(57)【要約】  少なくとも工程［Ａ］：複数の単糸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部と未分繊処理部とを交互に形成してなる部分分繊繊維束を得る部分分繊工程と、工程［Ｂ］：工程［Ａ］にて形成された部分分繊繊維束の未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断する切断工程を含むことを特徴とする分繊繊維束の製造方法、その方法により製造された分繊繊維束、その分繊繊維束を用いた繊維強化樹脂成形材料とその製造方法。切断工程［Ｂ］における切断処理を最小限に抑えることができ、ラージトウからなる繊維束をいきなりスリッター等で連続的に縦スリットして分繊処理を施す従来技術に比べ、工程トラブルの発生のリスクや切断刃の交換頻度を低減することができ、生産性を大幅に向上することができる。
2017221688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも下記工程［Ａ］および［Ｂ］を含むことを特徴とする、分繊繊維束の製造方法。
［Ａ］複数の単糸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部と未分繊処理部とを交互に形成してなる部分分繊繊維束を得る部分分繊工程。
［Ｂ］前記工程［Ａ］にて形成された部分分繊繊維束の前記未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断する切断工程。
【請求項２】
前記工程［Ｂ］においては、前記工程［Ａ］にて形成された、前記繊維束の長手方向に隣接する分繊処理部の端部間に位置する未分繊処理部の全長にわたって、該未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断することを特徴とする、請求項１に記載の分繊繊維束の製造方法。
【請求項３】
前記工程［Ａ］においては、複数の単糸からなる繊維束を長手方向に沿って走行させながら、複数の突出部を具備する分繊手段を前記繊維束に突き入れて分繊処理部を生成するとともに、少なくとも１つの前記分繊処理部における前記突出部との接触部に前記単糸が交絡する絡合部を形成し、しかる後に前記分繊手段を前記繊維束から抜き取り、前記絡合部を含む絡合蓄積部を経過した後、再度前記分繊手段を前記繊維束に突き入れて部分分繊繊維束を得ることを特徴とする、請求項１または２に記載の分繊繊維束の製造方法。
【請求項４】
前記工程［Ａ］においては、複数の単糸からなる繊維束に複数の突出部を具備する分繊手段を突き入れ、前記分繊手段を前記繊維束の長手方向に沿って走行させながら分繊処理部を生成するとともに、少なくとも１つの前記分繊処理部における前記突出部との接触部に前記単糸が交絡する絡合部を形成し、しかる後に前記分繊手段を前記繊維束から抜き取り、前記絡合部を含む絡合蓄積部を経過する位置まで前記分繊手段を走行させた後、再度前記分繊手段を前記繊維束に突き入れて部分分繊繊維束を得ることを特徴とする、請求項１または２に記載の分繊繊維束の製造方法。
【請求項５】
前記工程[Ｂ]において、部分分繊繊維束に拡幅処理を施した後に、前記未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の分繊繊維束の製造方法。
【請求項６】
さらに下記工程［Ｃ］を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の分繊繊維束の製造方法。
［Ｃ］前記工程［Ｂ］によって完全に分繊された分繊繊維束を巻き取る、巻き取り工程。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法によって得られる分繊繊維束。
【請求項８】
請求項７に記載の分繊繊維束を該分繊繊維束と交差する方向に切断し、切断された繊維束を散布して得られる強化繊維マットと、マトリックス樹脂を含む繊維強化樹脂成形材料。
【請求項９】
前記マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする、請求項８に記載の繊維強化樹脂成形材料。
【請求項１０】
前記繊維強化樹脂成形材料がシートモールディングコンパウンドであることを特徴とする、請求項８または９に記載の繊維強化樹脂成形材料。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法であって、少なくとも下記工程［Ｘ］〜［Ｚ］を有することを特徴とする、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［Ｘ］複数の単糸からなる強化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部と未分繊処理部とを交互に形成してなる部分分繊繊維束を得た後に、前記未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断することにより、分繊繊維束を得る分繊工程。
［Ｙ］前記分繊繊維束を該分繊繊維束と交差する方向に切断し、切断した繊維束を散布して、強化繊維マットを得るマット化工程。
［Ｚ］前記強化繊維マットにマトリックス樹脂を含浸させる樹脂含浸工程。
【請求項１２】
前記工程［Ｙ］における前記分繊繊維束は、前記工程［Ｘ］で得られた分繊繊維束を一旦巻き取った後巻き戻したものであることを特徴とする、請求項１１に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
【請求項１３】
少なくとも前記工程［Ｘ］〜［Ｚ］を１つのプロセス内で連続的に行うことを特徴とする、請求項１１に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
【請求項１４】
前記工程［Ｙ］においては、分繊繊維束をその長手方向に対して、角度θ（０＜θ≦９０°）で切断することを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分繊繊維束の製造方法と分繊繊維束に関し、さらに詳しくは、分繊することを想定していない、単糸数の多い安価なラージトウを、糸切れを起こすことなく、連続して分繊することを可能にした部分分繊処理を先に行い、次いでその部分分繊繊維束を完全に分割された分割繊維束へと処理する、束形状の保持性が高い分繊繊維束の製造方法とその方法により製造された分繊繊維束、およびその分繊繊維束を用いた繊維強化樹脂成形材料とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不連続の強化繊維（例えば、炭素繊維）の束状集合体（以下、繊維束ということもある。）とマトリックス樹脂からなる成形材料を用いて、加熱、加圧成形により、所望形状の成形品を製造する技術は広く知られている。このような成形材料において、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。これに対し、成形時の流動性と成形品の力学特性の両立を狙い、成形材料内の繊維束として、任意の単糸数に調整した繊維束が使用されている。【０００３】
繊維束の単糸数を調整する方法として、例えば特許文献１、２には、複数の繊維束を事前に巻き取った複数繊維束巻取体を用いて、分繊処理を行う方法が開示されている。しかし、これらの方法は、事前処理の繊維束の単糸数の制約を受けるため、調整範囲が限定され、所望の単糸数へ調整しづらいものであった。【０００４】
また、例えば特許文献３〜５には、円盤状の回転刃を用いて繊維束を所望の単糸数に縦スリットする方法が開示されている。これらの方法は、回転刃のピッチを変更することで単糸数の調整が可能ではあるものの、長手方向全長に渡って縦スリットされた繊維束は集束性がないため、縦スリット後の糸をボビンに巻き取ったり、巻き取ったボビンから繊維束を巻き出すことといった取扱いが困難になりやすい。また、縦スリット後の繊維束を搬送する際には、縦スリットによって発生した枝毛状の繊維束が、ガイドロールや送りロールなどに巻きつき、搬送が容易でなくなるおそれがある。【０００５】
また、特許文献６には、繊維方向に平行な縦スリット機能のある縦刃に加え、繊維方向に垂直な横刃を有した分繊カッターによって、縦スリットと同時に繊維を所定長に切断する方法が開示されている。この方法であれば、縦スリット後の繊維束を一旦ボビンに巻き取って搬送することが不要となり、取り扱い性は改善される。しかし、分繊カッターは、縦刃と横刃を備えるため、一方の刃が先に切断寿命に達すると、刃全体を交換せざるを得なくなる弊害が生じるものであった。【０００６】
また、例えば特許文献７、８には、外周面に複数の突起を有するロールを備え、ロールの突起を繊維束に押し込んで部分的に分繊させるようにした手法が記載されている。しかしこの手法では、基本的にロールの周速と繊維束の搬送速度が同期した同じ速度であるため、分繊処理区間と未分繊処理区間の長さ等の制御ができず、最適な形態の部分分繊繊維束を得ることは困難である。【０００７】
さらに、特許文献９には、繊維束と直交する方向に延びるモノフィラメントにより、繊維束中に、樹脂含浸容易化のための断続的に伸びる流路を形成する特殊な手法が記載されている。しかしこの手法は、繊維束中に樹脂含浸容易化のための流路を形成する技術に関するものであり、ラージトウ等の繊維束の分繊とは基本的に異なる技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２５５４４８号公報
【特許文献２】特開２００４−１００１３２号公報
【特許文献３】特開２０１３−４９２０８号公報
【特許文献４】特開２０１４−３０９１３号公報
【特許文献５】特許第５５１２９０８号公報
【特許文献６】国際公開２０１２／１０５０８０号公報
【特許文献７】特開２０１１―２４１４９４号公報
【特許文献８】米国特許公開２０１２／０２１３９９７Ａ１号公報
【特許文献９】欧州特許公開２６８７３５６Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の如く、成形時の流動性と成形品の力学特性を両立させるためには、任意の最適な単糸数に調整された繊維束が必要である。しかし、ラージトウからなる繊維束を、いきなりスリッター等で連続的に縦スリットして分繊処理を施した場合、スリットによって発生した枝毛状の繊維束が各種ロールに巻きついたり、糸自身を裁断してしまい、糸切れを起こす等の工程トラブルを発生させる場合があり、処理工程の安定性に乏しい。【００１０】
さらに、繊維束自体に撚りが存在することや、分繊処理工程で繊維束の走行中に撚りが入ることなど、繊維束が撚れた状態で、上述の縦スリット工程を通過する場合、交差した繊維束を長手方向に切断することから、縦スリット工程前後で、繊維束が寸断され、連続的に縦スリット処理が行えない不具合が発生する。【００１１】
そこで、本発明の課題は、ラージトウからなる繊維束から、複合材料成形に用いられる成形材料作製のために最適な単糸数の繊維束を形成可能な分繊繊維束を、優れた工程安定性と高い生産性をもって、効率よく円滑に製造可能な分繊繊維束の製造方法を提供することにある。特に、撚りが含まれる繊維束や、ラージトウの単糸数の多い繊維束であっても、切断刃の交換寿命等を気にすることなく、連続したスリット処理を可能とし、しかも束形状の保持性の高い分繊繊維束を作製可能な、分繊繊維束の製造方法と、その方法により製造された分繊繊維束を提供することにある。【００１２】
また、本発明のもう一つの課題は、上記製造方法によって得られる分繊繊維束をマット化し樹脂を含浸させた繊維強化樹脂成形材料と、それを作製するまでの一連の工程を備えた繊維強化樹脂成形材料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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
（１）少なくとも下記工程［Ａ］および［Ｂ］を含むことを特徴とする、分繊繊維束の製造方法。
［Ａ］複数の単糸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部と未分繊処理部とを交互に形成してなる部分分繊繊維束を得る部分分繊工程。
［Ｂ］前記工程［Ａ］にて形成された部分分繊繊維束の前記未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断する切断工程。
（２）前記工程［Ｂ］においては、前記工程［Ａ］にて形成された、前記繊維束の長手方向に隣接する分繊処理部の端部間に位置する未分繊処理部の全長にわたって、該未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断する（つまり、隣接する分繊処理部の端部間に位置する未分繊処理部の全長にわたって追加の分繊処理を施す）ことを特徴とする、（１）に記載の分繊繊維束の製造方法。
（３）前記工程［Ａ］においては、複数の単糸からなる繊維束を長手方向に沿って走行させながら、複数の突出部を具備する分繊手段を前記繊維束に突き入れて分繊処理部を生成するとともに、少なくとも１つの前記分繊処理部における前記突出部との接触部に前記単糸が交絡する絡合部を形成し、しかる後に前記分繊手段を前記繊維束から抜き取り、前記絡合部を含む絡合蓄積部を経過した後、再度前記分繊手段を前記繊維束に突き入れて部分分繊繊維束を得ることを特徴とする、（１）または（２）に記載の分繊繊維束の製造方法。
（４）前記工程［Ａ］においては、複数の単糸からなる繊維束に複数の突出部を具備する分繊手段を突き入れ、前記分繊手段を前記繊維束の長手方向に沿って走行させながら分繊処理部を生成するとともに、少なくとも１つの前記分繊処理部における前記突出部との接触部に前記単糸が交絡する絡合部を形成し、しかる後に前記分繊手段を前記繊維束から抜き取り、前記絡合部を含む絡合蓄積部を経過する位置まで前記分繊手段を走行させた後、再度前記分繊手段を前記繊維束に突き入れて部分分繊繊維束を得ることを特徴とする、（１）または（２）に記載の分繊繊維束の製造方法。
（５）前記工程[Ｂ]において、部分分繊繊維束に拡幅処理を施した後に、前記未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断することを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の分繊繊維束の製造方法。
（６）さらに下記工程［Ｃ］を含むことを特徴とする、（１）〜（５）のいずれかに記載の分繊繊維束の製造方法。
［Ｃ］前記工程［Ｂ］によって完全に分繊された分繊繊維束を巻き取る、巻き取り工程。
（７）（１）〜（６）のいずれかに記載の製造方法によって得られる分繊繊維束。
（８）（７）に記載の分繊繊維束を該分繊繊維束と交差する方向に切断し、切断された繊維束を散布して得られる強化繊維マットと、マトリックス樹脂を含む繊維強化樹脂成形材料。
（９）前記マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする、（８）に記載の繊維強化樹脂成形材料。
（１０）前記繊維強化樹脂成形材料がシートモールディングコンパウンドであることを特徴とする、（８）または（９）に記載の繊維強化樹脂成形材料。
（１１）（８）〜（１０）のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法であって、少なくとも下記工程［Ｘ］〜［Ｚ］を有することを特徴とする、繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
［Ｘ］複数の単糸からなる強化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部と未分繊処理部とを交互に形成してなる部分分繊繊維束を得た後に、前記未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断することにより、分繊繊維束を得る分繊工程。
［Ｙ］前記分繊繊維束を該分繊繊維束と交差する方向に切断し、切断した繊維束を散布して、強化繊維マットを得るマット化工程。
［Ｚ］前記強化繊維マットにマトリックス樹脂を含浸させる樹脂含浸工程。
（１２）前記工程［Ｙ］における前記分繊繊維束は、前記工程［Ｘ］で得られた分繊繊維束を一旦巻き取った後巻き戻したものであることを特徴とする、（１１）に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
（１３）少なくとも前記工程［Ｘ］〜［Ｚ］を１つのプロセス内で連続的に行うことを特徴とする、（１１）に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
（１４）前記工程［Ｙ］においては、分繊繊維束をその長手方向に対して、角度θ（０＜θ≦９０°）で切断することを特徴とする、（１１）〜（１３）のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る分繊繊維束の製造方法によれば、先に部分分繊処理を行い、先に部分分繊処理された部分分繊繊維束を完全分割繊維束へと切断処理する（追加の分繊処理を施す）ようにしたので、切断工程における切断処理を最小限に抑えることが可能となり、従来技術におけるようなラージトウからなる繊維束をいきなりスリッター等で連続的に縦スリットして分繊処理を施す場合に比べ工程トラブルの発生のリスクや切断刃の交換頻度を低減することができ、それによって生産性を大幅に向上することができる。【００１５】
また、一般に、分繊された繊維束は分繊前と比べて集束性が低下し、ばらけ易くなるが、本発明に係る方法により得られる分繊繊維束は、先に施された部分分繊処理において生成した絡合部（未分繊部分）等が、切断処理を含む分繊処理後の分繊繊維束に対して接着点等の役目を果たすことが可能となり、束形状への保持性が高く保たれる。したがって、この面からも、優れた工程安定性と高い生産性が得られる。【００１６】
また、本発明に係る繊維強化樹脂成形材料によれば、上記のような優れた工程安定性と高い生産性もって得られる分繊繊維束を切断・散布して得られる強化繊維マットと、マトリックス樹脂を含むので、成形の際に切断された繊維束を容易に望ましい形態に分布させることができ、成形の際の流動性と成形品の力学特性をバランスよく発現させることができる。【００１７】
また、本発明に係る繊維強化樹脂成形材料の製造方法によれば、一連の工程［Ｘ］〜［Ｚ］を一つのプロセスで連続的に行うことが可能になり、効率よく円滑にしかも優れた生産性をもって所望の繊維強化樹脂成形材料を製造できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における繊維束に部分分繊処理を施した部分分繊繊維束の一例を示す概略平面図である。
【図２】走行する繊維束に分繊手段を突き入れて部分分繊繊維束を作製する一例を示す（Ａ）概略平面図と（Ｂ）概略側面図である。
【図３】繊維束に移動する分繊手段を突き入れる移動サイクルの一例を示す（Ａ）概略平面図と（Ｂ）概略側面図である。
【図４】繊維束に移動する分繊手段を突き入れる移動サイクルの他の例を示す概要説明図である。
【図５】回転分繊手段を突き入れる移動サイクルの一例を示す説明図である。
【図６】本発明における切断工程の一例を示す（Ａ）部分分繊繊維束の概略平面図と（Ｂ）切断工程により該部分分繊繊維束から作製された本発明による分繊繊維束の概略平面図である。
【図７】本発明に係る方法において拡幅処理を施す場合の一例を示す（Ａ）拡幅処理前の部分分繊繊維束の概略平面図と（Ｂ）拡幅処理後でかつ切断処理前の部分分繊繊維束の概略平面図である。
【図８】本発明の一実施態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造方法を示す概略構成図である。
【図９】本発明における分繊繊維束をその長手方向に対して斜めに切断する場合の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る分繊繊維束の製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は当該図面の態様に何ら限定されるものではない。
【００２０】
本発明に係る分繊繊維束の製造方法は、［Ａ］複数の単糸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部と未分繊処理部とを交互に形成してなる部分分繊繊維束を得る部分分繊工程と、［Ｂ］工程［Ａ］にて形成された部分分繊繊維束の未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断する切断工程とを有するが、先ず、部分分繊工程［Ａ］について説明する。
【００２１】
図１は、本発明における繊維束に部分分繊処理を施した部分分繊繊維束の一例を示しており、図２は、その部分分繊処理の一例を示している。この部分分繊繊維束の製造について、図２を用いて説明する。図２は、走行する繊維束に分繊手段（部分分繊手段）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１００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１００が供給されていることを表す。
【００２２】
分繊手段２００は、繊維束１００に突き入れ易い突出形状を有する突出部２１０を具備しており、走行する繊維束１００に突き入れ、繊維束１００の長手方向に略平行な分繊処理部１５０を生成する。ここで、分繊手段２００は、繊維束１００の側面に沿う方向に突き入れることが好ましい。繊維束の側面とは、繊維束の断面が、横長の楕円もしくは横長の長方形のような扁平形状であるとした場合の断面端部における垂直方向の面（例えば、図２に示す繊維束１００の側表面に相当する）である。また、具備する突出部２１０は、１つの分繊手段２００につき１つでもよく、また複数であってもよい。１つの分繊手段２００で突出部２１０が複数ある場合、突出部２１０の磨耗頻度が減ることから、交換頻度を減らすことも可能となる。さらに、分繊する繊維束数に応じて、複数の分繊手段２００を同時に用いることも可能である。複数の分繊手段２００を、並列、互い違い、位相をずらす等して、複数の突出部２１０を任意に配置することができる。
【００２３】
複数の単糸からなる繊維束１００を、分繊手段２００により本数のより少ない分繊束に分けていく場合、複数の単糸は、実質的に繊維束１００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２１１付近に単糸が交絡する絡合部１６０を形成する場合がある。
【００２４】
ここで、絡合部１６０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単糸同士の交絡を分繊手段２００により接触部２１１に形成（移動）させる場合や、分繊手段２００によって新たに単糸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。
【００２５】
任意の範囲に分繊処理部１５０を生成した後、分繊手段２００を繊維束１００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１１０が生成し、それと同時に上記のように生成された絡合部１６０が分繊処理区間１１０の端部部位に蓄積され、絡合部１６０が蓄積した絡合蓄積部１２０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１４０として分繊処理時に絡合蓄積部１２０付近に生成する。
【００２６】
その後再度分繊手段２００を繊維束１００に突き入れることで、未分繊処理部１９０で形成される未分繊処理区間１３０が生成し、繊維束１００の長手方向に沿って、分繊処理区間１１０と未分繊処理区間１３０とが交互に配置されてなる部分分繊繊維束１８０が形成される。
【００２７】
ここで、個々の区間の長さとしては、上記分繊処理区間１１０の長さが、３０ｍｍ以上１５００ｍｍ以下であることが好ましく、上記未分繊処理区間１３０の長さが、１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることが好ましい。かかる範囲において、後の未分繊処理区間の切断工程において、切断ミスを抑制し、安定して分繊繊維束を得ることができる。ここで、分繊処理区間の長さが短すぎたり、未分繊処理区間の長さが長すぎると、未分繊処理区間の切断工程において繊維束そのものを切断する切断ミスが発生し、糸切れする場合がある。一方、分繊処理区間の長さが長すぎたり、未分繊処理区間の長さが短すぎると、形成される絡合部、ならびに絡合蓄積部が肥大化し、上手く未分繊処理区間を切断できない場合がある。
【００２８】
繊維束１００の走行速度は変動の少ない安定した速度が好ましく、一定の速度がより好ましい。
【００２９】
分繊手段２００は、本発明の目的が達成できる範囲であれば特に制限がなく、金属製の針や薄いプレート等の鋭利な形状のような形状を備えたものが好ましい。分繊手段２００は、分繊処理を行う繊維束１００の幅方向に対して、複数の分繊手段２００を設けることが好ましく、分繊手段２００の数は、分繊処理を行う繊維束１００の構成単糸本数Ｆ（本）によって任意に選択できる。分繊手段２００の数は、繊維束１００の幅方向に対して、（Ｆ／１００００−１）個以上（Ｆ／５０−１）個未満とすることが好ましい。（Ｆ／１００００−１）個未満であると、後工程で強化繊維複合材料にした際に力学特性の向上が発現しにくく、（Ｆ／５０−１）個以上であると分繊処理時に糸切れや毛羽立ちのおそれがある。
【００３０】
本発明において使用する繊維束１００は、複数の単糸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。このうち、強化繊維を用いることが好ましく、中でも、炭素繊維、アラミド繊維およびガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。これらは単独で使用してもよく２種類以上を併用することもできる。中でも炭素繊維は、軽量でかつ強度に優れた複合材料を提供することが可能となるので、特に好適である。炭素繊維としては、ＰＡＮ系、ピッチ系のいずれでもよく、その平均繊維径は３〜１２μｍが好ましく、６〜９μｍがより好ましい。
【００３１】
炭素繊維の場合は、通常、連続繊維からなる単糸が３０００〜６００００本程度集束した繊維束を、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。単糸数にも制約はなく、単糸数が多い、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。
【００３２】
強化繊維を用いる際は、強化繊維複合材料とする際のマトリックス樹脂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。また、強化繊維の毛羽立ちを防止したり、強化繊維ストランドの集束性を向上させたり、マトリックス樹脂との接着性を向上する等の目的でサイジング剤が付与されていても構わない。サイジング剤としては、特に限定されないが、エポキシ基、ウレタン基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を有する化合物が使用でき、これらは１種または２種以上を併用してもよい。
【００３３】
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、繊維束を構成する単糸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。
【００３４】
本発明における部分分繊工程においては、繊維束が走行する場合に限らず、図３に示すように、静止状態の繊維束１００に対して、分繊手段２００を突き入れ（矢印（１））、その後、分繊手段２００を繊維束１００に沿って走行（矢印（２））させながら分繊処理部１５０を生成し、その後、分繊手段２００を抜き取る（矢印（３））方法でもよい。その後は、図４（Ａ）に示すように、静止していた繊維束１００を矢印（３）、（４）で示すタイミングにて一定距離移動させた後に、分繊手段２００を元の位置（矢印（４））に戻してもよいし、図４（Ｂ）に示すように、繊維束１００は移動させず、分繊手段２００が絡合蓄積部１２０を経過するまで移動（矢印（４））させてもよい。
【００３５】
繊維束１００を一定距離移動させつつ分繊処理を行う場合には、図３（Ｂ）または図４（Ａ）に示すように、分繊手段２００を突き入れている分繊処理時間（矢印（２）で示す動作の時間）と、分繊手段２００を抜き取り、再度繊維束に突き入れるまでの時間（矢印（３）、（４）、（１）で示す動作の時間）が、制御されることが好ましい。この場合、分繊手段２００の移動方向は図の（１）〜（４）の繰り返しとなる。
【００３６】
また、繊維束１００は移動させず、分繊手段２００が絡合蓄積部１２０を経過するまで分繊手段２００を移動させつつ分繊処理を行う場合には、図４（Ｂ）に示すように、分繊手段を突き入れている分繊処理時間（矢印（２）または矢印（６）で示す動作の時間）と、分繊手段２００を抜き取り、再度繊維束に突き入れるまでの時間（矢印（３）、（４）、（５）または矢印（３）、（４）、（１）で示す動作の時間）が、制御されることが好ましい。この場合にも、分繊手段２００の移動方向は図の（１）〜（４）の繰り返しとなる。
【００３７】
このように、分繊手段２００によって、分繊処理区間と未分繊処理区間とが交互に形成され、未分繊処理区間が繊維束の全長に対して所定範囲内の比率になるように部分分繊繊維束が製造されることが好ましい。
【００３８】
なお、繊維束１００を構成する単糸の交絡状態によっては、任意長さの未分繊処理区間を確保する（例えば図２において、分繊処理区間１１０を処理後、一定長さの未分繊処理区間１３０を確保した上で次の分繊処理部１５０を処理する）ことなく、分繊処理区間の終端部近傍から、引き続き分繊処理を再開することもできる。例えば、図４（Ａ）に示すように、繊維束１００を間欠的に移動させながら分繊処理を行う場合は、分繊手段２００が分繊処理を行った（矢印（２））後、繊維束１００の移動長さを、直前で分繊処理した長さより短くすることで、再度分繊手段２００を突き入れる位置（矢印（１））が、直前に分繊処理した分繊処理区間に重ねることができる。一方、図４（Ｂ）に示すように分繊手段２００自身を移動させながら分繊処理を行う場合は、一旦、分繊手段２００を抜き取った後（矢印（３））、一定長さを移動させる（矢印（４））ことなく、再び分繊手段２００を繊維束に突き入れる（矢印（５））ことができる。
【００３９】
このような分繊処理は、繊維束１００を構成する複数の単糸同士が交絡している場合、繊維束内で単糸が実質的に引き揃った状態にはないため、繊維束１００の幅方向に対して、既に分繊処理された位置や、分繊手段２００を抜き取った箇所と同じ位置に再度分繊手段２００を突き入れても、単糸レベルで突き入れる位置がずれやすく、直前に形成された分繊処理区間とは、分繊された状態（空隙）が連続することなく、別々の分繊処理区間として存在させることができる。
【００４０】
分繊処理１回あたり分繊する分繊処理区間（分繊距離１７０）の長さは、分繊処理を行う繊維束の単糸交絡状態にもよるが、３０ｍｍ以上１５００ｍｍ未満が好ましい。３０ｍｍ未満であると分繊処理の効果が不十分であり、１５００ｍｍ以上になると強化繊維束によっては糸切れや毛羽立ちのおそれがある。
【００４１】
さらに、分繊手段２００が複数設けられる場合には、交互に形成される分繊処理区間と未分繊処理区間とを、繊維束の幅方向に対して、略平行に複数設けることもできる。この際、前述したように、複数の分繊手段２００を、並列、互い違い、位相をずらす等して、複数の突出部２１０を任意に配置することができる。
【００４２】
また更に、複数の突出部２１０を、独立して制御することもできる。分繊処理に要する時間や、突出部２１０が検知する押圧力により、個々の突出部２１０が独立して分繊処理することも好ましい。
【００４３】
いずれの場合であっても、繊維束走行方向上流側に配置した、繊維束を巻き出す巻き出し装置（図示せず）などから繊維束を巻き出す。繊維束の巻き出し方向は、ボビンの回転軸と垂直に交わる方向に引き出す横出し方式や、ボビン（紙管）の回転軸と同一方向に引き出す縦出し方式が考えられるが、解除撚りが少ないことを勘案すると横出し方式が好ましい。
【００４４】
また、巻き出し時のボビンの設置姿勢については、任意の方向に設置することができる。中でも、クリールにボビンを突き刺した状態において、クリール回転軸固定面でない側のボビンの端面が水平方向以外の方向を向いた状態で設置する場合は、繊維束に一定の張力がかかった状態で保持されることが好ましい。繊維束に一定の張力が無い場合は、繊維束がパッケージ（ボビンに繊維束が巻き取られた巻体）からズレ落ちパッケージから離れる、もしくは、パッケージから離れた繊維束がクリール回転軸に巻きつくことで、巻き出しが困難になることが考えられる。
【００４５】
また、巻き出しパッケージの回転軸固定方法としては、クリールを使う方法の他に、平行に並べた２本のローラーの上に、ローラーと平行にパッケージを載せ、並べたローラーの上でパッケージを転がすようにして、繊維束を巻き出す、サーフェス巻き出し方式も適用可能である。
【００４６】
また、クリールを使った巻き出しの場合、クリールにベルトをかけ、その一方を固定し、もう一方に錘を吊るす、バネで引っ張るなどして、クリールにブレーキをかけることで、巻き出し繊維束に張力を付与する方法が考えられる。この場合、巻き径に応じて、ブレーキ力を可変することが、張力を安定させる手段として有効である。
【００４７】
また、分繊後の単糸本数の調整には、繊維束を拡幅する方法と、繊維束の幅方向に並べて配置した複数の分繊手段のピッチによって調整が可能である。分繊手段のピッチを小さくし、繊維束幅方向により多くの分繊手段を設けることで、より単糸本数の少ない、いわゆる細束に分繊処理が可能となる。また、分繊手段のピッチを狭めずとも、分繊処理を行う前に繊維束を拡幅し、拡幅した繊維束をより多くの分繊手段で分繊することでも、単糸本数の調整が可能である。
【００４８】
ここで拡幅とは、繊維束１００の幅を拡げる処理を意味する。拡幅処理方法としては特に制限がなく、振動ロールを通過させる振動拡幅法、圧縮した空気を吹き付けるエア拡幅法などが好ましい。
【００４９】
本発明では分繊手段２００の突き入れと抜き取りを繰り返して分繊処理部１５０を形成する。その際、再度突き入れるタイミングは、分繊手段２００を抜き取った後の経過時間で設定することが好ましい。また、再度抜き取るタイミングも、分繊手段２００を突き入れた後の経過時間で設定することが好ましい。突き入れ、および／または抜き取りのタイミングを時間で設定することで、所定距離間隔の分繊処理区間１１０および、未分繊処理区間１３０を生成することが可能となり、分繊処理区間１１０と未分繊処理区間１３０の比率も任意に決定することが可能となる。また、所定時間間隔は、常時同じでもよいが、分繊処理を進めた距離に応じて長くしていくもしくは短くしていくことや、その時々の繊維束の状態に応じて、例えば繊維束が元々もっている毛羽や単糸の交絡が少ない場合には、所定時間間隔を短くするなど、状況に応じて変化させてもよい。
【００５０】
繊維束１００に分繊手段２００を突き入れると、分繊処理の経過にしたがって、生成する絡合部１６０が突出部２１０を押し続けるため、分繊手段２００は絡合部１６０から押圧力を受ける。
【００５１】
前述の通り、複数の単糸は実質的に繊維束１００内で引き揃った状態ではなく、単糸レベルで交絡している部分が多く、さらに繊維束１００の長手方向においては、交絡が多い箇所と少ない箇所が存在する場合がある。単糸交絡の多い箇所は分繊処理時の押圧力の上昇が早くなり、逆に、単糸交絡の少ない箇所は押圧力の上昇が遅くなる。したがって、本発明における分繊手段２００には、繊維束１００からの押圧力を検知する押圧力検知手段を備えることが好ましい。
【００５２】
また、分繊手段２００の前後で繊維束１００の張力が変化することがあるため、分繊手段２００の近辺には繊維束１００の張力を検知する張力検知手段を少なくとも１つ備えてもよく、複数備えて張力差を演算してもよい。これら押圧力、張力、張力差の検知手段は、個別に備えることもでき、いずれかを組み合わせて設けることもできる。ここで、張力を検知する張力検知手段は、分繊手段２００から繊維束１００の長手方向に沿って前後の少なくとも一方１０〜１０００ｍｍ離れた範囲に配置することが好ましい。
【００５３】
これら押圧力、張力、張力差は、検出した値に応じて分繊手段２００の抜き出しを制御することが好ましい。検出した値の上昇に伴って、任意に設定した上限値を超えた場合に分繊手段２００を抜き出すよう制御することが更に好ましい。上限値は、押圧力、張力の場合は０．０１〜１Ｎ／ｍｍの範囲、張力差は０．０１〜０．８Ｎ／ｍｍの範囲で上限値を設定することが好ましい。なお、上限値は、繊維束の状態に応じて、±１０％の幅で変動させてもよい。ここで、押圧力、張力、張力差の単位（Ｎ／ｍｍ）は、繊維束１００の幅あたりに作用する力を示す。
【００５４】
押圧力、張力、張力差の上限値の範囲を下回ると、分繊手段２００を突き入れてすぐに、分繊手段２００を抜き取る押圧力や張力、張力差に到達するため、十分な分繊距離が取れず、分繊処理区間１１０が短くなりすぎ、本発明で得ようとする部分分繊処理が施された繊維束が得られなくなる。一方、上限値の範囲を上回ると、分繊手段２００を突き入れた後、分繊手段２００を抜き取る押圧力や張力、張力差に到達する前に繊維束１００に単糸の切断が増えるため、部分分繊処理が施された繊維束が枝毛状に飛び出すことや、発生する毛羽が増えるなどの不具合が発生しやすくなる。飛び出した枝毛は、搬送中のロールに巻きついたり、毛羽は駆動ロールに堆積し繊維束に滑りを発生させたりする等、搬送不良を発生させやすくする。
【００５５】
分繊手段２００の抜き取りタイミングを時間で制御する場合とは異なり、押圧力、張力、張力差を検知する場合には、部分分繊処理時に繊維束１００を切断するほどの力がかかる前に分繊手段２００を抜き取るため、繊維束１００に無理な力がかからなくなり、連続した分繊処理が可能になる。
【００５６】
更に、繊維束１００が部分的に切断されたような枝切れや毛羽立ちの発生を抑えつつ、分繊処理区間１１０が長く、かつ、絡合蓄積部１２０の形状が長手方向に安定的な繊維束１００を得るためには、押圧力は、０．０４〜０．４Ｎ／ｍｍ、張力は０．０２〜０．２Ｎ／ｍｍ範囲、張力差は０．０５〜０．５Ｎ／ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００５７】
繊維束１００に突き入れた分繊手段２００から繊維束１００の長手方向に沿った前後の少なくとも一方１０〜１０００ｍｍ離れた範囲において、繊維束１００の撚りの有無を検知する撮像手段を具備することも好ましい。この撮像により、撚りの位置をあらかじめ特定し、撚りに分繊手段２００を突き入れないように制御することで、突き入れミスを防止することができる。また、突き入れた分繊手段２００に撚りが接近した際に、分繊手段２００を抜き出すこと、つまり撚りを分繊処理しないことで、繊維束１００の狭幅化を防ぐことが出来る。ここで、突き入れミスとは、撚りに分繊手段２００を突き入れてしまい、繊維束１００を分繊手段２００の突き入れ方向に押し動かすのみで、分繊処理されないことをいう。
【００５８】
分繊手段２００が繊維束１００の幅方向に複数存在し、かつ、等間隔に配置される構成では、繊維束１００の幅が変化すると、分繊された単糸本数も変化するため、安定した単糸本数の分繊処理が行えなくなることがある。また、撚りを無理やり分繊処理すると、繊維束１００を単糸レベルで切断し毛羽を多く発生させるため、絡合部１６０が集積されてなる絡合蓄積部１２０の形状が大きくなる。大きな絡合蓄積部１２０を残しておくと、巻体から解舒される繊維束１００に引っかかりやすくなる。
【００５９】
繊維束１００の撚りを検知した場合、前述の撚りに分繊手段２００を突き入れないように制御する以外にも、繊維束１００の走行速度を変化させてもよい。具体的には、撚りを検知した後、分繊手段２００が繊維束１００から抜き出ているタイミングで、撚りが分繊手段２００を経過するまでの間、繊維束１００の走行速度を早くすることで、効率よく撚りを回避することができる。
【００６０】
また、撮像手段で得られた画像を演算する画像演算処理手段を更に備え、画像演算処理手段の演算結果に基づき、分繊手段２００の押圧力を制御する押圧力制御手段を更に備えてもよい。例えば、画像演算処理手段が撚りを検知した場合、分繊手段が撚りを経過する際の撚りの通過性をよくすることが出来る。具体的には、撮像手段により撚りを検知し、突出部２１０が検知した撚りに接触する直前から通過するまで、押圧力が低減するように分繊手段２００を制御することが好ましい。撚りを検知した際、押圧力の上限値の０．０１〜０．８倍の範囲に低減させることが好ましい。この範囲を下回る場合、実質的に押圧力を検知できなくなり、押圧力の制御が困難になったり、制御機器自体の検出精度を高める必要が生じる。また、この範囲を上回る場合には、撚りを分繊処理する頻度が多くなり、繊維束が細くなる。
【００６１】
突出部２１０を備えた分繊手段２００を単純に繊維束１００に突き入れる以外にも、分繊手段として回転可能な回転分繊手段２２０を用いることも好ましい態様である。図５は、回転分繊手段を突き入れる移動サイクルの一例を示す説明図である。回転分繊手段２２０は繊維束１００の長手方向に直交する回転軸２４０を備えた回転機構を有しており、回転軸２４０の表面には突出部２１０が設けられている。図中の繊維束走行方向Ｂ（矢印）に沿って繊維束１００が走行するのに合わせ、回転分繊手段２２０に設けられた突出部２１０が繊維束１００に突き入れられ、分繊処理が始まる。ここで、図示は省略するが、回転分繊手段２２０は、押圧力検知機構と回転停止位置保持機構を有していることが好ましい。双方機構によって、所定の押圧力が回転分繊手段２２０に作用するまでは、図５（Ａ）の位置で回転停止位置を保持し分繊を続ける。突出部２１０に絡合部１６０が生じる等、所定の押圧力を超えると、図５（Ｂ）のように、回転分繊手段２２０が回転を始める。その後、図５（Ｃ）のように、突出部２１０（黒丸印）が繊維束１００から抜け、次の突出部２１０（白丸印）が繊維束１００に突き入る動作を行う。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）の動作が短ければ短いほど、未分繊処理区間は短くなるため、繊維束の分繊処理区間の割合を多くしたい場合には図５（Ａ）〜図５（Ｃ）の動作を短くすることが好ましい。
【００６２】
回転分繊手段２２０に突出部２１０を多く配置することで、分繊処理割合の多い繊維束１００を得られたり、回転分繊手段２２０の寿命を長くしたりすることができる。分繊処理割合の多い繊維束とは、繊維束内における分繊処理された長さを長くした繊維束もしくは、分繊処理された区間と未分繊処理の区間との発生頻度を高めた繊維束のことである。また、１つの回転分繊手段に設けられた突出部２１０の数が多いほど、繊維束１００と接触して突出部２１０が磨耗する頻度を減らすことにより、寿命を長くすることができる。突出部２１０を設ける数としては、円盤状の外縁に等間隔に３〜１２個配置することが好ましく、より好ましくは４〜８個である。
【００６３】
このように、分繊処理割合と突出部の寿命とを優先させつつ、繊維束幅が安定した繊維束１００を得ようとする場合、回転分繊手段２２０には、撚りを検知する撮像手段を有していることが好ましい。具体的には、撮像手段が撚りを検知するまでの通常時は、回転分繊手段２２０は回転および停止を間欠的に繰り返すことで分繊処理を行い、撚りを検知した場合には、回転分繊手段２２０の回転速度を通常時より上げる、および／または停止時間を短くすることで、繊維束幅を安定させることができる。
【００６４】
前記停止時間をゼロに、つまり、停止せず連続して回転し続けることもできる。
【００６５】
また、回転分繊手段２２０の間欠的な回転と停止を繰り返す方法以外にも、常に回転分繊手段２２０を回転し続けてもよい。その際、繊維束１００の走行速度と回転分繊手段２２０の回転速度とを、相対的にいずれか一方を早くする、もしくは遅くすることが好ましい。速度が同じ場合には、突出部２１０を繊維束１００に突き刺す／抜き出す、の動作が行われるため、分繊処理区間は形成できるものの、繊維束１００に対する分繊作用が弱いため、分繊処理が十分に行われない場合がある。またいずれか一方の速度が相対的に早過ぎる、もしくは遅すぎる場合には、繊維束１００と突出部２１０とが接触する回数が多くなり、擦過によって糸切れするおそれがあり、連続生産性に劣ることがある。
【００６６】
本発明における部分分繊工程では、分繊手段２００、回転分繊手段２２０の突き入れと抜き取りを、分繊手段２００、回転分繊手段２２０の往復移動によって行う往復移動機構を更に有してもよい。また、分繊手段２００、回転分繊手段２２０を繊維束１００の繰り出し方向に沿って往復移動させるための往復移動機構を更に有することも好ましい態様である。往復移動機構には、圧空や電動のシリンダやスライダなどの直動アクチュエータを用いることができる。
【００６７】
次に、本発明に係る分繊繊維束の製造方法の切断工程［Ｂ］（上述の部分分繊工程［Ａ］にて形成された部分分繊繊維束の未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って（該繊維束の長手方向に沿う方向に）切断する工程）について説明する。
【００６８】
図６は、本発明における切断工程［Ｂ］の一例を示す（Ａ）部分分繊繊維束の概略平面図と（Ｂ）切断工程により該部分分繊繊維束から作製された本発明による分繊繊維束の概略平面図である。本発明における切断工程［Ｂ］では、図６（Ａ）に示すように、前述したような部分分繊工程［Ａ］にて形成された部分分繊繊維束１８０の未分繊処理部１９０が、図に示す未分繊処理部の切断部３００に沿って切断される。例えば、部分分繊繊維束１８０に並列に複数形成されている分繊処理部１５０のそれぞれに、切断手段４００（例えば、前述の突出部２１０とは異なり、未分繊処理部１９０を切断していくことが可能な鋭利なプレート状の刃からなる手段）が挿入され、部分分繊繊維束１８０が走行され、あるいは、部分分繊繊維束１８０に対して切断手段４００が移動されて、未分繊処理部１９０が切断部３００に沿って切断されていく。
【００６９】
この切断手段４００の分繊処理部１５０への挿入においては、各分繊処理部１５０とそれに挿入される切断手段４００の位置がほぼ合っていればよく、切断手段４００が未分繊処理部１９０を切断部３００に沿って切断していき、切断された部分が後続の分繊処理部１５０へとつながっていければよい。
【００７０】
切断手段４００によって部分分繊繊維束１８０の未分繊処理部１９０が切断部３００に沿って切断されると、図６（Ｂ）に示すように、複数の完全に分割された分割繊維束３０１が得られ、これら分割繊維束３０１の束が、本発明における分繊繊維束１０として作製されることになる。このような切断工程［Ｂ］を経て得られた分繊繊維束１０は、例えば、それぞれ分割繊維束３０１ごとに巻き取られる（巻き取り工程［Ｃ］）。ただし、分繊繊維束１０の巻き取りについては、全分割繊維束３０１をまとめて巻き取ることも可能であり、適切に分けた複数本の分割繊維束３０１ごとに巻き取ることも可能である。
【００７１】
また、本発明に係る分繊繊維束の製造方法においては、上記切断工程［Ｂ］は、前記部分分繊工程［Ａ］にて形成された部分分繊繊維束１８０の未分繊処理部１９０に対して、該繊維束の長手方向に沿って追加の分繊処理を施す追加分繊工程とみることもできる。
【００７２】
この追加分繊工程では、例えば、前述の切断工程［Ｂ］において用いる切断手段４００の代替として、前記工程［Ａ］において用いられるような分繊手段２００を分繊処理部１５０へ挿入し、前記未分繊処理部の切断部３００に対して追加の分繊処理を施すことができる。この分繊手段２００の分繊処理部１５０への挿入においては、前記工程［Ｂ］と同様、分繊手段２００が未分繊処理部１９０を切断部３００に沿って分繊していき、分繊された部分が後続の分繊処理部１５０へとつながるように追加分繊されればよい。
【００７３】
分繊手段２００によって部分分繊繊維束１８０の未分繊処理部１９０が切断部３００に沿って切断されると、前記工程［Ｂ］を経た場合と同様に、図６（Ｂ）に示すように、複数の完全に分割された分割繊維束３０１が得られ、これら分割繊維束３０１の束が、本発明における分繊繊維束１０として作製されることになる。
【００７４】
このように本発明に係る方法では、前述の部分分繊工程［Ａ］を先に実行し、部分分繊工程［Ａ］にて形成された部分分繊繊維束１８０の未分繊処理部１９０を切断工程［Ｂ］で切断処理（上記追加の分繊処理を含む概念）して完全に分割された分割繊維束３０１を作製するようにしたので、前述の如く、従来技術におけるようなラージトウからなる繊維束をいきなりスリッター等で連続的に縦スリットして分繊処理を施す場合に比べ、切断工程における切断処理を最小限に抑えることができ、工程トラブルの発生のリスクや切断刃の交換頻度を大幅に低減することができ、それによって生産性を大幅に向上することができる。
【００７５】
また、本発明における切断工程［Ｂ］では、先に施された部分分繊処理［Ａ］において生成した絡合部１６０等が、接着点等の役目を果たすことが可能となり、束形状への保持性が高く保たれる。この面からも、優れた工程安定性と高い生産性が得られることになる。
【００７６】
本発明に係る分繊繊維束の製造方法においては、切断工程［Ｂ］において、部分分繊繊維束に拡幅処理を施した後に、その未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断するようにすることもできる。例えば図７に示すように、図７（Ａ）に示す、先に施された部分分繊処理［Ａ］にて作製された、絡合蓄積部１２０等を有し、分繊処理部１５０と未分繊処理部１９０が交互に形成された拡幅処理前の部分分繊繊維束１８０に対して、図７（Ｂ）に示すように拡幅処理を施し、拡幅処理後の部分分繊繊維束１８０に対し、前述と同様の切断処理を施していくことができる。拡幅処理によって拡張された分繊処理部１５０ａに未分繊処理部の切断手段４００が挿入されるが、分繊処理部１５０ａが拡幅されているので切断手段４００を突き入れやすくなり、切断手段４００の突き入れ操作、それに続く切断部３００に沿っての切断操作が容易化される。したがって、工程安定性と生産性がさらに高められる。ここで拡幅処理の方法に特に限定はなく、拡幅ローラーを部分分繊繊維束に押し当てるような方式や、振動ロールを通過させる振動拡幅法、圧縮した空気を吹き付けるエア拡幅法などが挙げられるが、的確に切断手段を分繊処理部に突き入れる観点から、前記振動拡幅法や前記エア拡幅法のように、部分分繊繊維束に振動を与えるようないわゆる“動的”なものよりも、拡幅ローラーを押し当てるような“静的”な手法の方がより好ましい。ここで、拡幅ローラーとは例えば、円柱の中央の断面積が両端部の断面積よりも大きいような、いわゆる逆堤形状のようなものが挙げられる。
【００７７】
次に、本発明に係る繊維強化樹脂成形材料について説明する。
本発明における繊維強化樹脂成形材料は、上記のような分繊繊維束を切断・散布して得られる強化繊維マットと、マトリックス樹脂を含むものである。
【００７８】
ここで、本発明に係る切断された前記分繊繊維束の平均繊維長としては、５〜１００ｍｍの範囲にあることが好ましく、１０〜８０ｍｍの範囲にあることがより好ましい。また、繊維長の分布としては、単一の繊維長の分布であっても構わないし、２種類以上の混合であっても構わない。
【００７９】
また、マトリックス樹脂としては特に制限はなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも使用可能であり、成形品としての機械特性を大きく低下させない範囲で適宜選択することができる。例示するなら、熱硬化性樹脂であれば、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノシキ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂などを用いることができる。中でも、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のいずれか、もしくはこれらの混合物からなることが好ましい。また、熱可塑性樹脂であれば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン６樹脂、ナイロン６，６樹脂等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂等の樹脂を用いることができる。中でも、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のいずれかからなることが好ましい。本発明においては、マトリックス樹脂の含浸性や、含浸工程への適用性の観点から、熱硬化性樹脂がより好ましく用いることができる。
【００８０】
図８は、本発明の一実施態様に係る繊維強化樹脂成形材料の製造方法を示している。
図８において、１は本発明における、少なくとも強化繊維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の製造工程の全体を示しており、該製造工程１は、少なくとも、複数の単糸からなる強化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部と未分繊処理部とを交互に形成してなる部分分繊繊維束を得た後に、前記未分繊処理部を、該繊維束の長手方向に沿って切断、および／または追加で分繊することにより、分繊繊維束を得る分繊工程［Ｘ］２と、分繊繊維束１０を切断して散布し、強化繊維マット８ｂを得るマット化工程［Ｙ］３と、強化繊維マット８ｂにマトリックス樹脂（本実施態様では、熱硬化性樹脂８ｃ）を含浸させる樹脂含浸工程［Ｚ］４を有している。
【００８１】
複数のクリール５から繰り出された複数の単糸の強化繊維６ａからなる強化繊維束６が分繊工程［Ｘ］２に供給され、その工程２にて前述の如く分繊処理が行われ、分繊繊維束１０が作製される。
【００８２】
作製された分繊繊維束１０は、続いて（連続して）、マット化工程［Ｙ］３に供給され、その工程３にて、カッターユニット７で不連続の繊維束に切断された後、散布機構８ａを通して、例えば周回されるベルト１１上に、強化繊維マット８ｂが形成されるように散布される。この強化繊維マット８ｂにマトリックス樹脂としての熱硬化性樹脂８ｃが含浸されるが、本実施態様では、強化繊維マット８ｂと供給された含浸されるべき熱硬化性樹脂８ｃとが、強化繊維マット８ｂの上下両側に順次供給されてくるフィルム９に挟まれ、挟まれた状態で例えば複数の樹脂含浸ローラー１２間で加圧されることによって、樹脂含浸工程［Ｚ］４における樹脂含浸が促進されている。マトリックス樹脂が含浸された強化繊維マット８ｂは、連続したシート状の繊維強化樹脂成形材料１３として、図に示すように折り重ねられたり、巻き取られたりして、一連の連続した繊維強化樹脂成形材料の製造工程１が終了する。繊維強化樹脂成形材料１３は、例えば、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）として製造される。
【００８３】
このように、先ず分繊繊維束１０を作製し、該分繊繊維束１０を切断、散布して分繊繊維束由来の強化繊維マット８ｂを作製し、それにマトリックス樹脂８ｃを含浸させて繊維強化樹脂成形材料１３を得るようにしたので、分繊繊維束１０を切断／散布して不連続繊維の繊維束の中間基材としての強化繊維マット８ｂとした際に、任意の最適な単糸数に調整された繊維束で構成させることが可能となり、それにマトリックス樹脂８ｃを含浸させた繊維強化樹脂成形材料１３では、成形の際の流動性と成形品の力学特性をバランスよく発現させることが可能になる。
【００８４】
特に、分繊繊維束１０の作製工程では、前述の如く、繊維束を連続して安定的にスリット可能で、最適な形態の分繊繊維束１０を容易に効率よく製造することができる。特に、撚りが含まれる繊維束や、ラージトウの単糸数の多い繊維束であっても、回転刃の交換寿命を気にすることなく、連続したスリット処理を可能とすることができる。さらに、安価なラージトウの連続スリット処理が可能となり、それによって最終的な成形品の材料コスト、製造コストの低減をはかることが可能になる。
【００８５】
ここで、上述の繊維強化樹脂成形材料の製造工程１では、効率よく円滑にしかも優れた生産性をもって所望の繊維強化樹脂成形材料１３を製造することができるという観点から、好ましい例として一連の工程［Ｘ］〜［Ｚ］を一つのプロセスで連続的に行う態様を示しているが、必ずしも一連の工程［Ｘ］〜［Ｚ］を一つのプロセスで連続的に行う必要はなく、例えば工程［Ｘ］を経て得られた分繊繊維束を一旦巻き取った後に、工程［Ｙ］に供してもよい。
【００８６】
また、本発明においては、図８に示したようなマット化工程［Ｙ］３において分繊繊維束１０を切断する場合、分繊繊維束１０をその長手方向に対して、角度θ（０＜θ≦９０°）で切断することも好ましい。例えば、図９に示すように、分繊繊維束１０の長手方向（図における繊維束の走行方向）に対して、角度θ（０＜θ≦９０°）に傾けた（この場合、とくに０＜θ＜９０°に傾けた）切断刃７ａにより分繊繊維束１０を切断する。このようなマットを用いた繊維強化樹脂成形材料では、とくに成形品の力学特性の向上をはかることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、複数の単糸からなる繊維束を２つ以上の細い束に優れた工程安定性と生産性をもって分繊することが望まれるあらゆる繊維束の分繊に適用できる。得られた分繊繊維束はマトリックス樹脂を含浸し、あらゆる強化繊維複合材料に用いることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１  繊維強化樹脂成形材料の製造工程
２  分繊工程［Ｘ］
３  マット化工程［Ｙ］
４  樹脂含浸工程［Ｚ］
５  クリール
６  強化繊維束
６ａ  強化繊維
７  カッターユニット
７ａ  切断刃
８ａ  散布機構
８ｂ  強化繊維マット
８ｃ  熱硬化性樹脂
９  フィルム
１０  分繊繊維束
１１  ベルト
１２  樹脂含浸ローラー
１３  繊維強化樹脂成形材料
１００  繊維束
１１０  分繊処理区間
１２０  絡合蓄積部
１３０  未分繊処理区間
１４０  毛羽溜まり
１５０  分繊処理部
１５０ａ  拡幅処理によって拡張された分繊処理部
１６０  絡合部
１７０  分繊距離
１８０  部分分繊繊維束
１９０  未分繊処理部
２００  分繊手段
２１０  突出部
２１１  接触部
２２０  回転分繊手段
２４０  回転軸
３００  未分繊処理部の切断部
３０１  完全に分割された分割繊維束
４００  切断手段
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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