繊維補強シート及びその製造方法と製造装置
【課題】繊維シートを容易に３層に積層することができるとともに層間剥離が起こり難い繊維補強シートを提供する。
【解決手段】繊維束６を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シート２が繊維補強シート１の長手方向に沿って配され、繊維シート５を巻き付け角度θ°の傾きを持たせて重なるように順番に第１繊維シート２を巻き付けるように折り返して螺旋状に巻き付け、長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シート２と、＋θ°よりなる第２繊維シート３と、−θ°よりなる第３繊維シート４との三層を有するものである。
【解決手段】繊維束６を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シート２が繊維補強シート１の長手方向に沿って配され、繊維シート５を巻き付け角度θ°の傾きを持たせて重なるように順番に第１繊維シート２を巻き付けるように折り返して螺旋状に巻き付け、長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シート２と、＋θ°よりなる第２繊維シート３と、−θ°よりなる第３繊維シート４との三層を有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維束、ガラス繊維束、アラミド繊維束などの強化繊維束を用いた多軸の繊維補強シート、その製造方法及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、２軸方向を補強した繊維補強シートであって、その２軸方向が繊維補強シートの長手方向に対し対称方向であるものを提供した。すなわち、繊維束を一方向に引き揃え配列した繊維シートを一対の折り返しガイド部に沿ってθ°の傾きを持たせて重ねるように順番に折り返して巻き付け、繊維シートの方向が＋θ°よりなる第１繊維シートと−θ°よりなる第２繊維シートの二層から構成された繊維補強シートを製造するものである（特許文献１参照）。
【０００３】
また、最近は、繊維シートを積層する場合に、その繊維シートの厚さが薄いほど、繊維シートを積層した場合の層間剥離が起こらないことが分かってきた（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２２１７７１号公報
【非特許文献１】「多方向強化複合材料積層板の初期破損に関する層厚さの影響」 笹山秀樹他著 日本複合材料学会誌Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．４ ２００３年７月３１日受付
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、最近の繊維補強シートにおいては、上記２軸の繊維補強シートに加えて、３軸以上の多軸の繊維補強シートが要求されてきている。
【０００５】
そこで本発明は、繊維シートを容易に多軸に積層することができるとともに層間剥離が起こり難い繊維補強シート、その製造方法及び製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、多軸の繊維補強シートであって、繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートが前記繊維補強シートの長手方向に沿って配され、前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを、所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて重なるように順番に前記第１繊維シートを巻き付けるように折り返して螺旋状に巻き付け、前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シートと、前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと、前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートと、三層を有することを特徴とする繊維補強シートである。
【０００７】
また、本発明は、多軸の繊維補強シートであって、繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを前記繊維補強シートの長手方向に沿って配され、前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを、所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて重なるように順番に折り返して螺旋状に巻き付け、前記第１繊維シートと前記螺旋状に巻き付けられた一枚の繊維シートが重ねられ、前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シートと、前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと、前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートと、三層を有することを特徴とする繊維補強シートである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の繊維補強シートであると、繊維補強シートの長手方向に対して０°の第１繊維シートと、＋θ°の第２繊維シートと、−θ°の第３繊維シートが積層された繊維補強シートを積層したものを実現することができ、その製造も容易である。
【０００９】
また、繊維補強シートの長手方向に対して９０°の第４繊維シートを積層することにより４軸の繊維補強シートを実現できる。
【００１０】
また、各繊維シートの厚さを０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍにすることにより、層間剥離も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施形態ついて説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。
【００１３】
（１）繊維補強シート１の構造
第１の実施形態の繊維補強シート１について、図１に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、繊維補強シート１の平面図である。
【００１５】
繊維補強シート１は、繊維束２を一方向に引き揃えた繊維シートを、三層に積層した３軸の繊維補強シートである。この三層の中の第１積層シート４は、この繊維補強シート１の長手方向に沿って配されている。そして、１枚の繊維シート５を繊維補強シート１の長手方向に対して所定角度θ°（以下、巻き付け角度θという）の傾きを持たせて重ねるように順番に折り返して第１繊維シート２に螺旋状に巻き付ける。
【００１６】
これにより、３軸の繊維補強シート１は、繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シート３と、繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シート３と、繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シート４の三層から構成される。
【００１７】
なお、繊維束としては炭素繊維束、ガラス繊維束、アラミド繊維束などの強化繊維束である。また、各繊維シート２，５を構成する繊維束が、幅広く薄い状態に連続開繊した開繊糸である。また、繊維束は熱融着糸、または、目止め剤を付着させた繊維束よりなる。さらに、各繊維シート２，５が、熱可塑性樹脂、または、熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートである。
【００１８】
ここで、巻き付け角度θ°としては、０°〜９０°であり、好適には１５°〜７５°である。なお、θ°＝０°の場合には上記したように繊維補強シート１の長手方向になり、９０°の場合にはその幅方向となる。
【００１９】
また、この第１繊維シート２及び繊維シート５の厚みは、０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍであり、好適には０．０１ｍｍ〜０．０６ｍｍである。これにより第１繊維シート３と、第２繊維シート３と、第３繊維シート４との間で層間剥離が起こらない。
【００２０】
この繊維補強シート１を用いると、疑似等方性があり、かつ、厚み方向において対称となる大形複合板材を容易に実現することができる。さらに、この繊維補強シート１は、第１繊維シート２、第２繊維シート３及び第３繊維シート４の三層構造であるためより強度の高い板材を実現することができる。
【００２１】
（２）繊維補強シート製造装置１０の構成
次に、上記で説明した繊維補強シート１を製造するための繊維補強シート製造装置１０について図２〜図５に基づいて説明する。
【００２２】
図２は繊維補強シート製造装置１０の斜視図である。まず、本明細書においての座標系について定義しておく。図２において、繊維補強シート１の長手方向をｚ軸方向、繊維補強シート１の幅方向をｘ軸方向、その幅方向に対して直交する方向（法線方向）をｙ軸方向と設定する。
【００２３】
（２−１）第１繊維シート供給ロール２６
第１繊維シート２を供給するための第１繊維シート供給ロール２６が、ｘ軸方向に回転軸が配されるように取り付けられている。この第１繊維シート供給ロール２６は他動であり、巻き付けられた第１繊維シート２が引っ張られることにより回転する。
【００２４】
（２−２）テンターチェーン１２
第１繊維シート２と３軸の繊維補強シート１を−ｚ軸方向に走行させるために、第１繊維シート供給ロール２６の下方であって、繊維補強シート１の両耳部の位置に相当する箇所に、左右一対のテンターチェーン１２，１２が互いに平行にｚ軸に沿って設けられている。
【００２５】
テンターチェーン１２はピンテンターであり、図３及び図４に基づいて説明する。なお、図２においては、テンターチェーン１２は簡略化して表示している。
【００２６】
まず、左側のテンターチェーン１２について説明する。
【００２７】
テンターチェーン１２は、図３に示すように、無端状のチェーン１４が、ほぼ長方形状に張り巡らされ、それぞれチェーン１４の折曲部分にチェーンホイール１６が設けられ、このチェーンホイール１６が回転することによりチェーン１４が図３において反時計回りの方向に移動する（図２では、時計回りの方向に回転する）。チェーンホイール１６は、トルク制御を行うことができるトルク制御モータＴＭ３によって回転する。
【００２８】
チェーン１４には、図４に示すように針１８が植設された保持部２０が複数個連結されている。この保持部２０は、チェーン１４の移動とともに順番に移動する。保持部２０は、図４に示すように、ほぼ立方体よりなり、＋ｙ軸方向と−ｙ軸方向に向かって針１８が４本ずつ植設されている。この＋ｙ軸方向と−ｙ軸方向に突設した針１８に繊維補強シート１が取り付けられ、テンターチェーン１２によって繊維補強シート１が走行する。
【００２９】
そして、この保持部２０の左側部には溝２２が設けられている。この溝２２は、後から説明するカッター２４が挿入され、針１８に植設された繊維補強シート１を切断する。
【００３０】
右側のテンターチェーン１２についても同様の構造である。
【００３１】
一対のテンターチェーン１２，１２においてｚ軸方向に沿って移動するチェーン１４の下端部近傍には、保持部２０の針１８に取り付けられた繊維補強シート１を外すための一対の取り外し板２８，２８が設けられている。取り外し板２８の上方が三角形状であり、カッター２４によって二つに切断された繊維補強シート１の端部がこの三角形状の取り外し板２８にくると、第１補強シート１が分割されながら外側に広がるように移動する。この広がるように移動することにより針１８から繊維補強シート１が外れる。
【００３２】
（２−３）巻き付け装置３２
一対のテンターチェーン１２，１２の外方には、繊維束２を一方向に引き揃え配列した繊維シート５を巻き付けた繊維シート供給ロール３０が配されている。この繊維シート供給ロール３０は、トルク制御モータＴＭ１によって回転する。この繊維シート供給ロール３０の回転軸は、繊維補強シート１の長手方向、すなわち、ｚ軸方向に対してθ°の傾きを持って配されている。
【００３３】
トルク制御モータＴＭ１及び繊維シート供給ロール３０とを一対のテンターチェーン１２，１２の外周で回転させるための巻き付け装置３２が設けられている。
【００３４】
この巻き付け装置３２は、リング状のリングギア３４から外方に腕部材３６が突出し、この腕部材３６の先端に角度θ°をもってトルク制御モータＴＭ１が配され、このトルク制御モータＴＭ１の回転軸に繊維シート供給ロール３０の回転軸が接続されている。
【００３５】
リングギア３４は、ギア３８を介して回転スピード制御モータＳＭ２によってｚ軸と平行な軸を中心にして回転する。
【００３６】
（２−４）走行ロール４０，４２
巻き付け装置３２の下方には、完成した繊維補強シート１を走行させるための一対の走行ロール４０，４２が設けられている。この走行ロール４２は、回転スピード制御モータＳＭ１によって回転する。
【００３７】
（２−５）シート回収ロール４４
走行ロール４０，４２の下方には、繊維補強シート１を回収するためのシート回収ロール４４が配され、このシート回収ロール４４はトルク制御モータＴＭ２によって回転する。
【００３８】
（２−６）加熱ロール４６，４８
走行ロール４０，４２とシート回収ロール４４との間には、三層に積層された繊維補強シート１を加熱及び加圧するための一対の加熱ロール４６，４８が設けられている。
【００３９】
なお、図２においては図示を省略したが、加熱ロール４６，４８の間に繊維補強シート１を挿入する前に、繊維補強シート１の両面に離型紙を供給する離型紙供給ロールが設けられ、さらに加熱ロール４６，４８の下方には、繊維補強シート１の両面に張りつけられた離型紙を回収するための一対の離型紙回収ロールも設けられている。
【００４０】
（２−７）繊維補強シート製造装置１０の電気的構成
図５は、繊維補強シート製造装置１０のブロック図である。
【００４１】
コンピュータよりなる制御部５０によって回転スピード制御モータＳＭ１，ＳＭ２及びトルク制御モータＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３が接続され、また、加熱ロール４６，４８を加熱制御する加熱部及び回転させるためのモータ４９も接続され、それぞれ回転スピード及びトルクと温度が制御されている。さらに、制御部５０を操作するための操作部５２が設けられている。
【００４２】
（３）繊維補強シート製造装置１０の動作状態
上記で説明した繊維補強シート製造装置１０を用いて、図１に示す３軸の繊維補強シート１を製造する工程について説明する。
【００４３】
（３−１）第１工程
第１繊維シート供給ロール２６から繊維束をｚ軸方向に引き揃え配列した第１繊維シート２を供給し、一対のテンターチェーン１２，１２に取り付ける。この場合に、第１繊維シート２の両耳部に一対のテンターチェーン１２，１２の保持部２０の針１８をそれぞれ取り付け、第１繊維シート２が拡布状態で−ｚ軸方向に走行させる。
【００４４】
（３−２）第２工程
リングギア３４を回転スピード制御モータＳＭ２によって回転させ、繊維シート供給ロール３０から繊維シート５をθ°の傾きを持って引き出す。
【００４５】
（３−３）第３工程
リングギア３４を一定速度で回転させて、引き出した繊維シート５を、例えば右側のテンターチェーン１２の位置で折り返す。この場合に、一対のテンターチェーン１２，１２の間には拡布状態で第１繊維シート２が走行しているため、この第１繊維シート２を繊維シート５で包むように折り返す。この折り返しは、巻き付け装置３２のリングギア３４を回転させると折り返すことができる。
【００４６】
ここで重要なことは、テンターチェーン１２によって繊維シート５を折り返すために、太繊度の繊維束でも折り返すことができる。すなわち、太繊度の繊維束は開織によりシート化しているが、テンターチェーン１２に沿って折り返すことができる。
【００４７】
（３−４）第４工程
リングギア３４を一定速度で回転させ、かつ、第１繊維シート２を一対のテンターチェーン１２，１２によって一定速度で走行させると、右側のテンターチェーン１２で折り返した繊維シート５を繊維シート供給ロール３０から引き出しつつ＋θ°の傾きを持って右側のテンターチェーン１２から左側のテンターチェーン１２に向かって引き出す。これによって第２繊維シート３が形成できる。
【００４８】
（３−５）第５工程
さらに、リングギア３４を一定速度で回転させて、第１繊維シート２を一定速度で走行させると、第２繊維シート３が左側のテンターチェーン１２で折り返される。
【００４９】
（３−６）第６工程
リングギア３４を一定速度で回転させて、第１繊維シート２を一定速度で走行させると、折り返した第２繊維シート３を左側のテンターチェーン１２から右側のテンターチェーン１２に向かって繊維シート供給ロール３０によって引き出されながら第３繊維シート４が形成される。
【００５０】
（３−７）第７工程
リングギア３４を一定速度で回転させて、第１繊維シート２を一定速度で走行させると、第３繊維シート４が右側のテンターチェーン１２で折り返される。そして、第３工程と同様に第２繊維シート３が形成される。
【００５１】
以下同様にして、第３工程から第７工程を１サイクルとして、このサイクルを繰り返して一対のテンターチェーン１２に繊維シート５を巻き付け角度θ°の傾きを持って螺旋状に巻き付けることによって、図１に示すような３軸の繊維補強シート１が製造される。
【００５２】
（３−８）第８工程
製造した３軸の繊維補強シート１は、一対の走行ロール４０，４２によって引っ張られている状態となっているが、この一対の走行ロール４０，４２の間に設けられたカッター２４によって、第２繊維シート３と第３繊維シート４とに分断される。すなわち、一対のカッター２４，２４によって、繊維補強シート１の両耳部でｚ軸方向に沿って分断される（図４参照）。カッター２４によって分断された繊維補強シート１は、三角形状の取り外し板２８によって＋ｙ軸方向と−ｙ軸方向に押し広げられ、この押し広げられることによってテンターチェーン１２の保持部２０の針１８から取り外されることとなる。なお、上記したようにカッター２４は保持部２０の溝２２に挿入されるため、保持部２０と接触することがない。
【００５３】
（３−９）第９工程
第１繊維シート２、第２繊維シート３、第３繊維シート４の三層によって構成された３軸の繊維補強シート１が、一対の加熱ロール４６，４８の間を移動することにより加熱圧着される。
【００５４】
なお、上記したように加熱及び加圧する場合に、繊維補強シート１の両面に離型紙を取り付け、この離型紙の上から加熱及び加圧をする。そして、加熱及び加圧を終了すると、両面に取り付けられた離型紙を回収する。
【００５５】
（３−１０）第１０工程
離型紙が回収された３軸の繊維補強シート１をシート回収ロール４４によって回収する。
【００５６】
この製造工程において、巻き付け装置３２が回転スピード制御モータＳＭ２によって回転する回転速度と、一対の走行ロール４０，４２を回転させる回転制御モータＳＭ１の回転速度を合致させる。また、テンターチェーンを走行させるトルク制御モータＴＭ３のトルクが、繊維補強シート１を引っ張るテンションに合わす必要があり、さらに、シート回収ロール４４を走行させるトルク制御モータＴＭ２のトルクは、その積層される繊維補強シート１の回転スピードとテンションに合わせる。この調整は、制御部５０によって行う。そして、弛みがないように制御する。
【００５７】
具体的には、回転制御モータＳＭ２の回転により繊維シート５が１回転する間に、回転スピード制御モータＳＭ１の回転は、繊維補強シート１をＬ（１回転分の巻き取り長さ）だけ送るように制御する。
【００５８】
ここで、巻き付け装置３２の１回転分の巻き取り長さＬと、図１に示す繊維シート５の幅Ｂとの関係は、
Ｌ＝Ｂ／ｓｉｎθ
であり、繊維補強シート１の幅Ｗとの関係は、
Ｗ＝Ｂ／（２×ｃｏｓθ）
である。
【００５９】
（４）本実施形態の効果
以上により、繊維補強シート製造装置１０を用いれば、３軸の繊維補強シート１を簡単に、かつ、連続して製造することができる。
【００６０】
（第１の実施形態の変更例）
第１の実施形態では、繊維シート３を供給するものとして繊維シート供給ロール３０を使用したが、これに代えて、繊維束６を巻回したボビンを複数個配列させて、繊維シート５として供給する構造であってもよい。
【００６１】
なお、この構造は第１繊維シート２を供給する場合についても適応することができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の繊維補強シート１について、図６に基づいて説明する。
【００６３】
第１の実施形態では、１枚の繊維シート５を折り返して第２繊維シート３と第３繊維シート４を形成して繊維補強シート１を製造したが、本実施形態では、図６に示すように、２枚の繊維シート５−１、５−２を交互に順次折り返しながら第１繊維シート２を巻き付け、第２繊維シート３と第３繊維シート４を形成し、繊維補強シート１を製造する。
【００６４】
この場合に、１回転分の巻き取り長さＬは、
Ｌ＝（Ｂ１＋Ｂ２）／ｓｉｎθ
であり、繊維補強シート１の幅Ｗは、
（Ｂ１＋Ｂ２）／（２×ｃｏｓθ）となる。
【００６５】
なお、Ｂ１は１枚目の繊維シート５−１の幅であり、Ｂ２は２枚目の繊維シート５−２の幅を表している。
【００６６】
（第２の実施形態の変更例）
第２の実施形態では２枚の繊維シート５−１，５−２を交互に順次折り返して巻く構造を示したが、これに限らず３枚以上の繊維シート５を順次折り返して繊維補強シート１を製造してもよい。
【００６７】
例えば、４枚の繊維シート５を用いて製造する場合には、一対のテンターチェーン１２，１２を中心として、４本の繊維シート供給ロール３０が存在し、それぞれ４５°毎に配されている。そして、これら４本の繊維シート供給ロール３０を順番に同じ回転速度で一対のテンターチェーン１２，１２の周囲を回転させることにより繊維補強シート１を製造することができる。
【００６８】
ここで、ｎ枚の繊維シート５を用いた場合の繊維補強シート１の幅Ｗと、１サイクルの工程で製造される繊維補強シート１の長さＬは次のように表すことができる。
【数１】
【００６９】
なお、Ｂｋは繊維シート１のｋ番目（１＝＜ｋ＝＜ｎ）の幅を意味しており、θは巻き付け角度である。
【００７０】
（第３の実施形態）
図７に基づいて、第３の実施形態について説明する。
【００７１】
第１の実施形態では、第１繊維シート２を繊維シート５で巻き付け、三層の繊維シート層を形成したが、本実施形態では、一対のテンターチェーン１２，１２の間を第１の実施形態と同様に繊維シート５を角度θをもって巻き付け、まず第２繊維シート３と第３繊維シート４を形成する。
【００７２】
第２繊維シート３と第３繊維シート４を螺旋状に巻き付け形成された２軸の繊維補強シートに、第１繊維シート２を外方から積層し、３軸の繊維補強シート１を製造する。
【００７３】
そのため、本実施形態の繊維補強シート製造装置１０においては、テンターチェーン１２，１２の間を第２繊維シート３と第３繊維シート４のみ走行させ、一対の走行ロール４０，４２の手前で、第１繊維シート２を合わせて一対の走行ロール４０，４２で３軸の繊維補強シート１を製造する。
【００７４】
後の工程については第１の実施形態と同様である。
【００７５】
本実施形態であっても、疑似等方性があり、かつ、厚み方向において対称積層となる繊維補強シート１を製造することができる。
【００７６】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図８〜図１２に基づいて説明する。
【００７７】
第１の実施形態から第３の実施形態においては３軸の繊維補強シート１について説明したが、第４の実施形態では４軸の繊維補強シート１について説明する。
【００７８】
（１）繊維補強シート１の構造
図８は、本実施形態の４軸の繊維補強シート１の平面図である。
【００７９】
繊維補強シート１は、繊維束６をｚ軸方向に引き揃えた第１繊維シート２を配する。そして、繊維束６を一方向に引き揃えた繊維シート５を、この繊維補強シート１の長手方向に対して巻き付け角度θの傾きを持たせて重ねるように順次折り返して第１繊維シート２を螺旋状に巻き付ける。これにより、第１繊維シート２と繊維シート５の方向が＋θ°よりなる第２繊維シート３と、繊維シート５の方向が−θ°よりなる第３繊維シート４よりなる３軸の繊維補強シートが形成される。次に、３軸の繊維補強シートに、長手方向に対し、θ＝９０°の方向に繊維束６を引き揃えた第４繊維シート７を積層して４軸の繊維補強シートが形成される。
【００８０】
この４軸の繊維補強シート１であっても、疑似等方性があり、かつ、厚み方向において対称となる大形複合板材を容易に実現することができる。なお、この四層の繊維シートについても第１の実施形態と同様にその厚みが０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍ、好ましくは０．０１ｍｍ〜０．０６ｍｍが好適である。
【００８１】
（２）繊維補強シート製造装置１０の構成
次に、４軸の繊維補強シート１を製造する繊維補強シート製造装置１０について説明する。
【００８２】
この繊維補強シート製造装置１０において、走行ロール４０，４２までの構造については第１の実施形態の繊維補強シート製造装置１０と同様であるので説明は省略する。
【００８３】
走行ロール４０，４２の側方には、３軸の繊維補強シート１を＋ｙ軸方向に移動するための第１テンターチェーン５４が設けられている。また、この第１テンターチェーン５４，５４とは、一定の間隔を開けて第２テンターチェーン５６，５６が設けられている。
【００８４】
さらに、第２テンターチェーン５６，５６とは一定の間隔を開けて第３テンターチェーン５８，５８が設けられている。
【００８５】
第１テンターチェーン５４と第２テンターチェーン５６との間には、上下方向に移動自在な第１調整ロール６０が設けられている。
【００８６】
第２テンターチェーン５８の途中には、第４繊維シート７を３軸の繊維補強シート１に積層する第４繊維シート積層装置５７を設けられている。この第４繊維シート積層装置５７については後から詳しく説明する。
【００８７】
第２テンターチェーン５６と第３テンターチェーン５８との間にも、上下方向に移動自在な第２調整ロール６２が設けられている。
【００８８】
第３テンターチェーン５８の途中には、四層に積層された４軸の繊維補強シート１を加熱及び加圧するための加熱ロール６４，６６が設けられている。第３テンターチェーン５８の終了位置近傍には、一対のカッター６８が設けられており、４軸の繊維補強シート１の両耳部を切断することができる。
【００８９】
また、第３テンターチェーン５８の終了側の近傍には、完成した４軸の繊維補強シート１を回収するためのシート回収ロール４４が設けられている。
【００９０】
さらに、カッター７０，７４によって切断された両耳部を回収するための耳回収ロール７２も左右一対設けられ、モータ７４によって回転する。
【００９１】
（３）繊維補強シート製造装置１０の動作状態
次に、繊維補強シート製造装置１０の動作状態について説明する。
【００９２】
三層の繊維補強シート１を製造するまでは、第１の実施形態と同様であるので省略する。
【００９３】
（３−１）
第１工程においては、３軸の繊維補強シート１を両耳部を第１テンターチェーン５４に取り付ける。この第１テンターチェーン５４は、ピンテンターであり、保持部に針が植設され、この針に三層の繊維補強シート１を拡布状態で取り付ける。すると、３軸の繊維補強シート１は第１テンターチェーン５４，５４に沿って＋ｙ軸方向に移動する。
【００９４】
（３−２）第２工程
第２工程においては、第１テンターチェーン５４，５４の搬送が終了すると、この一対の第１テンターチェーン５４，５４から取り外され、第１調整ロール６０にかけ渡され、次に第２テンターチェーン５６，５６に取り付けられる。第１調整ロール６０は、上下動移動可能であり、その位置によって、第１テンターチェーン５４と第２テンターチェーン５６との間に滞留する３軸の繊維補強シート１の量を調整することができる。詳しくは後から説明する。
【００９５】
第２テンターチェーン５６も、ピンテンターであり、３軸の繊維補強シート１を拡布状態で搬送する。
【００９６】
（３−３）第３工程
第３工程においては、第２テンターチェーン５６，５６によって搬送される３軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を第４繊維シート積層装置５７によって積層する。この積層についても後から詳しく説明する。
【００９７】
（３−４）第４工程
四層に積層された繊維補強シート１は第２テンターチェーン５６，５６から取り外され、第２調整ロール６２にかけ渡され第３テンターチェーン５８，５８に取り付けられる。この第３テンターチェーン５８もピンテンターであり、４軸の繊維補強シート１を拡布状態で搬送する。
【００９８】
（３−５）第５工程
第３テンターチェーン５８，５８によって搬送されている４軸の繊維補強シート１を一対の加熱ロール６４，６６によって加熱及び加圧することにより４軸の繊維補強シート１を一体にする。
【００９９】
（３−６）第６工程
四層に積層された４軸の繊維補強シート１において、各テンターチェーンによって孔が空いている両耳部が不要なため、一対のカッター７０，７０によって切断し、シート回収ロール４４によって両耳部が切断された４軸の繊維補強シート１を回収する。なお、不要な両耳部は耳回収ロール７２，７２によって回収する。
【０１００】
以上によって、４軸の繊維補強シート１を製造することができる。
【０１０１】
（４）第４繊維シート積層装置５７の構成と動作状態
次に、３軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を積層する第４繊維シート積層装置５７の構成と動作状態について図１０に基づいて説明する。
【０１０２】
図１０は、第４繊維シート積層装置５７の構成と動作状態によって第４繊維シート７を積層する状態を表す図面であり、図１０（ａ）〜（ｉ）の各図面において、上段の図面は第２テンターチェーン５６を走行する繊維補強シート１の平面図であって、下から上に走行している。また、下段の図は、第２テンターチェーン５６の位置における後から前を見た図である。
【０１０３】
（４−１）第４繊維シート積層装置５７の構成
まず、第４繊維シート積層装置５７の構成について説明する。
【０１０４】
第２テンターチェーン５６の両側に沿って、上下動移動自在に一対の棒状の第１押え部材７６，７６が第２テンターチェーン５６，５６の上方に位置している。
【０１０５】
一対の第１押え部材７６，７６の両側には、上下動移動自在にカッター８６，８６が設けられている。
【０１０６】
第２テンターチェーン５６とは直交する方向に、第４繊維シート７を供給する第４繊維シート供給ロール７８が設けられている。この第４繊維シート供給ロール７８と右側の第２テンターチェーン５６との間には、支持台８０が設けられ、この支持台８０の上方には上下動移動自在に第２押え部材８２が設けられている。
【０１０７】
一対の第２テンターチェーン５６，５６を挟んで第４繊維シート供給ロール７８とは反対側に、第４繊維シート７を迎えにいくための把持部材８４が設けられている。この把持部材８４の先端部はクリップとなっており、第４繊維シート７の端部を把持することができるとともに、ｘ軸方向に沿って移動自在となっている。
【０１０８】
第４繊維シート積層装置５７を用いて第４繊維シート７を積層する工程を説明する。
【０１０９】
（４−２）第１工程
第１工程について図１０（ａ）に基づいて説明する。
【０１１０】
３軸の繊維補強シート１を第２テンターチェーン５６，５６によって拡布状態で走行させる。この場合に第１押え部材ＳＳＳ，ＳＳＳは走行する３軸の繊維補強シート１を押さえていない状態である。そして、把持部材８４は待機状態となっている。また、第４繊維シート供給ロール７８から引き出された第４繊維シート７は、支持台８０の上に第２押え部材８２によって押さえられた状態となっている。しかし、この幅Ｗの第４繊維シート７の端部は支持台８０から突出した状態にしておく（図１０（ａ）参照）。
【０１１１】
（４−３）第２工程
第２工程について図１０（ｂ）に基づいて説明する。
【０１１２】
３軸の繊維補強シート１の走行を停止される。把持部材８４が待機状態から突出した状態となり、一対の第２テンターチェーン５６，５６の上方を移動し、支持台８０から突出した幅Ｗの第４繊維シート７の端部を把持する。
【０１１３】
（４−４）第３工程
第３工程について図１０（ｃ）図１１（ａ）に基づいて説明する。
【０１１４】
図１０（ｃ）に示すように、幅Ｗの第４繊維シート７の端部を把持した把持部材８４は突出した状態から待機状態の位置に復帰するように移動し始める。このように移動することにより、第４繊維シート７が、３軸の繊維補強シート１の上に被さる状態となる。なお、把持部材８４が第４繊維シート７を引き出す場合に、第２押え部材８２は上方に移動し第４繊維シート７の押え状態を解消する。
【０１１５】
そして、図１１（ａ）に示すように、把持部材８４が完全な復帰状態となると、繊維束６の方向がθ°＝９０°となる第４繊維シート７が３軸の繊維補強シート１に被さる状態となる。
【０１１６】
（４−５）第４工程
第４工程について、図１１（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。
【０１１７】
図１１（ｂ）に示すように、一対の第１押え部材ＳＳＳ，ＳＳＳを下方に移動させ、第４繊維シート７を３軸の繊維補強シート１に押圧する。
【０１１８】
そして、図１１（ｃ）に示すように、第２押え部材８２を再び下降させ、第４繊維シート７を支持台８０に押圧し固定する。
【０１１９】
（４−６）第５工程
第５工程について、図１２（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。
【０１２０】
図１２（ａ）に示すように、一対の第１押え部材ＳＳＳの両側に設けれたカッター８６，８６を下方に移動させ、第４繊維シート７を３軸の繊維補強シート１の両耳部の位置で切断する。この場合に、第４繊維シート７は、一対の第１押え部材ＳＳＳ，ＳＳＳによって押えられているため移動することがない。
【０１２１】
そして、図１２（ｂ）に示すように、切断が終了すると一対の第１押え部材ＳＳＳ，ＳＳＳ及びカッター８６，８６を上方に移動させる。
【０１２２】
（４−７）第６工程
第６工程について、図１２（ｃ）に基づいて説明する。
【０１２３】
第６工程では、図１２（ｃ）に示すように、把持部材８４に掴まれている不要な第４繊維シート７を廃棄し、第２押え部材８２によって押えられている第４繊維シート７については、次の工程まで保持しておく。
【０１２４】
そして、４軸になった繊維補強シート１を再び走行させる。
【０１２５】
上記のようにして、第１工程から第６工程によって、幅Ｗの第４繊維シート７が３軸の繊維補強シート１に積層されると第４繊維シート７の幅Ｗだけ３軸の繊維補強シート１を移動させ再び停止させる。そして、上記と同様の工程によって再び第４繊維シート７を積層する。このようにして、幅Ｗの第４繊維シート７を順番に３軸の繊維補強シート１に並べるようにして積層していく。
【０１２６】
（５）走行状態の調整
上記のように三軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を積層する場合に、３軸の繊維補強シート１を第２テンターチェーン５６，５６の上で停止させる必要がある。しかしながら、この第２テンターチェーン５６，５６以前の工程は連続して３軸の繊維補強シート１が製造されている。
【０１２７】
一方、第２テンターチェーン５６，５６より後の工程においてもシート回収ロール４４によって連続して４軸の繊維補強シート１が回収されている。
【０１２８】
そのため、この停止時間の間の繊維補強シート１の長さを調整するために、第１調整ロール６０と第２調整ロール６２が存在する。以下、その動作について図１１及び図１２に基づいて説明する。
【０１２９】
（５−１）停止中
第２テンターチェーン５６，５６が停止し、３軸の繊維補強シート１の走行が停止している場合には、図１３に示すように、第１テンターチェーン５４，５４から供給される３軸の繊維補強シートを吸収するために第１調整ロール６０を下方に移動させ、その長さを吸収する。
【０１３０】
一方、第２テンターチェーン５６，５６から供給される４軸の繊維補強シート１も停止するため、第２調整ロール６２によって弛んでいる部分の４軸の繊維補強シート１を第３テンターチェーン５８，５８に供給する。これによって、第２テンターチェーン５６が停止した状態でも、繊維補強シート製造装置１０全体としてはその走行を停止させる必要がない。
【０１３１】
（５−２）走行中
次に、第２テンターチェーン５６，５６において第４繊維シート７の積層が終了し走行を開始すると、図１４に示すように、第１調整ロール６０を再び上方に移動させ、弛んで保持している３軸の繊維補強シート１を第２テンターチェーン５６に供給する。一方、第２テンターチェーン５６，５６から供給される４軸の繊維補強シート１については、次回の停止の場合に備えて弛みを持たせるため、第２調整ロール６２を下方に移動させる。
【０１３２】
上記のようにして停止と走行の状態を繰り返す。
【０１３３】
（第４の実施形態の変更例）
上記実施形態では、第１の実施形態によって製造された３軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を積層したが、これに代えて、第２の実施形態から第３の実施形態によって製造された３軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を積層してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】第１の実施形態の繊維補強シートの平面図である。
【図２】第１の実施形態の製造装置の斜視図である。
【図３】同じく製造装置の斜視図であり、テンターチェーンを詳しく説明した図である。
【図４】テンターチェーンの一部拡大斜視図である。
【図５】同じく製造装置のブロック図である。
【図６】第２の実施形態の繊維補強シートの平面図である。
【図７】第２の実施形態の製造装置の斜視図である。
【図８】第４の実施形態の繊維補強シートの平面図である。
【図９】第４の実施形態の製造装置の斜視図である。
【図１０】３軸の繊維補強シートに第４繊維シートを積層する場合の（ａ）〜（ｃ）の説明図である。
【図１１】３軸の繊維補強シートに第４繊維シートを積層する場合の（ａ）〜（ｃ）の説明図である。
【図１２】３軸の繊維補強シートに第４繊維シートを積層する場合の（ａ）〜（ｃ）の説明図である。
【図１３】第１調整ロールと第２調整ロールの動きを示す図であり、第２テンターチェーンが停止した状態の側面図である。
【図１４】同じく第２テンターチェーンが走行している状態の側面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１ 繊維補強シート
２ 第１繊維シート
３ 第２繊維シート
４ 第３繊維シート
５ 繊維シート
１０ 製造装置
１２ テンターチェーン
１４ チェーン
１６ チェーンホイール
１８ 針
２０ 保持部
２２ 溝
２４ カッター
２６ 第１繊維シート供給ロール
２８ 取り外し板
３０ 繊維シート供給ロール
３２ 巻き付け装置
３４ リングギア
３６ 腕部材
３８ ギア
４０ 走行ロール
４２ 走行ロール
４４ シート回収ロール
４６ 加熱ロール
４８ 加熱ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維束、ガラス繊維束、アラミド繊維束などの強化繊維束を用いた多軸の繊維補強シート、その製造方法及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、２軸方向を補強した繊維補強シートであって、その２軸方向が繊維補強シートの長手方向に対し対称方向であるものを提供した。すなわち、繊維束を一方向に引き揃え配列した繊維シートを一対の折り返しガイド部に沿ってθ°の傾きを持たせて重ねるように順番に折り返して巻き付け、繊維シートの方向が＋θ°よりなる第１繊維シートと−θ°よりなる第２繊維シートの二層から構成された繊維補強シートを製造するものである（特許文献１参照）。
【０００３】
また、最近は、繊維シートを積層する場合に、その繊維シートの厚さが薄いほど、繊維シートを積層した場合の層間剥離が起こらないことが分かってきた（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２２１７７１号公報
【非特許文献１】「多方向強化複合材料積層板の初期破損に関する層厚さの影響」 笹山秀樹他著 日本複合材料学会誌Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．４ ２００３年７月３１日受付
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、最近の繊維補強シートにおいては、上記２軸の繊維補強シートに加えて、３軸以上の多軸の繊維補強シートが要求されてきている。
【０００５】
そこで本発明は、繊維シートを容易に多軸に積層することができるとともに層間剥離が起こり難い繊維補強シート、その製造方法及び製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、多軸の繊維補強シートであって、繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートが前記繊維補強シートの長手方向に沿って配され、前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを、所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて重なるように順番に前記第１繊維シートを巻き付けるように折り返して螺旋状に巻き付け、前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シートと、前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと、前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートと、三層を有することを特徴とする繊維補強シートである。
【０００７】
また、本発明は、多軸の繊維補強シートであって、繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを前記繊維補強シートの長手方向に沿って配され、前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを、所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて重なるように順番に折り返して螺旋状に巻き付け、前記第１繊維シートと前記螺旋状に巻き付けられた一枚の繊維シートが重ねられ、前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シートと、前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと、前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートと、三層を有することを特徴とする繊維補強シートである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の繊維補強シートであると、繊維補強シートの長手方向に対して０°の第１繊維シートと、＋θ°の第２繊維シートと、−θ°の第３繊維シートが積層された繊維補強シートを積層したものを実現することができ、その製造も容易である。
【０００９】
また、繊維補強シートの長手方向に対して９０°の第４繊維シートを積層することにより４軸の繊維補強シートを実現できる。
【００１０】
また、各繊維シートの厚さを０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍにすることにより、層間剥離も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施形態ついて説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。
【００１３】
（１）繊維補強シート１の構造
第１の実施形態の繊維補強シート１について、図１に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、繊維補強シート１の平面図である。
【００１５】
繊維補強シート１は、繊維束２を一方向に引き揃えた繊維シートを、三層に積層した３軸の繊維補強シートである。この三層の中の第１積層シート４は、この繊維補強シート１の長手方向に沿って配されている。そして、１枚の繊維シート５を繊維補強シート１の長手方向に対して所定角度θ°（以下、巻き付け角度θという）の傾きを持たせて重ねるように順番に折り返して第１繊維シート２に螺旋状に巻き付ける。
【００１６】
これにより、３軸の繊維補強シート１は、繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シート３と、繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シート３と、繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シート４の三層から構成される。
【００１７】
なお、繊維束としては炭素繊維束、ガラス繊維束、アラミド繊維束などの強化繊維束である。また、各繊維シート２，５を構成する繊維束が、幅広く薄い状態に連続開繊した開繊糸である。また、繊維束は熱融着糸、または、目止め剤を付着させた繊維束よりなる。さらに、各繊維シート２，５が、熱可塑性樹脂、または、熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートである。
【００１８】
ここで、巻き付け角度θ°としては、０°〜９０°であり、好適には１５°〜７５°である。なお、θ°＝０°の場合には上記したように繊維補強シート１の長手方向になり、９０°の場合にはその幅方向となる。
【００１９】
また、この第１繊維シート２及び繊維シート５の厚みは、０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍであり、好適には０．０１ｍｍ〜０．０６ｍｍである。これにより第１繊維シート３と、第２繊維シート３と、第３繊維シート４との間で層間剥離が起こらない。
【００２０】
この繊維補強シート１を用いると、疑似等方性があり、かつ、厚み方向において対称となる大形複合板材を容易に実現することができる。さらに、この繊維補強シート１は、第１繊維シート２、第２繊維シート３及び第３繊維シート４の三層構造であるためより強度の高い板材を実現することができる。
【００２１】
（２）繊維補強シート製造装置１０の構成
次に、上記で説明した繊維補強シート１を製造するための繊維補強シート製造装置１０について図２〜図５に基づいて説明する。
【００２２】
図２は繊維補強シート製造装置１０の斜視図である。まず、本明細書においての座標系について定義しておく。図２において、繊維補強シート１の長手方向をｚ軸方向、繊維補強シート１の幅方向をｘ軸方向、その幅方向に対して直交する方向（法線方向）をｙ軸方向と設定する。
【００２３】
（２−１）第１繊維シート供給ロール２６
第１繊維シート２を供給するための第１繊維シート供給ロール２６が、ｘ軸方向に回転軸が配されるように取り付けられている。この第１繊維シート供給ロール２６は他動であり、巻き付けられた第１繊維シート２が引っ張られることにより回転する。
【００２４】
（２−２）テンターチェーン１２
第１繊維シート２と３軸の繊維補強シート１を−ｚ軸方向に走行させるために、第１繊維シート供給ロール２６の下方であって、繊維補強シート１の両耳部の位置に相当する箇所に、左右一対のテンターチェーン１２，１２が互いに平行にｚ軸に沿って設けられている。
【００２５】
テンターチェーン１２はピンテンターであり、図３及び図４に基づいて説明する。なお、図２においては、テンターチェーン１２は簡略化して表示している。
【００２６】
まず、左側のテンターチェーン１２について説明する。
【００２７】
テンターチェーン１２は、図３に示すように、無端状のチェーン１４が、ほぼ長方形状に張り巡らされ、それぞれチェーン１４の折曲部分にチェーンホイール１６が設けられ、このチェーンホイール１６が回転することによりチェーン１４が図３において反時計回りの方向に移動する（図２では、時計回りの方向に回転する）。チェーンホイール１６は、トルク制御を行うことができるトルク制御モータＴＭ３によって回転する。
【００２８】
チェーン１４には、図４に示すように針１８が植設された保持部２０が複数個連結されている。この保持部２０は、チェーン１４の移動とともに順番に移動する。保持部２０は、図４に示すように、ほぼ立方体よりなり、＋ｙ軸方向と−ｙ軸方向に向かって針１８が４本ずつ植設されている。この＋ｙ軸方向と−ｙ軸方向に突設した針１８に繊維補強シート１が取り付けられ、テンターチェーン１２によって繊維補強シート１が走行する。
【００２９】
そして、この保持部２０の左側部には溝２２が設けられている。この溝２２は、後から説明するカッター２４が挿入され、針１８に植設された繊維補強シート１を切断する。
【００３０】
右側のテンターチェーン１２についても同様の構造である。
【００３１】
一対のテンターチェーン１２，１２においてｚ軸方向に沿って移動するチェーン１４の下端部近傍には、保持部２０の針１８に取り付けられた繊維補強シート１を外すための一対の取り外し板２８，２８が設けられている。取り外し板２８の上方が三角形状であり、カッター２４によって二つに切断された繊維補強シート１の端部がこの三角形状の取り外し板２８にくると、第１補強シート１が分割されながら外側に広がるように移動する。この広がるように移動することにより針１８から繊維補強シート１が外れる。
【００３２】
（２−３）巻き付け装置３２
一対のテンターチェーン１２，１２の外方には、繊維束２を一方向に引き揃え配列した繊維シート５を巻き付けた繊維シート供給ロール３０が配されている。この繊維シート供給ロール３０は、トルク制御モータＴＭ１によって回転する。この繊維シート供給ロール３０の回転軸は、繊維補強シート１の長手方向、すなわち、ｚ軸方向に対してθ°の傾きを持って配されている。
【００３３】
トルク制御モータＴＭ１及び繊維シート供給ロール３０とを一対のテンターチェーン１２，１２の外周で回転させるための巻き付け装置３２が設けられている。
【００３４】
この巻き付け装置３２は、リング状のリングギア３４から外方に腕部材３６が突出し、この腕部材３６の先端に角度θ°をもってトルク制御モータＴＭ１が配され、このトルク制御モータＴＭ１の回転軸に繊維シート供給ロール３０の回転軸が接続されている。
【００３５】
リングギア３４は、ギア３８を介して回転スピード制御モータＳＭ２によってｚ軸と平行な軸を中心にして回転する。
【００３６】
（２−４）走行ロール４０，４２
巻き付け装置３２の下方には、完成した繊維補強シート１を走行させるための一対の走行ロール４０，４２が設けられている。この走行ロール４２は、回転スピード制御モータＳＭ１によって回転する。
【００３７】
（２−５）シート回収ロール４４
走行ロール４０，４２の下方には、繊維補強シート１を回収するためのシート回収ロール４４が配され、このシート回収ロール４４はトルク制御モータＴＭ２によって回転する。
【００３８】
（２−６）加熱ロール４６，４８
走行ロール４０，４２とシート回収ロール４４との間には、三層に積層された繊維補強シート１を加熱及び加圧するための一対の加熱ロール４６，４８が設けられている。
【００３９】
なお、図２においては図示を省略したが、加熱ロール４６，４８の間に繊維補強シート１を挿入する前に、繊維補強シート１の両面に離型紙を供給する離型紙供給ロールが設けられ、さらに加熱ロール４６，４８の下方には、繊維補強シート１の両面に張りつけられた離型紙を回収するための一対の離型紙回収ロールも設けられている。
【００４０】
（２−７）繊維補強シート製造装置１０の電気的構成
図５は、繊維補強シート製造装置１０のブロック図である。
【００４１】
コンピュータよりなる制御部５０によって回転スピード制御モータＳＭ１，ＳＭ２及びトルク制御モータＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３が接続され、また、加熱ロール４６，４８を加熱制御する加熱部及び回転させるためのモータ４９も接続され、それぞれ回転スピード及びトルクと温度が制御されている。さらに、制御部５０を操作するための操作部５２が設けられている。
【００４２】
（３）繊維補強シート製造装置１０の動作状態
上記で説明した繊維補強シート製造装置１０を用いて、図１に示す３軸の繊維補強シート１を製造する工程について説明する。
【００４３】
（３−１）第１工程
第１繊維シート供給ロール２６から繊維束をｚ軸方向に引き揃え配列した第１繊維シート２を供給し、一対のテンターチェーン１２，１２に取り付ける。この場合に、第１繊維シート２の両耳部に一対のテンターチェーン１２，１２の保持部２０の針１８をそれぞれ取り付け、第１繊維シート２が拡布状態で−ｚ軸方向に走行させる。
【００４４】
（３−２）第２工程
リングギア３４を回転スピード制御モータＳＭ２によって回転させ、繊維シート供給ロール３０から繊維シート５をθ°の傾きを持って引き出す。
【００４５】
（３−３）第３工程
リングギア３４を一定速度で回転させて、引き出した繊維シート５を、例えば右側のテンターチェーン１２の位置で折り返す。この場合に、一対のテンターチェーン１２，１２の間には拡布状態で第１繊維シート２が走行しているため、この第１繊維シート２を繊維シート５で包むように折り返す。この折り返しは、巻き付け装置３２のリングギア３４を回転させると折り返すことができる。
【００４６】
ここで重要なことは、テンターチェーン１２によって繊維シート５を折り返すために、太繊度の繊維束でも折り返すことができる。すなわち、太繊度の繊維束は開織によりシート化しているが、テンターチェーン１２に沿って折り返すことができる。
【００４７】
（３−４）第４工程
リングギア３４を一定速度で回転させ、かつ、第１繊維シート２を一対のテンターチェーン１２，１２によって一定速度で走行させると、右側のテンターチェーン１２で折り返した繊維シート５を繊維シート供給ロール３０から引き出しつつ＋θ°の傾きを持って右側のテンターチェーン１２から左側のテンターチェーン１２に向かって引き出す。これによって第２繊維シート３が形成できる。
【００４８】
（３−５）第５工程
さらに、リングギア３４を一定速度で回転させて、第１繊維シート２を一定速度で走行させると、第２繊維シート３が左側のテンターチェーン１２で折り返される。
【００４９】
（３−６）第６工程
リングギア３４を一定速度で回転させて、第１繊維シート２を一定速度で走行させると、折り返した第２繊維シート３を左側のテンターチェーン１２から右側のテンターチェーン１２に向かって繊維シート供給ロール３０によって引き出されながら第３繊維シート４が形成される。
【００５０】
（３−７）第７工程
リングギア３４を一定速度で回転させて、第１繊維シート２を一定速度で走行させると、第３繊維シート４が右側のテンターチェーン１２で折り返される。そして、第３工程と同様に第２繊維シート３が形成される。
【００５１】
以下同様にして、第３工程から第７工程を１サイクルとして、このサイクルを繰り返して一対のテンターチェーン１２に繊維シート５を巻き付け角度θ°の傾きを持って螺旋状に巻き付けることによって、図１に示すような３軸の繊維補強シート１が製造される。
【００５２】
（３−８）第８工程
製造した３軸の繊維補強シート１は、一対の走行ロール４０，４２によって引っ張られている状態となっているが、この一対の走行ロール４０，４２の間に設けられたカッター２４によって、第２繊維シート３と第３繊維シート４とに分断される。すなわち、一対のカッター２４，２４によって、繊維補強シート１の両耳部でｚ軸方向に沿って分断される（図４参照）。カッター２４によって分断された繊維補強シート１は、三角形状の取り外し板２８によって＋ｙ軸方向と−ｙ軸方向に押し広げられ、この押し広げられることによってテンターチェーン１２の保持部２０の針１８から取り外されることとなる。なお、上記したようにカッター２４は保持部２０の溝２２に挿入されるため、保持部２０と接触することがない。
【００５３】
（３−９）第９工程
第１繊維シート２、第２繊維シート３、第３繊維シート４の三層によって構成された３軸の繊維補強シート１が、一対の加熱ロール４６，４８の間を移動することにより加熱圧着される。
【００５４】
なお、上記したように加熱及び加圧する場合に、繊維補強シート１の両面に離型紙を取り付け、この離型紙の上から加熱及び加圧をする。そして、加熱及び加圧を終了すると、両面に取り付けられた離型紙を回収する。
【００５５】
（３−１０）第１０工程
離型紙が回収された３軸の繊維補強シート１をシート回収ロール４４によって回収する。
【００５６】
この製造工程において、巻き付け装置３２が回転スピード制御モータＳＭ２によって回転する回転速度と、一対の走行ロール４０，４２を回転させる回転制御モータＳＭ１の回転速度を合致させる。また、テンターチェーンを走行させるトルク制御モータＴＭ３のトルクが、繊維補強シート１を引っ張るテンションに合わす必要があり、さらに、シート回収ロール４４を走行させるトルク制御モータＴＭ２のトルクは、その積層される繊維補強シート１の回転スピードとテンションに合わせる。この調整は、制御部５０によって行う。そして、弛みがないように制御する。
【００５７】
具体的には、回転制御モータＳＭ２の回転により繊維シート５が１回転する間に、回転スピード制御モータＳＭ１の回転は、繊維補強シート１をＬ（１回転分の巻き取り長さ）だけ送るように制御する。
【００５８】
ここで、巻き付け装置３２の１回転分の巻き取り長さＬと、図１に示す繊維シート５の幅Ｂとの関係は、
Ｌ＝Ｂ／ｓｉｎθ
であり、繊維補強シート１の幅Ｗとの関係は、
Ｗ＝Ｂ／（２×ｃｏｓθ）
である。
【００５９】
（４）本実施形態の効果
以上により、繊維補強シート製造装置１０を用いれば、３軸の繊維補強シート１を簡単に、かつ、連続して製造することができる。
【００６０】
（第１の実施形態の変更例）
第１の実施形態では、繊維シート３を供給するものとして繊維シート供給ロール３０を使用したが、これに代えて、繊維束６を巻回したボビンを複数個配列させて、繊維シート５として供給する構造であってもよい。
【００６１】
なお、この構造は第１繊維シート２を供給する場合についても適応することができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の繊維補強シート１について、図６に基づいて説明する。
【００６３】
第１の実施形態では、１枚の繊維シート５を折り返して第２繊維シート３と第３繊維シート４を形成して繊維補強シート１を製造したが、本実施形態では、図６に示すように、２枚の繊維シート５−１、５−２を交互に順次折り返しながら第１繊維シート２を巻き付け、第２繊維シート３と第３繊維シート４を形成し、繊維補強シート１を製造する。
【００６４】
この場合に、１回転分の巻き取り長さＬは、
Ｌ＝（Ｂ１＋Ｂ２）／ｓｉｎθ
であり、繊維補強シート１の幅Ｗは、
（Ｂ１＋Ｂ２）／（２×ｃｏｓθ）となる。
【００６５】
なお、Ｂ１は１枚目の繊維シート５−１の幅であり、Ｂ２は２枚目の繊維シート５−２の幅を表している。
【００６６】
（第２の実施形態の変更例）
第２の実施形態では２枚の繊維シート５−１，５−２を交互に順次折り返して巻く構造を示したが、これに限らず３枚以上の繊維シート５を順次折り返して繊維補強シート１を製造してもよい。
【００６７】
例えば、４枚の繊維シート５を用いて製造する場合には、一対のテンターチェーン１２，１２を中心として、４本の繊維シート供給ロール３０が存在し、それぞれ４５°毎に配されている。そして、これら４本の繊維シート供給ロール３０を順番に同じ回転速度で一対のテンターチェーン１２，１２の周囲を回転させることにより繊維補強シート１を製造することができる。
【００６８】
ここで、ｎ枚の繊維シート５を用いた場合の繊維補強シート１の幅Ｗと、１サイクルの工程で製造される繊維補強シート１の長さＬは次のように表すことができる。
【数１】
【００６９】
なお、Ｂｋは繊維シート１のｋ番目（１＝＜ｋ＝＜ｎ）の幅を意味しており、θは巻き付け角度である。
【００７０】
（第３の実施形態）
図７に基づいて、第３の実施形態について説明する。
【００７１】
第１の実施形態では、第１繊維シート２を繊維シート５で巻き付け、三層の繊維シート層を形成したが、本実施形態では、一対のテンターチェーン１２，１２の間を第１の実施形態と同様に繊維シート５を角度θをもって巻き付け、まず第２繊維シート３と第３繊維シート４を形成する。
【００７２】
第２繊維シート３と第３繊維シート４を螺旋状に巻き付け形成された２軸の繊維補強シートに、第１繊維シート２を外方から積層し、３軸の繊維補強シート１を製造する。
【００７３】
そのため、本実施形態の繊維補強シート製造装置１０においては、テンターチェーン１２，１２の間を第２繊維シート３と第３繊維シート４のみ走行させ、一対の走行ロール４０，４２の手前で、第１繊維シート２を合わせて一対の走行ロール４０，４２で３軸の繊維補強シート１を製造する。
【００７４】
後の工程については第１の実施形態と同様である。
【００７５】
本実施形態であっても、疑似等方性があり、かつ、厚み方向において対称積層となる繊維補強シート１を製造することができる。
【００７６】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図８〜図１２に基づいて説明する。
【００７７】
第１の実施形態から第３の実施形態においては３軸の繊維補強シート１について説明したが、第４の実施形態では４軸の繊維補強シート１について説明する。
【００７８】
（１）繊維補強シート１の構造
図８は、本実施形態の４軸の繊維補強シート１の平面図である。
【００７９】
繊維補強シート１は、繊維束６をｚ軸方向に引き揃えた第１繊維シート２を配する。そして、繊維束６を一方向に引き揃えた繊維シート５を、この繊維補強シート１の長手方向に対して巻き付け角度θの傾きを持たせて重ねるように順次折り返して第１繊維シート２を螺旋状に巻き付ける。これにより、第１繊維シート２と繊維シート５の方向が＋θ°よりなる第２繊維シート３と、繊維シート５の方向が−θ°よりなる第３繊維シート４よりなる３軸の繊維補強シートが形成される。次に、３軸の繊維補強シートに、長手方向に対し、θ＝９０°の方向に繊維束６を引き揃えた第４繊維シート７を積層して４軸の繊維補強シートが形成される。
【００８０】
この４軸の繊維補強シート１であっても、疑似等方性があり、かつ、厚み方向において対称となる大形複合板材を容易に実現することができる。なお、この四層の繊維シートについても第１の実施形態と同様にその厚みが０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍ、好ましくは０．０１ｍｍ〜０．０６ｍｍが好適である。
【００８１】
（２）繊維補強シート製造装置１０の構成
次に、４軸の繊維補強シート１を製造する繊維補強シート製造装置１０について説明する。
【００８２】
この繊維補強シート製造装置１０において、走行ロール４０，４２までの構造については第１の実施形態の繊維補強シート製造装置１０と同様であるので説明は省略する。
【００８３】
走行ロール４０，４２の側方には、３軸の繊維補強シート１を＋ｙ軸方向に移動するための第１テンターチェーン５４が設けられている。また、この第１テンターチェーン５４，５４とは、一定の間隔を開けて第２テンターチェーン５６，５６が設けられている。
【００８４】
さらに、第２テンターチェーン５６，５６とは一定の間隔を開けて第３テンターチェーン５８，５８が設けられている。
【００８５】
第１テンターチェーン５４と第２テンターチェーン５６との間には、上下方向に移動自在な第１調整ロール６０が設けられている。
【００８６】
第２テンターチェーン５８の途中には、第４繊維シート７を３軸の繊維補強シート１に積層する第４繊維シート積層装置５７を設けられている。この第４繊維シート積層装置５７については後から詳しく説明する。
【００８７】
第２テンターチェーン５６と第３テンターチェーン５８との間にも、上下方向に移動自在な第２調整ロール６２が設けられている。
【００８８】
第３テンターチェーン５８の途中には、四層に積層された４軸の繊維補強シート１を加熱及び加圧するための加熱ロール６４，６６が設けられている。第３テンターチェーン５８の終了位置近傍には、一対のカッター６８が設けられており、４軸の繊維補強シート１の両耳部を切断することができる。
【００８９】
また、第３テンターチェーン５８の終了側の近傍には、完成した４軸の繊維補強シート１を回収するためのシート回収ロール４４が設けられている。
【００９０】
さらに、カッター７０，７４によって切断された両耳部を回収するための耳回収ロール７２も左右一対設けられ、モータ７４によって回転する。
【００９１】
（３）繊維補強シート製造装置１０の動作状態
次に、繊維補強シート製造装置１０の動作状態について説明する。
【００９２】
三層の繊維補強シート１を製造するまでは、第１の実施形態と同様であるので省略する。
【００９３】
（３−１）
第１工程においては、３軸の繊維補強シート１を両耳部を第１テンターチェーン５４に取り付ける。この第１テンターチェーン５４は、ピンテンターであり、保持部に針が植設され、この針に三層の繊維補強シート１を拡布状態で取り付ける。すると、３軸の繊維補強シート１は第１テンターチェーン５４，５４に沿って＋ｙ軸方向に移動する。
【００９４】
（３−２）第２工程
第２工程においては、第１テンターチェーン５４，５４の搬送が終了すると、この一対の第１テンターチェーン５４，５４から取り外され、第１調整ロール６０にかけ渡され、次に第２テンターチェーン５６，５６に取り付けられる。第１調整ロール６０は、上下動移動可能であり、その位置によって、第１テンターチェーン５４と第２テンターチェーン５６との間に滞留する３軸の繊維補強シート１の量を調整することができる。詳しくは後から説明する。
【００９５】
第２テンターチェーン５６も、ピンテンターであり、３軸の繊維補強シート１を拡布状態で搬送する。
【００９６】
（３−３）第３工程
第３工程においては、第２テンターチェーン５６，５６によって搬送される３軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を第４繊維シート積層装置５７によって積層する。この積層についても後から詳しく説明する。
【００９７】
（３−４）第４工程
四層に積層された繊維補強シート１は第２テンターチェーン５６，５６から取り外され、第２調整ロール６２にかけ渡され第３テンターチェーン５８，５８に取り付けられる。この第３テンターチェーン５８もピンテンターであり、４軸の繊維補強シート１を拡布状態で搬送する。
【００９８】
（３−５）第５工程
第３テンターチェーン５８，５８によって搬送されている４軸の繊維補強シート１を一対の加熱ロール６４，６６によって加熱及び加圧することにより４軸の繊維補強シート１を一体にする。
【００９９】
（３−６）第６工程
四層に積層された４軸の繊維補強シート１において、各テンターチェーンによって孔が空いている両耳部が不要なため、一対のカッター７０，７０によって切断し、シート回収ロール４４によって両耳部が切断された４軸の繊維補強シート１を回収する。なお、不要な両耳部は耳回収ロール７２，７２によって回収する。
【０１００】
以上によって、４軸の繊維補強シート１を製造することができる。
【０１０１】
（４）第４繊維シート積層装置５７の構成と動作状態
次に、３軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を積層する第４繊維シート積層装置５７の構成と動作状態について図１０に基づいて説明する。
【０１０２】
図１０は、第４繊維シート積層装置５７の構成と動作状態によって第４繊維シート７を積層する状態を表す図面であり、図１０（ａ）〜（ｉ）の各図面において、上段の図面は第２テンターチェーン５６を走行する繊維補強シート１の平面図であって、下から上に走行している。また、下段の図は、第２テンターチェーン５６の位置における後から前を見た図である。
【０１０３】
（４−１）第４繊維シート積層装置５７の構成
まず、第４繊維シート積層装置５７の構成について説明する。
【０１０４】
第２テンターチェーン５６の両側に沿って、上下動移動自在に一対の棒状の第１押え部材７６，７６が第２テンターチェーン５６，５６の上方に位置している。
【０１０５】
一対の第１押え部材７６，７６の両側には、上下動移動自在にカッター８６，８６が設けられている。
【０１０６】
第２テンターチェーン５６とは直交する方向に、第４繊維シート７を供給する第４繊維シート供給ロール７８が設けられている。この第４繊維シート供給ロール７８と右側の第２テンターチェーン５６との間には、支持台８０が設けられ、この支持台８０の上方には上下動移動自在に第２押え部材８２が設けられている。
【０１０７】
一対の第２テンターチェーン５６，５６を挟んで第４繊維シート供給ロール７８とは反対側に、第４繊維シート７を迎えにいくための把持部材８４が設けられている。この把持部材８４の先端部はクリップとなっており、第４繊維シート７の端部を把持することができるとともに、ｘ軸方向に沿って移動自在となっている。
【０１０８】
第４繊維シート積層装置５７を用いて第４繊維シート７を積層する工程を説明する。
【０１０９】
（４−２）第１工程
第１工程について図１０（ａ）に基づいて説明する。
【０１１０】
３軸の繊維補強シート１を第２テンターチェーン５６，５６によって拡布状態で走行させる。この場合に第１押え部材ＳＳＳ，ＳＳＳは走行する３軸の繊維補強シート１を押さえていない状態である。そして、把持部材８４は待機状態となっている。また、第４繊維シート供給ロール７８から引き出された第４繊維シート７は、支持台８０の上に第２押え部材８２によって押さえられた状態となっている。しかし、この幅Ｗの第４繊維シート７の端部は支持台８０から突出した状態にしておく（図１０（ａ）参照）。
【０１１１】
（４−３）第２工程
第２工程について図１０（ｂ）に基づいて説明する。
【０１１２】
３軸の繊維補強シート１の走行を停止される。把持部材８４が待機状態から突出した状態となり、一対の第２テンターチェーン５６，５６の上方を移動し、支持台８０から突出した幅Ｗの第４繊維シート７の端部を把持する。
【０１１３】
（４−４）第３工程
第３工程について図１０（ｃ）図１１（ａ）に基づいて説明する。
【０１１４】
図１０（ｃ）に示すように、幅Ｗの第４繊維シート７の端部を把持した把持部材８４は突出した状態から待機状態の位置に復帰するように移動し始める。このように移動することにより、第４繊維シート７が、３軸の繊維補強シート１の上に被さる状態となる。なお、把持部材８４が第４繊維シート７を引き出す場合に、第２押え部材８２は上方に移動し第４繊維シート７の押え状態を解消する。
【０１１５】
そして、図１１（ａ）に示すように、把持部材８４が完全な復帰状態となると、繊維束６の方向がθ°＝９０°となる第４繊維シート７が３軸の繊維補強シート１に被さる状態となる。
【０１１６】
（４−５）第４工程
第４工程について、図１１（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。
【０１１７】
図１１（ｂ）に示すように、一対の第１押え部材ＳＳＳ，ＳＳＳを下方に移動させ、第４繊維シート７を３軸の繊維補強シート１に押圧する。
【０１１８】
そして、図１１（ｃ）に示すように、第２押え部材８２を再び下降させ、第４繊維シート７を支持台８０に押圧し固定する。
【０１１９】
（４−６）第５工程
第５工程について、図１２（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。
【０１２０】
図１２（ａ）に示すように、一対の第１押え部材ＳＳＳの両側に設けれたカッター８６，８６を下方に移動させ、第４繊維シート７を３軸の繊維補強シート１の両耳部の位置で切断する。この場合に、第４繊維シート７は、一対の第１押え部材ＳＳＳ，ＳＳＳによって押えられているため移動することがない。
【０１２１】
そして、図１２（ｂ）に示すように、切断が終了すると一対の第１押え部材ＳＳＳ，ＳＳＳ及びカッター８６，８６を上方に移動させる。
【０１２２】
（４−７）第６工程
第６工程について、図１２（ｃ）に基づいて説明する。
【０１２３】
第６工程では、図１２（ｃ）に示すように、把持部材８４に掴まれている不要な第４繊維シート７を廃棄し、第２押え部材８２によって押えられている第４繊維シート７については、次の工程まで保持しておく。
【０１２４】
そして、４軸になった繊維補強シート１を再び走行させる。
【０１２５】
上記のようにして、第１工程から第６工程によって、幅Ｗの第４繊維シート７が３軸の繊維補強シート１に積層されると第４繊維シート７の幅Ｗだけ３軸の繊維補強シート１を移動させ再び停止させる。そして、上記と同様の工程によって再び第４繊維シート７を積層する。このようにして、幅Ｗの第４繊維シート７を順番に３軸の繊維補強シート１に並べるようにして積層していく。
【０１２６】
（５）走行状態の調整
上記のように三軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を積層する場合に、３軸の繊維補強シート１を第２テンターチェーン５６，５６の上で停止させる必要がある。しかしながら、この第２テンターチェーン５６，５６以前の工程は連続して３軸の繊維補強シート１が製造されている。
【０１２７】
一方、第２テンターチェーン５６，５６より後の工程においてもシート回収ロール４４によって連続して４軸の繊維補強シート１が回収されている。
【０１２８】
そのため、この停止時間の間の繊維補強シート１の長さを調整するために、第１調整ロール６０と第２調整ロール６２が存在する。以下、その動作について図１１及び図１２に基づいて説明する。
【０１２９】
（５−１）停止中
第２テンターチェーン５６，５６が停止し、３軸の繊維補強シート１の走行が停止している場合には、図１３に示すように、第１テンターチェーン５４，５４から供給される３軸の繊維補強シートを吸収するために第１調整ロール６０を下方に移動させ、その長さを吸収する。
【０１３０】
一方、第２テンターチェーン５６，５６から供給される４軸の繊維補強シート１も停止するため、第２調整ロール６２によって弛んでいる部分の４軸の繊維補強シート１を第３テンターチェーン５８，５８に供給する。これによって、第２テンターチェーン５６が停止した状態でも、繊維補強シート製造装置１０全体としてはその走行を停止させる必要がない。
【０１３１】
（５−２）走行中
次に、第２テンターチェーン５６，５６において第４繊維シート７の積層が終了し走行を開始すると、図１４に示すように、第１調整ロール６０を再び上方に移動させ、弛んで保持している３軸の繊維補強シート１を第２テンターチェーン５６に供給する。一方、第２テンターチェーン５６，５６から供給される４軸の繊維補強シート１については、次回の停止の場合に備えて弛みを持たせるため、第２調整ロール６２を下方に移動させる。
【０１３２】
上記のようにして停止と走行の状態を繰り返す。
【０１３３】
（第４の実施形態の変更例）
上記実施形態では、第１の実施形態によって製造された３軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を積層したが、これに代えて、第２の実施形態から第３の実施形態によって製造された３軸の繊維補強シート１に第４繊維シート７を積層してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】第１の実施形態の繊維補強シートの平面図である。
【図２】第１の実施形態の製造装置の斜視図である。
【図３】同じく製造装置の斜視図であり、テンターチェーンを詳しく説明した図である。
【図４】テンターチェーンの一部拡大斜視図である。
【図５】同じく製造装置のブロック図である。
【図６】第２の実施形態の繊維補強シートの平面図である。
【図７】第２の実施形態の製造装置の斜視図である。
【図８】第４の実施形態の繊維補強シートの平面図である。
【図９】第４の実施形態の製造装置の斜視図である。
【図１０】３軸の繊維補強シートに第４繊維シートを積層する場合の（ａ）〜（ｃ）の説明図である。
【図１１】３軸の繊維補強シートに第４繊維シートを積層する場合の（ａ）〜（ｃ）の説明図である。
【図１２】３軸の繊維補強シートに第４繊維シートを積層する場合の（ａ）〜（ｃ）の説明図である。
【図１３】第１調整ロールと第２調整ロールの動きを示す図であり、第２テンターチェーンが停止した状態の側面図である。
【図１４】同じく第２テンターチェーンが走行している状態の側面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１ 繊維補強シート
２ 第１繊維シート
３ 第２繊維シート
４ 第３繊維シート
５ 繊維シート
１０ 製造装置
１２ テンターチェーン
１４ チェーン
１６ チェーンホイール
１８ 針
２０ 保持部
２２ 溝
２４ カッター
２６ 第１繊維シート供給ロール
２８ 取り外し板
３０ 繊維シート供給ロール
３２ 巻き付け装置
３４ リングギア
３６ 腕部材
３８ ギア
４０ 走行ロール
４２ 走行ロール
４４ シート回収ロール
４６ 加熱ロール
４８ 加熱ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多軸の繊維補強シートであって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートが前記繊維補強シートの長手方向に沿って配され、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを、所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて重なるように順番に前記第１繊維シートを巻き付けるように折り返して螺旋状に巻き付け、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シートと、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートと、
の三層を有する
ことを特徴とする繊維補強シート。
【請求項２】
多軸の繊維補強シートであって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを前記繊維補強シートの長手方向に沿って配され、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを、所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて重なるように順番に折り返して螺旋状に巻き付け、
前記第１繊維シートと前記螺旋状に巻き付けられた一枚の繊維シートが重ねられ、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シートと、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートと、
の三層を有する
ことを特徴とする繊維補強シート。
【請求項３】
前記第１繊維シートと前記第２繊維シートと前記第３繊維シートが積層された繊維補強シートに加えて、前記長手方向に対して繊維シートの方向が９０°よりなり、かつ、長さが前記繊維補強シートの幅寸法と略同じである第４繊維シートが、前記繊維補強シートの長手方向に沿って複数並べた状態で積層された
ことを特徴とする請求項１または２記載の繊維補強シート。
【請求項４】
前記各繊維シートの厚さが、０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍである
ことを特徴とする請求項１から３の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項５】
前記各繊維シートを構成する繊維束が、幅広く薄い状態に連続開繊した繊維束である開繊糸である
ことを特徴とする請求項１から４の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項６】
前記各繊維シートが、熱融着糸、または、目止め剤を付着させた繊維束よりなる
ことを特徴とする請求項１から５の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項７】
前記各繊維シートが、熱可塑性樹脂、または、熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートである
ことを特徴とする請求項１から５の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項８】
前記第１繊維シートと前記第２繊維シートと前記第３繊維シートが、加圧処理または加熱しながら加圧処理を行うことにより接着されている
ことを特徴とする請求項５から７の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項９】
１５°＝＜θ°＝＜７５°である
ことを特徴とする請求項１から９の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項１０】
前記繊維シートが、複数枚並べられた状態で折り返されている
ことを特徴とする請求項１から９の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項１１】
多軸の繊維補強シートの製造方法であって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に沿って走行させ、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも１枚の繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に対して＋θ°（但し、０°＜θ＜９０°である）の傾きをもって引き出し第２繊維シートを形成する第１工程と、
前記形成した第２繊維シートを前記長手方向に対して−θ°の傾きを持たせて前記第１繊維シートに対して折り返す第２工程と、
前記折り返した第２繊維シートを引き出し第３繊維シートを形成する第３工程と、
前記形成した第３繊維シートを前記長手方向に対して＋θ°の傾きを持たせて前記第１繊維シートに対して折り返す第４工程と、
前記折り返した第３繊維シートを引き出し第２繊維シートを形成する第５工程と、
前記第２工程から第５工程を１サイクルとして繰り返して前記繊維シートを前記第１シートに対して螺旋状に巻き付け、前記繊維補強シートを長手方向に延びるように製造する
ことを特徴とする繊維補強シートの製造方法。
【請求項１２】
多軸の繊維補強シートの製造方法であって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に沿って走行させ、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも１枚の繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に対して＋θ°（但し、０°＜θ＜９０°である）の傾きをもって引き出し第２繊維シートを形成する第１工程と、
前記形成した第２繊維シートを前記長手方向に対して−θ°の傾きを持たせて折り返す第２工程と、
前記折り返した第２繊維シートを引き出し第３繊維シートを形成する第３工程と、
前記形成した第３繊維シートを前記長手方向に対して＋θ°の傾きを持たせて折り返す第４工程と、
前記折り返した第３繊維シートを引き出し第２繊維シートを形成する第５工程と、
前記第２工程から第５工程を１サイクルとして繰り返して前記繊維シートを螺旋状に巻き付け、この巻き付けた繊維シートに前記第１繊維シートを積層して、前記繊維補強シートを長手方向に延びるように製造する
ことを特徴とする繊維補強シートの製造方法。
【請求項１３】
前記第１繊維シートと前記第２繊維シートと前記第３繊維シートが積層された繊維補強シートに加えて、前記長手方向に対して繊維シートの方向が９０°よりなり、かつ、長さが前記繊維補強シートの幅寸法と略同じである第４繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に沿って複数並べた状態で積層する
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１４】
前記各繊維シートの厚さが、０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍである
ことを特徴とする請求項１１から１３の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１５】
前記各繊維シートを構成する繊維束が、幅広く薄い状態に連続開繊した繊維束である開繊糸である
ことを特徴とする請求項１１から１３の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１６】
前記各繊維シートが、熱融着糸、または、目止め剤を付着させた繊維束よりなる
ことを特徴とする請求項１１から１５の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１７】
前記各繊維シートが、熱可塑性樹脂、または、熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートである
ことを特徴とする請求項１１から１５の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１８】
前記第１繊維シートと前記第２繊維シートと前記第３繊維シートを、加圧処理、または、加熱しながら加圧処理を行うことにより接着する
ことを特徴とする請求項１１から１７の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１９】
多軸の繊維補強シートの製造装置であって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを供給する第１繊維シート供給手段と、
前記第１繊維シート供給手段から供給された第１繊維シートを前記繊維補強シートの長手方向に沿って搬送するための一対のテンターチェーンと、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを供給する第２繊維シート供給手段と、
前記第２繊維シート供給手段から供給された前記繊維シートを前記第１繊維シートに対して所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて当てつつ相対回転させて、前記一対のテンターチェーンの位置で順番にそれぞれ折り返して螺旋状に巻き付け、前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる前記第１繊維シートと前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートの三層から構成される前記繊維補強シートを形成する繊維シート巻き付け手段と、
前記形成された前記繊維補強シートを回収する繊維補強シート回収手段と、
を有する
ことを特徴とする繊維補強シートの製造装置。
【請求項２０】
多軸の繊維補強シートの製造装置であって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを供給する第１繊維シート供給手段と、
前記繊維補強シートの長手方向に沿って走行する一対のテンターチェーンと、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを供給する第２繊維シート供給手段と、
前記第２繊維シート供給手段から供給された前記繊維シートを前記一対のテンターチェーンに対して所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて当てつつ相対回転させて、前記一対のテンターチェーンの位置で順番にそれぞれ折り返して螺旋状に巻き付け、前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートからなる二層の繊維シートを形成する繊維シート巻き付け手段と、
前記二層の繊維シートに前記第１繊維シート供給手段から供給された第１繊維シートを積層して繊維補強シートを形成する第１繊維シート積層手段と、
前記形成された前記繊維補強シートを回収する繊維補強シート回収手段と、
を有する
ことを特徴とする繊維補強シートの製造装置。
【請求項２１】
前記長手方向に対して繊維シートの方向が９０°よりなる第４繊維シートを供給する第４繊維シート供給手段と、
、前記三層に積層した繊維補強シートに前記第４繊維シートを積層する第４繊維シート積層手段と、
前記積層した状態で前記第４繊維シートを前記繊維補強シートの幅寸法に合わせて切断する切断手段と、
を有する
ことを特徴とする請求項１７または１８記載の繊維補強シートの製造装置。
【請求項２２】
前記各繊維シートの厚さが、０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍである
ことを特徴とする請求項２０から２２の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項２３】
前記第１繊維シート供給手段と前記第２繊維シート供給手段が、
前記繊維シートを巻回した繊維シート巻回手段である
ことを特徴とする請求項１９または２０記載の繊維補強シートの製造装置。
【請求項２４】
前記第１繊維シート供給手段と前記第２繊維シート供給手段が、
前記繊維束を巻回した複数の繊維束巻回手段である
ことを特徴とする請求項１９または２０記載の繊維補強シートの製造装置。
【請求項２５】
前記繊維補強シートを、加圧処理、または、加熱しながらの加圧処理を行い、前記各繊維シート同士を接着させる加圧手段を有する
ことを特徴とする請求項１９または２０記載の繊維補強シートの製造装置。
【請求項２６】
前記加圧手段は、
前記繊維補強シートの両面に離型フィルムを配し、これら離型フィルムを介して加圧処理、または、加熱しながら加圧処理を行う
ことを特徴とする請求項２５記載の繊維補強シートの製造装置。
【請求項１】
多軸の繊維補強シートであって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートが前記繊維補強シートの長手方向に沿って配され、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを、所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて重なるように順番に前記第１繊維シートを巻き付けるように折り返して螺旋状に巻き付け、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シートと、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートと、
の三層を有する
ことを特徴とする繊維補強シート。
【請求項２】
多軸の繊維補強シートであって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを前記繊維補強シートの長手方向に沿って配され、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを、所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて重なるように順番に折り返して螺旋状に巻き付け、
前記第１繊維シートと前記螺旋状に巻き付けられた一枚の繊維シートが重ねられ、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる第１繊維シートと、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと、
前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートと、
の三層を有する
ことを特徴とする繊維補強シート。
【請求項３】
前記第１繊維シートと前記第２繊維シートと前記第３繊維シートが積層された繊維補強シートに加えて、前記長手方向に対して繊維シートの方向が９０°よりなり、かつ、長さが前記繊維補強シートの幅寸法と略同じである第４繊維シートが、前記繊維補強シートの長手方向に沿って複数並べた状態で積層された
ことを特徴とする請求項１または２記載の繊維補強シート。
【請求項４】
前記各繊維シートの厚さが、０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍである
ことを特徴とする請求項１から３の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項５】
前記各繊維シートを構成する繊維束が、幅広く薄い状態に連続開繊した繊維束である開繊糸である
ことを特徴とする請求項１から４の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項６】
前記各繊維シートが、熱融着糸、または、目止め剤を付着させた繊維束よりなる
ことを特徴とする請求項１から５の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項７】
前記各繊維シートが、熱可塑性樹脂、または、熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートである
ことを特徴とする請求項１から５の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項８】
前記第１繊維シートと前記第２繊維シートと前記第３繊維シートが、加圧処理または加熱しながら加圧処理を行うことにより接着されている
ことを特徴とする請求項５から７の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項９】
１５°＝＜θ°＝＜７５°である
ことを特徴とする請求項１から９の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項１０】
前記繊維シートが、複数枚並べられた状態で折り返されている
ことを特徴とする請求項１から９の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シート。
【請求項１１】
多軸の繊維補強シートの製造方法であって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に沿って走行させ、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも１枚の繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に対して＋θ°（但し、０°＜θ＜９０°である）の傾きをもって引き出し第２繊維シートを形成する第１工程と、
前記形成した第２繊維シートを前記長手方向に対して−θ°の傾きを持たせて前記第１繊維シートに対して折り返す第２工程と、
前記折り返した第２繊維シートを引き出し第３繊維シートを形成する第３工程と、
前記形成した第３繊維シートを前記長手方向に対して＋θ°の傾きを持たせて前記第１繊維シートに対して折り返す第４工程と、
前記折り返した第３繊維シートを引き出し第２繊維シートを形成する第５工程と、
前記第２工程から第５工程を１サイクルとして繰り返して前記繊維シートを前記第１シートに対して螺旋状に巻き付け、前記繊維補強シートを長手方向に延びるように製造する
ことを特徴とする繊維補強シートの製造方法。
【請求項１２】
多軸の繊維補強シートの製造方法であって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に沿って走行させ、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも１枚の繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に対して＋θ°（但し、０°＜θ＜９０°である）の傾きをもって引き出し第２繊維シートを形成する第１工程と、
前記形成した第２繊維シートを前記長手方向に対して−θ°の傾きを持たせて折り返す第２工程と、
前記折り返した第２繊維シートを引き出し第３繊維シートを形成する第３工程と、
前記形成した第３繊維シートを前記長手方向に対して＋θ°の傾きを持たせて折り返す第４工程と、
前記折り返した第３繊維シートを引き出し第２繊維シートを形成する第５工程と、
前記第２工程から第５工程を１サイクルとして繰り返して前記繊維シートを螺旋状に巻き付け、この巻き付けた繊維シートに前記第１繊維シートを積層して、前記繊維補強シートを長手方向に延びるように製造する
ことを特徴とする繊維補強シートの製造方法。
【請求項１３】
前記第１繊維シートと前記第２繊維シートと前記第３繊維シートが積層された繊維補強シートに加えて、前記長手方向に対して繊維シートの方向が９０°よりなり、かつ、長さが前記繊維補強シートの幅寸法と略同じである第４繊維シートを、前記繊維補強シートの長手方向に沿って複数並べた状態で積層する
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１４】
前記各繊維シートの厚さが、０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍである
ことを特徴とする請求項１１から１３の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１５】
前記各繊維シートを構成する繊維束が、幅広く薄い状態に連続開繊した繊維束である開繊糸である
ことを特徴とする請求項１１から１３の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１６】
前記各繊維シートが、熱融着糸、または、目止め剤を付着させた繊維束よりなる
ことを特徴とする請求項１１から１５の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１７】
前記各繊維シートが、熱可塑性樹脂、または、熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートである
ことを特徴とする請求項１１から１５の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１８】
前記第１繊維シートと前記第２繊維シートと前記第３繊維シートを、加圧処理、または、加熱しながら加圧処理を行うことにより接着する
ことを特徴とする請求項１１から１７の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項１９】
多軸の繊維補強シートの製造装置であって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを供給する第１繊維シート供給手段と、
前記第１繊維シート供給手段から供給された第１繊維シートを前記繊維補強シートの長手方向に沿って搬送するための一対のテンターチェーンと、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを供給する第２繊維シート供給手段と、
前記第２繊維シート供給手段から供給された前記繊維シートを前記第１繊維シートに対して所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて当てつつ相対回転させて、前記一対のテンターチェーンの位置で順番にそれぞれ折り返して螺旋状に巻き付け、前記長手方向に対して繊維シートの方向が０°よりなる前記第１繊維シートと前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートの三層から構成される前記繊維補強シートを形成する繊維シート巻き付け手段と、
前記形成された前記繊維補強シートを回収する繊維補強シート回収手段と、
を有する
ことを特徴とする繊維補強シートの製造装置。
【請求項２０】
多軸の繊維補強シートの製造装置であって、
繊維束を一方向に引き揃え配列した１枚の第１繊維シートを供給する第１繊維シート供給手段と、
前記繊維補強シートの長手方向に沿って走行する一対のテンターチェーンと、
前記第１繊維シートとは異なる他の少なくとも一枚の繊維シートを供給する第２繊維シート供給手段と、
前記第２繊維シート供給手段から供給された前記繊維シートを前記一対のテンターチェーンに対して所定角度θ°（但し、０°＜θ°＜９０°である）の傾きを持たせて当てつつ相対回転させて、前記一対のテンターチェーンの位置で順番にそれぞれ折り返して螺旋状に巻き付け、前記長手方向に対して繊維シートの方向が＋θ°よりなる第２繊維シートと前記長手方向に対して繊維シートの方向が−θ°よりなる第３繊維シートからなる二層の繊維シートを形成する繊維シート巻き付け手段と、
前記二層の繊維シートに前記第１繊維シート供給手段から供給された第１繊維シートを積層して繊維補強シートを形成する第１繊維シート積層手段と、
前記形成された前記繊維補強シートを回収する繊維補強シート回収手段と、
を有する
ことを特徴とする繊維補強シートの製造装置。
【請求項２１】
前記長手方向に対して繊維シートの方向が９０°よりなる第４繊維シートを供給する第４繊維シート供給手段と、
、前記三層に積層した繊維補強シートに前記第４繊維シートを積層する第４繊維シート積層手段と、
前記積層した状態で前記第４繊維シートを前記繊維補強シートの幅寸法に合わせて切断する切断手段と、
を有する
ことを特徴とする請求項１７または１８記載の繊維補強シートの製造装置。
【請求項２２】
前記各繊維シートの厚さが、０．００５ｍｍ〜０．０８ｍｍである
ことを特徴とする請求項２０から２２の中で少なくとも一項に記載の繊維補強シートの製造方法。
【請求項２３】
前記第１繊維シート供給手段と前記第２繊維シート供給手段が、
前記繊維シートを巻回した繊維シート巻回手段である
ことを特徴とする請求項１９または２０記載の繊維補強シートの製造装置。
【請求項２４】
前記第１繊維シート供給手段と前記第２繊維シート供給手段が、
前記繊維束を巻回した複数の繊維束巻回手段である
ことを特徴とする請求項１９または２０記載の繊維補強シートの製造装置。
【請求項２５】
前記繊維補強シートを、加圧処理、または、加熱しながらの加圧処理を行い、前記各繊維シート同士を接着させる加圧手段を有する
ことを特徴とする請求項１９または２０記載の繊維補強シートの製造装置。
【請求項２６】
前記加圧手段は、
前記繊維補強シートの両面に離型フィルムを配し、これら離型フィルムを介して加圧処理、または、加熱しながら加圧処理を行う
ことを特徴とする請求項２５記載の繊維補強シートの製造装置。
【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２００６−２２４５４３（Ｐ２００６−２２４５４３Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４２７９６（Ｐ２００５−４２７９６）
【出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（５９２０２９２５６）福井県 (122)
【出願人】（３０００４６６５８）株式会社ミツヤ (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（５９２０２９２５６）福井県 (122)
【出願人】（３０００４６６５８）株式会社ミツヤ (17)
【Ｆターム（参考）】
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