繊維状材料の結び方
【課題】複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方において、両端から引いても結び目が解けにくく、切断する場合に、切断後には結び目が解けやすくほぐれ性に優れ、結び目における重複部分を少なくすることができ、しかも、切断時のカットミスを抑制することができ、作業性も良好な繊維状材料の結び方を提供するものである。また、そのような結び方により結ばれた繊維状材料によって繊維強化プラスチックを製造する方法を提供する。
【解決手段】複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方であって、該繊維状材料の結び方は、一方を第１の繊維状材料とし、他方を第２の繊維状材料とし、該第１の繊維状材料と第２の繊維状材料とを図１のように結ぶことを特徴とする繊維状材料の結び方。
【解決手段】複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方であって、該繊維状材料の結び方は、一方を第１の繊維状材料とし、他方を第２の繊維状材料とし、該第１の繊維状材料と第２の繊維状材料とを図１のように結ぶことを特徴とする繊維状材料の結び方。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維状材料の結び方に関する。より詳しくは、複数の繊維が束状で供給される際に好適に用いられる繊維状材料の結び方、及び、該結び方により結ばれた繊維状材料によって繊維強化プラスチックを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維状材料は、それ自体が単独で繊維として用いられる他、プラスチック（樹脂）等の他の材料の補強材、複合材として有用であり、特に各種用途における繊維強化プラスチックの原料などとして工業的に多く使用されている。このような繊維状材料は、通常、所定の長さがロール状に巻き取られた状態で供給され、適度な繊維長に切断されて使用される。切断された繊維状材料と樹脂等の他の材料とが混合、複合されて樹脂組成物が調製され、成形や塗工がなされることになる。
工業的な生産工程においては、連続的な生産を行うためにロール状に巻き取られた状態の複数の繊維状材料をつなぎ合わせ、ロール毎に途切れないようにして生産工程へ供給することが行われている。この場合、複数のロール状に巻き取られた繊維状材料をそれらの端部どうしで結び付けることになる。なお、一般的に、繊維強化プラスチックの原料などに用いられるガラス繊維の場合、数本から数十本程度の繊維が集束され、１つの繊維束となったいわゆるロービング形式の繊維状材料が使用されている。そのため、端部どうしでつなぎ合わせる際には、繊維状材料の端部における集束された１本の束どうしが結び付けられている。
【０００３】
従来の繊維状材料の結び方としては、例えば、１つの糸条がその一端で２分されており、この２分されたうちの１つが環を形成しており、この環には他の１つの糸条が通っており、更にこれら２つの糸条の端部が２分されていない糸条で形成された環を通っているような結び方が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、１つの糸条をその端前で２分し、この２分されたうちの１本で環を作り、この環を境として環内で、２分された残りの糸条と他の糸条が、交差状に組み合っており、更に、これら２種の糸条の端部が、２分されていない方の糸条で形成された環を通るような結び方が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭４８−６４２４４号公報（第１頁、図面）
【特許文献２】特開昭５８−３１８７１号公報（第１頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維状材料として複数の繊維が束状で供給される利点は、繊維状材料が切断されるときに複数の繊維が集束された状態からばらけ、効率よく細かく分散できるところにある。これによって、樹脂等の他の材料に混合、複合される際に、繊維状材料の分散性が高められ、分散状態がより均一なものとなる。ところが、複数の繊維の束として供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつないで連続的に供給する場合、つなぎ目（結び目）が生じるために、そこにおける分散性が問題となる。この結び目における分散性を向上することが、連続生産において安定的に繊維状材料を供給する際の課題となる。
【０００６】
すなわち、切断後に結んでいた結び目が固く、結び目のままで残存してしまい、解けずに残ってしまうと、集束された複数の繊維がばらばらに分かれることがなく、ばらけた繊維と共に固まりとして混入することになる。
細かい繊維長に切断された繊維状材料と樹脂等の他の材料とが混合、複合されて樹脂組成物が調製される場合、通常、繊維状材料を樹脂又は樹脂組成物に含浸させる工程を経ることになるが、その際に含浸不良が生じることになり、それが成形品等の強度低下につながる場合がある。そのような工程によって調製される繊維強化プラスチックなどにおいては、製品品質に関わり、品質・工程管理において改善することが求められるところである。
また従来においては、繊維状材料が切断される際に、規定の長さに均一に切断されないカットミスが生じる場合があった。例えば、繊維状材料の結び目が緩いと一定のテンションを掛けることができず、繊維状材料の糸が曲がった状態で切断されると繊維長が不均一となる。更に、繊維状材料どうしを連結する結び目がある場合、繊維状材料どうしの重複部分が生じてしまうため、この重複部分における均一性や、重複部分や結び目の切断しやすさが問題となる。これらによって繊維状材料の切断時における均一性が損なわれることをカットミスと言う。特に、繊維がバインダーによって束ねられ、繊維束が固い場合や１つの繊維束を構成する繊維の本数が多い場合において、ほぐれ性やカットミスが生じやすくなる。これらのことが、繊維状材料の分散性に大きく影響することになる。
【０００７】
従って、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料の結び方においては、先ず、繊維状材料に一定のテンションを掛けて供給することができるように、両端からある程度の力で引っぱられても結び目が解けないことが要求される。それに加えて、切断時にカットミスが抑制されること、切断された後は、結び目が適度に解けることによって繊維状材料の分散性が向上することが課題となる。しかしながら、従来の繊維状材料の結び方においては、上記課題を充分に解決することはできず、特に、切断後において結び目が解けずに残ってしまい、繊維状材料の分散性が阻害されることとなった。複数の繊維が束状で供給される繊維状材料を用いた工業的な連続生産においては、繊維状材料の分散性を高めるために、結び目を解けやすくしてほぐれ性を向上すると共に、重複部分を抑制することができ、かつカットミスを抑制することができる結び方が求められ、工業生産においてこれらの精度をより高めることができ、しかも作業性よく繊維状材料を連結できるようにする手法が求められるところであった。
【０００８】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方において、両端から引いても結び目が解けにくく、切断する場合に、切断後には結び目が解けやすくほぐれ性に優れ、結び目における重複部分を少なくすることができ、しかも、切断時のカットミスを抑制することができ、作業性も良好な繊維状材料の結び方を提供するものである。また、そのような結び方により結ばれた繊維状材料によって繊維強化プラスチックを製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料をつないで生産工程に供する場合、繊維状材料が切断されるときに複数の繊維が集束された状態がばらけ、効率よく細かく分散できるという複数の繊維の束として供給される繊維状材料の利点を充分に生かすためには、結び方において上記課題があることを先ず見いだしたものである。例えば、繊維強化プラスチックの製造方法においては、繊維の分散性を高めるためにロービング形式により繊維状材料を供給し、それを切断して樹脂組成物中に細かく分散させる含浸工程が行われる。その際に、複数の繊維状材料をつないで連続的に供給する場合、従来の結び方によって端部と端部とをつないで結び目をつくると、その結び目のところで分散性が低下することが分かった。分散性の低下は、結び目のほぐれ性の低下、繊維状材料の切断における不均一性、カットミスに起因するものである。
そこで、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料どうしの結び方を種々検討したところ、繊維状材料の端部と端部とを結ぶ際に、片方の繊維状材料における繊維の束を分けながら結び、２つの結び目をつくるようにした特定の結び方が有用であることを見いだした。この結び方は、６つの手順に分けて特定することができるものである。これによれば、結び目が引っ張られて張力が掛かっても解けにくく、それでいて結び目の近辺や結び目のところで切断されると繊維の集束がほぐれやすく、しかも繊維状材料どうしの重複部分を短くすることができる。更に、カットミスの抑制にも有利であり、作業性も良好なものとすることができる。特に、結び方の手順の途中において、繊維状材料で輪をつくり、それに別の繊維状材料を通すことになるが、この際に１周３６０°回って輪をつくる（１周ひねる）と、ねじれがとれにくくなり、ほぐれにくくなる原因となり得る。本発明の好ましい形態においては、この輪をつくる際に１周３６０°回さなくても結ぶことができる、例えば、半周ひねって輪をつくって結べるようにしたところが肝要である。
このような結び方によって、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【００１０】
すなわち本発明は、複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方であって、上記繊維状材料の結び方は、一方を第１の繊維状材料とし、他方を第２の繊維状材料とし、繊維状材料を上から見たときに下記手順（１）〜（６）をこの順で行うことを特徴とする繊維状材料の結び方である。
（１）第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を更に分けて二つにする。
（２）第２の繊維状材料を、第１の繊維状材料の更に分けて二つにした一方の下を通り、もう一方の上を通るようにして交差させる。ただし、この手順及び下記手順では、繊維状材料を交差させる際に一つの繊維状材料を他の繊維状材料の上又は下を通すことになるが、上下が全て逆であってもよい。
（３）第１の繊維状材料の更に分けた二つについて、第２の繊維状材料よりも上にある方、第２の繊維状材料よりも下にある方とすると、第２の繊維状材料よりも下にある方を、第２の繊維状材料よりも上にある方の上を通るように交差させた後、第２の繊維状材料の下、第２の繊維状材料よりも上にある方の上、第２の繊維状材料よりも下にある方の下をこの順に通るように交差させて環をつくる。
（４）第１の繊維状材料の更に分けた二つ又はそれらに加えて第２の繊維状材料を引っ張り、第１の結び目をつくる。
（５）第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる。
（６）第１の繊維状材料の更に分けた二つと、第一の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端がある側の束とをまとめて前記（５）でつくった環に通して引っ張り、第２の結び目をつくる。
以下に本発明を詳述する。
【００１１】
本発明の繊維状材料の結び方は、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料に適用されるものである。通常は、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料が切断されて用いられることになる。
上記繊維状材料としては、複数の繊維が束状で供給されるものであれば、無機繊維や有機繊維など、種々の繊維状材料を用いることができるが、好ましいものとしては、ガラス繊維、炭素繊維及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも１種である。より好ましくは、ガラス繊維及び／又は炭素繊維を用いることであり、更に好ましくは、ガラス繊維を用いることである。これらの繊維は、繊維強化プラスチック等における充填材、強化材、補強材等として有用であり、そのような用途においては、樹脂等に混合、分散、含浸等されて用いられることになる。
なお、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料は、一般的には、複数本（例えば、数十本）の繊維（ストランドともいう。）を束ねた繊維の束となっており、その繊維は更に複数本（例えば、数百本）の単繊維（フィラメントともいう。）よりなっている。本明細書においては、繊維状材料を繊維の束と表することもある。
【００１２】
上記ガラス繊維を繊維強化プラスチック等の補強材として用いる場合には、例えば、１００〜３００本のガラスフィラメント（単繊維）を集束したガラスストランド（繊維）を１０〜１００本合糸し、円筒状に巻き取ったロービング形式により使用することができる。
また、上記炭素繊維においては、例えば、製造工程において、１０００〜５００００本のアクリル繊維を熱処理することで得られ、結果的に、１０００〜５００００本のカーボンフィラメントの集束体であるカーボントウの形式により使用することができる。
【００１３】
上記ロービング形式のガラス繊維（以降、ガラスロービングともいう。）においては、その固さ、すなわち、繊維の束において繊維どうしがしっかりと合わさっていて離れにくい度合いがほぐれ性、カットミスなどに影響することになる。
ガラスロービングの固さを示す指標の１つとして強熱減量の値がある。強熱減量は、後述する実施例において示される手法によって測定することができる。通常では、繊維の束がバインダーによって結合され、強熱減量はそのバインダー量を示すことになる。強熱減量が大きい程、ガラスロービングの固さが増し、ほぐれ性が低下したりカットミスの割合が多くなったりすることになる。
本発明の結び方においては、強熱減量の値が高いガラスロービングに対しても、ほぐれ性を確保することができ、またカットミスを抑制することができる。従って、強熱減量の広い範囲において本発明を好適に適用することができ、特に本発明においては、大きな強熱減量の値を持つガラスロービングに対して、従来の結び方と比較して大きな優位性を示すことができる。
ガラスロービングにおける強熱減量の好ましい範囲としては、０．５〜３．０質量％である。より好ましくは、０．７〜２．５質量％であり、更に好ましくは、０．９〜２．０質量％である。
またガラスロービングの太さに関しても、ほぐれ性、カットミスなどに影響することになり、これについても本発明においては、太いガラスロービングに対して好適に適用することができる。
ガラスロービングの太さの指標としては、番手（Ｔｅｘ）が挙げられ、日本工業規格（ＪＩＳ）や国際単位系（ＳＩ）において定められた方法に準拠して表すことができる。
本発明の好ましい範囲としては、１０００〜１００００Ｔｅｘであり、より好ましくは、２０００〜８０００Ｔｅｘ、更に好ましくは、３０００〜６０００Ｔｅｘである。
【００１４】
上記カーボントウにおいては、ガラスロービングと比較して、繊維の束どうしが接触する結び目などでの摩擦が大きく、ほぐれ性、カットミスなどに影響することになる。
本発明の結び方においては、カーボントウに対してもほぐれ性を確保することができ、また、カットミスを抑制することができる。
カーボントウの太さは、通常、製造工程よりフィラメント数で表されるが、本発明の好ましいカーボントウの太さの範囲としては、１０００〜５００００本であり、より好ましくは、３０００〜２４０００本であり、更に好ましくは、６０００〜１５０００本である。
本発明の結び方は、種々の用途における繊維状材料に適用することができるが、上記した繊維状材料の固さや太さの範囲は、繊維強化プラスチックの原料として用いられる場合において好適である。
【００１５】
本発明の繊維状材料の結び方は、一方を第１の繊維状材料とし、他方を第２の繊維状材料とし、繊維状材料を上から見たときに上記手順（１）〜（６）をこの順で行うものである。これらの手順（１）〜（６）について、図を用いて順に説明する。これらの図は、本発明の結び方の手順を説明しやすいように描いた概念図である。なお、図２〜１１においては、ロービング形式となっている繊維状材料における複数の繊維の１つの束をそのまま複数の繊維一本一本まで示してそれらの束として描かれているが、図１においては、本発明の結び方の特徴を分かりやすくするために、本来はロービング形式によって複数の繊維が束となっているのが１本の紐のように模式的に描かれている。
本発明の結び方によって結ばれた部分（繊維状材料の端部と端部とを結んだ部分）を図１に示す。色付けされていない方が第１の繊維状材料を示し、色付けされている方が第２の繊維状材料を示す。第１の繊維状材料側にある結び目が第１の結び目であり、第２の繊維状材料側にある結び目が第２の結び目である。このことは、以下の図面においても同様である。
図１においては、第２の結び目をつくる際に、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方を半周ひねって環をつくる形態が描かれている。図１の第２の結び目のところに矢印及び点線（第２の結び目の環の中心と束が交差する点とを通る線）が示されているが、点線を中心軸として矢印の方向に半周ひねってつくった環に手順（６）における束が通されている。この第２の結び目においては、半周ひねっていても半周以上（半周を超えて）ひねっていてもよいが、半周ひねりではなく、１周ひねりとすると、ねじれがとれにくくなり、ほぐれにくくなる原因となり得る。従来の結び方の結び目においては、環をつくるときに１周又はそれ以上ひねらなければならなかったが、本発明の結び方においては、１周ひねらなくてもしっかりとした結び目をつくることができる。ここに本発明の結び方の１つの技術的意義があり、第２の結び目において半周ひねった環となっている又は１周よりも少なく半周程度ひねった環となっている形態は、本発明の好ましい実施形態の１つである。
【００１６】
上記手順（１）においては、第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を更に分けて二つにする。
図２では、好ましい形態として、第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を分け目から先端までの長さの半分以下となるように切断し除去している。図３では、第１の繊維状材料のもう一束を更に分けて二つにしている。なお、図３においては、図の右上方に繊維の束の端が描かれている。これは、図２で示したように、第１の繊維状材料はその切れ端の部分で二束に分けられ、それらのうちの一束が分け目から先端までの長さの半分以下となるように切断して除去されるが、その除去された残りの繊維状材料を表している。このことは、以下の図面においても同様である。
この手順（１）において、第１の繊維状材料の二束のうち、結び目をつくらない方の一束については、そのまま残しておいてもよいし、切断し除去してもよいが、好ましくは除去された形態である。
その際、後述するように、第１の繊維状材料の結び目をつくらない方の一束を第１の繊維状材料の二つに分けた分け目から先端までの長さの半分以下となるように切断し除去することが好ましい。これによって、繊維状材料の重複部分を少なくしてできるだけ１つの繊維状材料に近い形態として均一性を向上すると共に、邪魔な部分を少なくして結びにおける作業性を改善することができる。更に、カットミスの抑制にもつながることとなる。
なお、本発明の繊維状材料の結び方には、繊維状材料の束を２つに分ける過程が手順（１）に２回、手順（５）に１回含まれている。その際どのような割合で２つに分けるかについては、例えば、半分ずつに分ければよく、適宜設定すればよい。好ましい範囲を設定すれば、２つに分けた繊維状材料の束のうち、一方ともう一方との繊維の本数の割合を８０／２０〜２０／８０とすることである。より好ましくは、６５／３５〜３５／６５である。
【００１７】
上記手順（２）においては、第２の繊維状材料を、第１の繊維状材料の更に分けて二つにした一方の下を通り、もう一方の上を通るようにして交差させる。
図３においては、第１の繊維状材料を更に２分割して、その間に矢印のようにして第２の繊維状材料が通されているところが示されている。
ただし、この手順（２）及びそれ以後の手順では、繊維状材料を交差させる際に一つの繊維状材料を他の繊維状材料の上又は下を通すことになるが、上下が全て逆である場合も含め、第１の繊維状材料と第２の繊維状材料との相対的な位置関係がこれと同じになるものであれば、全て本発明の繊維状材料の結び方に含まれる。
【００１８】
上記手順（３）においては、第１の繊維状材料の更に分けた二つについて、第２の繊維状材料よりも上にある方、第２の繊維状材料よりも下にある方とすると、第２の繊維状材料よりも下にある方を、第２の繊維状材料よりも上にある方の上を通るように交差させた後、第２の繊維状材料の下、第２の繊維状材料よりも上にある方の上、第２の繊維状材料よりも下にある方の下をこの順に通るように交差させて環をつくる。
図４〜図６では、第１の繊維状材料の更に分けた二つのうち、第２の繊維状材料よりも下にある方を持ち、第２の繊維状材料よりも上にある方の上を通るように交差させた後、第２の繊維状材料の下、第２の繊維状材料よりも上にある方の上、第２の繊維状材料よりも下にある方の下をこの順に通るように交差させるように、矢印の方向に１周回るところが順に示されている。
【００１９】
本発明の繊維状材料の結び方における手順（４）においては、第１の繊維状材料の更に分けた二つ又はそれらに加えて第２の繊維状材料を引っ張り、第１の結び目をつくる。図７では、矢印で示した第１の繊維状材料の更に分けた二つを引っ張って第１の結び目をしっかり固定しているところが示されている。
【００２０】
上記手順（５）においては、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる。その際、第２の繊維状材料を分けた二つのうち、環をつくる方の繊維の本数（繊維状材料の１つを構成する繊維束における繊維の本数）が二つに分ける前の第２の繊維状材料の繊維の本数と比べて半分以下となるようにすることが好ましい。このようにすることで、環をつくりやすくすると共に、結び目を形成することになる環の本数を減らすことによって切断後のほぐれ性をより向上することができる。
【００２１】
上記手順（５）においては、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる際に、束をひねって環をつくることになる。すなわち、図８において、環の中心と環の根元に当たる束が交差するところとを通る上下方向の点線を中心軸として矢印の方向にひねって環をつくることになる。図８では、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目より手前の部分を分けて二つにし、それらのうちの一方の束を半周（１８０度）ひねって環をつくっている。束をひねる角度は、１８０度（半周ひねり）〜３６０度（一周ひねり）であることが好ましい。より好ましくは、１８０度（半周ひねり）〜２７０度（３／４周ひねり）とすることであり、更に好ましくは、実質的に１８０度（半周ひねり）とすることである。このようにすることによって、切断後の結び目がよりほぐれやすくなり、作業性をよりよくすることが可能となる。
【００２２】
本発明の繊維状材料の結び方における手順（６）においては、第１の繊維状材料の更に分けた二つと、第２の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端がある側の束とをまとめて上記手順（５）でつくった環に通して引っ張り、第２の結び目をつくる。図９では、上記手順（５）でつくった環に第１の繊維状材料の更に分けた二つと、第２の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端がある側の束とを束ねて矢印の方向に通し、形を調整するところが示されている。このようにして第１の結び目、第２の結び目をつくることで、第１の繊維状材料と第２の繊維状材料とを両端から引いても結び目がほどけないものとなる。
【００２３】
本発明の繊維状材料の結び方においては、上記手順（６）の後、更に、第１の結び目から第２の結び目までの長さ、及び、第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さを適切な長さに調節することが好ましい。第１の結び目から第２の結び目までの長さとしては、５〜１５ｃｍであることが好ましい。より好ましくは、６〜１３ｃｍであり、更に好ましくは、７〜１０ｃｍである。ここでいう第１の結び目から第２の結び目までの長さとは、第１の結び目の中心付近から第２の結び目の中心付近までの長さのことを表している。
また、第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さとしては、７〜２０ｃｍであることが好ましい。より好ましくは、８〜１８ｃｍであり、更に好ましくは、９〜１７ｃｍであり、特に好ましくは、１０〜１５ｃｍである。ここでいう第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さとは、第２の結び目の中心付近から第１の繊維状材料の切れ端の先端までの長さのことを表している。
第１の結び目から第２の結び目までの長さ、及び、第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さを上述のような範囲とすることによって、第１の繊維状材料の二束のうち、結び目をつくらない方の一束が、第１の結び目と第２の結び目との間にある部分と同時に切断されることを防いだり、切断後の結び目がよりほぐれやすくなったりして、作業性がよりよくなること等が期待される。
図１０では、第１の結び目から第２の結び目までの長さをＡで表し、第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さをＢで表している。この図においては、Ａを７〜１０ｃｍとなるように調節し、Ｂを１０〜１５ｃｍとなるように調節することを模式的に表している。
なお、繊維状材料の結び方を、上述したような本発明の繊維状材料の結び方における好ましい形態とした場合には、いずれの形態においてもこれらと同様の効果を期待することができる。
【００２４】
上述した本発明の好ましい形態は、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料のつなぎ合わせの際の作業性向上、繊維状材料を切断して他の材料などに混合、分散させる際の結び目のほぐれ性、分散性、均一性などの向上、カットミスの発生抑制などに資するものである。これらの好ましい形態の特徴をまとめると、図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示され、下記(1)〜(4)のようになる。
(1)手順（１）において、第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を分け目から先端までの長さの半分以下となるように切断し除去する。図１１の（ａ）が切断された切れ端の長さであり、これを上記のように短くすることによって、邪魔な部分を少なくしつつ、結び目の部分などに掛からないようにして、繊維状材料どうしを連結する部分を実質的に１本の繊維状材料に近い形態とすることができる。
(2)第１の結び目から第２の結び目までの長さを上記の範囲となるように調整する。図１１の（ｂ）がその長さであり、ここでは、７〜１０ｃｍとなるように調整されていることが模式的に示されている。作業性、均一性、ほぐれ性などにおいて有利となる。
(3)第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さを上記の範囲となるように調整する。図１１の（ｃ）がその長さであり、ここでは、１０〜１５ｃｍとなるように調整されていることが模式的に示されている。作業性、均一性などにおいて有利となる。
(4)手順（５）において、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる際、第２の繊維状材料を分けた二つのうち、環をつくる方の繊維の本数が二つに分ける前の第２の繊維状材料の繊維の本数と比べて半分以下となるようにする。図１１においては、（ｄ）によって示されるように、１２本ある束が６本ずつに二つに分けられ、環をつくる方の繊維の本数が二つに分ける前の繊維の本数（１２本）と比べて半分以下（６本）となるように分けられていることが模式的に示されている。
【００２５】
本発明の繊維状材料の結び方によって結ばれた繊維状材料は、切断後に結び目が固くて結び目のまま残存してしまうということが起こりにくく、切断されると複数の繊維が集束された状態からばらけ、効率よく細かく分散される分散性に優れたものとなる。このような結び目のほぐれ性の評価としては、一例としては、切断後の結び目の残存率を求めることによって評価することができる。すなわち、切断前の結び目の数に対して、どれだけ切断後に結び目が残っているのかを求めることによって評価することができる。そして、切断後の結び目の残存率が低いほど結び目のほぐれ性が高いといえる。
結び目の残存率による評価方法としては、種々の条件を設定して評価することが可能であるが、例えば、後述する実施例における条件を適用して比較すれば、その性能を把握することができる。
【００２６】
本発明の繊維状材料の結び方は、複数の繊維が束となった状態で連続供給され、カッターにより切断されて短繊維としてプラスチック等の強化材として用いられる際に適用することができる。
本発明を好適に適用することができる短繊維強化複合材の製造方法としては、例えば、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）成形法、ＴＭＣ（シックモールディングコンパウンド）成形法、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）成形法、ＧＭＴ（ガラスマット強化熱可塑性樹脂成形材）成形法、ＬＦＴ（ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形材）成形法、スプレーアップ法、チョップドストランドマットやプリフォームを用いたレジンインジェクション法、コールドプレス法等が挙げられる。
【００２７】
本発明における繊維状材料は、通常では繊維状材料を切断して樹脂等の他の材料に混合、分散することによって充填材、強化材、補強材等として用いられることになる。好ましい用途としては、繊維強化プラスチックの材料としての用途が挙げられ、この場合、繊維状材料を切断してプラスチックに配合して繊維強化プラスチックが製造されることになる。
このように、本発明の繊維状材料の結び方により結ばれた繊維状材料を連続的に切断してプラスチックに配合する工程を含む繊維強化プラスチックの製造方法もまた本発明の１つである。なお、プラスチックに配合されるために切断された繊維状材料を強化繊維とも表する。
【００２８】
以下に、本発明の繊維強化プラスチックの製造方法について説明する。なお、この製造方法においては、上述したいずれの成形体の製造方法も適用することが可能であるが、１つの好適な製法であるＳＭＣ成形法による場合を用いて説明する。
本発明の製造方法における好ましい形態は、２枚のキャリアフィルムの両方に熱硬化性樹脂組成物を塗布し、少なくとも一方のキャリアフィルム上に強化繊維を載置し、キャリアフィルム同士で挟むことによって、強化繊維に熱硬化性樹脂組成物を含浸した成形材料を製造し、該成形材料をプレス成形することにより繊維強化プラスチックを製造する形態である。その形態のうちの一形態の概観を図１２に示す。
【００２９】
上記キャリアフィルムに強化繊維を載置する方法においては、繊維状材料を供給し、ロービングカッターによって切断して、熱硬化性樹脂組成物が塗布されたキャリアフィルム上に落とす形態が好ましい。これにより、強化繊維へ熱硬化性樹脂組成物を充分に含浸させることができる。そして成形材料は、キャリアフィルムが付いた成形材料を巻き取った複合成形材料の形態で得ることができる。
【００３０】
上記繊維状材料の供給方法としては、特に制限されず、１束で供給されてもよいし、複数を並列して供給されてもよいが、工業生産においては、経済性、効率性の点から、複数を並列して供給されることが好ましい。
また複数の繊維状材料の供給形態としては、所定の長さがロール状に巻き取られた状態で供給される繊維状材料において、該ロールを複数個並べ積み重ねて、１つのロールにおける最後の端部と他のロールにおける最初の端部とを順次直列につなげて結合し、連続的に供給することが好ましい。例えば、図１２においては、縦３列横３列の計９個のロールを１つのパレットに載せて、同様のパレットを４段重ねたものを１つの単位とし、１単位計３６個のロールを直列に本発明の繊維状材料の結び方でつなげられている。そして、パレットを４段重ねた１単位を複数並列に配置し、１つのパレットから１本（１束）の繊維状材料を供給し、数パレット分をまとめて供給されている。図１２のガラスロービング３においては、パレットを４段重ねた１単位１つから繊維状材料が供給されている様子が示されているが、点線で示した先には、同様のパレットを４段重ねた１単位が繋がっていることを表しており、図１２は、一例としてパレットを４段重ねた１単位が４つ並列に配置されている様子を表している。なお、ロービングを直列に本発明の繊維状材料の結び方でつなげている様子を図１３に示す。この図においては、１つのロールにおける最後の端部と他のロールにおける最初の端部とが順次直列につなげられている。図中、矢印で示されている部分が、本発明の繊維状材料の結び方で結ばれている箇所を表している。
【００３１】
上記繊維強化プラスチックの製造方法において、熱硬化性樹脂組成物を塗布する方法は、特に限定されず、ドクターブレード、ロールコーター、スリット管、シャワー管等を用いて行われるが、中でもドクターブレードを用いることが好ましい。なお、上述のＳＭＣ成形法に用いられる成形材料を製造する装置をＳＭＣ含浸機とも言う。
【００３２】
上記キャリアフィルム同士で挟むとは、キャリアフィルム上に載置された強化繊維及び熱硬化性樹脂組成物を別のキャリアフィルムで覆うことである。このような形態により、キャリアフィルムの間で熱硬化性樹脂組成物を強化繊維により充分に含浸させることができる。例えば、図１２において、キャリアフィルム４をキャリアフィルム５で覆うことにより、キャリアフィルムの間で熱硬化性樹脂組成物を強化繊維に、より充分に含浸させることができることになる。
【００３３】
上記製造方法においては、熱硬化性樹脂組成物が、熱硬化性樹脂（ａ）を含有することが必須である。その他に必要に応じて、低収縮化剤（ｂ）、充填材（ｃ）、内部離型剤（ｄ）、硬化剤（ｅ）、重合禁止剤（ｆ）、増粘剤（ｇ）が配合される。
【００３４】
熱硬化性樹脂組成物の塗布量は、熱硬化性樹脂組成物塗布用ドクターブレードのクリアランスを調整し、塗布物の膜厚が０．３〜３．０ｍｍとすることが好ましく、更に好ましくは、０．５〜２．０ｍｍである。
上記クリアランスとは、ドクターブレードにおいて塗布物を排出する排出口の隙間の高さをいう。
【００３５】
上記強化繊維は、熱硬化性樹脂組成物及び強化繊維の総量を１００質量部とすると、５〜７０質量部含まれるものであることが好ましい。上記範囲とすることにより、成形品が優れた外観や機械的特性、耐水性、耐食性、電気絶縁性等を呈することになる。５質量部未満であれば、上述した効果を充分に発揮することができないおそれがある。７０質量部を超えると、熱硬化性樹脂組成物の強化繊維への含浸が悪くなり、成形品に膨れが発生するなど外観が著しく低下するおそれがある。上記強化繊維は、２０〜５０質量部含まれるものであることがより好ましい。
また繊維状材料が切断された強化繊維は、繊維長が２〜６０ｍｍであることが好ましい。繊維長が２ｍｍより短いと、成形材料を成形した場合、強度物性が低下するおそれがある。６０ｍｍより長いと、成形品表面の外観が悪くなるおそれがある。繊維長は、より好ましくは１０〜３５ｍｍである。
【００３６】
上記繊維状材料の切断方法としては、繊維状材料を切断することができれば特に制限されないが、例えば、円筒カッターとゴムロールによるロータリーカッターを用いて切断する方法などが好適である。このような装置、切断方法は、繊維強化プラスチックの製造工程などにおいて好適に用いることができる。なお、円筒カッター及びゴムロールの大きさ、円筒カッターにおける刃の間隔、回転速度等の切断するための条件は、使用する繊維状材料や強化繊維の用途等に応じて適宜設定することができる。本発明においては、通常用いられる切断方法、条件において、後述する実施例で示されるように際立って優れた効果を奏するものであり、どのような切断手法においても結び目のほぐれ性や実質的に１本の繊維状材料に近いという均一性が影響し、ほぐれやすく、分散性や均一性が高められるという有利な効果を与えることができる。
【００３７】
上記熱硬化性樹脂組成物が含有する熱硬化性樹脂（ａ）としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましく、特に不飽和ポリエステル樹脂は、経済性に優れるため好ましい。これらの熱硬化性樹脂（ａ）は、特に限定されず、通常用いられるものを用いることができる。
【００３８】
上記不飽和ポリエステル樹脂としては、例えば、マレイン酸、フマル酸等を用いた多塩基酸類とエチレングリコール等を用いた多価アルコール類とを反応させて得られる不飽和ポリエステルを、スチレンなどの重合性ビニル単量体に溶解させて製造されたものであることが好ましく、１種又は２種以上を使用することができる。
【００３９】
上記成形材料の製造方法において、熱硬化性樹脂（ａ）は、熱硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、４０質量部以上、１００質量部以下であることが好ましく、より好ましくは、５０質量部以上、９０質量部以下である。
また上記熱硬化性樹脂（ａ）は、不飽和ポリエステルが重合性ビニル単量体で希釈されたものであることが好ましい。上記不飽和ポリエステルは、熱硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、２０質量部以上が好ましく、７０質量部以下であることが好ましい。
【００４０】
上記重合性ビニル単量体は、熱硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、２０〜６０質量部含まれるものであることが好ましい。２０質量部未満とすると、粘度が高いために作業性に優れたものとはならないおそれがある。６０質量部を超えると、充分な硬化性を得られないおそれがある。好ましい下限は３０質量部、上限は５５質量部であり、より好ましい下限は４０質量部、上限は５０質量部である。
上記重合性ビニル単量体は、不飽和ポリエステル樹脂製造時に不飽和ポリエステルの溶解に用いる他、低収縮化剤の希釈や熱硬化性樹脂組成物の製造時に加えてもよい。
【００４１】
上記熱硬化性樹脂組成物が含有する低収縮化剤（ｂ）は、熱硬化性樹脂組成物の低収縮化剤として慣用されている熱可塑性樹脂を挙げることができる。このような熱可塑性樹脂の例としては、ポリブタジエン又はその水素添加体、ポリイソプレン又はその水素添加体、芳香族ビニルと共役ジエンとのブロック共重合体又はその水素添加体、ポリスチレン、スチレンと酢酸ビニルとのブロック共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンがあり、更には飽和ポリエステル（分子量：３００〜１０００００）、ポリエーテル等を挙げることができる。
【００４２】
上記無機充填材としては、例えば、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ガラスマイクロバルーン、シリカ、溶融シリカ、アエロジル（商品名）、クレー、マイカ、水酸化マグネシウム、寒水等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。これらは、表面処理、コーティングやメッキした充填材を用いることができる。例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の表面改質剤で表面処理したものを好ましく用いることができる。
このような無機充填材は、上記硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、５〜１０００質量部であることが好ましい。５質量部未満とすると、成形品の外観が悪くなるおそれがある。１０００質量部を超えると、樹脂組成物の粘度が高くなり含浸不良が起こりやすくなるおそれがある。より好ましくは、１５〜２５０質量部であり、更に好ましくは、２０〜１５０質量部である。
上記無機充填材が、このような範囲で含有されていると、成形時に発生する収縮を低く抑えられ、成形品の耐衝撃性等の機械的強度をより優れたものとすることができる。
【００４３】
上記内部離型剤としては通常用いられるものを使用することができる。例えば、ステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）、ステアリン酸カルシウムのような金属石鹸、フッ素系の有機化合物、リン酸系の化合物が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。中でも、ステアリン酸亜鉛が好ましい。
【００４４】
上記硬化剤については、目標とする成形サイクルに応じて通常用いられる有機過酸化物の中から選択することができる。樹脂組成物に配合される硬化剤としては、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（ＴＢＰＢ）、ｔ−ブチルパーオキシオクトエート（ＴＢＰＯ）、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート（ＴＨＰＢ）、ｔ−ヘキシルパーオキシオクトエート（ＴＨＰＯ）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）シクロヘキサン（ＤＤＢＰＨ）、ｔ−アミルパーオキシオク卜エート（ＴＡＰＯ）、ｔ−ブチルイソプロピルパーオキシカーボネート（ＴＢＩＰＣ）等の有機過酸化物の中から所望の硬化速度に応じて１種又は２種以上を選ぶことができる。中でも、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（ＴＢＰＢ）が好ましい。
上記硬化剤は、上記硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、通常０．１〜４質量部であることが好ましい。
【００４５】
上記重合禁止剤は通常重合禁止剤として用いられるものを使用することができる。例えば、ＰＢＱ（パラベンゾキノン）、ＭＴＢＨＱ（モノｔ−ブチルハイドロキノン）、ＢＨＴ（ジｔ−ブチルヒドロキシトルエン、又は、２，５−ジｔ−ブチル−４−メチルフェノール）、ＨＱ（ハイドロキノン）、ＴＢＣ（ｔ−ブチルカテコール）等を１種又は２種以上用いることができる。中でも、ＰＢＱ（パラベンゾキノン）が好ましい。
【００４６】
上記増粘剤としては、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、ストロンチウム等の２価金属の酸化物又は水酸化物、トリレンイソシアネート（ＴＤＩ）等のイソシアネート類等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。中でも、酸化マグネシウムが好ましい。
上記成形材料の製造方法に用いられる熱硬化性樹脂組成物では、このような２価金属の酸化物又は水酸化物の増粘剤は、上記熱硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、例えば０．１〜１０質量部であることが好ましく、より好ましくは、０．５〜５質量部である。
【００４７】
上記熱硬化性樹脂組成物は、更に、必要に応じて、液体ワックス等の離型剤、滑剤、難燃剤、抗菌剤（有機系及び／又は無機系）、粘度低下剤、低収縮化剤分離防止剤、シランカップリング剤、帯電防止剤、潤滑分散剤、顔料分散剤、顔料改質剤、チクソ付与剤、チクソ安定剤、染料等の着色剤、重合促進剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、親水剤、光触媒、分離防止剤、可塑剤等の種々の添加剤等を用いることができる。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態としては、上述した繊維強化プラスチックの製造方法により得られる繊維強化プラスチックでもある。
本発明の繊維強化プラスチックは、上述した成形材料を用い、通常用いられる圧縮成形法等によって、圧縮成形機等の成形機にて所定の温度、所定の圧力で加熱、加圧することにより成形して得ることができる。圧縮成形法としては、プレス成形法が挙げられ、この場合、油圧プレスを取り付けた雄・雌一対の金型で、材料を加熱、加圧して成形される。成形品は、製品裏面に補強用リブ構造を有し、金型からの脱型は突き上げピン及び／又はエアー弁により迅速に脱型される。
【００４９】
上記加熱硬化の温度は、通常１８０℃未満であり、７５℃以上、１７５℃未満であることが好ましく、より好ましくは、８０℃以上、１７０℃未満である。７５℃未満であると、硬化速度が低下しすぎて実用的でないおそれがあり、１８０℃を超えると、製品外観が低下したりするおそれがある。また、上記の温度範囲内で、上金型と下金型に温度差をつけて加熱してもよい。
また上記加熱時間は、特に限定されるものではなく、重合開始剤の１０時間半減期温度、成形品の厚さ等により適宜選択することができる。型締め速度、真空条件等は、通常用いられる条件を採用することができる。加熱成形時に加圧する場合は、成形品にかかる圧力は、０．３〜２０ＭＰａが好ましく、２〜１５ＭＰａがより好ましい。
【００５０】
上記成形品として好適なものとしては、例えば、住宅部材、自動車部品、産業資材等の多くの工業製品が挙げられる。
本発明においては、これら様々な用途に対して好適に適用することができ、種々の機能を発揮することになる繊維状材料の連続生産における分散性を向上し、その機能を充分に発揮させ、品質向上、作業効率向上において有利な効果を奏することとなる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の繊維状材料の結び方は、上述の構成よりなり、複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方において、両端から引いても結び目が解けにくく、切断する場合に、切断後には結び目が解けやすくほぐれ性に優れ、結び目における重複部分を少なくすることができ、しかも、切断時のカットミスを抑制することができ、作業性も良好なものとすることができる。また、そのような結び方により結ばれた繊維状材料によって繊維強化プラスチックを製造する方法においては、繊維状材料の分散性、均一性が向上された成形品を生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の繊維状材料の結び方を示したモデル図である。
【図２】図２は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（１）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図３】図３は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（１）及び（２）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図４】図４は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（３）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図５】図５は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（３）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図６】図６は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（３）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図７】図７は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（４）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図８】図８は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（５）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図９】図９は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（６）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図１０】図１０は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（６）の後に本発明の好ましい形態となるよう結び方を調節する一形態を示した概念図である。
【図１１】図１１は、本発明の繊維状材料の結び方における好ましい形態の特徴についてまとめた概観図である。
【図１２】図１２は、本発明の繊維強化プラスチックを製造する装置の一形態を示すモデル図である。
【図１３】図１３は、本発明の繊維強化プラスチックを製造する一形態において、ロービングを直列に本発明の繊維状材料の結び方でつなげている様子を示すモデル図である。
【図１４】図１４は、特開昭５８−３１８７１号公報の第１図に記載の繊維状材料の結び方を示したモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「％」は「質量％」を意味するものとする。
【００５４】
なお、以下の実施例において、強熱減量はＪＩＳ Ｒ３４２０：２００６に従い、以下のようにして測定した。
繊維状材料から５ｇ程度に相当する長さを切り出し試験片とした。試験片の入ったホルダを１０５±５℃の乾燥機の中に入れ、３０分間加熱した。加熱後、試験片の入ったホルダをデシケータに移し、室温まで放冷した。その後、試験片をホルダとともにほぼ０．１ｍｇまでひょう量した。質量が一定になるまで加熱、冷却及びひょう量を繰り返した。
乾燥した試験片をホルダとともに６２５℃に調節したマッフル炉の中に入れた。マッフル炉の扉を開けたまま５分間燃焼させた後、扉を閉めて更に１０分間以上加熱した。
マッフル炉から試験片及びホルダを取り出した後、デシケータに移し標準室温に放冷した。試験片をホルダとともに０．１ｍｇまでひょう量した。質量が一定になるまで加熱、冷却及びひょう量を繰り返した。
そして、下記式（１）のようにして強熱減量を求めた。
【００５５】
【数１】
【００５６】
式中における略号は、以下の通りである。
Ｈ：試験片の強熱減量［質量分率（％）］
ｍ１：乾燥後の試験片及びホルダ質量（ｇ）
ｍ２：乾燥及び加熱後の試験片及びホルダ質量（ｇ）
ｍ０：ホルダ質量（ｇ）
【００５７】
（実施例１）
ガラス繊維ＧＦ−１（ＰＧ５８０、日東紡社製、番手；４８００Ｔｅｘ、強熱減量；０．９％）を約１ｍ間隔で本発明の結び方の手順の通りに結び、１本につき５０箇所の結びをもつガラスロービングを準備した。直径１１４ｍｍの円筒円周を１４分割し、１ピッチ約２５ｍｍとした円筒カッターと直径１００ｍｍのゴムロールによるロータリーカッターを用いて、回転数３０回／分で回転させ、カット後の繊維の結び目の残存数を数えた。そして、カット後の結び目が固く、結び目のままで残存してしまう割合を結び目の残存率として、以下の式により求めた。
結び目の残存率（％）＝{結び目の残存数（個）／結び目の数（５０個）}×１００
その結果、結び目の残存率は、０％であった。
また、試験時にロータリーカッターまで繊維が供給される際の張力によって結び目がほどけてしまうと、実使用時に繊維を安定供給することができないと考えられることから、試験時にロータリーカッターまで繊維が供給される際の張力によって、結び目のほどけが発生するか否かについてその有無を確認し、ほどけとして評価した。
その結果、ほどけは無かった。
そしてまた、ロータリーカッターにより切断された繊維の目標長さ（２５ｍｍ）に対するばらつきを観察し、切断された繊維の長さの均一性を、繊維長均一性として目視により評価した。
その結果、繊維長均一性は、良好であった。
【００５８】
（実施例２）
ガラス繊維としてＧＦ−２（ＥＲ ５５Ｍ、ＣＰＩＣ社製、番手；４８００Ｔｅｘ、強熱減量；１．２％）を用いた以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、０％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は良好であった。
【００５９】
（実施例３）
ガラス繊維としてＧＦ−３（ＥＲ ５９Ｂ、ＣＰＩＣ社製、番手；４８００Ｔｅｘ、強熱減量；２．０％）を用いた以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、２％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は良好であった。
【００６０】
（実施例４）
ガラス繊維としてＧＦ−４（ＰＧ５８０、日東紡社製、番手；６０００Ｔｅｘ、強熱減量；０．９％）を用いた以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、０％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は良好であった。
【００６１】
（実施例５）
炭素繊維としてＣＦ（ＴＲ５０Ｓ １２Ｋ、三菱レイヨン社製、フィラメント数；１２０００本）を用いた以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、０％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は良好であった。
【００６２】
（比較例１）
ガラス繊維の結び方を特開昭５８−３１８７１号公報に記載の方法（本明細書においては、従来の方法と言う）とした以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、２％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
特開昭５８−３１８７１号公報第１図に記載の繊維状材料の結び方を示すモデル図を図１４に示す。
【００６３】
（比較例２）
ガラス繊維の結び方を従来の方法とした以外は、実施例２と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、１６％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
【００６４】
（比較例３）
ガラス繊維の結び方を従来の方法とした以外は、実施例３と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、４２％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
【００６５】
（比較例４）
ガラス繊維の結び方を従来の方法とした以外は、実施例４と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、１８％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
【００６６】
（比較例５）
繊維の結び方を従来の方法とした以外は、実施例５と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、１０％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
実施例及び比較例の結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
上記実施例及び比較例の結果より、本発明の繊維状材料の結び方を適用することによって、ロータリーカッターまで繊維が供給される際の張力で引っぱった時に結び目がほどけたり、切断時にカットミスが起こりカットされた繊維の長さが揃わずに不均一になったりすることなく、切断後に結び目が解けず残ることが抑制され、結び目の残存率を顕著に低下させることができることが確認された。また、強熱減量の違いについては、本発明の結び方（図１）の方が従来の方法（図１４）と比較して、全ての強熱減量の値において結び目の残存率を低下させることができ、また、切断時のカットミスを抑制することができた（実施例１〜３及び比較例１〜３）。特に繊維状材料の強熱減量が高い場合であっても、切断後に結び目が解けず残ってしまうこと、切断時にカットミスが起こることを共に効果的に抑制することができ、際立って優れた結果となることが確認された（実施例３及び比較例３）。また、番手（Ｔｅｘ）の違いについては、繊維状材料の番手が高い場合であっても、本発明の結び方においては、切断後に結び目が解けず残ってしまうこと、切断時にカットミスが起こることを共に効果的に抑制することができた（実施例４及び比較例４）。これらの結果から、本発明の結び方は、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料の結び方として適したものである、ということが分かった。また作業性についても、本発明の結び方は良好であり、作業効率の面においても有利なものであった。
また、繊維状材料として炭素繊維を用いた場合においても、ロータリーカッターまで繊維が供給される際の張力で引っぱった時に結び目がほどけたり、切断時にカットミスが起こりカット後の長さが不均一になったりすることなく、切断後に結び目が解けず残ることを抑制することができた（実施例５及び比較例５）。
なお、上記に詳述した繊維強化プラスチックの製造方法に適用すれば、上記実施例、比較例の結果からすると、繊維状材料の分散性が顕著に向上し、その結果、繊維強化プラスチックの品質が際立って優れたものとなり、種々の繊維強化プラスチックの製造方法に対して本発明の結び方を好適に適用することができると言える。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ：第１の結び目から第２の結び目までの長さ
Ｂ：第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さ
１：熱硬化性樹脂塗布用ドクターブレードＡ
２：不飽和ポリエステル樹脂組成物
３：ガラスロービング
４：キャリアフィルムＡ
５：キャリアフィルムＢ
６：熱硬化性樹脂塗布用ドクターブレードＢ
７：ロービングカッター
８：デュアルメッシュ
９：ＳＭＣ巻取りロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維状材料の結び方に関する。より詳しくは、複数の繊維が束状で供給される際に好適に用いられる繊維状材料の結び方、及び、該結び方により結ばれた繊維状材料によって繊維強化プラスチックを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維状材料は、それ自体が単独で繊維として用いられる他、プラスチック（樹脂）等の他の材料の補強材、複合材として有用であり、特に各種用途における繊維強化プラスチックの原料などとして工業的に多く使用されている。このような繊維状材料は、通常、所定の長さがロール状に巻き取られた状態で供給され、適度な繊維長に切断されて使用される。切断された繊維状材料と樹脂等の他の材料とが混合、複合されて樹脂組成物が調製され、成形や塗工がなされることになる。
工業的な生産工程においては、連続的な生産を行うためにロール状に巻き取られた状態の複数の繊維状材料をつなぎ合わせ、ロール毎に途切れないようにして生産工程へ供給することが行われている。この場合、複数のロール状に巻き取られた繊維状材料をそれらの端部どうしで結び付けることになる。なお、一般的に、繊維強化プラスチックの原料などに用いられるガラス繊維の場合、数本から数十本程度の繊維が集束され、１つの繊維束となったいわゆるロービング形式の繊維状材料が使用されている。そのため、端部どうしでつなぎ合わせる際には、繊維状材料の端部における集束された１本の束どうしが結び付けられている。
【０００３】
従来の繊維状材料の結び方としては、例えば、１つの糸条がその一端で２分されており、この２分されたうちの１つが環を形成しており、この環には他の１つの糸条が通っており、更にこれら２つの糸条の端部が２分されていない糸条で形成された環を通っているような結び方が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、１つの糸条をその端前で２分し、この２分されたうちの１本で環を作り、この環を境として環内で、２分された残りの糸条と他の糸条が、交差状に組み合っており、更に、これら２種の糸条の端部が、２分されていない方の糸条で形成された環を通るような結び方が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭４８−６４２４４号公報（第１頁、図面）
【特許文献２】特開昭５８−３１８７１号公報（第１頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維状材料として複数の繊維が束状で供給される利点は、繊維状材料が切断されるときに複数の繊維が集束された状態からばらけ、効率よく細かく分散できるところにある。これによって、樹脂等の他の材料に混合、複合される際に、繊維状材料の分散性が高められ、分散状態がより均一なものとなる。ところが、複数の繊維の束として供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつないで連続的に供給する場合、つなぎ目（結び目）が生じるために、そこにおける分散性が問題となる。この結び目における分散性を向上することが、連続生産において安定的に繊維状材料を供給する際の課題となる。
【０００６】
すなわち、切断後に結んでいた結び目が固く、結び目のままで残存してしまい、解けずに残ってしまうと、集束された複数の繊維がばらばらに分かれることがなく、ばらけた繊維と共に固まりとして混入することになる。
細かい繊維長に切断された繊維状材料と樹脂等の他の材料とが混合、複合されて樹脂組成物が調製される場合、通常、繊維状材料を樹脂又は樹脂組成物に含浸させる工程を経ることになるが、その際に含浸不良が生じることになり、それが成形品等の強度低下につながる場合がある。そのような工程によって調製される繊維強化プラスチックなどにおいては、製品品質に関わり、品質・工程管理において改善することが求められるところである。
また従来においては、繊維状材料が切断される際に、規定の長さに均一に切断されないカットミスが生じる場合があった。例えば、繊維状材料の結び目が緩いと一定のテンションを掛けることができず、繊維状材料の糸が曲がった状態で切断されると繊維長が不均一となる。更に、繊維状材料どうしを連結する結び目がある場合、繊維状材料どうしの重複部分が生じてしまうため、この重複部分における均一性や、重複部分や結び目の切断しやすさが問題となる。これらによって繊維状材料の切断時における均一性が損なわれることをカットミスと言う。特に、繊維がバインダーによって束ねられ、繊維束が固い場合や１つの繊維束を構成する繊維の本数が多い場合において、ほぐれ性やカットミスが生じやすくなる。これらのことが、繊維状材料の分散性に大きく影響することになる。
【０００７】
従って、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料の結び方においては、先ず、繊維状材料に一定のテンションを掛けて供給することができるように、両端からある程度の力で引っぱられても結び目が解けないことが要求される。それに加えて、切断時にカットミスが抑制されること、切断された後は、結び目が適度に解けることによって繊維状材料の分散性が向上することが課題となる。しかしながら、従来の繊維状材料の結び方においては、上記課題を充分に解決することはできず、特に、切断後において結び目が解けずに残ってしまい、繊維状材料の分散性が阻害されることとなった。複数の繊維が束状で供給される繊維状材料を用いた工業的な連続生産においては、繊維状材料の分散性を高めるために、結び目を解けやすくしてほぐれ性を向上すると共に、重複部分を抑制することができ、かつカットミスを抑制することができる結び方が求められ、工業生産においてこれらの精度をより高めることができ、しかも作業性よく繊維状材料を連結できるようにする手法が求められるところであった。
【０００８】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方において、両端から引いても結び目が解けにくく、切断する場合に、切断後には結び目が解けやすくほぐれ性に優れ、結び目における重複部分を少なくすることができ、しかも、切断時のカットミスを抑制することができ、作業性も良好な繊維状材料の結び方を提供するものである。また、そのような結び方により結ばれた繊維状材料によって繊維強化プラスチックを製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料をつないで生産工程に供する場合、繊維状材料が切断されるときに複数の繊維が集束された状態がばらけ、効率よく細かく分散できるという複数の繊維の束として供給される繊維状材料の利点を充分に生かすためには、結び方において上記課題があることを先ず見いだしたものである。例えば、繊維強化プラスチックの製造方法においては、繊維の分散性を高めるためにロービング形式により繊維状材料を供給し、それを切断して樹脂組成物中に細かく分散させる含浸工程が行われる。その際に、複数の繊維状材料をつないで連続的に供給する場合、従来の結び方によって端部と端部とをつないで結び目をつくると、その結び目のところで分散性が低下することが分かった。分散性の低下は、結び目のほぐれ性の低下、繊維状材料の切断における不均一性、カットミスに起因するものである。
そこで、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料どうしの結び方を種々検討したところ、繊維状材料の端部と端部とを結ぶ際に、片方の繊維状材料における繊維の束を分けながら結び、２つの結び目をつくるようにした特定の結び方が有用であることを見いだした。この結び方は、６つの手順に分けて特定することができるものである。これによれば、結び目が引っ張られて張力が掛かっても解けにくく、それでいて結び目の近辺や結び目のところで切断されると繊維の集束がほぐれやすく、しかも繊維状材料どうしの重複部分を短くすることができる。更に、カットミスの抑制にも有利であり、作業性も良好なものとすることができる。特に、結び方の手順の途中において、繊維状材料で輪をつくり、それに別の繊維状材料を通すことになるが、この際に１周３６０°回って輪をつくる（１周ひねる）と、ねじれがとれにくくなり、ほぐれにくくなる原因となり得る。本発明の好ましい形態においては、この輪をつくる際に１周３６０°回さなくても結ぶことができる、例えば、半周ひねって輪をつくって結べるようにしたところが肝要である。
このような結び方によって、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【００１０】
すなわち本発明は、複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方であって、上記繊維状材料の結び方は、一方を第１の繊維状材料とし、他方を第２の繊維状材料とし、繊維状材料を上から見たときに下記手順（１）〜（６）をこの順で行うことを特徴とする繊維状材料の結び方である。
（１）第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を更に分けて二つにする。
（２）第２の繊維状材料を、第１の繊維状材料の更に分けて二つにした一方の下を通り、もう一方の上を通るようにして交差させる。ただし、この手順及び下記手順では、繊維状材料を交差させる際に一つの繊維状材料を他の繊維状材料の上又は下を通すことになるが、上下が全て逆であってもよい。
（３）第１の繊維状材料の更に分けた二つについて、第２の繊維状材料よりも上にある方、第２の繊維状材料よりも下にある方とすると、第２の繊維状材料よりも下にある方を、第２の繊維状材料よりも上にある方の上を通るように交差させた後、第２の繊維状材料の下、第２の繊維状材料よりも上にある方の上、第２の繊維状材料よりも下にある方の下をこの順に通るように交差させて環をつくる。
（４）第１の繊維状材料の更に分けた二つ又はそれらに加えて第２の繊維状材料を引っ張り、第１の結び目をつくる。
（５）第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる。
（６）第１の繊維状材料の更に分けた二つと、第一の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端がある側の束とをまとめて前記（５）でつくった環に通して引っ張り、第２の結び目をつくる。
以下に本発明を詳述する。
【００１１】
本発明の繊維状材料の結び方は、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料に適用されるものである。通常は、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料が切断されて用いられることになる。
上記繊維状材料としては、複数の繊維が束状で供給されるものであれば、無機繊維や有機繊維など、種々の繊維状材料を用いることができるが、好ましいものとしては、ガラス繊維、炭素繊維及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも１種である。より好ましくは、ガラス繊維及び／又は炭素繊維を用いることであり、更に好ましくは、ガラス繊維を用いることである。これらの繊維は、繊維強化プラスチック等における充填材、強化材、補強材等として有用であり、そのような用途においては、樹脂等に混合、分散、含浸等されて用いられることになる。
なお、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料は、一般的には、複数本（例えば、数十本）の繊維（ストランドともいう。）を束ねた繊維の束となっており、その繊維は更に複数本（例えば、数百本）の単繊維（フィラメントともいう。）よりなっている。本明細書においては、繊維状材料を繊維の束と表することもある。
【００１２】
上記ガラス繊維を繊維強化プラスチック等の補強材として用いる場合には、例えば、１００〜３００本のガラスフィラメント（単繊維）を集束したガラスストランド（繊維）を１０〜１００本合糸し、円筒状に巻き取ったロービング形式により使用することができる。
また、上記炭素繊維においては、例えば、製造工程において、１０００〜５００００本のアクリル繊維を熱処理することで得られ、結果的に、１０００〜５００００本のカーボンフィラメントの集束体であるカーボントウの形式により使用することができる。
【００１３】
上記ロービング形式のガラス繊維（以降、ガラスロービングともいう。）においては、その固さ、すなわち、繊維の束において繊維どうしがしっかりと合わさっていて離れにくい度合いがほぐれ性、カットミスなどに影響することになる。
ガラスロービングの固さを示す指標の１つとして強熱減量の値がある。強熱減量は、後述する実施例において示される手法によって測定することができる。通常では、繊維の束がバインダーによって結合され、強熱減量はそのバインダー量を示すことになる。強熱減量が大きい程、ガラスロービングの固さが増し、ほぐれ性が低下したりカットミスの割合が多くなったりすることになる。
本発明の結び方においては、強熱減量の値が高いガラスロービングに対しても、ほぐれ性を確保することができ、またカットミスを抑制することができる。従って、強熱減量の広い範囲において本発明を好適に適用することができ、特に本発明においては、大きな強熱減量の値を持つガラスロービングに対して、従来の結び方と比較して大きな優位性を示すことができる。
ガラスロービングにおける強熱減量の好ましい範囲としては、０．５〜３．０質量％である。より好ましくは、０．７〜２．５質量％であり、更に好ましくは、０．９〜２．０質量％である。
またガラスロービングの太さに関しても、ほぐれ性、カットミスなどに影響することになり、これについても本発明においては、太いガラスロービングに対して好適に適用することができる。
ガラスロービングの太さの指標としては、番手（Ｔｅｘ）が挙げられ、日本工業規格（ＪＩＳ）や国際単位系（ＳＩ）において定められた方法に準拠して表すことができる。
本発明の好ましい範囲としては、１０００〜１００００Ｔｅｘであり、より好ましくは、２０００〜８０００Ｔｅｘ、更に好ましくは、３０００〜６０００Ｔｅｘである。
【００１４】
上記カーボントウにおいては、ガラスロービングと比較して、繊維の束どうしが接触する結び目などでの摩擦が大きく、ほぐれ性、カットミスなどに影響することになる。
本発明の結び方においては、カーボントウに対してもほぐれ性を確保することができ、また、カットミスを抑制することができる。
カーボントウの太さは、通常、製造工程よりフィラメント数で表されるが、本発明の好ましいカーボントウの太さの範囲としては、１０００〜５００００本であり、より好ましくは、３０００〜２４０００本であり、更に好ましくは、６０００〜１５０００本である。
本発明の結び方は、種々の用途における繊維状材料に適用することができるが、上記した繊維状材料の固さや太さの範囲は、繊維強化プラスチックの原料として用いられる場合において好適である。
【００１５】
本発明の繊維状材料の結び方は、一方を第１の繊維状材料とし、他方を第２の繊維状材料とし、繊維状材料を上から見たときに上記手順（１）〜（６）をこの順で行うものである。これらの手順（１）〜（６）について、図を用いて順に説明する。これらの図は、本発明の結び方の手順を説明しやすいように描いた概念図である。なお、図２〜１１においては、ロービング形式となっている繊維状材料における複数の繊維の１つの束をそのまま複数の繊維一本一本まで示してそれらの束として描かれているが、図１においては、本発明の結び方の特徴を分かりやすくするために、本来はロービング形式によって複数の繊維が束となっているのが１本の紐のように模式的に描かれている。
本発明の結び方によって結ばれた部分（繊維状材料の端部と端部とを結んだ部分）を図１に示す。色付けされていない方が第１の繊維状材料を示し、色付けされている方が第２の繊維状材料を示す。第１の繊維状材料側にある結び目が第１の結び目であり、第２の繊維状材料側にある結び目が第２の結び目である。このことは、以下の図面においても同様である。
図１においては、第２の結び目をつくる際に、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方を半周ひねって環をつくる形態が描かれている。図１の第２の結び目のところに矢印及び点線（第２の結び目の環の中心と束が交差する点とを通る線）が示されているが、点線を中心軸として矢印の方向に半周ひねってつくった環に手順（６）における束が通されている。この第２の結び目においては、半周ひねっていても半周以上（半周を超えて）ひねっていてもよいが、半周ひねりではなく、１周ひねりとすると、ねじれがとれにくくなり、ほぐれにくくなる原因となり得る。従来の結び方の結び目においては、環をつくるときに１周又はそれ以上ひねらなければならなかったが、本発明の結び方においては、１周ひねらなくてもしっかりとした結び目をつくることができる。ここに本発明の結び方の１つの技術的意義があり、第２の結び目において半周ひねった環となっている又は１周よりも少なく半周程度ひねった環となっている形態は、本発明の好ましい実施形態の１つである。
【００１６】
上記手順（１）においては、第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を更に分けて二つにする。
図２では、好ましい形態として、第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を分け目から先端までの長さの半分以下となるように切断し除去している。図３では、第１の繊維状材料のもう一束を更に分けて二つにしている。なお、図３においては、図の右上方に繊維の束の端が描かれている。これは、図２で示したように、第１の繊維状材料はその切れ端の部分で二束に分けられ、それらのうちの一束が分け目から先端までの長さの半分以下となるように切断して除去されるが、その除去された残りの繊維状材料を表している。このことは、以下の図面においても同様である。
この手順（１）において、第１の繊維状材料の二束のうち、結び目をつくらない方の一束については、そのまま残しておいてもよいし、切断し除去してもよいが、好ましくは除去された形態である。
その際、後述するように、第１の繊維状材料の結び目をつくらない方の一束を第１の繊維状材料の二つに分けた分け目から先端までの長さの半分以下となるように切断し除去することが好ましい。これによって、繊維状材料の重複部分を少なくしてできるだけ１つの繊維状材料に近い形態として均一性を向上すると共に、邪魔な部分を少なくして結びにおける作業性を改善することができる。更に、カットミスの抑制にもつながることとなる。
なお、本発明の繊維状材料の結び方には、繊維状材料の束を２つに分ける過程が手順（１）に２回、手順（５）に１回含まれている。その際どのような割合で２つに分けるかについては、例えば、半分ずつに分ければよく、適宜設定すればよい。好ましい範囲を設定すれば、２つに分けた繊維状材料の束のうち、一方ともう一方との繊維の本数の割合を８０／２０〜２０／８０とすることである。より好ましくは、６５／３５〜３５／６５である。
【００１７】
上記手順（２）においては、第２の繊維状材料を、第１の繊維状材料の更に分けて二つにした一方の下を通り、もう一方の上を通るようにして交差させる。
図３においては、第１の繊維状材料を更に２分割して、その間に矢印のようにして第２の繊維状材料が通されているところが示されている。
ただし、この手順（２）及びそれ以後の手順では、繊維状材料を交差させる際に一つの繊維状材料を他の繊維状材料の上又は下を通すことになるが、上下が全て逆である場合も含め、第１の繊維状材料と第２の繊維状材料との相対的な位置関係がこれと同じになるものであれば、全て本発明の繊維状材料の結び方に含まれる。
【００１８】
上記手順（３）においては、第１の繊維状材料の更に分けた二つについて、第２の繊維状材料よりも上にある方、第２の繊維状材料よりも下にある方とすると、第２の繊維状材料よりも下にある方を、第２の繊維状材料よりも上にある方の上を通るように交差させた後、第２の繊維状材料の下、第２の繊維状材料よりも上にある方の上、第２の繊維状材料よりも下にある方の下をこの順に通るように交差させて環をつくる。
図４〜図６では、第１の繊維状材料の更に分けた二つのうち、第２の繊維状材料よりも下にある方を持ち、第２の繊維状材料よりも上にある方の上を通るように交差させた後、第２の繊維状材料の下、第２の繊維状材料よりも上にある方の上、第２の繊維状材料よりも下にある方の下をこの順に通るように交差させるように、矢印の方向に１周回るところが順に示されている。
【００１９】
本発明の繊維状材料の結び方における手順（４）においては、第１の繊維状材料の更に分けた二つ又はそれらに加えて第２の繊維状材料を引っ張り、第１の結び目をつくる。図７では、矢印で示した第１の繊維状材料の更に分けた二つを引っ張って第１の結び目をしっかり固定しているところが示されている。
【００２０】
上記手順（５）においては、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる。その際、第２の繊維状材料を分けた二つのうち、環をつくる方の繊維の本数（繊維状材料の１つを構成する繊維束における繊維の本数）が二つに分ける前の第２の繊維状材料の繊維の本数と比べて半分以下となるようにすることが好ましい。このようにすることで、環をつくりやすくすると共に、結び目を形成することになる環の本数を減らすことによって切断後のほぐれ性をより向上することができる。
【００２１】
上記手順（５）においては、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる際に、束をひねって環をつくることになる。すなわち、図８において、環の中心と環の根元に当たる束が交差するところとを通る上下方向の点線を中心軸として矢印の方向にひねって環をつくることになる。図８では、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目より手前の部分を分けて二つにし、それらのうちの一方の束を半周（１８０度）ひねって環をつくっている。束をひねる角度は、１８０度（半周ひねり）〜３６０度（一周ひねり）であることが好ましい。より好ましくは、１８０度（半周ひねり）〜２７０度（３／４周ひねり）とすることであり、更に好ましくは、実質的に１８０度（半周ひねり）とすることである。このようにすることによって、切断後の結び目がよりほぐれやすくなり、作業性をよりよくすることが可能となる。
【００２２】
本発明の繊維状材料の結び方における手順（６）においては、第１の繊維状材料の更に分けた二つと、第２の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端がある側の束とをまとめて上記手順（５）でつくった環に通して引っ張り、第２の結び目をつくる。図９では、上記手順（５）でつくった環に第１の繊維状材料の更に分けた二つと、第２の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端がある側の束とを束ねて矢印の方向に通し、形を調整するところが示されている。このようにして第１の結び目、第２の結び目をつくることで、第１の繊維状材料と第２の繊維状材料とを両端から引いても結び目がほどけないものとなる。
【００２３】
本発明の繊維状材料の結び方においては、上記手順（６）の後、更に、第１の結び目から第２の結び目までの長さ、及び、第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さを適切な長さに調節することが好ましい。第１の結び目から第２の結び目までの長さとしては、５〜１５ｃｍであることが好ましい。より好ましくは、６〜１３ｃｍであり、更に好ましくは、７〜１０ｃｍである。ここでいう第１の結び目から第２の結び目までの長さとは、第１の結び目の中心付近から第２の結び目の中心付近までの長さのことを表している。
また、第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さとしては、７〜２０ｃｍであることが好ましい。より好ましくは、８〜１８ｃｍであり、更に好ましくは、９〜１７ｃｍであり、特に好ましくは、１０〜１５ｃｍである。ここでいう第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さとは、第２の結び目の中心付近から第１の繊維状材料の切れ端の先端までの長さのことを表している。
第１の結び目から第２の結び目までの長さ、及び、第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さを上述のような範囲とすることによって、第１の繊維状材料の二束のうち、結び目をつくらない方の一束が、第１の結び目と第２の結び目との間にある部分と同時に切断されることを防いだり、切断後の結び目がよりほぐれやすくなったりして、作業性がよりよくなること等が期待される。
図１０では、第１の結び目から第２の結び目までの長さをＡで表し、第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さをＢで表している。この図においては、Ａを７〜１０ｃｍとなるように調節し、Ｂを１０〜１５ｃｍとなるように調節することを模式的に表している。
なお、繊維状材料の結び方を、上述したような本発明の繊維状材料の結び方における好ましい形態とした場合には、いずれの形態においてもこれらと同様の効果を期待することができる。
【００２４】
上述した本発明の好ましい形態は、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料のつなぎ合わせの際の作業性向上、繊維状材料を切断して他の材料などに混合、分散させる際の結び目のほぐれ性、分散性、均一性などの向上、カットミスの発生抑制などに資するものである。これらの好ましい形態の特徴をまとめると、図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示され、下記(1)〜(4)のようになる。
(1)手順（１）において、第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を分け目から先端までの長さの半分以下となるように切断し除去する。図１１の（ａ）が切断された切れ端の長さであり、これを上記のように短くすることによって、邪魔な部分を少なくしつつ、結び目の部分などに掛からないようにして、繊維状材料どうしを連結する部分を実質的に１本の繊維状材料に近い形態とすることができる。
(2)第１の結び目から第２の結び目までの長さを上記の範囲となるように調整する。図１１の（ｂ）がその長さであり、ここでは、７〜１０ｃｍとなるように調整されていることが模式的に示されている。作業性、均一性、ほぐれ性などにおいて有利となる。
(3)第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さを上記の範囲となるように調整する。図１１の（ｃ）がその長さであり、ここでは、１０〜１５ｃｍとなるように調整されていることが模式的に示されている。作業性、均一性などにおいて有利となる。
(4)手順（５）において、第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる際、第２の繊維状材料を分けた二つのうち、環をつくる方の繊維の本数が二つに分ける前の第２の繊維状材料の繊維の本数と比べて半分以下となるようにする。図１１においては、（ｄ）によって示されるように、１２本ある束が６本ずつに二つに分けられ、環をつくる方の繊維の本数が二つに分ける前の繊維の本数（１２本）と比べて半分以下（６本）となるように分けられていることが模式的に示されている。
【００２５】
本発明の繊維状材料の結び方によって結ばれた繊維状材料は、切断後に結び目が固くて結び目のまま残存してしまうということが起こりにくく、切断されると複数の繊維が集束された状態からばらけ、効率よく細かく分散される分散性に優れたものとなる。このような結び目のほぐれ性の評価としては、一例としては、切断後の結び目の残存率を求めることによって評価することができる。すなわち、切断前の結び目の数に対して、どれだけ切断後に結び目が残っているのかを求めることによって評価することができる。そして、切断後の結び目の残存率が低いほど結び目のほぐれ性が高いといえる。
結び目の残存率による評価方法としては、種々の条件を設定して評価することが可能であるが、例えば、後述する実施例における条件を適用して比較すれば、その性能を把握することができる。
【００２６】
本発明の繊維状材料の結び方は、複数の繊維が束となった状態で連続供給され、カッターにより切断されて短繊維としてプラスチック等の強化材として用いられる際に適用することができる。
本発明を好適に適用することができる短繊維強化複合材の製造方法としては、例えば、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）成形法、ＴＭＣ（シックモールディングコンパウンド）成形法、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）成形法、ＧＭＴ（ガラスマット強化熱可塑性樹脂成形材）成形法、ＬＦＴ（ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形材）成形法、スプレーアップ法、チョップドストランドマットやプリフォームを用いたレジンインジェクション法、コールドプレス法等が挙げられる。
【００２７】
本発明における繊維状材料は、通常では繊維状材料を切断して樹脂等の他の材料に混合、分散することによって充填材、強化材、補強材等として用いられることになる。好ましい用途としては、繊維強化プラスチックの材料としての用途が挙げられ、この場合、繊維状材料を切断してプラスチックに配合して繊維強化プラスチックが製造されることになる。
このように、本発明の繊維状材料の結び方により結ばれた繊維状材料を連続的に切断してプラスチックに配合する工程を含む繊維強化プラスチックの製造方法もまた本発明の１つである。なお、プラスチックに配合されるために切断された繊維状材料を強化繊維とも表する。
【００２８】
以下に、本発明の繊維強化プラスチックの製造方法について説明する。なお、この製造方法においては、上述したいずれの成形体の製造方法も適用することが可能であるが、１つの好適な製法であるＳＭＣ成形法による場合を用いて説明する。
本発明の製造方法における好ましい形態は、２枚のキャリアフィルムの両方に熱硬化性樹脂組成物を塗布し、少なくとも一方のキャリアフィルム上に強化繊維を載置し、キャリアフィルム同士で挟むことによって、強化繊維に熱硬化性樹脂組成物を含浸した成形材料を製造し、該成形材料をプレス成形することにより繊維強化プラスチックを製造する形態である。その形態のうちの一形態の概観を図１２に示す。
【００２９】
上記キャリアフィルムに強化繊維を載置する方法においては、繊維状材料を供給し、ロービングカッターによって切断して、熱硬化性樹脂組成物が塗布されたキャリアフィルム上に落とす形態が好ましい。これにより、強化繊維へ熱硬化性樹脂組成物を充分に含浸させることができる。そして成形材料は、キャリアフィルムが付いた成形材料を巻き取った複合成形材料の形態で得ることができる。
【００３０】
上記繊維状材料の供給方法としては、特に制限されず、１束で供給されてもよいし、複数を並列して供給されてもよいが、工業生産においては、経済性、効率性の点から、複数を並列して供給されることが好ましい。
また複数の繊維状材料の供給形態としては、所定の長さがロール状に巻き取られた状態で供給される繊維状材料において、該ロールを複数個並べ積み重ねて、１つのロールにおける最後の端部と他のロールにおける最初の端部とを順次直列につなげて結合し、連続的に供給することが好ましい。例えば、図１２においては、縦３列横３列の計９個のロールを１つのパレットに載せて、同様のパレットを４段重ねたものを１つの単位とし、１単位計３６個のロールを直列に本発明の繊維状材料の結び方でつなげられている。そして、パレットを４段重ねた１単位を複数並列に配置し、１つのパレットから１本（１束）の繊維状材料を供給し、数パレット分をまとめて供給されている。図１２のガラスロービング３においては、パレットを４段重ねた１単位１つから繊維状材料が供給されている様子が示されているが、点線で示した先には、同様のパレットを４段重ねた１単位が繋がっていることを表しており、図１２は、一例としてパレットを４段重ねた１単位が４つ並列に配置されている様子を表している。なお、ロービングを直列に本発明の繊維状材料の結び方でつなげている様子を図１３に示す。この図においては、１つのロールにおける最後の端部と他のロールにおける最初の端部とが順次直列につなげられている。図中、矢印で示されている部分が、本発明の繊維状材料の結び方で結ばれている箇所を表している。
【００３１】
上記繊維強化プラスチックの製造方法において、熱硬化性樹脂組成物を塗布する方法は、特に限定されず、ドクターブレード、ロールコーター、スリット管、シャワー管等を用いて行われるが、中でもドクターブレードを用いることが好ましい。なお、上述のＳＭＣ成形法に用いられる成形材料を製造する装置をＳＭＣ含浸機とも言う。
【００３２】
上記キャリアフィルム同士で挟むとは、キャリアフィルム上に載置された強化繊維及び熱硬化性樹脂組成物を別のキャリアフィルムで覆うことである。このような形態により、キャリアフィルムの間で熱硬化性樹脂組成物を強化繊維により充分に含浸させることができる。例えば、図１２において、キャリアフィルム４をキャリアフィルム５で覆うことにより、キャリアフィルムの間で熱硬化性樹脂組成物を強化繊維に、より充分に含浸させることができることになる。
【００３３】
上記製造方法においては、熱硬化性樹脂組成物が、熱硬化性樹脂（ａ）を含有することが必須である。その他に必要に応じて、低収縮化剤（ｂ）、充填材（ｃ）、内部離型剤（ｄ）、硬化剤（ｅ）、重合禁止剤（ｆ）、増粘剤（ｇ）が配合される。
【００３４】
熱硬化性樹脂組成物の塗布量は、熱硬化性樹脂組成物塗布用ドクターブレードのクリアランスを調整し、塗布物の膜厚が０．３〜３．０ｍｍとすることが好ましく、更に好ましくは、０．５〜２．０ｍｍである。
上記クリアランスとは、ドクターブレードにおいて塗布物を排出する排出口の隙間の高さをいう。
【００３５】
上記強化繊維は、熱硬化性樹脂組成物及び強化繊維の総量を１００質量部とすると、５〜７０質量部含まれるものであることが好ましい。上記範囲とすることにより、成形品が優れた外観や機械的特性、耐水性、耐食性、電気絶縁性等を呈することになる。５質量部未満であれば、上述した効果を充分に発揮することができないおそれがある。７０質量部を超えると、熱硬化性樹脂組成物の強化繊維への含浸が悪くなり、成形品に膨れが発生するなど外観が著しく低下するおそれがある。上記強化繊維は、２０〜５０質量部含まれるものであることがより好ましい。
また繊維状材料が切断された強化繊維は、繊維長が２〜６０ｍｍであることが好ましい。繊維長が２ｍｍより短いと、成形材料を成形した場合、強度物性が低下するおそれがある。６０ｍｍより長いと、成形品表面の外観が悪くなるおそれがある。繊維長は、より好ましくは１０〜３５ｍｍである。
【００３６】
上記繊維状材料の切断方法としては、繊維状材料を切断することができれば特に制限されないが、例えば、円筒カッターとゴムロールによるロータリーカッターを用いて切断する方法などが好適である。このような装置、切断方法は、繊維強化プラスチックの製造工程などにおいて好適に用いることができる。なお、円筒カッター及びゴムロールの大きさ、円筒カッターにおける刃の間隔、回転速度等の切断するための条件は、使用する繊維状材料や強化繊維の用途等に応じて適宜設定することができる。本発明においては、通常用いられる切断方法、条件において、後述する実施例で示されるように際立って優れた効果を奏するものであり、どのような切断手法においても結び目のほぐれ性や実質的に１本の繊維状材料に近いという均一性が影響し、ほぐれやすく、分散性や均一性が高められるという有利な効果を与えることができる。
【００３７】
上記熱硬化性樹脂組成物が含有する熱硬化性樹脂（ａ）としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましく、特に不飽和ポリエステル樹脂は、経済性に優れるため好ましい。これらの熱硬化性樹脂（ａ）は、特に限定されず、通常用いられるものを用いることができる。
【００３８】
上記不飽和ポリエステル樹脂としては、例えば、マレイン酸、フマル酸等を用いた多塩基酸類とエチレングリコール等を用いた多価アルコール類とを反応させて得られる不飽和ポリエステルを、スチレンなどの重合性ビニル単量体に溶解させて製造されたものであることが好ましく、１種又は２種以上を使用することができる。
【００３９】
上記成形材料の製造方法において、熱硬化性樹脂（ａ）は、熱硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、４０質量部以上、１００質量部以下であることが好ましく、より好ましくは、５０質量部以上、９０質量部以下である。
また上記熱硬化性樹脂（ａ）は、不飽和ポリエステルが重合性ビニル単量体で希釈されたものであることが好ましい。上記不飽和ポリエステルは、熱硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、２０質量部以上が好ましく、７０質量部以下であることが好ましい。
【００４０】
上記重合性ビニル単量体は、熱硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、２０〜６０質量部含まれるものであることが好ましい。２０質量部未満とすると、粘度が高いために作業性に優れたものとはならないおそれがある。６０質量部を超えると、充分な硬化性を得られないおそれがある。好ましい下限は３０質量部、上限は５５質量部であり、より好ましい下限は４０質量部、上限は５０質量部である。
上記重合性ビニル単量体は、不飽和ポリエステル樹脂製造時に不飽和ポリエステルの溶解に用いる他、低収縮化剤の希釈や熱硬化性樹脂組成物の製造時に加えてもよい。
【００４１】
上記熱硬化性樹脂組成物が含有する低収縮化剤（ｂ）は、熱硬化性樹脂組成物の低収縮化剤として慣用されている熱可塑性樹脂を挙げることができる。このような熱可塑性樹脂の例としては、ポリブタジエン又はその水素添加体、ポリイソプレン又はその水素添加体、芳香族ビニルと共役ジエンとのブロック共重合体又はその水素添加体、ポリスチレン、スチレンと酢酸ビニルとのブロック共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンがあり、更には飽和ポリエステル（分子量：３００〜１０００００）、ポリエーテル等を挙げることができる。
【００４２】
上記無機充填材としては、例えば、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ガラスマイクロバルーン、シリカ、溶融シリカ、アエロジル（商品名）、クレー、マイカ、水酸化マグネシウム、寒水等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。これらは、表面処理、コーティングやメッキした充填材を用いることができる。例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の表面改質剤で表面処理したものを好ましく用いることができる。
このような無機充填材は、上記硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、５〜１０００質量部であることが好ましい。５質量部未満とすると、成形品の外観が悪くなるおそれがある。１０００質量部を超えると、樹脂組成物の粘度が高くなり含浸不良が起こりやすくなるおそれがある。より好ましくは、１５〜２５０質量部であり、更に好ましくは、２０〜１５０質量部である。
上記無機充填材が、このような範囲で含有されていると、成形時に発生する収縮を低く抑えられ、成形品の耐衝撃性等の機械的強度をより優れたものとすることができる。
【００４３】
上記内部離型剤としては通常用いられるものを使用することができる。例えば、ステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）、ステアリン酸カルシウムのような金属石鹸、フッ素系の有機化合物、リン酸系の化合物が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。中でも、ステアリン酸亜鉛が好ましい。
【００４４】
上記硬化剤については、目標とする成形サイクルに応じて通常用いられる有機過酸化物の中から選択することができる。樹脂組成物に配合される硬化剤としては、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（ＴＢＰＢ）、ｔ−ブチルパーオキシオクトエート（ＴＢＰＯ）、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート（ＴＨＰＢ）、ｔ−ヘキシルパーオキシオクトエート（ＴＨＰＯ）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）シクロヘキサン（ＤＤＢＰＨ）、ｔ−アミルパーオキシオク卜エート（ＴＡＰＯ）、ｔ−ブチルイソプロピルパーオキシカーボネート（ＴＢＩＰＣ）等の有機過酸化物の中から所望の硬化速度に応じて１種又は２種以上を選ぶことができる。中でも、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（ＴＢＰＢ）が好ましい。
上記硬化剤は、上記硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、通常０．１〜４質量部であることが好ましい。
【００４５】
上記重合禁止剤は通常重合禁止剤として用いられるものを使用することができる。例えば、ＰＢＱ（パラベンゾキノン）、ＭＴＢＨＱ（モノｔ−ブチルハイドロキノン）、ＢＨＴ（ジｔ−ブチルヒドロキシトルエン、又は、２，５−ジｔ−ブチル−４−メチルフェノール）、ＨＱ（ハイドロキノン）、ＴＢＣ（ｔ−ブチルカテコール）等を１種又は２種以上用いることができる。中でも、ＰＢＱ（パラベンゾキノン）が好ましい。
【００４６】
上記増粘剤としては、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、ストロンチウム等の２価金属の酸化物又は水酸化物、トリレンイソシアネート（ＴＤＩ）等のイソシアネート類等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。中でも、酸化マグネシウムが好ましい。
上記成形材料の製造方法に用いられる熱硬化性樹脂組成物では、このような２価金属の酸化物又は水酸化物の増粘剤は、上記熱硬化性樹脂（ａ）及び低収縮化剤（ｂ）の総量を１００質量部とすると、例えば０．１〜１０質量部であることが好ましく、より好ましくは、０．５〜５質量部である。
【００４７】
上記熱硬化性樹脂組成物は、更に、必要に応じて、液体ワックス等の離型剤、滑剤、難燃剤、抗菌剤（有機系及び／又は無機系）、粘度低下剤、低収縮化剤分離防止剤、シランカップリング剤、帯電防止剤、潤滑分散剤、顔料分散剤、顔料改質剤、チクソ付与剤、チクソ安定剤、染料等の着色剤、重合促進剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、親水剤、光触媒、分離防止剤、可塑剤等の種々の添加剤等を用いることができる。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態としては、上述した繊維強化プラスチックの製造方法により得られる繊維強化プラスチックでもある。
本発明の繊維強化プラスチックは、上述した成形材料を用い、通常用いられる圧縮成形法等によって、圧縮成形機等の成形機にて所定の温度、所定の圧力で加熱、加圧することにより成形して得ることができる。圧縮成形法としては、プレス成形法が挙げられ、この場合、油圧プレスを取り付けた雄・雌一対の金型で、材料を加熱、加圧して成形される。成形品は、製品裏面に補強用リブ構造を有し、金型からの脱型は突き上げピン及び／又はエアー弁により迅速に脱型される。
【００４９】
上記加熱硬化の温度は、通常１８０℃未満であり、７５℃以上、１７５℃未満であることが好ましく、より好ましくは、８０℃以上、１７０℃未満である。７５℃未満であると、硬化速度が低下しすぎて実用的でないおそれがあり、１８０℃を超えると、製品外観が低下したりするおそれがある。また、上記の温度範囲内で、上金型と下金型に温度差をつけて加熱してもよい。
また上記加熱時間は、特に限定されるものではなく、重合開始剤の１０時間半減期温度、成形品の厚さ等により適宜選択することができる。型締め速度、真空条件等は、通常用いられる条件を採用することができる。加熱成形時に加圧する場合は、成形品にかかる圧力は、０．３〜２０ＭＰａが好ましく、２〜１５ＭＰａがより好ましい。
【００５０】
上記成形品として好適なものとしては、例えば、住宅部材、自動車部品、産業資材等の多くの工業製品が挙げられる。
本発明においては、これら様々な用途に対して好適に適用することができ、種々の機能を発揮することになる繊維状材料の連続生産における分散性を向上し、その機能を充分に発揮させ、品質向上、作業効率向上において有利な効果を奏することとなる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の繊維状材料の結び方は、上述の構成よりなり、複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方において、両端から引いても結び目が解けにくく、切断する場合に、切断後には結び目が解けやすくほぐれ性に優れ、結び目における重複部分を少なくすることができ、しかも、切断時のカットミスを抑制することができ、作業性も良好なものとすることができる。また、そのような結び方により結ばれた繊維状材料によって繊維強化プラスチックを製造する方法においては、繊維状材料の分散性、均一性が向上された成形品を生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の繊維状材料の結び方を示したモデル図である。
【図２】図２は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（１）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図３】図３は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（１）及び（２）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図４】図４は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（３）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図５】図５は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（３）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図６】図６は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（３）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図７】図７は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（４）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図８】図８は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（５）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図９】図９は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（６）の好ましい一形態を示した概念図である。
【図１０】図１０は、本発明の繊維状材料の結び方における手順（６）の後に本発明の好ましい形態となるよう結び方を調節する一形態を示した概念図である。
【図１１】図１１は、本発明の繊維状材料の結び方における好ましい形態の特徴についてまとめた概観図である。
【図１２】図１２は、本発明の繊維強化プラスチックを製造する装置の一形態を示すモデル図である。
【図１３】図１３は、本発明の繊維強化プラスチックを製造する一形態において、ロービングを直列に本発明の繊維状材料の結び方でつなげている様子を示すモデル図である。
【図１４】図１４は、特開昭５８−３１８７１号公報の第１図に記載の繊維状材料の結び方を示したモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「％」は「質量％」を意味するものとする。
【００５４】
なお、以下の実施例において、強熱減量はＪＩＳ Ｒ３４２０：２００６に従い、以下のようにして測定した。
繊維状材料から５ｇ程度に相当する長さを切り出し試験片とした。試験片の入ったホルダを１０５±５℃の乾燥機の中に入れ、３０分間加熱した。加熱後、試験片の入ったホルダをデシケータに移し、室温まで放冷した。その後、試験片をホルダとともにほぼ０．１ｍｇまでひょう量した。質量が一定になるまで加熱、冷却及びひょう量を繰り返した。
乾燥した試験片をホルダとともに６２５℃に調節したマッフル炉の中に入れた。マッフル炉の扉を開けたまま５分間燃焼させた後、扉を閉めて更に１０分間以上加熱した。
マッフル炉から試験片及びホルダを取り出した後、デシケータに移し標準室温に放冷した。試験片をホルダとともに０．１ｍｇまでひょう量した。質量が一定になるまで加熱、冷却及びひょう量を繰り返した。
そして、下記式（１）のようにして強熱減量を求めた。
【００５５】
【数１】
【００５６】
式中における略号は、以下の通りである。
Ｈ：試験片の強熱減量［質量分率（％）］
ｍ１：乾燥後の試験片及びホルダ質量（ｇ）
ｍ２：乾燥及び加熱後の試験片及びホルダ質量（ｇ）
ｍ０：ホルダ質量（ｇ）
【００５７】
（実施例１）
ガラス繊維ＧＦ−１（ＰＧ５８０、日東紡社製、番手；４８００Ｔｅｘ、強熱減量；０．９％）を約１ｍ間隔で本発明の結び方の手順の通りに結び、１本につき５０箇所の結びをもつガラスロービングを準備した。直径１１４ｍｍの円筒円周を１４分割し、１ピッチ約２５ｍｍとした円筒カッターと直径１００ｍｍのゴムロールによるロータリーカッターを用いて、回転数３０回／分で回転させ、カット後の繊維の結び目の残存数を数えた。そして、カット後の結び目が固く、結び目のままで残存してしまう割合を結び目の残存率として、以下の式により求めた。
結び目の残存率（％）＝{結び目の残存数（個）／結び目の数（５０個）}×１００
その結果、結び目の残存率は、０％であった。
また、試験時にロータリーカッターまで繊維が供給される際の張力によって結び目がほどけてしまうと、実使用時に繊維を安定供給することができないと考えられることから、試験時にロータリーカッターまで繊維が供給される際の張力によって、結び目のほどけが発生するか否かについてその有無を確認し、ほどけとして評価した。
その結果、ほどけは無かった。
そしてまた、ロータリーカッターにより切断された繊維の目標長さ（２５ｍｍ）に対するばらつきを観察し、切断された繊維の長さの均一性を、繊維長均一性として目視により評価した。
その結果、繊維長均一性は、良好であった。
【００５８】
（実施例２）
ガラス繊維としてＧＦ−２（ＥＲ ５５Ｍ、ＣＰＩＣ社製、番手；４８００Ｔｅｘ、強熱減量；１．２％）を用いた以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、０％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は良好であった。
【００５９】
（実施例３）
ガラス繊維としてＧＦ−３（ＥＲ ５９Ｂ、ＣＰＩＣ社製、番手；４８００Ｔｅｘ、強熱減量；２．０％）を用いた以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、２％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は良好であった。
【００６０】
（実施例４）
ガラス繊維としてＧＦ−４（ＰＧ５８０、日東紡社製、番手；６０００Ｔｅｘ、強熱減量；０．９％）を用いた以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、０％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は良好であった。
【００６１】
（実施例５）
炭素繊維としてＣＦ（ＴＲ５０Ｓ １２Ｋ、三菱レイヨン社製、フィラメント数；１２０００本）を用いた以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、０％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は良好であった。
【００６２】
（比較例１）
ガラス繊維の結び方を特開昭５８−３１８７１号公報に記載の方法（本明細書においては、従来の方法と言う）とした以外は、実施例１と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、２％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
特開昭５８−３１８７１号公報第１図に記載の繊維状材料の結び方を示すモデル図を図１４に示す。
【００６３】
（比較例２）
ガラス繊維の結び方を従来の方法とした以外は、実施例２と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、１６％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
【００６４】
（比較例３）
ガラス繊維の結び方を従来の方法とした以外は、実施例３と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、４２％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
【００６５】
（比較例４）
ガラス繊維の結び方を従来の方法とした以外は、実施例４と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、１８％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
【００６６】
（比較例５）
繊維の結び方を従来の方法とした以外は、実施例５と同様にして評価したところ、結び目の残存率は、１０％であった。また、ほどけは無く、繊維長均一性は一部不良であった。
実施例及び比較例の結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
上記実施例及び比較例の結果より、本発明の繊維状材料の結び方を適用することによって、ロータリーカッターまで繊維が供給される際の張力で引っぱった時に結び目がほどけたり、切断時にカットミスが起こりカットされた繊維の長さが揃わずに不均一になったりすることなく、切断後に結び目が解けず残ることが抑制され、結び目の残存率を顕著に低下させることができることが確認された。また、強熱減量の違いについては、本発明の結び方（図１）の方が従来の方法（図１４）と比較して、全ての強熱減量の値において結び目の残存率を低下させることができ、また、切断時のカットミスを抑制することができた（実施例１〜３及び比較例１〜３）。特に繊維状材料の強熱減量が高い場合であっても、切断後に結び目が解けず残ってしまうこと、切断時にカットミスが起こることを共に効果的に抑制することができ、際立って優れた結果となることが確認された（実施例３及び比較例３）。また、番手（Ｔｅｘ）の違いについては、繊維状材料の番手が高い場合であっても、本発明の結び方においては、切断後に結び目が解けず残ってしまうこと、切断時にカットミスが起こることを共に効果的に抑制することができた（実施例４及び比較例４）。これらの結果から、本発明の結び方は、複数の繊維が束状で供給される繊維状材料の結び方として適したものである、ということが分かった。また作業性についても、本発明の結び方は良好であり、作業効率の面においても有利なものであった。
また、繊維状材料として炭素繊維を用いた場合においても、ロータリーカッターまで繊維が供給される際の張力で引っぱった時に結び目がほどけたり、切断時にカットミスが起こりカット後の長さが不均一になったりすることなく、切断後に結び目が解けず残ることを抑制することができた（実施例５及び比較例５）。
なお、上記に詳述した繊維強化プラスチックの製造方法に適用すれば、上記実施例、比較例の結果からすると、繊維状材料の分散性が顕著に向上し、その結果、繊維強化プラスチックの品質が際立って優れたものとなり、種々の繊維強化プラスチックの製造方法に対して本発明の結び方を好適に適用することができると言える。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ：第１の結び目から第２の結び目までの長さ
Ｂ：第２の結び目から第１の繊維状材料の先端までの長さ
１：熱硬化性樹脂塗布用ドクターブレードＡ
２：不飽和ポリエステル樹脂組成物
３：ガラスロービング
４：キャリアフィルムＡ
５：キャリアフィルムＢ
６：熱硬化性樹脂塗布用ドクターブレードＢ
７：ロービングカッター
８：デュアルメッシュ
９：ＳＭＣ巻取りロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方であって、
該繊維状材料の結び方は、一方を第１の繊維状材料とし、他方を第２の繊維状材料とし、繊維状材料を上から見たときに下記手順（１）〜（６）をこの順で行うことを特徴とする繊維状材料の結び方。
（１）第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を更に分けて二つにする。
（２）第２の繊維状材料を、第１の繊維状材料の更に分けて二つにした一方の下を通り、もう一方の上を通るようにして交差させる。ただし、この手順及び下記手順では、繊維状材料を交差させる際に一つの繊維状材料を他の繊維状材料の上又は下を通すことになるが、上下が全て逆であってもよい。
（３）第１の繊維状材料の更に分けた二つについて、第２の繊維状材料よりも上にある方、第２の繊維状材料よりも下にある方とすると、第２の繊維状材料よりも下にある方を、第２の繊維状材料よりも上にある方の上を通るように交差させた後、第２の繊維状材料の下、第２の繊維状材料よりも上にある方の上、第２の繊維状材料よりも下にある方の下をこの順に通るように交差させて環をつくる。
（４）第１の繊維状材料の更に分けた二つ又はそれらに加えて第２の繊維状材料を引っ張り、第１の結び目をつくる。
（５）第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる。
（６）第１の繊維状材料の更に分けた二つと、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端がある側の束とをまとめて前記（５）でつくった環に通して引っ張り、第２の結び目をつくる。
【請求項２】
前記結び方は、手順（１）で最初に分けた第１の繊維状材料の二束のうち、結び目をつくらない方の一束を、第１の繊維状材料の最初の分け目から先端までの長さの半分以下となるようにすることを特徴とする請求項１に記載の繊維状材料の結び方。
【請求項３】
前記結び方は、手順（５）で第２の繊維状材料を分けた二つのうち、環をつくる方の繊維の本数が二つに分ける前の第２の繊維状材料の繊維の本数と比べて半分以下となるようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維状材料の結び方。
【請求項４】
前記繊維状材料は、ガラス繊維、炭素繊維及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維状材料の結び方。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の繊維状材料の結び方により結ばれた繊維状材料を連続的に切断してプラスチックに配合する工程を含むことを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項１】
複数の繊維が束状で供給される複数の繊維状材料の端部と端部とをつなぐ繊維状材料の結び方であって、
該繊維状材料の結び方は、一方を第１の繊維状材料とし、他方を第２の繊維状材料とし、繊維状材料を上から見たときに下記手順（１）〜（６）をこの順で行うことを特徴とする繊維状材料の結び方。
（１）第１の繊維状材料を、その切れ端の部分で二束に分け、それらのうちの一束を更に分けて二つにする。
（２）第２の繊維状材料を、第１の繊維状材料の更に分けて二つにした一方の下を通り、もう一方の上を通るようにして交差させる。ただし、この手順及び下記手順では、繊維状材料を交差させる際に一つの繊維状材料を他の繊維状材料の上又は下を通すことになるが、上下が全て逆であってもよい。
（３）第１の繊維状材料の更に分けた二つについて、第２の繊維状材料よりも上にある方、第２の繊維状材料よりも下にある方とすると、第２の繊維状材料よりも下にある方を、第２の繊維状材料よりも上にある方の上を通るように交差させた後、第２の繊維状材料の下、第２の繊維状材料よりも上にある方の上、第２の繊維状材料よりも下にある方の下をこの順に通るように交差させて環をつくる。
（４）第１の繊維状材料の更に分けた二つ又はそれらに加えて第２の繊維状材料を引っ張り、第１の結び目をつくる。
（５）第２の繊維状材料のうち、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端と反対側にある束を分けて二つにし、それらのうちの一方で環をつくる。
（６）第１の繊維状材料の更に分けた二つと、第１の結び目に対して第２の繊維状材料の切れ端がある側の束とをまとめて前記（５）でつくった環に通して引っ張り、第２の結び目をつくる。
【請求項２】
前記結び方は、手順（１）で最初に分けた第１の繊維状材料の二束のうち、結び目をつくらない方の一束を、第１の繊維状材料の最初の分け目から先端までの長さの半分以下となるようにすることを特徴とする請求項１に記載の繊維状材料の結び方。
【請求項３】
前記結び方は、手順（５）で第２の繊維状材料を分けた二つのうち、環をつくる方の繊維の本数が二つに分ける前の第２の繊維状材料の繊維の本数と比べて半分以下となるようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維状材料の結び方。
【請求項４】
前記繊維状材料は、ガラス繊維、炭素繊維及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維状材料の結び方。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の繊維状材料の結び方により結ばれた繊維状材料を連続的に切断してプラスチックに配合する工程を含むことを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−９４２４４（Ｐ２０１１−９４２４４Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４６２５８（Ｐ２００９−２４６２５８）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（５０３０９０９８０）ジャパンコンポジット株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（５０３０９０９８０）ジャパンコンポジット株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
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