(57)【要約】  繊維束の長手方向に沿って複数の束に分繊された分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］を斜めに切断して得られるチョップド繊維束［Ａ］を含み、チョップド繊維束［Ａ］が、両先端間において横断面における強化繊維の総断面積が特定の変化量を示すものからなるランダムマット、その製造方法およびそれを用いた繊維強化樹脂成形材料。本発明の特定のチョップド繊維束［Ａ］を有していることにより、成形の際の優れた流動性を実現でき、成形品にした際の高い力学特性(強度、弾性率)を実現できるとともにその力学特性のばらつきを小さく抑えることができる。
2018070254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともチョップド繊維束［Ａ］を含むランダムマットであって、前記チョップド繊維束［Ａ］は、少なくとも下記（ａ）〜（ｄ）を満たすこと特徴とするランダムマット。
（ａ）前記チョップド繊維束［Ａ］は、複数の強化繊維からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られる不連続強化繊維の束状集合体であって、
（ｂ）前記チョップド繊維束［Ａ］は、前記繊維束の長手方向における一方の先端である第１の先端から他方の先端である第２の先端に向かい、前記繊維束の長手方向に直角な方向の繊維束横断面における前記強化繊維の本数が増加する第１の遷移区間を有するとともに、前記第２の先端から前記第１の先端に向かい、前記繊維束横断面における前記強化繊維の本数が増加する第２の遷移区間を有し、
（ｃ）前記第１の遷移区間と前記第２の遷移区間との間に、前記繊維束の長手方向に沿って、前記繊維束横断面における前記強化繊維の本数が不変である不変区間を有し、該不変区間の一方の端面が、前記第１の遷移区間の前記第１の先端とは反対側の終端である第１の終端面に一致するとともに、前記不変区間の他方の端面が、前記第２の遷移区間の前記第２の先端とは反対側の終端である第２の終端面に一致し、あるいは、前記第１の終端面と前記第２の終端面とが直接一致し、かつ、
（ｄ）前記第１の先端と前記第２の先端との間において、前記繊維束横断面における前記強化繊維の総断面積の変化量が、前記繊維束の長手方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下であるチョップド繊維束。
【請求項２】
前記部分分繊繊維束［Ｂ］において、少なくとも１つの前記分繊処理区間の少なくとも一方の端部に前記強化繊維が交絡した絡合部、および／または該絡合部が集積されてなる絡合集積部が形成されている、請求項１に記載のランダムマット。
【請求項３】
前記部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られる不連続強化繊維の束状集合体が少なくとも下記集合体［Ｘ］〜［Ｚ］に分類され、前記チョップド繊維束［Ａ］は、集合体［Ｘ］、［Ｙ］、［Ｚ］のうち少なくとも１種を含む、請求項１または２に記載のランダムマット。
集合体［Ｘ］：分繊処理によって任意の束本数へと分割された分繊束集合体
集合体［Ｙ］：前記未分繊処理区間、および／または少なくとも１つの前記分繊処理区間の少なくとも一方の端部に形成された前記強化繊維が交絡した絡合部、および／または該絡合部が集積されてなる絡合集積部によって、繊維束の強化繊維同士が結合された結合束集合体
集合体［Ｚ］：前記未分繊処理区間、および／または前記絡合部、および／または前記絡合集積部と、前記部分分繊繊維束の切断時の切断面とが交差し、該交差部において、前記繊維束の強化繊維同士の結合が切断されている結合切断集合体
【請求項４】
前記部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られる不連続強化繊維の束状集合体のうち、前記結合束集合体［Ｙ］の含有率が０〜１５％の範囲にある、請求項３に記載のランダムマット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のランダムマットを製造する方法であって、
前記チョップド繊維束［Ａ］を得る際に、前記部分分繊繊維束［Ｂ］を前記繊維束の長手方向に対して、角度θ（３°≦θ≦３０°）で切断することを特徴とする、ランダムマットの製造方法。
【請求項６】
前記チョップド繊維束［Ａ］を得る際に、下記式（１）を満たすように前記部分分繊繊維束［Ｂ］を切断する、請求項５に記載のランダムマットの製造方法。
Ｗ・ｃｏｓθ／Ｄ≧３            ・・・（１）
Ｗ：部分分繊繊維束切断時の繊維束幅
Ｄ：チョップド繊維束［Ａ］における切断面の間隔
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載のランダムマットと、マトリックス樹脂［Ｍ］を含む、繊維強化樹脂成形材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維のチョップド繊維束を含むランダムマット、そのランダムマットの製造方法、およびそのランダムマットを用いた繊維強化樹脂成形材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続強化繊維（例えば、炭素繊維）の繊維束を切断した不連続強化繊維の繊維束(以下、チョップド繊維束という)をランダムに分散させたチョップド繊維束を含むランダムマットと、マトリックス樹脂（例えば、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂）からなる繊維強化樹脂成形材料を用いて、加熱、加圧成形により、所望形状の成形体を成形する技術が知られている(例えば、特許文献１、２)。このような従来の繊維強化樹脂成形材料において、繊維強化樹脂成形材料中の繊維束が所定のストランドから形成された、所定の単糸数の繊維束からなる場合、通常、単糸数が多い繊維束からなる成形材料では、成形の際の流動性には優れるが成形品の力学特性は劣る傾向がある。【０００３】
例えば特許文献１には、成形材料中のチョップド繊維束のフィラメント本数が１０,０００〜７００,０００本の範囲内で規定された成形材料が開示されている。このような成形材料では、繊維束のフィラメント本数が多いため成形の際には樹脂とともに強化繊維が繊維束の形態で効率よく移動できるので優れた流動性が得られるが、この成形材料による成形後の成形品については、成形品が破断する際等に成形品中の繊維束端部部位などで応力集中が発生する可能性が高く、高力学特性が要求される成形品の成形には適していない。【０００４】
一方、例えば特許文献２には、単糸数が１００本以下となるように分繊された繊維束が用いられた繊維強化樹脂が開示されているが、上記特許文献１に開示の形態に比べ繊維束の単糸数がはるかに少ないため、成形品中で強化繊維が良好に分散し、成形品中の繊維束端部部位などで応力集中が発生する可能性が低くなって成形品の力学特性が高められる反面、成形の際には期待したほど高い流動性が得られないおそれが残されている。【０００５】
このように、比較的単糸数の多い繊維束を用いた繊維強化樹脂成形材料では、生産効率もよく、成形の際に優れた流動性が得られる傾向にあるが、成形品の力学特性は劣る傾向があり、比較的単糸数の少ない繊維束を用いた繊維強化樹脂成形材料では、逆に、成形品の力学特性には優れるものの、成形の際の流動性は高くし難いという傾向がある。【０００６】
このような傾向に着目し、特許文献３には、少なくとも不連続の強化繊維の束状集合体とマトリックス樹脂とを含む繊維強化樹脂成形材料であって、前記強化繊維の束状集合体が、連続強化繊維のストランドが該ストランドを複数の束に完全分割する割繊処理を施された後切断されて形成された強化繊維集合体Ａと、前記割繊処理が施されていない、または／および、前記割繊処理が不十分な未割繊部を含む強化繊維集合体Ｂとの両方を所定の割合にて含む繊維強化樹脂成形材料が提案されている。この提案により、成形の際の良好な流動性と成形品の優れた力学特性とをバランス良く両立させることが可能となっている。しかし、特許文献３に記載の繊維強化樹脂成形材料では、基本的に、不連続強化繊維の束状集合体が、繊維束の長手方向と直交する方向に切断されて形成されていたため、成形品において束状集合体の端部に応力集中が発生しやすくなる傾向が残されるおそれがある。【０００７】
一方、成形の際の良好な流動性と成形品の優れた力学特性とをバランス良く両立させるための別の手法として、特許文献４には、繊維束の両端部に先端に向かい強化繊維の本数が変化する遷移区間を有するチョップド繊維束であって、両端間において繊維束横断面における強化繊維の総断面積の単位長さ当たりの変化量を小さく抑えたチョップド繊維束が記載されている。しかし、特許文献４に記載のチョップド繊維束は、基本的には所定本数の連続強化繊維を束ねた連続強化繊維束を切断して得られるものであるから、とくにチョップド繊維束の単糸数が多く、繊維束が太い場合等に、やはり成形品においてチョップド繊維束の端部に応力集中が発生しやすくなる傾向が残されるおそれがある。【０００８】
このように、特許文献３や特許文献４による提案により、成形の際の良好な流動性と成形品の優れた力学特性とをバランス良く両立させるための改善が進められているが、これらの提案よりも成形の際のさらに良好な流動性、成形品のさらに高い力学特性(強度、弾性率)とそのばらつきのさらなる低減が要求されつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−２０２８９０号公報
【特許文献２】特開２００８−１７４６０５号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１６／０４３０３７号公報
【特許文献４】特許第５６７２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明の課題は、上記のような要求に鑑み、従来技術に比べ、さらに良好な成形の際の流動性と、成形品におけるさらに高い力学特性(強度、弾性率)とそのばらつきのさらなる低減が可能なランダムマットおよびその製造方法並びにそれを用いた繊維強化樹脂成形材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るランダムマットは、少なくともチョップド繊維束［Ａ］を含むランダムマットであって、前記チョップド繊維束［Ａ］は、少なくとも下記（ａ）〜（ｄ）を満たすこと特徴とするものからなる。
（ａ）前記チョップド繊維束［Ａ］は、複数の強化繊維からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られる不連続強化繊維の束状集合体であって、
（ｂ）前記チョップド繊維束［Ａ］は、前記繊維束の長手方向における一方の先端である第１の先端から他方の先端である第２の先端に向かい、前記繊維束の長手方向に直角な方向の繊維束横断面における前記強化繊維の本数が増加する第１の遷移区間を有するとともに、前記第２の先端から前記第１の先端に向かい、前記繊維束横断面における前記強化繊維の本数が増加する第２の遷移区間を有し、
（ｃ）前記第１の遷移区間と前記第２の遷移区間との間に、前記繊維束の長手方向に沿って、前記繊維束横断面における前記強化繊維の本数が不変である不変区間を有し、該不変区間の一方の端面が、前記第１の遷移区間の前記第１の先端とは反対側の終端である第１の終端面に一致するとともに、前記不変区間の他方の端面が、前記第２の遷移区間の前記第２の先端とは反対側の終端である第２の終端面に一致し、あるいは、前記第１の終端面と前記第２の終端面とが直接一致し、かつ、
（ｄ）前記第１の先端と前記第２の先端との間において、前記繊維束横断面における前記強化繊維の総断面積の変化量が、前記繊維束の長手方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下であるチョップド繊維束。【００１２】
このような本発明に係るランダムマットにおいては、チョップド繊維束［Ａ］は、複数の強化繊維からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られる不連続強化繊維の束状集合体であり、繊維束の長手方向両端部側に、繊維束の長手方向に直角な方向の繊維束横断面における強化繊維の本数が変化する第１の遷移区間と第２の遷移区間を有する不連続強化繊維の束状集合体である。すなわち、特許文献３における繊維強化樹脂成形材料では、不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］は、繊維束の長手方向と直交する方向に切断されて形成されていたが、本発明では、とくに、第１の遷移区間と第２の遷移区間を有するように部分分繊繊維束が繊維束の長手方向に対して斜めに切断されることによって形成されている。繊維束の長手方向に対して斜めに切断されることにより、切断面が分繊処理区間と未分繊処理区間とにわたって延びることが可能になり、それによって特に、形成された束状集合体［Ａ］の端部が成形品において応力の集中しにくい形状（各種例を後述）に形成されやすくなり、さらに、特許文献３における強化繊維集合体Ｂのような繊維束を、より小幅化することも可能となる。また、チョップド繊維束［Ａ］の形成に使用される繊維束が、分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］であるから、特許文献４におけるように所定本数の連続強化繊維を束ねた連続強化繊維束を切断して得られるチョップド繊維束に比べ、成形品においてチョップド繊維束の端部に応力集中が発生しにくくなる。さらに、チョップド繊維束の第１の先端と第２の先端との間において、繊維束横断面における強化繊維の総断面積の変化量が、繊維束の長手方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下と小さく抑えられているので、成形品においてチョップド繊維束の端部における応力集中がより有効により円滑に防止される。すなわち、本発明におけるチョップド繊維束［Ａ］の遷移区間の先端から終端に向かって、強化繊維の本数が増加する状態は、逆に、チョップド繊維束［Ａ］の中央部からチョップド繊維束［Ａ］の先端に向かって、強化繊維の本数が減少する状態と表現することが出来る。この強化繊維の本数の減少状態により、成形品における応力集中の発生が防止される。この強化繊維の本数の減少状態は、強化繊維の本数が徐々に、すなわち、連続的に減少する形態が好ましい。チョップド繊維束［Ａ］が太く、強化繊維の本数が多く、強化繊維の総断面積が大きい方が、応力集中の発生の防止効果が大きくなる。強化繊維の総断面積が大きければ大きいほど、成形品中の一つのチョップド繊維束［Ａ］が負担する荷重が大きくなるが、負担する荷重が大きくても、その荷重が、隣接するチョップド繊維束［Ａ］の端部に、マトリックス樹脂を介して、一気に受け渡される状態は、遷移区間における強化繊維の本数の減少状態により、効果的に防止される。すなわち、隣接するチョップド繊維束［Ａ］の間の荷重の伝達は、遷移区間における強化繊維の本数の減少状態により、とくに、急激な本数の変化のない状態とされることにより、徐々に行われ、チョップド繊維束［Ａ］の端部における応力集中がより有効に防止されるとともに、チョップド繊維束［Ａ］の全体にわたって応力集中が発生することがより有効に防止されることになる。その結果、成形品において、より高い力学特性(強度、弾性率)の発現とその力学特性のばらつきのさらなる低減が可能になる。成形の際の良好な流動性については、部分分繊繊維束が不連続強化繊維の束状集合体であるチョップド繊維束［Ａ］へと切断されることによって確保されている。【００１３】
なお、上記本発明に係る本発明に係るランダムマットにおいては、上記（ａ）〜（ｄ）を満たすチョップド繊維束［Ａ］が含まれていればよく、（ａ）〜（ｄ）のすべてを満たさないチョップド繊維束（例えば、上記（ａ）を満たし、上記（ｄ）において、「前記第１の先端と前記第２の先端との間において、前記繊維束横断面における前記強化繊維の総断面積の変化量が、前記繊維束の長手方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２を超えるチョップド繊維束」であり、上記（ｂ）、（ｃ）を満たさないもの、あるいは満たすもの）が、本発明の目的、効果を損なわない範囲で含まれていても差し支えない。【００１４】
上記本発明に係る本発明に係るランダムマットにおいては、上記部分分繊繊維束［Ｂ］において、少なくとも１つの上記分繊処理区間の少なくとも一方の端部に上記単糸が交絡した絡合部、および／または該絡合部が集積されてなる絡合集積部が形成されている形態を採ることができる。【００１５】
また、本発明に係るランダムマットにおいては、上記部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られる不連続強化繊維の束状集合体が少なくとも下記集合体［Ｘ］〜［Ｚ］に分類され、上記チョップド繊維束［Ａ］は、集合体［Ｘ］、［Ｙ］、［Ｚ］のうち少なくとも１種を含む形態を採ることができる。
集合体［Ｘ］：分繊処理によって任意の束本数へと分割された分繊束集合体
集合体［Ｙ］：上記未分繊処理区間、および／または少なくとも１つの上記分繊処理区間の少なくとも一方の端部に形成された上記強化繊維が交絡した絡合部、および／または該絡合部が集積されてなる絡合集積部によって、繊維束の強化繊維同士が結合された結合束集合体
集合体［Ｚ］：上記未分繊処理区間、および／または上記絡合部、および／または上記絡合集積部と、上記部分分繊繊維束の切断時の切断面とが交差し、該交差部において、上記繊維束の強化繊維同士の結合が切断されている結合切断集合体【００１６】
この形態においては、上記部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られる不連続強化繊維の束状集合体のうち、上記結合束集合体［Ｙ］の含有率が０〜１５％の範囲にあることが好ましい。すなわち、結合束集合体［Ｙ］は、含まれていなくてもよいが、含まれている場合には、含有率を高くても１５％に抑えておくことが好ましい。【００１７】
本発明は、上記のようなランダムマットの製造方法についても提供する。すなわち、本発明に係るランダムマットの製造方法は、上記のようなランダムマットを製造する方法であって、上記チョップド繊維束［Ａ］を得る際に、上記部分分繊繊維束［Ｂ］を上記繊維束の長手方向に対して、角度θ（３°≦θ≦３０°）で切断することを特徴とする方法からなる。【００１８】
このランダムマットの製造方法においては、上記チョップド繊維束［Ａ］を得る際に、下記式（１）を満たすように上記部分分繊繊維束［Ｂ］を切断することが好ましい。
Ｗ・ｃｏｓθ／Ｄ≧３            ・・・（１）
Ｗ：部分分繊繊維束切断時の繊維束幅
Ｄ：チョップド繊維束［Ａ］における切断面の間隔【００１９】
さらに、本発明は、上記のようなランダムマットと、マトリックス樹脂［Ｍ］を含む、繊維強化樹脂成形材料についても提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るランダムマットおよびその製造方法並びにそれを用いた繊維強化樹脂成形材料によれば、分繊処理区間と未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］を、繊維束の長手方向に対して斜めに切断することによって形成された特定の不連続強化繊維のチョップド繊維束［Ａ］を有していることにより、成形の際の優れた流動性を実現でき、成形品にした際の極めて高い力学特性(強度、弾性率)を実現できるとともにその力学特性のばらつきを小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における部分分繊繊維束［Ｂ］とその切断例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明における部分分繊繊維束［Ｂ］の一形態例を示す繊維束の概略平面図である。
【図３】本発明における部分分繊繊維束［Ｂ］の他の形態例を示す繊維束の概略平面図である。
【図４】本発明における部分分繊繊維束のさらに他の形態例を示す繊維束の概略平面図である。
【図５】本発明における部分分繊繊維束［Ｂ］の作製方法の一例を示す概略平面図（Ａ）と概略側面図（Ｂ）である。
【図６】本発明における斜め切断の基本的な技術思想を示す部分分繊繊維束［Ｂ］の概略平面図である。
【図７】直交切断の一例を示す部分分繊繊維束［Ｂ］の概略平面図である。
【図８】本発明における分繊束集合体［Ｘ］の作製方法の一例を示す概略平面図である。
【図９】本発明における結合束集合体［Ｙ］の作製方法の一例を示す概略平面図である。
【図１０】本発明における結合束集合体［Ｙ］の作製方法の別の例を示す概略平面図である。
【図１１】本発明における結合束集合体［Ｙ］の作製方法のさらに別の例を示す概略平面図である。
【図１２】本発明における結合切断集合体［Ｚ］の作製方法の一例を示す概略平面図である。
【図１３】本発明における式（１）について説明するための概略平面図である。
【図１４】本発明におけるチョップド繊維束［Ａ］の一例を示す概略平面図である。
【図１５】本発明におけるチョップド繊維束［Ａ］の別の例を示す概略平面図である。
【図１６】本発明におけるチョップド繊維束［Ａ］のさらに別の例を示す概略平面図である。
【図１７】本発明におけるチョップド繊維束［Ａ］のさらに別の各種例を示す概略平面図である。
【図１８】図１５のチョップド繊維束［Ａ］の平面図（ａ）、側面図（ｂ）、および、当該チョップド繊維束の強化繊維の配列方向における強化繊維の本数の増減の状態を示すグラフ（ｃ）である。
【図１９】図１６のチョップド繊維束［Ａ］の平面図（ａ）、側面図（ｂ）、および、当該チョップド繊維束の強化繊維の配列方向における強化繊維の本数の増減の状態を示すグラフ（ｃ）である。
【図２０】本発明の繊維強化樹脂成形材料の一例を示す概略平面図である。
【図２１】本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例を説明するための概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明について、実施の形態とともに、図面を参照しながら詳細に説明する。
先ず、本発明における部分分繊繊維束［Ｂ］に関して説明する。先ず、図１を参照して、複数の強化繊維Ｆからなる繊維束の長手方向Ｌに沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間２と、未分繊処理区間３とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］１と、その切断について説明する。図１に示すように、分繊処理区間２と未分繊処理区間３とが繊維束の長手方向Ｌに沿って交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］１が方向Ａに走行され、切断刃４により部分分繊繊維束［Ｂ］１が繊維束を横断する方向に切断されて不連続強化繊維の束状集合体からなるチョップド繊維束［Ａ］５が形成される。ここでチョップド繊維束［Ａ］５を得る方法の好ましい一例として、繊維束の長手方向に対し角度θで切断する方法が挙げられる。この切断角度θは、例えば３°≦θ≦３０°とされて斜め方向切断とされている。かかる切断角度θの範囲においては、成形の際の良好な流動性と成形品の高い力学特性とその低ばらつきを実現可能となる。
【００２３】
切断前の上記部分分繊繊維束［Ｂ］１は、基本的には図１に示したような分繊処理区間２と未分繊処理区間３とが繊維束の長手方向に沿って交互に形成されてなる形態を有するが、図２や図３に示すように、少なくとも１つの分繊処理区間２の少なくとも一方の端部に強化繊維が交絡した絡合部１１、および／または、該絡合部が集積されてなる絡合集積部１２が形成されている形態も採り得る。
【００２４】
また、図４に示すように、分繊処理区間１３と未分繊処理区間１４とが繊維束の長手方向に沿って交互に形成されてなる形態と、分繊処理区間１５と未分繊処理区間１６とが繊維束の長手方向に沿って交互に形成されてなる形態との組み合わせ形態からなり、一方の分繊処理区間１５が他方の未分繊処理区間１４にわたって延びるように形成された形態の部分分繊繊維束［Ｂ］１７も、本発明における部分分繊繊維束に含まれる。
【００２５】
上記のような本発明における部分分繊繊維束［Ｂ］は、特に限定されるものではないが、例えば図５に示すように形成される。図５は、走行する繊維束２０に分繊手段２１を突き入れた一例を示す（Ａ）概略平面図、（Ｂ）概略側面図である。図中の繊維束走行方向Ａ（矢印）が繊維束２０の長手方向であり、図示されない繊維束供給装置から連続的に繊維束２０が供給されていることを表す。分繊手段２１は、繊維束２０に突き入れ易い突出形状を有する突出部２２を具備しており、走行する繊維束２０に突き入れ、繊維束２０の長手方向に略平行な分繊処理区間２３を生成する。分繊する繊維束数に応じて、複数の分繊手段２１を同時に用いることも可能である。複数の分繊手段２１を、並列、互い違い、位相をずらす等して、複数の突出部２２を任意に配置することができる。
【００２６】
複数の強化繊維からなる繊維束２０を、分繊手段２１により本数のより少ない分繊束に分けていく場合、複数の強化繊維は、実質的に繊維束２０内で、引き揃った状態ではなく、単糸レベルでは交絡している部分が多いため、分繊処理中に接触部２４付近に強化繊維が交絡した絡合部２５を形成する場合がある。ここで、絡合部２５を形成するとは、例えば、分繊処理区間内に予め存在していた強化繊維同士の交絡を分繊手段２１により接触部２４に形成（移動）させる場合や、分繊手段２１によって新たに強化繊維が交絡した集合体を形成（製造）させる場合等が挙げられる。
【００２７】
任意の範囲に分繊処理区間２３を生成した後、分繊手段２１を繊維束２０から抜き取る。この抜き取りによって分繊処理が施された分繊処理区間２３が生成し、それと同時に絡合部２５が集積した絡合集積部２６が生成する。また、分繊処理中に繊維束から発生した毛羽は毛羽溜まり２７として分繊処理時に絡合集積部２６付近に生成することがある。
【００２８】
その後再度分繊手段２１を繊維束２０に突き入れることで、未分繊処理区間２８が生成する。
【００２９】
次に、図６に、部分分繊繊維束［Ｂ］の斜め切断を採用した本発明における基本的な技術思想を、図７の部分分繊繊維束［Ｂ］の直交切断を採用した場合と比較しながら説明する。図６、図７において、３１は、複数の強化繊維からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間３２と、前述の絡合部等を含む未分繊処理区間３３とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］を示している。図７においては、部分分繊繊維束［Ｂ］３１に対する切断面３５が繊維束の長手方向Ｘ−Ｘに対して直交する方向（９０°方向）とされているのに対し、本発明においては繊維束の長手方向Ｘ−Ｘに対する切断面３４の角度θが斜め方向の角度θ（好ましくは、３°≦θ≦３０°）とされている。
【００３０】
そして、上記のような切断により得られた不連続強化繊維の束状集合体であるチョップド繊維束［Ａ］と、マトリックス樹脂［Ｍ］とを含む繊維強化樹脂成形材料をランダムに分散し加熱・加圧して成形された成形品からマトリックス樹脂［Ｍ］を焼き飛ばして不連続強化繊維の束状集合体のみを残して平面図として観察すると、例えば図６、図７の右側に例示されるような不連続強化繊維束状集合体分布図となる。図７における分布図では、主として絡合部等を含む未分繊処理区間３３の両側で切断面３５で切断されることによって形成された、繊維束長手方向端部が比較的幅広で繊維束長手方向に対し直交する方向に延びる端部として形成された束状集合体３６が実質的に元の形態と同様の形態でそのまま残っている。このような束状集合体３６の端部では前述したように、応力集中が起こりやすく、成形品の力学特性の低下やそのばらつきの原因となる。これに対し、図６における分布図では、このような応力集中の起こりやすい形態の束状集合体３６は無く、例えば絡合部等を含む未分繊処理区間３３を含んで斜めに切断されることによって形成された束状集合体３７においても、比較的狭幅でかつ端部にいくほどより狭幅になり、しかも束状集合体３６におけるような応力集中の起こりやすい端部を有さない束状集合体の形態となる。したがって、成形品の力学特性の向上や、力学特性のばらつきの低減が可能となる。
【００３１】
上記のように部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られる不連続強化繊維の束状集合体は、例えば、少なくとも下記集合体［Ｘ］〜［Ｚ］に分類され、チョップド繊維束［Ａ］は、集合体［Ｘ］、［Ｙ］、［Ｚ］のうち少なくとも１種を含む形態とすることができる。
集合体［Ｘ］：分繊処理によって任意の束本数へと分割された分繊束集合体
集合体［Ｙ］：前記未分繊処理区間、および／または少なくとも１つの前記分繊処理区間の少なくとも一方の端部に形成された前記強化繊維が交絡した絡合部、および／または該絡合部が集積されてなる絡合集積部によって、繊維束の強化繊維同士が結合された結合束集合体
集合体［Ｚ］：上記未分繊処理区間、および／または上記絡合部、および／または上記絡合集積部と、上記部分分繊繊維束の切断時の切断面とが交差し、該交差部において、上記繊維束の強化繊維同士の結合が切断されている結合切断集合体
【００３２】
上記分繊束集合体［Ｘ］は、例えば図８に示すように、部分分繊繊維束４１の分繊処理区間４２内において切断角度θ（好ましくは、３°≦θ≦３０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面４３にて切断されることにより、小幅で所定長の、任意の複数の分繊束集合体［Ｘ］として形成される。
【００３３】
上記結合束集合体［Ｙ］について例示するに、結合束集合体［Ｙ］は、例えば図９に示すように、部分分繊繊維束［Ｂ］５１の主として未分繊処理区間５２において切断角度θ（好ましくは、３°≦θ≦３０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面５３にて切断されることにより、繊維束長手方向端部に切り込みが入ったような結合束集合体［Ｙ］として形成される。あるいは、結合束集合体［Ｙ］は、例えば図１０に示すように、部分分繊繊維束［Ｂ］６１の未分繊処理区間６２と端部に絡合部６３を有する分繊処理区間６４とにわたって、切断角度θ（好ましくは、３°≦θ≦３０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面６５にて切断されることにより、繊維束長手方向端部に深い切り込みが入ったような、絡合部６３を有する結合束集合体［Ｙ］として形成される。あるいは、結合束集合体［Ｙ］は、例えば図１１に示すように、部分分繊繊維束［Ｂ］７１の未分繊処理区間７２と端部に絡合集積部７３を有する分繊処理区間７４とにわたって、切断角度θ（好ましくは、３°≦θ≦３０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面７５にて切断されることにより、繊維束長手方向端部に深い切り込みが入ったような、絡合集積部７３を有する結合束集合体［Ｙ］として形成される。
【００３４】
また、上記結合切断集合体［Ｚ］は、例えば図１２に示すように、部分分繊繊維束８１の主として未分繊処理区間８２を含むようにあるいは未分繊処理区間８２を全長にわたって斜めに横切るように、切断角度θ（好ましくは、３°≦θ≦３０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面８３にて切断されることにより、平均繊維束長が比較的長い小幅の、長手方向端部がさらに小幅になった結合切断集合体［Ｚ］として形成される。図示例では、未分繊処理区間８２と、部分分繊繊維束［Ｂ］８１の切断時の切断面８３とが交差し、該交差部において、繊維束８１の単糸同士の結合が切断されている。
【００３５】
なお、上記結合切断集合体［Ｚ］は平均繊維束長が比較的長くなることから、繊維束切断時や、集合体の散布時などにおいて、未分繊処理区間においても自然と繊維束に割れが生じ、より単糸数の少ない集合体が形成される場合がある。このような小束化した集合体も本発明においては上記結合切断集合体［Ｚ］に含む。
【００３６】
不連続強化繊維の束状集合体からなるチョップド繊維束［Ａ］は、上記のような分繊束集合体［Ｘ］と、結合束集合体［Ｙ］と、結合切断集合体［Ｚ］のうちの、少なくとも一種の集合体を含む形態を採ることができる。上記チョップド繊維束［Ａ］において、より優れた力学特性と低ばらつきを発現する観点から、上記結合束集合体［Ｙ］の含有率が０〜１５％の範囲にあることが好ましい。ここで本発明において含有率とは、チョップド繊維束［Ａ］中に占める結合束集合体［Ｙ］の頻度割合を指す。すなわち、チョップド繊維束［Ａ］の総本数をＮ（Ａ）とし、その中に含まれる結合束集合体［Ｙ］の本数をＮ（Ｙ）とすると、下記式（２）によって表される。
｛Ｎ（Ｙ）／Ｎ（Ａ）｝×１００  ・・・（２）
【００３７】
本発明においては、上記のようなチョップド繊維束［Ａ］を含む繊維強化樹脂成形材料を製造する場合、上記チョップド繊維束［Ａ］を得る際に、下記式（１）を満たすように部分分繊繊維束［Ｂ］を切断することが望ましい。
Ｗ・ｃｏｓθ／Ｄ≧３            ・・・（１）
Ｗ：部分分繊繊維束切断時の繊維束幅
Ｄ：チョップド繊維束［Ａ］における切断面の間隔
【００３８】
例えば図１３に示すように、切断角度をθ、部分分繊繊維束［Ｂ］９１の切断時の繊維束の幅をＷ、切断面９２の間隔をＤとすると、△ｘｙｚにおける辺ｘｙの長さｔは、
ｔ＝Ｄ／ｃｏｓθ
となり、繊維束の幅Ｗを幅方向に切断面によって切断する数Ｗ／ｔが望ましくは、
Ｗ／ｔ≧３
とすると、上記式より、前記式（１）が成り立つ。前記式（１）を満たすように部分分繊繊維束を切断することによって、前記結合切断集合体［Ｚ］が効果的に細束化され、力学特性の向上に寄与するため好ましい。
【００３９】
この式（１）からは、結合集合体［Ｙ］を小さく細断するにはＷを大きくする（繊維束幅を広げる）のが効果的であることが分かる。この時、Ｗを大きくすることによって、切断して得られたチョップド繊維束［Ａ］の厚みが薄くなるため、後述するチョップド繊維束［Ａ］の扁平率を大きくすることができ、成形品中においてチョップド繊維束［Ａ］端部の応力集中の緩和や、チョップド繊維束［Ａ］とマトリックス樹脂の分布の均一性が向上するため、優れた力学特性を発現しやすくなる観点からも好ましい。ただし、Ｗの値が大きすぎると、繊維束を構成する単糸同士の集束力が低下し、部分分繊繊維束を切断時に、チョップド繊維束としての形態を維持できず、単糸割れが発生しやすくなるため、前記ランダムマットとマトリックス樹脂を含む繊維強化樹脂成形材料とした時、成形時に流動性の低下を招く場合がある。したがって、Ｗは５ｍｍ≦Ｗ≦１００ｍｍの範囲であるのが好ましく、より好ましくは５ｍｍ≦Ｗ≦５０ｍｍである。また、切断角度θを小さくするのも良い。ただし、束形態保持性やプロセス性から限界がある。また、上記式（１）を満たすためには、切断面の間隔Ｄでも制御できるが、繊維長が変動してしまうおそれがあるため、狙いの繊維長に切断できるように基本的にはＤは固定値としておくのが良い。
【００４０】
このように、本発明においては、分繊処理区間と未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束［Ｂ］を、繊維束の長手方向に対して斜めに切断することによって形成された特定の不連続強化繊維の束状集合体からなるチョップド繊維束［Ａ］を有していることにより、成形の際の流動性を高めつつ、成形品にした際の極めて高い力学特性(強度、弾性率)を実現できるとともにその力学特性のばらつきを小さく抑えることが可能になる。
【００４１】
次に、上記のような部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られる、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］のいくつかの実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
図１４は、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の一例の平面図である。図１４において、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１は、一方向に配列された多数本の強化繊維１１１と多数本の強化繊維１１１を集束する集束剤（図示されていない）とからなる。各強化繊維１１１の繊維長Ｌｆは、例えば、５乃至１００ｍｍである。
【００４３】
チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１は、強化繊維１１１の配列方向における一方の先端である第１の先端１１２ａから他方の先端である第２の先端１１２ｂに向かい、強化繊維１１１の配列方向（切断前の繊維束の長手方向、以下同じ）に直角な方向の繊維束横断面における強化繊維１１１の本数が増加する第１の遷移区間１１３ａを有する。また、第２の先端１１２ｂから第１の先端１１２ａに向かい、繊維束横断面における強化繊維１１１の本数が増加する第２の遷移区間１１３ｂを有する。
【００４４】
強化繊維１１１の配列方向は、図１４において、図の上下方向に描かれている。強化繊維１１１の配列方向は、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の長手方向でもある。強化繊維１１の配列方向に直角な方向は、図１４において、図の左右方向に描かれている。強化繊維１１１の配列方向に直角な方向は、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の幅方向でもある。
【００４５】
第１の遷移区間１１３ａと第２の遷移区間１１３ｂとの間に、強化繊維１１１の配列方向に沿って、繊維束横断面における強化繊維１１１の本数が不変である不変区間１１４を有する。不変区間１１４の一方の端面１１４Ｅａが、第１の遷移区間１１３ａの第１の先端１１２ａとは反対側の終端である第１の終端面１１３Ｅａに一致している。また、不変区間１１４の他方の端面１１４Ｅｂが、第２の遷移区間１１３ｂの第２の先端１１２ｂとは反対側の終端である第２の終端面１１３Ｅｂに一致している。
【００４６】
チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１は、第１の先端１１２ａと第２の先端１１２ｂとの間において、繊維束横断面における強化繊維の総断面積の変化量が、強化繊維１１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下とされている。
【００４７】
図１４は、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の強化繊維１１１の配列方向に直角な方向の幅が最大となる状態が描画された平面図である。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１は、不変区間１１４の全域において、最大幅Ｗｂを有する。最大幅Ｗｂを有する位置（区間）において、強化繊維１１１の本数が最大になる。
【００４８】
図１４において、第１の遷移区間１１３ａおよび第２の遷移区間１１３ｂの双方の遷移区間の外形状における先端から終端に向かう一方の辺１１５ａ、１１５ｂのそれぞれは、強化繊維１１１の配列方向に沿った直線状の線分で形成され、他方の辺１１６ａ、１１６ｂのそれぞれは、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１が製造される際に切断された多数の強化繊維１１１の切断端部が並ぶ直線状の線分で形成されている。
【００４９】
チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の辺１１５ａと辺１１５ｂとの間のチョッド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の幅方向における距離は、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の差し渡し幅Ｗｄであり、第１の先端１１２ａと第２の先端１１２ｂとの間のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の長手方向の距離は、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の差し渡し長さＬｄである。
【００５０】
図１５は、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の他の一例の平面図である。図１５において、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２は、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１と同様の形態を有する。従って、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の各部位には、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１のそれに相当する部位の符号と同じ符号が付けられている。
【００５１】
図１５のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２と図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１との相違は、図１５のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の不変区間１１４におけるチョップド繊維束［Ａ］の幅Ｗｂ、すなわち、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の差し渡し幅Ｗｄが、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の差し渡し幅Ｗｄに比べ、狭い点にある。その結果、図１５のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の第１の遷移区間１１３ａにおける多数本の強化繊維１１１の切断端部が並ぶ辺１１６ａの長さは、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の辺１１６ａの長さより短く、また、図１５のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の第２の遷移区間１１３ｂにおける多数本の強化繊維１１１の切断端部が並ぶ辺１１６ｂの長さは、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の辺１１６ｂの長さより短くなっている。
【００５２】
チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２における各強化繊維１１１の繊維長Ｌｆは、本実施態様では、５乃至１００ｍｍである。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２は、第１の先端１１２ａと第２の先端１１２ｂとの間において、繊維束横断面における強化繊維の総断面積の変化量が、強化繊維１１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下とされている。
【００５３】
図１６は、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の更に他の一例の平面図である。図１６において、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３は、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の不変区間１１４を有していない点を除いて、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１と同様の形態を有する。従って、図１６のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の各部位には、図１のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１のそれに相当する部位の符号と同じ符号が付けられている。
【００５４】
図１６のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３は、強化繊維１１１の本数が第１の先端１１２ａから第２の先端１１２ｂに向かい増加する第１の遷移区間１１３ａと強化繊維１１１の本数が第２の先端１１２ｂから第１の先端１１２ａに向かい増加する第２の遷移区間１１３ｂとからなる。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３において、第１の遷移区間１１３ａの第１の先端１１２ａとは反対側の終端である第１の終端面１１３Ｅａと第２の遷移区間１１３ｂの第２の先端１１２ｂとは反対側の終端である第２の終端面１１３Ｅｂとが直接一致している。
【００５５】
チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３は、これら両終端面１１３Ｅａ、１１３Ｅｂが一致している箇所において、最大幅Ｗｂを有する。最大幅Ｗｂを有する位置（区間）において、強化繊維１１１の本数が最大になる。また、これら両終端面１１３Ｅａ、１１３Ｅｂが一致しているため、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の差し渡し長さＬｄの値は、強化繊維１１１の長さＬｆの値の２倍となっている。
【００５６】
チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３における各強化繊維１１１の繊維長Ｌｆは、本実施態様では５乃至１００ｍｍである。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３は、第１の先端１１２ａと第２の先端１１２ｂとの間において、繊維束横断面における強化繊維の総断面積の変化量が、強化繊維１１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下とされている。
【００５７】
チョップド繊維束［Ａ］の長手方向に直角な方向における横断面形状は、円形、楕円形、四角形など種々の形状を採り得るが、チョップド繊維束の横断面形状の安定性、チョップド繊維束の良好な取り扱い性、および、チョップド繊維束の製造の容易性の観点から、チョップド繊維束の横断面形状は、円形、楕円形、あるいは、四角形であることが好ましく、扁平な長方形、あるいは、扁平な楕円形であることが特に好ましい。
【００５８】
図１７は、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の他の７例のそれぞれの平面図（（ａ）乃至（ｇ））の羅列である。図１７のそれぞれのチョップド繊維束［Ａ］は、図において上下方向に配列され、集束剤により集束された多数本の強化繊維１１１からなる。
【００５９】
図１７（ａ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ａは、上側に４つの先端を、下側に４つの先端を有し、隣接する先端の間に、Ｖ字の切り込みを有する。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ａの外形は、１６の辺からなり、各辺は、全て直線の線分からなる。
【００６０】
図１７（ｂ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｂは、上側に１つの先端を、下側に２つの先端を有し、下側の２つの先端の間に、Ｖ字の切り込みを有する。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｂの外形は、６つの辺からなり、各辺は、全て直線の線分からなる。
【００６１】
図１７（ｃ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｃは、上側に１つの先端を、下側に１つの先端を有する。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｃの外形は、４つの辺からなり、それらのうち２つの辺は、曲線の線分からなり、他の２つの辺は、直線の線分からなる。
【００６２】
図１７（ｄ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｄは、上側に２つの先端を、下側に１つの先端を有する。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｄの外形は、４つの辺からなり、それらのうち上側の２つの先端を結ぶ辺は、Ｕ字の曲線の線分からなり、下側の先端を含む辺は、Ｕ字の曲線の線分からなり、残りの２つの辺は、直線の線分からなる。
【００６３】
図１７（ｅ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｅは、上側に１つの先端を、下側に１つの先端を有する。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｅの外形は、２つの辺からなり、それらの辺は、それぞれ上側の先端と下側の先端とを結ぶ外側に凸の曲線の線分からなる。
【００６４】
図１７（ｆ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｆは、上側に１つの先端を、下側に１つの先端を有する。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｆの外形は、６つの辺からなり、各辺は、全て直線の線分からなる。
【００６５】
図１７（ｇ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｇは、上側に１つの先端を、下側に１つの先端を有する。チョップド繊維束ＣＦＢ５ｇの外形は、４つの辺からなり、各辺は、全て直線の線分からなる。
【００６６】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］は、繊維強化成形体（繊維強化プラスチック）を成形するための成形材料の製造に用いられる。この成形材料は、多数の前記したチョップド繊維束［Ａ］の集合体からなる。この成形材料を用いて複雑な形状を有する成形体を成形する場合、複雑な形状への良好な成形追従性が求められる。本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］中に含まれる全ての強化繊維１１１の繊維長Ｌｆが１００ｍｍ以下とされていると、多数の本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］からなる成形材料は、良好な成形追従性を有する。
【００６７】
繊維長Ｌｆが１００ｍｍを超える場合、繊維長が長くなるほど、成形体の成形過程において、強化繊維１１１がその配列方向に流動し難くなり、複雑の形状を有する成形体の製造が困難となる。繊維長Ｌｆが５ｍｍ未満の場合は、成形体の成形過程における強化繊維１１１の流動性は向上するが、得られる成形体の力学特性が低下する。成形体の成形過程における強化繊維の流動性と得られる成形体の力学特性との関係から、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］中の各強化繊維１１１の長さＬｆは、１０乃至５０ｍｍであることがより好ましい。
【００６８】
チョップド繊維束［Ａ］内に含まれる繊維長が５ｍｍ未満の強化繊維の本数は、少なければ少ないほど良く、チョップド繊維束を形成している強化繊維の総本数の５％より少ないのが良い。すなわち、本発明において、チョップド繊維束を形成している強化繊維１１１の繊維長Ｌｆが５乃至１００ｍｍであるとは、繊維長が５ｍｍ未満の強化繊維の本数が、チョップド繊維束を形成している強化繊維の総本数の５％以下であり、かつ、全ての強化繊維の繊維長が１００ｍｍ以下である状態を含む。
【００６９】
一般的に、多数のチョップド繊維束の集合体からなる成形材料を成形することにより、繊維強化プラスチック（以下、「短繊維強化プラスチック」と称することがある）が製造される。繊維強化プラスチックに荷重が付加された場合、荷重のほとんどを、繊維強化プラスチックに内在している強化繊維が受け持つことになる。チョップド繊維束の場合、それを形成している多数の強化繊維は、ある長さをもって切断された状態にある。従って、あるチョップド繊維束の強化繊維が受け持っていた荷重は、そのチョップド繊維束の端部から、マトリックス樹脂を介して、近傍に位置するチョップド繊維束の端部においてそのチョップド繊維束の強化繊維に受け渡される必要がある。
【００７０】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］では、チョップド繊維束［Ａ］を形成する強化繊維の本数を、チョップド繊維束［Ａ］の両端部において、その中央部よりも少なくすることにより、チョップド繊維束［Ａ］の中央部で最大であるチョップド繊維束［Ａ］の受け持つ荷重を、チョップド繊維束［Ａ］端部に向かって、本数が減少している強化繊維を通じて、少しずつ、近傍に位置するチョップド繊維束に受け渡すようにしているので、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］からなる繊維強化プラスチックにおいては、応力集中が発生しにくい。
【００７１】
そのため、従来の同一箇所で強化繊維がすべて切断されているチョップド繊維束の場合に比べ、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の場合、得られる繊維強化プラスチックの強度が、格段に向上する。それだけではなく、応力集中が起こらないため、初期の損傷（クラック）が発生しにくい。繊維強化プラスチックの用途では、初期の損傷により音鳴りが起き、不安を誘うため、適用できない用途も存在するが、そのような用途にも、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］からなる繊維強化プラスチック（本発明の繊維強化プラスチック）を使用することが可能となる。また、初期の損傷は、疲労強度に大きく影響するが、本発明の繊維強化プラスチックの場合、初期の損傷が少ないため、静的強度のみならず疲労強度も大きく向上する。加えて、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］は、部分分繊繊維束［Ｂ］を切断して得られるものであるから、一層応力集中が起こりにくくされている。
【００７２】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の遷移区間１１３ａ、１１３ｂにおける強化繊維１１１の本数の増加は、遷移区間１１３ａ、１１３ｂにおいて、少なくとも二箇所で強化繊維１１１の本数の増加があり、その本数の増加箇所のチョップド繊維束［Ａ］の横断面における強化繊維の総断面積の最大値が、０．００８ｍｍ２以下である場合、遷移区間１１３ａ、１１３ｂにおける強化繊維１１１の本数の増加は、連続的な増加と云うことが出来る。より滑らかに強化繊維の本数が増加した方が、上記の応力集中が起き難いとの観点から、上記本数の増加箇所のチョップド繊維束［Ａ］の横断面における強化繊維の総断面積は、０．００２ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００７３】
実際に強化繊維１１１の本数の変化が起こる遷移区間１１３ａ、１１３ｂを含む本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の長手方向の全域（差し渡し長さＬｄの全域）に亘って、強化繊維の総断面積の変化量は、１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下とされている。この変化量の規定により、上記の応力集中を有効に防止することが出来る。この変化量は、１ｍｍ当たり０．０４ｍｍ２以下であることが好ましく、０．０２５ｍｍ２以下であることが更に好ましい。
【００７４】
チョップド繊維束［Ａ］中の任意の位置における強化繊維の総断面積とは、当該任意の位置において、強化繊維の配列方向に直交した面（横断面）に存在する全ての強化繊維の各強化繊維の断面積を加算して得られる総和である。
【００７５】
図１８は、図１５の本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の平面図（ａ）、側面図（ｂ）、および、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の強化繊維１１１の配列方向における強化繊維１１１の本数の増減の状態を示すグラフ（ｃ）である。図１８（ｃ）のグラフにおいて、横軸Ｘは、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の差し渡し長さＬｄにおける位置を示し、縦軸Ｙは、強化繊維１１１の本数あるいは強化繊維１１１の総断面積を示す。
【００７６】
図１８（ｃ）のグラフに示すように、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の強化繊維１１１の本数は、第１の先端１１２ａから第１の遷移区間の第１の終端面１１３Ｅａに向かい、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の長手方向に沿って、連続的に増加し、第１の終端面１１３Ｅａにおいて、一定値となる。この一定値は、第１の終端面１１３Ｅａから第２の遷移区間の第２の終端面１１３Ｅｂまでの不変区間１１４において維持される。次いで、強化繊維１１１の本数は、第２の終端面１１３Ｅｂから第２の先端１１２ｂに向かい、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２の長手方向に沿って、連続的に減少する。不変区間１１４における強化繊維１１１の本数は、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２における強化繊維１１１の本数の最大値である。
【００７７】
図１９は、図１６の本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の平面図（ａ）、側面図（ｂ）、および、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の強化繊維１１１の配列方向における強化繊維１１１の本数の増減の状態を示すグラフ（ｃ）である。図１９（ｃ）のグラフにおいて、横軸Ｘは、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の差し渡し長さＬｄにおける位置を示し、縦軸Ｙは、強化繊維１１１の本数あるいは強化繊維１１１の総断面積を示す。
【００７８】
図１９（ｃ）のグラフに示すように、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の強化繊維１１１の本数は、第１の先端１１２ａから第１の遷移区間の第１の終端面１１３Ｅａに向かい、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の長手方向に沿って、連続的に増加する。チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３は、強化繊維の本数が繊維束の長手方向に一定値に維持される不変区間を有さず、第１の終端面１１３Ｅａと第２の遷移区間１１３ｂの第２の終端面１１３Ｅｂとは一致しているため、第１の終端面１１３Ｅａ（第２の終端面１１３Ｅｂ）における強化繊維１１１の本数は、最大値を示す。次いで、強化繊維１１１の本数は、第２の終端面１１３Ｅｂから第２の先端１１２ｂに向かい、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の長手方向に沿って、連続的に減少する。
【００７９】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］のその長手方向における強化繊維の本数の変化の形態は、増加後、一定値となり、その後減少する第１の形態と増加後、一定値を有することなく、減少する第２の形態との二つである。
【００８０】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］において、第１の先端１１２ａと第２の先端１１２ｂとの間のチョップド繊維束［Ａ］の横断面における強化繊維１１１の総断面積ＦＴＳの変化量ＣＦＴＳ（図１８、１９に例示）は、強化繊維１１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下である。チョップド繊維束［Ａ］の横断面における強化繊維１１１の総断面積ＦＴＳは、当該横断面に存在する各強化繊維１１１の横断面積の総和である。
【００８１】
チョップド繊維束［Ａ］の横断面に存在する各強化繊維１１１の横断面積が、それらの中で選択された代表的な強化繊維の横断面積に対し、±１０％以下のばらつきがある場合は、強化繊維１１１の総断面積ＦＴＳとして、当該横断面に存在する強化繊維１１１の本数に前記代表的な強化繊維の横断面積を掛けて得られる値を用いる。また、チョップド繊維束の最大幅Ｗｂが３ｍｍ未満である場合は、強化繊維の総断面積ＦＴＳの変化量ＣＦＴＳとして、チョップド繊維束［Ａ］における強化繊維１１１の総断面積ＦＴＳの最大値を、強化繊維の配列方向の遷移区間１１３ａ、１１３ｂの長さ（ｍｍ）で割って得られる値を用いる。
【００８２】
図１４乃至１７に、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の種々の例が示されている。これらのいずれのチョップド繊維束［Ａ］も、強化繊維の本数が増加する遷移区間を有しており、かつ、チョップド繊維束長手方向の全域に渡って、強化繊維の総断面積の変化量が、強化繊維の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下である。本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］において、強化繊維の総断面積の最大値が０．１ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００８３】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の遷移区間の先端から終端に向かって、強化繊維の本数が増加する状態は、逆に、チョップド繊維束の中央部からチョップド繊維束の先端に向かって、強化繊維の本数が減少する状態と表現することが出来る。この強化繊維の本数の減少状態により、上記の繊維強化プラスチックにおける応力集中の発生が防止される。この強化繊維の本数の減少状態は、強化繊維の本数が徐々に、すなわち、連続的に減少する形態が好ましい。チョップド繊維束が太く、強化繊維の本数が多く、強化繊維の総断面積が大きい方が、応力集中の発生の防止効果が大きくなる。強化繊維の総断面積が大きければ大きいほど、繊維強化プラスチック中の一つのチョップド繊維束が負担する荷重が大きくなるが、負担する荷重が大きくても、その荷重が、隣接するチョップド繊維束の端部に、マトリックス樹脂を介して、一気に受け渡される状態は、遷移区間における強化繊維の本数の減少状態により、防止される。すなわち、隣接するチョップド繊維束［Ａ］の間の荷重の伝達は、遷移区間における強化繊維の本数の減少状態により、徐々に行われ、チョップド繊維束［Ａ］の端部における応力集中が防止される。
【００８４】
チョップド繊維束［Ａ］を製造する場合、太いチョップド繊維束を製造する方が、プロセス性に優れ、製造コストも低くなる。しかし、従来の繊維束の長手方向と直交する方向に切断したチョップド繊維束を太いチョップド繊維束とした場合、この太いチョップド繊維束を用いて成形された従来の短繊維強化プラスチックは、強度が低い。従って、この短繊維強化プラスチックは、強度部材には適用し難いという問題があった。
【００８５】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］は、太いチョップド繊維束であっても、これを用いて成形された短繊維強化プラスチックは、従来の太いチョップド繊維束を用いて成形された従来の短繊維強化プラスチックに比べ、高い強度を有する。従って、チョップド繊維束の製造コストを低くすることが出来る上、高い強度を有する短繊維強化プラスチックを製造することが可能となる。太いチョップド繊維束との観点から、強化繊維の総断面積の最大値は、０．２ｍｍ２以上であることが好ましい。なお、繊維強化プラスチックとした際の厚み設計の自由度の観点からは、強化繊維の総断面積の最大値は、３０ｍｍ２以下であることが好ましく、５ｍｍ２以下であることがより好ましい。
【００８６】
一方、強化繊維の総断面積の最大値が０．１ｍｍ２未満である場合、チョップド繊維束［Ａ］の全域に亘って、強化繊維の本数の変化量が、強化繊維の配列方向に１ｍｍ当たり強化繊維の最大本数（本数の最大値）の３０％以下であることが好ましい。強化繊維の総断面積の最大値が０．１ｍｍ２未満である場合、すなわち、細いチョップド繊維束［Ａ］であっても、従来のチョップド繊維束のように、荷重が一気に解放されるより、強化繊維の本数が、チョップド繊維束の中央部から先端にかけて、徐々に減少する形態は、繊維強化プラスチックにおける荷重の伝達が徐々に行われるので、好ましい。
【００８７】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］において、各強化繊維１１１の繊維長Ｌｆが、同じであることも好ましい。チョップド繊維束［Ａ］を製造する際、各強化繊維の繊維長が同一であると、連続強化繊維束を長手方向に同一間隔で切断してチョップド繊維束を製造することが出来るので、チョップド繊維束の製造効率が良く、また、多数のチョップド繊維束［Ａ］を一体化して成形材料とし、この成形材料を用いて成形体の成形を行う際に、各強化繊維の繊維長が同じである方が、強化繊維の流動を制御し易い。各強化繊維の繊維長が同一である本発明で用いるチョップド繊維束の例は、図１４、１５、１６、１７（ａ）、１７（ｂ）、１７（ｃ）および１７（ｄ）に示されている。
【００８８】
各強化繊維の繊維長が同じであるとは、チョップド繊維束［Ａ］に含まれる強化繊維の繊維長の平均値から±５％の範囲内の繊維長を有する強化繊維が、チョップド繊維束に含まれる全強化繊維の９５％を占めている状態を云う。
【００８９】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］に用いられる強化繊維としては、複数の強化繊維からなる繊維束であれば繊維種類は特に限定されるものではない。例えば、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサドール（ＰＢＯ）繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変性した天然繊維がある。また、種類の異なる２種以上の強化繊維を組み合わせであっても良い。これらの中でも、炭素繊維は、軽量であり、優れた比強度および比弾性率を有しており、更に、優れた耐熱性や耐薬品性を有しているため、強化繊維として好ましく用いられる。炭素繊維からなる本発明で用いるチョップド繊維束から製造された成形体（繊維強化プラスチック）は、軽量化が望まれる自動車パネルなどの部材に好適に用いられる。
【００９０】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］において、強化繊維が、炭素繊維であり、炭素繊維の本数が、１，０００乃至７００，０００本であり、チョップド繊維束の全域に亘って、炭素繊維の配列方向に１ｍｍ移動する毎の、炭素繊維の本数の変化量が、１，４００本以下であることが好ましい。
【００９１】
炭素繊維は、高強度が得られ易いポリアクリロニトリル系炭素繊維が好ましい。入手し易い炭素繊維の単糸の径は、５乃至１０μｍ程度であることを考慮すると、チョップド繊維束における炭素繊維の本数は、１，０００乃至７００，０００本であることが好ましい。炭素繊維の本数は、１，０００乃至１００，０００本であることが更に好ましい。高強度を有し、繊維の本数が６，０００乃至５０，０００本からなる連続炭素繊維束は、安価で、かつ、入手し易いので、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］を製造する際に、好ましく用いられる。上記のような連続炭素繊維束は、繊維束を、ボビンに巻き取った巻糸体（パッケージ）として供給される。繊維束は無撚りが好ましいものの、撚りが入っているストランドでも使用可能であり、搬送中に撚りが入っても、本発明には適用可能である。また、集束した単糸数の多い、いわゆるラージトウを用いる場合は、繊維束の単位重量あたりの価格は安価であるため、単糸数が多いほど、最終製品のコストを減らすことができて好ましい。また、ラージトウとして、繊維束同士を１つの束にまとめて巻き取った、いわゆる合糸した形態を使用してもよい。
【００９２】
上記のような強化繊維を用いる際は、マトリックス樹脂［Ｍ］との接着性を向上する等の目的で表面処理されていることが好ましい。表面処理の方法としては，電解処理、オゾン処理、紫外線処理等がある。
【００９３】
本発明において使用する繊維束は、予め集束された状態であることが好ましい。ここで予め集束された状態とは、例えば、繊維束を構成する強化繊維同士の交絡による集束した状態や、繊維束に付与されたサイジング剤による集束した状態、繊維束の製造工程で含有されてなる撚りによる集束した状態を指す。
【００９４】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の全域に亘って、強化繊維の配列方向に１ｍｍ移動する毎に、強化繊維の本数の変化量が、１，４００本以下であると、繊維強化プラスチックにおいて、有効に応力集中を防ぐことが出来る。強化繊維の本数の変化量は、１，０００本以下であることが好ましい。繊維強化プラスチックの強度向上を図るためには、強化繊維の本数の変化量は、６００本以下であることが好ましく、さらに好ましくは３００本以下である。
【００９５】
チョップド繊維束［Ａ］の最大幅Ｗｂが３ｍｍ未満である場合は、強化繊維の本数の変化量として、当該チョップド繊維束［Ａ］の強化繊維の本数の最大値を、強化繊維の配列方向における遷移区間の長さで割り、１ｍｍ当たりの変化量に比例換算した値を用いる。この際、遷移区間内で少なくとも二箇所で強化繊維の本数の増加があり、強化繊維の本数が増加する箇所におけるチョップド繊維束［Ａ］の横断面に含まれる強化繊維の本数が、２００本以下であることが好ましく、５０本以下であることが更に好ましい。
【００９６】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］において、最大幅Ｗｂと最大厚みＴｂとの比率Ｗｂ／Ｔｂが、２０乃至４００であることが好ましい。比率Ｗｂ／Ｔｂは、チョップド繊維束の扁平率を表す。扁平率が大きいほど、チョップド繊維束は扁平である。扁平なチョップド繊維束［Ａ］は、繊維強化プラスチックの強度向上をもたらす。特にチョップド繊維束［Ａ］が太い、すなわちチョップド繊維束を構成する単糸数が多いほど、強度向上効果に対する扁平率の寄与が大きくなる。最大厚みＴｂの値は、１５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることが更に好ましい。
【００９７】
扁平なチョップド繊維束［Ａ］は、例えば、一方向に引き出された連続した強化繊維束（例えば部分分繊繊維束［Ｂ］）を開繊した後に切断することにより製造することが出来る。この連続した強化繊維束の開繊は、例えば、連続した強化繊維束をローラーに接触させて通過させたり、連続した強化繊維束を振動させたり、連続した強化繊維束に対しエアブローを行うことにより行うことが出来る。ここで部分分繊繊維束［Ｂ］に開繊処理を施す場合、開繊処理は繊維束に分繊処理を施し、一旦巻き取って得られた部分分繊繊維束［Ｂ］に対して開繊処理を施してもよいし、部分分繊繊維束［Ｂ］を得る工程において開繊処理を施してもよい。特に、部分分繊繊維束［Ｂ］を得る工程において、連続した強化繊維束に開繊処理を施し、開繊した状態で分繊処理を施すことによって、より均一な分繊を行うことができ、さらに分繊時に発生する毛羽や糸切れのリスクを低減することができる観点から、部分分繊繊維束［Ｂ］を得る工程において開繊処理を施すのがより好ましい。また、一度開繊した繊維束の幅が狭まってしまうことを避ける観点から、部分分繊繊維束［Ｂ］を得る工程において開繊処理を施し、巻き取らずに切断工程に供し、チョップド繊維束［Ａ］を得るのがさらに好ましい。
【００９８】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の特に好ましい形態は、チョップド繊維束の端部が強化繊維の配列方向に対して斜行している側辺を有している形態である。斜行している側辺が強化繊維の配列方向に対し、３乃至３０°の角度を有して直線状に形成されている形態がより好ましい。
【００９９】
このような形態を有する本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］は、例えば、連続した強化繊維束（部分分繊繊維束［Ｂ］）を一方向に引き出し、強化繊維の繊維長が５乃至１００ｍｍとなるようにして、強化繊維の配列方向（連続した強化繊維束の引き出し方向）に対して３乃至３０°の角度に直線状に、引き出された連続した強化繊維束を切断することにより、製造することが出来る。この製造方法において、一方向に引き出された連続した強化繊維束を開繊した後に、切断することにより、より扁平なチョップド繊維束［Ａ］を製造することが出来る。従来のチョップド繊維束は、強化繊維の配列方向（連続した強化繊維束の引き出し方向）に垂直な方向において、連続した強化繊維束を切断することにより製造されていたところを、強化繊維の配列方向（連続した強化繊維束の引き出し方向）に対し３乃至３０°の角度で連続した強化繊維束を切断するだけで、高強度を有する繊維強化プラスチックの製造を可能とする本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］を得ることが出来る。
【０１００】
チョップド繊維束［Ａ］の端部における切断された強化繊維の配列が形成する辺の強化繊維の配列方向に対する角度は、小さいほど、これを用いて成形される繊維強化プラスチックの高強度化の効果が得られる。角度が３０°以下の場合、その効果が著しい。しかし、一方において、チョップド繊維束自体の取り扱い性は、低下する。また、強化繊維の配列方向と切断する刃との角度が小さければ小さいほど、切断工程における安定性が低下する。そのため、角度は３°以上であることが好ましい。角度は、４乃至２５°であることがより好ましい。繊維強化プラスチックの高強度化とチョップド繊維束の製造工程におけるプロセス性との兼ね合いから、角度は、５乃至１５°であることが更に好ましい。なお、ここに云う角度は、絶対値で表される。
【０１０１】
図１４、１５、１６に示す本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］は、連続強化繊維束（部分分繊繊維束［Ｂ］）をその長手方向に同一の切断間隔で切断することにより製造されたものである。図１４の本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１は、比較的広幅の連続強化繊維束を切断して得られたもので、強化繊維１１１の切断端が配列されている辺１１６ａ、１１６ｂの長さが長い形態を有する。辺１１６ａ、１１６ｂの長さが長いため、成形材料製造時、または、その成形材料を用いて成形体を成形する際に、強化繊維が開繊し易い。そのため、成形材料あるいは成形体における各チョップド繊維束［Ａ］の厚みが薄くなり、得られる成形体（繊維強化プラスチック）の強度が向上し易い。
【０１０２】
図１５の本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ２は、比較的狭い幅の連続強化繊維束（部分分繊繊維束［Ｂ］）を切断して得られたもので、強化繊維１１１の切断端が配列されている辺１１６ａ、１１６ｂの長さが短い形態を有する。辺１１６ａ、１１６ｂの長さが短いため、強化繊維がばらけ難く、チョップド繊維束［Ａ］の取り扱い性に優れている。
【０１０３】
図１６の本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３は、連続強化繊維束（部分分繊繊維束［Ｂ］）を切断するときの切断角度と連続強化繊維束の幅との関係により、図１４あるいは図１５のチョップド繊維束［Ａ］に存在する不変区間を有さず、実質的に二つの遷移区間１１３ａ、１１３ｂのみからなる。このチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３においては、チョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の差し渡し長さＬｄが、強化繊維１１１の繊維長Ｌｆの２倍となる。
【０１０４】
チョップド繊維束［Ａ］を製造するための連続強化繊維束の切断手段としては、例えば、ギロチンカッター、ロービングカッター等のロータリーカッターがある。連続強化繊維束は、連続強化繊維束の長手方向と切断手段に装備されている切断刃の方向とが相対的に斜行する状態において、切断手段に挿入され、切断される。
【０１０５】
図１７（ａ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ａの製造には、ぎざぎざの刃、図１７（ｂ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｂの製造には、Ｖ字型の刃、図１７（ｃ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｃの製造には、流線型の刃、図１７（ｄ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｄの製造には、Ｕの字型の刃が用いられる。図１７（ｅ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｅは、連続強化繊維束に水などの集束剤を付与しながら、連続強化繊維束の長手方向に斜行して連続強化繊維束を切断して、切断により得られた切断片の長手方向の両側部を両先端部に向かってカヌー状に収束させて製造される。図１７（ｆ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｆ、および、図１７（ｇ）のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ５ｇの製造には、異なる形状を有する複数の刃が用いられる。
【０１０６】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］は、従来のチョップド繊維束の製造方法により得られた強化繊維の切断端がチョップド繊維束の長手方向に直角な方向に配列されているチョップド繊維束の厚み方向にせん断を加え、強化繊維の本数が変化する遷移区間を形成することにより製造することも出来る。また、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］は、連続強化繊維束を、牽切紡績手段を用いて紡績することにより、製造することも出来る。牽切により得られたチョップド繊維束［Ａ］は、その両端部において、チョップド繊維束［Ａ］の長手方向に長さが異なる強化繊維が配列した形態を有し、この部分により、遷移区間が形成される。
【０１０７】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］は、それを形成している多数本の強化繊維が束の状態を維持するための集束剤を含むことが好ましい。集束剤は、多数本の強化繊維が束の状態を維持することができ、かつ、チョップド繊維束［Ａ］からなる成形体（繊維強化プラスチック）を製造する際に使用される樹脂との適合性に問題がない材料であればよい。
【０１０８】
本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］は、連続強化繊維束（部分分繊繊維束［Ｂ］）を切断することにより製造される。この連続強化繊維束には、通常、繊維束の取り扱い性を良好にするために、連続強化繊維束を製造する段階で、サイジング剤が付与されている。従って、このサイジング剤をそのまま、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の集束剤として用いることができ、この場合、別途、他の集束剤を用意する必要がなくなる利点がある。
【０１０９】
集束剤としてサイジング剤を用いる場合、強化繊維へのサイジング剤の付着量は、チョップド繊維束［Ａ］全体の質量を基準として、０．１乃至１０質量％であることが好ましい。この量と同じ量のサイジング剤が、チョップド繊維束［Ａ］の製造に使用する連続強化繊維束に付着されている場合、連続強化繊維束を切断する際、強化繊維がばらばらになることなく、切断されて得られるチョップド繊維束［Ａ］の形状は、意図したものとなる。連続強化繊維束からチョップド繊維束［Ａ］を製造する場合、用いる連続強化繊維に０．１乃至１０質量％のサイジング剤が付与されていることで、チョップド繊維束［Ａ］の製造工程におけるプロセス性が飛躍的に向上する。また、チョップド繊維束［Ａ］を用いて成形材料を製造する際のチョップド繊維束［Ａ］の取り扱い性も向上する。
【０１１０】
例えば、引き出した連続強化繊維束に、溶媒に溶解または分散させたサイジング剤を０．１乃至１０質量％付与し、連続強化繊維束を切断した後、加熱して溶媒を乾燥する、もしくは、加熱して溶媒を乾燥した後、連続強化繊維束を切断することにより、本発明で用いるチョップド繊維束を得ることが出来る。
【０１１１】
サイジング剤としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、あるいは、これらを混合した混合樹脂がある。これらの樹脂は、水や溶媒等で希釈して、連続強化繊維束に付与される。
【０１１２】
本発明における前記チョップド繊維束［Ａ］を含むランダムマットと、マトリックス樹脂［Ｍ］を含む繊維強化樹脂成形材料は、多数の前記チョップド繊維束［Ａ］の集合体を含み、図２０は、その一例を示す平面図である。図２０において、本発明の繊維強化樹脂成形材料１９１は、多数の前記チョップド繊維束ＣＦＢ（例えば、図１６に示すチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３）の集合体を含む。本発明の繊維強化樹脂成形材料は、多数の前記チョップド繊維束［Ａ］の集合体を含むが、この集合体は、他の基材、例えば、多数の連続繊維からなる基材、と組み合わされていても良い。いずれの形態であっても、本発明の繊維強化樹脂成形材料は、繊維強化プラスチックの製造に用いられるため、良好な取り扱い性や、プレス成形やドレープ成形など加圧成形に適した特性を有していることが好ましい。
【０１１３】
本発明の繊維強化樹脂成形材料は、例えば、多数の前記チョップド繊維束［Ａ］を、シート状に散布して得たランダムマットを、上下からマトリックス樹脂シートで挟み込むことにより、多数のチョップド繊維束［Ａ］とマトリックス樹脂とが一体化した成形材料を製造することが出来る。このような成形材料は、通常、ＳＭＣ（Seat Molding Compound）シートあるいはスタンパブルシートと呼称されている。
【０１１４】
本発明の繊維強化樹脂成形材料におけるマトリックス樹脂［Ｍ］の量は、２０乃至７５質量％であることが好ましい。成形材料中のマトリックス樹脂の量が２０質量％未満の場合、樹脂量が少ないため、本発明の成形材料の一つの大きな特徴である流動性が損なわれる場合がある。成形材料中のマトリックス樹脂の量が７５質量％より大きい場合、樹脂量に比べ強化繊維の量が少なくなるため、得られる繊維強化プラスチックの力学特性を向上させることが困難となる。成形材料中のマトリックス樹脂の量は、３５乃至５５質量％であることがより好ましい。
【０１１５】
繊維強化樹脂成形材料に用いられるマトリックス樹脂［Ｍ］としては、熱硬化性樹脂が好ましい場合がある。熱硬化性樹脂は、架橋構造を有するため、一般的に、弾性率が高く、形状安定性に優れている。これにより製造される繊維強化プラスチックにおいて、高い弾性率、良好な寸法安定性が発現される。熱硬化性樹脂は、樹脂の粘度を低粘度に調整することが出来る。そのため、適切に粘度調整された熱硬化性樹脂は、チョップド繊維束［Ａ］中に容易に含浸させることが出来る。また、熱硬化性樹脂の粘度を適宜調整することにより、繊維強化プラスチックを製造するどの課程においても、必要に応じて、樹脂を付与することが出来る。また、室温で樹脂が未硬化の状態にある成形材料は、柔軟性を有する。そのため、そのような成形材料は、切断や型形状への追従が容易で、取り扱い性に優れる。他にも、室温でタック性をもたせるよう設計することが出来るため、このような成形材料は、互いにあるいは他の基体に押し付けるだけで一体化するため、互いの、あるいは、他の基体との積層体の形成作業が容易となる。
【０１１６】
繊維強化樹脂成形材料に用いられるマトリックス樹脂［Ｍ］としては、熱可塑性樹脂が好ましい場合がある。一般的に、熱可塑性樹脂は高い靭性を有するため、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることにより、短繊維強化プラスチックの弱点である生じたクラック同士の連結を抑制することができ、短繊維強化プラスチックの強度が向上する。特に、衝撃特性を重要視する用途では、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いるのが良い。熱可塑性樹脂を用いた成形には、通常、化学反応を伴わないため、熱硬化性樹脂を用いることにより、成形時間を短縮することが出来る。
【０１１７】
本発明の繊維強化樹脂成形材料において、ランダムマットに含まれる各チョップド繊維束［Ａ］の強化繊維の配列方向が同一であっても良い。強化繊維の配列方向が同一の成形材料の複数枚を積層することで、所望の物性を有する積層体を設計することが容易となる。得られる積層体の力学特性のばらつきを低減させることが容易となる。このような成形材料は、多数の本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］を、基体の上に、各チョップド繊維束［Ａ］の強化繊維の配列方向が同一となるように、シート状に散布することにより、製造される。各チョップド繊維束［Ａ］をそれぞれの強化繊維の配列方向が同一となるように散布するための手段としては、例えば、強化繊維の配列方向が一定の方向に向いた状態で各チョップド繊維束［Ａ］を基体の上に供給できるスリット状のノズルがある。
【０１１８】
一方、図２０の繊維強化樹脂成形材料１９１は、本発明で用いる多数のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢが、それぞれの強化繊維の配列方向がランダムな状態で位置する集合体からなる。多数のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢは、互いに部分的に重なっているが、明確な層構造は、形成されていない。この繊維強化樹脂成形材料１９１は、チョップド繊維束［Ａ］の強化繊維の配列方向を制御しながら層構造を有する成形材料を製造する場合に比べ、安価に製造することができ、また、等方的で設計しやすい成形材料と云える。
【０１１９】
本発明の繊維強化樹脂成形材料は、多数の前記チョップド繊維束［Ａ］を含むランダムマットが、横断面形状において、少なくとも一つの屈曲部を有するように、三次元形状に賦形されていても良い。三次元形状を有する本発明の繊維強化樹脂成形材料を用いて同じく三次元形状を有する繊維強化プラスチックを成形する場合、成形時にチョップド繊維束［Ａ］を大きく流動させる必要がないため、流動による強化繊維の配列のうねりや偏りが防止され、得られる繊維強化プラスチックの成形品において、優れた品位の安定性が得られる。
【０１２０】
三次元形状を有する本発明の繊維強化樹脂成形材料は、例えば、次のようにして製造することが出来る。多数の本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］とマトリックス樹脂［Ｍ］を、成形基体の上にシート状に散布して一体化し、一体化したシートを三次元形状に賦形することからなる成形材料の製造方法が挙げられる。例えば、多数の本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］を、スリット状のノズルを通過させることにより、各チョップド繊維束［Ａ］の強化繊維の配列方向を同一方向に揃えて、三次元形状を有する成形基体の上に散布して、強化繊維の配列方向が同じであるチョップド繊維束集合体からなる層を形成し、形成された層の上に、形成された層におけるチョップド繊維束［Ａ］の強化繊維の配列方向とは異なる強化繊維の配列方向になるように、かつ、各チョップド繊維束［Ａ］の強化繊維の配列方向が同一方向になるように多数の前記チョップド繊維束［Ａ］を、シート状に散布することからなる成形材料の製造方法が挙げられる。
【０１２１】
図２１は、三次元形状を有する本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一例を説明するための概略斜視図である。図２１において、三次元形状を有する本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、例えば、連続強化繊維束２０１が巻かれた複数本のボビン２０２（図２１においては、６個のボビンが図示されている）、連続強化繊維のガイドローラ２０３、２０４、連続強化繊維をボビン２０２から引き出し、引き出された連続強化繊維の繊維束に部分分繊処理を施す部分分繊処理装置２１１を通過させた後、部分分繊繊維束［Ｂ］２１２を一定間隔で、かつ、連続強化繊維の繊維束の長手方向に対し傾斜した方向に切断するローラーカッター２０５、連続強化繊維の切断により得られたチョップド繊維束［Ａ］に集束剤を付与する集束剤付与装置２０６、集束剤付与装置２０６の側部に設けられた集束剤供給口２０７、集束剤が付与されたチョップド繊維束［Ａ］の強化繊維の配列方向を一定の方向に制御するスリット状のノズル２０８、三次元形状を有する賦形型からなる成形基体２０９、および、ロボットアーム２１０から構成できる。
【０１２２】
ローラーカッター２０５は、集束剤付与装置２０６の上部に取り付けられている。集束剤付与装置２０６は、その上部に、切断により得られたチョップド繊維束［Ａ］を受け入れるチョップド繊維束導入口を、その下部に、集束剤が付与されたチョップド繊維束［Ａ］を排出するチョップド繊維束排出口を有する。スリット状のノズル２０８は、その上部に、チョップド繊維束排出口から排出されるチョップド繊維束［Ａ］を受け入れるチョップド繊維束導入口を、その下部には、強化繊維の配列方向が一定の方向に制御されたチョップド繊維束［Ａ］を排出するチョップド繊維束排出口を有する。スリット状のノズル２０８は、集束剤付与装置２０６の下部に取り付けられている。ロボットアーム２１０の先端は、集束剤付与装置２０６の側部に結合されている。ロボットアーム２１０の先端は、成形基体２０９に対し、ロボットアーム操作装置（図示せず）により、移動自在とされている。
【０１２３】
図２１において、ローラーカッター２０５のローラーの回転により、ボビン２０２から引き出された連続強化繊維束２０１は、ガイドローラ２０３、２０４を通過して、部分分繊処理装置２１１を通過された後、部分分繊繊維束［Ｂ］２１２がローラーカッター２０５に導入され、そこにおいて、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］が形成されるように、切断される。切断により得られたチョップド繊維束［Ａ］は、集束剤付与装置２０６に導入される。集束剤付与装置２０６の内部において、チョップド繊維束［Ａ］に、集束剤供給口２０７から供給された粉状の集束剤が付与される。集束剤が付与されたチョップド繊維束［Ａ］は、スリット状のノズル２０８に導入される。スリット状のノズル２０８の内部をチョップド繊維束が移動するに従い、強化繊維の配列方向が一定の方向となるようにチョップド繊維束［Ａ］は整列される。整列されたチョップド繊維束［Ａ］は、スリット状のノズル２０８から排出され、チョップド繊維束の配列状態が実質的に維持されたまま、落下し、成形基体２０９の表面に到達する。
【０１２４】
チョップド繊維束の成形基体２０９の表面における到達位置は、ロボットアーム２１０の操作により、順次、変更され、成形基体２０９の上に、粉状の集束剤が付着しているチョップド繊維束［Ａ］の層が形成される。成形基体２０９の上に形成されたチョップド繊維束［Ａ］の層は、そこに含まれている粉状の集束剤を溶融するために、加熱され、溶融した集束剤により、チョップド繊維束同士の一体化が行われ、三次元形状を有する本発明の成形材料が製造される。
【０１２５】
本発明の繊維強化樹脂成形材料を用いて成形された繊維強化プラスチックは、前記チョップド繊維束［Ａ］を含むランダムマットとマトリックス樹脂［Ｍ］を含む。従って、本発明の繊維強化プラスチックにおけるチョップド繊維束［Ａ］は、それを形成している強化繊維の繊維長は、例えば、５乃至１００ｍｍであり、チョップド繊維束［Ａ］の両端から、強化繊維の配列方向に沿って、チョップド繊維束［Ａ］の長手方向の中央部に向かって、チョップド繊維束［Ａ］の横断面における強化繊維の本数が増加する遷移区間を有し、チョップド繊維束［Ａ］の全域に亘って、チョップド繊維束［Ａ］の横断面における強化繊維の総断面積の変化量が、１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下である。
【０１２６】
このような繊維強化プラスチックにおけるチョップド繊維束［Ａ］は、その中央部から端部にかけて、強化繊維の本数が減少する形態を有しているため、繊維強化プラスチック中において、チョップド繊維束［Ａ］が受け持つ荷重を徐々に周囲のチョップド繊維束［Ａ］に受け渡すことができ、応力集中を効果的に減らすことが出来る。特に、チョップド繊維束［Ａ］の全域に亘って、強化繊維の総断面積の変化量が１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下であることで、応力伝達効率が飛躍的に向上する。この変化量は、０．０４ｍｍ２以下であることが好ましい。応力集中の影響を最小化するためには、この変化量は、０．０２５ｍｍ２以下であることが良い。強化繊維（単糸）の直径が５乃至１０μｍ程度の炭素繊維の場合は、チョップド繊維束［Ａ］の全域に亘って、強化繊維の総本数の変化量が、１ｍｍ当たり１，４００本以下であることが良い。この総本数の変化量は、１，０００本以下であることがより好ましい。応力集中の影響を最小化するためには、この総本数の変化量は、８００本以下であることが良い。
【実施例】
【０１２７】
次に、本発明の実施例、比較例について説明する。なお、本発明は本実施例や比較例によって何ら制限されるものではない。【０１２８】
［使用原料］
繊維束［Ｂ−１］：繊維径７．２μｍ、引張弾性率２４０ＧＰａ、単糸数５０，０００本の連続した炭素繊維束（ＺＯＬＴＥＫ社製、“Ｐａｎｅｘ３５（登録商標）”）を用いた。
マトリックス樹脂［Ｍ−１］：
ビニルエステル樹脂（ダウ・ケミカル（株）製、“デラケン（登録商標）７９０”）を１００重量部、硬化剤としてｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂（株）製、“パーブチル（登録商標）Ｚ”）を１重両部、増粘剤として酸化マグネシウム（協和化学工業（株）製、ＭｇＯ＃４０）を４重量部、内部離型剤としてステアリン酸亜鉛（堺化学工業（株）製、ＳＺ−２０００）を２重量部を、十分に混合・攪拌して得られた樹脂コンパウンドを用いた。【０１２９】
［チョップド繊維束［Ａ］の分類、及び、集合体［Ｙ］の含有率の算出方法］
繊維強化樹脂成形材料から１００ｍｍ×１００ｍｍの試料を切り出し、前記試料を６００℃×１時間、炉内にて加熱し樹脂を除去した。続いて、樹脂を除去した試料から、チョップド繊維束［Ａ］を４００本ピンセットを用いて取り出し、以下の基準によって、集合体［Ｘ］、集合体［Ｙ］、集合体［Ｚ］へと分類した。
集合体［Ｘ］：部分分繊繊維束において、施された分繊処理に起因して分割された細束を分繊束集合体（集合体［Ｘ］）とした。
集合体［Ｙ］：部分分繊繊維束において、未分繊処理区間や絡合部、絡合集積部などの束間結合因子によって、「束同士が結合された形状である」と判断できるものを結合束集合体（集合体［Ｙ］）とした。
集合体［Ｚ］：部分分繊繊維束において、未分繊処理区間や絡合部、絡合集積部などの束間結合因子を切断して分割された形跡のあるもの、もしくは切断された後にプロセス上の自然な糸割れによって小片化したものと判断できるものを結合切断集合体（集合体［Ｚ］）とした。
さらに、上記で分類された集合体［Ｙ］の総本数から、繊維強化樹脂成形材料中における集合体［Ｙ］の含有率を算出した。【０１３０】
[力学特性の評価方法]
平板を制作することが可能である金型Ｎｏ．１を用いた。繊維強化樹脂成形材料を金型Ｎｏ．１の中央部に配置（チャージ率にして５０％）した後、加圧型プレス機により１０ＭＰaの加圧のもと、約１４０℃×５分間の条件により硬化させ、３００×４００ｍｍの平板を得た。平板長手方向を０°とし、得られた平板より０°と９０°方向から、それぞれ１００×２５×１．６ｍｍの試験片を５片（合計１０片）を切り出し、ＪＩＳ  Ｋ７０７４（１９８８年）に準拠し測定を実施した（曲げ強度［ＭＰａ］、曲げ弾性率［ＧＰａ］、曲げ弾性率のＣＶ（変動係数）［％］）。【０１３１】
（実施例１）
繊維束［Ｂ−１］を、ワインダーを用いて一定速度１０ｍ／ｍｉｎで巻出し、１０Ｈｚで軸方向へ振動する振動拡幅ロールに通し、拡幅処理を施した後に、６０ｍｍ幅の幅規制ロールを通すことで６０ｍｍに拡幅した拡幅繊維束を得た。得られた拡幅繊維束に対して、厚み０．２ｍｍ、幅３ｍｍ、高さ２０ｍｍの突出形状を具備する分繊処理用鉄製プレートを強化繊維束の幅方向に対して３．５ｍｍ等間隔に並行にセットした分繊処理手段を準備し、この分繊処理手段を拡幅繊維束に対して、間欠式に抜き挿しし、部分分繊繊維束を得た。この時、分繊処理手段は一定速度１０ｍ／ｍｉｎで走行する拡幅繊維束に対して、３ｓｅｃ間分繊処理手段を突き刺し分繊処理区間を生成し、０．２ｓｅｃ間で分繊処理手段を抜き、再度突き刺す動作を繰り返し行なった。【０１３２】
得られた部分分繊繊維束は分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して１７分割に分繊されており、少なくとも１つの分繊処理区間の少なくとも１つの端部に、単糸が交絡した絡合部が集積されてなる絡合集積部を有していた。部分分繊繊維束を１５００ｍ作成したところ、一度も糸切れ、巻きつきを起こすこと無く、繊維束内に存在した繊維の撚りは分繊処理手段を抜き挿しする際に走行方向へ通過し、安定した幅で分繊処理を行うことが出来た。【０１３３】
得られた部分分繊繊維束を、繊維束の長手方向に対して角度１５°に切断刃が傾いたロータリーカッターへ連続的に挿入して繊維束を切断し、チョップド繊維束［Ａ］を得た。この時、繊維長２５ｍｍに切断できるように事前に切断間隔を６．５ｍｍに調整した。また、挿入した部分分繊繊維束は、部分分繊繊維束の巻取り工程や、切断工程中の糸張力がかかることによって、上述の分繊処理工程を施す際に６０ｍｍ幅まで拡幅したものであるが、切断時における繊維束幅Ｗは２０ｍｍであった。得られたチョップド繊維束［Ａ］は、図１５に示すような、不変区間１１４と二つの遷移区間１１３ａ、１１３ｂとを有する形状であった。この時、遷移区間１１３ａ、１１３ｂにおける強化繊維の総断面積の変化量は、チョップド繊維束［Ａ］の形態の分類に応じて幅があるが、チョップド繊維束の長手方向に１ｍｍあたり、０．００５〜０．０２５ｍｍ２であった。【０１３４】
上記切断工程から続いて、チョップド繊維束［Ａ］を均一分散するように散布することにより、繊維配向が等方的であるランダムマットを得た。得られた不連続繊維不織布の目付は１ｋｇ／ｍ２であった。【０１３５】
マトリックス樹脂［Ｍ−１］をドクターブレードを用いて均一にポリプロピレン製の離型フィルム２枚それぞれに塗布し、２枚の樹脂シートを作製した。これら２枚の樹脂シートで上記の得られたランダムマットを上下から挟み込み、ローラーで樹脂をマット中に含浸させることにより、シート状の繊維強化樹脂成形材料を得た。この時、繊維強化樹脂成形材料の強化繊維重量含有率が４７％になるように、樹脂シート作製の段階で樹脂の塗布量を調整した。【０１３６】
得られた繊維強化樹脂成形材料について、前述のチョップド繊維束［Ａ］の分類、及び、集合体［Ｙ］の含有率の算出方法に基づき、集合体［Ｙ］含有率を算出したところ、１０％であった。また、前述の力学特性の評価方法に基づき、繊維強化樹脂成形材料を成形し、力学特性を評価した。得られた一連の評価結果を表１に示す。【０１３７】
（実施例２）
束状集合体［Ａ］の繊維長が１２．５ｍｍになるように、切断間隔を３．２ｍｍに調整した以外は、実施例１と同様にして評価を行った。得られた一連の評価結果を表１に示す。【０１３８】
（実施例３）
繊維束の切断角度が３０°、繊維長が１２．５ｍｍになるように、ロータリーカッターの切断刃の傾きと切断間隔を６．２ｍｍに調整した以外は実施例１と同様にして評価を行った。得られた一連の評価結果を表１に示す。【０１３９】
（実施例４）
繊維束切断時の幅Ｗが３０ｍｍになるように、部分分繊繊維束を巻き取る直前に、繊維束の拡幅幅維持のためのしごきローラーを設置し、部分分繊繊維束幅を調整した以外は実施例１と同様にして評価を行った。得られた一連の評価結果を表１に示す。【０１４０】
（比較例１）
部分分繊繊維束を切断する際に、繊維束の長手方向に対して角度９０°、切断間隔２５ｍｍに切断刃が設置されたロータリーカッターを用いてチョップド繊維束［Ａ］を得た以外は実施例１と同様にして評価を行った。得られた一連の評価結果を表２に示す。【０１４１】
（比較例２）
繊維束［Ｂ−１］に分繊処理を施さないまま、切断し、チョップド繊維束［Ａ］を得た以外は実施例１と同様にして評価を行った。得られた一連の評価結果を表２に示す。【０１４２】
【表１】
2018070254.tif 000003
【０１４３】
【表２】
2018070254.tif 000004
【０１４４】
実施例１〜４について、優れた力学特性（曲げ強度、弾性率）、低ばらつきを両立して発現することが確認できた。実施例３については、切断角度を大きくすることにより、繊維束端部部位における応力集中が大きくなるため、力学特性の低下が見られたが、問題ないレベルであることを確認した。また、実施例４については、切断時の繊維束幅を調整することによって、未分繊処理区間や絡合部、絡合集積部などの束間結合因子を細分化することができ、力学特性の向上と、ばらつきの低減に著しい効果があることを確認できた。【０１４５】
一方、比較例１、２について、比較例１においては、繊維束の切断角度を９０°で切断したため、繊維束端部部位での応力集中が発生し、さらに集合体［Ｙ］の含有率も高く、力学特性の低下とばらつきの増大が見られた。また、比較例２においては、強化繊維束に分繊処理を施さなかったために、集合体［Ｙ］の含有率が高く、力学特性の低下とばらつきの増大が見られた。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明は、成形時の優れた流動性と、成形品の高い力学特性とその力学特性のばらつきの低減が求められるあらゆる繊維強化樹脂成形材料に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４７】
１、１７、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、２１２  部分分繊繊維束［Ｂ］
２，１３、１５、２３、３２、４２、６４、７４  分繊処理区間
３、１４、１６、２８、３３、５２、６２、７２、８２  未分繊処理区間
４  切断刃
５  チョップド繊維束［Ａ］
１１、２５、６３  絡合部
１２、２６、７３  絡合集積部
２０  繊維束
２１  分繊手段
２２  突出部
２４  接触部
２７  毛羽溜まり
３４、３５、４３、５３、６５、７５、８３、９２  切断面
３６、３７  束状集合体
Ｆ、１１１  強化繊維
１１２ａ  第１の先端
１１２ｂ  第２の先端
１１３ａ  第１の遷移区間
１１３ｂ  第２の遷移区間
１１３Ｅａ  遷移区間の第１の終端面
１１３Ｅｂ  遷移区間の第２の終端面
１１４：不変区間
１１４Ｅａ  不変区間の一方の端面
１１５ａ  第１の遷移区間における一方の辺
１１５ｂ  第２の遷移区間における一方の辺
１１６ａ  第１の遷移区間における他方の辺
１１６ｂ  第２の遷移区間における他方の辺
１９１  繊維強化樹脂成形材料
２０１  連続強化繊維束
２０２  ボビン
２０３、２０４  ガイドローラ
２０５  ローラーカッター
２０６  集束剤付与装置
２０７  集束剤供給口
２０８  スリット状のノズル
２０９  成形基体
２１０  ロボットアーム
２１１  部分分繊処理装置
θ  切断角度
Ｌ  長手方向
ＣＦＢ、ＣＦＢ１、ＣＦＢ２、ＣＦＢ３、ＣＦＢ５ａ−ＣＦＢ５ｇ  チョップド繊維束［Ａ］
ＣＦＴＳ  強化繊維の総断面積の変化量
Ｌｄ  チョップド繊維束［Ａ］の差し渡し長さ
Ｌｆ  強化繊維の繊維長
Ｔｂ  チョップド繊維束［Ａ］の最大厚み
Ｗｂ  チョップド繊維束［Ａ］の最大幅
Ｗｄ  チョップド繊維束［Ａ］の差し渡し幅
【図１】
2018070254.tif 000005
【図２】
2018070254.tif 000006
【図３】
2018070254.tif 000007
【図４】
2018070254.tif 000008
【図５】
2018070254.tif 000009
【図６】
2018070254.tif 000010
【図７】
2018070254.tif 000011
【図８】
2018070254.tif 000012
【図９】
2018070254.tif 000013
【図１０】
2018070254.tif 000014
【図１１】
2018070254.tif 000015
【図１２】
2018070254.tif 000016
【図１３】
2018070254.tif 000017
【図１４】
2018070254.tif 000018
【図１５】
2018070254.tif 000019
【図１６】
2018070254.tif 000020
【図１７】
2018070254.tif 000021
【図１８】
2018070254.tif 000022
【図１９】
2018070254.tif 000023
【図２０】
2018070254.tif 000024
【図２１】
2018070254.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月25日(2017.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
なお、上記本発明に係るランダムマットにおいては、上記（ａ）〜（ｄ）を満たすチョップド繊維束［Ａ］が含まれていればよく、（ａ）〜（ｄ）のすべてを満たさないチョップド繊維束（例えば、上記（ａ）を満たし、上記（ｄ）において、「前記第１の先端と前記第２の先端との間において、前記繊維束横断面における前記強化繊維の総断面積の変化量が、前記繊維束の長手方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２を超えるチョップド繊維束」であり、上記（ｂ）、（ｃ）を満たさないもの、あるいは満たすもの）が、本発明の目的、効果を損なわない範囲で含まれていても差し支えない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記本発明に係るランダムマットにおいては、上記部分分繊繊維束［Ｂ］において、少なくとも１つの上記分繊処理区間の少なくとも一方の端部に上記単糸が交絡した絡合部、および／または該絡合部が集積されてなる絡合集積部が形成されている形態を採ることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
図１６は、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］の更に他の一例の平面図である。図１６において、本発明で用いるチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３は、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１の不変区間１１４を有していない点を除いて、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１と同様の形態を有する。従って、図１６のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ３の各部位には、図１４のチョップド繊維束［Ａ］ＣＦＢ１のそれに相当する部位の符号と同じ符号が付けられている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
繊維強化樹脂成形材料に用いられるマトリックス樹脂［Ｍ］としては、熱硬化性樹脂が好ましい場合がある。熱硬化性樹脂は、架橋構造を有するため、一般的に、弾性率が高く、形状安定性に優れている。これにより製造される繊維強化プラスチックにおいて、高い弾性率、良好な寸法安定性が発現される。熱硬化性樹脂は、樹脂の粘度を低粘度に調整することが出来る。そのため、適切に粘度調整された熱硬化性樹脂は、チョップド繊維束［Ａ］中に容易に含浸させることが出来る。また、熱硬化性樹脂の粘度を適宜調整することにより、繊維強化プラスチックを製造するどの過程においても、必要に応じて、樹脂を付与することが出来る。また、室温で樹脂が未硬化の状態にある成形材料は、柔軟性を有する。そのため、そのような成形材料は、切断や型形状への追従が容易で、取り扱い性に優れる。他にも、室温でタック性をもたせるよう設計することが出来るため、このような成形材料は、互いにあるいは他の基体に押し付けるだけで一体化するため、互いの、あるいは、他の基体との積層体の形成作業が容易となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
繊維強化樹脂成形材料に用いられるマトリックス樹脂［Ｍ］としては、熱可塑性樹脂が好ましい場合がある。一般的に、熱可塑性樹脂は高い靭性を有するため、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることにより、短繊維強化プラスチックの弱点である生じたクラック同士の連結を抑制することができ、短繊維強化プラスチックの強度が向上する。特に、衝撃特性を重要視する用途では、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いるのが良い。熱可塑性樹脂を用いた成形には、通常、化学反応を伴わないため、熱可塑性樹脂を用いることにより、成形時間を短縮することが出来る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
［使用原料］
繊維束［Ｂ−１］：繊維径７．２μｍ、引張弾性率２４０ＧＰａ、単糸数５０，０００本の連続した炭素繊維束（ＺＯＬＴＥＫ社製、“Ｐａｎｅｘ３５（登録商標）”）を用いた。
マトリックス樹脂［Ｍ−１］：
ビニルエステル樹脂（ダウ・ケミカル（株）製、“デラケン（登録商標）７９０”）を１００重量部、硬化剤としてｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂（株）製、“パーブチル（登録商標）Ｚ”）を１重量部、増粘剤として酸化マグネシウム（協和化学工業（株）製、ＭｇＯ＃４０）を４重量部、内部離型剤としてステアリン酸亜鉛（堺化学工業（株）製、ＳＺ−２０００）を２重量部を、十分に混合・攪拌して得られた樹脂コンパウンドを用いた。
【国際調査報告】
2018070254.tif 000026
2018070254.tif 000027
2018070254.tif 000028
2018070254.tif 000029