(57)【要約】      （修正有）【課題】成形材料として用いた場合、良好な流動性、形状追従性を有し、繊維強化プラスチックとした場合、優れた力学物性を発現する一方向シート基材を低コストかつ安定して生産する製造方法を提供する。【解決手段】不連続な強化繊維１１のみが実質的に一方向に引き揃えられ、繊維端部がランダムに分散したシート状の基材を形成する一方向シート基材の製造方法であって、連続強化繊維束を所定の繊維長、所定の形態に切断してチョップド繊維束を得、該チョップド繊維束ＣＦＢを一方向に配列してシート４とし、該シートを所定の速度で搬送し、該所定の速度よりも速い速度で前記シートを引き取り、前記シートを搬送方向に引き伸ばしてドラフトし、一方向シート基材５を得るものである。【選択図】図７
2009274412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも次の（１）〜（４）の工程を経て、不連続な強化繊維のみが実質的に一方向に引き揃えられた、一方向シート基材の製造方法。
（１）（ａ）一方向に配列された多数本の連続した強化繊維からなる連続強化繊維束を長手方向に一定の間隔をおいて切断してチョップド繊維束を形成する切断工程であって、
（ｂ）該チョップド繊維束が、強化繊維の繊維長が５〜１００ｍｍであり、
（ｃ）強化繊維の配列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、強化繊維の配列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強化繊維の本数が増加する第２の遷移区間を有し、（ｉ）前記第１の遷移区間と前記第２の遷移区間との間に、強化繊維の配列方向に沿って、前記繊維束横断面における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、（ii）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の終端面と前記第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強化繊維の総断面積の変化量が、前記強化繊維の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下である切断工程
（２）前記チョプド繊維束を実質的に一方向に配列してシートとするシート化工程
（３）前記シートを所定の速度で送る搬送工程
（４）前記所定の速度よりも速い速度で前記シートを引き取り、前記シートを搬送方向に引き伸ばして一方向シート基材を得るドラフト工程
【請求項２】
前記（１）の切断工程において、前記チョップド繊維束に含まれる強化繊維の繊維長が実質的に同じとなるように切断する、請求項１に記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項３】
前記（１）の切断工程において、前記強化繊維が、炭素繊維であり、該炭素繊維の本数が１，０００〜７００，０００本であり、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炭素繊維の本数の変化量が、前記炭素繊維の配列方向に１ｍｍ当たり１，４００本以下となるように切断する、請求項１または２に記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項４】
前記（１）の切断工程において、前記連続繊維束の強化繊維の配列方向に直角な方向の幅が最大となる面において、当該最大幅をＷｂとし、該最大幅の位置における最大厚みをＴｂとしたとき、比率Ｗｂ／Ｔｂの値が、２０〜４００となるように開繊した後に切断する、請求項１〜３のいずれかに記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項５】
前記（１）の切断工程において、前記連続繊維束の強化繊維の配列方向に直角な方向の幅が最大となる面において、前記強化繊維の配列方向に対し角度２〜３０°をもって傾斜した直線状に切断する、請求項１〜３のいずれかに記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項６】
前記（２）のシート化工程において、エンドレスベルト上に前記チョップド繊維束を散布して堆積させ、実質的に一方向に配列してシートとする、請求項１〜５のいずれかに記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項７】
前記（２）のシート化工程と、前記（３）の搬送工程とが同一工程として、前記チョプド繊維束を実質的に一方向に配列してシートとしながら、前記シートを所定の速度で送る工程である、請求項１〜６のいずれかに記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項８】
前記（３）の搬送工程において、前記シートの上下を拘束して前記シートを送る、請求項１〜７のいずれかに記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項９】
前記（３）の搬送工程における搬送手段が、前記エンドレスベルトと他の押圧部材との組み合わせ、もしくは、前記エンドレスベルトとそれに対向するエンドレスベルトとの組み合わせ、のいずれかで前記シートを拘束しながら搬送するものである、請求項８に記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項１０】
前記（３）の搬送工程における搬送手段が、シートを複数のローラー間を通過させながら搬送する、請求項８または９に記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項１１】
前記（３）の搬送工程において、前記シートを加熱する、請求項８〜１０のいずれかに記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項１２】
前記（４）のドラフト工程における引き伸ばし手段が、前記シートの上下を一組のローラーでニップしながら引き伸ばすものである、請求項１〜１１のいずれかに記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項１３】
前記（４）のドラフト工程において、前記一組のローラーの少なくとも片方のローラー表面には該ローラーの回転軸と平行方向に溝が設けられている、請求項１２に記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項１４】
前記（４）のドラフト工程の後に、更に前記（３）の搬送工程と前記（４）のドラフト工程とを繰り返す、請求項１〜１３のいずれかに記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項１５】
前記（４）のドラフト工程の後に、（５）前記一方向シート基材に上下から圧を加える加圧工程を経る、請求項１〜１４のいずれかに記載の一方向シート基材の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の製造方法により得られた一方向シート基材の少なくとも一部に樹脂を含浸し、一方向プリプレグ基材を得る、一方向プリプレグ基材の製造方法。
【請求項１７】
前記一方向シート基材の上下から樹脂フィルムを押し当て、前記一方向シート基材に樹脂を含浸せしめる、請求項１６に記載の一方向プリプレグ基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチックの成形等に好適に用いられる、多数本の不連続な強化繊維からなる一方向シート基材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数本の強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化プラスチックは、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れること、耐候性、耐薬品性などの高機能特性を有することなどから、産業用途においても注目され、その需要は年々高まりつつある。
【０００３】
高機能特性を有する繊維強化プラスチックの成形方法としては、プリプレグと称される連続した強化繊維にマトリックス樹脂を含浸せしめた半硬化状態の中間基材を積層し、高温高圧釜で加熱加圧することによりマトリックス樹脂を硬化させ繊維強化プラスチックを成形するオートクレーブ成形が最も一般的に行われている。また、近年では生産効率の向上を目的として、あらかじめ部材形状に賦形した連続繊維基材にマトリックス樹脂を含浸および硬化させるＲＴＭ（レジントランスファーモールディング）成形等も行われている。これらの成形法により得られた繊維強化プラスチックは、連続繊維である所以優れた力学物性を有する。また、連続繊維は規則的な配列であるため、基材の配置により必要とする力学物性に設計することが可能であり、力学物性のバラツキも小さい。しかしながら、一方で連続繊維である所以３次元形状等の複雑な形状を形成することは難しく、主として平面形状に近い部材に限られる。
【０００４】
３次元形状等の複雑な形状に適した成形方法として、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）やスタンパブルシートを用いた成形等がある。ＳＭＣ成形品は、例えば２５ｍｍ程度に切断したチョップド繊維束に熱硬化性樹脂であるマトリックス樹脂を含浸せしめ半硬化状態としたシート状基材（ＳＭＣ）を、加熱型プレス機を用いて加熱加圧することにより得られる。スタンパブルシート成形品は、例えば２５ｍｍ程度に切断したチョップド繊維束や連続の強化繊維よりなる不織布マット等に熱可塑性樹脂を含浸させたシート状基材（スタンパブルシート）を一度赤外線ヒーターで熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、所定の温度の金型に積層して冷却加圧することにより得られる。多くの場合、加圧前にＳＭＣやスタンパブルシートを繊維強化プラスチックの形状より小さく切断して成形型上に配置し、加圧により繊維強化プラスチックの形状に引き伸ばして（流動させて）成形を行う。そのため、その流動により３次元形状等の複雑な形状にも追従可能となる。しかしながら、ＳＭＣやスタンパブルシートはそのシート化工程において、チョップド繊維束や不織布マットの分布ムラ、配向ムラが必然的に生じてしまうため、力学物性が低下し、あるいは力学特性のバラツキが大きくなってしまう。さらには、それら分布ムラ、配向ムラにより、特に薄物の部材ではソリ、ヒケ等が発生しやすくなる。
【０００５】
上述のような材料の欠点を埋めるべく、炭素繊維を単糸分散させ熱可塑糸と混繊して得た炭素繊維紡績糸強化熱可塑樹脂基材が開示されている（例えば特許文献１）。炭素繊維を熱可塑樹脂中に単糸分散させているため、炭素繊維の配向方向にも伸張することができ、複雑形状に追従しやすく、かつ高い力学特性を発現しやすい、という特徴を両立できる。しかしながら、強化繊維と樹脂を一体化することが前提であり、また糸状の基材であるため大面積の成形が高コストであるという問題があった。一方、水を付与した炭素繊維の連続繊維束をローラーで張力を加えて１００ｍｍ程度にランダムに破断させ、紡績糸を製造する方法が開示されている（例えば特許文献２）。同様に、流動性、形状追従性と力学特性を両立できるものの、繊維束に張力を加えて不連続繊維とするプロセス上の特徴ゆえに、繊維が傷みやすく、繊維長をコントロールしにくいため生産が安定しない、という問題があった。
【特許文献１】米国特許第５９１０３６１号明細書
【特許文献２】米国特許第６４７７７４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、成形材料として用いた場合、良好な流動性、形状追従性を有し、繊維強化プラスチックとした場合、優れた力学物性を発現する一方向シート基材を安価にかつ安定して生産する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】
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、少なくとも次の（１）〜（４）の工程を経て、不連続な強化繊維のみが実質的に一方向に引き揃えられた、一方向シート基材の製造方法である。
（１）（ａ）一方向に配列された多数本の連続した強化繊維からなる連続強化繊維束を長手方向に一定の間隔をおいて切断してチョップド繊維束を形成する切断工程であって、
（ｂ）該チョップド繊維束が、強化繊維の繊維長が５〜１００ｍｍであり、
（ｃ）強化繊維の配列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、強化繊維の配列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強化繊維の本数が増加する第２の遷移区間を有し、（ｉ）前記第１の遷移区間と前記第２の遷移区間との間に、強化繊維の配列方向に沿って、前記繊維束横断面における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、（ii）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の終端面と前記第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強化繊維の総断面積の変化量が、前記強化繊維の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下である切断工程
（２）前記チョプド繊維束を実質的に一方向に配列してシートとするシート化工程
（３）前記シートを所定の速度で送る搬送工程
（４）前記所定の速度よりも速い速度で前記シートを引き取り、前記シートを搬送方向に引き伸ばして一方向シート基材を得るドラフト工程
そして、上記製造方法により得られた一方向シート基材の少なくとも一部に樹脂を含浸し、一方向プリプレグ基材を得る、一方向プリプレグ基材の製造方法とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、成形材料として用いた場合、良好な流動性、形状追従性を有し、繊維強化プラスチックとした場合、優れた力学物性を発現する一方向シート基材、ならびに一方向プリプレグ基材を安価にかつ安定して生産する製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
成形材料として用いた場合、良好な流動性、形状追従性を有し、繊維強化プラスチックとした場合、優れた力学特性を発現させる基材の形態として、本発明者らが特に適していると考えたのが、所定の繊維長の不連続な強化繊維が単糸分散した一方向シート基材である。基材中の強化繊維は長い程、力学特性に優れるものの、成形時には強化繊維が突っ張り、強化繊維の方向に伸張することが難しく、流動性、形状追従性に劣る。そのため、基材中の強化繊維の繊維長を所定の範囲内とすることで、力学特性と流動性、形状追従性を両立できると考えた。また、強化繊維の単糸は断面形状（一般的には円状）を押し出した形状（一般的には円柱状）であるため、幾何的制約から隣接する強化繊維の配向が揃っている方が充填しやすい。例えば、プリプレグなど一方向シート基材の繊維体積含有率Ｖｆが最大７０％にも達するのに対し、ＳＭＣなどランダム繊維配向した基材ではＶｆが高々４０％に留まる。強化繊維の繊維含有率が高い方が力学特性を向上させやすく、成形材料として一方向シート基材を用いるのが良い。さらに、一方向シート基材は強化繊維の配向の異なる別の一方向シート基材と積層することにより、隣接層にクラックを伝えにくく、強度が向上しやすいという特徴もある。ランダムに強化繊維の配向した基材では確率論的に強化繊維が凝集した部位で応力集中しやすく、材料のポテンシャルよりはるかに低強度で破壊する可能性があるため、強度バラツキが大きい。
【００１０】
さらに、一方向シート基材の中でも、不連続な強化繊維は一方向に配列しつつ、強化繊維の端部同士の位置関係がずれた一方向シート基材が好ましい。強化繊維の端部が集まっていると、応力集中しやすく、クラック発生源となるためである。
【００１１】
そこで、前述の通り、特許文献１や２にあるような一方向シート基材の製造方法が提案されているが、いずれもコストや生産安定性に問題があった。本発明者らは、成形材料として用いた場合、良好な流動性、形状追従性を有し、繊維強化プラスチックとした場合、優れた力学物性を発現する一方向シート基材を低コストにかつ安定生産することができる製造方法を得るため、鋭意検討し、連続した強化繊維を一方向に引き揃えた繊維束を特定の形態、繊維長で切断してチョップド繊維束を得、該チョップド繊維束を一方向に引き揃えて集積し、さらにドラフトして一方向シート基材を製造することにより、かかる課題を一挙に解決することを究明したのである。
【００１２】
具体的に図７、８を用いて、本発明の一方向シート基材の製造方法のコンセプトを説明する。特定の形態、繊維長のチョップド繊維束ＣＦＢとは、繊維長が５〜１００ｍｍの範囲内である強化繊維１１が多数引き揃えられて集束しているチョップド繊維束ＣＦＢであり、チョップド繊維束ＣＦＢを形成する強化繊維１１の本数を、チョップド繊維束ＣＦＢの両端部において、その中央部よりも少なくする形態を有している。この形態を有したチョップド繊維束ＣＦＢを実質的に一方向に配列しながらシート４とする。シート４をチョップド繊維束ＣＦＢの繊維配向方向、すなわち図７中の左に向かって搬送する。次に、例えば搬送用ローラー１とエンドレスベルト３でシート４を把持しながら、搬送用ローラー１よりも回転数の早い引き取り用ローラー２でシート４を引き取る（ドラフト）ことで、図８に示したように、搬送用ローラー１と引き取り用ローラー２の速度差と、チョップド繊維束ＣＦＢを形成する強化繊維１１の本数を、チョップド繊維束ＣＦＢの両端部において、その中央部よりも少なくするという特徴により、強化繊維を破断させるような大きな力を加えなくても、チョップド繊維束ＣＦＢを強化繊維１１の配向方向に引き伸ばすことができ、強化繊維１１の端部同士の位置関係がずれやすくなる。この際、搬送用ローラー１と引き取り用ローラー２の距離が重要である。ローラーの回転速度、摩擦力やチョップド繊維束の集束力などの条件により最適な距離があるが、チョップド繊維束に含まれる強化繊維の繊維長と同等、もしくはそれより長くすることで、ローラー間で強化繊維が突っ張ることなく（強化繊維の破断を伴うことなく）、チョップド繊維束ＣＦＢが引き伸ばされ、毛羽が発生しにくく、強化繊維が傷みにくい。すなわち、制御して裁断することができるチョップド繊維束ＣＦＢの強化繊維１１の繊維長を保存できるため、得られた一方向シート基材５の品質が安定しやすい。
【００１３】
究極的には、不連続な強化繊維のみが実質的に一方向に引き揃えられ、繊維端部がランダムに分散したシートを実現できる。一方で、得られた一方向シート基材がチョップド繊維束の形態を一部保っていたとしても、チョップド繊維束を形成する強化繊維の本数を、チョップド繊維束の両端部において、その中央部よりも少なくする形態であることから、一方向シート基材を用いて成形された繊維強化プラスチックにおいて、荷重負荷時にチョップド繊維束の中央部で最大であるチョップド繊維束の受け持つ荷重を、チョップド繊維束端部に向かって、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するため、応力集中が起き難く、そのため、高い力学特性を発現できる。
【００１４】
すなわち本発明の一方向シート基材の製造方法は、チョップド繊維束を形成する強化繊維の本数を、チョップド繊維束の両端部において、その中央部よりも少なくする形態を有するチョップド繊維束を一方向に引き揃えてシートとし、このシートをドラフトすることにより、小さな力で効果的に強化繊維の端部同士の位置関係をずらすことができ、（繊維束単位でドラフトするのではなく）シート単位でドラフトするため低コストに所望の基材を得ることができ、さらに一方向シート基材中にチョップド繊維束の形態が残っていたとしてもチョップド繊維束自体が応力集中しにくい構成のため安定して高い力学特性を発現できる、という特徴を有する。
【００１５】
なお、本明細書では、特に断らない限り、繊維あるいは繊維を含む用語（例えば“繊維方向”等）において、繊維とは強化繊維を表すものとする。また、本明細書では連続繊維とは１００ｍｍ以上の繊維長さを持つ強化繊維を指す。
【００１６】
以降、本発明の内容を詳細に説明していく。本発明によれば、少なくとも次の（１）〜（４）の工程を経ることにより、不連続な強化繊維のみが実質的に一方向に引き揃えられた一方向シート基材を得ることができる。
（１）一方向に配列された多数本の連続した強化繊維からなる連続強化繊維束を長手方向に一定の間隔をおいて切断してチョップド繊維束を形成する切断工程であって、該チョップド繊維束が、強化繊維の繊維長が５〜１００ｍｍであり、強化繊維の配列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、強化繊維の配列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強化繊維の本数が増加する第２の遷移区間を有し、前記第１の遷移区間と前記第２の遷移区間との間に、強化繊維の配列方向に沿って、前記繊維束横断面における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、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強化繊維の総断面積の変化量が、前記強化繊維の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下である切断工程
（２）前記チョプド繊維束を実質的に一方向に配列してシートとするシート化工程
（３）前記シートを所定の速度で送る搬送工程
（４）前記所定の速度よりも速い速度で前記シートを引き取り、前記シートを搬送方向に引き伸ばして一方向シート基材を得るドラフト工程。
【００１７】
ここで、「不連続な強化繊維のみが実質的に一方向に引き揃えられ」とは、不連続な強化繊維の集合体のある一部に注目した際、半径５ｍｍ以内に存在する強化繊維群の９０％以上が、前記ある一部に存在する強化繊維の配列方向に対し、角度±１０°以内に配列されている状態を云う。また、「チョップド繊維束を実質的に一方向に配列」とは、チョップド繊維束に含まれる各強化繊維の配列方向の平均値を当該チョップド繊維束を代表する強化繊維の代表配列方向として、チョップド繊維束集合体における各チョップド繊維束の各代表配列方向が±１０％以内であるチョップド繊維束が、チョップド繊維束集合体における全チョップド繊維束の９０％以上である状態を云う。
【００１８】
まず、本発明の（１）の切断工程により得られるチョップド繊維束の形態について、図１〜７を用いて説明する。
【００１９】
図１は、切断工程により得られるチョップド繊維束の一例の平面図である。図１において、チョップド繊維束ＣＦＢ１は、一方向に配列された多数本の強化繊維１１からなる。各強化繊維１１の繊維長Ｌｆは、５〜１００ｍｍである。
【００２０】
チョップド繊維束ＣＦＢ１は、強化繊維１１の配列方向における一方の先端である第１の先端１２ａから他方の先端である第２の先端１２ｂに向かい、強化繊維１１の配列方向に直角な方向の繊維束横断面における強化繊維１１の本数が増加する第１の遷移区間１３ａを有する。また、第２の先端１２ｂから第１の先端１２ａに向かい、繊維束横断面における強化繊維１１の本数が増加する第２の遷移区間１３ｂを有する。
【００２１】
強化繊維１１の配列方向は、図１において、上下方向あるいは垂直方向に描かれている。強化繊維１１の配列方向は、チョップド繊維束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１において、左右方向あるいは水平方向に描かれている。強化繊維１１の配列方向に直角な方向は、チョップド繊維束ＣＦＢ１の幅方向でもある。
【００２２】
第１の遷移区間１３ａと第２の遷移区間１３ｂとの間に、強化繊維１１の配列方向に沿って、繊維束横断面における強化繊維１１の本数が不変である不変区間１４を有する。不変区間１４の一方の端面１４Ｅａが、第１の遷移区間１３ａの第１の先端１２ａとは反対側の終端である第１の終端面１３Ｅａに一致している。また、不変区間１４の他方の端面１４Ｅｂが、第２の遷移区間１３ｂの第２の先端１２ｂとは反対側の終端である第２の終端面１３Ｅｂに一致している。
【００２３】
チョップド繊維束ＣＦＢ１は、第１の先端１２ａと第２の先端１２ｂ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１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下とされている。
【００２４】
図１は、チョップド繊維束ＣＦＢ１の強化繊維１１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ＣＦＢ１は、不変区間１４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１１の本数が最大になる。
【００２５】
図１において、第１の遷移区間１３ａおよび第２の遷移区間１３ｂ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１５ａ、１５ｂのそれぞれは、強化繊維１１の配列方向に沿った直線状の線分で形成され、他方の辺１６ａ、１６ｂのそれぞれは、チョップド繊維束ＣＦＢ１が製造される際に切断された多数の強化繊維１１の切断端部が並ぶ直線状の線分で形成されている。
【００２６】
チョップド繊維束ＣＦＢ１の辺１５ａと辺１５ｂとの間のチョッド繊維束ＣＦＢ１の幅方向における距離は、チョップド繊維束ＣＦＢ１の差し渡し幅Ｗｄであり、第１の先端１２ａと第２の先端１２ｂとの間のチョップド繊維束ＣＦＢ１の長手方向の距離は、チョップド繊維束ＣＦＢ１の差し渡し長さＬｄである。
【００２７】
図２は、本発明の切断工程により得られたチョップド繊維束の他の一例の平面図である。図２において、チョップド繊維束ＣＦＢ２は、図１のチョップド繊維束ＣＦＢ１と同様の形態を有する。従って、図２のチョップド繊維束ＣＦＢ２の各部位には、図１のチョップド繊維束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。
【００２８】
図２のチョップド繊維束ＣＦＢ２と図１のチョップド繊維束ＣＦＢ１との相違は、図２のチョップド繊維束ＣＦＢ２の不変区間１４におけるチョップド繊維束の幅Ｗｂ、すなわち、チョップド繊維束ＣＦＢ２の差し渡し幅Ｗｄが、図１のチョップド繊維束ＣＦＢ１の差し渡し幅Ｗｄに比べ、狭い点にある。その結果、図２のチョップド繊維束ＣＦＢ２の第１の遷移区間１３ａにおける多数本の強化繊維１１の切断端部が並ぶ辺１６ａの長さは、図１のチョップド繊維束ＣＦＢ１の辺１６ａの長さより短く、また、図２のチョップド繊維束ＣＦＢ２の第２の遷移区間１３ｂにおける多数本の強化繊維１１の切断端部が並ぶ辺１６ｂの長さは、図１のチョップド繊維束ＣＦＢ１の辺１６ｂの長さより短くなっている。
【００２９】
チョップド繊維束ＣＦＢ２における各強化繊維１１の繊維長Ｌｆは、５〜１００ｍｍである。チョップド繊維束ＣＦＢ２は、第１の先端１２ａと第２の先端１２ｂ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１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下とされている。
【００３０】
図３は、本発明の切断工程により得られたチョップド繊維束の更に他の一例の平面図である。図３において、チョップド繊維束ＣＦＢ３は、図１のチョップド繊維束ＣＦＢ１の不変区間１４を有していない点を除いて、図１のチョップド繊維束ＣＦＢ１と同様の形態を有する。従って、図３のチョップド繊維束ＣＦＢ３の各部位には、図１のチョップド繊維束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。
【００３１】
図３のチョップド繊維束ＣＦＢ３は、強化繊維１１の本数が第１の先端１２ａから第２の先端１２ｂに向かい増加する第１の遷移区間１３ａと強化繊維１１の本数が第２の先端１２ｂから第１の先端１２ａに向かい増加する第２の遷移区間１３ｂとからなる。チョップド繊維束ＣＦＢ３において、第１の遷移区間１３ａの第１の先端１２ａとは反対側の終端である第１の終端面１３Ｅａと第２の遷移区間１３ｂの第２の先端１２ｂとは反対側の終端である第２の終端面１３Ｅｂとが直接一致している。
【００３２】
チョップド繊維束ＣＦＢ３は、これら両終端面１３Ｅａ、１３Ｅｂ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１１の本数が最大になる。また、これら両終端面１３Ｅａ、１３Ｅｂが一致しているため、チョップド繊維束ＣＦＢ３の差し渡し長さＬｄの値は、強化繊維１１の長さＬｆの値の２倍となっている。
【００３３】
チョップド繊維束ＣＦＢ３における各強化繊維１１の繊維長Ｌｆは、５〜１００ｍｍである。チョップド繊維束ＣＦＢ３は、第１の先端１２ａと第２の先端１２ｂ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１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下とされている。
【００３４】
図４は、本発明の切断工程により得られたチョップド繊維束の他の７例のそれぞれの平面図（（ａ）〜（ｇ））の羅列である。図４のそれぞれのチョップド繊維束は、図において上下方向に配列された多数本の強化繊維１１からなる。
【００３５】
図４（ａ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ａ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ＣＦＢ４ａ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。
【００３６】
図４（ｂ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｂ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ＣＦＢ４ｂ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。
【００３７】
図４（ｃ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｃ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ＣＦＢ４ｃ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。
【００３８】
図４（ｄ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｄ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ＣＦＢ４ｄ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。
【００３９】
図４（ｅ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｅ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ＣＦＢ４ｅ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。
【００４０】
図４（ｆ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｆ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ＣＦＢ４ｆ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。
【００４１】
図４（ｇ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｇ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ＣＦＢ４ｇ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。
【００４２】
本発明において、チョップド繊維束は以下の３つの要件を満たす必要がある。１つ目は一方向シート基材を成形して繊維強化プラスチックとする場合の、力学特性と流動性、形状追従性のバランスを取るため、強化繊維の繊維長を所定の範囲内とすること、２つ目は（４）のドラフト工程で容易に引き伸ばすことができるよう、チョップド繊維束を形成する強化繊維の本数を、チョップド繊維束の両端部において、その中央部よりも少なくする徐変量が所定量以上であること、３つ目はたとえチョップド繊維束の形態が一方向シート基材中に残存していても力学特性に大きな影響を与えないよう、チョップド繊維束自体が応力集中しにくい形態であること、である。
【００４３】
１つ目の要件のために、上記の通り、チョップド繊維束の各強化繊維の繊維長Ｌｆを５〜１００ｍｍとしている。本発明の特徴上、切断工程で得られたチョップド繊維束に含まれる強化繊維の繊維長は、本発明の（２）〜（４）の工程を経て一方向シート基材となってもほとんど変化しない。この一方向シート基材を成形して繊維強化プラスチックとする場合、複雑な形状への良好な形状追従性が求められる。本発明においては、チョップド繊維束中に含まれる全ての強化繊維１１の繊維長Ｌｆが１００ｍｍ以下とされているため、多数の本発明のチョップド繊維束からなる成形材料は、良好な形状追従性を有する。
【００４４】
繊維長Ｌｆが１００ｍｍを超える場合、繊維長が長くなるほど、繊維強化プラスチックの成形過程において、強化繊維１１がその配列方向に流動し難くなり、複雑の形状を有する繊維強化プラスチックの製造が困難となる。繊維長Ｌｆが５ｍｍ未満の場合は、繊維強化プラスチックの成形過程における強化繊維１１の流動性は向上するが、得られる繊維強化プラスチックの力学特性が低下する。繊維強化プラスチックの成形過程における強化繊維の流動性と得られる繊維強化プラスチックの力学特性との関係から、チョップド繊維束中の各強化繊維１１の長さＬｆは、１０〜５０ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
チョップド繊維束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１１の繊維長Ｌｆが５〜１００ｍｍ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。
【００４６】
２つ目、３つ目の要件のために、上述の通り、チョップド繊維束を形成する強化繊維の本数を、チョップド繊維束の両端部において、その中央部よりも少なくした。さらに実際に強化繊維１１の本数の変化が起こる遷移区間１３ａ、１３ｂを含む本発明のチョップド繊維束の長手方向の全域（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。
【００４７】
この変化量の規定により、ドラフト工程において容易にチョップド繊維束を繊維配向方向に引き伸ばすことができるとともに、本発明により製造された一方向シート基材を成形して繊維強化プラスチックとした場合にチョップド繊維束の形態が残っていても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。
【００４８】
チョップド繊維束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。
【００４９】
本発明の切断工程で得られるチョップド繊維束の遷移区間１３ａ、１３ｂにおける強化繊維１１の本数の増加は、遷移区間１３ａ、１３ｂにおいて、少なくとも二箇所で強化繊維１１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１３ａ、１３ｂにおける強化繊維１１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、２つ目、３つ目の要件からも好ましく、上記本数の増加箇所のチョップド繊維束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。
【００５０】
図５は、図２のチョップド繊維束ＣＦＢ２の平面図（ａ）、側面図（ｂ）、および、チョップド繊維束ＣＦＢ２の強化繊維１１の配列方向における強化繊維１１の本数の増減の状態を示すグラフ（ｃ）である。図５（ｃ）のグラフにおいて、横軸Ｘは、チョップド繊維束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１１の本数あるいは強化繊維１１の総断面積を示す。
【００５１】
図５（ｃ）のグラフに示すように、チョップド繊維束ＣＦＢ２の強化繊維１１の本数は、第１の先端１２ａから第１の遷移区間の第１の終端面１３Ｅａに向かい、チョップド繊維束ＣＦＢ２の長手方向に沿って、連続的に増加し、第１の終端面１３Ｅａにおいて、一定値となる。この一定値は、第１の終端面１３Ｅａから第２の遷移区間の第２の終端面１３Ｅｂまでの不変区間１４において維持される。次いで、強化繊維１１の本数は、第２の終端面１３Ｅｂから第２の先端１２ｂに向かい、チョップド繊維束ＣＦＢ２の長手方向に沿って、連続的に減少する。不変区間１４における強化繊維１１の本数は、チョップド繊維束ＣＦＢ２における強化繊維１１の本数の最大値である。
【００５２】
図６は、図３のチョップド繊維束ＣＦＢ３の平面図（ａ）、側面図（ｂ）、および、チョップド繊維束ＣＦＢ３の強化繊維１１の配列方向における強化繊維１１の本数の増減の状態を示すグラフ（ｃ）である。図８（ｃ）のグラフにおいて、横軸Ｘは、チョップド繊維束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１１の本数あるいは強化繊維１１の総断面積を示す。
【００５３】
図６（ｃ）のグラフに示すように、チョップド繊維束ＣＦＢ３の強化繊維１１の本数は、第１の先端１２ａから第１の遷移区間の第１の終端面１３Ｅａに向かい、チョップド繊維束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１３Ｅａと第２の遷移区間１３ｂの第２の終端面１３Ｅｂとは一致しているため、第１の終端面１３Ｅａ（第２の終端面１３Ｅｂ）における強化繊維１１の本数は、最大値を示す。次いで、強化繊維１１の本数は、第２の終端面１３Ｅｂから第２の先端１２ｂに向かい、チョップド繊維束ＣＦＢ３の長手方向に沿って、連続的に減少する。
【００５４】
本発明で用いられるチョップド繊維束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。
【００５５】
本発明で用いられるチョップド繊維束において、第１の先端１２ａと第２の先端１２ｂとの間のチョップド繊維束の横断面における強化繊維１１の総断面積ＦＴＳの変化量ＣＦＴＳは、強化繊維１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．０５ｍｍ２以下である。チョップド繊維束の横断面における強化繊維１１の総断面積ＦＴＳは、当該横断面に存在する各強化繊維１１の横断面積の総和である。
【００５６】
チョップド繊維束の横断面に存在する各強化繊維１１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１１の総断面積ＦＴＳとして、当該横断面に存在する強化繊維１１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。
【００５７】
チョップド繊維束を製造する場合、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。一方、本発明により、細いチョップド繊維束と同様に、強化繊維の端部同士の位置関係をずらすことができるため、容易に高強度な一方向シート基材を得ることができる。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。
【００５８】
本発明の切断工程において、前記チョップド繊維束に含まれる強化繊維１１の各繊維長Ｌｆが同じとなるように切断するのが好ましい。この各繊維長は、実質的に同じであれば良い。各強化繊維の繊維長が同一である本発明のチョップド繊維束の例は、図１、２、３、４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）および４（ｄ）に示されている。ここで、各繊維長が実質的に同じとは、チョップド繊維束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。
【００５９】
チョップド繊維束を製造する際、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い。また、本発明の一方向シート基材の製造法では強化繊維を痛めにくいため、チョップド繊維束の繊維長を保存して一方向シート基材を形成しやすい。従って、チョップド繊維束に含まれる強化繊維の繊維長が同じであることは、一方向シート基材の力学特性や流動性、形状追従性が安定する、というメリットがある。また、後述のドラフト工程においても繊維長が同一であることで、ドラフトの安定性が向上する。
【００６０】
本発明の一方向シート基材に用いられる強化繊維、すなわち切断工程においてチョップド繊維束に用いられる強化繊維としては、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のチョップド繊維束から製造された繊維強化プラスチック（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。
【００６１】
本発明の切断工程において、前記強化繊維が、炭素繊維であり、該炭素繊維の本数が、１，０００〜７００，０００であり、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炭素繊維の本数の変化量が、前記炭素繊維の配列方向に１ｍｍ当たり１，４００本以下となるように切断するのが好ましい。
【００６２】
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、５〜１０μｍ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、１，０００〜７００，０００本であることが好ましい。炭素繊維の本数は、３，０００〜１００，０００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６，０００〜５０，０００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、本発明のチョップド繊維束を製造する際に、好ましく用いられる。
【００６３】
本発明に用いられるチョップド繊維束の全域に亘って、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、ドラフト工程においてチョップド繊維束を引き伸ばしやすく、かつ繊維強化プラスチックにおいて、チョップド繊維束の形態が残っていても有効に応力集中を防ぐことが出来き、一方向シート基材の生産安定性が向上する。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。生産安定性の観点からは、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い。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。
【００６４】
本発明の切断工程において、前記連続繊維束の強化繊維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において、当該最大幅をＷｂとし、該最大幅の位置における前記繊維束横断面において、前記平面図の垂直方向における前記チョップド繊維束の最大厚みをＴｂとしたとき、比率Ｗｂ／Ｔｂの値が、２０〜４００となるように開繊した後に切断するのが好ましい。
【００６５】
比率Ｗｂ／Ｔｂが大きいほうが、切断工程の段階で、強化繊維の端部同士の位置関係をずらしやすく、最終的に一方向シート基材としたときの力学特性が向上する。連続した強化繊維束の開繊の手段としては、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。
【００６６】
本発明の切断工程において、前記連続繊維束の強化繊維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において、前記強化繊維の配列方向に対し角度（切断角度）２〜３０°をもって傾斜した直線状に切断するのが好ましい。これにより、図１〜３に示した前記チョップド繊維束のように、前記第１の遷移区間および前記第２の遷移区間の双方の遷移区間の外形状における前記先端から前記終端に向かう一方の辺は、前記強化繊維の配列方向に沿った直線状の線分で形成され、他方の辺は、前記強化繊維の配列方向に対し角度２〜３０°をもって傾斜した直線状の線分で形成されたチョップド繊維束を得ることができる。
【００６７】
この切断角度は、小さいほど、ドラフト工程で強化繊維の端部同士をずらしやすく、またこれを用いて製造された一方向シート基材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。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２°以上であることが好ましい。角度は、３〜２５°であることがより好ましい。ドラフト工程におけるプロセス性、繊維強化プラスチックの高強度化と切断工程におけるプロセス性との兼ね合いから、角度は、５〜１５°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。
【００６８】
図１、２、３に示す本発明のチョップド繊維束は、連続強化繊維束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１の本発明のチョップド繊維束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１１の切断端が配列されている辺１６ａ、１６ｂの長さが長い形態を有する。辺１６ａ、１６ｂの長さが長いため、ドラフト工程時に強化繊維の端部同士がずれやすく、得られる一方向シート基材をもちいて成形された繊維強化プラスチックの強度が向上し易い。
【００６９】
図２の本発明のチョップド繊維束ＣＦＢ２は、比較的狭い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１１の切断端が配列されている辺１６ａ、１６ｂの長さが短い形態を有する。辺１６ａ、１６ｂの長さが短いため、強化繊維がばらけ難く、チョップド繊維束の取り扱い性に優れている。
【００７０】
図３の本発明のチョップド繊維束ＣＦＢ３は、連続強化繊維束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１あるいは図２のチョップド繊維束に存在する不変区間を有さず、実質的に二つの遷移区間１３ａ、１３ｂのみからなる。このチョップド繊維束ＣＦＢ３においては、チョップド繊維束ＣＦＢ３の差し渡し長さＬｄが、強化繊維１１の繊維長Ｌｆの２倍となる。
【００７１】
切断工程において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。
【００７２】
図４（ａ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ａの製造には、ぎざぎざの刃、図４（ｂ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｂの製造には、Ｖ字型の刃、図４（ｃ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｃの製造には、流線型の刃、図５（ｄ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｄの製造には、Ｕの字型の刃が用いられる。図４（ｅ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｅ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４（ｆ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｆ、および、図４（ｇ）のチョップド繊維束ＣＦＢ４ｇの製造には、異なる形状を有する複数の刃が用いられる。
【００７３】
本発明の（２）のシート化工程において、チョップド繊維束を実質的に一方向に配列してシートとするにあたり、チョップド繊維束を細長いノズルや、櫛状、パイプ状、スリット状、トーナメント状のガイド等を少なくとも１つ、好ましくは複数用いて配向させ、シート状に散布、堆積させるのが良い。
【００７４】
本発明の（２）のシート化工程において、エンドレスベルト上に前記チョップド繊維束を散布して堆積させ、実質的に一方向に配列してシートとするのが良い。図７に示すとおり、エンドレスベルト３上にチョップド繊維束を堆積させてシートとする場合、シートを形成しながらそのままシートを連続的に搬送することができ、次工程である本発明の（３）の搬送工程を兼ねることができる。すなわち、一方向シート基材を連続的に効率よく得るためには、前記（２）のシート化工程と、前記（３）の搬送工程とは同一工程として、前記チョプド繊維束を実質的に一方向に配列してシートとしながら、前記シートを所定の速度で送る工程とするのが本発明において特に好ましい態様といえる。
【００７５】
本発明の（３）の搬送工程において、前記シートの上下を拘束して前記シートを送るのが良い。チョップド繊維束は強化繊維の配向方向に垂直な方向に伸張しやすいため、図９に示すとおり、嵩高な一方向にチョップド繊維束を引き揃えたシートを上下から拘束することで、チョップド繊維束が開繊しやすい。チョップド繊維束を開繊することによって、強化繊維の端部同士の位置関係をずらしやすい。
【００７６】
本発明の（３）の搬送工程における搬送手段が、エンドレスベルトと他の押圧部材との組み合わせ、もしくは、エンドレスベルトとそれに対向するエンドレスベルトとの組み合わせ、のいずれかで前記シートを拘束しながら搬送するものであるのが良い。シートの上下を拘束することで、確実にシートを搬送することができ、安定して所定量のシートを供給できる。
【００７７】
本発明の（３）の搬送工程における搬送手段が、シートを複数のローラー間を通過させながら搬送するのも良い。複数のローラーにより、チョップド繊維束の開繊が促進される。
【００７８】
本発明の（３）の搬送工程において、前記シートを加熱するのも良い。チョップド繊維束はサイジング剤等で集束されていることが多く、加熱により集束力が弱まり、開繊しやすくなる。
【００７９】
本発明の（４）のドラフト工程における引き伸ばし手段が、前記シートの上下を一組のローラーでニップしながら引き伸ばすものであるのが良い。図７に示すとおり、引き取り用ローラー２でシート４をニップして引き取ることで、図８に示すとおり、チョップド繊維束が引き伸ばされ、強化繊維の端部同士の位置がずれやすい。
【００８０】
本発明の（４）のドラフト工程において、前記一組のローラーの少なくとも片方のローラー表面には該ローラーの回転軸と平行方向に溝が設けられているのが良い。溝が設けられていることで、ローラーにより引き取られるシートに加わるテンションが断続的に変化し、強化繊維の端部同士の位置がずれやすい。
【００８１】
本発明の（４）のドラフト工程の後に、更に前記（３）の搬送工程と前記（４）のドラフト工程とを繰り返すのが良い。図１０に示すとおり、搬送工程とドラフト工程を繰り返すことで、より強化繊維の端部同士の位置がずれやすく、得られた一方向シート基材を用いて成形した繊維強化プラスチックの力学特性が向上する。
【００８２】
本発明の（４）のドラフト工程の後に、（５）前記一方向シート基材に上下から圧を加える加圧工程を経るのが良い。加圧工程により最終的に得られる一方向シート基材の品位を向上することができる。
【００８３】
本発明により得られる一方向シート基材はドラフト工程を経るため、薄厚となりやすいが、図１１に示すとおり、本発明の一方向シート基材の製造方法のラインをいくつか用意しておき、得られた一方向シート基材を重ねて、肉厚な一方向シート基材を得ても良い。
【００８４】
本発明により得られた一方向シート基材は、そのまま積層してＲＴＭなどの樹脂注入成形に用いても良い。前記一方向シート基材は不連続繊維により構成されているため、シート基材として伸長性を有し、連続繊維を用いた基材に比べて格段に優れた形状追従性・賦形性を発現する。また、別の観点からは、一方向シート基材の少なくとも一部に樹脂を含浸し、一方向プリプレグ基材を得るのが良い。一方向シート基材のままでは強化繊維同士を集束する力が弱いため、取り扱い性が悪い場合がある。樹脂により予め一方向シート基材を一体化することにより、得られた成形材料の取り扱い性が向上する。かかる一方向プリプレグ基材は、多方向に積層された積層体、または、積層に加えて一体化してプリフォームを形成して、繊維強化プラスチックの成形に供される。
【００８５】
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、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、フェノキシ樹脂、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の熱硬化性樹脂や、ポリアミド、ポリアセタール、ポリアクリレート、ポリスルフォン、ＡＢＳ、ポリエステル、アクリル、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー、塩ビ、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、シリコーンなどの熱可塑性樹脂がある。
【００８６】
これらの中の熱硬化性樹脂を用いる場合には、得られる一方向プリプレグ基材は、室温においてタック性を有する。そのため、多数の一方向プリプレグ基材を積層・一体化する際、このタック性を利用でき、室温で積層体を製造することが出来る。
【００８７】
熱硬化性樹脂の中では、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、あるいは、これらの混合樹脂が好ましく用いられる。これらの樹脂の常温（２５℃）における樹脂粘度としては、１×１０６Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、この粘度であれば、好ましいタック性およびドレープ性を有する一方向プリプレグ基材を得ることが出来る。
【００８８】
さらに好ましくは、図１１に示すとおり、前記一方向シート基材の上下から樹脂フィルムを押し当て、前記一方向シート基材に樹脂を含浸せしめるのが良い。樹脂フィルムを用いることで、繊維と樹脂の割合を設計どおりとすることが出来、品質安定性の高い成形材料とすることができる。また、樹脂フィルムとして熱硬化性樹脂を用いた場合には、タック性により一方向シート基材と一体化しやすく、一方向シート基材をエンドレスベルト等の搬送具から容易に引き剥がすことができる。一方、エンドレスベルト上に予め樹脂フィルムを搭載し、樹脂フィルム上にチョップド繊維束を堆積させ、本発明の一方向シート基材の製造を行っても良い。
【００８９】
本発明により得られた一方向シート基材、あるいは、一方向プリプレグ基材は、強度、剛性、軽量性が要求される、自転車用品、ゴルフクラブのシャフトあるいはヘッド等のスポーツ部材、航空機内装材、ドアやシートフレーム等の自動車部材、ロボットアーム等の機械部品の繊維強化プラスチックの製造に好ましく用いられる。中でも、強度、軽量に加え、成形時に複雑な形状の形状追従性が要求されるシートパネルやシートフレーム等の自動車部品の製造により好ましく用いられる。
【実施例】
【００９０】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に記載の発明に限定されるというものではない。
【００９１】
実施例における繊維強化プラスチックの引張強度の測定方法：
実施例において得られた平板状の繊維強化プラスチックから、長さ２５０±１ｍｍ、幅２５±０．２ｍｍの引張強度試験片を切り出した。得られた試験片について、ＪＩＳ  Ｋ−７０７３（１９９８）に規定する試験方法に従い、標点間距離を１５０ｍｍとし、クロスヘッド速度２．０ｍｍ／分で、引張強度を測定した。引張強度試験機として、インストロン（登録商標）万能試験機４２０８型を用いた。測定に供した試験片の数は、５本であり、各測定値の平均値を繊維強化プラスチックの引張強度とした。
【００９２】
（実施例１）
連続強化繊維束として、実質的に無撚りの未サイジングの炭素繊維の多数本からなる連続強化繊維束を用いた。強化繊維（単糸）の径は７μｍ、強化繊維の本数は１２，０００、強化繊維束の引張強度は５．０ＧＰａ、および、強化繊維束の引張弾性率は２４０ＧＰａであった。連続強化繊維束を、樹脂成分が２．０質量％になるように反応性ウレタン樹脂エマルジョン（第一工業製薬（株）製、スーパーフレックス−Ｒ５０００）を精製水で希釈したサイジング剤母液に連続的に浸漬させて、連続強化繊維束にサイジング剤を付与した。サイジング剤が付与された連続強化繊維束を、乾燥張力６００ｇ／ｄｔｅｘのもと、１５０℃のホットローラと２００℃の乾燥炉で乾燥し水分を除去した。サイジング剤付着量は、１．２質量％であった。
【００９３】
周方向に５ｍｍ間隔で刃を設けたロータリーカッターを用意した。サイジング剤が付与された連続強化繊維束を、ロータリーカッターの刃に対して１２°の角度で、ロータリーカッターに連続して挿入し、チョップド繊維束を製造した。得られたチョップド繊維束は、図３に示すチョップド繊維束ＣＦＢ３の形態、すなわち、不変区間がなく、二つの遷移区間１３ａ、１３ｂを有するものであった。チョップド繊維束ＣＦＢ３の両先端部における辺１５ａと辺１６ａとがなす角度、および、辺１５ｂと辺１６ｂとがなす角度は、それぞれ１２°の角度であった。各強化繊維１１の繊維長Ｌｆは、同じチョップド繊維束内で３％程度のばらつきはあるものの、２５ｍｍであった。各遷移区間１３ａ、１３ｂにおける強化繊維１１の増加本数は、強化繊維１１の配列方向に１ｍｍ当たり５００本±１００本であった。各遷移区間１３ａ、１３ｂにおける多数本の強化繊維１１の総断面積の変化量は、強化繊維１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．０１６〜０．０２３ｍｍ２であった。
【００９４】
強化繊維１１の配列方向に１ｍｍの区間を無作為に３区間設定し、各区間における区間の始点と終点における強化繊維本数を測定し、それらの差を求め、その値をその区間における強化繊維１１の本数の変化量とし、３区間における変化量の平均値を、チョップド繊維束ＣＦＢ３の遷移区間１３ａ、１３ｂにおける強化繊維の配列方向１ｍｍ当たりの強化繊維本数の変化量とした。多数本の強化繊維１１の総断面積は、得られた強化繊維本数の変化量に、強化繊維（単糸）１１の横断面積３．８５×１０−５ｍｍ２を掛けることにより求めた。
【００９５】
図７に示した装置を用いて一方向シート基材５を製造した。上述のようにして得たチョップド繊維束ＣＦＢをスリット状のノズルを通過させ、強化繊維の配列方向が同一となるように、エンドレスベルト３上に堆積し、チョップド繊維束が一方向に配列したシート４とした。エンドレスベルト３で嵩高なシート４を搬送しながら、搬送用ローラー１で上下から挟み込んだ。ローラー表面にはローラーの回転軸と平行方向に溝が設けられている。さらにシート４を、搬送用ローラー１よりも引き取り用ローラー２の回転数を高くして、引き取り用ローラー２とエンドレスベルト３で挟みながら、シート４を強化繊維の配向方向に引き伸ばした。なお、搬送用ローラー１の回転軸と引き取り用ローラー２の回転軸の距離は、チョップド繊維束の繊維長と同じ、２５ｍｍに設定した。チョップド繊維束が図３のように差し渡し長さＬｄが繊維長Ｌｆより長いため、強化繊維を破断させることなくドラフトを行うことができ、強化繊維の端部同士の位置をずらしやすくなった。こうして炭素繊維の重量目付にして１５０ｇ／ｍ２の一方向シート基材を得ることができた。
【００９６】
次に、一方向シート基材をプリプレグとするために、樹脂フィルムを作成した。エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製“エピコート（登録商標）”８２８：３０重量部、“エピコート（登録商標）”１００１：３５重量部、“エピコート（登録商標）”１５４：３５重量部）に、熱可塑性樹脂ポリビニルホルマール（チッソ（株）製“ビニレック（登録商標）”Ｋ）５重量部をニーダーで加熱混練してポリビニルホルマールを均一に溶解させた後、硬化剤ジシアンジアミド（ジャパンエポキシレジン（株）製ＤＩＣＹ７）３．５重量部と、硬化促進剤３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチルウレア（保土谷化学工業（株）製ＤＣＭＵ９９）４重量部を、ニーダーで混練して未硬化のエポキシ樹脂組成物を調整した。このエポキシ樹脂組成物を、リバースロールコーターを用いて、シリコーンコーティング処理された厚さ１００μｍの離型紙上に塗布して樹脂フィルム（マトリックス樹脂フィルム）を作製した。さらに、一方向シート基材の両面に樹脂フィルムをそれぞれ重ね、加熱・加圧することによって樹脂を含浸させ、繊維体積含有率Ｖｆ５５％、厚み０．１５０ｍｍの一方向プリプレグ基材を作製した。
【００９７】
この一方向プリプレグ基材を炭素繊維の配向方向（０°方向）と、炭素繊維の配向方向から右に４５度ずらした方向（４５°方向）に、それぞれ２５０×２５０ｍｍの大きさに切り出し、１６層疑似等方（［−４５／０／＋４５／９０］２Ｓ）に積層して２５０×２５０ｍｍの積層基材を得た。
【００９８】
更に、上記の積層基材を用いて、３００×３００ｍｍのキャビティを有する平板金型上の概中央部に配置した後、加熱型プレス成形機により、６ＭＰａの加圧のもと、１５０℃×３０分間の条件により硬化せしめ、３００×３００ｍｍの平板状の繊維強化プラスチックを得た。金型を上から見たときの金型面積に対する基材の面積の割合をチャージ率と定義すると、チャージ率は７０％に相当する。
【００９９】
使用した金型キャビティ内に、成形された繊維強化プラスチックが充填されており、成形過程における成形材料の流動性が良好であったことが確認された。製造された繊維強化プラスチックは、試験台の平坦な表面の上に置いただけで、試験台の平坦な表面と全面で接触しており、ソリがないことが確認された。引張弾性率は４０ＧＰａ、引張強度に関しても５２０ＭＰａと高い値が発現し、そのＣＶ値も６％ときわめてバラツキの小さい結果となった。また、繊維強化プラスチックの断面を見ると、層が平行に形成されており、繊維が真直に配向していることから、高い力学特性を発現したものと推測された。
【０１００】
（実施例２）
実施例１と同様の連続強化繊維束を切断してチョップド繊維束を得るに当たり、ロータリーカッターの周方向に１２．５ｍｍ間隔で刃を設け、刃に対して３０°の角度で連続強化繊維束を挿入した。得られたチョップド繊維束は、図２に示すような形態のチョップド繊維束ＣＦＢ２であった。チョップド繊維束ＣＦＢ２の端部の辺１６ａ、１６ｂが、強化繊維１１の配列方向と３０°の角度で直線状の形態を有しており、強化繊維１１の繊維長Ｌｆは、おなじチョップド繊維束内で２％程度のばらつきはあるものの、２５ｍｍであった。チョップド繊維束ＣＦＢ２の端部から中央部にかけて強化繊維１１の配列方向に強化繊維本数が増加する遷移区間１３ａ、１３ｂがあり、強化繊維の配列方向に１ｍｍ当たり１，３００本±１００本の範囲内で強化繊維本数が増加していた。また、遷移区間１３ａ、１３ｂにおける多数本の強化繊維１１の総断面積の変化量は、強化繊維の配列方向に１ｍｍ当たり０．０４７乃至０．０５４ｍｍ２であった。
【０１０１】
こうして得たチョップド繊維束を実施例１と同様にして一方向シート基材を得た。実施例１に比べ、チョップド繊維束が開繊しにくく、チョップド繊維束の形状が若干一方向シート基材内に残存した。
【０１０２】
実施例１と同様にして一方向プリプレグ基材を得、成形、引張試験を行った。
【０１０３】
使用した金型キャビティ内に、成形された繊維強化プラスチックが充填されており、成形過程における成形材料の流動性が良好であったことが確認された。製造された繊維強化プラスチックは、試験台の平坦な表面の上に置いただけで、試験台の平坦な表面と全面で接触しており、ソリがないことが確認された。引張弾性率は４１ＧＰａ、引張強度に関しても４９０ＭＰａと高い値が発現し、そのＣＶ値も７％ときわめてバラツキの小さい結果となった。
【０１０４】
（実施例３）
実施例１と同様の連続強化繊維束に、振動を加えて、開繊し、繊維束の幅を当初の５ｍｍから２０ｍｍに拡幅した。拡幅された連続強化繊維束を、実施例１と同様の切断手法を用いて、強化繊維の繊維長が２５ｍｍ、連続強化繊維束の切断方向が強化繊維の配列方向に対し角度１２°を有する直線になるように、切断して、チョップド繊維束を得た。得られたチョップド繊維束は、図１に示すチョップド繊維束ＣＦＢ１の形態、すなわち、強化繊維の切断辺１６ａ、１６ｂの長さが長い形態を有していた。得られたチョップド繊維束ＣＦＢ１は、端部から中央部にかけて、強化繊維１１の配列方向に、強化繊維本数が増加する遷移区間１３ａ、１３ｂを有し、遷移区間１３ａ、１３ｂにおける強化繊維１１の増加本数は、強化繊維１１の配列方向に１ｍｍ当たり１２０本±２０本であった。各遷移区間１３ａ、１３ｂにおける多数本の強化繊維１１の総断面積の変化量は、強化繊維１１の配列方向に１ｍｍ当たり０．００４乃至０．００５ｍｍ２であった。
【０１０５】
こうして得たチョップド繊維束を実施例１と同様にして一方向シート基材を得た。実施例１に比べ、さらにチョップド繊維束が開繊しやすく、一方向シート基材内にはほとんどチョップド繊維束の形状を保ったものは見られなかった。
【０１０６】
実施例１と同様にして一方向プリプレグ基材を得、成形、引張試験を行った。
【０１０７】
使用した金型キャビティ内に、成形された繊維強化プラスチックが充填されており、成形過程における成形材料の流動性が良好であったことが確認された。製造された繊維強化プラスチックは、試験台の平坦な表面の上に置いただけで、試験台の平坦な表面と全面で接触しており、ソリがないことが確認された。引張弾性率は４１ＧＰａ、引張強度に関しても５４０ＭＰａと高い値が発現し、そのＣＶ値も６％ときわめてバラツキの小さい結果となった。
【０１０８】
（実施例４）
共重合ポリアミド樹脂（東レ製“アミラン”（登録商標）ＣＭ４０００、ポリアミド６／６６／６１０共重合体、融点１５５℃）のペレットを、２００℃で加熱したプレスで４２μｍ厚みのフィルム状に加工し、２枚の熱可塑性樹脂シートを作製した。
【０１０９】
次に、実施例１と同様にして得られた一方向シート基材の両面のそれぞれに、作製した熱可塑性樹脂シートを重ね、カレンダーロールを通過させ、加熱・加圧することによって、樹脂を強化繊維シートに含浸させ、プリプレグシートを作製した。得られたプリプレグシートの繊維堆積含有率Ｖｆは５５％、厚みは０．１５ｍｍであった。
【０１１０】
この一方向プリプレグ基材を実施例１と同様に切り出し、タックがないため、実施例１と同様の積層構成に単純に重ねた。
【０１１１】
更に、上記の積層基材を用いて、３００×３００ｍｍのキャビティを有する平板金型上の概中央部に配置した後、加熱型プレス成形機により、６ＭＰａの加圧のもと、２００℃×１分間の条件により、チョップド繊維束を流動せしめ、型を開けることなく、冷却した後、脱型して、３００×３００ｍｍの大きさの平板状の繊維強化プラスチックを得た。
【０１１２】
使用した金型キャビティ内に、成形された繊維強化プラスチックが充填されており、成形過程における成形材料の流動性が良好であったことが確認された。製造された繊維強化プラスチックは、試験台の平坦な表面の上に置いただけで、試験台の平坦な表面と全面で接触しており、ソリがないことが確認された。引張弾性率は３９ＧＰａ、引張強度に関しても５８０ＭＰａと高い値が発現し、そのＣＶ値も５％ときわめてバラツキの小さい結果となった。
【０１１３】
（比較例１）
実施例１と同様の樹脂を用いてＳＭＣを製造し、引張強度を比較した。
【０１１４】
連続強化繊維束として、多数本の炭素繊維を一方向に配列させた炭素繊維シート（強化繊維シート）を用意した。強化繊維（単糸）の径は７μｍ、強化繊維の引張強度は５．０ＧＰａ、および、強化繊維の引張弾性率は２４０ＧＰａであった。用意した強化繊維シートの両面のそれぞれに、実施例１と同様にして作製した樹脂フィルムを重ね、加熱・加圧することによって、樹脂を強化繊維シートに含浸させ、プリプレグシートを作製した。得られたプリプレグシートにおける単位面積当たりの強化繊維の重さは１５０ｇ／ｍ２、強化繊維の体積含有率Ｖｆは５５％、厚みは０．１５ｍｍであった。
【０１１５】
こうして得たプリプレグを、自動切断機を用いて、強化繊維の配列方向に２５ｍｍ間隔、強化繊維の配列方向に直角な方向（配列された強化繊維の幅方向）に５ｍｍ間隔で直線状に切断して、幅５ｍｍで厚み１５０μｍ、強化繊維の繊維長が２５ｍｍのチョップド繊維束を作成した。得られたチョップド繊維束は、強化繊維の繊維長が２５ｍｍで、チョップド繊維束の端部がチョップド繊維束の強化繊維の配列方向と９０°の角度で直線状の形態を有していた。
【０１１６】
得られたチョップド繊維束を、離型フィルムの上に、目付が６，０００ｇ／ｍ２程度となるように、ランダムに散布し、更にその上から、他の離型フィルムを乗せ、離型フィルムの上から軽く押圧し、樹脂のタックで、多数のチョップド繊維束同士を一体化して成形材料を得た。
【０１１７】
この成形材料から、２５０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさのシートを切り出し、得られたシートを、３００×３００ｍｍの大きさのキャビティを有する平板金型上の概中央部に配置した。この配置におけるチャージ率は７０％である。その後、加熱型プレス成形機により、６ＭＰａの加圧のもと、１５０℃×３０分間の条件により、マトリックス樹脂を硬化せしめ、３００×３００ｍｍの大きさの平板状の繊維強化プラスチックを得た。
【０１１８】
使用した金型キャビティ内に、繊維強化プラスチックが充填されており、成形過程における成形材料の流動性が良好であったことが確認された。製造された繊維強化プラスチックにはソリはなく、その厚みは２．８ｍｍであった。繊維強化プラスチックの引張試験の結果によると、引張弾性率は３１ＧＰａ、引張強度は１６０ＭＰａであった。また、繊維強化プラスチックの断面を見ると、厚み方向にも繊維の大きなうねりが見られ、低い力学特性の原因となったと推測された。
【０１１９】
（比較例２）
実施例１と同様な連続強化繊維束を切断してチョップド繊維束を得るに当たり、ロータリーカッターの周方向に２５ｍｍ間隔で刃を設け、刃に対して９０°の角度で連続強化繊維束を挿入した。得られたチョップド繊維束は、強化繊維の繊維長が２５ｍｍで、チョップド繊維束の端部がチョップド繊維束の強化繊維の配列方向と９０°の角度で直線状の形態を有していた。
【０１２０】
このチョップド繊維束を用いて、実施例１と同様にして、一方向シート基材を作成した。実施例１と異なり、ドラフト工程でほとんど強化繊維の端部同士の位置がずれることがなく、チョップド繊維束はほとんど開繊せず、一方向シート基材はチョップド繊維束の形態がほとんど保たれていた。
【０１２１】
さらに実施例１と同様にして一方向プリプレグ基材を得、成形、引張試験を行った。
【０１２２】
使用した金型キャビティ内に、成形された繊維強化プラスチックが充填されており、成形過程における成形材料の流動性が良好であったことが確認された。製造された繊維強化プラスチックは、試験台の平坦な表面の上に置いただけで、試験台の平坦な表面と全面で接触しており、ソリがないことが確認された。引張弾性率は３７ＧＰａだが、引張強度に関しては２５０ＭＰａと低い値となり、そのＣＶ値も２０％ときわめてバラツキの大きい結果となった。
【０１２３】
（比較例３）
実施例１と同様な連続強化繊維束を切断してチョップド繊維束を得るに当たり、ロータリーカッターの周方向に１７．７ｍｍ間隔で刃を設け、刃に対して４５°の角度で連続強化繊維束を挿入した。得られたチョップド繊維束は、強化繊維の繊維長が２５ｍｍで、チョップド繊維束の端部がチョップド繊維束の強化繊維の配列方向と４５°の角度で直線状の形態を有していた。チョップド繊維束の端部から中央部にかけて、強化繊維の配列方向に、強化繊維本数が増加する遷移区間があり、強化繊維の増加本数は、強化繊維の配列方向に１ｍｍ当たり２，４００本±１００本であった。また、遷移区間における多数本の強化繊維の総断面積の変化量は、強化繊維の配列方向に１ｍｍ当たり０．０８８乃至０．０９６ｍｍ２であった。
【０１２４】
このチョップド繊維束を用いて、実施例１と同様にして、一方向シート基材を作成した。実施例１と異なり、ドラフト工程で強化繊維の端部同士の位置がずれにくく、チョップド繊維束はほとんど開繊せず、一方向シート基材はチョップド繊維束の形態がほとんど保たれていた。
【０１２５】
さらに実施例１と同様にして一方向プリプレグ基材を得、成形、引張試験を行った。
【０１２６】
使用した金型キャビティ内に、成形された繊維強化プラスチックが充填されており、成形過程における成形材料の流動性が良好であったことが確認された。製造された繊維強化プラスチックは、試験台の平坦な表面の上に置いただけで、試験台の平坦な表面と全面で接触しており、ソリがないことが確認された。引張弾性率は３９ＧＰａだが、引張強度に関しては２６０ＭＰａと低い値となり、そのＣＶ値も１７％ときわめてバラツキの大きい結果となった。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】図１は、本発明のチョップド繊維束の一例の平面図である。
【図２】図２は、本発明のチョップド繊維束の他の一例の平面図である。
【図３】図３は、本発明のチョップド繊維束の更に他の一例の平面図である。
【図４】図５は、本発明のチョップド繊維束の他の７例のそれぞれの平面図（（ａ）〜（ｇ））の羅列である。
【図５】図５は、図２の本発明のチョップド繊維束の平面図（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）の羅列である。
【図６】図６は、図３の本発明のチョップド繊維束の平面図（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）の羅列である。
【図７】図７は、本発明の一方向シート基材の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【図８】図８は、本発明の一方向シート基材の製造方法の原理を説明するための概略図である。
【図９】図９は、本発明の一方向シート基材の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の一方向シート基材の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【図１１】図１１は、本発明の一方向シート基材の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１：押さえ用ローラー
２：引き取り用ローラー
３：エンドレスベルト
４：チョップド繊維束が一方向に配列したシート
５：不連続な強化繊維のみが実質的に一方向に引き揃えられたシート（一方向シート基材）
６：一方向プリプレグ基材
７：樹脂フィルム
８：搬送フィルム
１１：強化繊維
１２ａ：第１の先端
１２ｂ：第２の先端
１３ａ：第１の遷移区間
１３ｂ：第２の遷移区間
１３Ｅａ：遷移区間の第１の終端面
１３Ｅｂ：遷移区間の第２の終端面
１４：不変区間
１４Ｅａ：不変区間の一方の端面
１５ａ：第１の遷移区間における一方の辺
１５ｂ：第２の遷移区間における一方の辺
１６ａ：第１の遷移区間における他方の辺
１６ｂ：第２の遷移区間における他方の辺
ＣＦＢ、ＣＦＢ１、ＣＦＢ２、ＣＦＢ３、ＣＦＢ４ａ−ＣＦＢ４ｇ：チョップド繊維束
ＣＦＢ’：繊維配向方向に一部引き伸ばされたチョップド繊維束
ＣＦＴＳ：強化繊維の総断面積の変化量
Ｌｄ：チョップド繊維束の差し渡し長さ
Ｌｆ：強化繊維の繊維長
Ｔｂ：チョップド繊維束の最大厚み
【図１】
2009274412.tif 000003
【図２】
2009274412.tif 000004
【図３】
2009274412.tif 000005
【図４】
2009274412.tif 000006
【図５】
2009274412.tif 000007
【図６】
2009274412.tif 000008
【図７】
2009274412.tif 000009
【図８】
2009274412.tif 000010
【図９】
2009274412.tif 000011
【図１０】
2009274412.tif 000012
【図１１】
2009274412.tif 000013