(57)【要約】【課題】強度発現に必要なアスペクト比を有する所定長さの強化繊維が、主軸に対して所定の角度をなして配列された耐衝撃性等の機械的強度に優れた有角長繊維強化熱可塑性樹脂連続シートの連続製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】樹脂組成物を実質的に均一な厚みからなる円筒状の樹脂組成物フィルムに形成する円筒化手段と、円筒化した樹脂組成物フィルムの外周に、円筒軸と所望の角度をもって強化繊維束を隙間なく巻き付け固定する強化繊維巻付機（１０６，２０６）  と、得られた樹脂組成物フィルム及び強化繊維束を加熱加圧し、樹脂組成物を強化繊維束に含浸する加熱加圧手段（１１０，２１０）  とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂中間材の製造方法であって、
樹脂組成物を実質的に均一な厚みからなる円筒状の樹脂組成物フィルムに形成する円筒化工程と、
円筒化した樹脂組成物フィルムの外周面に、円筒軸と所望の角度で強化繊維束を隙間なく巻き付け固定する強化繊維巻付工程と、
得られた樹脂組成物フィルム及び強化繊維束を加熱加圧し、樹脂組成物を強化繊維束に含浸する含浸工程と、
を含んでなることを特徴とする繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項２】
前記円筒化工程が、樹脂組成物を平坦な樹脂組成物フィルムとしたのち、その幅方向の両端部をつき合せて、幅方向が円周方向となるように丸めることを含んでなる請求項１記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項３】
前記円筒化工程が、溶融状態にある樹脂組成物を実質的に均一な厚みの円筒状に押し出すことを含んでなる請求項１記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項４】
円筒化された前記樹脂組成物フィルムと強化繊維束とを切断して、平坦な繊維強化樹脂中間材を得ることを含んでなる請求項２又は３記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項５】
円筒化された前記樹脂組成物フィルム及び強化繊維束を加圧して平坦な繊維強化樹脂中間材を得ることを含んでなる請求項２又は３記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項６】
円筒状に押し出された樹脂組成物フィルムの内部に内圧をかけ、円筒の直径拡大と薄肉化を同時に行なうことを含んでなる請求項３記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項７】
円筒化した樹脂組成物フィルムの外周面に強化繊維束を巻き付けるとき、樹脂組成物フィルムの内面を支持することを含んでなる請求項１記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項８】
円筒化した樹脂組成物フィルムの外周面に強化繊維束を巻き付けるとき、強化繊維に樹脂組成物の溶剤を更に付与することを含んでなる請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項９】
強化繊維束を巻き付けたのちに、その円筒周面上に樹脂組成物層を更に形成することを含んでなる請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂組成物層の外周に、円筒軸と所望の角度で強化繊維束を更に隙間なく巻き付け固定することを含んでなる請求項９記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項１１】
樹脂組成物フィルムを軸中心に回転させて、その外周面に強化繊維束を巻き付け固定する請求項１又は２記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項１２】
円筒化した樹脂組成物フィルムを軸中心に回転させることなく、強化繊維束をその軸の周りに回転させて、強化繊維束を巻き付け固定することを含んでなる請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項１３】
樹脂組成物として熱硬化性樹脂組成物を用いることを含んでなる請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項１４】
樹脂組成物として熱可塑性樹脂組成物を用いるを含んでなる請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維強化樹脂中間材の製造方法。
【請求項１５】
繊維強化樹脂中間材の製造装置であって、
樹脂組成物を実質的に均一な厚みからなる円筒状の樹脂組成物フィルムに形成する円筒化手段と、
円筒化した樹脂組成物フィルムの外周面に、円筒軸と所望の角度で強化繊維束を隙間なく巻き付け固定する強化繊維巻付機と、
得られた樹脂組成物フィルム及び強化繊維束からなる中間材を加熱加圧して、樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる加熱加圧手段と、
を備えてなることを特徴とする繊維強化樹脂中間材の製造装置。
【請求項１６】
前記円筒化手段が、平坦な樹脂組成物フィルムの幅方向の両端部をつき合せて、幅方向が円周方向となるように丸めるガイド部材を有してなる請求項１５記載の繊維強化樹脂中間材の製造装置。
【請求項１７】
前記円筒化手段が、溶融状態にある樹脂組成物を実質的に均一な厚みの円筒状に押し出す押出ダイを有してなる請求項１５記載の繊維強化樹脂中間材の製造装置。
【請求項１８】
円筒化された少なくとも前記強化繊維束を切断する切断手段を更に有してなり、円筒化された少なくとも前記強化繊維束を前記切断手段により平坦な繊維強化樹脂中間材を得てなる請求項１６又は１７記載の繊維強化樹脂中間材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強化繊維束が、繊維強化樹脂中間材の長手方向と所定の角度で配向して引き揃えられた繊維強化樹脂中間材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維強化熱可塑性樹脂シートとしては、連続又は非連続の強化繊維をマット化し、これに熱可塑性樹脂を含浸させたスタンパブルシートが広く知られている。連続繊維からなるスタンパブルシートは、耐衝撃性等の機械的強度、寸法安定性が必要とされる多くの用途に適用される。一方、短繊維からなるスタンパブルシートは、リブ等を有する二次加工品に有効である。
【０００３】
この短繊維からなるスタンパブルシートに代表される繊維補強熱可塑性樹脂シートの製造方法としては、▲１▼強化繊維と熱可塑性樹脂パウダーとを混合抄造することによりマット化し、得られた抄造マットをダブルベルトプレスや平板プレスを用いて加熱加圧含浸する方法（特開平５−１６２１３０号公報、）、▲２▼強化繊維と粒子状の熱可塑性樹脂とを混合して抄造法により作成する方法（特開平９−７１６６３号公報、特開平１０−２９２０７０号公報）、▲３▼繊維束を空気により整流しながらスリットを通過させることにより配向させる方法（特開平５−８２２３号公報、特開平１１−２０７７３７号公報）、▲４▼複数の繊維束を櫛の目状の引揃え器によって引揃えたのち、溶融熱可塑性樹脂の塗膜を付与したロールに接触させながら通過させ、冷却する長繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法（特開平１０−３３７７８６号公報）、▲５▼連続に引き揃えられた強化繊維に樹脂を含浸させ、これを長さ方向及び幅方向に所要長さに切断した薄片を、無方向で二次元に配向堆積させ加熱溶融した繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法（特開平９−１５５８６２号公報）などが挙げられる。
【０００４】
このような製法で作成されたシートは３０ｍｍ以下の繊維からなるものが多く強化繊維がランダム配置で十分に配向していないために繊維本来の持つ強度を発現するには至っていない。この原因としては、強度発現がその繊維長（アスペクト比）と配向特性に強く依存するためである。そのアスペクト比を向上させる長繊維品（例えば、特開平５−２０８４１８号公報、特開平７−２２７８４１号公報、特開平１０−３３７７８６号公報）であっても１繊維軸方向に配列したものでは剛性の発現がその繊維軸方向に強く依存するため、実使用時には、１繊維軸方向からなるシートを一定角度で交差するように積層品を作成し耐衝撃性・剛性発現をさせているのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、配向角を４５度にしたような有角繊維補強熱可塑樹脂製シートは、広く生産されている１軸方向に配列したシートから切り出すことで製造することが多いが、この切断による無駄が多く、特に長いシートを作ることがきわめて難しいため長尺ものについては非常に高コストなものとなっている。
【０００６】
近年、４５度配向品を連続的に作成する方法が検討されてきている。例えば、特開平７−２２７８４１号公報及び特開２００２−５３６８３号公報のように、１軸方向に配列したシートをマンドレルあるいは板などに巻き付けて４５度で交差するようなシートの製法が開示されている。しかしこの方法では、１度作成したシートを後加工することになるのに加えて、幅広のシートを巻き付ける行程はきわめて煩雑であり、このように積層により形成されたシートは、工程が増えることで生産コストが増加したり、段差ができたりするなど品質の面でも十分に満足し得るものもは得られない。
【０００７】
さらに、補強繊維をシート幅方向に配列したような９０度の有角繊維強化熱可塑性樹脂シートは、広く生産されている１軸方向に配列したシートから切り出すことで製造することが多く、安定的に生産可能な連続したシートの製法はいまだ適切なものが見られない。
【０００８】
本発明は、強度発現に必要なアスペクト比を有する所定長さの強化繊維が、主軸に対して所定の角度をなして配列された耐衝撃性等の機械的強度に優れた有角長繊維強化熱可塑性樹脂連続シートの製造方法及び製造装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−１６２１３０号公報
【特許文献２】
特開平０９−７１６６３号公報
【特許文献３】
特開平１０−２９２０７０号公報
【特許文献４】
特開平０５−８２２３号公報
【特許文献５】
特開平１１−２０７７３７号公報
【特許文献６】
特開平１０−３３７７８６号公報
【特許文献７】
特開平０９−１５５８６２号公報
【特許文献８】
特開平０５−２０８４１８号公報
【特許文献９】
特開平０７−２２７８４１号公報
【特許文献１０】
特開２００２−５３６８３号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本発明方法の基本的な構成は、繊維強化樹脂中間材の製造方法であって、樹脂組成物を実質的に均一な厚みからなる円筒状の樹脂組成物フィルムを形成する円筒化工程と、円筒化した樹脂組成物フィルムの外周面に、円筒軸と所望の角度で強化繊維束を隙間なく巻き付け固定する強化繊維巻付工程と、得られた樹脂組成物フィルム及び強化繊維束を加熱加圧し、樹脂組成物を強化繊維束に含浸する含浸工程とを含んでなることを特徴とする繊維強化樹脂中間材の製造方法にある。
【００１１】
また本発明装置の基本的な構成は、繊維強化樹脂中間材の製造装置であって、樹脂組成物を実質的に均一な厚みからなる円筒状の樹脂組成物フィルムに形成する円筒化手段と、円筒化した樹脂組成物フィルムの外周面に、円筒軸と所望の角度で強化繊維束を隙間なく巻き付け固定する強化繊維巻付機と、得られた樹脂組成物フィルム及び強化繊維束からなる中間材を加熱加圧して、樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる加熱加圧手段とを備えてなることを特徴とする繊維強化樹脂中間材の製造装置にある。
【００１２】
＜強化繊維束＞
本発明で使用する強化繊維は、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、あるいはシリコーンカーバイド繊維などの無機繊維、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリルなどの有機繊維が適用できる。なかでも炭素繊維、ガラス繊維がその性能、コストの面から最も好適に使用される。炭素繊維はその前駆体（プリカーサ）として、アクリル系、ピッチ系、レーヨン系その他特に限定はされるものではないが、特に引張強さが２ＧＰａ  以上で、引張弾性率が２００ＧＰａ  以上、好ましくは２７０ＧＰａ  以上のアクリル系炭素繊維やピッチ系炭素繊維では著しい効果が発揮されるので好ましく適用される。強化繊維のストランド当たりのフィラメント数としては、通常５００〜１０００００の範囲で選ぶことが出来る。
【００１３】
熱可塑樹脂層への含浸性を改良するために、補強繊維の製造時あるいは巻き付け直前にサイズ剤あるいは熱可塑性樹脂粉末を含む液に含浸する工程を組み入れることも可能である。
【００１４】
＜樹脂組成物＞
本発明で使用する樹脂組成物は、繊維強化樹脂中間材を構成する樹脂として公知のものでよく、熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
熱硬化性樹脂としては、特に制限はなく、一般に市販されている種々のものが使用可能であるが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
【００１５】
熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、一般に市販されている種々のものが使用可能であるが、加熱溶融軟化するポリオレフィン系樹脂が好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、マレイン酸グラフトポリプロピレン、アクリル酸グラフトポリプロピレン、シラン変性ポリエチレン等が使用される。また、これらの樹脂を混合して使用してもよい。
【００１６】
その他、剛性の高い樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン等が用いられる。耐溶剤性などの点からは、フッ素系樹脂（ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ等）、フェニール樹脂等が用いられる。また、前記の樹脂を主成分とする共重合体やグラフト樹脂や変性樹脂、例えば、エチレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ウレタン−塩化ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、マレイン酸変性ポリエチレン、アクリル酸変性ポリプロピレン等も用いられる。
【００１７】
そして、これらのマトリックス用熱可塑性樹脂には、安定剤、滑剤、加工助剤、可塑剤、耐衝撃性改良剤、紫外線吸収剤、着色剤、発泡剤のような添加剤が適宜配合されてもよい。また第１薄層押出機と第２薄層押出機に使用する樹脂層が互いに異なる組み合わせを選択することも可能である。
【００１８】
＜フィルム円筒化工程＞
本発明の繊維強化樹脂中間材の製造方法では、このフィルム円筒化工程を大きく二つに分類できる。その一つは、まず、樹脂組成物を実質的に均一な厚みの平坦な樹脂組成物フィルムを形成する。本発明で用いる樹脂組成物フィルムの厚みは巻きつける強化繊維の量から強化繊維の含有率が１０〜８０体積％となるように決めればよいが、１０〜２００μｍが好ましい。樹脂組成物をフィルム化する方法は、選ばれる樹脂組成物によって公知の方法の中から選べばよく、特に限定しない。
【００１９】
樹脂として熱可塑性樹脂を選んだ場合は、加熱により粘度を適当な範囲にした樹脂組成物を平坦なフィルム状に押し出す。そのための装置としては、通常、フィルムダイが用いられる。樹脂として熱硬化性樹脂を選んだ場合は、加熱により粘度を適当な範囲にした樹脂組成物を離型紙上にフィルム状に形成するための装置としては、ナイフエッジコーター、リバースロールコーター、スクイーズロールコーター等の各種コーターが用いられる。かかるコーターは、樹脂配合装置と同様に、塵、埃等から隔離された環境雰囲気に設置し、作業員も防塵衣、防塵帽子を着用するなどの充分な対策を取ることが好ましい。より好ましい環境雰囲気の例としては、ＪＩＳ  Ｂ  ９９２０で規定する清浄度クラス１万以下の清浄雰囲気、更に好ましくは清浄度クラス１千以下の清浄雰囲気を挙げることができる。
【００２０】
前述の平坦な樹脂組成物フィルムを形成したのち、その樹脂組成物フィルムの幅方向の両端部をつき合せて、幅方向が円周方向となるように樹脂組成物フィルムを円筒状に丸める。この円筒化工程にあっては、得られた平坦な樹脂組成物フィルムを、その長さ方向に沿って円筒状に丸めるため、例えはフィルム供給側に平坦な形状を有し、フィルム下流側に向けて漸次丸められて、最後に円筒状とされたフィルム円筒化ガイド部材が必要である。上記平坦な樹脂組成物フィルムに離型紙等の裏打ち材が貼着させる場合があり、その場合には前記裏打ち材を内側にして円筒とする。
【００２１】
第二の円筒化工程としては、前述のように樹脂組成物から平坦なフィルムを一旦得たのち、円筒状にする替わりに、溶融状態の樹脂組成物を実質的に均一な厚みの円筒状に押し出す方法を採用してもよい。このような工程を可能にする装置としては、押出機に筒状ダイスを付けた装置が挙げられる。樹脂組成物はダイスから筒状に押出するときさらに加熱下に筒状物内部に圧力をかけ、直径方向に延伸を行なうこともできる。押し出された円筒の内部に内圧をかけるようにすると、円筒の直径拡大と薄肉化が同時に行なえるため都合がよい。
【００２２】
＜強化繊維巻付工程＞
本発明の繊維強化樹脂中間材の製造方法では、上述のごとく円筒化された樹脂組成物フィルムの外周面に、円筒の軸と所望の角度で強化繊維束を隙間なく巻き付けて固定する。
【００２３】
強化繊維束の円筒化フィルムへの巻き付けは、強化繊維束を巻き取った紙管等を円筒軸のまわりを回転させることによって、または、逆に強化繊維束を巻き取った紙管等は動かさずに、円筒化した樹脂組成物フィルムをその軸の周りに回転することによって巻き付けられる。強化繊維束は、１つの紙管のみから巻きつけてもよいし、円筒化した樹脂組成物フィルムの周囲に複数の強化繊維を巻き取った紙管を配置し、１回転で複数の強化繊維を一度に巻き付けてもよい。しかし、１回転で巻き付ける強化繊維束の幅Ｗは、円筒化した樹脂組成物フィルムの直径Ｒおよび強化繊維束の配向角度θ（強化繊維束と円筒の軸のなす角度）によって、
Ｗ＝πＲｃｏｓθ
のように決める必要がある。
【００２４】
したがって、強化繊維束は、予め一定の幅に調整されていることが好ましく、特許第３０４９２２５号公報に記載された開繊シートの製造方法により強化繊維束を一定幅に開繊しておくことが好ましい。
【００２５】
強化繊維束の配向角度は、特に限定しないが、特殊な給糸装置を採用することなく５°〜１７５°までの配向角を実現することが可能である。特に５度未満の、又は１７５°を超える角度により形成されたものは、ほぼ０度配向品と強度の発現特性が変わらないため、既に生産されているＵＤプリプレグにより代用可能なものとなる。
【００２６】
強化繊維束を巻き付ける際には円筒化した樹脂組成物フィルムに対して締め付ける力が働くので、円筒化した樹脂組成物フィルムの内部に締め付け力により円筒がつぶれないように円筒状の支持部材が必要な場合がある。
【００２７】
＜樹脂含浸工程＞
樹脂組成物に対する強化繊維束の割合は、中間材料を成形した成形品の必要とする機械的特性により適宜決定されるが、１０〜８０体積％であることが好ましい。樹脂組成物中の補強繊維の含有率が１０体積％未満であると機械的特性が充分でなく、逆に８０体積％を超えると、樹脂組成物が均質に強化繊維束に含浸した中間材料が得られにくい。
【００２８】
溶融粘度の低い樹脂組成物の場合には、円筒化した樹脂組成物フィルムの外周面の強化繊維束が巻き付けられる部分を加熱し溶融することにより、巻き付ける強化繊維束中に樹脂組成物が含浸できるので好ましい。加熱による溶融時の粘度が高い樹脂、特に熱可塑性樹脂を樹脂組成物として用いた場合には、強化繊維束中への樹脂の含浸は、前述のように単なる加熱によっては難しいので、円筒化した樹脂組成物フィルムの外周面の強化繊維束を巻き付ける際に、強化繊維に樹脂組成物の溶剤を付与することによって、強化繊維束が円筒化した樹脂組成物フィルムの周面に固定されるようにすることが好ましい。この含浸または固定は、引き続き行なわれる強化繊維束の切断の際に切断しやすくするためにも好ましい。
【００２９】
＜強化繊維切断工程＞
本発明の繊維強化樹脂中間材の製造方法では、円筒化した樹脂組成物フィルムの外周面に強化繊維束程を巻き付けたのち、樹脂組成物フィルム及び強化繊維束を切断し、平坦な繊維強化樹脂中間材を得る。樹脂組成物フィルム及び強化繊維束を切断は、例えば振動カッターを用いで容易に実施できる。このときの樹脂組成物フィルムの切断は、樹脂組成物フィルムの両端を突き合せて円筒化する場合には特に必要としない。
【００３０】
また本発明では、前述の強化繊維巻付工程と繊維束切断工程との間に、さらに円筒状とされた強化繊維束の周面上に樹脂組成物層を形成する工程を追加することもできる。この樹脂組成物層を形成することによっても、多層構造を有する繊維強化樹脂中間材を製造することが可能である。この樹脂組成物層の上に、さらに強化繊維束を巻き付けたのち、円筒化した組成部フィルムと強化繊維束とを切断する。
【００３１】
本発明では、前記切断工程に続き、強化繊維束（円筒化した組成物フィルム）が切断されて平坦化した繊維強化樹脂中間材を加熱加圧して、樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる。このように繊維強化樹脂中間材を加熱加圧すると、含浸が確実に行なわれるため好ましい。樹脂組成物として、溶融粘度の高い、多くの熱可塑性樹脂を選んだ場合にはこの工程が必須となる。
【００３２】
また、上記切断工程を経ることなく、外周に強化繊維束が巻き付けられた円筒体を直接加圧することによっても、平坦な繊維強化樹脂中間材を得ることが可能である。この場合には、一方向に配向角度θをもつ強化繊維束の配向がシンメトリーに交差するため、強度発現に止まらず、耐衝撃性・剛性を発現させることができる。
【００３３】
このとき、加圧含浸に用いる装置としては、特開２００２−２７０１９１号公報に記載されているダブルベルトプレスが好適に用いることができる。加熱と加圧が同時に行なえるものであればよく普通のプレスであってもよい。
繊維強化樹脂中間材を平坦に加工した後に外周面にカッターを設置したロールにより強化繊維束を切断し、短繊維が配向した繊維強化樹脂中間材とすることも可能である。
【００３４】
【発明の実施形態】
以下に、図面の参照しながら本発明の代表的な実施形態をより具体的に説明する。
図１及び図２は、本発明の樹脂組成物として熱可塑性樹脂を選択したときに好適に実施できる装置例と繊維強化樹脂中間材の製造手順を模式的に示した説明図である。
以下、図１参照して繊維強化樹脂中間材の長手方向に対して炭素繊維を４５度に配向した、炭素繊維目付１５０ｇ／ｍ２  、樹脂含有率３３質量％、横幅５００ｍｍの繊維強化樹脂中間材を得る場合を例にとって、その製造方法の実施形態を具体的に説明する。
【００３５】
ホッパ１０１に投入されたポリエーテルイミド（ゼネラルエレクトロニック社製ウルテム）は、押出機１０２中で溶融し、同溶融樹脂は押出機１０２に取り付けられた円筒状ダイス１０３から押出され、円筒状に賦型される。未だ溶融状態にある円筒状樹脂は、圧空を円筒内部に導くことにより、直径が１６０ｍｍ（円筒体を構成する樹脂組成物１０４の厚みは６３μｍ）に拡大される。
【００３６】
円筒樹脂組成物１０４は、その外周に強化繊維１０７を巻き付けるため強化繊維巻付機１０６の中央に導かれる。強化繊維巻付機１０６の中央部には、前記円筒樹脂組成物１０４を内部で案内支持する図示せぬ支持体を備えており、更に同支持体の中心から直径約１０００ｍｍのリング１０５上に、４３個等間隔に配置された炭素繊維紙管１０８を回転自在に支持する図示せぬクリールが配されている。
【００３７】
強化繊維巻付機１０６の所定の位置には炭素繊維束１０７を巻き付けることを可能とする図示せぬガイドを有し、前記リング１０５を所望の回転速度で回転させる図示せぬ回転装置が設置されている。４３個の炭素繊維紙管１０８には、糸幅を８．４ｍｍに開繊した、三菱レイヨン株式会社製ＴＲ５０Ｓ−１２Ｋ（フィラメント本数１２０００本、目付０．８ｇ／ｍ）がそれぞれかけられており、前記リングが１回転する間に円筒状樹脂組成物１０４の外周上に幅３５５ｍｍの炭素繊維束１０７が巻きつけられる。炭素繊維束１０７には予め塩化メチレン槽（図示せず）にて塩化メチレンを付与され、そのまま円筒状樹脂組成物１０４の外周上に巻き付け、円筒状に炭素繊維束を固定して円筒状の繊維強化樹脂中間材１０９を得る。
【００３８】
円筒状の繊維強化樹脂中間材１０９は引き続き、超音波振動カッター１１０に導かれ、円筒樹脂組成物が炭素繊維束とともに切断される。
切断された繊維強化樹脂中間材は、引き続き、三菱レイヨンエンジニアリング株式会社製のダブルベルトプレス１１１を通る間に加熱加圧され、強化繊維束に樹脂組成物を含浸させるとともに平坦に加工され、繊維強化樹脂中間材１１２として巻取機１１３に巻き取られる。
【００３９】
図３及び図４は、本発明の樹脂組成物として熱硬化性樹脂を選択したときに好適に実施される繊維強化樹脂中間材の製造装置の一例とその製造手順を概略で示した説明図である。
以下、繊維強化樹脂中間材の長手方向に対して炭素繊維を４５度に配向した、炭素繊維目付１５０ｇ／ｍ２  、樹脂含有率３３％、横幅５００ｍｍの繊維強化樹脂中間材を得る場合を例にとって、その製造方法を説明する。
【００４０】
離型紙上に三菱レイヨン株式会社製のエポキシ樹脂組成物＃３５０を樹脂目付けが７５ｇ／ｍ２  となるように塗工して、平坦な樹脂組成物フィルム２０１を得る。この樹脂組成物フィルム２０１を図示せぬガイドを通して円筒となるように取り回し、上述の実施形態と同様の構造を備えた強化繊維巻付機２０６の中央部の図示せぬ支持体に導入する。強化繊維束巻付機２０６には、上述の実施形態と同様に、複数本の炭素繊維束２０７がかけられており、リング２０５を所望の回転速度で回転させて、複数本の炭素繊維束２０７を円筒状に形成された樹脂組成物フィルム２０２の外周面に同時に巻きつける。この巻き付けを終了した円筒状の繊維強化樹脂中間材２０８を振動カッター２０９に導き、離型紙の突合せ部で炭素繊維束のみを切断する。
【００４１】
切断された繊維強化樹脂中間材は、引き続き、複数のロール対２１０（加熱ロールを含む。）の間を通る間に加熱加圧され、強化繊維束に樹脂組成物を含浸させるとともに平坦に加工されて繊維強化中間材２１２として巻取機２１３に巻き取られる。
【００４２】
なお上記実施形態では、強化繊維束巻付機２０６としてリング１０５，２０５を回転させて、走行する円筒状の樹脂組成物１０４又は樹脂組成物フィルム２０２の外周に複数本の炭素繊維機束１０７，１０８を巻き付けているが、炭素繊維束１０７，１０８の巻き付けは１本でもよく、また前記リング１０５，２０５を不動にするととともに、その中央部を走行する円筒状の樹脂組成物１０４又は樹脂組成物フィルム２０２を、その中心軸線回りに回転させることにより、炭素繊維束１０７，１０８を円筒状の樹脂組成物１０４又は樹脂組成物フィルム２０２の外周面に巻き付けることもできる。
【００４３】
また、上記切断工程を経ることなく、外周に強化繊維束１０７，２０７が巻き付けられた円筒体を直接加圧することによっても、平坦な繊維強化樹脂中間材を得ることが可能である。この場合には、製造工程の簡略化を図ることが出来るばかりでなく、一方向に配向角度θをもつ強化繊維束の配向がシンメトリーに交差するため、強度が向上し、所要の耐衝撃性や剛性が得やすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂組成物として熱可塑性樹脂を選択するときの好適な繊維強化樹脂中間材を製造するための製造装置及び製造手順を概略で示す説明図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視図である。
【図３】樹脂組成物として熱硬化性樹脂を選択するときの好適な繊維強化樹脂中間材を製造するための製造装置及び製造手順を概略で示す説明図である。
【図４】同下面図である。
【符号の説明】
１０１    ホッパ
１０２    押出機
１０３    ダイス
１０４    拡大された円筒
１０５    リング
１０６    強化繊維巻付機
１０７    炭素繊維束
１０８    炭素繊維紙管
１０９    円筒状の繊維強化樹脂中間材
１１０    超音波振動カッター
１１１    ダブルベルトプレス
１１２    繊維強化樹脂中間材
１１３    巻取機
２０１    樹脂組成物フィルム
２０２    円筒状の樹脂組成物フィルム
２０５    リング
２０６    強化繊維束巻付機
２０７    炭素繊維束
２０８    円筒状の繊維強化樹脂中間材
２０９    振動カッター
２１０    ロール対
２１２    繊維強化中間材
２１３    巻取機
【図１】
2004306265.tif 000003
【図２】
2004306265.tif 000004
【図３】
2004306265.tif 000005
【図４】
2004306265.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月2日(2003.4.2)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強化繊維束が、繊維強化樹脂中間材の長手方向と所定の角度で配向して引き揃えられた繊維強化樹脂中間材の製造方法及び製造装置に関する。