(57)【要約】【課題】強化繊維束の開繊を、より高速で、かつ、開繊斑や平滑性不良部位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。【解決手段】連続的に走行する強化繊維束を、強化繊維束幅方向に振動する横振動付与ロール、および／または強化繊維束の走行方向に対して交差する方向に振動する縦振動付与ロールを用いて開繊させ、かつ前記強化繊維束走行面の一方側の面と他方側の面に気流を吹き付け、強化繊維束を解き分けて開繊する強化繊維束の開繊方法。【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、強化繊維束幅方向に振動する横振動付与ロール、および／または強化繊維束の走行面に対して交差する方向に振動する縦振動付与ロールを用いて開繊させ、かつ前記強化繊維束走行面の一方側の面と他方側の面に気流を吹き付け、強化繊維束を解き分けて開繊する強化繊維束の開繊方法。
【請求項２】
一方向に平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】
強化繊維束を単繊維１０００本あたり０．０１〜１Ｎの張力範囲で開繊する請求項１または２に記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項４】
前記横振動付与ロールを、周波数１〜２０Ｈｚ、振幅１〜３０ｍｍの範囲内で振動させる請求項１〜３のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項５】
前記縦振動付与ロールを、周波数１０〜３０Ｈｚ、振幅１〜５ｍｍの範囲内で振動させる請求項１〜４のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項６】
強化繊維束に吹き付ける気流の温度が２０〜１８０℃、風速が０．１〜２０ｍ／ｓｅｃである請求項１〜５のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項７】
内径５〜３０ｍｍの気体噴射口径を有する気流を吹き付ける気体噴射装置を強化繊維束の走行方向に対して幅方向に千鳥状に配置させてなる請求項１〜６のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項８】
強化繊維束が炭素繊維束である請求項１〜７のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項９】
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８に記載の強化繊維束の開繊方法。
【請求項１０】
連続的に走行する強化繊維束走行面の幅方向と平行方向にロール軸を有し、該ロール軸方向に振動する横振動付与ロールおよび／または強化繊維束走行面の幅方向と平行方向にロール軸を有し、強化繊維束の走行方向面に交差する方向に振動する縦振動付与ロールを用いて開繊させる開繊域を有する強化繊維束の開繊手段の該開繊域において、前記交差方向の強化繊維束走行面の一方側の面と他方側の面とに気流を吹き付ける気体噴射装置を設けてなる強化繊維束の開繊装置。
【請求項１１】
前記横振動付与ロールおよび／または縦振動付与ロールが、ロール円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１０に記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１２】
前記横振動付与ロールおよび／または縦振動付与ロールと対をなす自由回転ロールが設けられてなる請求項１０または１１のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１３】
前記自由回転ロールが、ロール円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】
前記強化繊維束を５０〜１８０℃の範囲内の温度に保つことができる、加熱手段を設けてなる請求項１０〜１３のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１５】
前記強化繊維束走行面の一方側の面と他方側の面とから吹き付ける気体噴射装置が、気流温度２０〜１８０℃、風速０．１〜２０ｍ／ｓｅｃの範囲内で吹き付けるものである請求項１０〜１４のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【請求項１６】
請求項１〜９のいずれかに記載の方法または請求項１０〜１５のいずれかに記載の装置によって製造される強化繊維シート。
【請求項１７】
請求項１６に記載の強化繊維シートにマトリクス樹脂を含浸する一方向性プリプレグの製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法により製造される一方向性プリプレグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば一方向性プリプレグを製造するのに好適な、強化繊維束の開繊方法及び開繊装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）、流走中の繊維束を所要のオーバーフィード量に保ちながら交差方向に気流を通過せしめ、弓なりに緊張する気流通過部位において繊維束の構成フィラメントを幅方向に解き分けて当該繊維束を展舒させたり（たとえば、特許文献２参照）、中空管の長手軸線方向に等間隔で多数のノズルを備えた開繊バーを繊維束の進行方向に対してジグザグ状をなして配列し、ノズルより空気を繊維束に吹き付けたり（たとえば、特許文献３参照）、繊維束の搬送方向に対して開繊装置の上流もしくは下流側で気体を噴射させることで開繊効果を高めたりすることによって行われている（たとえば、特許文献４参照）。
【０００４】
しかしながら、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る従来の方法は、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、ケバ欠点の多い品位の低いものとなる。
【０００５】
また、流走中の繊維束を所要のオーバーフィード量に保ちながら交差方向に気流を通過せしめ、弓なりに緊張する気流通過部位において繊維束の構成フィラメントを幅方向に解き分けて当該繊維束を展舒させる従来の方法は、特に数十本、時には数百本の繊維束を連続的にシート状にする一方向性プリプレグの製造工程に適用する場合は複数本の繊維束を１セットの製造装置で所要のオーバーフィード量に連続的に保つことは実質的に困難であり、複数本の繊維束間でオーバーフィード量に差異が出た場合に開繊斑によるプリプレグの割れ欠点や平滑性不良部位が発生する可能性がある。
【０００６】
また、中空管の長手軸線方向に等間隔で多数のノズルを備えた開繊バーを繊維束の進行方向に対してジグザグ状をなして配列し、ノズルより空気を繊維束に吹き付けたりする従来の方法は、繊維束をシゴき繊維束の張力が高まった状態で空気を繊維束に吹き付けるため、繊維束の開繊が十分でなく、特に繊維束の走行速度を上げた場合や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場合に開繊能力が不足し、プリプレグの割れ欠点や平滑性不良部位が発生する可能性がある。
【０００７】
さらに、繊維束の搬送方向に対して開繊装置の上流もしくは下流側で気体を噴射させることで開繊効果を高めたりする従来の方法は、開繊による張力変動が生じている状態で気体を繊維束に噴射させるため、開繊斑が起こり繊維束の開繊が十分でなく、特に繊維束にかかる張力変動を低減させるため、ダンサーローラーを使用した場合、繊維束の張力が高まり繊維束の開繊能力が低下し、プリプレグの割れ欠点や平滑性不良部位が発生する可能性がある。
【０００８】
当然、上記のような欠点の多い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。
【特許文献１】特開昭５６−４３４３５号公報
【特許文献２】特許第３０４９２２５号公報
【特許文献３】特開平５−２４７７１６号公報
【特許文献４】特開２００１−２６２４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、開繊斑や単繊維切れの発生を防止しながら、しかも、均一に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ことにある。
【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、以下の構成を採用する。すなわち、
（１）連続的に走行する強化繊維束を、強化繊維幅方向に振動する横振動付与ロール、および／または強化繊維束の走行面に対して交差する方向に振動する縦振動付与ロールを用いて開繊させる、かつ前記強化繊維束走行面の両面から気流を吹き付け、強化繊維束を解き分けて開繊する強化繊維束の開繊方法。
【００１１】
（２）一方向に平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前記（１）に記載の強化繊維束の開繊方法。
【００１２】
（３）強化繊維束を単繊維１０００本あたり０．０１〜１Ｎの張力範囲で開繊する前記（１）または（２）に記載の強化繊維束の開繊方法。
【００１３】
（４）前記横振動付与ロールを、周波数１〜２０Ｈｚ、振幅１〜３０ｍｍの範囲内で振動させる前記（１）〜（３）のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【００１４】
（５）前記縦振動付与ロールを、周波数１０〜３０Ｈｚ、振幅１〜５ｍｍの範囲内で振動させる前記（１）〜（４）のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【００１５】
（６）強化繊維束に吹き付ける気流の温度が２０〜１８０℃、風速が０．１〜２０ｍ／ｓｅｃである前記（１）〜（５）のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【００１６】
（７）内径５〜３０ｍｍの気体噴射口径を有する気流を吹き付ける気体噴射装置を強化繊維束の走行方向に対して幅方向に千鳥状に配置させてなる請求項１〜６のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【００１７】
（８）強化繊維束が炭素繊維束である前記（１）〜（７）のいずれかに記載の強化繊維束の開繊方法。
【００１８】
（９）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前記（８）に記載の強化繊維束の開繊方法。
【００１９】
（１０）連続的に走行する強化繊維束走行面の幅方向と平行方向にロール軸を有し、該ロール軸方向に振動する横振動付与ロールおよび／または強化繊維束走行面の幅方向と平行方向にロール軸を有し、強化繊維束の走行面に対して交差する方向に振動する縦振動付与ロールを用いて開繊させる開繊域を有する強化繊維束の開繊手段の該開繊域において、前記交差方向の強化繊維束走行面の一方側の面と他方側の面とに気流を吹き付ける気体噴射装置を設けてなる強化繊維束の開繊装置。
【００２０】
（１１）前記横振動ロールおよび／または縦振動ロールが、ロール円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１０に記載の強化繊維束の開繊装置。
【００２１】
（１２）前記横振動付与ロールおよび／または縦振動付与ロールと対をなす自由回転ロールが設けられてなる前記（１０）または（１１）のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【００２２】
（１３）前記自由回転ロールが、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前記（１２）に記載の強化繊維束の開繊装置。
【００２３】
（１４）前記強化繊維束が炭素繊維束からなり、前記開繊域における炭素繊維束を５０〜１８０℃の範囲内の温度に保つことができる、加熱手段を設けてなる前記（１０）〜（１３）のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【００２４】
（１５）前記強化繊維束が炭素繊維束からなり、該炭素繊維束の交差方向から吹き付ける気体噴射装置が、気流温度２０〜１８０℃、風速０．１〜２０ｍ／ｓｅｃの範囲内で吹き付けるものである前記（１０）〜（１４）のいずれかに記載の強化繊維束の開繊装置。
【００２５】
（１６）前記（１）〜（９）のいずれかに記載の方法または前記（１０）〜（１５）のいずれかに記載の装置によって製造される強化繊維シート。
【００２６】
（１７）前記（１６）に記載の強化繊維シートにマトリクス樹脂を含浸する一方向性プリプレグの製造方法。
【００２７】
（１８）前記（１７）に記載の方法によって製造される一方向性プリプレグ。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、連続的に走行する強化繊維束の幅方向に振動する横振動付与ロール、および／または強化繊維束の走行面に対して交差する方向に振動する縦振動付与ロールを用いて開繊させ、かつ前記強化繊維束走行面の一方側の面と他方側の面に気流を吹き付け、強化繊維束を解き分けて開繊するので、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、しかも、均一に行うことができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
【００３０】
本発明は、連続的に走行する強化繊維束を、強化繊維束幅方向に振動する横振動付与ロール、および／または強化繊維束の走行面に対して交差する方向に振動する縦振動付与ロールを用いて開繊させ、かつ前記強化繊維束走行面の一方側の面と他方側の面に気流を吹き付け、強化繊維束を解き分けて開繊する強化繊維束の開繊方法を提供する。
【００３１】
強化繊維シートを得るような場合は、一方向に平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。
【００３２】
強化繊維束は単繊維１０００本あたり０．０１〜１Ｎの張力範囲で開繊するのが好ましい。
【００３３】
また、通常、横振動付与ロールは周波数１〜２０Ｈｚ、振幅１〜３０ｍｍの範囲内で振動させ、縦振動付与ロールは周波数１０〜３０Ｈｚ、振幅１〜５ｍｍの範囲内で振動させ、強化繊維束に吹き付ける気流は、内径５〜３０ｍｍの気体噴射装置より、温度２０〜１８０℃、風速が０．１〜２０ｍ／ｓｅｃの範囲内で気流を吹き付けるのが好ましい。
【００３４】
さらに、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。
【００３５】
本発明は、また、上述した目的を達成するために、
連続的に走行する強化繊維束走行面の幅方向と平行方向にロール軸を有し、該ロール軸方向に振動する横振動付与ロールおよび／または強化繊維束走行面の幅方向と平行方向にロール軸を有し、強化繊維束の走行方向面に交差する方向に振動する縦振動付与ロールを用いて開繊させる開繊域を有する強化繊維束の開繊手段の該開繊域において、前記交差方向の強化繊維束走行面の一方側の面と他方側の面とに気流を吹き付ける気体噴射装置を設けてなる強化繊維束の開繊装置を提供する。
【００３６】
開繊装置には、それに対応して強化繊維束を５０〜１８０℃の範囲内に加熱する手段が設けられているのが好ましく、また、横振動付与ロールは周波数１〜３０回／秒、振幅１〜３０ｍｍの範囲内で振動せしめられ、縦振動付与ロールは周波数１０〜３０Ｈｚ、振幅１〜５ｍｍの範囲内で振動せしめられ、強化繊維束に吹き付ける気流の温度は２０〜１８０℃、風速は０．１〜２０ｍ／ｓｅｃの範囲内で吹き付けせしめるのが好ましい。
【００３７】
また、横振動付与ロールや縦振動付与ロールには、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。
【００３８】
さらに、強化繊維束の走行方向に関して縦振動付与ロールよりも上流側には、横振動付与ロールが配置されているのが好ましい。
【００３９】
上述の横振動付与ロールや縦振動付与ロール、自由回転ロールは、ロール円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く、また、  ロール軸方向に延びる凸部を有するラダーロールの凸高さ（ｔ）を、ロール半径（ｒ）に対して、ｒ（１／ＣＯＳ（θ／２）−１）を超える高さとし、隣接する凸間とロール軸とのなす角度（θ）を１０〜５０°になるようにロール円周方向に等配設定することが好ましい。
【００４０】
さらに、強化繊維束の走行方向に関して縦振動付与ロールよりも上流側には、エアー開繊ノズルなどの気体噴射装置が配置されているのが好ましい。さらに、強化繊維束の走行方向に関して、エアー開繊ノズルなどの気体噴射装置よりも上流側に横振動付与ロールが配置されているのが好ましい。
【００４１】
本発明の開繊方法や開繊装置によれば、薄く、かつ、均一な強化繊維シートをより高速で得ることができ、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。
【００４２】
以下、さらに図面に示す実施態様に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
【００４３】
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、張力検出ロール３、コーム４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、開繊手段１０に導かれる。
【００４４】
横振動付与ロールと対をなす自由回転するガイドロール５を通過した強化繊維束１、１、・・・は、次いで横振動付与ロール６に導かれ、横振動付与ロール６により横振動を付与された後、横振動付与ロール６の下流側で縦振動付与ロール８との間の開繊域に設置した強化繊維束の走行面に対して交差する方向の気流吹き出し口７から吹き付ける気流により幅方向に解き分けられ、さらに、縦振動付与ロールと対をなす自由回転するガイドローラ５を介して縦振動付与ロール８に導かれ、縦振動付与ロール８により縦振動を付与されて強化繊維シート１１となる。
【００４５】
なお、開繊手段１０の下部には強化繊維束１、１、・・・を加熱するヒータ９が設けられている。
【００４６】
開繊手段１０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１本の、図示しない横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付与ロール６を有する。また、横振動付与ロール６の下流側には、この例では１個の図示しない気流発生源から送られてきた気流を強化繊維束１、１、・・・に強化繊維束の走行面に対して交差する上下方向から吹き付ける吹き出し口７を有する気体噴出装置により強化繊維束を挟むように気体を吹き付け、ぶつけることで、気体が強化繊維束の幅方向に流れ、強化繊維束を幅方向に解き分けて開繊することができる。さらに、この例では１本の、図示しない縦加振源によってロール上下方向（強化繊維束の走行方向に対して交差する方向）に振動せしめられる縦振動付与ロール８を有する。
【００４７】
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、張力検出ロール３、コーム４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開繊手段１０に導かれる。
【００４８】
開繊手段１０に導かれた強化繊維束１、１、・・・は、ヒータ９によって所望の温度に保たれながら、横振動付与ロール６によって、この例ではロール軸方向に横振動を付与されるとともに、気流吹き出し口７から吹き付けられる気流により解き分けられ、さらに、縦振動付与ロール８によって、この例ではロール上下方向に付与される縦振動によって開繊、拡幅され、もはや繊維束の体をなさない強化繊維シート１１となる。なお、開繊の際の張力は、強化繊維束の単繊維１０００本あたり０．０１〜１Ｎの範囲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が生じやすくなる。
【００４９】
横振動ロール付与６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。
【００５０】
また、縦振動付与ロール８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。横振動付与ロール６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。
【００５１】
さらに、強化繊維束に吹き付ける気流の風速は０．１〜２０ｍ／ｓｅｃであれば強化繊維束が均一に解き分けられて開繊され好ましい。風速が２０ｍ／ｓｅｃを超えると、複数本の強化繊維束の走行糸道の制御が困難になりプリプレグにした場合に幅方向の繊維目付が不均一になったり、ワレ欠点の原因となる可能性がある。
【００５２】
ここで、強化繊維束に吹き付ける気流の温度は２０〜１８０℃であれば好ましく、繊維強化束に付着したサイジング剤が適度に軟化し、良好な開繊性が得られる。１８０℃を超えると、サイジング剤が変質したり、場合によっては減量することがあり、単繊維切れや毛羽発生の原因につながる可能性がある。
【００５３】
また、気流吹き出し口７の形状は特に規定しないが、一方向に引き揃えた繊維強化束の幅方向に筒状ノズルを千鳥状に配置することで、強化繊維束を効果的に開繊することができる。
【００５４】
炭素繊維束を開繊する場合には、ヒータ９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。
【００５５】
開繊手段１０の自由回転ロールであるガイドロール５および振動付与ロール６、８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。
【００５６】
上述のガイドロール５および振動付与ロール６、８は、ロール円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は、ロール凸部の高さ（ｔ）をロール半径（ｒ）に対して、ｒ（１／ＣＯＳ（θ／２）−１）を超える高さとすることによって、強化繊維束をロール表面に接触させないようにし、強化繊維の損傷を防ぐことができる。また、隣接する凸間とロール軸とのなす角度（θ）は、小さすぎると凸部へ接する強化繊維束の曲率が小さく平ロールを使用したのと同様になり、また、大きくすると凸部の曲率が大きくなり、強化繊維束の単糸切れ、および毛羽が発生する問題が生じやすくなるので、角度（θ）は５〜５０°程度としておくことが好ましい。
【００５７】
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、アラミド繊維束などが好ましく適用できる。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。
【００５８】
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付与ロールや縦振動付与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。
【００５９】
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２に示すように、図１に示した開繊装置によって得られる強化繊維シート１１の上下面に、導入ロール１２、１２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１３、１３をその樹脂塗布面が強化繊維シート１１側を向くように重ね合わせ、ヒータ１４で予熱した後、加熱された含浸ロール１５、１５間に通して離型紙１３、１３上のマトリクス樹脂を強化繊維シート１１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１６、１６を経て上側の離型紙１３を剥ぎ取り、下側の離型紙１３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１７とする。
【実施例】
【００６０】
（実施例１）
図１に示した装置を用い、強化繊維束として、平均単繊維径７μｍ、単繊維数１２，０００本、繊度０．８ｋｇ／ｍの炭素繊維束（東レ株式会社製トレカ（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ）を用い、その１００本を１０ｍｍピッチで一方向に並列するように引き揃え、８ｍ／分の速度で図１に示した装置に供給した。供給時の単繊維１，０００本あたりの張力は０．５Ｎに設定した。
【００６１】
横振動付与ロール６としては直径３０ｍｍ、表面粗さ１０Ｓの梨地表面に加工されている硬質クロムメッキロールを用い、それを振幅１０ｍｍ、振動数１０Ｈｚでロール軸方向に振動させた。
【００６２】
気流吹き出し口７は強化繊維束の幅方向にノズル径２０ｍｍ、千鳥状に５０本幅方向配置し、５０℃の気流を連続的に５ｍ／ｓｅｃの風速で強化繊維束に直交する方向（上下方向）から吹き付けた。
【００６３】
縦振動付与ロール８としては直径５０ｍｍ、表面粗さ１０Ｓの梨地表面に加工されている硬質クロムメッキロールを用い、それを振幅２ｍｍ、振動数２０Ｈｚで上下方向に振動させた。
【００６４】
ヒータ９としては赤外線ヒータを用い、ヒータ９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温度である。
【００６５】
得られた炭素繊維シートは、幅１０００ｍｍ、目付が８０ｇ／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１．７倍の幅に開繊、拡幅されていた。
【００６６】
（実施例２）
実施例１において、同様の炭素繊維束を６９本を１４．５ｍｍピッチで一方向に並列するように引き揃え、８ｍ／分の速度で図１に示した装置に供給した。
【００６７】
得られた炭素繊維シートは、幅１０００ｍｍ、目付が５５ｇ／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２．４倍の幅に開繊、拡幅されていた。
【００６８】
（実施例３）
実施例１で得られた強化繊維シートを、図２に示した装置に供給し、一方向性プリプレグを製造した。離型紙としては、一面にＢステージのエポキシ樹脂を幅１，０００ｍｍで塗布したものを用いた。また、ヒータによる加熱温度は１２０℃とし、含浸ロールの線圧は１，０００ｋｇ／１，０００ｍｍ幅とした。
【００６９】
得られた一方向性プリプレグは、炭素繊維の体積含有率が７０％、目付が１４３ｇ／ｍ2であり、ワレや平滑性不良部分等は認められなかった。
【００７０】
（比較例１）
実施例１において、気流吹き出し口７を除去した。
【００７１】
得られた炭素繊維シートは、幅１０００ｍｍ、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１．７倍であったが所々に強化繊維束の形態が残存していた。また、実施例３と同様にして得た一方向性プリプレグには、連続したワレが認められた。
【００７２】
（比較例２）
実施例２において、振動付与ロールの代わりに無振動の同型ロールを設置した。
【００７３】
得られた炭素繊維シートは、幅１０００ｍｍ、目付が５５ｇ／ｍ2で開繊の程度は開繊前の炭素繊維束の幅からみて約２．０倍であったが、炭素繊維束間の拡がりバラツキが大きかった。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、多数の連続したワレが認められた。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【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】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。
【図３】本発明が好ましく適用されるロール円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の概略正面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１：強化繊維束
２：引揃えロール
３：張力検知ロール
４：コーム
５：自由回転ロール
６：横振動付与ロール
７：気流吹き付けノズル
８：縦振動付与ロール
９：ヒーター
１０：開繊手段
１１：強化繊維シート
１２：導入ロール
１３：離型紙
１４：ヒータ
１５：含浸ロール
１６：引取りロール
１７：一方向性プリプレグのロール体
ｒ：ロールの半径
θ：凸間の角度
ｔ：凸部の高さ
【図１】
2005163223.tif 000003
【図２】
2005163223.tif 000004
【図３】
2005163223.tif 000005