(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の強化繊維束を一方向に引き揃え、且つ該強化繊維束それぞれを幅広く薄く開繊させてなる強化繊維シートに、熱可塑性樹脂繊維を不織状態で布帛とした熱可塑性樹脂不織布を重ね合わせて加熱しつつ加圧することにより、該熱可塑性樹脂不織布を溶融させ前記強化繊維中に該溶融した熱可塑性樹脂を含浸させて、前記強化繊維シートを該熱可塑性樹脂によるプリプレグ状態としてなる、
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シート。
【請求項２】
複数本の強化繊維束を一方向に引き揃え、且つ該強化繊維束それぞれを幅広く薄く開繊させてなる強化繊維シートに、熱可塑性樹脂繊維を不織状態で布帛とした熱可塑性樹脂不織布を重ね合わせて加熱しつつ加圧することにより、該熱可塑性樹脂不織布を溶融させ前記強化繊維中に該溶融した熱可塑性樹脂を空隙部分が存在する状態となるよう含浸させて、前記強化繊維シートを該熱可塑性樹脂によるセミプレグ状態としてなる、
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シート。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂シートを細幅テープ状に切断してなる、
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂細幅シート。
【請求項４】
請求項３に記載の繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを製織してなる、
ことを特徴とする織物構造材。
【請求項５】
請求項３に記載の繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを製編してなる、
ことを特徴とする編物構造材。
【請求項６】
請求項３に記載の繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを製組してなる、
ことを特徴とする組紐構造材。
【請求項７】
複数本の強化繊維束を一方向に引き揃え、且つ該強化繊維束それぞれを幅広く薄く開繊させてなる強化繊維シートの片面又は両面に熱可塑性樹脂不織布を当接させつつ、該強化繊維シート及び該熱可塑性樹脂不織布を搬送させ、これらをその搬送中に、該熱可塑性樹脂不織布を構成する熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度で加熱しつつ加圧することにより、溶融した熱可塑性樹脂を前記開繊した強化繊維中に含浸させて、該熱可塑性樹脂によるプリプレグシートを成形するようにした、
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法。
【請求項８】
複数の強化繊維束を一方向に引き揃え、且つ該強化繊維束それぞれを幅広く薄く開繊させてなる強化繊維シートの片面又は両面に熱可塑性樹脂不織布を当接させつつ該強化繊維シート及び該熱可塑性樹脂不織布を搬送させ、これらをその搬送中に、該熱可塑性樹脂不織布を構成する熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度で加熱しつつ加圧することにより、溶融した熱可塑性樹脂を前記強化繊維中に空隙部分が存在する状態となるよう含浸させて、該熱可塑性樹脂によるセミプレグシートを成形するようにした、
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法。
【請求項９】
請求項７乃至８のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法において、
前記強化繊維シートの片面又は両面に熱可塑性樹脂不織布を当接させたものを複数積層してなる多層構造のシートを搬送させて、前記繊維強化熱可塑性樹脂シートを成形するようにした、
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれかに記載の製造方法により製造された繊維強化熱可塑性樹脂シートを巻き取ったロールを、１枚又は所定間隔で並べた複数枚のカッター刃を移動させながら切断して、繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを製造する、
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートの製造方法。
【請求項１１】
請求項７乃至９のいずれかに記載の製造方法により製造された繊維強化熱可塑性樹脂シートを搬送させながら、１枚又は所定間隔で並べた複数枚のカッター刃を前記繊維強化熱可塑性樹脂シートに押し当てて切断し、該繊維強化熱可塑性樹脂シートの切断により得られた繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを巻き取るようにした、
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂をマトリックスとした繊維強化複合材料よりなる成形品を得るために使用される、熱可塑性樹脂が強化繊維束中に含浸した繊維強化熱可塑性樹脂シート及びそれを用いた構造材並びに繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維強化複合材料は、その優れた靭性、成形性、貯蔵安定性、リサイクル性等のために、従来より注目される材料となっている。近年の地球環境問題から、二酸化炭素の削減、材料のリサイクル化は重要な課題となっているが、その一つの対策として、航空機、自動車等の部材をリサイクルできる材料により軽量化することが必要とされてきている。そのための材料として、熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維強化複合材料が注目され、航空機、自動車等の部材を熱可塑性樹脂複合材料により成形する加工技術の開発が進んでいる。
【０００３】
繊維強化された熱可塑性樹脂複合材料としては、基本的には、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が含浸した繊維強化熱可塑性樹脂シートを用いる。
この繊維強化熱可塑性樹脂シートを用いた主な成形方法としては、広幅な繊維強化熱可塑性樹脂シートを型に必要枚数積層して所定形状にした後、再度、加熱しながら加圧することにより最終成形品とする方法がある。又、細幅な繊維強化熱可塑性樹脂シートを型に順次積層させていく方法であって、詳しくは、新しく積層する細幅の繊維強化熱可塑性樹脂シートと既に積層されている繊維強化熱可塑性樹脂シートとの当接面を加熱溶融させながら、新しく積層する繊維強化熱可塑性樹脂シートの上を冷却ロールで加圧して積層するトウ・プレースメント法と呼ばれる方法がある。
【０００４】
従って、品質の良い最終成形品を得るために、繊維強化熱可塑性樹脂シートに要求される重要ポイントは、
▲１▼  強化繊維束中に熱可塑性樹脂が均一に含浸しているか、又は、最終成形品に加熱しつつ加圧するときに、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が均一に含浸し易い状態になっていること。
▲２▼  強化繊維の引張特性が十分に発現できるよう、強化繊維が配向乱れなく、なるべく真直な状態になっていること。
▲３▼  繊維強化熱可塑性樹脂シートが最終成形品の形状に沿うよう、ドレープ性に優れていること。
▲４▼  繊維強化熱可塑性樹脂シートが低コストで製造できること。
である。
【０００５】
現在、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造する主な方法としては、複数本の強化繊維束を一方向に引き揃えた強化繊維シートに熱可塑性樹脂からなる延伸フィルムを重ね合わせて加熱しつつ加圧することにより製造する方法、強化繊維シートに熱可塑性樹脂からなる粉体（パウダー）を付着させて加熱しつつ加圧することにより製造する方法等がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、熱可塑性樹脂は溶融粘度が高いため、強化繊維束中に均一に含浸させることは難しい。
強化繊維束中に熱可塑性樹脂がどのようにして含浸するかについては種々の報告が為されているが、本願の発明者によっても、その点に関して報告する文献が公表されている（福井県工業技術センター平成１２年度研究報告Ｎｏ．１７「熱可塑性プリプレグ装置を開発するための樹脂含浸シュミレーション」，川邊和正他著）。
この文献によると、強化繊維束と熱可塑性樹脂とが複合化し、一体構造になる過程は、強化繊維束の圧密化、熱可塑性樹脂の強化繊維束中への含浸、そして、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が拡散する融合、という３つの過程を経ると考えられている。そして、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が含浸する課程が成形品の良し悪し、成形時間に大きな影響を与えるとして、この含浸過程について図１に示すようなモデル化を行い、含浸理論式を導出している。
この理論式により、含浸にかかる時間は、
▲１▼  熱可塑性樹脂の粘度が低いとき
▲２▼  成形圧力が高いとき
▲３▼  強化繊維束の厚みが薄いとき（強化繊維シートの厚みが薄いとき）
に速くなることが導かれている。
【０００７】
このことから、熱可塑性樹脂を強化繊維束中にスムーズに含浸させるには、強化繊維束の厚みを薄くすることが望ましいといえる。そして、強化繊維束の厚みを薄くするには、繊維本数の少ない強化繊維束を使用するか、強化繊維束を開繊により幅広く薄くすればよい。
しかし、強化繊維束を薄くすると、供給されるべき熱可塑性樹脂量も少なくしなければならない。よって、繊維強化熱可塑性樹脂シートを従来より行われている延伸フィルムを用いる方法で製造する場合には、延伸フィルムを薄くしなければならない。しかし、延伸フィルムをさらに薄くするには熱可塑性樹脂の種類によって限界があり、延伸フィルムとしての供給が困難となった。又、パウダーを用いる方法では、パウダーの粒径を小さくしなければならず、こちらも熱可塑性樹脂の供給には限界があった。
【０００８】
又、延伸フィルムを用いる方法においては、加熱時に延伸フィルムが収縮し、強化繊維の配向を乱してしまうという問題があった。そして、強化繊維の配向が乱れないように強化繊維シートに高張力を付与すると、強化繊維の切断や強化繊維束の幅収縮が起こり易くなるという問題を生じた。
パウダーを用いる方法においては、樹脂パウダーの粒径を揃えるのが難しく、樹脂量が均一にならないという問題を生じた。又、パウダーを強化繊維シート上に均一に付着させることも難しく、このことからも樹脂量が均一化しないという問題が生じた。さらに、熱可塑性樹脂の粉体化にはコストがかかり、繊維強化熱可塑性樹脂シートが高額化するという問題もあった。
【０００９】
広幅な繊維強化熱可塑性樹脂シートを型に沿わせて必要枚数積層する工程においては、曲面状の型に沿うためには繊維強化熱可塑性樹脂シートにドレープ性がなくてはならない。ドレープ性を得るためには繊維強化熱可塑性樹脂シートを薄くしなければならないが、上述する如く、供給する樹脂の問題から、繊維強化熱可塑性樹脂シートはある程度の厚みをもたざるを得ない。このため、曲率の大きな曲面に対するドレープ性に欠け、成形できる形状等に限界を生じるという問題化があった。
【００１０】
さらに、細幅な繊維強化熱可塑性樹脂シートを得る方法としては、一本の強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させて製造している。これは、広幅な繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した後に細幅にスリットしようとすると、強化繊維の配向が乱れた広幅なシートに対してスリット加工を行うため、強化繊維を切断して強化繊維本来の物性が得られないという問題があるためである。又、一本の強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させて製造する方法は製造効率が悪く、コストが高くなるという問題もあった。
【００１１】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、強化繊維束に熱可塑性樹脂が含浸し易く、しかも、強化繊維の配向を乱すこともなく、製造コストも低減できる繊維強化熱可塑性樹脂シート及びそれを用いた構造材並びに繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートは、上記目的を達成するために、複数本の強化繊維束を一方向に引き揃えた強化繊維シートに熱可塑性樹脂繊維を不織状態で布帛とした熱可塑性樹脂不織布を重ね合わせて加熱しつつ加圧することにより、熱可塑性樹脂不織布を溶融させ、図２（Ａ）に示すように、強化繊維束中に熱可塑性樹脂を含浸させて、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が略均一に含浸したプリプレグ状態としたものである。
【００１３】
又、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートは、複数本の強化繊維束を一方向に引き揃えた強化繊維シートに熱可塑性樹脂繊維を不織状態で布帛とした熱可塑性樹脂不織布を重ね合わせて加熱しつつ加圧することにより、熱可塑性樹脂不織布を溶融させ、図２（Ｂ）又は（Ｃ）に示すように、強化繊維束中に熱可塑性樹脂を含浸させて、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が含浸しない空隙部が存在するセミプレグ状態としたものである。
【００１４】
ここで、図２（Ｂ）は強化繊維シートの両面に熱可塑性樹脂不織布を当接した場合にのみ、図２（Ｃ）は強化繊維シートの片面又は両面に熱可塑性樹脂不織布を当接した場合にも得られる。
図１に示すような理論では、モデルを簡単な系にするため、溶融樹脂が厚み方向（一軸方向）のみから含浸するとしたが、実際には、溶融樹脂は強化繊維間の広いところを流れ、その後、強化繊維間の狭いところを流れるため、厚み方向、幅方向と、あらゆる方向から、未含浸領域へと流れ込む。このため、図２（Ｃ）のようになる場合が生じるのである。
【００１５】
強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、炭化珪素繊維、金属繊維等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
又、熱可塑性樹脂不織布とは、熱可塑性樹脂繊維を用いて不織布としたものである。
熱可塑性樹脂繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン、ポリフェチレンオキサイト、ポリイミド、ポリアセタール、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリフェニレンサルファィド、ポリエーテルエーテルケトン等の単量体、共重合体、変性体、及びそれら２種以上の混合体からなる繊維を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
不織布とは、例えば、オルゴールの突起の出た円筒状のようなもの（カード機と呼ばれる）で繊維を縦、横方向に並べたり、絡ませたりしてシート状にしたものであって、繊維同士を接着するために、化学接着剤（バインダー）を噴霧又は塗布し、乾燥させることにより得られる。
しかし、ここで用いる不織布は、バインダーを使用しないで製造されるノーバインダー不織布であって、ウェッブ（綿状のシート）を造り、接着剤の代わりに、
▲１▼  熱プレスによりある程度繊維同士を接着（溶着）させる方法、
▲２▼  高圧の水流等を上下から当て繊維を強力に絡ませる方法、
等により造られるものである。
【００１８】
熱可塑性樹脂不織布を用いることによって、次のような効果が生じる。
▲１▼  樹脂量の制限がなく、樹脂量を少なくも多くもできる。よって、延伸フィルムやパウダーを用いる場合に比して、強化繊維シートの厚みを薄くすることができる。
▲２▼  延伸フィルムの場合において加熱時に生じるシート全体の収縮が生じない。よって、強化繊維の配向乱れが少ない。
▲３▼  熱可塑性樹脂不織布では構造上加熱された空気との接触面積が大きくなる。よって、不織布全体を素早く均一に加熱することが容易となる。
このような熱可塑性樹脂不織布を使用して製造した、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が含浸した繊維強化熱可塑性樹脂シートは、強化繊維の配向乱れが少ないものとなる。又、加熱しつつ加圧することも素早く行えるから、製造コストの低減にもつながるものとなる。
【００１９】
加熱しつつ加圧する条件下において、加圧時間を短縮することにより、図１に関する説明からもわかるように、熱可塑性樹脂不織布が溶融した熱可塑性樹脂の強化繊維束中への含浸が不完全な状態、すなわち、強化繊維束中に熱可塑性樹脂が含浸しない空隙部が存在する半含浸の状態とすることができる。
これによれば、次のような効果が生じる。
▲１▼  繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造にかかる時間を短縮できる。
▲２▼  半含浸であるため、内部において強化繊維同士が挙動し易い。よって、より柔軟性を有する繊維強化熱可塑性樹脂シートが得られる。
繊維強化熱可塑性樹脂シートとしては半含浸ではあるが、強化繊維シートを薄くできることから、未含浸部分を少なくすることができ、最終成形品に加工する際の加熱しつつ加圧する時に十分含浸を完了させることができる。
【００２０】
本発明は、又、強化繊維シートが強化繊維束による織物又は編物であることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートである。
【００２１】
織物では、経方向と緯方向に繊維方向があるため、２軸方向に補強される。又、編物でも、経、緯方向以外に±４５°方向にも繊維を挿入し、編糸で布帛とした多軸挿入布帛では、４軸方向に補強される。
これらの織物又は編物を強化繊維シートとして、熱可塑性樹脂不織布を溶融させた熱可塑性樹脂を含浸させることにより、繊維の配向が乱れていない、又、ドレープ性に優れた、さらには、多軸方向に繊維補強された繊維強化熱可塑性樹脂シートが得られる。
【００２２】
本発明は、又、強化繊維束を幅広く薄く開繊させた開繊糸から構成されている一方向強化繊維シート、織物強化繊維シート、又は、編物強化繊維シートを用いて繊維強化熱可塑性樹脂シートとしたものである。
【００２３】
強化繊維シートは、細繊度、すなわち繊維本数の少ない繊維束を使用することにより薄くすることができる。しかし、材料コストから見ると、細繊度繊維束は太繊度繊維束、すなわち繊維本数の多い繊維束に比して高額となる。よって、太繊度繊維束を使用して強化繊維シートを構成したいが、そのまま使用したのでは、樹脂含浸性が悪く、最終成形品にしたときにボイド（空隙）が残る可能性がある。従って、太繊度繊維束を幅広く、薄く連続して開繊させた後に、強化繊維シートを構成すれば、材料コストが安く、樹脂含浸性に優れた強化繊維シートを得ることができる。
【００２４】
本発明は、又、前記繊維強化熱可塑性樹脂シートを細幅テープ状に切断して繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートとしたものである。
【００２５】
トウ・プレースメント法等に用いられる、ある一定幅の細幅の繊維強化熱可塑性樹脂シートは、一本の強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸して製造するものである。これは、広幅の繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した後に細幅にスリットしようとすると、強化繊維を切断し、強化繊維本来の物性が得られないという問題があるためである。
しかし、熱可塑性樹脂不織布を溶融含浸させることにより製造された前記繊維強化熱可塑性樹脂シートは、上述した理由から強化繊維の配向乱れが少ない。又、強化繊維シートとして開繊糸を利用すれば、開繊工程により繊維の引き揃えがさらに向上するため、繊維強化熱可塑性樹脂シートにしたときに、各繊維はさらに真直な状態で配向されることになる。
よって、このような繊維強化熱可塑性樹脂シートをある幅にスリットしても、強化繊維の配向乱れから生じる繊維破断現象がほとんどなく、各細幅シートの物性は強化繊維本来の物性から得られるものとなる。
【００２６】
本発明は、又、前記繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを製織、製編、製組して織物構造材、編物構造材、又は、組紐構造材としたものである。
【００２７】
繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートは、熱可塑性樹脂が含浸又は半含浸していることから、形態安定性が大変優れるものとなる。よって、従来からある、公知な製織技術、製編技術、又は製組技術を用いて、織物、編物、又は、組紐を製造することが可能となる。繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートが薄ければ、ドレープ性があるため、織り構造部等におけるシートの屈曲は大変小さくなり、強化繊維本来の物性を損なうことはない。さらに、強化繊維束中への熱可塑性樹脂の含浸状態が半含浸であるとき（セミプレグ状態であるとき）は、さらにドレープ性が向上するものである。
【００２８】
又、経糸と緯糸との交差部等において、繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートは接着しているものではないから、例えば、織物、組紐構造材であれば、経糸と緯糸が挙動し、シートとしてせん断変形をすることができる。編物構造材においても、各方向に挿入されている繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートは接着していないので、各細幅シートにはある程度の自由度があり、織物構造材同様、シートとしてせん断変形をすることができる。
このことは、この織物構造材、編物構造材、組紐構造材が自由曲面（単純な円柱面ではなく、球面も含めて）に皺がよることなく、沿うことができるということである。つまり、繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを使用して、ドレープ性の向上と多軸方向への強化を可能とした広幅の繊維強化熱可塑性樹脂シートを得ることができる。
【００２９】
本発明は、図３に示すように、強化繊維シートの片面又は両面に熱可塑性樹脂不織布を当接させつつ搬送させ、熱可塑性樹脂不織布を構成する熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度で加熱しつつ加圧することにより、溶融した熱可塑性樹脂を強化繊維束中に含浸又は半含浸させ、熱可塑性樹脂によるプリプレグシート又はセミプレグシートを成形するようにした繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法である。
【００３０】
熱可塑性樹脂不織布を加熱して熱可塑性樹脂に溶融化させることは、熱可塑性樹脂不織布を構成する熱可塑性樹脂繊維を溶融化させることであり、加熱により熱可塑性樹脂繊維は収縮して熱可塑性樹脂の溶融化した状態となる。よって、熱可塑性樹脂繊維が収縮する際、強化繊維の配向を乱す可能性がある。しかし、その収縮は、例えば、延伸フィルムであれば、フィルム全体がある一方向に収縮するため、その際に生じる樹脂の移動も大きく、強化繊維の配向を大きく乱すことになるが、熱可塑性樹脂繊維の場合には、微小範囲（繊維の大きさの範囲）で、それも熱可塑性樹脂繊維がランダムに配置することから、ランダムな方向で収縮が生じるため、全体としてみたときには、強化繊維が大きく乱れることはないと考えられる。
しかし、強化繊維の配向が局所的にでも乱れることを防止するために、本発明の製造方法に示すように、強化繊維シートの片面又は両面に熱可塑性樹脂不織布を当接させた後、加熱時に加圧する方法を用い、熱可塑性樹脂繊維の収縮に伴う強化繊維の配向の乱れを防止するものである。
【００３１】
ここで、加熱条件、加圧条件を変えることにより、強化繊維束中への熱可塑性樹脂の含浸を完全でない状態、つまり、半含浸にすることができる。
強化繊維束中に樹脂を完全に含浸するには、加熱しつつ加圧する時間が長くかかるが、半含浸にするのであれば、加熱しつつ加圧する時間を短縮でき、生産量の向上につながる。つまり、製造コストの低減につながることとなる。
【００３２】
本発明は、又、図４に示すように、強化繊維シートの片面又は両面に熱可塑性樹脂不織布を当接させたものを複数積層してなる多層構造のシートを搬送させて、繊維強化熱可塑性樹脂シートを得る製造方法である。
【００３３】
繊維強化熱可塑性樹脂シートは、用途によって、薄いものが要求されたり、厚いものが要求されたりする。
厚い繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造する方法としては、強化繊維シートの厚みを厚くして両面に熱可塑性樹脂不織布を当接し、加熱しつつ加圧することも考えられるが、強化繊維束中への熱可塑性樹脂の含浸時間は大変長くなり、又、品質的にも好ましいものができない（ボイドができる）。
本発明の製造方法によれば、各層の強化繊維シートは厚みが薄いから、熱可塑性樹脂の含浸は素早く、よって、製造コストの低減、及び品質の良いものを得ることができる。
【００３４】
強化繊維シートとして、強化繊維束による織物又は編物を用いるようにしてもよい。
又、一方向に引き揃えた又は織物若しくは編物を用いた強化繊維シートが、強化繊維束を幅広く開繊させた開繊糸から構成されていてもよい。
【００３５】
幅広く薄く広がった開繊糸は原糸の状態のものよりも形態安定性には劣るが、各強化繊維の引き揃え度合いは向上している。このような開繊糸に熱可塑性樹脂を含浸させる場合には、熱可塑性樹脂の大きな移動があっては強化繊維の配向を乱してしまう。
よって、強化繊維シートの片面又は両面に熱可塑性樹脂不織布を当接させた後、加熱時に加圧する方法を用いることにより、各強化繊維の移動は加圧力により防止されるうえ、熱可塑性樹脂繊維の収縮も小さいため、強化繊維の配向の乱れを防止することができる。
【００３６】
本発明は、図５に示すように、前記繊維強化熱可塑性樹脂シートを、その幅を崩すことなく幅なりのままにて巻き取りを行い、所定の巻き量になったロールにして、前記ロールの断面の半径よりも大きな半径を有する１枚又は所定間隔で並べた複数枚の円盤状のカッター刃により、前記ロールの幅方向に対してそのカッター刃を垂直に移動させながら、前記ロールを切断して繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを得るものである。
【００３７】
かかる製造方法によれば、繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを、鍔の付いていない紙管やボビンに両端の巻き乱れもなく、巻き上がった状態で得ることができる。そして、繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートの幅が一定であり、かつ巻き乱れがないことは、この繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを使用した次の成形工程で精度良い積層加工を可能とする。
又、強化繊維の配向が乱れていない繊維強化熱可塑性樹脂シートを用いるから、カッター刃でスリットしても細幅の精度は良い。
【００３８】
本発明は、又、図６に示すように、前記繊維強化熱可塑性樹脂シートを搬送させながら、１枚又は所定間隔で並べた複数枚のカッター刃を前記繊維強化熱可塑性樹脂シートに押し当ててカット（スリット）し、所定幅の繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートとして巻き取るようにしたものである。
【００３９】
かかる製造方法によれば、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した後直ちに、繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートに加工することができる。又、次の成形工程では必要となる鍔付きボビン等への巻き取りもできる。
又、強化繊維の配向が乱れていない繊維強化熱可塑性樹脂シートを用いるから、カッター刃でスリットしても細幅の精度は良い。
【００４０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シート及び繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法について、従来の繊維強化熱可塑性樹脂シート及びその製造方法と比較して、具体的実施例によって説明する。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
強化繊維シートとしては、炭素繊維束１２Ｋ（パイロフィルＴＲ５０Ｓ、三菱レイヨン（株）製）を特許３０６４０１９号公報の方法により幅２０ｍｍに連続開繊し、開繊した繊維束を幅方向に１５本並べた目付け４０ｇ／ｍ２  の一方向シートにしたものを使用した。
熱可塑性樹脂不織布としては、ナイロン６樹脂による目付け１０ｇ／ｍ２（日本バイリーン（株）製）の不織布を幅３００ｍｍにして使用した。
【００４２】
強化繊維シートの両面に熱可塑性樹脂不織布を当接し、図３に示すようにして、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
ここで、加熱温度は２７０℃、加工速度は３ｍ／ｍｉｎとした。
【００４３】
製造された繊維強化熱可塑性樹脂シートは、厚みは約０．０６ｍｍ、繊維束中への樹脂の含浸状態は半含浸であった。又、強化繊維の配向乱れはほとんどなく、ドレープ性も大変良好であった。
【００４４】
（実施例２）
強化繊維シートとしては、炭素繊維束１２Ｋ（パイロフィルＴＲ５０Ｓ、三菱レイヨン（株）製）を特許３０６４０１９号公報の方法により幅１５ｍｍに連続開繊し、開繊した繊維束を幅方向に２０本並べた目付け５３ｇ／ｍ２  の一方向シートにしたものを使用した。
熱可塑性樹脂不織布としては、ポリプロピレン樹脂による目付け２０ｇ／ｍ２（（株）クラレ製）の不織布を幅３００ｍｍにして使用した。
【００４５】
上から、不織布、強化繊維シート、不織布、強化繊維シート、不織布、強化繊維シート、不織布の順に多層化し、その多層状態のシートを搬送して、図４に示すようにして、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
ここで、加熱温度は２００℃、加工速度は３ｍ／ｍｉｎとした。
【００４６】
製造された繊維強化熱可塑性樹脂シートは、厚みは約０．２３ｍｍ、繊維束中への樹脂の含浸状態は半含浸であった。又、強化繊維の配向乱れはほとんどなく、ドレープ性も大変良好であった。
【００４７】
（実施例３）
実施例２において製造した繊維強化熱可塑性樹脂シートから、図６に示すようにして、幅１０ｍｍの繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを製造した。
【００４８】
製造された繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートは、幅精度、スリット状態ともに良く、強化繊維の切れ端が飛び出す等の問題もなく、真直な状態でスリットされていた。
【００４９】
（実施例４）
実施例３において製造した繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートを経糸、緯糸として、レピア織機にて製織を行った。
ここで、製織幅は１ｍ（経糸本数１００本）、緯糸挿入速度は１０本／ｍｉｎ、組織は平織りとした。
【００５０】
織物構造材は、経糸間、緯糸間の開きもなく、細幅シートが詰まった状態で製織された。特に、細幅シートの幅精度があるため、製織された織物は綺麗な、一辺が１０ｍｍの四角形ができている状態であった。又、細幅シートにドレープ性があるため、織糸屈曲部でも細幅シートが折れて強化繊維が座屈する等の問題も生じていなかった。さらに、各経糸、各緯糸が挙動するため（ズレル）、せん断変形して、球面にも皺よりなく綺麗に沿うことが確認できた。
【００５１】
（実施例５）
実施例４において得られた織物から２００ｍｍ×２００ｍｍの大きさの織物を５枚取り出し、積層して、加熱プレス装置により板材を作成した。
ここで、加熱温度は２００℃、加圧条件は３０ｋｇｆ／ｃｍ２  の加圧時間は設定温度（２００℃）に達した後、３分間とした。
【００５２】
織物を５枚積層した積層材は、厚み約１．８ｍｍ、繊維体積含有量約５０％のものとなった。その断面を観察したところ、熱可塑性樹脂が十分に含浸した状態となっており、半含浸の繊維強化熱可塑性樹脂シートを使用しても、最終成形品にした時には含浸することが確認できた。
【００５３】
（比較例１）
強化繊維シートとしては、炭素繊維束１２Ｋ（パイロフィルＴＲ５０Ｓ、三菱レイヨン（株）製）を特許３０６４０１９号公報の方法により幅２０ｍｍに連続開繊し、開繊した繊維束を幅方向に１５本並べた目付け４０ｇ／ｍ２  の一方向シートにしたものを使用した。
熱可塑性樹脂延伸フィルムとしては、ナイロン６樹脂による厚み１５μｍの二軸延伸フィルム（ユニチカ（株）製）を幅３００ｍｍにして使用した。
【００５４】
強化繊維シートの片面に熱可塑性樹脂延伸フィルムを当接し、図３に準じたようにして、繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。
ここで、加熱温度は２５０℃、加工速度は３ｍ／ｍｉｎとした。
【００５５】
製造された繊維強化熱可塑性樹脂シートは、延伸フィルムが幅３００ｍｍから約２８０ｍｍに収縮しており、その収縮現象により強化繊維の配向が大きく乱れていた。又、繊維強化熱可塑性樹脂シートは、厚みムラがあり、さらに、加熱温度を低くしたことにより、強化繊維シートの延伸フィルムを当接した側の面のみに熱可塑性樹脂が含浸し、もう一方の面には熱可塑性樹脂が流出せず、強化繊維の状態のままであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】強化繊維と熱可塑性樹脂とが一体化する過程を示す説明図である。
【図２】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートの断面を示す説明図であり、（Ａ）はプリプレグ状態となった場合、（Ｂ）及び（Ｃ）はセミプレグ状態となった場合を示す。
【図３】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートの製造方法を示す説明図である。
【図６】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂細幅シートの製造方法を示す説明図である。
【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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