである、請求項１２に記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１４】
強化繊維束の走行方向に関して横振動ロールよりも上流側に撚り止めロールが配置されている、請求項７〜１３のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１５】
撚り止めロールが、周方向に等配された、ロール軸方向に延びる凸部を有するラダーロールである、請求項１４に記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１６】
強化繊維束の走行方向に関して横振動ロールの上流側に強化繊維束の加熱手段が配置されている、請求項７〜１５のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１７】
横振動ロールおよび縦振動ロールに対向して強化繊維束の加熱手段が設けられている、請求項７〜１６のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１８】
請求項１〜６の何れかに記載の方法または請求項７〜１７のいずれかに記載の装置によって製造された強化繊維シート。
【請求項１９】
請求項１８に記載の強化繊維シートにマトリクス樹脂を含浸することを特徴とする一方向性プリプレグの製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法によって製造された一方向性プリプレグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方向性プリプレグを製造するような場合に用いる強化繊維束の開繊方法および開繊装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
よく知られているように、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）の成形に一方向性プリプレグが用いられる。そのような一方向性プリプレグは、たとえば、複数本の、炭素繊維束等の強化繊維束を一方向に並行するように引き揃え、各強化繊維束を開繊、拡幅して強化繊維シートとした後、その強化繊維シートに、Ｂステージのエポキシ樹脂等のマトリクス樹脂を塗布した離型紙をその樹脂塗布面において重ね合わせ、離型紙上のマトリクス樹脂を強化繊維シートに転移、含浸することによって製造される。いわゆるホットメルト法と呼ばれる方法であるが、このとき強化繊維束の開繊の程度に斑があると、得られる一方向性プリプレグに割れができたり、割れができないまでも強化繊維の目付が不均一になったりする。その場合、当然、成形されるＦＲＰは特性の不均一なものとなる。すなわち、強化繊維束の開繊の良否は、一方向性プリプレグの特性、ひいてはＦＲＰの特性を左右する。
【０００３】
さて、そのような一方向性プリプレグの製造における強化繊維束の開繊は、従来、連続的に走行する、一方向に並行するように引き揃えられた強化繊維束を、柱軸方向に振動する円柱体に緊張下に接触させたり（たとえば、特許文献１参照）、強化繊維束の走行方向に沿って多段に設けた、ロール軸方向に振動する複数本の横振動ロールに緊張下に接触させたり（たとえば、特許文献２参照）、強化繊維束の走行方向に沿って多段に設けた、少なくとも１個が偏芯ロールである複数本のロールに緊張下に接触させたりすることによって行っている（たとえば、特許文献３参照）。しかしながら、これら従来の方法は、いずれも、特に、強化繊維束を幅広く拡げて薄い強化繊維シートを得ようとすると、強化繊維束を円柱体や横振動ロール、偏芯ロール等に強く押し当てる必要があり、そのため、強化繊維束を構成している単繊維が切れたり毛羽が発生したりするという問題がある。かかる不都合は、強化繊維束が高弾性率のものである場合や、走行速度を増大させたような場合に特に顕著に現れ、そのような強化繊維シートを用いて得られる一方向性プリプレグは、品位の低いものとなる。また、当然、そのような一方向性プリプレグによっては、均質で特性に優れたＦＲＰは得られない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５６−４３４３５号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１０−２９２２３８号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開平７−２６８７５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の技術の上述した問題点を解決し、強化繊維束の開繊を、より高速で、かつ、単繊維切れや毛羽の発生を防止しながら行うことができる強化繊維束の開繊方法と開繊装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、連続的に走行する強化繊維束をその強化繊維束の走行方向に沿って多段に設けた複数本のロールに緊張下に順次接触させて開繊するに際し、ロール軸方向に振動する横振動ロールを用いて開繊した後、強化繊維束の走行方向に関して上下方向に振動する縦振動ロールを用いてさらに開繊することを特徴とする強化繊維束の開繊方法を提供する。強化繊維シートを得るような場合には、一方向に互いに並行するように引き揃えられた複数本の強化繊維束を開繊する。
【０００９】
通常、横振動ロールは周波数１〜２０Ｈｚ、振幅１〜３０ｍｍの範囲内で振動させ、縦振動ロールは周波数１０〜３０Ｈｚ、振幅１〜５ｍｍの範囲内で振動させる。
【００１０】
また、強化繊維束として炭素繊維束を用いる場合には、炭素繊維束を５０〜１８０℃の範囲内の温度に保ちながら開繊するのが好ましい。
【００１１】
本発明は、また、上述した目的を達成するために、連続的に供給される強化繊維束を開繊する、強化繊維束の走行方向に沿って多段に設けた複数本のロールを有し、かつ、複数本のロールは、ロール軸方向に振動する横振動ロールと、強化繊維束の走行方向に関して横加振ロールよりも下流側に設けた、強化繊維束の走行方向に関して上下方向に振動する縦振動ロールとを含んでいることを特徴とする強化繊維束の開繊装置を提供する。
【００１２】
通常、横振動ロールは周波数１〜２０Ｈｚ、振幅１〜３０ｍｍの範囲内で振動せしめられ、縦振動ロールは周波数１０〜３０Ｈｚ、振幅１〜５ｍｍの範囲内で振動せしめられる。
【００１３】
また、横振動ロールや縦振動ロールは、通常、それぞれ複数本設けられるが、隣り合う横振動ロール同士や縦振動ロール同士は、互いに逆位相になるように振動せしめるのが好ましい。
【００１４】
さらに、横振動ロールや縦振動ロールには、それらと対をなす自由回転ロールが設けられているのが好ましい。
【００１５】
また、強化繊維束の走行方向に関して横振動ロールよりも上流側には、撚り止めロールが配置されているのが好ましい。
【００１６】
上述の横振動ロールや縦振動ロール、自由回転ロール、撚り止めロールは、周方向に等配された、ロール軸方向に延びる凸部を有するラダーロールであるのが好ましい。
【００１７】
さらに、強化繊維束の走行方向に関して横振動ロールの上流側や、横振動ロールおよび縦振動ロールに対向する位置に強化繊維束の加熱手段が設けられているのも好ましい。
【００１８】
本発明の開繊方法や開繊装置によれば、薄い強化繊維シートを得ることができ、それにマトリクス樹脂を含浸することで一方向性プリプレグを製造することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一形態に係る強化繊維束の開繊装置を示すもので、図示しない多数個のパッケージから繰り出される多数本の強化繊維束１、１、・・・は、自由回転する引揃えロール２、２、コーム３を経て一方向に互いに並行するようにシート状に引き揃えられ、導入ロール４に導かれる。コーム３と導入ロール４との間には、強化繊維束１、１、・・・を加熱するヒータ５が設けられている。
【００２０】
導入ロール４を通過した強化繊維束１、１、・・・は、次いで開繊手段６に導かれ、開繊、拡幅されて強化繊維シート８となる。
【００２１】
開繊手段６は、強化繊維束１、１、・・・の走行方向（図面左方から右方に向かう方向）に沿って設けた、この例では２本の、図示しない加振源によってロール軸方向に振動せしめられる横振動ロール６ａ、６ａを有する。また、強化繊維束１、１、・・・の走行方向に関して横振動ロール６ａ、６ａの後方には、この例では２本の、図示しない加振源によって、強化繊維束１、１、・・・の走行方向に関して上下方向（図面上下方向）に振動せしめられる縦振動ロール６ｂ、６ｂが設けられている。さらに、横振動ロール６ａ、６ａにはそれらと対をなす自由回転ロール６ｃ、６ｃが、縦振動ロール６ｂ、６ｂにはそれらと対をなす自由回転ロール６ｄ、６ｄが、それぞれ設けられている。また、開繊手段６の下方には、ヒータ７が設けられている。
【００２２】
強化繊維束１、１、・・・の走行方向に関して開繊手段６の後方には、４本のパウダブレーキロール９、・・・９が設けられている。
【００２３】
さて、多数個のパッケージから繰り出される、多数本の強化繊維束１、１、・・・は、自由回転する引揃えロール２、２、コーム３を経て一方向に互いに並行するようにシート状に引き揃えられ、さらにヒータ５によって予熱された後、導入ロール４を経て開繊手段６に導かれる。
【００２４】
開繊手段６に導かれた強化繊維束１、１、・・・は、ヒータ７によって所望の温度に保たれながら、まず、横振動ロール６ａおよび自由回転ロール６ｃによって開繊、拡幅された後、縦振動ロール６ｂおよび自由回転ロール６ｄによってさらに開繊、拡幅され、もはや繊維束の体をなさない強化繊維シート８となる。このとき、パウダブレーキロール９、・・・９は、開繊される強化繊維束１、１、・・・の張力を安定させるように作用する。なお、開繊の際の張力は、強化繊維の単繊維１，０００本あたり０．２〜１Ｎの範囲内となるようにするのが好ましい。張力があまり低すぎると開繊作用が低くなり、高すぎると単繊維切れや毛羽を生じやすくなる。
【００２５】
上記において、強化繊維束は、たとえば、炭素繊維束、ガラス繊維束、アラミド繊維束のようなものである。なかでも、本発明は、比較的高弾性率で、単繊維切れや毛羽を生じやすい炭素繊維束を開繊する場合に好適である。炭素繊維束としては、たとえば、ポリアクリロニトリル系繊維やピッチ系繊維等を原料繊維とする、単繊維数１，０００〜１００，０００本のものを用いることができる。なお、本発明は、ただ１本の強化繊維束を開繊、拡幅する場合でも適用することができるが、通常は、少なくとも１０本の強化繊維束に対して適用する。
【００２６】
強化繊維束の走行速度は、遅すぎると開繊、拡幅の効率が悪くなり、速すぎると開繊、拡幅の幅が小さくなって多くの横振動ロールや縦振動ロールが必要になり、広い設置スペースも必要になってくるので、３〜２０ｍ／分程度とするのが好ましい。
【００２７】
ヒータ５やヒータ７は、必須のものではない。ただ、強化繊維束が炭素繊維束である場合、炭素繊維束には、通常、サイジング剤が付着せしめられていることから、そのまま開繊するよりも、加熱してサイジング剤を軟化せしめた状態で開繊するほうが高い開繊効果が得られる。そのため、炭素繊維束を開繊する場合には、炭素繊維束をヒータ５で予熱し、ヒータ７で５０〜１８０℃程度の温度に保ちながら開繊するのが好ましい。５０℃よりも低い温度ではサイジング剤の軟化が十分でないことがあり、１８０℃を超えるとサイジング剤が変質したりロール等との摩擦が大きくなって単繊維切れや毛羽を生ずることがある。
【００２８】
導入ロール４は、一方向に互いに並行かつシート状に引き揃えられた強化繊維束１、１、・・・をその配列状態を乱さないように開繊手段６に導入するためのものである。特に、強化繊維束に撚りがあると、導入ロールの表面で強化繊維束がロール軸方向に移動し、配列状態が乱れやすい。配列状態が乱れると、得られる強化繊維シートに割れができることがあり、その場合、均質な一方向性プリプレグを得られなくなる。
【００２９】
導入ロールとしては、外径が一様な自由回転ロールであってもよいが、ラダーロールを用いるのが好ましい。ラダーロールは、図２に示すように、ロール軸方向に延びるかまぼこ状の凸部１０ａを周方向に等配してなるもので、強化繊維束１が凸部１０ａによって把持され、その移動が防止される。凸部１０ａの高さは、等配個数や強化繊維束の巻付角にもよるが、隣接する凸部１０ａ間で強化繊維束１がロール表面に接触しないような高さとする。なお、等配個数は、図２における凸部１０ａの配角θが５〜５０°、好ましくは１０〜４０°になるようにするとよい。個数があまり多いと撚りを止める効果が小さくなり、また、あまり少ないと凸部における強化繊維束の接触角が大きくなって強化繊維束に単繊維切れや毛羽ができやすくなるからである。なお、自由回転ロールを用いる場合もそうであるが、ラダーロールの凸部の表面は、平滑すぎると強化繊維束との接触面積が大きくなって、たとえばサイジング剤の転写による単繊維の巻付きや単繊維切れが起こったりするようになり、また、あまり粗いと強化繊維束が傷ついて単繊維切れを生じやすくなるので、粗さが３〜２０Ｓ程度の梨地仕上げとしておくのが好ましい。
【００３０】
強化繊維束は、上述したように、まず、横振動ロール６ａ、自由回転ロール６ｃによって開繊、拡幅され、さらに縦振動ロール６ｂ、自由回転ロール６ｄによって開繊、拡幅される。この開繊、拡幅は、強化繊維束を構成している単繊維の、横振動ロールによるロール軸方向への移動と、縦振動ロールによる、強化繊維束の走行方向に関して上下方向への移動によって行われるが、このとき、横振動ロール６ａ、縦振動ロール６ｂと対をなす自由回転ロール６ｃ、６ｄは、単繊維の移動に対して支点のように作用する。なお、まず、縦振動ロール６ｂ、自由回転ロール６ｄを用いて開繊、拡幅し、次に横振動ロール６ａ、自由回転ロール６ｃを用いて開繊、拡幅することも可能ではあるが、横振動ロール６ａ、自由回転ロール６ｃを用いて開繊、拡幅し、次に縦振動ロール６ｂ、自由回転ロール６ｄを用いて開繊、拡幅する場合にくらべて開繊効果は劣る。なお、自由回転ロール６ｃ、６ｄは、必須のものではないが、これを設けると、上述したようにそれらが単繊維の移動に対して支点のように作用し、開繊効果が向上するようになる。
【００３１】
横振動ロール６ａや縦振動ロール６ｂは、上述の例ではそれぞれ２本設けているが、強化繊維束の種類や太さ、振動の大きさ等にもよるものの、通常、それぞれ１〜５本程度、合わせて２〜１０本程度とする。あまり多く設けても開繊効果に大きな変わりはなく、むしろ、設備費が上昇するようになる。また、横振動ロールや縦振動ロールをそれぞれ複数本設ける場合、隣り合う横振動ロール同士、縦振動ロール同士が互いに逆位相になるように振動させると、開繊装置の振動を抑制できるので好ましい。なお、横振動ロール、縦振動ロール、自由回転ロールの本数が多い場合（段数が多い場合）、それらの間に強化繊維束を通しにくくなるので、横振動ロールおよび縦振動ロールか、自由回転ロールか、いずれか一方を昇降できるようにしておくのも好ましい。
【００３２】
横振動ロール６ａや縦振動ロール６ｂ、自由回転ロール６ｃ、６ｄは、外径が一様な自由回転ロールであってもよいが、やはり図２に示したようなラダーロールを用いるのが好ましい。
【００３３】
横振動ロール６ａは、強化繊維束の種類や太さ、強化繊維束の走行速度等にもよるが、周波数１〜２０Ｈｚ、振幅１〜３０ｍｍ程度の範囲内で振動させる。通常は、振動数５〜１５Ｈｚ、振幅５〜２０ｍｍ程度とする。振動数や振幅があまり小さいと開繊作用が低くなり、また、あまり大きいと強化繊維束の擦過による単繊維切れや毛羽立ちが起こりやすくなるからである。
【００３４】
また、縦振動ロール６ｂは、これも強化繊維束の種類や太さ、強化繊維束の走行速度等にもよるが、周波数１０〜３０Ｈｚ、振幅１〜５ｍｍ程度の範囲内で振動させる。通常は、振動数１５〜２５Ｈｚ、振幅１〜３ｍｍ程度とする。横振動ロール６ａと同様、振動数や振幅があまり小さいと開繊作用が低くなり、また、あまり大きいと強化繊維束の擦過による単繊維切れや毛羽立ちが起こりやすくなるからである。
【００３５】
さて、開繊によって得られた強化繊維シートは、それを一方向性プリプレグの製造装置に供することで一方向性プリプレグとすることができる。すなわち、たとえば、図３に示すように、図１、図２に示した開繊装置によって得られる強化繊維シート８の上下面に、導入ロール１１、１１を介して導入される、Ｂステージのエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等のマトリクス樹脂を塗布した離型紙１２、１２をその樹脂塗布面が強化繊維シート８側を向くように重ね合わせ、ヒータ１３で予熱した後、加熱された含浸ロール１４、１４間に通して離型紙１２、１２上のマトリクス樹脂を強化繊維シート８に転移、含浸する。すなわち、一方向性プリプレグとする。マトリクス樹脂の転移、含浸後は、引取ロール１５、１５を経て上側の離型紙１２を剥ぎ取り、下側の離型紙１２ごとロール状に巻き取り、一方向性プリプレグのロール体１６とする。この場合、強化繊維シートを構成する単繊維１，０００本あたりの張力を１〜５Ｎの範囲内とするのが好ましい。張力があまり低すぎると、マトリクス樹脂の転移、含浸の際に単繊維の配列が乱れることがあり、その場合、得られる一方向性プリプレグに割れができることがある。また、高すぎると、単繊維が張力によって元の強化繊維束の形態に戻ろうとして一方向強化繊維シートに割れができることがあり、その場合、やはり得られる一方向性プリプレグに割れができるようになる。また、マトリクス樹脂の含浸性も低下し、マトリクス樹脂の未含浸部分ができることがある。
【００３６】
【実施例および比較例】
実施例１：
図１に示した装置を用い、強化繊維束として、４５０本の、平均単繊維径７μｍ、単繊維数３，０００本の炭素繊維束（東レ株式会社製“トレカ”Ｍ４０ＪＢ−３Ｋ）を８ｍ／分の速度で走行させながら開繊、拡幅した。単繊維１，０００本あたりの張力は０．６Ｎに設定した。
【００３７】
ヒータ５、ヒータ７としては赤外線ヒータを用い、ヒータ５で炭素繊維束を８０℃に予熱し、ヒータ７では炭素繊維束が７７℃になるように加熱した。この７７℃という温度は、上記炭素繊維束に付着せしめられているサイジング剤の軟化点温度である。
【００３８】
導入ロール４としては、図２に示したようなラダーロールを用いた。なお、このラダーロールは、直径が３０ｍｍ、凸部１０ａの配角θが４５°、凸部１０ａの高さが１．５ｍｍであり、凸部１０ａの表面は粗さ１０Ｓの梨地表面に加工されている。
【００３９】
また、横振動ロール６ａ、自由回転ロール６ｃとしては、それぞれ２本の、図２に示したようなラダーロールを用いた。このラダーロールは、直径が４０ｍｍ、凸部１０ａの配角θが３０°、凸部１０ａの高さが２ｍｍであり、凸部１０ａの表面は粗さ１０Ｓの梨地表面に加工されている。縦振動ロール６ｂ、自由回転ロール６ｄとしては、それぞれ２本の、図２に示したようなラダーロールを用いた。このラダーロールは、直径が３０ｍｍ、凸部１０ａの配角θが２２．５°、凸部１０ａの高さが２ｍｍであり、凸部１０ａの表面は粗さ１０Ｓの梨地表面に加工されている。そして、横振動ロールは周波数８Ｈｚ、振幅１０ｍｍで振動させ、縦振動ロールは周波数１５Ｈｚ、振幅２ｍｍで振動させた。
【００４０】
得られた炭素繊維シートは、厚みが０．０５ｍｍ、目付が５０ｇ／ｍ２で、元の炭素繊維束の形態は全くなく、開繊前の炭素繊維束の幅からみて約２．５倍の幅に開繊、拡幅されていた。
実施例２：
実施例１において、横振動ロールの周波数を１０Ｈｚ、振幅を１０ｍｍとし、縦振動ロールの周波数を２０Ｈｚ、振幅を２ｍｍとした。
【００４１】
得られた炭素繊維シートは、厚みが０．０４ｍｍ、目付が４０ｇ／ｍ２で、元の炭素繊維束の形態は全くなく、開繊前の炭素繊維束の幅からみて約３倍の幅に開繊、拡幅されていた。
実施例３：
実施例１で得られた炭素繊維シートを用い、図３に示した装置を用いて一方向性プリプレグを製造した。炭素繊維シートには、単繊維数１，０００本あたり３Ｎの張力が加わるようにした。
【００４２】
また、マトリクス樹脂としては、一液硬化型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株式会社製“エピコート”８２８：５０重量％、同社製ビスフェノールＡ型グリシジルエーテル“エピコート”１００１：４０重量％、ジシアンジアミド：３重量％および３（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチル尿素：７重量％の混合物）を用い、ヒータ１３による炭素繊維束の加熱温度は１５０℃とした。
【００４３】
得られた一方向性プリプレグは、厚みが０．０７ｍｍ、炭素繊維の体積含有率が７０％、目付が７０ｇ／ｍ２であり、割れ等は認められなかった。
実施例４：
実施例１において、炭素繊維束の走行速度を０．３ｍ／分、横振動ロールの周波数を１５Ｈｚ、振幅を１５ｍｍとした。
【００４４】
得られた炭素繊維シートは、厚みが０．０３ｍｍ、目付が３０ｇ／ｍ２で、元の炭素繊維束の形態は全くなく、開繊前の炭素繊維束の幅からみて約４．４倍の幅に開繊、拡幅されていた。また、実施例３と同様にして得た一方向性プリプレグは、厚みが０．０５ｍｍ、炭素繊維の体積含有率が６０％、目付が５０ｇ／ｍ２であり、割れ等は認められなかった
比較例１：
実施例１において、それぞれ２本の縦振動ロール６ｂおよび自由回転ロール６ｄを除去した。この方法は、上述した特開平１０−２９２２３８号公報（特許文献２）に記載される方法に対応するものである。
【００４５】
得られた炭素繊維シートは、厚みが０．０８ｍｍ、目付が８０ｇ／ｍ２で、開繊の程度は開繊前の炭素繊維束の幅からみて約１．３倍であった。また、実施例３と同様にして得た一方向性プリプレグには、連続した割れが認められた。
比較例２：
実施例１において、それぞれ２本の横振動ロール６ａおよび自由回転ロール６ｃを除去した。
【００４６】
得られた炭素繊維シートは、厚みが０．０７ｍｍ、目付が７０ｇ／ｍ２で、開繊の程度は開繊前の炭素繊維束の幅からみて約１．７倍であった。また、実施例３と同様にして得た一方向性プリプレグには、連続した割れが認められた。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、ロール軸方向に振動する横振動ロールと、強化繊維束の走行方向に関して上下方向に振動する縦振動ロールとを組み合わせ、まず横振動ロールを用いて開繊した後、縦振動ロールを用いてさらに開繊するので、実施例と比較例との対比からも明らかなように、強化繊維束の開繊、拡幅を、より高速で、かつ、単繊維切れや毛羽の発生を防止しながら行うことができる。そのため、本発明によって得られる強化繊維シートを用いれば、均質で品位に優れた一方向性プリプレグを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態に係る開繊装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した開繊装置で用いる導入ロール、横振動ロール、縦振動ロール、自由回転ロールの一例を示す概略正面図である。
【図３】本発明が好ましく適用される一方向性プリプレグの製造装置の概略正面図である。
【符号の説明】
１：強化繊維束
２：引揃えロール
３：コーム
４：導入ロール
５：ヒータ
６：開繊手段
６ａ：横振動ロール
６ｂ：縦振動ロール
６ｃ：自由回転ロール
６ｄ：自由回転ロール
７：ヒータ
８：強化繊維シート
９：パウダブレーキロール
１０：ラダーロール
１０ａ：凸部
１１：導入ロール
１２：離型紙
１３：ヒータ
１４：含浸ロール
１５：引取りロール
１６：一方向性プリプレグのロール体
【図１】
2004225183.tif 000003
【図２】
2004225183.tif 000004
【図３】
2004225183.tif 000005