異方強化繊維シートおよび異方強化繊維シート積層体の製造方法
【課題】長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する場合において、強化繊維シートの裁断・配置・積層作業を正確にかつ効率よく行う方法を提供する。
【解決手段】強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シート１を、強化繊維シート１の長手方向と設けた基準線６とが平行になるように載置する載置作業や、載置した強化繊維シート１の強化繊維の方向と裁断方向とが角度θをもつように裁断する裁断作業、裁断した強化繊維シート片１４を移載し、長手方向と強化繊維とが角度θをもつように再び載置する載置作業の各工程において、静電吸着を利用することにより強化繊維の角度のズレや位置ズレすることなく高い精度でかつ効率よく作業を行うことを特徴とする、異方強化繊維シート１５の製造方法。
【解決手段】強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シート１を、強化繊維シート１の長手方向と設けた基準線６とが平行になるように載置する載置作業や、載置した強化繊維シート１の強化繊維の方向と裁断方向とが角度θをもつように裁断する裁断作業、裁断した強化繊維シート片１４を移載し、長手方向と強化繊維とが角度θをもつように再び載置する載置作業の各工程において、静電吸着を利用することにより強化繊維の角度のズレや位置ズレすることなく高い精度でかつ効率よく作業を行うことを特徴とする、異方強化繊維シート１５の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手方向と強化繊維とが角度θを有する異方強化繊維シートおよび異方強化繊維シート積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維を強化繊維として用いた炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）やガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）は、軽量でかつ高い耐久性を有するものであることから、自動車や航空機などを構成する各種の構成部材として理想的な材料である。
【０００３】
これら強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）を成形する方法としては、例えば強化繊維と高靭性のエポキシ樹脂からなるプリプレグシートを強化繊維が疑似等方になるよう積層し、オートクレーブ（圧力釜）で加圧および加熱して硬化させて複合材料を成形する方法がある。
【０００４】
しかし、このプリプレグシートはタック性を有し、厚さ方向に空気を通さないため、プリプレグシートを型もしくは下層のプリプレグシートの上に貼り付けて積層体を作る作業を行う際、層間に気泡が残らないよう細心の注意を払う必要がある。このプリプレグシートの貼り付け作業は、本来大面積のシートを一度に貼り付けるのが効率的であるが、この場合、気泡が残る危険性が高くなるため、一般的には細幅のテープを順々に貼り付ける方法をとることとなる。このテープでの貼り付け作業を効率化する方法として、ＡＴＬ（Ａｕｔｏ Ｔａｐｅ Ｌａｙ−ｕｐ ｍａｃｈｉｎｅ）と呼ばれる自動装置を用いる方法があるが、装置自体が非常に高額であるため、導入するとなると設備コストの面で不都合である。
【０００５】
一方、プリプレグシートを用いない方法として、安価で成形時間が短縮できるＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）成型方法等がある。
【０００６】
この成型方法では、マトリックス樹脂が含浸されていない、ドライな強化繊維シートを強化繊維が疑似等方になるよう複数枚積層したものを成形型に配置し、低粘度の液状マトリックス樹脂をこれに注入することにより、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させて複合材料を成形するものである。また、ＲＴＭ成型方法で用いるドライな強化繊維シートはタック性がなく、通気性を有するので、大面積のシートを一度に積層することが可能であり、積層作業を効率的に行うことができる。
【０００７】
しかし、一方でマトリックス樹脂が含浸されていないがゆえに、形状安定性が悪く、慎重に取り扱わなければ、容易に変形してしまい、高い精度で強化繊維の角度のズレや位置ズレなくシートを載置することは非常に困難である。特に従来から行われているように人手作業で、この載置作業を行う場合には、細心の注意と労力が必要になるため、作業効率が低くなるという問題がある。
【０００８】
これを解決する手段として、先行文献に現れる技術としては、吸引体を有する搬送装置により強化繊維シートを裁断されたままの形状で吸引・把持し、所定の位置に回転位置決めして配置することにより、自動的にかつ高い精度をもったプリフォーム（特許文献１では疑似等方性を有する平面状の強化繊維の積層体を「プリフォーム」と定義している）を製造する方法とその装置に関する発明が提案されている（特許文献１）。
【０００９】
しかしながら、この発明においては強化繊維シートの吸引体、およびその周辺機器については具体的に定義しておらず、どういった方式で強化繊維シートを吸引、位置決めするのかという点までは具体的に言及されていない。
【００１０】
また、紙やフィルム等のシート材を密接し、ズレ無いように保持して搬送する方法として、真空吸引方式があるが、紙やフィルムといったシート材では厚さ方向に空気を通さないが、強化繊維シートは繊維束の間が密でなく空気を通してしまうため、真空を維持するのに必要な空気の流量を非常に大きくする必要があり、そのためエアポンプやエアの通路など付随する装置が大型になってしまう欠点がある。
【００１１】
仮に真空吸引方式で大型な設備を導入したとしても、吸引する強化繊維シートの形状は多種であり、これに対応する吸引面をもつ複数の吸引体が必要になってしまう。それは、多種な強化繊維シート全ての形状を覆うだけのただ一つの大型の吸引体では、吸引面のうちで強化繊維シートを吸引していない部分から大量の空気を吸い込むため、積層作業を行う際に下層の繊維強化繊維シートを吸い上げてしまい、高い精度での位置決めが困難となるからである。
【特許文献１】特開２００６−７６１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上述したような点に鑑み、長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する場合において、強化繊維シートの裁断・配置・積層作業を正確にかつ効率よく行う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、本発明は以下の手段を採用するものである。すなわち、
（１）長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する方法であって、下記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程を経ることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
（Ａ）工程：強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートを、第１の平板上の第１の基準線と強化繊維シートの長手方向とが平行になるように第１の平板上に載置させる第１のセット工程。
【００１４】
かかる工程において、「強化繊維シート」とは、強化繊維糸条を長手方向に平行に延在させるように並べ、帯状にしたものである。強化繊維糸条同士は、長手方向と垂直な方向（以後、幅方向という）に、同一の強化繊維あるいは異種の繊維で交絡させ固定されている。この方法以外にも、一方向クロス、織物、編物、組物、不織布などが強化繊維シートとして好適に用いられる。強化繊維としては炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維などを用いることができる。
【００１５】
また、「第１の平板」とは、材質は特に限定されるものではないが、下記（Ｃ）工程における強化繊維シートの裁断時に、第１の平板の表面が傷付かないような材質のものを選択することが好ましい。例えば、第１の平板上に硬質塩化ビニル等からなるカッティングマットが備えられていると良いが、これに限定されるものではない。
（Ｂ）工程：静電気力によって物体を吸着する静電吸着板の第１の辺と前記第１の基準線とが角度θをなすように前記強化繊維シートの上に前記静電吸着板を載置し、前記強化繊維シートを吸着する吸着工程。
【００１６】
かかる工程において、「静電吸着板」とは材質は特に限定されるものではないが、取り扱い上、軽量であることが好ましく、静電吸着板がたわまぬように軽量なアルミ材等で吸着板裏側等を補強することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００１７】
また、「角度θ」とは前記強化繊維シートの長手方向と平行に延在させるように並べられた強化繊維糸条と下記（Ｃ）工程における強化繊維シートの裁断方向とのなす角度である。
（Ｃ）工程：強化繊維シートを前記第１の辺に沿って裁断し、強化繊維シート片とする裁断工程。
（Ｄ）工程：前記強化繊維シート片を吸着した前記静電吸着板を移載させ、第２の平板上の第２の基準線と前記第１の辺とが平行になるように載置し、次いで前記静電吸着板の吸着を解除して前記強化繊維シート片を離反させる第２のセット工程。
【００１８】
（２）長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する方法であって、下記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程を経ることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
（Ａ）工程：強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートを、第１の平板上の第１の基準線と強化繊維シートの長手方向とが平行になるように第１の平板上に載置させる第１のセット工程。
（Ｂ）工程：強化繊維シートの長手方向と裁断方向とが角度θをなすように強化繊維シートを裁断し、強化繊維シート片とする裁断工程。
（Ｃ）工程：静電気力によって物体を吸着する静電吸着板の第１の辺を（Ｂ）工程で得られた強化繊維シート片の裁断線に沿うように前記強化繊維シート片の上に前記静電吸着板を載置し、前記強化繊維シート片を吸着する吸着工程。
（Ｄ）工程：前記強化繊維シート片を吸着した前記静電吸着板を移載させ、第２の平板上の第２の基準線と前記第１の辺とが平行になるように載置し、次いで前記静電吸着板の吸着を解除して前記強化繊維シート片を離反させる第２のセット工程。
【００１９】
（３）前記（１）に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、前記静電吸着板の第１の辺とこれに隣接する第２の辺とのなす角度が角度θである静電吸着板を用い、（Ｂ）工程において前記第１の基準線に平行に設けた第１の基準ブロックに、前記静電吸着板の第２の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【００２０】
（４）前記（２）に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、前記静電吸着板の第１の辺とこれに隣接する第２の辺とのなす角度が角度θである静電吸着板を用い、（Ｃ）工程において前記第１の基準線に平行に設けた第１の基準ブロックに、前記静電吸着板の第２の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【００２１】
ここで、「第１の基準ブロック」とは、材質は特に限定されるものではないが、繰り返し静電吸着板が当接しても位置ズレが起こりにくいように固定可能な機能を有すること、静電吸着板が当接しても削れにくい硬質であること、基準位置の変更時に容易に移動できるよう軽量であること、等を満たすことが好ましい。このような条件を満足する材質としては、例えば板金加工したアルミ材、ＡＢＳ等の樹脂塊、合板等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
（５）前記（３）または（４）に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、（Ｄ）工程においては第２の基準線に平行な第２の基準ブロックに、前記静電吸着板の第１の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【００２３】
ここで、「第２の基準ブロック」とは、第１の基準ブロックと同様に、材質は特に限定されるものではないが、繰り返し静電吸着板が当接しても位置ズレが起こりにくいように固定可能な機能を有すること、静電吸着板が当接しても削れにくい硬質であること、基準位置の変更時に容易に移動させるため軽量であること、等を満たすことが好ましい。このような条件を満足する材質としては、例えば板金加工したアルミ材、ＡＢＳ等の樹脂塊、合板等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
（６）前記第１の平板は、前記強化繊維シートを静電気力により吸着する静電吸着機能を備えたことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００２５】
（７）前記第２の平板は、前記強化繊維シート片を静電気力により吸着する静電吸着機能を備えたことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００２６】
（８）前記第１の平板が静電吸着機能を有するコンベアベルトであり、静電気力により強化繊維シートを吸着し、吸着を保持した状態で該コンベアベルトを動かすことにより強化繊維シートを引き出すことを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００２７】
ここで、「ベルトコンベア」とは、位置決め制御機能を有することが好ましく、また、ベルトの材質は特に限定するものではないが、強化繊維シートを引き出す際に位置ズレしないように、ベルトの摩擦係数が大きい材質であること、強化繊維シートの裁断時にベルト表面が傷付きにくい耐カット性を有すること、等を満たすことが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００２８】
（９）前記強化繊維シートに用いる強化繊維が炭素繊維を少なくとも含んでなることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００２９】
（１０）前記静電吸着板の形状が四辺形状であり、４つの角度がそれぞれ２つの９０°、４５°、１３５°で構成されていることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００３０】
（１１）前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の製造方法により得られた前記異方強化繊維シートを複数層重ねたことを特徴とする異方強化繊維シート積層体の製造方法。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、長手方向と強化繊維とが角度θを有する異方強化繊維シートを製造する場合において、強化繊維シートの裁断・配置・積層作業を高い精度でかつ効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本発明を具体化した実施形態を、異方強化繊維シートの強化繊維が長手方向に対し、θ＝４５°の角度をもつ場合について、図１〜４を用いて説明する。
図１は、第１のセット工程を表す概略斜視図である。
【００３３】
図１において、１はロール状に巻かれた、強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートである。
【００３４】
ベルトコンベア５は、駆動ローラ２と従動ローラ３とに無端状のベルト４が捲回された構成からなる。このベルトコンベア５は静電吸着機能を有しており、またベルト４の表面には第１の基準線６がマークされていて、この第１の基準線６に沿って平行に第１の基準ブロック７が設置されている。なお、第１の基準ブロック７はベルトコンベア５上に複数設けられていてもよい。ロール状に巻かれた帯状の強化繊維シート１は、その強化繊維が延在する方向と第１の基準線６とが平行になるように、ベルト４上に載置されている。
【００３５】
さらに、第１のセット工程においては、ロール状に巻かれた強化繊維シート１が、静電気力によりベルト４上に吸着された状態で図の右方向（矢印方向）に引き出される。静電吸着機能を有するベルトコンベア５を用いて強化繊維シート１を所定間隔ずつ固定搬送すると、強化繊維の角度のズレや位置ズレすることなく高い精度で強化繊維シート１を繰り返し送り出すことができる。
【００３６】
図２は、吸着工程を表す概略斜視図である。
【００３７】
図２において、８は静電吸着板である。静電吸着板８は四辺形状、すなわち第１の辺９、第２の辺１０、第３の辺１１および第４の辺１２からなる。このうち、第２の辺１０と第３の辺１１とが平行となるように、また第１の辺９と第２の辺１０とのなす角度が４５°となるように、さらに第２の辺１０と第４の辺１２および第３の辺１１と第４の辺１２とのなす角度がそれぞれ９０°となるように、それぞれ構成されている。なお、静電吸着板８の裏側に作業用の取手２４を設けてもよい。取手２４を設けておくと、第１の平板から第２の平板に移動させる際、作業者が持ちやすく、静電吸着板８を取り落とす危険性が少なくなる点で好ましい。
【００３８】
吸着工程においては、第１のセット工程にてセットされた強化繊維シート１の上に、静電吸着板８の第１の辺９が第１の基準線６に対し４５°の角度となるように載せ、ベルトコンベア５の静電吸着機能を解除した後、静電吸着板８により強化繊維シート１を吸着させる。このとき、第１の基準ブロック７に静電吸着板８の第２の辺１０を当接させると、第１の辺９が第１の基準線６に対し４５°の角度が容易に位置決めできる。この方法は、特に手作業で行う際に有効である。
【００３９】
図３は、裁断工程を表す概略斜視図である。
【００４０】
図３において、１３はカッターである。カッターの種類としてはロータリーカッターが好ましいが、アートナイフや引切り、押切りを利用した各種カッター等でも構わない。
【００４１】
裁断工程においては、吸着工程にて静電吸着板８により吸着された強化繊維シート１を静電吸着板８の第１の辺９に沿ってカッター１３で裁断すると、強化繊維シート片１４ができる（ただし、静電吸着板８の下にあるため、図３では見えない）。静電吸着板８で強化繊維シート１を吸着固定することで、裁断時にも強化繊維がほつれにくく、強化繊維シート片１４は角度のズレや位置ズレが生ずることはない。
【００４２】
図４は、第２のセット工程を表す概略斜視図である。
【００４３】
図４において、１５は複数の強化繊維シート片１４を強化繊維の延在する方向を揃えて並べた異方強化繊維シートであり、第２の平板１６上に載置されている。第２の平板１６は静電吸着機能を有し、また第２の平板１６上には第２の基準線１７がマークされている。さらに、第２の基準線１７に沿って平行に第２の基準ブロック１８が設置されている。第２の基準ブロック１８は、第２の平板１６上に複数設けられていてもよい。
【００４４】
第２のセット工程においては、裁断工程にて裁断された強化繊維シート片１４を吸着した静電吸着板８を第２の平板１６上まで運搬する。静電吸着板８の第１の辺９が第２の基準線１７に平行となるように静電吸着板８を回転させながら位置決めした後、静電吸着板８上に載置して静電吸着を解除する。次いで、第２の平板１６の静電吸着機能を作用させ、第２の平板１６上に強化繊維シート片１４を吸着させた後、静電吸着板８を離反させる。この際、第２の基準ブロック１８に静電吸着板８の第１の辺９を当接させると、位置決めが容易にできて好ましい。この方法は、特に手作業で行う際に有効である。
【００４５】
なお、静電吸着板８を第２の平板１６に載置する際には、既に載置されている強化繊維シート片１４と離間しないように、また強化繊維シート片１４同士が重なり合わないように、強化繊維シート片１４の端部同士が接するように載置しなければならない。それは強化繊維シート片１４が重なり合ったり離間したりすると、ＣＦＲＰに加工した際に目的とする材料特性が得られないことや、また表面に凹凸が発生し寸法精度が得られない恐れがあるためである。そのため、強化繊維シート片１４同士は端部を接着等で処理せずに、単にシート片同士が接するように載置するだけで良い。
【００４６】
また、前述したように第２のセット工程が終わるまでに、第１のセット工程でベルトコンベア５を動かして、強化繊維シート１を所定間隔送り出されると、吸着工程から繰り返し作業を行うこともできる。例えばθ＝４５°の場合、「所定間隔」は図５に示すように、複数の強化繊維シート片１４を並べた異方強化繊維シート１５の幅Ｗの√２倍となる。なお、Ｗの値は所望する異方強化繊維シート１５の幅に応じて任意に決めることができる。また、選んだ角度θの値によって所定間隔の値も異なってくる。
【００４７】
上記の工程を繰り返すことにより、長手方向と強化繊維とが４５°の角度を有する異方強化繊維シート１５を高精度にかつ効率よく製造することができる。
【００４８】
本発明は、上記のような工程に対して、以下のように変形実施することも可能である。
【００４９】
全工程を通じて強化繊維シート１や強化繊維シート片１４を静電吸着させておくと、変形しやすい強化繊維シート１の裁断時や移動時に変形させることなく、寸法精度の高い異方強化繊維シート１５を製造することができる。この場合であっても、必ずしも全工程を通じて静電吸着させる必要はなく、例えば第１のセット工程においては、目視確認等により強化繊維シート１の長手方向と第１の基準線６が平行になるようセットしても良い。さらには、ロール状に巻かれた強化繊維シート１をベルトコンベア５により引き出さなくても良く、単に基準線をもつ平板上に帯状の強化繊維シート１を人手作業等によりセットしても良い。
【００５０】
また、既に載置されている強化繊維シート片１４は、第２の平板１６に載置されている間は静電吸着されていることが好ましい。それは、既に載置されている強化繊維シート片１４を静電吸着で固定しておけば、次の強化繊維シート片１４を載置しようとする際に、舞い上がったり接触して位置ズレしたりするおそれがなく、正確に載置することができるからである。しかし、第２の平板に静電吸着機能を持たせなくても、単に第２の平板上の第２の基準線と第１の辺とが平行になるよう目視等で確認しながら人手作業によりセットしても構わない。その場合、文鎮やペーパーウエイトといった重し等で強化繊維シート片１４を固定しても良い。
【００５１】
上述の実施形態では、吸着工程の後に裁断工程を実施したが、裁断工程の後に吸着工程を実施しても良い。つまり、強化繊維の方向と裁断方向とが４５°の角度をもつように、４５°の角度をもった定規等にカッター１３を沿わせて強化繊維シート１を裁断し、前もって強化繊維シート片１４を複数枚作っておき、しかる後にこれら強化繊維シート片１４を静電吸着板８により吸着し、第２のセット工程へ載置しても構わない。
【００５２】
また、全工程を繰り返し行うことによって異方強化繊維シート１５の積層体を製造することができる。この場合、静電吸着板８の形状は四辺形状で、それぞれ２つの９０°、４５°、１３５°の４つの角度を有するため、それぞれの角度を利用すれば一枚の静電吸着板で疑似等方の積層体を製造することができ、角度の異なる複数の静電吸着板を準備する必要がない。
【００５３】
具体的には、静電吸着板８は、裁断工程で説明した第１の辺９以外のいずれか一辺に沿わせて強化繊維シート１を裁断することもできる。第２の辺１０以外のいずれか一辺を第１の基準ブロック７に当接させれば、上述した４５°の角度以外にも、９０°や１３５°といった角度を有する強化繊維シート片１４を裁断することができる。このような裁断を組み合わせると、長方形、正方形、台形、平行四辺形といった様々な四辺形状の強化繊維シート片１４を得ることができる。このように形の異なる強化繊維シート片１４を組み合わせて積層させることにより、例えば特定方向にのみ強化された積層体を得ることも可能である。
【００５４】
特に２層以上積層する場合においては、第２の平板１６は静電吸着機能を有することが有効である。それは、最下層となる異方強化繊維シート１５上に次の強化繊維シート片１４を載置したり位置決め等をしたりする際に、最下層の異方強化繊維シート１５の滑りを防止することができるからである。
【００５５】
第１の基準ブロック７あるいは第２の基準ブロック１８は、例えば静電吸着板８が自動で座標をもっていて、裁断・配置位置を自動で認識できる場合は、これらは必ずしも必要ではないが、手作業で位置決め作業を行う際には有効となる。また、静電吸着板８をロボットハンド等で自動制御して作業を行うことも可能であるが、この場合も確実な位置決め手段として、第１の基準ブロック７あるいは第２の基準ブロック１８を設けておくことが好ましい。
【００５６】
上記実施形態のように、異方強化繊維シート１５が長手方向、すなわち第２の基準線１７の方向に長さが有限である場合には、その端部を構成する強化繊維シート片１９は通常の強化繊維シート片１４とは別の形状として準備する必要がある。この場合、例えば図６に示すように、通常の強化繊維シート片１４を裁断した後に、端部処理を行う端部処理工程を設けることで解決できる。この端部処理工程について図６を用いて説明する。
【００５７】
図６（ａ）に示すように、裁断した強化繊維シート片１４を、一時的に第３の平板２０上の第３の基準線２１と静電吸着板８の第１の辺９とが平行となるように載置する。次いで図６（ｂ）に示すように、第３の平板２０上の第３の基準線２１と静電吸着板８の第３の辺１１とが平行になるようにセットした後に、強化繊維シート片１４をカッター１３で第４の辺１２に沿って裁断し、端部の強化繊維シート片１９を製造する。そして、図６（ｃ）に示すように、端部の強化繊維シート片１９を静電吸着板８で吸着し、第３の辺１１が第２の基準線１７に平行となるよう位置決めした後に、静電吸着板８の吸着を解除し、第２の平板１６上へ載置する。以上の端部処理工程を踏むことで、異方強化繊維シート１５の端部を製造することができる。
【００５８】
図７は、本実施形態で用いる静電吸着板８の一態様を表す平面図である。静電吸着板８は絶縁層である基板２２、金属電極２３、取手２４、導線２５で構成されている。基板２２は高抵抗（１０１６〜１７Ω）を有する硬質プラスチック板で、その基板２２上に金属電極２３が作られ、体積抵抗率が１０８〜１０Ω・ｃｍの導電体からなる特殊プラスチックの保持層２６で覆われている。また、金属電極２３はプラス電極とマイナス電極とがあり、この間に直流電圧Ｖが印加される。
【００５９】
図８は、静電吸着板８の吸着原理を表す図である。
【００６０】
図８に示すように、静電吸着板８に保持力が生ずる原理は、双極型で保持層２６の内部に設けた２つ以上の金属電極２３に電圧を印加させ、被吸着物である強化繊維シート１と静電吸着板８の表面に正・負の電荷を発生させ、この間に働くジョンソン・ラーベック力により強化繊維シート１を吸着させるというものである。また、静電吸着板８の吸着を解除する際には、静電吸着板８の主電源を切断し、変圧器２次側を接地および短絡する機能を持ち合わせることにより、蓄積した電荷を消滅させ、吸着を瞬時に解除することができるように構成されていると良い。
【００６１】
なお、静電吸着板８の形状については、上記の実施形態ではθ＝４５°の場合について説明したが、θはこれ以外の角度であっても良い。具体的には、０°＜θ＜１８０°の範囲を取ることができる。また、静電吸着板８の形状を四辺形状としているが、それに限定せず例えば三角形、五角形等の多角形状であっても良い。特に角度θがあらかじめ複数種類必要とされていることが判明している場合には、五角形等の多角形とすることも好ましい。しかし、あまりに多角化し過ぎても、１つの辺の長さは強化繊維シート１の幅以上が必要となることから、静電吸着板８自体が大きくなり過ぎてしまい、取り扱いが困難になることから、六角形程度までが好ましい。
【００６２】
図９は、ベルトコンベア５上に裁断レール２７を設置した場合の概略斜視図および断面図である。
【００６３】
図９に示すように、ベルトコンベア５上に裁断レール２７を設置し、裁断の際には、このレール上で強化繊維シート１を裁断すれば、カッター１３でベルト４の表面を傷つけないで済むのでより好ましい。なお、カッター１３が静電吸着板８に対して垂直に当たらず、強化繊維シート１の裁断面が垂直にならないおそれがあるので、裁断レール２７はなるべく薄いものにするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１のセット工程を表す概略斜視図である。
【図２】吸着工程を表す概略斜視図である。
【図３】裁断工程を表す概略斜視図である。
【図４】第２のセット工程を表す概略斜視図である。
【図５】所定間隔が異方強化繊維シートの幅の√２倍になることを表す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）端部処理工程を順次表す概略斜視図である。
【図７】本発明で利用する静電吸着板の一態様を説明する平面図である。
【図８】静電吸着板の吸着原理を表す図である。
【図９】ベルトコンベア上に裁断レールを設置した場合の概略斜視図および断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：強化繊維シート
２：駆動ローラ
３：従動ローラ
４：ベルト
５：ベルトコンベア
６：第１の基準線
７：第１の基準ブロック
８：静電吸着板
９：第１の辺
１０：第２の辺
１１：第３の辺
１２：第４の辺
１３：カッター
１４：強化繊維シート片
１５：異方強化繊維シート
１６：第２の平板
１７：第２の基準線
１８：第２の基準ブロック
１９：端部の強化繊維シート片
２０：第３の平板
２１：第３の基準線
２２：基板
２３：金属電極
２４：取手
２５：導線
２６：保持層
２７：裁断レール
Ｗ：異方強化繊維シートの幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手方向と強化繊維とが角度θを有する異方強化繊維シートおよび異方強化繊維シート積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維を強化繊維として用いた炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）やガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）は、軽量でかつ高い耐久性を有するものであることから、自動車や航空機などを構成する各種の構成部材として理想的な材料である。
【０００３】
これら強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）を成形する方法としては、例えば強化繊維と高靭性のエポキシ樹脂からなるプリプレグシートを強化繊維が疑似等方になるよう積層し、オートクレーブ（圧力釜）で加圧および加熱して硬化させて複合材料を成形する方法がある。
【０００４】
しかし、このプリプレグシートはタック性を有し、厚さ方向に空気を通さないため、プリプレグシートを型もしくは下層のプリプレグシートの上に貼り付けて積層体を作る作業を行う際、層間に気泡が残らないよう細心の注意を払う必要がある。このプリプレグシートの貼り付け作業は、本来大面積のシートを一度に貼り付けるのが効率的であるが、この場合、気泡が残る危険性が高くなるため、一般的には細幅のテープを順々に貼り付ける方法をとることとなる。このテープでの貼り付け作業を効率化する方法として、ＡＴＬ（Ａｕｔｏ Ｔａｐｅ Ｌａｙ−ｕｐ ｍａｃｈｉｎｅ）と呼ばれる自動装置を用いる方法があるが、装置自体が非常に高額であるため、導入するとなると設備コストの面で不都合である。
【０００５】
一方、プリプレグシートを用いない方法として、安価で成形時間が短縮できるＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）成型方法等がある。
【０００６】
この成型方法では、マトリックス樹脂が含浸されていない、ドライな強化繊維シートを強化繊維が疑似等方になるよう複数枚積層したものを成形型に配置し、低粘度の液状マトリックス樹脂をこれに注入することにより、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させて複合材料を成形するものである。また、ＲＴＭ成型方法で用いるドライな強化繊維シートはタック性がなく、通気性を有するので、大面積のシートを一度に積層することが可能であり、積層作業を効率的に行うことができる。
【０００７】
しかし、一方でマトリックス樹脂が含浸されていないがゆえに、形状安定性が悪く、慎重に取り扱わなければ、容易に変形してしまい、高い精度で強化繊維の角度のズレや位置ズレなくシートを載置することは非常に困難である。特に従来から行われているように人手作業で、この載置作業を行う場合には、細心の注意と労力が必要になるため、作業効率が低くなるという問題がある。
【０００８】
これを解決する手段として、先行文献に現れる技術としては、吸引体を有する搬送装置により強化繊維シートを裁断されたままの形状で吸引・把持し、所定の位置に回転位置決めして配置することにより、自動的にかつ高い精度をもったプリフォーム（特許文献１では疑似等方性を有する平面状の強化繊維の積層体を「プリフォーム」と定義している）を製造する方法とその装置に関する発明が提案されている（特許文献１）。
【０００９】
しかしながら、この発明においては強化繊維シートの吸引体、およびその周辺機器については具体的に定義しておらず、どういった方式で強化繊維シートを吸引、位置決めするのかという点までは具体的に言及されていない。
【００１０】
また、紙やフィルム等のシート材を密接し、ズレ無いように保持して搬送する方法として、真空吸引方式があるが、紙やフィルムといったシート材では厚さ方向に空気を通さないが、強化繊維シートは繊維束の間が密でなく空気を通してしまうため、真空を維持するのに必要な空気の流量を非常に大きくする必要があり、そのためエアポンプやエアの通路など付随する装置が大型になってしまう欠点がある。
【００１１】
仮に真空吸引方式で大型な設備を導入したとしても、吸引する強化繊維シートの形状は多種であり、これに対応する吸引面をもつ複数の吸引体が必要になってしまう。それは、多種な強化繊維シート全ての形状を覆うだけのただ一つの大型の吸引体では、吸引面のうちで強化繊維シートを吸引していない部分から大量の空気を吸い込むため、積層作業を行う際に下層の繊維強化繊維シートを吸い上げてしまい、高い精度での位置決めが困難となるからである。
【特許文献１】特開２００６−７６１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上述したような点に鑑み、長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する場合において、強化繊維シートの裁断・配置・積層作業を正確にかつ効率よく行う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、本発明は以下の手段を採用するものである。すなわち、
（１）長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する方法であって、下記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程を経ることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
（Ａ）工程：強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートを、第１の平板上の第１の基準線と強化繊維シートの長手方向とが平行になるように第１の平板上に載置させる第１のセット工程。
【００１４】
かかる工程において、「強化繊維シート」とは、強化繊維糸条を長手方向に平行に延在させるように並べ、帯状にしたものである。強化繊維糸条同士は、長手方向と垂直な方向（以後、幅方向という）に、同一の強化繊維あるいは異種の繊維で交絡させ固定されている。この方法以外にも、一方向クロス、織物、編物、組物、不織布などが強化繊維シートとして好適に用いられる。強化繊維としては炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維などを用いることができる。
【００１５】
また、「第１の平板」とは、材質は特に限定されるものではないが、下記（Ｃ）工程における強化繊維シートの裁断時に、第１の平板の表面が傷付かないような材質のものを選択することが好ましい。例えば、第１の平板上に硬質塩化ビニル等からなるカッティングマットが備えられていると良いが、これに限定されるものではない。
（Ｂ）工程：静電気力によって物体を吸着する静電吸着板の第１の辺と前記第１の基準線とが角度θをなすように前記強化繊維シートの上に前記静電吸着板を載置し、前記強化繊維シートを吸着する吸着工程。
【００１６】
かかる工程において、「静電吸着板」とは材質は特に限定されるものではないが、取り扱い上、軽量であることが好ましく、静電吸着板がたわまぬように軽量なアルミ材等で吸着板裏側等を補強することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００１７】
また、「角度θ」とは前記強化繊維シートの長手方向と平行に延在させるように並べられた強化繊維糸条と下記（Ｃ）工程における強化繊維シートの裁断方向とのなす角度である。
（Ｃ）工程：強化繊維シートを前記第１の辺に沿って裁断し、強化繊維シート片とする裁断工程。
（Ｄ）工程：前記強化繊維シート片を吸着した前記静電吸着板を移載させ、第２の平板上の第２の基準線と前記第１の辺とが平行になるように載置し、次いで前記静電吸着板の吸着を解除して前記強化繊維シート片を離反させる第２のセット工程。
【００１８】
（２）長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する方法であって、下記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程を経ることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
（Ａ）工程：強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートを、第１の平板上の第１の基準線と強化繊維シートの長手方向とが平行になるように第１の平板上に載置させる第１のセット工程。
（Ｂ）工程：強化繊維シートの長手方向と裁断方向とが角度θをなすように強化繊維シートを裁断し、強化繊維シート片とする裁断工程。
（Ｃ）工程：静電気力によって物体を吸着する静電吸着板の第１の辺を（Ｂ）工程で得られた強化繊維シート片の裁断線に沿うように前記強化繊維シート片の上に前記静電吸着板を載置し、前記強化繊維シート片を吸着する吸着工程。
（Ｄ）工程：前記強化繊維シート片を吸着した前記静電吸着板を移載させ、第２の平板上の第２の基準線と前記第１の辺とが平行になるように載置し、次いで前記静電吸着板の吸着を解除して前記強化繊維シート片を離反させる第２のセット工程。
【００１９】
（３）前記（１）に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、前記静電吸着板の第１の辺とこれに隣接する第２の辺とのなす角度が角度θである静電吸着板を用い、（Ｂ）工程において前記第１の基準線に平行に設けた第１の基準ブロックに、前記静電吸着板の第２の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【００２０】
（４）前記（２）に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、前記静電吸着板の第１の辺とこれに隣接する第２の辺とのなす角度が角度θである静電吸着板を用い、（Ｃ）工程において前記第１の基準線に平行に設けた第１の基準ブロックに、前記静電吸着板の第２の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【００２１】
ここで、「第１の基準ブロック」とは、材質は特に限定されるものではないが、繰り返し静電吸着板が当接しても位置ズレが起こりにくいように固定可能な機能を有すること、静電吸着板が当接しても削れにくい硬質であること、基準位置の変更時に容易に移動できるよう軽量であること、等を満たすことが好ましい。このような条件を満足する材質としては、例えば板金加工したアルミ材、ＡＢＳ等の樹脂塊、合板等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
（５）前記（３）または（４）に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、（Ｄ）工程においては第２の基準線に平行な第２の基準ブロックに、前記静電吸着板の第１の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【００２３】
ここで、「第２の基準ブロック」とは、第１の基準ブロックと同様に、材質は特に限定されるものではないが、繰り返し静電吸着板が当接しても位置ズレが起こりにくいように固定可能な機能を有すること、静電吸着板が当接しても削れにくい硬質であること、基準位置の変更時に容易に移動させるため軽量であること、等を満たすことが好ましい。このような条件を満足する材質としては、例えば板金加工したアルミ材、ＡＢＳ等の樹脂塊、合板等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
（６）前記第１の平板は、前記強化繊維シートを静電気力により吸着する静電吸着機能を備えたことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００２５】
（７）前記第２の平板は、前記強化繊維シート片を静電気力により吸着する静電吸着機能を備えたことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００２６】
（８）前記第１の平板が静電吸着機能を有するコンベアベルトであり、静電気力により強化繊維シートを吸着し、吸着を保持した状態で該コンベアベルトを動かすことにより強化繊維シートを引き出すことを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００２７】
ここで、「ベルトコンベア」とは、位置決め制御機能を有することが好ましく、また、ベルトの材質は特に限定するものではないが、強化繊維シートを引き出す際に位置ズレしないように、ベルトの摩擦係数が大きい材質であること、強化繊維シートの裁断時にベルト表面が傷付きにくい耐カット性を有すること、等を満たすことが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００２８】
（９）前記強化繊維シートに用いる強化繊維が炭素繊維を少なくとも含んでなることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００２９】
（１０）前記静電吸着板の形状が四辺形状であり、４つの角度がそれぞれ２つの９０°、４５°、１３５°で構成されていることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【００３０】
（１１）前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の製造方法により得られた前記異方強化繊維シートを複数層重ねたことを特徴とする異方強化繊維シート積層体の製造方法。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、長手方向と強化繊維とが角度θを有する異方強化繊維シートを製造する場合において、強化繊維シートの裁断・配置・積層作業を高い精度でかつ効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本発明を具体化した実施形態を、異方強化繊維シートの強化繊維が長手方向に対し、θ＝４５°の角度をもつ場合について、図１〜４を用いて説明する。
図１は、第１のセット工程を表す概略斜視図である。
【００３３】
図１において、１はロール状に巻かれた、強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートである。
【００３４】
ベルトコンベア５は、駆動ローラ２と従動ローラ３とに無端状のベルト４が捲回された構成からなる。このベルトコンベア５は静電吸着機能を有しており、またベルト４の表面には第１の基準線６がマークされていて、この第１の基準線６に沿って平行に第１の基準ブロック７が設置されている。なお、第１の基準ブロック７はベルトコンベア５上に複数設けられていてもよい。ロール状に巻かれた帯状の強化繊維シート１は、その強化繊維が延在する方向と第１の基準線６とが平行になるように、ベルト４上に載置されている。
【００３５】
さらに、第１のセット工程においては、ロール状に巻かれた強化繊維シート１が、静電気力によりベルト４上に吸着された状態で図の右方向（矢印方向）に引き出される。静電吸着機能を有するベルトコンベア５を用いて強化繊維シート１を所定間隔ずつ固定搬送すると、強化繊維の角度のズレや位置ズレすることなく高い精度で強化繊維シート１を繰り返し送り出すことができる。
【００３６】
図２は、吸着工程を表す概略斜視図である。
【００３７】
図２において、８は静電吸着板である。静電吸着板８は四辺形状、すなわち第１の辺９、第２の辺１０、第３の辺１１および第４の辺１２からなる。このうち、第２の辺１０と第３の辺１１とが平行となるように、また第１の辺９と第２の辺１０とのなす角度が４５°となるように、さらに第２の辺１０と第４の辺１２および第３の辺１１と第４の辺１２とのなす角度がそれぞれ９０°となるように、それぞれ構成されている。なお、静電吸着板８の裏側に作業用の取手２４を設けてもよい。取手２４を設けておくと、第１の平板から第２の平板に移動させる際、作業者が持ちやすく、静電吸着板８を取り落とす危険性が少なくなる点で好ましい。
【００３８】
吸着工程においては、第１のセット工程にてセットされた強化繊維シート１の上に、静電吸着板８の第１の辺９が第１の基準線６に対し４５°の角度となるように載せ、ベルトコンベア５の静電吸着機能を解除した後、静電吸着板８により強化繊維シート１を吸着させる。このとき、第１の基準ブロック７に静電吸着板８の第２の辺１０を当接させると、第１の辺９が第１の基準線６に対し４５°の角度が容易に位置決めできる。この方法は、特に手作業で行う際に有効である。
【００３９】
図３は、裁断工程を表す概略斜視図である。
【００４０】
図３において、１３はカッターである。カッターの種類としてはロータリーカッターが好ましいが、アートナイフや引切り、押切りを利用した各種カッター等でも構わない。
【００４１】
裁断工程においては、吸着工程にて静電吸着板８により吸着された強化繊維シート１を静電吸着板８の第１の辺９に沿ってカッター１３で裁断すると、強化繊維シート片１４ができる（ただし、静電吸着板８の下にあるため、図３では見えない）。静電吸着板８で強化繊維シート１を吸着固定することで、裁断時にも強化繊維がほつれにくく、強化繊維シート片１４は角度のズレや位置ズレが生ずることはない。
【００４２】
図４は、第２のセット工程を表す概略斜視図である。
【００４３】
図４において、１５は複数の強化繊維シート片１４を強化繊維の延在する方向を揃えて並べた異方強化繊維シートであり、第２の平板１６上に載置されている。第２の平板１６は静電吸着機能を有し、また第２の平板１６上には第２の基準線１７がマークされている。さらに、第２の基準線１７に沿って平行に第２の基準ブロック１８が設置されている。第２の基準ブロック１８は、第２の平板１６上に複数設けられていてもよい。
【００４４】
第２のセット工程においては、裁断工程にて裁断された強化繊維シート片１４を吸着した静電吸着板８を第２の平板１６上まで運搬する。静電吸着板８の第１の辺９が第２の基準線１７に平行となるように静電吸着板８を回転させながら位置決めした後、静電吸着板８上に載置して静電吸着を解除する。次いで、第２の平板１６の静電吸着機能を作用させ、第２の平板１６上に強化繊維シート片１４を吸着させた後、静電吸着板８を離反させる。この際、第２の基準ブロック１８に静電吸着板８の第１の辺９を当接させると、位置決めが容易にできて好ましい。この方法は、特に手作業で行う際に有効である。
【００４５】
なお、静電吸着板８を第２の平板１６に載置する際には、既に載置されている強化繊維シート片１４と離間しないように、また強化繊維シート片１４同士が重なり合わないように、強化繊維シート片１４の端部同士が接するように載置しなければならない。それは強化繊維シート片１４が重なり合ったり離間したりすると、ＣＦＲＰに加工した際に目的とする材料特性が得られないことや、また表面に凹凸が発生し寸法精度が得られない恐れがあるためである。そのため、強化繊維シート片１４同士は端部を接着等で処理せずに、単にシート片同士が接するように載置するだけで良い。
【００４６】
また、前述したように第２のセット工程が終わるまでに、第１のセット工程でベルトコンベア５を動かして、強化繊維シート１を所定間隔送り出されると、吸着工程から繰り返し作業を行うこともできる。例えばθ＝４５°の場合、「所定間隔」は図５に示すように、複数の強化繊維シート片１４を並べた異方強化繊維シート１５の幅Ｗの√２倍となる。なお、Ｗの値は所望する異方強化繊維シート１５の幅に応じて任意に決めることができる。また、選んだ角度θの値によって所定間隔の値も異なってくる。
【００４７】
上記の工程を繰り返すことにより、長手方向と強化繊維とが４５°の角度を有する異方強化繊維シート１５を高精度にかつ効率よく製造することができる。
【００４８】
本発明は、上記のような工程に対して、以下のように変形実施することも可能である。
【００４９】
全工程を通じて強化繊維シート１や強化繊維シート片１４を静電吸着させておくと、変形しやすい強化繊維シート１の裁断時や移動時に変形させることなく、寸法精度の高い異方強化繊維シート１５を製造することができる。この場合であっても、必ずしも全工程を通じて静電吸着させる必要はなく、例えば第１のセット工程においては、目視確認等により強化繊維シート１の長手方向と第１の基準線６が平行になるようセットしても良い。さらには、ロール状に巻かれた強化繊維シート１をベルトコンベア５により引き出さなくても良く、単に基準線をもつ平板上に帯状の強化繊維シート１を人手作業等によりセットしても良い。
【００５０】
また、既に載置されている強化繊維シート片１４は、第２の平板１６に載置されている間は静電吸着されていることが好ましい。それは、既に載置されている強化繊維シート片１４を静電吸着で固定しておけば、次の強化繊維シート片１４を載置しようとする際に、舞い上がったり接触して位置ズレしたりするおそれがなく、正確に載置することができるからである。しかし、第２の平板に静電吸着機能を持たせなくても、単に第２の平板上の第２の基準線と第１の辺とが平行になるよう目視等で確認しながら人手作業によりセットしても構わない。その場合、文鎮やペーパーウエイトといった重し等で強化繊維シート片１４を固定しても良い。
【００５１】
上述の実施形態では、吸着工程の後に裁断工程を実施したが、裁断工程の後に吸着工程を実施しても良い。つまり、強化繊維の方向と裁断方向とが４５°の角度をもつように、４５°の角度をもった定規等にカッター１３を沿わせて強化繊維シート１を裁断し、前もって強化繊維シート片１４を複数枚作っておき、しかる後にこれら強化繊維シート片１４を静電吸着板８により吸着し、第２のセット工程へ載置しても構わない。
【００５２】
また、全工程を繰り返し行うことによって異方強化繊維シート１５の積層体を製造することができる。この場合、静電吸着板８の形状は四辺形状で、それぞれ２つの９０°、４５°、１３５°の４つの角度を有するため、それぞれの角度を利用すれば一枚の静電吸着板で疑似等方の積層体を製造することができ、角度の異なる複数の静電吸着板を準備する必要がない。
【００５３】
具体的には、静電吸着板８は、裁断工程で説明した第１の辺９以外のいずれか一辺に沿わせて強化繊維シート１を裁断することもできる。第２の辺１０以外のいずれか一辺を第１の基準ブロック７に当接させれば、上述した４５°の角度以外にも、９０°や１３５°といった角度を有する強化繊維シート片１４を裁断することができる。このような裁断を組み合わせると、長方形、正方形、台形、平行四辺形といった様々な四辺形状の強化繊維シート片１４を得ることができる。このように形の異なる強化繊維シート片１４を組み合わせて積層させることにより、例えば特定方向にのみ強化された積層体を得ることも可能である。
【００５４】
特に２層以上積層する場合においては、第２の平板１６は静電吸着機能を有することが有効である。それは、最下層となる異方強化繊維シート１５上に次の強化繊維シート片１４を載置したり位置決め等をしたりする際に、最下層の異方強化繊維シート１５の滑りを防止することができるからである。
【００５５】
第１の基準ブロック７あるいは第２の基準ブロック１８は、例えば静電吸着板８が自動で座標をもっていて、裁断・配置位置を自動で認識できる場合は、これらは必ずしも必要ではないが、手作業で位置決め作業を行う際には有効となる。また、静電吸着板８をロボットハンド等で自動制御して作業を行うことも可能であるが、この場合も確実な位置決め手段として、第１の基準ブロック７あるいは第２の基準ブロック１８を設けておくことが好ましい。
【００５６】
上記実施形態のように、異方強化繊維シート１５が長手方向、すなわち第２の基準線１７の方向に長さが有限である場合には、その端部を構成する強化繊維シート片１９は通常の強化繊維シート片１４とは別の形状として準備する必要がある。この場合、例えば図６に示すように、通常の強化繊維シート片１４を裁断した後に、端部処理を行う端部処理工程を設けることで解決できる。この端部処理工程について図６を用いて説明する。
【００５７】
図６（ａ）に示すように、裁断した強化繊維シート片１４を、一時的に第３の平板２０上の第３の基準線２１と静電吸着板８の第１の辺９とが平行となるように載置する。次いで図６（ｂ）に示すように、第３の平板２０上の第３の基準線２１と静電吸着板８の第３の辺１１とが平行になるようにセットした後に、強化繊維シート片１４をカッター１３で第４の辺１２に沿って裁断し、端部の強化繊維シート片１９を製造する。そして、図６（ｃ）に示すように、端部の強化繊維シート片１９を静電吸着板８で吸着し、第３の辺１１が第２の基準線１７に平行となるよう位置決めした後に、静電吸着板８の吸着を解除し、第２の平板１６上へ載置する。以上の端部処理工程を踏むことで、異方強化繊維シート１５の端部を製造することができる。
【００５８】
図７は、本実施形態で用いる静電吸着板８の一態様を表す平面図である。静電吸着板８は絶縁層である基板２２、金属電極２３、取手２４、導線２５で構成されている。基板２２は高抵抗（１０１６〜１７Ω）を有する硬質プラスチック板で、その基板２２上に金属電極２３が作られ、体積抵抗率が１０８〜１０Ω・ｃｍの導電体からなる特殊プラスチックの保持層２６で覆われている。また、金属電極２３はプラス電極とマイナス電極とがあり、この間に直流電圧Ｖが印加される。
【００５９】
図８は、静電吸着板８の吸着原理を表す図である。
【００６０】
図８に示すように、静電吸着板８に保持力が生ずる原理は、双極型で保持層２６の内部に設けた２つ以上の金属電極２３に電圧を印加させ、被吸着物である強化繊維シート１と静電吸着板８の表面に正・負の電荷を発生させ、この間に働くジョンソン・ラーベック力により強化繊維シート１を吸着させるというものである。また、静電吸着板８の吸着を解除する際には、静電吸着板８の主電源を切断し、変圧器２次側を接地および短絡する機能を持ち合わせることにより、蓄積した電荷を消滅させ、吸着を瞬時に解除することができるように構成されていると良い。
【００６１】
なお、静電吸着板８の形状については、上記の実施形態ではθ＝４５°の場合について説明したが、θはこれ以外の角度であっても良い。具体的には、０°＜θ＜１８０°の範囲を取ることができる。また、静電吸着板８の形状を四辺形状としているが、それに限定せず例えば三角形、五角形等の多角形状であっても良い。特に角度θがあらかじめ複数種類必要とされていることが判明している場合には、五角形等の多角形とすることも好ましい。しかし、あまりに多角化し過ぎても、１つの辺の長さは強化繊維シート１の幅以上が必要となることから、静電吸着板８自体が大きくなり過ぎてしまい、取り扱いが困難になることから、六角形程度までが好ましい。
【００６２】
図９は、ベルトコンベア５上に裁断レール２７を設置した場合の概略斜視図および断面図である。
【００６３】
図９に示すように、ベルトコンベア５上に裁断レール２７を設置し、裁断の際には、このレール上で強化繊維シート１を裁断すれば、カッター１３でベルト４の表面を傷つけないで済むのでより好ましい。なお、カッター１３が静電吸着板８に対して垂直に当たらず、強化繊維シート１の裁断面が垂直にならないおそれがあるので、裁断レール２７はなるべく薄いものにするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１のセット工程を表す概略斜視図である。
【図２】吸着工程を表す概略斜視図である。
【図３】裁断工程を表す概略斜視図である。
【図４】第２のセット工程を表す概略斜視図である。
【図５】所定間隔が異方強化繊維シートの幅の√２倍になることを表す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）端部処理工程を順次表す概略斜視図である。
【図７】本発明で利用する静電吸着板の一態様を説明する平面図である。
【図８】静電吸着板の吸着原理を表す図である。
【図９】ベルトコンベア上に裁断レールを設置した場合の概略斜視図および断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：強化繊維シート
２：駆動ローラ
３：従動ローラ
４：ベルト
５：ベルトコンベア
６：第１の基準線
７：第１の基準ブロック
８：静電吸着板
９：第１の辺
１０：第２の辺
１１：第３の辺
１２：第４の辺
１３：カッター
１４：強化繊維シート片
１５：異方強化繊維シート
１６：第２の平板
１７：第２の基準線
１８：第２の基準ブロック
１９：端部の強化繊維シート片
２０：第３の平板
２１：第３の基準線
２２：基板
２３：金属電極
２４：取手
２５：導線
２６：保持層
２７：裁断レール
Ｗ：異方強化繊維シートの幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する方法であって、下記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程を経ることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
（Ａ）工程：強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートを、第１の平板上の第１の基準線と強化繊維シートの長手方向とが平行になるように第１の平板上に載置させる第１のセット工程。
（Ｂ）工程：静電気力によって物体を吸着する静電吸着板の第１の辺と前記第１の基準線とが角度θをなすように前記強化繊維シートの上に前記静電吸着板を載置し、前記強化繊維シートを吸着する吸着工程。
（Ｃ）工程：強化繊維シートを前記第１の辺に沿って裁断し、強化繊維シート片とする裁断工程。
（Ｄ）工程：前記強化繊維シート片を吸着した前記静電吸着板を移載させ、第２の平板上の第２の基準線と前記第１の辺とが平行になるように載置し、次いで前記静電吸着板の吸着を解除して前記強化繊維シート片を離反させる第２のセット工程。
【請求項２】
長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する方法であって、下記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程を経ることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
（Ａ）工程：強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートを、第１の平板上の第１の基準線と強化繊維シートの長手方向とが平行になるように第１の平板上に載置させる第１のセット工程。
（Ｂ）工程：強化繊維シートの長手方向と裁断方向とが角度θをなすように強化繊維シートを裁断し、強化繊維シート片とする裁断工程。
（Ｃ）工程：静電気力によって物体を吸着する静電吸着板の第１の辺を（Ｂ）工程で得られた強化繊維シート片の裁断線に沿うように前記強化繊維シート片の上に前記静電吸着板を載置し、前記強化繊維シート片を吸着する吸着工程。
（Ｄ）工程：前記強化繊維シート片を吸着した前記静電吸着板を移載させ、第２の平板上の第２の基準線と前記第１の辺とが平行になるように載置し、次いで前記静電吸着板の吸着を解除して前記強化繊維シート片を離反させる第２のセット工程。
【請求項３】
請求項１に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、前記静電吸着板の第１の辺とこれに隣接する第２の辺とのなす角度が角度θである静電吸着板を用い、（Ｂ）工程においては前記第１の基準線に平行に設けた第１の基準ブロックに、前記静電吸着板の第２の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、前記静電吸着板の第１の辺とこれに隣接する第２の辺とのなす角度が角度θである静電吸着板を用い、（Ｃ）工程においては前記第１の基準線に平行に設けた第１の基準ブロックに、前記静電吸着板の第２の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、（Ｄ）工程においては第２の基準線に平行な第２の基準ブロックに、前記静電吸着板の第１の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項６】
前記第１の平板は、前記強化繊維シートを静電気力により吸着する静電吸着機能を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項７】
前記第２の平板は、前記強化繊維シート片を静電気力により吸着する静電吸着機能を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項８】
前記第１の平板が静電吸着機能を有するベルトコンベアであり、静電気力により強化繊維シートを吸着し、吸着を保持した状態で該ベルトコンベアを動かすことにより強化繊維シートを引き出すことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項９】
前記強化繊維シートに用いる強化繊維が炭素繊維を少なくとも含んでなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項１０】
前記静電吸着板の形状が四辺形状であり、４つの角度がそれぞれ２つの９０°、４５°、１３５°で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の製造方法により得られた前記異方強化繊維シートを複数層重ねたことを特徴とする異方強化繊維シート積層体の製造方法。
【請求項１】
長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する方法であって、下記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程を経ることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
（Ａ）工程：強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートを、第１の平板上の第１の基準線と強化繊維シートの長手方向とが平行になるように第１の平板上に載置させる第１のセット工程。
（Ｂ）工程：静電気力によって物体を吸着する静電吸着板の第１の辺と前記第１の基準線とが角度θをなすように前記強化繊維シートの上に前記静電吸着板を載置し、前記強化繊維シートを吸着する吸着工程。
（Ｃ）工程：強化繊維シートを前記第１の辺に沿って裁断し、強化繊維シート片とする裁断工程。
（Ｄ）工程：前記強化繊維シート片を吸着した前記静電吸着板を移載させ、第２の平板上の第２の基準線と前記第１の辺とが平行になるように載置し、次いで前記静電吸着板の吸着を解除して前記強化繊維シート片を離反させる第２のセット工程。
【請求項２】
長手方向と強化繊維が所定の角度θを有する異方強化繊維シートを製造する方法であって、下記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程を経ることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
（Ａ）工程：強化繊維糸条が少なくとも長手方向に平行に延在する帯状の強化繊維シートを、第１の平板上の第１の基準線と強化繊維シートの長手方向とが平行になるように第１の平板上に載置させる第１のセット工程。
（Ｂ）工程：強化繊維シートの長手方向と裁断方向とが角度θをなすように強化繊維シートを裁断し、強化繊維シート片とする裁断工程。
（Ｃ）工程：静電気力によって物体を吸着する静電吸着板の第１の辺を（Ｂ）工程で得られた強化繊維シート片の裁断線に沿うように前記強化繊維シート片の上に前記静電吸着板を載置し、前記強化繊維シート片を吸着する吸着工程。
（Ｄ）工程：前記強化繊維シート片を吸着した前記静電吸着板を移載させ、第２の平板上の第２の基準線と前記第１の辺とが平行になるように載置し、次いで前記静電吸着板の吸着を解除して前記強化繊維シート片を離反させる第２のセット工程。
【請求項３】
請求項１に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、前記静電吸着板の第１の辺とこれに隣接する第２の辺とのなす角度が角度θである静電吸着板を用い、（Ｂ）工程においては前記第１の基準線に平行に設けた第１の基準ブロックに、前記静電吸着板の第２の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、前記静電吸着板の第１の辺とこれに隣接する第２の辺とのなす角度が角度θである静電吸着板を用い、（Ｃ）工程においては前記第１の基準線に平行に設けた第１の基準ブロックに、前記静電吸着板の第２の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の異方強化繊維シートの製造方法において、（Ｄ）工程においては第２の基準線に平行な第２の基準ブロックに、前記静電吸着板の第１の辺を当接させて前記静電吸着板を位置決めすることを特徴とする異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項６】
前記第１の平板は、前記強化繊維シートを静電気力により吸着する静電吸着機能を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項７】
前記第２の平板は、前記強化繊維シート片を静電気力により吸着する静電吸着機能を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項８】
前記第１の平板が静電吸着機能を有するベルトコンベアであり、静電気力により強化繊維シートを吸着し、吸着を保持した状態で該ベルトコンベアを動かすことにより強化繊維シートを引き出すことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項９】
前記強化繊維シートに用いる強化繊維が炭素繊維を少なくとも含んでなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項１０】
前記静電吸着板の形状が四辺形状であり、４つの角度がそれぞれ２つの９０°、４５°、１３５°で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異方強化繊維シートの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の製造方法により得られた前記異方強化繊維シートを複数層重ねたことを特徴とする異方強化繊維シート積層体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１８９２３（Ｐ２０１０−１８９２３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８２３３７（Ｐ２００８−１８２３３７）
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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