JP7726203B2 - Ｓｍｃの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）の製造方法、とりわけ、炭素繊維（ＣＦ）を用いたＳＭＣであるＣＦ－ＳＭＣの製造方法に関する。
本願は、２０２０年３月１８日に日本出願された特願２０２０－０４７２０６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、炭素繊維と樹脂とからなる複合材料であるＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が、航空機、自動車、船舶その他各種の輸送機器の部品、スポーツ用品、レジャー用品などに幅広く使用されている。
ある種のＣＦＲＰ製品は、ＣＦ－ＳＭＣから圧縮成形法により成形される。
ＣＦ－ＳＭＣは炭素繊維プリプレグの一種であり、チョップド炭素繊維束（「chopped carbon fiber bundle」であり、「chopped carbon fiber tow」、「chopped carbon fiber strand」などともいう。）からなるマットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させた構造を有する。
ＣＦＲＰは、フィラメント数の少ない炭素繊維束で補強されたものほど高強度である一方、炭素繊維束はフィラメント数の少ないもの（トウサイズの小さいもの）ほど製造コストが高い（特許文献１）。
連続炭素繊維束のチョッピングから炭素繊維マットの樹脂含浸まで連続で行うＳＭＣの製造方法に、更に、クリールから巻き出される連続炭素繊維束をチョッピング前に部分的にスプリットする工程を加えることが提案されている（特許文献２）。

米国特許出願公開第２０１２／０２１３９９７号明細書 国際公開第２０１７／２２１６５５号

典型的にはラージトウのようなフィラメント数が多い連続炭素繊維束を、部分的にスプリットして用いる技術を用いることで、高強度のＣＦＲＰ成形品を与え得るＳＭＣを低コストで製造することができると考えられる。
連続炭素繊維束を部分的にスプリットする工程では様々な調整が必要であることから、ＳＭＣの製造では、この工程とその後の工程とを分けた方が、総合的な製造効率は高くなる可能性がある。
本発明は、かかる発想に基づいて本発明者等が行った検討の過程でなされたものであり、連続炭素繊維束を部分的にスプリットして用いるＣＦ－ＳＭＣの製造方法を含むＣＦ－ＳＭＣの製造技術における有用な改良を提供することを主たる目的とする。
本明細書中には、本発明の各実施形態により解決され得る課題が明示的または黙示的に開示されている場合がある。

本発明の一態様はＳＭＣの製造方法に関する。
本発明の好ましい実施形態に係るＳＭＣ製造方法には以下が含まれるが、限定するものではない。
［１］（i）予めｎ本のサブ束に部分的スプリットされたフィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をパッケージから引き出すこと、
（ii）前記パッケージから引き出した前記連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束にすること、
（iii）前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に前記チョップド炭素繊維束を堆積させて炭素繊維マットを形成すること、および、
（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることを含み、
前記キャリアフィルム上に堆積する前の前記チョップド炭素繊維束に下記（Ａ）の断片化処理装置を用いた断片化処理を施す、ＳＭＣの製造方法：
（Ａ）それぞれが前記ロータリーカッターの回転軸方向と平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、断片化処理装置。
［２］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、［１］に記載の製造方法。
［３］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、［２］に記載の製造方法。
［４］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、［１］に記載の製造方法。
［５］前記パッケージでは、前記サブ束間に隙間があかないように前記連続炭素繊維束が巻かれている、［１］～［４］のいずれかに記載の製造方法。
［６］前記パッケージでは、隣り合う前記サブ束の間に重なり合いが生じるように、前記連続炭素繊維束が巻かれている、［１］～［５］のいずれかに記載の製造方法。
［７］前記パッケージに巻かれた前記連続炭素繊維束では、総幅が前記サブ束の幅の総和よりも小さい、［１］～［６］のいずれかに記載の製造方法。
［８］Ｎが１５以上である、［１］～［７］のいずれかに記載の製造方法。
［９］前記第一ピンローラーおよび前記第二ピンローラーの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、［１］～［８］のいずれかに記載の製造方法。
［１０］前記第一ピンローラーのピン先端における周速と、前記第二ピンローラーのピン先端における周速が等しい、［１］～［９］のいずれかに記載の製造方法。
［１１］前記炭素繊維マットにおける、フィラメント数が０．５Ｋを超える炭素繊維束の含有量が９９重量％以上である、［１］～［１０］のいずれかに記載の製造方法。
［１２］前記断片化処理により、前記炭素繊維マットの単位重量に含まれる、フィラメント数が｛（Ｎ／ｎ）＋０．５｝Ｋより大きいチョップド炭素繊維束の個数が減少する、［１］～［１１］のいずれかに記載の製造方法。
［１３］前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物で含浸させるために、前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物と共に加圧する、［１］～［１２］のいずれかに記載の製造方法。
［１４］前記熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一部が、前記（iii）の工程の前に前記キャリアフィルムの上面に塗布される、［１］～［１３］のいずれかに記載の製造方法。

本発明の他の一態様は炭素繊維束の処理方法に関する。
本発明の好ましい実施形態に係る炭素繊維束処理方法には以下が含まれるが、限定するものではない。
［１５］繊維長６０ｍｍ以下の炭素繊維束に下記（Ａ）の断片化処理装置を用いて断片化処理を施す、炭素繊維束の処理方法：
（Ａ）互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、断片化処理装置。
［１６］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、［１５］に記載の処理方法。
［１７］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、［１６］に記載の処理方法。
［１８］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、［１５］に記載の処理方法。
［１９］前記第一ピンローラーおよび前記第二ピンローラーの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、［１５］～［１８］のいずれかに記載の処理方法。［２０］前記第一ピンローラーのピン先端における周速と、前記第二ピンローラーのピン先端における周速が等しい、［１５］～［１９］のいずれかに記載の処理方法。

本発明の更に他の一態様は炭素繊維束の断片化処理装置に関する。
本発明の好ましい実施形態に係る炭素繊維束断片化処理装置には以下が含まれるが、限定するものではない。
［２１］互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動させることができ、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動させることができる、炭素繊維束の断片化処理装置。
［２２］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、［２１］に記載の断片化処理装置。
［２３］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、［２２］に記載の断片化処理装置。
［２４］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、［２１］に記載の断片化処理装置。
［２５］前記第一ピンローラーおよび前記第二ピンローラーの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、［２１］～［２４］のいずれかに記載の断片化処理装置。

本発明の更に他の一態様は断片化処理装置の使用に関する。
本発明の好ましい実施形態に係る断片化処理装置の使用には以下が含まれるが、限定するものではない。
［２６］キャリアフィルム上にチョップド炭素繊維束を堆積させて炭素繊維マットを形成することと、前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることとを含み、前記キャリアフィルム上に堆積する前の前記チョップド炭素繊維束に断片化処理を施すＳＭＣ製造方法における、下記の断片化処理装置の使用：
互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動させることができ、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動させることができる、断片化処理装置。
［２７］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、［２６］に記載の使用。
［２８］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、［２７］に記載の使用。
［２９］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、［２６］に記載の使用。
［３０］前記第一ピンローラーおよび前記第二ピンローラーの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、［２６］～［２９］のいずれかに記載の使用。
［３１］繊維長６０ｍｍ以下の炭素繊維束の断片化処理における下記の断片化処理装置の使用：
互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動させることができ、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動させることができる、断片化処理装置。
［３２］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、［３１］に記載の使用。
［３３］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、［３２］に記載の使用。
［３４］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、［３１］に記載の使用。
［３５］前記第一ピンローラーおよび前記第二ピンローラーの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、［３１］～［３４］のいずれかに記載の使用。

本発明によれば、連続炭素繊維束を部分的にスプリットして用いるＳＭＣの製造方法を含むＣＦ－ＳＭＣの製造技術における有用な改良が提供される。

図１は、繊維パッケージ製造装置の模式図である。 図２Ａは、部分的に５本にスプリットされた直後の連続炭素繊維束を、厚さ方向から見た平面図である。 図２Ｂは、部分的に５本にスプリットされた直後の連続炭素繊維束の、繊維方向に垂直な断面を示す断面図である。 部分的に５本にスプリットされた後、ボビンに巻き取られた連続炭素繊維束の、繊維方向に垂直な断面を示す模式図である。 図４は、ＳＭＣ製造装置の模式図である。 図５は、ロータリーカッターの模式図である。 図６は、断片化処理装置の模式図である。 図７は、断片化処理装置が備えるピンローラーの模式図である。 図８は、平面展開したピンローラーのシリンダー周面の一部を示す。 図９は、断片化処理装置が備える２つのピンローラーの位置関係等を示す模式図である。 図１０は、炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を示すヒストグラムである。 図１１は、炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を示すヒストグラムである。 図１２は、炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を示すヒストグラムである。 図１３は、炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を示すヒストグラムである。 図１４は、部分的に５本にスプリットされた直後の連続炭素繊維束を、厚さ方向から見た平面図である。 図１５は、炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を示すヒストグラムである。

１．ＳＭＣの製造方法
ＳＭＣは、チョップド炭素繊維束からなる炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることにより得られる、シート状の炭素繊維プリプレグである。
本発明の一実施形態は、次の（i）～（iv）の工程を有するＳＭＣ製造方法である。
（i）予めｎ本のサブ束に部分的スプリットされたフィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をパッケージから引き出す工程。
（ii）パッケージから引き出した連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束にする工程。
（iii）ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上にチョップド炭素繊維束を堆積させて炭素繊維マットを形成する工程。
（iv）炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させる工程。
本実施形態のＳＭＣ製造方法では、キャリアフィルム上に堆積する前のチョップド炭素繊維束の少なくとも一部を回転体に接触させて断片化する断片化処理が行われる。この断片化処理により、上記（iii）の工程で形成される炭素繊維マットに含まれるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布が、この断片化処理をしないときとは異なるものとなる。
必要に応じて、更に上記（iv）の工程の後に、前記熱硬化性樹脂組成物を増粘させる工程が設けられる。

１．１．連続炭素繊維束
本実施形態のＳＭＣ製造方法では、予め準備された連続炭素繊維束のパッケージが使用される。その連続炭素繊維束は、フィラメント数がＮＫで、ｎ本のサブ束に部分的にスプリットされている。
ＮＫとはＮ×１０００を意味する。例えば、３０００本の単繊維からなる炭素繊維束のフィラメント数は３Ｋであり、１２０００本の単繊維からなる炭素繊維束のフィラメント数は１２Ｋである。
Ｎは通常１２以上、好ましくは１５以上であり、限定するものではないが、例えば１８、２４、３６、４８または５０であり得る。

連続炭素繊維束がｎ本のサブ束に部分的にスプリットされているとは、換言すれば、連続炭素繊維束が一部でｎ分割されているということである。ｎ分割することにより形成されたｎ本の繊維束のひとつひとつをサブ束という。
部分的スプリットされた連続炭素繊維束のパッケージは、限定するものではないが、図１に概念図を示す繊維パッケージ製造装置を用いて製造され得る。

図１を参照すると、繊維パッケージ製造装置１００は、スプレッドセクション１１０、スプリットセクション１２０、および巻き取りセクション１３０を備えている。
出発材料であるフィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束１０は、供給ボビンＢ１から引き出される。
供給ボビンＢ１から引き出されたスプリット前の連続炭素繊維束１０は、まず、スプレッドセクション１１０においてスプレッドされる。
スプレッドセクション１１０に設けられるスプレッダーバー１１１は加熱してもよいし、連続炭素繊維束１０の幅方向に往復動させてもよく、そのための機構は公知技術を参照することができる。
連続炭素繊維束１０は元々扁平な形をしているところ、スプレッダーバー１１１に擦り付けられることで、その幅は更に広がり、その厚さは更に減少する。スプレッドセクション１１０を通過した後の連続炭素繊維束１０の厚さは、限定するものではないが、典型的には０．０５～０．２ｍｍであり得る。
供給ボビンＢ１から供給される段階で連続炭素繊維束１０が十分に扁平なとき、スプレッドセクション１１０は省略され得る。例えば、束幅が平均厚さの５０倍以上である炭素繊維束は、十分に扁平といってよい。

次に、連続炭素繊維束１０はスプリットセクション１２０に送られ、そこで部分的スプリットされる。
スプリットセクション１２０には、連続炭素繊維束１０にスリットを形成するための回転刃１２１と、連続炭素繊維束１０の走行速度を制御するための複数のゴデットロール１２３が設けられる。
回転刃１２１の回転軸は、繊維方向に走行する連続炭素繊維束１０の、幅方向に平行である。一定長さのスリットが連続炭素繊維束１０の繊維方向に沿って一定周期で間欠的に形成されるように、回転刃１２１の外周には複数の刃部１２２が周方向に一定間隔を置いて設けられている。スリット長とスリット間のギャップ長は、連続炭素繊維束１０の走行速度、回転刃１２１の周速度、刃部１２２間の間隔を調節することによって制御できる。

走行する連続炭素繊維束１０の幅方向と平行な方向に並べられた（ｎ－１）個の回転刃１２１によって、繊維方向に沿って間欠的にスリットが形成されることにより、連続炭素繊維束１０は部分的にｎ分割される。
数ｎは、限定するものではないが、好ましくは３以上、より好ましくは５以上であり、１０以上であってもよい。
一例として、４個の回転刃１２１によって繊維方向に延びるスリットが間欠的に形成された直後の連続炭素繊維束１０を、図２Ａおよび図２Ｂに示す。
便宜のために、連続炭素繊維束１０の繊維方向（長手方向）をｘ方向、幅方向をｙ方向、厚さ方向をｚ方向とすると、図２Ａは連続炭素繊維束１０をｚ方向から見た平面図であり、図２Ｂは連続炭素繊維束１０のｘ方向に垂直な断面（ｙｚ平面で切断したときの断面）を示している。

図２Ａに示すように、連続炭素繊維束１０には、第一スリット列Ａ_Ｓ１、第二スリット列Ａ_Ｓ２、第三スリット列Ａ_Ｓ３および第四スリット列Ａ_Ｓ４の、４つのスリット列が形成されている。
第一スリット列Ａ_Ｓ１は、ｘ方向に並んだ複数の第一スリットＳ１からなる。
第二スリット列Ａ_Ｓ２は、ｘ方向に並んだ複数の第二スリットＳ２からなる。
第三スリット列Ａ_Ｓ３は、ｘ方向に並んだ複数の第三スリットＳ３からなる。
第四スリット列Ａ_Ｓ４は、ｘ方向に並んだ複数の第四スリットＳ４からなる。
これら４つのスリット列は、異なる回転刃で形成されることから、ｙ方向の位置が異なっている。

スリット長Ｌ_Ｓとスリット間ギャップ長Ｌ_Ｇは、いずれのスリット列内でも一定であり、また、異なるスリット列間においても共通している。
スリット長Ｌ_Ｓとスリット間ギャップ長Ｌ_Ｇの和に対するスリット長Ｌ_Ｓの比Ｌ_Ｓ／（Ｌ_Ｓ＋Ｌ_Ｇ）は通常９０％以上、好ましくは９５％以上であり、例えば９９％であってもよい。従って、連続炭素繊維束１０は、図２Ｂに示すように、殆どの部分で５本のサブ束１１にスプリットされている。
第一スリット列Ａ_Ｓ１、第二スリット列Ａ_Ｓ２、第三スリット列Ａ_Ｓ３および第四スリット列Ａ_Ｓ４のｙ方向の位置は、５本のサブ束１１の幅が概ね同じとなるように設定されている。例えば、連続炭素繊維束１０のフィラメント数が１５Ｋのとき、各サブ束１１のフィラメント数は３Ｋ±０．５Ｋである。

スリット長Ｌ_Ｓは、限定するものではないが、２５ｍｍより長いことが好ましく、５０ｍｍより長いことがより好ましく、５００ｍｍより長いことが更に好ましい。スリット長Ｌ_Ｓは、ＳＭＣを製造するために連続炭素繊維束１０を切断するときの切断長の１０倍以上、更には２０倍以上、更には３０倍以上とし得る。
スリット長Ｌ_Ｓは、例えば、２５ｍｍ超５０ｍｍ以下、５０ｍｍ超１００ｍｍ以下、１００ｍｍ超２００ｍｍ以下、２００ｍｍ超５００ｍｍ以下、５００ｍｍ超１０００ｍｍ以下、１０００ｍｍ超１５００ｍｍ以下、１５００ｍｍ超２０００ｍｍ以下、２０００ｍｍ超３０００ｍｍ以下であり得る。
スリット間ギャップ長Ｌ_Ｇは、限定するものではないが、例えば５～１０ｍｍであり、５ｍｍより短くてもよい。

図２Ａに示す例では、第一スリット列Ａ_Ｓ１と第二スリット列Ａ_Ｓ２とで、スリット間ギャップＧ_Ｓの位置がｘ方向にずれている。第二スリット列Ａ_Ｓ２と第三スリット列Ａ_{Ｓ ３}の間、および、第三スリット列Ａ_Ｓ３と第四スリット列Ａ_Ｓ４の間でも同様である。
このように隣り合うスリット列の間でスリット間ギャップＧ_Ｓの位置をｘ方向にずらす構成は必須ではない。一例では、図１４に示すように全てのスリット列の間でスリット間ギャップＧ_Ｓの位置を揃えてもよい。他の一例では、一部のスリット列の間でスリット間ギャップＧ_Ｓの位置を揃え、他の一部のスリット列の間でスリット間ギャップＧ_Ｓの位置をｘ方向にずらしてもよい。

スリット長Ｌ_Ｓ、スリット間ギャップ長Ｌ_Ｇ、スリット長Ｌ_Ｓとスリット間ギャップ長Ｌ_Ｇの和に対するスリット長Ｌ_Ｓの比Ｌ_Ｓ／（Ｌ_Ｓ＋Ｌ_Ｇ）、および、スリット間ギャップＧ_Ｓの位置について以上に述べたことは、連続炭素繊維束１０を部分的に５本のサブ束にスプリットする場合に限られるものではなく、４本以下または６本以上のサブ束に部分的スプリットする場合にも同じことがいえる。
連続炭素繊維束１０のスプリットにより形成されるサブ束のフィラメント数は、数ｎに関係なく、好ましくは５Ｋ以下、より好ましくは４Ｋ以下、更に好ましくは３Ｋ以下である。
連続炭素繊維束１０のスプリットにより形成されるサブ束のフィラメント数は、数ｎに関係なく、０．５Ｋより多いことが好ましく、１Ｋ以上であることがより好ましい。フィラメント数が０．５Ｋよりも多いとき、炭素繊維束の真直性が維持され易く、補強効果を相対的に高くできる傾向がある。
前記の上限および下限は任意に組み合わせることができ、例えば、連続炭素繊維束１０のスプリットにより形成されるサブ束のフィラメント数は、数ｎに関係なく、０．５Ｋ～５Ｋが好ましく、０．５Ｋ～４Ｋがより好ましく、１Ｋ～３Ｋが更に好ましい。

再び図１を参照すると、スプリットセクション１２０で部分的にｎ本にスプリットされた連続炭素繊維束１０が、巻き取りセクション１３０に送られ、巻き取りボビンＢ２上に巻き取られることでパッケージが完成する。
巻き取りボビンＢ２は、例えば紙管であるが、限定するものではない。パッケージを使用するときは、巻き取りボビンＢ２を抜き取って、連続炭素繊維束を内取りで解舒することができる。
連続炭素繊維束１０を巻き取るときは、サブ束１１間に隙間があかないようにする。理由は、ボビンＢ２上に先に巻かれた部分と、後からその上に重ねて巻かれた部分との間で、サブ束１１同士が互いに噛み込むことを防ぐためである。サブ束１１間に隙間があかないように巻き取ることにより、外取りまたは内取りで解舒するときに連続炭素繊維束１０が絡まったり切れたりすることを防止できる。

サブ束１１間に隙間があかないように連続炭素繊維束１０をボビンに巻くには、図３に示すように、連続炭素繊維束１０の総幅Ｗをサブ束幅Ｗ_ｓの総和より狭くすればよい。
図３は、連続炭素繊維束１０を繊維方向に垂直に切断したときの断面図で、５本のサブ束１１はｙ方向に隙間なく並んでいる。すなわち、隣り合うサブ束１１同士が互いに離れた部分は無く、いずれのサブ束１１もすぐ隣のサブ束１１と縁の部分で重なっている。
炭素繊維束の幅は、それよりも幅の狭いガイドで炭素繊維束を案内することにより減少させ得る。従って、総幅Ｗをサブ束幅Ｗ_ｓの総和より狭くした状態で連続炭素繊維束１０をボビンＢ２に巻き取るには、例えば、部分的スプリットした後の連続炭素繊維束を巻き取りボビンまで案内するのに、サブ束幅の総和よりも狭い溝幅を持つ溝付きロールを用いればよい。あるいは、トラバース装置の繊維束ガイドの幅を、サブ束幅の総和より狭くしてもよい。

かかる方法で連続炭素繊維束の総幅を狭めたとき、サブ束間の重なり合いが生じるだけでなく、一部のサブ束が幅方向に折り畳まれることがあり得る。従って、巻き取りボビンに巻かれた連続炭素繊維束におけるサブ束間の重なり合いの態様は、図３に示す態様に限定されるものではなく、様々であり得る。
サブ束間に隙間があくことを確実に防止するために、巻き取りボビンに巻き取るときの連続炭素繊維束１０の総幅は、サブ束幅の総和の９０％以下とすることが好ましく、８０％以下とすることがより好ましい。
巻き取りボビンに巻き取るときの連続炭素繊維束の総幅は、限定するものではないが、サブ束の幅と同等となるまで狭くしないことが好ましい。特にサブ束の本数ｎが大きいときは、総幅を小さくし過ぎると、巻き崩れが生じ易くなる。

巻き取りセクション１３０には、通常、トラバース装置（図示せず）が設置される。
連続炭素繊維束１０を巻き取りボビンＢ２にトラバース巻きするとき、限定するものではないが、巻き始めの綾角は例えば５～３０°、巻き終わりの綾角は例えば２～１７°とすることができる。
ワインド比は、トラバースガイドが１往復する間にボビンが何回転するかを表し、１トラバースサイクルあたりの巻き数と言い換えてもよい。ワインド比一定で糸をボビンに巻くとき、ワインド比が整数であると、全てのトラバースサイクルで糸がボビンの同じ位置に巻かれる、いわゆるリボン巻きとなり、解舒性が悪くなる可能性がある。
ワインド比の小数点以下の端数が１／ｐ（ｐは２以上の整数）の倍数であるとき、トラバースのｐサイクル毎に糸がボビンの同じ位置に巻かれるので、特にｐが小さいときには、ワインド比が整数の場合と同じように解舒性が悪くなる可能性がある。
そのため、連続炭素繊維束１０を巻き取りボビンＢ２に巻き取るときには、ワインド比を整数としないのが普通であり、更に、ワインド比の小数点以下の端数を１／２、１／３、１／４および１／５のいずれの倍数にもしないことが好ましい。

１．２．ＳＭＣ製造装置
本実施形態のＳＭＣ製造方法で好ましく用い得るＳＭＣ製造装置の概念図を、図４に示す。
図４を参照すると、ＳＭＣ製造装置２００は、第一樹脂塗工セクション２１０、第二樹脂塗工セクション２２０、チョップセクション２３０、堆積セクション２４０および含浸セクション２５０を有する。チョップセクション２３０と堆積セクション２４０の間には、断片化処理装置２６０が配置されている。

第一樹脂塗工セクション２１０には、ロールから引き出される第一キャリアフィルム４１上に熱硬化性樹脂組成物５０からなる第一樹脂層５１を形成するために、ドクターブレードを備えた第一塗工機２１１が配置される。
第二樹脂塗工セクション２２０には、ロールから引き出される第二キャリアフィルム４２上に、同じ熱硬化性樹脂組成物５０からなる第二樹脂層５２を形成するために、ドクターブレードを備えた第二塗工機２２１が配置される。

チョップセクション２３０には、パッケージ（ボビンは抜き取られていてもよい）から引き出される連続炭素繊維束１０をチョップするためのロータリーカッター２３１が配置される。
ロータリーカッター２３１は、図５に示すように、ガイドロール２３２、ピンチロール２３３およびカッターロール２３４を備えている。カッターロール２３４の外周には複数の刃２３５が周方向に一定間隔で配置されており、一定の繊維長を有するチョップド炭素繊維束２０を連続炭素繊維束１０から次々と切り出すことが可能である。
通常、同時に複数の連続炭素繊維束１０が、ロータリーカッター２３１の回転軸方向に平行な平面内で互いに平行となるように引き揃えられてロータリーカッター２３１に供給される。
ロータリーカッター２３１の回転軸方向とは、ロータリーカッター２３１が備えるロールの回転軸の方向、つまり、カッターロール２３４の回転軸の方向である。ガイドロール２３２とピンチロール２３３の回転軸の方向も、カッターロール２３４の回転軸の方向と同じである。

堆積セクション２４０はチョップセクション２３０の下方に配置される。第一キャリアフィルム４１は、第一樹脂塗工セクション２１０から、堆積セクション２４０を経て、含浸セクション２５０に搬送される。第一キャリアフィルム４１が堆積セクション２４０を走行するとき、第一キャリアフィルム４１の表面に形成された第一樹脂層５１上に、チョップセクション２３０で産生されるチョップド炭素繊維束２０が落下し堆積することで、炭素繊維マット３０が形成される。

含浸セクション２５０の上流部には、第一キャリアフィルム４１と第二キャリアフィルム４２を徐々に近づけるための機構が配置される。含浸セクション２５０の主要部には含浸機２５１が配置される。第一キャリアフィルム４１と第二キャリアフィルム４２で炭素繊維マット３０と熱硬化性樹脂組成物５０を挟んだ積層体を、２つの搬送ベルトで上下から挟んで搬送するために、含浸機２５１は上下２つのベルト搬送機を備えるとともに、この積層体を搬送ベルトごと挟んで加圧するためのローラーを備えている。

チョップセクション２３０と堆積セクション２４０の間に配置される断片化処理装置２６０は、図６に示すように、カバー２６１と、カバーの内側に配置された、誘導板２６２および一対のピンローラー（第一ピンローラー２６３ａおよび第二ピンローラー２６３ｂ）とを有する。第一ピンローラー２６３ａおよび第二ピンローラー２６３ｂは略同じ軸方向長を有し、かつ、回転軸が互いに平行である。
ＳＭＣ製造装置２００において、断片化処理装置２６０は、第一ピンローラー２６３ａおよび第二ピンローラー２６３ｂの回転軸がロータリーカッター２３１の回転軸方向と平行となるように配置される。断片化処理装置２６０の位置は、好ましくは、ロータリーカッター２３１の真下である。

図７を参照すると、第一ピンローラー２６３ａは、シリンダー２６４ａを有しており、その表面にはいずれも同じ形状と寸法を有するピン２６５ａが複数配置されている。シリンダー２６４ａとピン２６５ａはどちらも剛体であり、例えば金属で形成される。
シリンダー２６４ａの直径は、限定するものではないが、例えば６０ｍｍ～１５０ｍｍであり得る。

ピン２６５ａは第一ピンローラー２６３ａの回転軸に垂直に伸びており、限定するものではないが、例えば円柱形状を有する。ピン２６５ａの端面と周面の境界は面取りされていてもよい。
ピン２６５ａの直径は、限定するものではないが、例えば１ｍｍ～５ｍｍであり得る。
ピン２６５ａの長さ、つまり、ピンの先端から根元までの距離は、限定するものではないが、例えば１０ｍｍ～５０ｍｍであり得る。
ピン２６５ａが円形断面を有することは、断片化処理装置２６０で処理されるチョップド炭素繊維束２０の毛羽立ちを防止するうえで好ましい。ピン２６５ａは、先端に向かって径が減少する円錐または剪頭円錐の形状を有していてもよい。

シリンダー２６４ａの周面上におけるピン２６５ａの配置は、軸方向に５ｍｍ～２０ｍｍおよび周方向に４ｍｍ～３０ｍｍずらしたときに元の配置と重なることが好ましい。
例えば、図７に示すシリンダー２６４ａの場合、周面を平面展開すると、図８に示すように、一辺が軸方向と平行となるように平面充填する正三角形（破線で表示）の各頂点にピン２６５ａが配置されている。この正三角形の一辺の長さが例えば５ｍｍであるとき、図８に示すピン２６５ａの配置は、軸方向に２．５ｍｍおよび周方向に約４．３ｍｍずらしたときに元の配置と重なる。

本明細書では、ピンローラーの最大半径をその回転軸からピン先端までの距離と定義する。第一ピンローラー２６３ａにおいて、シリンダー２６４ａの半径は第一ピンローラー２６３ａの最大半径の半分以上であることが好ましく、７５％以上であることがより好ましい。ピンローラーの最大半径に対するシリンダー半径の比率が高い程、ピンローラーが回転しているときに、ピンの先端における周速とピンの根元における周速の差が小さくなるからである。

第一ピンローラー２６３ａについて以上に述べたことは、全て、第二ピンローラー２６３ｂにも該当する。
限定するものではないが、断片化処理装置２６０の設計、製造および保守のコストを下げるためには、最大半径、シリンダー径、ピンの形状、寸法、本数および配置等を含め、できる限り多くの項目で第一ピンローラー２６３ａと第二ピンローラー２６３ｂの設計および仕様を一致させることが好ましい。

図９を参照すると、断片化処理装置２６０において、第一ピンローラー２６３ａの最大半径ｒ_Ｍ１と第二ピンローラー２６３ｂの最大半径ｒ_Ｍ２の和は、この２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ_１２よりも大きい。
第一ピンローラー２６３ａの最大半径ｒ_Ｍ１と第二ピンローラーのシリンダー２６４ｂの半径ｒ_Ｃ２の和は、２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ_１２よりも小さい。同様に、第二ピンローラー２６３ｂの最大半径ｒ_Ｍ２と第一ピンローラーのシリンダー２６４ａの半径ｒ_Ｃ１の和も、２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ_１２より小さい。
第一ピンローラー２６３ａの最大半径ｒ_Ｍ１と第二ピンローラー２６３ｂの最大半径ｒ_Ｍ２の和と、回転軸間距離ｄ_１２との差｛（ｒ_Ｍ１+ｒ_Ｍ２）－ｄ_１２｝は、限定するものではないが、例えば２０ｍｍ以下であり、１５ｍｍ以下、１０ｍｍ以下または５ｍｍ以下であり得る。

第一ピンローラー２６３ａと第二ピンローラー２６３ｂは、駆動機構（図示せず）によって回転駆動される。第一ピンローラー２６３ａと第二ピンローラー２６３ｂの回転速度は独立に制御可能であり得る。
第一ピンローラー２６３ａと第二ピンローラー２６３ｂの回転方向は、図６中に矢印で示す通りである。すなわち、第一ピンローラー２６３ａは、第二ピンローラー２６３ｂに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転し、第二ピンローラー２６３ｂは、第一ピンローラー２６３ａに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転する。
このように第一ピンローラー２６３ａと第二ピンローラー２６３ｂの両方を回転させることは、これら２つのピンロールの間にチョップド炭素繊維束２０が詰まらないようにするうえで有利である。

チョップセクション２３０で産生されるチョップド炭素繊維束２０は、実質的に全部が、第一ピンローラー２６３ａのシリンダー２６４ａと第二ピンローラー２６３ｂのシリンダー２６４ｂの間を通って堆積セクションに落下する。チョップド炭素繊維束２０の束サイズに応じた落下位置の違いが生じ難いので、チョップド炭素繊維束２０の束サイズの分布が広い場合であっても炭素繊維マット３０が厚さ方向に沿って均質となり易い利点がある。

変形実施形態において、断片化処理装置２６０における第一ピンローラー２６３ａの最大半径ｒ_Ｍ１と第二ピンローラー２６３ｂの最大半径ｒ_Ｍ２の和は、この２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ_１２と等しくてもよい。
他の変形実施形態において、断片化処理装置２６０における第一ピンローラー２６３ａの最大半径ｒ_Ｍ１と第二ピンローラー２６３ｂの最大半径ｒ_Ｍ２の和は、この２つのピンローラーの回転軸間距離ｄ_１２より僅かに小さくてもよく、その差｛ｄ_１２－（ｒ_Ｍ１+ｒ_Ｍ２）｝は、好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下である。

１．３．ＳＭＣの製造方法
本実施形態のＳＭＣ製造方法を、前記１．２．で説明したＳＭＣ製造装置２００を用いる場合を例にして説明する。
（引き出し工程）
引き出し工程では、予め準備された連続炭素繊維束のパッケージから、連続炭素繊維束が引き出される。この連続炭素繊維束は、フィラメント数がＮＫで、予めｎ本のサブ束に部分的スプリットされている。
この工程では、ボビンパッケージをクリールに取り付けて、外取りで連続炭素繊維束を引き出してもよいし、あるいは、ボビンを抜き取ったパッケージから内取りで連続炭素繊維束を引き出してもよい。
前述の通り、パッケージを製造する際には、隣り合うサブ束の間に重なり合いがある状態で、連続炭素繊維束がボビンに巻かれる。そのため、パッケージから引き出された連続炭素繊維束は、サブ束同士が一部重なり合った状態で互いに固着した部分を含んでいる。

（チョップ工程）
チョップ工程では、引き出された連続炭素繊維束１０がチョップセクション２３０に供給され、ロータリーカッター２３１で次々と切断されることにより、所定の繊維長を有するチョップド炭素繊維束２０が産生される。産生したチョップド炭素繊維束２０は、ロータリーカッター２３１の下方に設置された断片化処理装置２６０に向かって落下する。
チョップド炭素繊維束２０の繊維長は、限定するものではないが、例えば５～１００ｍｍ、好ましくは２０～６０ｍｍであり、典型的には、約１３ｍｍや約２５ｍｍや約５０ｍｍであり得る。

（断片化処理工程）
前述の通り、パッケージから引き出される連続炭素繊維束は、サブ束同士が一部重なり合った状態で互いに固着した部分を含む。チョップ工程で産生されるチョップド炭素繊維束には、かかる部分が切断されることにより生じる、フィラメント数が｛（Ｎ／ｎ）＋０．５｝Ｋより多い繊維束がある程度含まれる。このような繊維束を断片化処理装置によって断片化することにより、後述する堆積工程で形成される炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維素束のフィラメント数分布を改善することが、断片化処理工程の目的である。

断片化処理装置２６０では、ロータリーカッター２３１から落下してくるチョップド炭素繊維束２０の少なくとも一部が、第一ピンローラー２６３ａと第二ピンローラー２６３ｂの少なくとも一方と接触し、その衝撃によって複数の断片に分かれる。
この断片化処理は、解繊を目的とするものではない。すなわち、チョップド炭素繊維束を単繊維またはそれに近い状態となるまでほぐすものではない。好適例では、断片化処理によってフィラメント数０．５Ｋ以下の繊維束および単繊維が発生しないように、あるいは、発生したとしても第一キャリアフィルム４１上に堆積する炭素繊維中の含有量が１重量％未満となるように、第一ピンローラー２６３ａおよび第二ピンローラー２６３ｂの各々のピン先端における周速が設定される。

それぞれ相手方に面する側でピンが上から下に動くよう第一ピンローラー２６３ａと第二ピンローラー２６３ｂの回転方向が設定されている理由のひとつは、この２つのピンローラーの間を通過するチョップド炭素繊維束２０に強いせん断力が加わらないようにするためである。強いせん断力は、炭素繊維束の毛羽立ちや真直性低下の原因となると考えられる。
この目的がより効果的に達成されるために、第一ピンローラー２６３ａと第二ピンローラー２６４ｂの回転数（ｒｐｍ）は、前者のピン２６５ａの先端における周速と、後者のピン２６５ｂの先端における周速が等しくなるように設定することが好ましい。

（樹脂塗工工程）
樹脂塗工工程では、ロールから引き出される第一キャリアフィルム４１上に、第一塗工機２１１を用いて、熱硬化性樹脂組成物５０からなる第一樹脂層５１を形成するとともに、別のロールから引き出される第二キャリアフィルム４２上に、第二塗工機２２１を用いて、同じ熱硬化性樹脂組成物５０からなる第二樹脂層５２を形成する。
熱硬化性樹脂組成物５０は、熱硬化性樹脂を主要成分とし、増粘剤と硬化剤が配合されるとともに、必要に応じて、反応性希釈剤、低収縮剤、充填剤、難燃剤などの添加剤が配合された、流動性のペーストである。
熱硬化性樹脂の典型例は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂およびフェノール樹脂であり、これらから選ばれる二種以上を混合して使用することもできる。
好ましい熱硬化性樹脂は、炭素繊維との接着性に優れる点から、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂および不飽和ポリエステル樹脂である。
熱硬化性樹脂組成物の具体的な配合組成については、従来技術を適宜参照することができる。

（堆積工程）
堆積工程では、断片化処理装置２６０で処理されたチョップド炭素繊維束２０が、断片化処理装置２６０の下方を運ばれる第一キャリアフィルム４１上に落下する。落下したチョップド炭素繊維束２０は、第一キャリアフィルム４１の表面に形成された第一樹脂層５１上に堆積し、炭素繊維マット３０を形成する。

（含浸工程）
第一樹脂層５１上に堆積した炭素繊維マット３０を載せた第一キャリアフィルム４１は、含浸機２５１に向かって運ばれる途中で、第二樹脂層５２が形成された側の面を下向きにした第二キャリアフィルム４２と貼り合わされる。
貼り合わせにより形成された積層体が含浸機２５１で加圧されることにより、炭素繊維マット３０は熱硬化性樹脂組成物５０で含浸される。
含浸工程の終了後、含浸された炭素繊維マット３０は第一キャリアフィルム４１と第二キャリアフィルム４２に挟まれたままボビンに巻き取られ、必要に応じて行われる熟成工程を経てＳＭＣ製品となる。熟成工程では、熱硬化性樹脂組成物５０が、添加された増粘剤の作用で高粘度化して半硬化状態となる。

１．４．変形実施形態に係るＳＭＣ製造方法
１．３．項に記したＳＭＣ製造方法は、フィラメント数がＮＫで、ｎ本のサブ束に部分的にスプリットされた連続炭素繊維束を原材料として使用するものであるが、変形実施形態に係るＳＭＣ製造方法においては、部分的にスプリットする加工を施していない連続炭素繊維束を原材料として使用してもよい。

したがって、以下のＳＭＣ製造方法もまた、本発明の実施形態に含まれる。
［３６］連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束にすること、前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に前記チョップド炭素繊維束を堆積させて炭素繊維マットを形成すること、および、前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることを含み、前記キャリアフィルム上に堆積する前の前記チョップド炭素繊維束に下記（Ａ）の断片化処理装置を用いた断片化処理を施す、ＳＭＣの製造方法：
（Ａ）それぞれが前記ロータリーカッターの回転軸方向と平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、断片化処理装置。
［３７］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、［３６］に記載の製造方法。
［３８］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、［３７］に記載の製造方法。
［３９］前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、［３６］に記載の製造方法。
［４０］前記第一ピンローラーおよび前記第二ピンローラーの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、［３６］～［３９］のいずれかに記載の製造方法。［４１］前記第一ピンローラーのピン先端における周速と、前記第二ピンローラーのピン先端における周速が等しい、［３６］～［４０］のいずれかに記載の製造方法。
［４２］前記炭素繊維マットにおける、フィラメント数が０．５Ｋを超える炭素繊維束の含有量が９９重量％以上である、［３６］～［４１］のいずれかに記載の製造方法。
［４３］前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物で含浸させるために、前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物と共に加圧する、［３６］～［４２］のいずれかに記載の製造方法。
［４４］前記熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一部が、前記チョップド炭素繊維束を堆積させて前記炭素繊維マットを形成する前に前記キャリアフィルムの上面に塗布される、［３６］～［４３］のいずれかに記載の製造方法。

２．実験結果
以下に、本発明者等が行った実験の結果を記す。

２．１．実験１
（部分的にスプリットした連続炭素繊維束の準備）
出発材料として、フィラメント数１５Ｋ、初期幅８ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの扁平な連続炭素繊維束（三菱ケミカル社製ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ）を準備した。４個の回転刃を持つスプリッターを用いて、スリット長１０００ｍｍ、スリット間ギャップ長５ｍｍのスリット列を４列形成することにより、この連続炭素繊維束を部分的に１．６ｍｍ幅のサブ束５本にスプリットした。スリット間ギャップの繊維方向の位置は、全てのスリット列で同じとした。
部分的スプリットした後、この連続炭素繊維束を直径８２ｍｍ、長さ２８０ｍｍの紙製ボビンにトラバース長２５４ｍｍで巻き取ることにより、スクエアエンド型のパッケージを作製した。繊維束を案内するガイドの幅を調整することにより、巻き取り時の連続炭素繊維束の総幅を６ｍｍ以下とした。

（炭素繊維マットの作製）
断片化処理装置を備えないこと以外は図４に示すＳＭＣ製造装置と同様の構成を有するＳＭＣ製造装置を用いて、上記手順で準備した、部分的に５本のサブ束にスプリットされたフィラメント数１５Ｋの連続炭素繊維束から、炭素繊維マットを作製した。
複数本の連続炭素繊維束を等間隔で平行に並べた状態でロータリーカッターに供給し、２５．４ｍｍ毎に切断した。
チョップド炭素繊維束は、ロータリーカッターの下方を線速５ｍ／分で走行する、熱硬化性樹脂組成物を塗工しないキャリアフィルム上に落下させた。落下したチョップド炭素繊維束はキャリアフィルム上に堆積し、炭素繊維マットを形成した。

（フィラメント数分布の測定）
上記手順で作製した炭素繊維マットから、キャリアフィルムの中央線近傍に堆積した約２１ｃｍ×３０ｃｍの領域を選び、その領域に含まれる全てのチョップド炭素繊維束（３００片以上）の重量を測定した。測定した重量をフィラメント数に換算することにより求めた、炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を図１０に示す。
作製した炭素繊維マットにおける、フィラメント数が０．５Ｋを超える炭素繊維束の含有量は９９．９重量％以上であった。

２．２．実験２
断片化処理装置を備えること以外は実験１で使用したものと同じＳＭＣ製造装置を用いて炭素繊維マットを作製し、実験１と同様にしてそのフィラメント数分布を測定した。炭素繊維マットの作製手順は、チョップド炭素繊維束を、キャリアフィルム上に堆積する前に断片化処理装置で断片化処理したことを除いて、実験１と同様とした。
断片化処理装置の構成は、図４に示すＳＭＣ製造装置が備えるものと同様であった。２個のピンローラーは、いずれも金属製で、同じ構成を有していた。シリンダー周面上に配置されたピンの直径と長さはそれぞれ３ｍｍおよび２０ｍｍであった。各ピンローラーのシリンダー周面上におけるピンの配置は周期的で、軸方向に７．５ｍｍおよび周方向に６．５ｍｍずらしたときに元の配置と重なる配置であった。２個のピンローラーの最大半径の和は、２個のピンローラーの回転軸間距離よりも１０ｍｍ大きかった。

２個のピンローラーは、どちらもピン先端における周速が３７７ｍ／分となるように、かつ、どちらも他のピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように、回転させた。
作製した炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を図１１に示す。
作製した炭素繊維マットにおける、フィラメント数が０．５Ｋを超える炭素繊維束の含有量は９９．９重量％以上であった。

２．３．実験３
２個のピンローラーを、どちらも他のピンローラーに面する側でピンが下から上に向かって動くように回転させたこと以外は実験２と同様にして、炭素繊維マットを作製し、そのフィラメント数分布を測定した。
作製した炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を図１２に示す。
実験３の断片化処理では、実験２のそれに比べ、チョップド炭素繊維束がより細かく断片化される傾向があることが分かった。

２．４．実験４
２個のピンローラーを同じ方向に回転させたこと以外は実験２と同様にして、炭素繊維マットを作製し、そのフィラメント数分布を測定した。
作製した炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を図１３に示す。
実験４の断片化処理では、実験２のそれに比べ、チョップド炭素繊維束がより細かく断片化される傾向があることが分かった。

２．５．実験５
２個のピンローラーの回転軸間距離をこれら２個のピンローラーの最大半径の和と同じとしたこと以外は実験２と同様にして、炭素繊維マットを作製し、そのフィラメント数分布を測定した。
作製した炭素繊維マットにおけるチョップド炭素繊維束のフィラメント数分布を図１５に示す。

２．６．実験６
フィラメント数１５０００本（１５Ｋ）、初期幅８ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの扁平な連続炭素繊維束を準備し、これを部分的にスプリットしたうえで、直径８２ｍｍ、長さ２８０ｍｍの紙製ボビンにトラバース長２５４ｍｍで巻き取ることにより、スクエアエンド型の繊維パッケージを作製した。スプレッダーによる拡幅は行わなかった。

連続炭素繊維束の部分的なスプリットには、４個の回転刃を持つスプリッターを使用した。スリット長１０００ｍｍ、スリット間ギャップ長５ｍｍであるスリット列を４列形成することにより、連続炭素繊維束は一部で互いにつながった１．６ｍｍ幅のサブ束５本にスプリットされた。スリット間ギャップの繊維方向の位置は、全スリット列とも同じとした。
巻き取りにおいては、巻き始めの綾角を９．９°、巻き終わりの綾角を５°、ワインド比を１１．３０、巻き取り量を５．０ｋｇとした。

スプリット処理後に連続炭素繊維束が経由する溝付きロールの溝幅を調節することにより、ボビンに巻き取られる連続炭素繊維束の総幅をサブ束の幅の総和の７５％である６ｍｍとして作製した繊維パッケージからボビンを引き抜き、内側から連続炭素繊維束を引き出したところ、特に問題は見出されなかった。
それとは対照的に、ボビンに巻き取られる連続炭素繊維束の総幅をサブ束の幅の総和と同じ８ｍｍとしたこと以外は同様にして作製した繊維パッケージでは、ボビンを引き抜き、内側から連続炭素繊維を引き出したときに、絡まりが発生する頻度が相対的に高かった。

以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、各実施形態は例として提示されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書に記載された各実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、様々に変形することができ、かつ、実施可能な範囲内で、他の実施形態により説明された特徴と組み合わせることができる。

１０ 連続炭素繊維束
１１ サブ束
２０ チョップド炭素繊維束
１００ 繊維パッケージ製造装置
１１０ スプレッドセクション
１２０ スプリットセクション
１３０ 巻き取りセクション
２００ ＳＭＣ製造装置
２１０ 第一樹脂塗工セクション
２２０ 第二樹脂塗工セクション
２３０ チョップセクション
２４０ 堆積セクション
２５０ 含浸セクション
２６０ 断片化処理装置

Claims (17)

1. 予めｎ本のサブ束に部分的スプリットされたフィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をパッケージから引き出すことと、
   前記パッケージから引き出した前記連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束にすることと、
   前記チョップド炭素繊維束に下記（Ａ）の断片化処理装置を用いて断片化処理を施すことと、
   を含み、
   前記パッケージでは、隣り合う前記サブ束の間に重なり合いが生じるように、前記連続炭素繊維束が巻かれている、炭素繊維束の処理方法：
   （Ａ）互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、断片化処理装置。
2. 予めｎ本のサブ束に部分的スプリットされたフィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をパッケージから引き出すことと、
   前記パッケージから引き出した前記連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束にすることと、
   前記チョップド炭素繊維束に下記（Ａ）の断片化処理装置を用いて断片化処理を施すことと、
   を含み、
   前記パッケージに巻かれた前記連続炭素繊維束では、総幅が前記サブ束の幅の総和よりも小さい、炭素繊維束の処理方法：
   （Ａ）互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、断片化処理装置。
3. 前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、請求項１または２に記載の処理方法。
4. 前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、請求項３に記載の処理方法。
5. 前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の処理方法。
6. 前記第一ピンローラーおよび前記第二ピンローラーの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、請求項１～５のいずれか一項に記載の処理方法。
7. 前記第一ピンローラーのピン先端における周速と、前記第二ピンローラーのピン先端における周速が等しい、請求項１～６のいずれか一項に記載の処理方法。
8. 予めｎ本のサブ束に部分的スプリットされたフィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をパッケージから引き出すことと、
   前記パッケージから引き出した前記連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束にすることと、
   前記チョップド炭素繊維束に下記（Ａ）の断片化処理装置を用いて断片化処理を施すことと、
   前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に断片化処理後の前記チョップド炭素繊維束を堆積させて炭素繊維マットを形成することと、
   前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることと、
   を含み、
   前記パッケージでは、隣り合う前記サブ束の間に重なり合いが生じるように、前記連続炭素繊維束が巻かれている、ＳＭＣの製造方法。
   （Ａ）互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、炭素繊維束の断片化処理装置。
9. 予めｎ本のサブ束に部分的スプリットされたフィラメント数ＮＫの連続炭素繊維束をパッケージから引き出すことと、
   前記パッケージから引き出した前記連続炭素繊維束をロータリーカッターでチョップしてチョップド炭素繊維束にすることと、
   前記チョップド炭素繊維束に下記（Ａ）の断片化処理装置を用いて断片化処理を施すことと、
   前記ロータリーカッターの下方を走行するキャリアフィルム上に断片化処理後の前記チョップド炭素繊維束を堆積させて炭素繊維マットを形成することと、
   前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることと、
   を含み、
   前記パッケージに巻かれた前記連続炭素繊維束では、総幅が前記サブ束の幅の総和よりも小さい、ＳＭＣの製造方法。
   （Ａ）互いに平行な回転軸を有する第一ピンローラーと第二ピンローラーを備え、前記第一ピンローラーは前記第二ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンローラーは前記第一ピンローラーに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、断片化処理装置。
10. 前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離以上である、請求項８または９に記載の製造方法。
11. 前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも大きい、請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記第一ピンローラーの最大半径と前記第二ピンローラーの最大半径の和が、前記第一ピンローラーと前記第二ピンローラーの回転軸間距離よりも小さく、かつ、その差が１０ｍｍ以下である、請求項８または９に記載の製造方法。
13. 前記第一ピンローラーおよび前記第二ピンローラーの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、請求項８～１２のいずれか一項に記載の製造方法。
14. 前記第一ピンローラーのピン先端における周速と、前記第二ピンローラーのピン先端における周速が等しい、請求項８～１３のいずれか一項に記載の製造方法。
15. 前記炭素繊維マットにおける、フィラメント数が０．５Ｋを超える炭素繊維束の含有量が９９重量％以上である、請求項８～１４のいずれか一項に記載の製造方法。
16. 前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物で含浸させるために、前記炭素繊維マットを前記熱硬化性樹脂組成物と共に加圧する、請求項８～１５のいずれか一項に記載の製造方法。
17. 前記熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一部が、前記チョップド炭素繊維束を堆積させて前記炭素繊維マットを形成する前に前記キャリアフィルムの上面に塗布される、請求項８～１６のいずれか一項に記載の製造方法。