WO2023286740A1 - シートモールディングコンパウンドの製造方法および繊維マット堆積装置 - Google Patents

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WO2023286740A1
WO2023286740A1 PCT/JP2022/027280 JP2022027280W WO2023286740A1 WO 2023286740 A1 WO2023286740 A1 WO 2023286740A1 JP 2022027280 W JP2022027280 W JP 2022027280W WO 2023286740 A1 WO2023286740 A1 WO 2023286740A1
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健太郎 小田
康 渡邊
禎雄 鮫島
由貴廣 水鳥
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三菱ケミカル株式会社
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Definitions

  • the present invention mainly relates to a method for producing a sheet molding compound (SMC), particularly a method for producing an SMC (CF-SMC) using carbon fiber (CF) as a reinforcing material, and a fiber mat used for producing CF-SMC. It relates to deposition equipment.
  • SMC sheet molding compound
  • CF-SMC carbon fiber
  • CF carbon fiber
  • Carbon fiber reinforced plastic is a lightweight composite material with excellent mechanical properties suitable for parts of manned aircraft, unmanned aircraft, automobiles, ships, railway vehicles, and other transportation equipment, and its importance has been increasing in recent years. is getting higher.
  • Carbon fiber prepreg which is an intermediate material, is preferably used when manufacturing CFRP products by compression molding.
  • a carbon fiber prepreg is obtained by impregnating a reinforcing material made of carbon fibers with an uncured thermosetting resin composition.
  • CF-SMC is a type of carbon fiber prepreg, and in its manufacturing process, a continuous carbon fiber bundle is cut by a chopper into short carbon fiber bundles, which are then placed on a running carrier film. to form a carbon fiber mat.
  • CF-SMC is made by impregnating this carbon fiber mat with a thermosetting resin composition. Pin rolls or cage rolls are arranged between the chopper and the carrier film conveying path for the purpose of uniformly dispersing the short fiber bundles falling from the chopper onto the carrier film or striking them to divide them into smaller bundles.
  • Patent Document 1 Patent Document 1
  • fiber dust When short carbon fiber bundles are brought into contact with a dispersing roll such as a pin roll or a cage roll, fiber dust is generated due to the impact. After the fiber dust floats under the influence of the air flow generated by the rotation of the dispersing roll, it may deposit on the surface of the members of the SMC manufacturing apparatus, for example, to form cotton dust. If the cotton dust that has grown large falls and mixes with the carbon fiber mat, impregnation failure occurs at that portion. Since the CF-SMC does not flow sufficiently in the impregnated portion, the CF-SMC with the impregnated portion may damage the mold when used for compression molding. The fiber dust may also contaminate the mechanical elements of the SMC manufacturing apparatus, or worsen the work environment in the room where the SMC manufacturing apparatus is installed. Since fiber dust generated from carbon fibers is conductive, it may impair the operation of electrical and electronic equipment.
  • a further object of the present invention is to provide a fiber mat depositing apparatus capable of suppressing the adverse effects of the fiber dust on the mechanical elements of the SMC manufacturing apparatus and the work environment in the room where the SMC manufacturing apparatus is installed. included.
  • the carrier film is pulled out from the roll and is run on a conveying path so that its surface is horizontal, and (ii) the continuous carbon fiber bundle is placed above the conveying path.
  • the carrier traveling along the conveying path while dispersing the short carbon fiber bundles using a dispersing roll arranged below the chopper;
  • a method for producing a sheet molding compound using a fiber mat depositing device having a chop section and a dispersing section located below the chop section comprising: (i) a carrier film; (ii) cutting the continuous carbon fiber bundle at the chop section of the fiber mat stacking device arranged above the conveying path; (iii) dispersing the short carbon fiber bundles in the dispersing unit of the fiber mat depositing device using a dispersing roll having a rotation axis parallel to the T direction, while dispersing the short carbon fiber bundles along the conveying path; (iv) impregnating the carbon fiber mat with a thermosetting resin composition to form a resin-impregnated carbon fiber mat. and (v) simultaneously with depositing the carbon fiber mat, using one or more dust collectors to remove fiber dust generated from the short carbon fiber bundles due to contact with the distribution roll.
  • a method of making a sheet molding compound comprising:
  • an apparatus for depositing a carbon fiber mat on a carrier film arranged above a conveying path and running on the conveying path with its surface horizontal comprising: While dispersing the short carbon fiber bundles using a chopping unit that cuts the continuous carbon fiber bundle into short carbon fiber bundles and a dispersing roll that is arranged below the chopping unit and has a rotation axis parallel to the T direction a disperser for dropping onto the carrier film, the disperser positioned inside an enclosure, and at least one end of the shaft of the disperser roll passing through an opening in the enclosure.
  • a fibrous mat depositing device is provided that protrudes outwardly of the.
  • an apparatus for depositing a carbon fiber mat on a carrier film arranged above a conveying path and running on the conveying path with its surface horizontal comprising: While dispersing the short carbon fiber bundles using a chopping unit that cuts the continuous carbon fiber bundle into short carbon fiber bundles and a dispersing roll that is arranged below the chopping unit and has a rotation axis parallel to the T direction a disperser for dropping onto the carrier film, the disperser being located inside an enclosure, and both ends of the shaft of the disperser roll each passing through an opening in the enclosure.
  • a fiber mat deposition apparatus is provided, projecting outside an enclosure and having a pair of bearings supporting said shaft both located outside said enclosure.
  • a chopping unit that cuts a continuous carbon fiber bundle into short carbon fiber bundles
  • a chopping unit that is disposed below the chopping unit and uses a dispersion roll to cut the short carbon fiber bundles.
  • a dispersing section for dropping onto a carrier film while dispersing, said dispersing section being disposed inside an enclosure, said enclosure being formed of a metal plate and grounded. be done.
  • a sheet molding compound manufacturing apparatus comprising a fiber mat depositing device, two coaters, a laminator, an impregnator, and one or more dust collectors.
  • a CF-SMC manufacturing technology capable of suppressing contamination of products with cotton dust originating from fiber dust generated from short carbon fiber bundles due to contact with a dispersing roll.
  • the fiber dust generated from the short carbon fiber bundles due to contact with the dispersion roll is added to the mechanical elements provided in the SMC manufacturing apparatus and the work environment in the room where the SMC manufacturing apparatus is installed.
  • a fiber mat depositing device capable of suppressing adverse effects.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an SMC manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a fiber mat depositing device.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a fiber mat depositing device.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a pin roll.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the positional relationship and the like between two pin rolls in the disperser.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a cage roll.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a fiber mat depositing device.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a suction nozzle.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a suction nozzle.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a suction nozzle.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a fiber mat depositing device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an SMC manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a fiber mat depositing device.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a fiber mat depositing device.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a fiber mat depositing device.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a part of the fiber mat depositing device.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing part of the fiber mat depositing device.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of a fiber mat depositing device.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of a fiber mat depositing device.
  • T direction means a direction that is horizontal and perpendicular to the M direction.
  • the M direction is the running direction of the carrier film during the production of CF-SMC.
  • the T direction is perpendicular to the plane of the paper.
  • metal includes not only single metals but also alloys.
  • FIG. 1 shows an example of an SMC manufacturing apparatus that can be preferably used in the CF-SMC manufacturing method according to the embodiment.
  • the SMC manufacturing apparatus 100 has a first coating machine 110, a second coating machine 120, a fiber mat depositing device 130 and an impregnating machine 140.
  • the first coating machine 110 is used to apply the first resin paste 51 to the first carrier film 41 to form the first resin paste layer 51L.
  • the second coating machine 120 is used to apply the second resin paste 52 to the second carrier film 42 to form the second resin paste layer 52L.
  • the fiber mat depositing device 130 is arranged above the conveying path of the first carrier film 41 and has a chop section 150, a dispersing section 160, an enclosure 170, and a suction nozzle 180.
  • the surface of the conveyed first carrier film 41 is held horizontally. This is to prevent the fallen short carbon fiber bundles 20 and the deposited fiber mats 30 from moving on the surface of the first carrier film 41 due to gravity.
  • the chopping section 150 includes a chopper of the type conventionally used in SMC manufacturing equipment, that is, a chopper provided with a cutter roll 151, a receiving roll (rubber roll) 152, and a guide roll 153 each having a rotation axis parallel to the T direction. used.
  • a chopper of the type conventionally used in SMC manufacturing equipment, that is, a chopper provided with a cutter roll 151, a receiving roll (rubber roll) 152, and a guide roll 153 each having a rotation axis parallel to the T direction. used.
  • the continuous carbon fiber bundle 10 supplied to the fiber mat depositing device 130 is cut by the chopping section 150 .
  • the chop part 150 may cut the continuous carbon fiber bundle 10 such that the longitudinal direction of the continuous carbon fiber bundle 10 and the cut surface form an angle of 80° or less, 45° or less, or 30° or less.
  • chop section 150 is located inside enclosure 170 .
  • Electric motors and drive trains (not shown) for rotationally driving cutter roll 151 and backing roll 152 are preferably located outside enclosure 170 to avoid contamination by fiber dust.
  • openings are provided in the enclosure 170 to allow at least one end of the shaft provided by each of these rolls to protrude outside the enclosure 170. is provided. Desirably, the size of the opening is minimized to prevent fiber dust from leaking out of enclosure 170 through the opening. Preventing the fiber dust from leaking out of the enclosure 170 is beneficial not only for preventing contamination of the machine elements arranged outside the enclosure 170 but also for improving the working environment in the room where the SMC manufacturing apparatus 100 is installed. is.
  • a pair of pin rolls arranged side by side that is, a first pin roll 161 and a second pin roll 162 are used as distribution rolls.
  • the dispersing section 160 is arranged below the chopping section 150, and the short carbon fiber bundles 20 falling from the chopping section 150 are dispersed in the dispersing section 160 during the production of CF-SMC.
  • Both the first pin roll 161 and the second pin roll 162 have rotating shafts parallel to the T direction, and both are rotationally driven by a drive mechanism (not shown). The rotational speeds of the first pin roll 161 and the second pin roll 162 may be independently controllable.
  • the first pin roll 161 has a cylinder 161a, a plurality of pins 161b arranged on the peripheral surface of the cylinder 161a, and a shaft 161c passing through the center of the cylinder 161a in the rotation axis direction.
  • the plurality of pins 161b preferably have the same shape and size as each other.
  • Both the cylinder 161a and the pin 161b are rigid and made of metal, for example.
  • the diameter of the cylinder 161a can be, but is not limited to, for example 60 mm to 150 mm. As the diameter of the cylinder 161a increases, the pin 161b as a whole moves at a higher peripheral speed when the first pin roll 161 is rotated, so the ability to disperse the short carbon fiber bundles increases.
  • the pin 161b extends perpendicular to the axis of rotation of the first pin roll 161 and has, for example, but not limited to, a cylindrical shape.
  • the boundary between the end face and the peripheral face of the pin 161b may be chamfered.
  • the diameter of the pin 161b can be, but is not limited to, 1 mm to 5 mm, for example.
  • the length of the pin 161b, ie, the distance from the pin tip to the root, is not limited, but can be, for example, 10 mm to 50 mm.
  • the arrangement of the pins 161b on the circumferential surface of the cylinder 161a is preferably periodic in both the axial direction and the circumferential direction.
  • the period of arrangement of the pins 161b on the circumferential surface of the cylinder 161a can be, for example, 5 mm or more and less than 20 mm, 20 mm or more and less than 40 mm, or 40 mm or more and less than 60 mm in the axial direction.
  • the arrangement of the pins 161b on the peripheral surface of the cylinder 161a has a cycle of 90° in the circumferential direction. Periods other than 90 degrees, such as degrees, 45 degrees, 60 degrees, 72 degrees, 120 degrees, 180 degrees, can also be employed.
  • the maximum radius of a pin roll is defined as the distance from its axis of rotation to the tip of the longest pin.
  • the radius of the cylinder 161a is preferably half or more of the maximum radius of the first pin roll 161, more preferably 75% or more. This is because the higher the ratio of the cylinder radius to the maximum radius of the pin roll, the smaller the difference between the peripheral speed at the tip of the pin and the peripheral speed at the root of the pin when the pin roll is rotating.
  • first pin roll 161 also applies to the second pin roll 162 .
  • second pin roll 162 To reduce the cost of designing, manufacturing and maintaining the fiber mat depositor 130, without limitation, the axial length, maximum radius, cylinder diameter, pin shape, size, number and placement, and cylinder and It is preferable to match the design and specifications of the first pin roll 161 and the second pin roll 162 in as many items as possible, including the material of the pins.
  • the first pin roll 161 and the second pin roll 162 are hit by the pins that these pin rolls have when more short carbon fiber bundles 20 pass between the first pin roll 161 and the second pin roll 162.
  • the sum of the maximum radius r M1 of the second pin roll 162 and the maximum radius r M2 of the second pin roll 162 is preferably greater than the distance d 12 between the rotation axes of the two pin rolls.
  • the sum of the maximum radius r M1 of the first pin roll 161 and the cylinder radius r C2 of the second pin roll 162, and the sum of the cylinder radius r C1 of the first pin roll 161 and the maximum radius r M2 of the second pin roll 162 are both 2
  • the distance d between the rotation axes of two pin rolls is smaller than 12 .
  • the sum of the maximum radius r M1 of the first pin roll 161 and the maximum radius r M2 of the second pin roll 162 in the fiber mat deposition device 130 may be equal to the distance d 12 between the rotation axes of the two pin rolls.
  • the sum of the maximum radius r M1 of the first pin roll 161 and the maximum radius r M2 of the second pin roll 162 in the fiber mat depositing device 130 is slightly smaller than the distance d 12 between the rotation axes of the two pin rolls. good too.
  • the difference ⁇ d 12 ⁇ (r M1 +r M2 ) ⁇ is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less.
  • the distribution section 160 is located inside the enclosure 170 .
  • the electric motors and drive trains (not shown) for rotationally driving the first pin roll 161 and the second pin roll 162 are preferably located outside the enclosure 170 to avoid contamination by fiber dust.
  • the enclosure 170 is provided with a An aperture is provided. Desirably, the size of the opening is minimized to prevent fiber dust from leaking out of enclosure 170 through the opening. Preventing fiber dust from leaking out of the enclosure 170 is beneficial not only for preventing contamination of machine elements arranged outside the enclosure 170 but also for improving the working environment in the room where the SMC manufacturing equipment is installed. be.
  • two bearings B1 supporting the shaft 161c of the first pin roll and two bearings B2 supporting the shaft 162c of the second pin roll are enclosed in an enclosure 170 to avoid contamination by fiber dust.
  • the enclosure 170 is provided with the necessary openings OP for this purpose.
  • the size of the opening is minimized to prevent fiber dust from leaking out of enclosure 170 through the opening.
  • each opening OP is preferably circular and each collar C is preferably disc-shaped. Each collar C is adjacent to the opening OP inside the enclosure 170 .
  • the orthogonal projection of the opening OP falls within the outline of the orthogonal projection of the color C adjacent to the opening OP.
  • the gap G1 between the collar C and the enclosure 170 can be, for example, 5 mm or less, 3 mm or less, or 1 mm or less, and the narrower it is, the more the fiber dust can be prevented from leaking out of the enclosure 170. It is preferable.
  • a cylindrical ring R integral with collar C may be inserted into opening OP provided in enclosure 170 .
  • the gap G2 between the cylindrical ring R and the opening OP can be, for example, 5 mm or less, 3 mm or less, or 1 mm or less. Using color C is preferred, but not essential.
  • the number of distribution rolls used in the distribution section is not limited to two. In one example, the number of distribution rolls used in the distribution section may be one, or may be three or more. In one example, in addition to or instead of pin rolls, types of disperser rolls other than pin rolls may be used in the disperser.
  • the dispersing roll requires an element that moves in the circumferential direction and strikes the short carbon fiber bundles 20 when rotated.
  • the distributing roll should have n-fold rotational symmetry (where n is an integer of 1 or more and is finite, preferably 72 or less) about the rotation axis. n may be 45 or less, 36 or less, or 24 or less.
  • the first pin roll 161 shown in FIG. 4 has a 4-fold rotational symmetry about the axis of rotation.
  • the cage roll 164 shown in FIG. 6 is an example of a type of distributed roll other than a pin roll.
  • the cage roll 164 has a structure in which a plurality of rods 164b are bridged between a pair of discs 164a that share a rotation axis, and a shaft 164c runs through the center of each disc 164a.
  • rods 164b are arranged on a cylindrical surface around the rotation axis at regular intervals in the circumferential direction. It has rotational symmetry.
  • the material of the rod 164c is preferably metal, but is not limited.
  • the rod 164c moves in the circumferential direction and strikes the short carbon fiber bundles 20.
  • the rods 164c of the cage roll 164 may be replaced with non-round bars such as square or flat bars, or may be replaced with taut wires.
  • a plurality of rods may be circumferentially equally spaced on each of several concentric cylindrical surfaces centered on the axis of rotation.
  • the number of rods arranged on each cylindrical surface is not particularly limited, but may be, for example, 3-8.
  • a cage roll according to an example may have a structure in which a plurality of structural units in which a plurality of rods are bridged between a pair of discs sharing a rotation axis are arranged in the longitudinal direction of the shaft. In this case, one disk may be shared between the adjacent structural units.
  • the enclosure 170 comprises an upper portion 171 forming a shooter that guides the short carbon fiber bundles 20 from the chopping section 150 to the dispersing section 160, and a fiber distribution booth housing with the dispersing section 160 inside. and a lower part 172 forming a part.
  • the enclosure 170 is formed using a plate made of metal or resin and has no air permeability.
  • the enclosure 170 is typically constructed using multiple boards. Not all portions of enclosure 170 need be made of the same material board.
  • the enclosure 170 is preferably made of a metal plate and grounded.
  • the ground cable extends from the bottom 172 of the enclosure 170 to the ground point 174, but in one example the ground cable may extend from the top 171 of the enclosure 170.
  • Preferred materials for the metal plate include aluminum alloys and stainless steel, with aluminum alloys being more preferred due to their high electrical conductivity. If the inner surface of the enclosure 170 is scratched, lint can be formed by fiber dust being caught in the scratch. Since the aluminum alloy plate is easily damaged, it may be electroless nickel plated before use in order to increase the surface hardness.
  • the upper part 171 and the lower part 172 of the enclosure are connected without a gap, and air does not flow from the inside of the enclosure 170 to the outside at the connection between the two.
  • the fiber dust generated from the short carbon fiber bundles in contact with the first pin roll 161 or the second pin roll 162 rides on the air currents generated by these dispersion rolls, rises while floating inside the enclosure 170, and reaches the enclosure. Up to a height of 170 can be reached.
  • the configuration of enclosure 170 is not limited to that shown in FIGS.
  • Enclosure 170 may have the same horizontal cross-sectional shape from top to bottom, as in the example shown in FIG.
  • the SMC manufacturing apparatus 100 may have a frame for fixing choppers, distribution rolls, etc., where such a frame may form part of the enclosure 170 .
  • enclosure 170 is continuous between a first height H 1 (defined below) and a second height H 2 (defined below).
  • the first height H1 is the height of each of the rotating shafts of the cutter roll and the receiving roll of the chopper used in the chopping section 150. If these heights are different, the higher position Say height.
  • the second height H2 is the height of the rotation axis of the distribution roll that has the rotation axis at the lowest position among the distribution rolls used in the dispersion section 160 .
  • the top of enclosure 170 may be higher than the first height H1.
  • the location of the bottom edge of enclosure 170 may be lower than the second height H2, and even lower than the third height H3 defined below.
  • the third height H3 is the lowest point height of the dispersing roll having the lowest lowest point height among the dispersing rolls used in the dispersing section.
  • the lowest point height is the height obtained by subtracting the maximum radius of the distribution roll from the height of the axis of rotation of the distribution roll.
  • the maximum radius of the distributing roll is defined as the radius of a cylinder having the axis of rotation of the distributing roll as the central axis and circumscribing the distributing roll. Therefore, in the case of pin rolls, the maximum radius is the distance from the axis of rotation to the tip of the longest pin. is the maximum radius.
  • FIG. 3 shows the first height H1, the second height H2 and the third height H3 with respect to the surface of the first carrier film 41, but for the sake of convenience. , the height reference is not necessarily the surface of the first carrier film 41 .
  • Both of the two suction nozzles 180 have a suction port forming portion 180a with a longitudinal direction, and are arranged with the longitudinal direction parallel to the T direction.
  • the direction of the suction port forming part 180a is set so that the fiber dust rising inside the enclosure 170 can be sucked.
  • the main body of the suction nozzle 180 is a cylinder with both ends closed, and the suction port forming portion 180a is provided on its side surface.
  • the suction nozzle 180 has a connecting portion with the hose 181 at one end in the longitudinal direction, but FIG. 8 is only an example, and there is no limit to the position and number of connecting portions with the hose in the suction nozzle.
  • the suction port formed in the suction port forming portion 180a is preferably a slit type as in the example shown in FIG. 8, but is not limited thereto.
  • a plurality of suction ports may be arranged side by side.
  • the shape of the main body of the suction nozzle 180 is also not limited, and it may have a shape other than a cylinder as in the example shown in FIG.
  • suction nozzle 180 is connected to dust collector 182 by hose 181 .
  • the dust collector 182 is preferably a dust collector equipped with a separator that separates dust and air using centrifugal force, that is, a cyclone dust collector.
  • the dust collector 182 is operated during the production of CF-SMC, and at least a portion of the fiber dust that rises while floating inside the enclosure 170 and reaches the height of its upper end is collected before exiting the fiber mat depositing device 130. , it is sucked off through the suction nozzle 180 .
  • the width W of the suction port forming portion 180a of the suction nozzle 180 is preferably 50% or more, more preferably 75% or more, and even more preferably 75% or more of the inner dimension of the enclosure 170 in the T direction. is 90% or more, and may be 100% or more.
  • the suction nozzle 180 may be positioned inside the enclosure 170 in addition to or instead of the top of the enclosure 170 .
  • An example of a preferable arrangement of the suction nozzles 180 is an arrangement in which the suction port forming portion 180a faces the cutter roll 151 or the receiving roll 152 of the chop portion 150, as in the example of FIG.
  • the path of the airflow generated inside the enclosure 170 during the production of CF-SMC may vary depending on the design and operating conditions of the fiber mat depositing device 130. Therefore, when CF-SMC is manufactured without using a dust collector, a place where cotton dust is frequently generated may be investigated, and a suction nozzle may be arranged on the path through which the air flow toward that place passes. In order to clarify the route, we investigated how the amount of cotton dust generated at several locations changed depending on the placement of the suction nozzle when CF-SMC was manufactured while the dust collector was in operation. good too. Thus, the placement of the suction nozzles can be optimized by trial and error.
  • the upper end of the enclosure 170 may be covered with a ceiling plate 173 as shown in FIG. 13 in order to effectively prevent fiber dust from leaking out of the enclosure.
  • the enclosure 170 instead of arranging the suction nozzle 180 inside the enclosure 170 , the enclosure 170 is provided with an exhaust port 183 , and the exhaust port 183 is connected to the dust collector 182 with a hose 181 .
  • the arrangement of the exhaust port 183 can be optimized by trial and error, as in the case of the suction nozzle.
  • the enclosure in addition to providing the enclosure with an exhaust port connected to the dust collector, or instead of providing the enclosure with an exhaust port connected to the dust collector, the enclosure has a suction nozzle connected to the dust collector. 170 may be placed inside.
  • the lower part 172 of the enclosure 170 is provided not only with an exhaust port 183 but also with an air supply port 193 connected to a blower 192 with a hose 191 .
  • Air supplied to the inside of the enclosure 170 through the air supply port 193 causes floating fiber dust to drift toward the exhaust port 183, thereby facilitating the removal of the fiber dust.
  • a suction hood 184 can be placed above the chop section 150, as shown in FIG. 12, to prevent fiber dust from leaking out of the enclosure.
  • the suction hood 184 is connected to the dust collector 182 by, for example, a hose 181 .
  • there is a gap between the enclosure 170 and the suction hood 184 but in one example this gap can be eliminated.
  • an air inlet 193 connected by a hose 191 to a blower 192 is provided in the enclosure 170 for the purpose of facilitating the removal of fiber dust.
  • a suction nozzle connected to a dust collector may be placed inside the enclosure 170, and an exhaust port connected to the dust collector may be provided in the enclosure 170. .
  • a rod group 200 composed of a plurality of rods arranged in parallel with an interval somewhat larger than the fiber length of the short carbon fiber bundles 20 is installed below the dispersion portion 160 .
  • Each rod extends perpendicular to the T direction and in a direction that is horizontal or tilted from the horizontal by preferably 40° or less.
  • the purpose of the rod group 200 is to suppress the orientation of the short carbon fiber bundles 20 in the carbon fiber mat 30 deposited on the first carrier film 41 from deviating in the M direction.
  • An air supply nozzle 195 connected to an air compressor 194 is installed inside the enclosure 170 for the purpose of preventing fiber dust from depositing on the rods 200 and becoming lint.
  • the discharge port (air supply port) of the air supply nozzle 195 is directed to the upper part of the rod group 200 in order to blow off the fiber dust drifting on the rod group 200 .
  • Such an air supply nozzle can be installed for the purpose of preventing deposition of fiber dust not only on the rod group but also on various locations inside the enclosure 170 . For example, when CF-SMC is manufactured without installing an air supply nozzle inside the enclosure 170, a location where fiber dust is deposited can be investigated, and an air supply nozzle can be arranged with the discharge port directed to that location.
  • the upper portion 171 of the enclosure 170 may be omitted when the amount of fiber dust drifting toward the chop portion 150 is reduced by, for example, placing the suction nozzle inside the lower portion 172 of the enclosure. .
  • the suction nozzle inside the lower portion 172 of the enclosure.
  • the remaining part may be omitted.
  • the impregnator 140 is of the type conventionally used in SMC manufacturing equipment, and includes two belt conveyors for sandwiching and conveying the laminate 60 between two conveyor belts from above and below. , and rolls for sandwiching and pressurizing the laminate 60 together with two conveyor belts.
  • Laminate 60 is formed by laminator 70 provided between fiber mat depositing device 130 and impregnator 140, first carrier film 41 and second carrier film 42, and first resin paste layer 51L and carbon fiber mat 30 therebetween. and the second resin paste layer 52L.
  • the CF-SMC manufacturing method of the embodiment is the same as in 1. above.
  • An example of using the SMC manufacturing apparatus described in 1. is as follows. First, a continuous carbon fiber bundle 10 is pulled out from a fiber package prepared in advance.
  • the continuous carbon fiber bundle 10 may be drawn outside from a bobbin package mounted on a creel, or may be drawn inside from a package from which the bobbins have been extracted.
  • the number of filaments of the continuous carbon fiber bundle 10, that is, the number of carbon fiber filaments constituting the continuous carbon fiber bundle 10 is preferably within the range of 3K to 100K. K means 1000, so 3K is 3000 and 100K is 100000.
  • the number of filaments of the continuous carbon fiber bundle 10 can be, for example, 12K, 15K, 20K, 24K, 48K, 50K, 60K.
  • the continuous carbon fiber bundle 10 may be partially split into a plurality of sub-bundles in advance.
  • a plurality of continuous carbon fiber bundles 10 are arranged parallel to each other and supplied to the fiber mat stacking device 130 in a direction orthogonal to the T direction.
  • the continuous carbon fiber bundles 10 are cut into predetermined lengths to form short carbon fiber bundles 20 .
  • the predetermined length is typically in the range of 10-60 mm, such as 0.5 inches (about 1.3 cm), 1 inch (about 2.5 cm), 2 inches (about 5.1 cm). obtained, but not limited to.
  • the short carbon fiber bundles 20 fall toward the dispersing section 160 below the chopping section 150, and are dispersed by the first pin roll 161 and the second pin roll 162 while being distributed on the first carrier film running below the fiber mat depositing device 130. to form the carbon fiber mat 30 .
  • the processing performed in the dispersing section 160 is not aimed at loosening the short carbon fiber bundles 20 .
  • the first pin roll 161 and the A peripheral speed at the tip of the pin of the second pin roll 162 is set.
  • the continuous carbon fiber bundle 10 is partially split into a plurality of sub-bundles, and the number of filaments in each sub-bundle is less than 2K, fiber bundles with a filament number of less than 0.2K are generated as much as possible.
  • the peripheral speed at the pin tips of the first pin roll 161 and the second pin roll 162 can be set so that the content in the carbon fiber mat 30 is less than 1% by weight even if it occurs.
  • Rotating both the first pin roll 161 and the second pin roll 162 is advantageous in preventing the short carbon fiber bundles 20 from clogging between these two pin rolls.
  • the first pin roll 161 rotates such that the pin 161b moves from top to bottom on the side facing the second pin roll 162, the second pin roll 162 The side facing the pin 162b rotates to move from top to bottom.
  • the first resin paste 51 is applied to one side of the first carrier film 41 pulled out from the roll using the first coating machine 110 .
  • the first resin paste 51 is a thermosetting resin composition, and its base resin is not limited, but may be, for example, vinyl ester resin (also called epoxy acrylate resin), unsaturated polyester resin, epoxy resin, polyimide resin, Maleimide resin or phenolic resin.
  • a mixed resin of a vinyl ester resin and an unsaturated polyester resin may be used as the base resin.
  • the first resin paste 51 may contain a curing agent, a polymerization inhibitor, a thickener, a reactive diluent, a low-shrinkage agent, a flame retardant, an antibacterial agent, and the like, if necessary.
  • a second coating machine 120 is used to apply a second resin paste 52 having the same composition as the first resin paste 51 to one side of the second carrier film 42 .
  • the second carrier film 42 is superimposed on the first carrier film 41 with the carbon fiber mat 30 placed thereon, with the surface on which the second resin paste layer 52L is formed facing down.
  • the laminate 60 thus formed is pressurized by the impregnator 140 to impregnate the carbon fiber mat 30 with the first resin paste 51 and the second resin paste 52 to form a resin-impregnated carbon fiber mat.
  • the resin-impregnated carbon fiber mat is wound around a bobbin while being sandwiched between the first carrier film 41 and the second carrier film 42 .
  • the resin-impregnated carbon fiber mat wound on a bobbin is thickened as necessary and shipped as CF-SMC.
  • the dust collector 182 is operated continuously during the production of CF-SMC. At least part of the fiber dust generated by the contact of the short carbon fiber bundles 20 with the first pin roll 161 or the second pin roll 162 rises inside the enclosure 170 and is removed by suction through the suction nozzle 180 . By removing the fiber dust in this way, the amount of generated cotton dust, which is harmful when mixed with the carbon fiber mat 30, is reduced.
  • SUMMARY OF EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention include, but are not limited to, the following.
  • [Embodiment 1] (i) Pull out the carrier film from the roll and run it on a conveying path so that its surface is horizontal, (iii) the short carbon fiber bundles are dropped onto the carrier film running on the conveying path while being dispersed using a dispersing roll arranged below the chopper; (iv) impregnating the carbon fiber mat with a thermosetting resin composition to form a resin-impregnated carbon fiber mat; and (v) the carbon A method for producing a sheet molding compound, comprising simultaneously depositing a fiber mat and removing fiber dust generated from the short carbon fiber bundles by contact with the dispersing roll using a dust collector.
  • Embodiment 2 The manufacturing method according to Embodiment 1, wherein a first pin roll and a second pin roll arranged side by side and having rotation axes parallel to each other are used as the distribution rolls.
  • Embodiment 3 The first pin roll is rotationally driven such that the pins on the side facing the second pin roll move from top to bottom, and the second pin roll has the pins on the side facing the first pin roll.
  • Embodiment 4 Manufacturing according to Embodiment 2 or 3, wherein the sum of the maximum radius of the first pin roll and the maximum radius of the second pin roll is greater than the distance between the rotation axes of the first pin roll and the second pin roll.
  • a method for producing a sheet molding compound using a fiber mat depositing device having a chop section and a dispersing section arranged below the chop section comprising: (i) pulling out a carrier film from a roll and (ii) the continuous carbon fiber bundle is cut into short carbon fiber bundles by the chop section of the fiber mat depositing device arranged above the conveying path; (iii) the carrier film traveling along the transport path while dispersing the short carbon fiber bundles in the dispersing unit of the fiber mat depositing device using a dispersing roll having a rotation axis parallel to the T direction; (iv) impregnating the carbon fiber mat with a thermosetting resin composition to form a resin-impregnated carbon fiber mat; and (v ) simultaneously with depositing the carbon fiber mat, removing fiber dust generated from the short carbon fiber bundles by contact with the dispersing roll using one or more dust collectors, which may include a cyclone dust collector;
  • a method of making a sheet molding compound comprising: [Embod
  • Embodiment 12 Embodiment 10 or 11. Manufacturing method according to 11.
  • Embodiment 13 The manufacturing method according to any one of Embodiments 10 to 12, wherein the distribution section of the fiber mat depositing device is located inside an enclosure.
  • Embodiment 14 The manufacturing method according to Embodiment 13, wherein at least one end of the shaft of the distribution roll protrudes outside the enclosure through an opening provided in the enclosure.
  • Embodiment 15 Both ends of the shafts of the distributing roll protrude out of the enclosure through openings provided in the enclosure, and a pair of bearings supporting the shafts both extend from the enclosure.
  • Embodiment 16 A collar adjacent to the opening inside the enclosure is provided on the distribution roll, and on a plane perpendicular to the T direction, the orthographic projection of the opening is inside the outline of the orthographic projection of the collar.
  • [Embodiment 17] A manufacturing method according to embodiment 16, wherein the gap between the collar and the enclosure is 5 mm or less.
  • [Embodiment 18] The manufacturing method according to any one of Embodiments 14 to 17, wherein the electric motor and power transmission system for driving the distributing rolls are arranged outside the enclosure.
  • Embodiment 19 The manufacturing method according to any one of Embodiments 13 to 18, wherein the enclosure is provided such that the chop portion is arranged inside thereof.
  • Embodiment 21 A manufacturing method according to Embodiment 19, wherein the upper end of the enclosure is closed with a ceiling panel.
  • Embodiment 22 The method of embodiment 19, wherein a suction hood connected to at least one of said one or more dust collectors is positioned above said chop section.
  • Embodiment 23 The manufacturing method according to Embodiment 22, wherein there is no gap between the suction hood and the enclosure.
  • Embodiment 24 The method of any of embodiments 13-23, wherein suction nozzles connected to at least one of said one or more dust collectors are located inside said enclosure.
  • Embodiment 25 The method of any of embodiments 13-24, wherein the enclosure is provided with an air outlet, and wherein the air outlet is connected to at least one of the one or more dust collectors.
  • Embodiment 26 The method of any of embodiments 13-25, further comprising supplying air to the inside of the enclosure simultaneously with depositing the carbon fiber mat.
  • Embodiment 27 A manufacturing method according to Embodiment 26, wherein one or both of a blower and an air compressor are used to supply the air.
  • Embodiment 28 The method of manufacturing according to embodiment 26, wherein an air inlet connected to a blower or air compressor is located inside said enclosure.
  • Embodiment 29 A method according to embodiment 26 or 28, wherein the enclosure is provided with an air inlet connected to a blower or an air compressor.
  • Embodiment 30 The manufacturing method according to any one of Embodiments 13 to 29, wherein the enclosure is formed of a metal plate and is grounded.
  • the resin paste made of the thermosetting resin composition was applied to one side of the carrier film, and the carbon fiber mat was deposited. Later, another carrier film coated on one side with another resin paste made of the thermosetting resin composition is superimposed on the carrier film to form a laminate, and the laminate is further pressurized for the impregnation. , a manufacturing method according to any of embodiments 10-30.
  • Embodiment 32 The production method according to any one of Embodiments 10 to 31, wherein the content of carbon fiber bundles having a filament number of 0.5K or more in the carbon fiber mat is 99% by weight or more.
  • Embodiment 33 The manufacturing method according to any one of Embodiments 10 to 32, wherein said removing includes removing said fiber dust while it is floating.
  • FIG. 35 An apparatus used for depositing a carbon fiber mat on a carrier film that is placed above a conveying path and runs on the conveying path with its surface horizontal, and cuts a continuous carbon fiber bundle. and a dispersion roll disposed below the chop portion and having a rotating shaft parallel to the T direction to drop the short carbon fiber bundles onto the carrier film while dispersing them. a distributing section for dispersing, said distributing section being disposed inside an enclosure, both ends of the shafts of said distributing rolls each protruding out of said enclosure through openings provided in said enclosure. , a fiber mat depositing device, wherein a pair of bearings supporting said shaft are both located outside said enclosure.
  • a fiber mat depositing apparatus according to any of Claims 34 to 38, wherein said enclosure is formed of a metal plate and is grounded.
  • a chopping unit that cuts continuous carbon fiber bundles into short carbon fiber bundles, and a chopping unit that is arranged below the chopping unit and disperses the short carbon fiber bundles onto a carrier film using a dispersion roll. a disperser for dropping, said disperser being located inside an enclosure, said enclosure being formed of a metal plate and grounded.
  • the fiber mat depositing apparatus according to any one of Embodiments 34 to 40, wherein the enclosure is provided such that the chop portion is arranged inside thereof.
  • FIG. 42 A fiber mat deposition apparatus according to any of embodiments 34 to 41, wherein a suction nozzle connected to a dust collector is located at the top of said enclosure.
  • FIG. 43 A fiber mat depositing apparatus according to embodiment 41, wherein the upper end of the enclosure is closed with a ceiling plate.
  • FIG. 44 A fiber mat depositing apparatus according to Embodiment 41, wherein a suction hood connected to a dust collector is arranged above said chop section.
  • FIG. 45 A fiber mat deposition apparatus according to embodiment 44, wherein there is no gap between said suction hood and said enclosure.
  • a fiber mat deposition apparatus according to any of embodiments 34 to 45, wherein a suction nozzle connected to a dust collector is located inside said enclosure.
  • a suction nozzle connected to a dust collector is located inside said enclosure.
  • the fiber mat depositing apparatus according to any of Embodiments 34 to 46, wherein the enclosure is provided with an exhaust port and the exhaust port is connected to a dust collector.
  • a fiber mat deposition apparatus according to any of embodiments 34 to 47, having an air inlet located inside said enclosure and connected to a blower or air compressor.
  • a fiber mat deposition apparatus according to any of embodiments 34-49, wherein the distribution roll is a pin roll or a cage roll.
  • Embodiment 51 Embodiments 34- 50.
  • a fiber mat deposition apparatus according to any of 50.
  • Embodiment 52 A method for producing a carbon fiber mat including using the fiber mat depositing apparatus according to any one of Embodiments 34 to 51.
  • Embodiment 53 Depositing a carbon fiber mat using the fiber mat depositing apparatus according to any one of Embodiments 34 to 51, and impregnating the carbon fiber mat with a thermosetting resin composition. A method of manufacturing a sheet molding compound.
  • Embodiment 54 Use of the fiber mat deposition apparatus of any of Embodiments 34-51 in the manufacture of sheet molding compounds.
  • Embodiment 55 Use of the fiber mat depositing apparatus according to any of Embodiments 34 to 51 in a sheet molding compound manufacturing apparatus.
  • the sheet molding compound manufacturing apparatus comprises two coaters, a laminator and an impregnator.
  • Embodiment 57 A sheet molding compound production apparatus comprising the fiber mat depositing apparatus according to any one of Embodiments 34-51.
  • Embodiment 58 A sheet molding compound manufacturing apparatus according to Embodiment 57, further comprising two coating machines, a laminator and an impregnator.
  • a sheet molding compound manufacturing apparatus comprising a fiber mat deposition apparatus, two coaters, a laminator, an impregnator, and one or more dust collectors, which may include a cyclone dust collector.
  • the fiber mat depositing device includes a chopping section that cuts continuous carbon fiber bundles into short carbon fiber bundles, and a chopping section that is arranged below the chopping section to cut the short carbon fiber bundles using a dispersion roll. 60.
  • a sheet molding compound manufacturing apparatus according to embodiment 59 having a dispersing section for dropping onto a carrier film while dispersing.
  • Embodiment 61 A sheet molding compound manufacturing apparatus according to Embodiment 60, wherein the distribution roll is a pin roll or a cage roll.
  • Embodiment 62 In embodiment 60 or Sheet molding compound production equipment according to 61.
  • Emodiment 63 A sheet molding compound manufacturing apparatus according to any of embodiments 60 to 62, wherein in said fiber mat depositing apparatus, said dispersing section is located inside an enclosure.
  • Embodiment 64 The sheet molding compound manufacturing apparatus according to Embodiment 63, wherein the enclosure is provided such that the chop portion is disposed inside thereof.
  • Embodiment 65 A sheet molding compound production apparatus according to embodiment 63 or 64, wherein a suction nozzle connected to at least one of said one or more dust collectors is located at the top of said enclosure.
  • a suction nozzle connected to at least one of said one or more dust collectors is located at the top of said enclosure.
  • Embodiment 66 A sheet molding compound manufacturing apparatus according to Embodiment 64, wherein the upper end of the enclosure is closed with a ceiling panel.
  • Embodiment 67 The sheet molding compound manufacturing apparatus according to embodiment 65, wherein a suction hood connected to at least one of said one or more dust collectors is positioned above said chop section.
  • Embodiment 68 A sheet molding compound manufacturing apparatus according to Embodiment 67, wherein there is no gap between said suction hood and said enclosure.
  • Embodiment 72 The sheet molding compound manufacturing apparatus according to any one of Embodiments 63 to 71, having an air supply port provided in the enclosure, wherein the air supply port is connected to a blower or an air compressor.
  • Embodiment 73 The sheet molding compound manufacturing apparatus according to any one of Embodiments 63 to 72, wherein the enclosure is formed of a metal plate and grounded.
  • Emodiment 74 A method for manufacturing CF-SMC, including using the sheet molding compound manufacturing apparatus according to any one of Embodiments 57 to 73.
  • CFRP products that can be manufactured using CF-SMC have a wide variety of applications, including parts used in manned aircraft, unmanned aircraft, automobiles, ships, railroad vehicles and other types of transportation equipment, sporting goods, and leisure goods.

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Abstract

本発明の一態様は、分散ロールを用いながらも繊維塵に由来する綿ゴミの製品への混入を抑制できるＣＦ－ＳＭＣの製造技術を提供する。　本発明の一態様に係るＳＭＣの製造方法は、（i）キャリアフィルムをロールから引き出して、その表面が水平となるように搬送路を走行させること、（ii）連続炭素繊維束を、搬送路の上方に配置したチョッパーで切断して短尺炭素繊維束とすること、（iii）短尺炭素繊維束をチョッパーの下方に配置された分散ロールを用いて分散させながら、搬送路を走行するキャリアフィルム上に落下させてキャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させること、（iv）炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させて樹脂含浸炭素繊維マットとすること、および、（v）炭素繊維マットを堆積させるのと同時に分散ロールとの接触により短尺炭素繊維束から発生する繊維塵を、集塵機を用いて除去すること、を含む。

Description

シートモールディングコンパウンドの製造方法および繊維マット堆積装置
　本発明は、主として、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）の製造方法、とりわけ、補強材に炭素繊維（ＣＦ）を用いたＳＭＣ（ＣＦ－ＳＭＣ）の製造方法と、ＣＦ－ＳＭＣの製造に用いられる繊維マット堆積装置に関する。
　本願は、２０２１年７月１５日に日本国特許庁に出願された特願２０２１－１１６９７３号および２０２２年５月１２日に日本国特許庁に出願された特願２０２２－０７８８７１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、有人航空機、無人航空機、自動車、船舶、鉄道車両、その他の輸送機器の部品に適した、軽量かつ力学特性に優れた複合材料であり、近年その重要度はますます高くなっている。
　圧縮成形によりＣＦＲＰ製品を製造するときに好ましく使用されるのが、中間材料である炭素繊維プリプレグである。炭素繊維プリプレグは、炭素繊維からなる補強材を、未硬化の熱硬化性樹脂組成物で含浸させたものである。
　ＣＦ－ＳＭＣは炭素繊維プリプレグの一種であり、その製造工程では、連続炭素繊維束（continuous carbon fiber bundle）をチョッパーで切断して短尺炭素繊維束（short carbon fiber bundle）とし、走行するキャリアフィルム上に落下させることによって、炭素繊維マットが形成される。ＣＦ－ＳＭＣは、この炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることにより作られる。
　チョッパーとキャリアフィルムの搬送路との間に、チョッパーから落下する短尺繊維束をキャリアフィルム上に均一に分散させたり、打撃して小さい束に分割したりする目的で、ピンロールまたはケージロールを配置した繊維マット製造装置が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
国際公開第２０１９／１４２８５１号 国際公開第２０２１／０１００８４号
　短尺炭素繊維束をピンロールやケージロールのような分散ロールと接触させると、その衝撃により繊維塵が発生する。繊維塵は、分散ロールの回転により生じる気流の影響で浮遊した後、例えば、ＳＭＣ製造装置の部材の表面に沈着して綿ゴミを形成することがある。大きく成長した綿ゴミが落下して炭素繊維マットに混入すると、その部分で含浸不良が生じる。含浸不良部ではＣＦ－ＳＭＣが十分に流動しないので、含浸不良部があるＣＦ－ＳＭＣは圧縮成形に用いたときに金型を損傷させる虞がある。
　前記繊維塵は、また、ＳＭＣ製造装置が備える機械要素を汚染させたり、ＳＭＣ製造装置が設置された室内の作業環境を悪化させたりする虞がある。炭素繊維から生じる繊維塵は導電性を有するため、電気・電子機器の動作に障害を与えることもあり得る。
　本発明の目的には、分散ロールを用いながらも前記繊維塵に由来する綿ゴミの製品への混入を抑制できるＣＦ－ＳＭＣの製造技術を提供することが含まれる。
　本発明の目的には、更に、ＳＭＣ製造装置が備える機械要素や、ＳＭＣ製造装置が設置された室内の作業環境に対し、前記繊維塵が及ぼす悪影響を抑制できる繊維マット堆積装置を提供することが含まれる。
　本明細書中には、本発明の各実施形態により解決され得る課題が明示的または黙示的に開示されている場合がある。
　本発明の一態様によれば、（i）キャリアフィルムをロールから引き出して、その表面が水平となるように搬送路を走行させること、（ii）連続炭素繊維束を、前記搬送路の上方に配置したチョッパーで切断して短尺炭素繊維束とすること、（iii）前記短尺炭素繊維束を、前記チョッパーの下方に配置された分散ロールを用いて分散させながら、前記搬送路を走行する前記キャリアフィルム上に落下させて、前記キャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させること、（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させて樹脂含浸炭素繊維マットとすること、および、（v）前記炭素繊維マットを堆積させるのと同時に、前記分散ロールとの接触により前記短尺炭素繊維束から発生する繊維塵を、集塵機を用いて除去すること、を含むシートモールディングコンパウンドの製造方法が提供される。
　本発明の他の一態様によれば、チョップ部と前記チョップ部の下方に配置された分散部とを有する繊維マット堆積装置を用いるシートモールディングコンパウンドの製造方法であって、（i）キャリアフィルムをロールから引き出して、その表面が水平となるように搬送路を走行させること、（ii）連続炭素繊維束を、前記搬送路の上方に配置した前記繊維マット堆積装置の前記チョップ部で切断して短尺炭素繊維束とすること、（iii）前記短尺炭素繊維束を、前記繊維マット堆積装置の前記分散部で、Ｔ方向に平行な回転軸を有する分散ロールを用いて分散させながら、前記搬送路を走行する前記キャリアフィルム上に落下させて、前記キャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させること、（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させて樹脂含浸炭素繊維マットとすること、および、（v）前記炭素繊維マットを堆積させるのと同時に、前記分散ロールとの接触により前記短尺炭素繊維束から発生する繊維塵を、１つ以上の集塵機を用いて除去すること、を含むシートモールディングコンパウンドの製造方法が提供される。
　本発明の更に他の一態様によれば、搬送路の上方に配置され、表面を水平にして前記搬送路を走行するキャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させるために用いられる装置であって、連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、前記チョップ部の下方に配置され、前記短尺炭素繊維束をＴ方向に平行な回転軸を有する分散ロールを用いて分散させながら前記キャリアフィルム上に落下させるための分散部と、を有し、前記分散部が囲いの内側に配置され、前記分散ロールのシャフトの少なくとも一方の端が、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外側に突き出ている、繊維マット堆積装置が提供される。
　本発明の更に他の一態様によれば、搬送路の上方に配置され、表面を水平にして前記搬送路を走行するキャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させるために用いられる装置であって、連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、前記チョップ部の下方に配置され、前記短尺炭素繊維束をＴ方向に平行な回転軸を有する分散ロールを用いて分散させながら前記キャリアフィルム上に落下させるための分散部と、を有し、前記分散部が囲いの内側に配置され、前記分散ロールのシャフトの両方の端が、それぞれ、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外に突き出ており、前記シャフトを支持する１対の軸受の両方が前記囲いの外側に配置された、繊維マット堆積装置が提供される。
　本発明の更に他の一態様によれば、連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、前記チョップ部の下方に配置され、分散ロールを用いて前記短尺炭素繊維束を分散させながらキャリアフィルム上に落下させるための分散部と、を有し、前記分散部が囲いの内側に配置され、前記囲いは金属板で形成されるとともに接地された、繊維マット堆積装置が提供される。
　本発明の更に他の一態様によれば、繊維マット堆積装置と、２つの塗工機と、ラミネータと、含浸機と、１つ以上の集塵機とを備える、シートモールディングコンパウンド製造装置が提供される。
　本発明の一態様によれば、分散ロールとの接触により短尺炭素繊維束から発生する繊維塵に由来する綿ゴミの、製品への混入を抑制できるＣＦ－ＳＭＣの製造技術が提供される。
　本発明の他の一態様によれば、ＳＭＣ製造装置が備える機械要素や、ＳＭＣ製造装置が設置された室内の作業環境に対し、分散ロールとの接触により短尺炭素繊維束から発生する繊維塵が及ぼす悪影響を抑制できる繊維マット堆積装置が提供される。
図１は、ＳＭＣ製造装置の模式図である。 図２は、繊維マット堆積装置の模式図である。 図３は、繊維マット堆積装置の模式図である。 図４は、ピンロールの模式図である。 図５は、分散器における２つのピンロールの位置関係等を示す模式図である。 図６は、ケージロールの模式図である。 図７は、繊維マット堆積装置の模式図である。 図８は、吸引ノズルの模式図である。 図９は、吸引ノズルの模式図である。 図１０は、吸引ノズルの模式図である。 図１１は、繊維マット堆積装置の模式図である。 図１２は、繊維マット堆積装置の模式図である。 図１３は、繊維マット堆積装置の模式図である。 図１４は、繊維マット堆積装置の一部を示す模式図である。 図１５は、繊維マット堆積装置の一部を示す模式図である。 図１６は、繊維マット堆積装置の模式図である。 図１７は、繊維マット堆積装置の模式図である。
　本明細書にいう「Ｔ方向」は、水平であり、かつＭ方向に垂直な方向を意味する。Ｍ方向とは、ＣＦ－ＳＭＣの製造時におけるキャリアフィルムの走行方向である。例えば、図１、図２、図１１～１３、図１６、図１７においてはＴ方向が紙面に垂直である。
　本明細書にいう「金属」は、単体の金属だけではなく、合金を含むものとする。
１．ＳＭＣ製造装置
　実施形態に係るＣＦ－ＳＭＣの製造方法において好ましく用い得るＳＭＣ製造装置の一例を、図１に示す。
　図１を参照すると、ＳＭＣ製造装置１００は、第一塗工機１１０、第二塗工機１２０、繊維マット堆積装置１３０および含浸機１４０を有する。
　第一塗工機１１０は、第一キャリアフィルム４１に第一樹脂ペースト５１を塗布して第一樹脂ペースト層５１Ｌを形成するために用いられる。
　第二塗工機１２０は、第二キャリアフィルム４２に第二樹脂ペースト５２を塗布して第二樹脂ペースト層５２Ｌを形成するために用いられる。
　繊維マット堆積装置１３０は、図２および図３に示すように、第一キャリアフィルム４１の搬送路の上方に配置され、チョップ部１５０、分散部１６０、囲い１７０、および吸引ノズル１８０を有している。
　繊維マット堆積装置１３０の下方において、搬送される第一キャリアフィルム４１の表面は水平に保持される。これは、落ちた短尺炭素繊維束２０および堆積した繊維マット３０が、第一キャリアフィルム４１の表面上で重力によって動かないようにするためである。
　チョップ部１５０には、従来からＳＭＣ製造装置で使用されているタイプのチョッパー、すなわち、それぞれＴ方向に平行な回転軸を有するカッターロール１５１、受けロール（ゴムロール）１５２およびガイドロール１５３を備えるチョッパーが用いられている。ＣＦ－ＳＭＣの製造時、繊維マット堆積装置１３０に供給される連続炭素繊維束１０は、チョップ部１５０で切断される。
　チョップ部１５０は、連続炭素繊維束１０の長手方向と切断面とが８０°以下、４５°以下または３０°以下の角度をなすように連続炭素繊維束１０を切断するものであってもよい。
　繊維マット堆積装置１３０において、チョップ部１５０は囲い１７０の内側に配置されている。
　カッターロール１５１および受けロール１５２を回転駆動するための電動機および動力伝達系（図示せず）は、好ましくは、繊維塵による汚染を避けるために囲い１７０の外に配置される。
　カッターロール１５１と受けロール１５２を囲い１７０の外側の動力伝達系に接続するときは、これらのロールがそれぞれ備えるシャフトの少なくとも一方の端部を囲い１７０の外に突き出させるために、囲い１７０に開口が設けられる。望ましくは、該開口を通して繊維塵が囲い１７０の外に漏れ出すのを防止するために、該開口の大きさは必要最小限とされる。
　繊維塵が囲い１７０の外に漏れ出すのを防ぐことは、囲い１７０の外に配置された機械要素の汚染防止に加え、ＳＭＣ製造装置１００が設置された室内の作業環境の向上という面でも有益である。
　分散部１６０では、分散ロールとして、横並びに配置された１対のピンロール、すなわち、第一ピンロール１６１および第二ピンロール１６２が用いられている。分散部１６０はチョップ部１５０の下方に配置され、ＣＦ－ＳＭＣの製造時には、チョップ部１５０から落下する短尺炭素繊維束２０が分散部１６０で分散される。
　第一ピンロール１６１および第二ピンロール１６２はどちらもＴ方向に平行な回転軸を有し、どちらも駆動機構（図示せず）により回転駆動される。
　第一ピンロール１６１と第二ピンロール１６２の回転速度は、独立に制御可能であり得る。
　図４に示すように、第一ピンロール１６１は、シリンダー１６１ａと、シリンダー１６１ａの周面に配置された複数のピン１６１ｂと、シリンダー１６１ａの中心を回転軸方向に貫通するシャフト１６１ｃとを有している。複数のピン１６１ｂは、全てが互いに同じ形状と寸法を有していることが好ましい。
　シリンダー１６１ａとピン１６１ｂはどちらも剛体であり、例えば金属で形成される。
　シリンダー１６１ａの直径は、限定するものではないが、例えば６０ｍｍ～１５０ｍｍであり得る。シリンダー１６１ａの直径が大きい程、第一ピンロール１６１を回転させたときにピン１６１ｂ全体が高い周速度で動くので、短尺炭素繊維束を分散させる能力が高くなる。
　ピン１６１ｂは第一ピンロール１６１の回転軸に垂直に伸びており、限定するものではないが、例えば円柱形状を有する。ピン１６１ｂの端面と周面の境界は面取りされていてもよい。
　ピン１６１ｂの直径は、限定するものではないが、例えば１ｍｍ～５ｍｍであり得る。
　ピン１６１ｂの長さ、つまり、ピンの先端から根元までの距離は、限定するものではないが、例えば１０ｍｍ～５０ｍｍであり得る。
　シリンダー１６１ａの周面上におけるピン１６１ｂの配置は、軸方向および周方向のそれぞれについて周期的であることが好ましい。
　シリンダー１６１ａの周面上におけるピン１６１ｂの配置の周期は、軸方向に、例えば５ｍｍ以上２０ｍｍ未満、２０ｍｍ以上４０ｍｍ未満または４０ｍｍ以上６０ｍｍ未満であり得る。
　図４の例では、シリンダー１６１ａの周面上におけるピン１６１ｂの配置が、周方向に９０°の周期を有しているが、例えば５°、１０°、１５°、２０°、２４°、３０°、４５°、６０°、７２°、１２０°、１８０°等の、９０°以外の周期を採用することもできる。
　本明細書では、ピンロールの最大半径を、その回転軸から、最も長いピンの先端までの距離と定義する。第一ピンロール１６１において、シリンダー１６１ａの半径は第一ピンロール１６１の最大半径の半分以上であることが好ましく、７５％以上であることがより好ましい。ピンロールの最大半径に対するシリンダー半径の比率が高い程、ピンロールが回転しているときに、ピンの先端における周速とピンの根元における周速の差が小さいからである。
　第一ピンロール１６１について以上に述べたことは、全て、第二ピンロール１６２にも該当する。
　限定するものではないが、繊維マット堆積装置１３０の設計、製造および保守のコストを下げるためには、軸方向長、最大半径、シリンダー径、ピンの形状、寸法、本数および配置、並びに、シリンダーおよびピンの材料を含め、できる限り多くの項目で第一ピンロール１６１と第二ピンロール１６２の設計および仕様を一致させることが好ましい。
　より多くの短尺炭素繊維束２０が、第一ピンロール１６１と第二ピンロール１６２の間を通過するときに、これらのピンロールが有するピンで打撃されるよう、図５に示すように、第一ピンロール１６１の最大半径ｒＭ１と第二ピンロール１６２の最大半径ｒＭ２の和は、この２つのピンロールの回転軸間距離ｄ１２よりも大きいことが好ましい。
　第一ピンロール１６１の最大半径ｒＭ１と第二ピンロール１６２のシリンダー半径ｒＣ２の和と、第一ピンロール１６１のシリンダー半径ｒＣ１と第二ピンロール１６２の最大半径ｒＭ２の和は、どちらも、２つのピンロールの回転軸間距離ｄ１２より小さい。
　一例において、繊維マット堆積装置１３０における第一ピンロール１６１の最大半径ｒＭ１と第二ピンロール１６２の最大半径ｒＭ２の和は、この２つのピンロールの回転軸間距離ｄ１２と等しくてもよい。
　他の一例において、繊維マット堆積装置１３０における第一ピンロール１６１の最大半径ｒＭ１と第二ピンロール１６２の最大半径ｒＭ２の和は、この２つのピンロールの回転軸間距離ｄ１２より僅かに小さくてもよい。その差｛ｄ１２－（ｒＭ１＋ｒＭ２）｝は、好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下である。
　繊維マット堆積装置１３０において、分散部１６０は囲い１７０の内側に配置されている。
　第一ピンロール１６１および第二ピンロール１６２を回転駆動するための電動機および動力伝達系（図示せず）は、好ましくは、繊維塵による汚染を避けるために囲い１７０の外に配置される。
　第一ピンロール１６１と第二ピンロール１６２を囲い１７０の外側の動力伝達系に接続するときは、それぞれのシャフト１６１ｃ、１６２ｃの少なくとも一方の端部を囲い１７０の外に突き出させるために、囲い１７０に開口が設けられる。望ましくは、該開口を通して繊維塵が囲い１７０の外に漏れ出すのを防止するために、該開口の大きさは必要最小限とされる。
　繊維塵が囲い１７０の外に漏れ出すのを防ぐことは、囲い１７０の外に配置された機械要素の汚染防止に加え、ＳＭＣ製造装置が設置された室内の作業環境の向上という面でも有益である。
　一例では、図１４に示すように、第一ピンロールのシャフト１６１ｃを支持する２つの軸受Ｂ１と、第二ピンロールのシャフト１６２ｃを支持する２つの軸受Ｂ２が、繊維塵による汚染を避けるために囲い１７０の外に配置され得る。この場合、囲い１７０にはそのために必要な開口ＯＰが設けられる。望ましくは、該開口を通して繊維塵が囲い１７０の外に漏れ出すのを防止するために、該開口の大きさは必要最小限とされる。
　図１４の例では、開口ＯＰを通して繊維塵が囲い１７０の外に漏れ出すことをより効果的に防止するために、第一ピンロール１６１と第二ピンロール１６２のどちらにもカラーＣが２個ずつ設けられている。各開口ＯＰは好ましくは円形であり、各カラーＣは好ましくは円盤状である。
　各カラーＣは、囲い１７０の内側で、開口ＯＰと隣接している。Ｔ方向に垂直な平面上において、開口ＯＰの正射影は、該開口ＯＰに隣接するカラーＣの正射影の外郭線の内側に収まる。
　図１５を参照すると、カラーＣと囲い１７０の隙間Ｇ１は例えば５ｍｍ以下、３ｍｍ以下または１ｍｍ以下とすることができ、狭ければ狭いほど、繊維塵が囲い１７０の外に漏れ出すのを防ぐうえで好ましい。
　図１４および図１５に示すように、カラーＣと一体化した円筒リングＲが、囲い１７０に設けられた開口ＯＰに挿入されていてもよい。円筒リングＲと開口ＯＰの隙間Ｇ２は例えば５ｍｍ以下、３ｍｍ以下または１ｍｍ以下とすることができ、狭ければ狭いほど、繊維塵が囲い１７０の外に漏れ出すのを防ぐうえで好ましい。
　カラーＣを使用することは好ましいが、必須ではない。
　分散部に用いられる分散ロールの数は２個に限定されない。一例では、分散部に用いられる分散ロールの数は１個であってもよいし、また、３個以上であってもよい。
　一例では、ピンロールに加えて、あるいはピンロールに代えて、ピンロール以外のタイプの分散ロールが分散部に用いられ得る。
　ピンロールにおけるピンのように、回転させたときに周方向に動いて短尺炭素繊維束２０を打撃する要素が、分散ロールには必要である。この要求を充たすには、分散ロールが回転軸を中心とするｎ回回転対称性（ただし、ｎは１以上の整数で、有限であり、好ましくは７２以下である）を有すればよい。ｎは、４５以下、３６以下または２４以下であってもよい。
　例えば、図４に示した第一ピンロール１６１は、回転軸を中心とする４回回転対称性を有する。
　図６に示すケージロール１６４は、ピンロール以外のタイプの分散ロールの一例である。ケージロール１６４は、回転軸を共有する１対の円盤１６４ａの間に、複数のロッド１６４ｂが架け渡された構造を有し、シャフト１６４ｃが各円盤１６４ａの中心を貫いている。
　図６に示す例では、６本のロッド１６４ｂが、回転軸を中心とする円筒面上に、周方向に等間隔で配置されていることから、ケージロール１６４は回転軸を中心とする６回回転対称性を有する。ロッド１６４ｃの材質は、好ましくは金属であるが、限定するものではない。ケージロール１６４を回転させたときには、ロッド１６４ｃが周方向に動いて短尺炭素繊維束２０を打撃する。
　変形例において、ケージロール１６４のロッド１６４ｃは、角棒や平棒のような断面が丸くない棒に置き換えてもよいし、あるいは、ピンと張ったワイヤに置き換えてもよい。
　一例に係るケージロールでは、回転軸を中心とする数個の同心円筒面の各々の上に、複数のロッドが周方向に等間隔で配置されていてもよい。各円筒面上に配置されるロッドの数は特に限定されないが、例えば、３～８本であり得る。
　一例に係るケージロールは、回転軸を共有する１対の円盤の間に複数のロッドが架け渡された構造単位が、シャフトの長さ方向に複数並んだ構造を有してもよい。この場合、隣り合う上記構造単位の間で、ひとつの円盤が共有されてもよい。
　再び図２および図３を参照すると、囲い１７０は、チョップ部１５０から分散部１６０に短尺炭素繊維束２０を導くシューターを構成する上部１７１と、分散部１６０を内側に備える繊維散布ブースのハウジングを構成する下部１７２とからなっている。
　囲い１７０は金属または樹脂でできた板を用いて形成されており、通気性を有さない。囲い１７０は、通常、複数の板を用いて作られる。囲い１７０の全ての部分が同じ材質の板で形成される必要はない。
　静電気の作用で囲い１７０の表面に繊維塵が付着すると、それがきっかけとなって綿ゴミが形成され得る。これを防ぐために、例えば、図１７の例に示すように囲い１７０は金属板で形成したうえ、更に、接地することが好ましい。図１７の例では、囲い１７０の下部１７２から接地点１７４に接地ケーブルが延びているが、一例では囲い１７０の上部１７１から接地ケーブルが延びてもよい。接地の態様はこれらの例に限定されない。金属板の材料の好適例はアルミニウム合金およびステンレス鋼を含むが、導電性の高さからアルミニウム合金がより好ましい。
　囲い１７０の内面に傷が付くと、その傷に繊維塵が引っ掛かることによって綿ゴミが形成され得る。アルミニウム合金板は傷つき易いので、表面硬度を上げるために、使用する前に無電解ニッケルメッキを施してもよい。
　囲いの上部１７１と下部１７２とは隙間なく繋がっており、両者の接続部において囲い１７０の内側から外側に空気が流れることはない。
　その結果、第一ピンロール１６１または第二ピンロール１６２と接触した短尺炭素繊維束から生じた繊維塵は、これらの分散ロールが発生させる気流に乗って、囲い１７０の内側を浮遊しながら上昇し、囲い１７０の上端の高さまで到達し得る。
　囲い１７０の構成は、図２および図３に示すものに限定されない。図７に示す例のように、囲い１７０は上端から下端まで同一の水平断面形状を有していてもよい。
　ＳＭＣ製造装置１００は、チョッパーや分散ロールなどを固定するためのフレームを有し得るところ、かかるフレームが囲い１７０の一部分をなしていてもよい。
　図２に示すように、囲い１７０は、第一高さＨ１（以下に定義する）と第二高さＨ２（以下に定義する）の間で連続している。
　第一高さＨ１は、チョップ部１５０に用いられるチョッパーが有するカッターロールおよび受けロールのそれぞれの回転軸の高さであり、これらの高さが異なる場合には、より高い位置にある方の高さをいう。
　第二高さＨ２は、分散部１６０に用いられる分散ロールのうち回転軸を最も低い位置に有する分散ロールの、回転軸の高さをいう。
　好適例において、囲い１７０の上端の位置は第一高さＨ１より高くてもよい。
　好適例において、囲い１７０の下端の位置は第二高さＨ２より低くてもよく、更には、以下に定義する第三高さＨ３より低くてもよい。
　第三高さＨ３とは、分散部に用いられる分散ロールのうち、最低点高さが最も低い分散ロールの、最低点高さをいう。最低点高さとは、分散ロールの回転軸の高さから当該分散ロールの最大半径を差し引いた高さをいう。分散ロールの最大半径は、当該分散ロールの回転軸を中心軸として有し当該分散ロールに外接する円筒の半径と定義する。従って、ピンロールの場合には、その回転軸から最も長いピンの先端までの距離が最大半径であり、ケージロールの場合には、ロッドまたはワイヤを架け渡すために設けられる１対の円盤の半径が最大半径である。
　注記すると、図３では、第一キャリアフィルム４１の表面を基準として、第一高さＨ１と第二高さＨ２と第三高さＨ３を表しているが、便宜のためであって、高さの基準は必ずしも第一キャリアフィルム４１の表面でなくてもよい。
　後から前に進む方向がＭ方向であるとして「前後」を定義したとき、図２および図３に示す例では、吸引口形成部１８０ａを有する吸引ノズル１８０が、囲い１７０の上端の前部と後部にひとつずつ取り付けられている。図７に示す例も同様である。
　２つの吸引ノズル１８０は、どちらも吸引口形成部１８０ａが長手方向を有しており、その長手方向をＴ方向と平行にして配置されている。吸引口形成部１８０ａの向きは、囲い１７０の内側を上昇してくる繊維塵を吸引できるように設定されている。
　図８に示すように、吸引ノズル１８０の本体は両端が閉じた円筒であり、吸引口形成部１８０ａはその側面に設けられている。
　吸引ノズル１８０は、長手方向の片末端にホース１８１との接続部を有しているが、図８は例示に過ぎず、吸引ノズルにおけるホースとの接続部の位置と数に限定はない。
　吸引口形成部１８０ａに形成される吸引口は、図８に示す例のようにスリット型であることが好ましいが、限定するものではなく、例えば、図９に示すように、吸引口形成部１８０ａに複数の吸引口が並んでいてもよい。
　吸引ノズル１８０の本体形状にも限定はなく、図１０に示す例のように、円筒以外の形状であってもよい。
　図３および図７に示すように、吸引ノズル１８０はホース１８１によって集塵機１８２と接続されている。集塵機１８２は、遠心力を利用して塵と空気を分離するセパレータを備える集塵機、すなわちサイクロン集塵機であることが好ましい。
　集塵機１８２はＣＦ－ＳＭＣの製造中に運転され、囲い１７０の内側を浮遊しながら上昇してその上端の高さに到達した繊維塵の少なくとも一部は、繊維マット堆積装置１３０の外に出る前に、吸引ノズル１８０を通して吸引除去される。
　できるだけ多くの繊維塵が除去されるように、吸引ノズル１８０における吸引口形成部１８０ａの幅Ｗは、囲い１７０のＴ方向の内寸の好ましくは５０％以上、より好ましくは７５％以上、更に好ましくは９０％以上であり、１００％以上であってもよい。
　一例において、吸引ノズル１８０は、囲い１７０の上端に加えて、あるいは囲い１７０の上端に代えて、囲い１７０の内側に配置されてもよい。
　吸引ノズル１８０の好ましい配置の例は、図１１の例のように、吸引口形成部１８０ａがチョップ部１５０のカッターロール１５１または受けロール１５２に面する配置である。
　吸引ノズル１８０をこのように配置すると、繊維塵を含んで上昇する気流が囲い１７０とカッターロール１５１の間および囲い１７０と受けロール１５２の間の狭い空間を通過する間に、少ない吸引風量で効果的に繊維塵を除去することができる。
　一例では、少なくともひとつの吸引ノズル１８０が、囲い１７０の下部１７２の内側に配置されてもよい。
　囲い１７０の内側に吸引ノズルを配置する代わりに、囲い１７０に排気口を設け、その排気口をホースで集塵機に接続してもよい。
　ＣＦ－ＳＭＣの製造中に囲い１７０の内側に生じる気流の経路は、繊維マット堆積装置１３０の設計や運転条件によって変わり得る。そこで、集塵機を用いずにＣＦ－ＳＭＣを製造したときに綿ゴミの発生頻度が高い場所を調べ、その場所に向かう気流が通過する経路上に吸引ノズルを配置してもよい。該経路を明らかにするために、集塵機を運転しながらＣＦ－ＳＭＣを製造したときに、いくつかの場所における綿ゴミの発生量が吸引ノズルの配置に応じてどのように変化するかを調べてもよい。このように、吸引ノズルの配置は試行錯誤によって適正化することが可能である。
　一例では、繊維塵が囲いの外に漏れ出すことを効果的に防止するために、図１３に示すように、囲い１７０の上端を天井板１７３で塞いでもよい。図１３の例では、吸引ノズル１８０を囲い１７０の内側に配置する代わりに、囲い１７０に排気口１８３を設け、その排気口１８３をホース１８１で集塵機１８２に接続している。排気口１８３の配置は、吸引ノズルの場合と同様で、試行錯誤によって適正化することが可能である。
　図１３に示す例において、集塵機に接続された排気口を囲いに設けることに加えて、あるいは、集塵機に接続された排気口を囲いに設けることに代えて、集塵機に接続された吸引ノズルを囲い１７０の内側に配置してもよい。
　図１３の例では、囲い１７０の下部１７２に排気口１８３だけでなく、ホース１９１で送風機１９２に接続された給気口１９３が設けられている。給気口１９３を通して囲い１７０の内側に供給される空気によって、浮遊する繊維塵が排気口１８３に向かって漂流することで、繊維塵の除去が促進される。
　他の一例では、繊維塵が囲いの外に漏れ出さないために、図１２に示すように、チョップ部１５０の上方に、吸引フード１８４を配置することができる。吸引フード１８４は、例えばホース１８１で、集塵機１８２と接続される。
　図１２の例では、囲い１７０と吸引フード１８４の間に隙間があるが、一例では、この隙間を無くすことができる。
　図１２の例においても、ホース１９１で送風機１９２に接続された給気口１９３が、繊維塵の除去を促進する目的で、囲い１７０に設けられている。
　図１２に示す例において、吸引フードの使用に加えて、集塵機に接続された吸引ノズルを囲い１７０の内側に配置してもよいし、集塵機に接続された排気口を囲い１７０に設けてもよい。
　図１６に示す例では、短尺炭素繊維束２０の繊維長よりいくらか大きな間隔を置いて平行に並んだ複数のロッドからなるロッド群２００が、分散部１６０の下方に設置されている。各ロッドは、Ｔ方向と垂直に、かつ、水平または水平から好ましくは４０°以下傾斜した方向に延びている。ロッド群２００の目的は、第一キャリアフィルム４１上に堆積する炭素繊維マット３０中で短尺炭素繊維束２０の配向がＭ方向に偏るのを抑えることである。
　ロッド群２００の上に繊維塵が沈着して綿ゴミとなるのを防ぐ目的で、空気圧縮機１９４に接続された給気ノズル１９５が囲い１７０の内側に設置されている。ロッド群２００の上に漂着する繊維塵を吹き飛ばすために、給気ノズル１９５の吐出口（給気口）はロッド群２００の上部に向けられている。
　このような給気ノズルは、ロッド群上への沈着防止に限らず、囲い１７０の内側の様々な場所への繊維塵の沈着防止の目的で設置することができる。例えば、囲い１７０の内側に給気ノズルを設置せずにＣＦ－ＳＭＣを製造したときに繊維塵が沈着する場所を調べ、その場所に吐出口を向けて給気ノズルを配置することができる。
　図２に示す例において、例えば囲いの下部１７２の内側に吸引ノズルを配置することで、チョップ部１５０に向かって漂う繊維塵が少なくなったときは、囲い１７０の上部１７１を省略してもよい。あるいは、囲い１７０の上部１７１の中でも、下部１７２との接続部を含む、下方に向かって径が小さくなっている部分のみを残し、残りの部分を省略してもよい。
　再び図１を参照すると、含浸機１４０は、従来からＳＭＣ製造装置で使用されているタイプのもので、積層体６０を２つの搬送ベルトで上下から挟んで搬送するための、２つのベルト搬送機と、積層体６０を２つの搬送ベルトごと挟んで加圧するためのロールを備えている。積層体６０は、繊維マット堆積装置１３０と含浸機１４０の間に設けられたラミネータ７０によって、第一キャリアフィルム４１と第二キャリアフィルム４２を、その間に第一樹脂ペースト層５１Ｌと炭素繊維マット３０と第二樹脂ペースト層５２Ｌを挟むようにして貼り合わせることにより形成される。
２．ＳＭＣの製造方法
　実施形態のＣＦ－ＳＭＣ製造方法を、前記１．で説明したＳＭＣ製造装置を用いる場合を例にして説明すると次の通りである。
　まず、予め準備された繊維パッケージから、連続炭素繊維束１０が引き出される。連続炭素繊維束１０は、クリールに取り付けられたボビンパッケージから外取りで引き出されてもよいし、あるいは、ボビンが抜き取られたパッケージから内取りで引き出されてもよい。
　連続炭素繊維束１０のフィラメント数、すなわち連続炭素繊維束１０を構成する炭素繊維フィラメントの数は、好ましくは３Ｋ～１００Ｋの範囲内である。Ｋは１０００を意味するので、３Ｋは３０００であり、１００Ｋは１０００００である。連続炭素繊維束１０のフィラメント数は、例えば１２Ｋ、１５Ｋ、２０Ｋ、２４Ｋ、４８Ｋ、５０Ｋ、６０Ｋなどであり得る。
　連続炭素繊維束１０は、予め、部分的に複数のサブ束にスプリットされていてもよい。
　複数本の連続炭素繊維束１０が互いに平行となるように引き揃えられ、Ｔ方向に直交する方向から繊維マット堆積装置１３０に供給される。
　繊維マット堆積装置１３０のチョップ部１５０で、連続炭素繊維束１０は所定長さに切断されて短尺炭素繊維束２０となる。該所定長さは、典型的には１０～６０ｍｍの範囲内であり、０．５インチ（約１．３ｃｍ）、１インチ（約２．５ｃｍ）、２インチ（約５．１ｃｍ）などであり得るが、限定はされない。
　短尺炭素繊維束２０はチョップ部１５０の下にある分散部１６０に向かって落下し、第一ピンロール１６１および第二ピンロール１６２によって分散されながら繊維マット堆積装置１３０の下方を走行する第一キャリアフィルム上に堆積して炭素繊維マット３０を形成する。分散部１６０においてなされる処理は、短尺炭素繊維束２０をほぐすことを目的としない。好ましい一例では、フィラメント数が０．５Ｋ未満の繊維束ができるだけ発生しないように、また、発生したとしても炭素繊維マット３０中の含有量が１重量％未満となるように、第一ピンロール１６１および第二ピンロール１６２のピン先端における周速が設定される。
　例えば連続炭素繊維束１０が部分的に複数のサブ束にスプリットされており、各サブ束のフィラメント数が２Ｋ未満であるような場合には、フィラメント数が０．２Ｋ未満の繊維束ができるだけ発生しないように、また、発生したとしても炭素繊維マット３０中の含有量が１重量％未満となるように、第一ピンロール１６１および第二ピンロール１６２のピン先端における周速が設定され得る。
　第一ピンロール１６１と第二ピンロール１６２の両方を回転させることは、これら２つのピンロールの間に短尺炭素繊維束２０が詰まらないようにするうえで有利である。
　好ましくは、図２中に示されるように、第一ピンロール１６１は第二ピンロール１６２に面する側でピン１６１ｂが上から下に向かって動くように回転し、第二ピンロール１６２は第一ピンロール１６１に面する側でピン１６２ｂが上から下に向かって動くように回転する。
　それぞれが他方のピンロールに面する側でピンが上から下に動くよう第一ピンロール１６１と第二ピンロール１６２を回転させると、短尺炭素繊維束２０に重さ分布がある場合であっても、炭素繊維マット３０に表裏ができ難い。その理由は、重い炭素繊維束も軽い炭素繊維束も、２つのピンロールの間の狭い空間を通って、同時に第一キャリアフィルム４１上に落下するからである。言い換えれば、重い短尺炭素繊維束が落下する位置と、軽い短尺炭素繊維束が落下する位置とが、第一キャリアフィルムの搬送方向に沿ってずれる傾向が生じ難いからである。
　それぞれが他のピンロールに面する側でピンが上から下に動くよう第一ピンロール１６１と第二ピンロール１６２を回転させる他の理由は、この２つのピンロールの間を通過する短尺炭素繊維束２０に強いせん断力を加えないためである。強いせん断力は、炭素繊維束の毛羽立ちや真直性低下の原因となる。
　この目的をより効果的に達成するためには、第一ピンロール１６１と第二ピンロール１６２の間でピン先端における周速を等しくすることが好ましい。
　炭素繊維マット３０を堆積させる前に、ロールから引き出された第一キャリアフィルム４１の片面には、第一塗工機１１０を用いて第一樹脂ペースト５１が塗布される。
　第一樹脂ペースト５１は熱硬化性樹脂組成物であり、そのベース樹脂は、限定するものではないが、例えばビニルエステル樹脂（エポキシアクリレート樹脂ともいう）、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂またはフェノール樹脂である。ビニルエステル樹脂と不飽和ポリエステル樹脂の混合樹脂をベース樹脂としてもよい。第一樹脂ペースト５１には、必要に応じて、硬化剤、重合禁止剤、増粘剤、反応性希釈剤、低収縮剤、難燃剤、抗菌剤などが配合される。
　第二塗工機１２０を用いて、第一樹脂ペースト５１と同じ組成の第二樹脂ペースト５２が第二キャリアフィルム４２の片面に塗布される。
　第二キャリアフィルム４２は、第二樹脂ペースト層５２Ｌが形成された面を下にして、炭素繊維マット３０を上面に載せた第一キャリアフィルム４１に重ね合わされる。それにより形成される積層体６０が含浸機１４０で加圧されることにより、炭素繊維マット３０が第一樹脂ペースト５１および第二樹脂ペースト５２で含浸され、樹脂含浸炭素繊維マットとなる。
　樹脂含浸炭素繊維マットは第一キャリアフィルム４１と第二キャリアフィルム４２に挟まれたままボビンに巻き取られる。ボビンに巻き取られた樹脂含浸炭素繊維マットは、必要に応じて増粘させられたうえで、ＣＦ－ＳＭＣとして出荷される。
　ＣＦ－ＳＭＣを製造する間じゅう、集塵機１８２が連続的に運転される。
　短尺炭素繊維束２０が第一ピンロール１６１または第二ピンロール１６２と接触することで発生した繊維塵の少なくとも一部は、囲い１７０内を上昇した後、吸引ノズル１８０を通して吸引除去される。
　こうして繊維塵が除去されることで、炭素繊維マット３０に混入すると害をなす綿ゴミの発生量が削減される。
３．実施形態のまとめ
　本発明の好ましい実施形態には以下が含まれるが、限定するものではない。
［実施形態１］（i）キャリアフィルムをロールから引き出して、その表面が水平となるように搬送路を走行させること、（ii）連続炭素繊維束を、前記搬送路の上方に配置したチョッパーで切断して短尺炭素繊維束とすること、（iii）前記短尺炭素繊維束を、前記チョッパーの下方に配置された分散ロールを用いて分散させながら、前記搬送路を走行する前記キャリアフィルム上に落下させて、前記キャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させること、（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させて樹脂含浸炭素繊維マットとすること、および、（v）前記炭素繊維マットを堆積させるのと同時に、前記分散ロールとの接触により前記短尺炭素繊維束から発生する繊維塵を、集塵機を用いて除去すること、を含むシートモールディングコンパウンドの製造方法。
［実施形態２］前記分散ロールとして、横並びに配置され、互いに平行な回転軸を有する第一ピンロールと第二ピンロールを用いる、実施形態１に係る製造方法。
［実施形態３］前記第一ピンロールは前記第二ピンロールに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンロールは前記第一ピンロールに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、実施形態２に係る製造方法。
［実施形態４］前記第一ピンロールの最大半径と前記第二ピンロールの最大半径の和が、前記第一ピンロールと前記第二ピンロールの回転軸間距離よりも大きい、実施形態２または３に係る製造方法。
［実施形態５］前記第一ピンロールおよび前記第二ピンロールの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、実施形態２～４のいずれかに係る製造方法。
［実施形態６］前記第一ピンロールのピン先端における周速と、前記第二ピンロールのピン先端における周速が等しい、実施形態２～５のいずれかに係る製造方法。
［実施形態７］前記炭素繊維マットにおける、フィラメント数が０．５Ｋ以上の炭素繊維束の含有量が９９重量％以上である、実施形態１～６のいずれかに係る製造方法。
［実施形態８］前記キャリアフィルム上に前記炭素繊維マットを堆積させる前に、前記キャリアフィルムの片面に前記熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂ペーストを塗布するとともに、前記炭素繊維マットを堆積させた後に、前記熱硬化性樹脂組成物からなる別の樹脂ペーストを片面に塗布した別のキャリアフィルムを前記キャリアフィルムに重ね合わせて積層体を形成し、更に前記積層体を前記含浸のために加圧する、実施形態１～７のいずれかに係る製造方法。
［実施形態９］前記除去は、前記繊維塵を浮遊している間に除去することを含む、実施形態１～８のいずれかに係る製造方法。
［実施形態１０］チョップ部と前記チョップ部の下方に配置された分散部とを有する繊維マット堆積装置を用いるシートモールディングコンパウンドの製造方法であって、（i）キャリアフィルムをロールから引き出して、その表面が水平となるように搬送路を走行させること、（ii）連続炭素繊維束を、前記搬送路の上方に配置した前記繊維マット堆積装置の前記チョップ部で切断して短尺炭素繊維束とすること、（iii）前記短尺炭素繊維束を、前記繊維マット堆積装置の前記分散部で、Ｔ方向に平行な回転軸を有する分散ロールを用いて分散させながら、前記搬送路を走行する前記キャリアフィルム上に落下させて、前記キャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させること、（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させて樹脂含浸炭素繊維マットとすること、および、（v）前記炭素繊維マットを堆積させるのと同時に、前記分散ロールとの接触により前記短尺炭素繊維束から発生する繊維塵を、サイクロン集塵機を含んでもよい１つ以上の集塵機を用いて除去すること、を含むシートモールディングコンパウンドの製造方法。
［実施形態１１］前記分散ロールがピンロールまたはケージロールである、実施形態１０に係る製造方法。
［実施形態１２］前記分散ロールが、回転軸を中心とするｎ回回転対称性（ただし、ｎは１以上の整数で、有限であり、好ましくは７２以下である）を有する、実施形態１０または１１に係る製造方法。
［実施形態１３］前記繊維マット堆積装置の前記分散部を囲いの内側に配置する、実施形態１０～１２のいずれかに係る製造方法。
［実施形態１４］前記分散ロールのシャフトの少なくとも一方の端が、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外側に突き出ている、実施形態１３に係る製造方法。
［実施形態１５］前記分散ロールのシャフトの両方の端が、それぞれ、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外に突き出ており、前記シャフトを支持する１対の軸受の両方が前記囲いの外側に配置される、実施形態１３に係る製造方法。
［実施形態１６］前記囲いの内側で前記開口に隣接するカラーが前記分散ロールに設けられ、Ｔ方向に垂直な平面上において、前記開口の正射影が前記カラーの正射影の外郭線の内側に収まる、実施形態１４または１５に係る製造方法。
［実施形態１７］前記カラーと前記囲いの隙間が５ｍｍ以下である、実施形態１６に係る製造方法。
［実施形態１８］前記分散ロールを駆動するための電動機および動力伝達系が前記囲いの外側に配置される、実施形態１４～１７のいずれかに係る製造方法。
［実施形態１９］前記囲いは、その内側に前記チョップ部が配置されるように設けられている、実施形態１３～１８のいずれかに係る製造方法。
［実施形態２０］前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引ノズルが前記囲いの上端に配置される、実施形態１３～１９のいずれかに係る製造方法。
［実施形態２１］前記囲いの上端が天井板で塞がれる、実施形態１９に係る製造方法。
［実施形態２２］前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引フードが前記チョップ部の上方に配置される、実施形態１９に係る製造方法。
［実施形態２３］前記吸引フードと前記囲いの間に隙間が無い、実施形態２２に係る製造方法。
［実施形態２４］前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引ノズルが前記囲いの内側に配置される、実施形態１３～２３のいずれかに係る製造方法。
［実施形態２５］前記囲いに排気口が設けられ、前記排気口が前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続される、実施形態１３～２４のいずれかに係る製造方法。
［実施形態２６］更に、前記炭素繊維マットを堆積させるのと同時に、前記囲いの内側に空気を供給することを含む、実施形態１３～２５のいずれかに係る製造方法。
［実施形態２７］前記空気の供給のために送風機および空気圧縮機のいずれか一方または両方を用いる、実施形態２６に係る製造方法。
［実施形態２８］送風機または空気圧縮機に接続された給気口が、前記囲いの内側に配置される、実施形態２６に係る製造方法。
［実施形態２９］送風機または空気圧縮機に接続された給気口が、前記囲いに設けられる、実施形態２６または２８に係る製造方法。
［実施形態３０］前記囲いが金属板で形成され、かつ、接地される、実施形態１３～２９のいずれかに係る製造方法。
［実施形態３１］前記キャリアフィルム上に前記炭素繊維マットを堆積させる前に、前記キャリアフィルムの片面に前記熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂ペーストを塗布するとともに、前記炭素繊維マットを堆積させた後に、前記熱硬化性樹脂組成物からなる別の樹脂ペーストを片面に塗布した別のキャリアフィルムを前記キャリアフィルムに重ね合わせて積層体を形成し、更に前記積層体を前記含浸のために加圧する、実施形態１０～３０のいずれかに係る製造方法。
［実施形態３２］前記炭素繊維マットにおける、フィラメント数が０．５Ｋ以上の炭素繊維束の含有量が９９重量％以上である、実施形態１０～３１のいずれかに係る製造方法。
［実施形態３３］前記除去は、前記繊維塵を浮遊している間に除去することを含む、実施形態１０～３２のいずれかに係る製造方法。
［実施形態３４］搬送路の上方に配置され、表面を水平にして前記搬送路を走行するキャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させるために用いられる装置であって、連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、前記チョップ部の下方に配置され、前記短尺炭素繊維束をＴ方向に平行な回転軸を有する分散ロールを用いて分散させながら前記キャリアフィルム上に落下させるための分散部と、を有し、前記分散部が囲いの内側に配置され、前記分散ロールのシャフトの少なくとも一方の端が、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外側に突き出ている、繊維マット堆積装置。
［実施形態３５］搬送路の上方に配置され、表面を水平にして前記搬送路を走行するキャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させるために用いられる装置であって、連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、前記チョップ部の下方に配置され、前記短尺炭素繊維束をＴ方向に平行な回転軸を有する分散ロールを用いて分散させながら前記キャリアフィルム上に落下させるための分散部と、を有し、前記分散部が囲いの内側に配置され、前記分散ロールのシャフトの両方の端が、それぞれ、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外に突き出ており、前記シャフトを支持する１対の軸受の両方が前記囲いの外側に配置された、繊維マット堆積装置。
［実施形態３６］前記囲いの内側で前記開口に隣接するカラーが前記分散ロールに設けられ、Ｔ方向に垂直な平面上において、前記開口の正射影が前記カラーの正射影の外郭線の内側に収まる、実施形態３４または３５に係る繊維マット堆積装置。
［実施形態３７］前記カラーと前記囲いの隙間が５ｍｍ以下である、実施形態３６に係る繊維マット堆積装置。
［実施形態３８］前記分散ロールを駆動するための電動機および動力伝達系が前記囲いの外側に配置された、実施形態３４～３７のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態３９］前記囲いが金属板で形成され、かつ、接地された、請求項３４～３８のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態４０］連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、前記チョップ部の下方に配置され、分散ロールを用いて前記短尺炭素繊維束を分散させながらキャリアフィルム上に落下させるための分散部と、を有し、前記分散部が囲いの内側に配置され、前記囲いは金属板で形成されるとともに接地された、繊維マット堆積装置。
［実施形態４１］前記囲いは、その内側に前記チョップ部が配置されるように設けられている、実施形態３４～４０のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態４２］集塵機に接続された吸引ノズルが前記囲いの上端に配置された、実施形態３４～４１のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態４３］前記囲いの上端が天井板で塞がれた、実施形態４１に係る繊維マット堆積装置。
［実施形態４４］集塵機に接続された吸引フードが前記チョップ部の上方に配置された、実施形態４１に係る繊維マット堆積装置。
［実施形態４５］前記吸引フードと前記囲いの間に隙間が無い、実施形態４４に係る繊維マット堆積装置。
［実施形態４６］集塵機に接続された吸引ノズルが前記囲いの内側に配置された、実施形態３４～４５のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態４７］前記囲いに排気口が設けられ、前記排気口が集塵機に接続された、実施形態３４～４６のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態４８］前記囲いの内側に配置され、送風機または空気圧縮機と接続された給気口を有する、実施形態３４～４７のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態４９］前記囲いに設けられた給気口を有し、前記給気口が送風機または空気圧縮機と接続された、実施形態３４～４８のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態５０］前記分散ロールがピンロールまたはケージロールである、実施形態３４～４９のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態５１］前記分散ロールが、回転軸を中心とするｎ回回転対称性（ただし、ｎは１以上の整数で、有限であり、好ましくは７２以下である）を有する、実施形態３４～５０のいずれかに係る繊維マット堆積装置。
［実施形態５２］実施形態３４～５１のいずれかに係る繊維マット堆積装置を用いることを含む炭素繊維マットの製造方法。
［実施形態５３］実施形態３４～５１のいずれかに係る繊維マット堆積装置を用いて炭素繊維マットを堆積させること、および、前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることを含む、シートモールディングコンパウンドの製造方法。
［実施形態５４］シートモールディングコンパウンドの製造における、実施形態３４～５１のいずれかに係る繊維マット堆積装置の使用。
［実施形態５５］シートモールディングコンパウンド製造装置における、実施形態３４～５１のいずれかに係る繊維マット堆積装置の使用。
［実施形態５６］前記シートモールディングコンパウンド製造装置が、２つの塗工機と、ラミネータと、含浸機とを備える、実施形態５５に係る使用。
［実施形態５７］実施形態３４～５１のいずれかに係る繊維マット堆積装置を備える、シートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態５８］更に、２つの塗工機と、ラミネータと、含浸機とを備える、実施形態５７に係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態５９］繊維マット堆積装置と、２つの塗工機と、ラミネータと、含浸機と、サイクロン集塵機を含んでもよい１つ以上の集塵機とを備える、シートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６０］前記繊維マット堆積装置が、連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、前記チョップ部の下方に配置され、分散ロールを用いて前記短尺炭素繊維束を分散させながらキャリアフィルム上に落下させるための分散部とを有する、実施形態５９に係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６１］前記分散ロールがピンロールまたはケージロールである、実施形態６０に係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６２］前記分散ロールが、回転軸を中心とするｎ回回転対称性（ただし、ｎは１以上の整数で、有限であり、好ましくは７２以下である）を有する、実施形態６０または６１に係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６３］前記繊維マット堆積装置において、前記分散部が囲いの内側に配置された、実施形態６０～６２のいずれかに係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６４］前記囲いは、その内側に前記チョップ部が配置されるように設けられた、実施形態６３に係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６５］前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引ノズルが前記囲いの上端に配置された、実施形態６３または６４に係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６６］前記囲いの上端が天井板で塞がれた、実施形態６４に係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６７］前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引フードが前記チョップ部の上方に配置された、実施形態６５に係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６８］前記吸引フードと前記囲いの間に隙間が無い、実施形態６７に係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態６９］前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引ノズルが前記囲いの内側に配置された、実施形態６３～６８のいずれかに係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態７０］前記囲いに排気口が設けられ、前記排気口が前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された、実施形態６３～６９のいずれかに係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態７１］前記囲いの内側に配置され、送風機または空気圧縮機と接続された給気口を有する、実施形態６３～７０のいずれかに係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態７２］前記囲いに設けられた給気口を有し、前記給気口が送風機または空気圧縮機と接続された、実施形態６３～７１のいずれかに係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態７３］前記囲いが金属板で形成され、かつ、接地された、実施形態６３～７２のいずれかに係るシートモールディングコンパウンド製造装置。
［実施形態７４］実施形態５７～７３のいずれかに係るシートモールディングコンパウンド製造装置を用いることを含む、ＣＦ－ＳＭＣの製造方法。
　以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、各実施形態は例として提示されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書に記載された各実施形態は、発明の効果が奏される範囲内で、様々に変形することができ、かつ、実施可能な範囲内で、他の実施形態により説明された特徴と組み合わせることができる。
　実施形態に係る方法または装置を用いて製造されるＣＦ－ＳＭＣは、例えば圧縮成形法を用いた、ＣＦＲＰ製品の成形に用いられる。ＣＦ－ＳＭＣを用いて製造され得るＣＦＲＰ製品の用途は、有人航空機、無人航空機、自動車、船舶、鉄道車両その他各種の輸送機器に用いられる部品、スポーツ用品、レジャー用品などを含め、多岐にわたる。
１０　連続炭素繊維束
２０　短尺炭素繊維束
３０　炭素繊維マット
４１　第一キャリアフィルム
４２　第二キャリアフィルム
５１　第一樹脂ペースト
５１Ｌ　第一樹脂ペースト層
５２　第二樹脂ペースト
５２Ｌ　第二樹脂ペースト層
６０　積層体
７０　ラミネータ
１００　ＳＭＣ製造装置
１１０　第一塗工機
１２０　第二塗工機
１３０　繊維マット堆積装置
１４０　含浸機
１５０　チョップ部
１５１　カッターロール
１５２　受けロール（ゴムロール）
１５３　ガイドロール
１６０　分散部
１６１　第一ピンロール
１６２　第二ピンロール
１６４　ケージロール
１７０　囲い
１７１　囲い（上部）
１７２　囲い（下部）
１７３　天井板
１７４　接地点
１８０　吸引ノズル
１８０ａ　吸引口形成部
１８１　ホース
１８２　集塵機
１８４　吸引フード
１９１　ホース
１９２　送風機
１９３　給気口
１９４　空気圧縮機
１９５　給気ノズル
２００　ロッド群

Claims (74)

  1. 　（i）キャリアフィルムをロールから引き出して、その表面が水平となるように搬送路を走行させること、
    　（ii）連続炭素繊維束を、前記搬送路の上方に配置したチョッパーで切断して短尺炭素繊維束とすること、
    　（iii）前記短尺炭素繊維束を、前記チョッパーの下方に配置された分散ロールを用いて分散させながら、前記搬送路を走行する前記キャリアフィルム上に落下させて、前記キャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させること、
    　（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させて樹脂含浸炭素繊維マットとすること、および、
    　（v）前記炭素繊維マットを堆積させるのと同時に、前記分散ロールとの接触により前記短尺炭素繊維束から発生する繊維塵を、集塵機を用いて除去すること、
    　を含むシートモールディングコンパウンドの製造方法。
  2. 　前記分散ロールとして、横並びに配置され、互いに平行な回転軸を有する第一ピンロールと第二ピンロールを用いる、請求項１に記載の製造方法。
  3. 　前記第一ピンロールは前記第二ピンロールに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動され、前記第二ピンロールは前記第一ピンロールに面する側でピンが上から下に向かって動くように回転駆動される、請求項２に記載の製造方法。
  4. 　前記第一ピンロールの最大半径と前記第二ピンロールの最大半径の和が、前記第一ピンロールと前記第二ピンロールの回転軸間距離よりも大きい、請求項２または３に記載の製造方法。
  5. 　前記第一ピンロールおよび前記第二ピンロールの各々において、シリンダーの半径が最大半径の半分以上である、請求項２～４のいずれか一項に記載の製造方法。
  6. 　前記第一ピンロールのピン先端における周速と、前記第二ピンロールのピン先端における周速が等しい、請求項２～５のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 　前記炭素繊維マットにおける、フィラメント数が０．５Ｋ以上の炭素繊維束の含有量が９９重量％以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
  8. 　前記キャリアフィルム上に前記炭素繊維マットを堆積させる前に、前記キャリアフィルムの片面に前記熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂ペーストを塗布するとともに、前記炭素繊維マットを堆積させた後に、前記熱硬化性樹脂組成物からなる別の樹脂ペーストを片面に塗布した別のキャリアフィルムを前記キャリアフィルムに重ね合わせて積層体を形成し、更に前記積層体を前記含浸のために加圧する、請求項１～７のいずれか一項に記載の製造方法。
  9. 　前記除去は、前記繊維塵を浮遊している間に除去することを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の製造方法。
  10. 　チョップ部と前記チョップ部の下方に配置された分散部とを有する繊維マット堆積装置を用いるシートモールディングコンパウンドの製造方法であって、
    　（i）キャリアフィルムをロールから引き出して、その表面が水平となるように搬送路を走行させること、
    　（ii）連続炭素繊維束を、前記搬送路の上方に配置した前記繊維マット堆積装置の前記チョップ部で切断して短尺炭素繊維束とすること、
    　（iii）前記短尺炭素繊維束を、前記繊維マット堆積装置の前記分散部で、Ｔ方向に平行な回転軸を有する分散ロールを用いて分散させながら、前記搬送路を走行する前記キャリアフィルム上に落下させて、前記キャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させること、
    　（iv）前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させて樹脂含浸炭素繊維マットとすること、および、
    　（v）前記炭素繊維マットを堆積させるのと同時に、前記分散ロールとの接触により前記短尺炭素繊維束から発生する繊維塵を、１つ以上の集塵機を用いて除去すること、
    　を含むシートモールディングコンパウンドの製造方法。
  11. 　前記分散ロールがピンロールまたはケージロールである、請求項１０に記載の製造方法。
  12. 　前記分散ロールが、回転軸を中心とするｎ回回転対称性（ただし、ｎは１以上の整数で、有限であり、好ましくは７２以下である）を有する、請求項１０または１１に記載の製造方法。
  13. 　前記繊維マット堆積装置の前記分散部を囲いの内側に配置する、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の製造方法。
  14. 　前記分散ロールのシャフトの少なくとも一方の端が、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外側に突き出ている、請求項１３に記載の製造方法。
  15. 　前記分散ロールのシャフトの両方の端が、それぞれ、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外に突き出ており、前記シャフトを支持する１対の軸受の両方が前記囲いの外側に配置される、請求項１３に記載の製造方法。
  16. 　前記囲いの内側で前記開口に隣接するカラーが前記分散ロールに設けられ、Ｔ方向に垂直な平面上において、前記開口の正射影が前記カラーの正射影の外郭線の内側に収まる、請求項１４または１５に記載の製造方法。
  17. 　前記カラーと前記囲いの隙間が５ｍｍ以下である、請求項１６に記載の製造方法。
  18. 　前記分散ロールを駆動するための電動機および動力伝達系が前記囲いの外側に配置される、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の製造方法。
  19. 　前記囲いは、その内側に前記チョップ部が配置されるように設けられている、請求項１３～１８のいずれか一項に記載の製造方法。
  20. 　前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引ノズルが前記囲いの上端に配置される、請求項１３～１９のいずれか一項に記載の製造方法。
  21. 　前記囲いの上端が天井板で塞がれる、請求項１９に記載の製造方法。
  22. 　前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引フードが前記チョップ部の上方に配置される、請求項１９に記載の製造方法。
  23. 　前記吸引フードと前記囲いの間に隙間が無い、請求項２２に記載の製造方法。
  24. 　前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引ノズルが前記囲いの内側に配置される、請求項１３～２３のいずれか一項に記載の製造方法。
  25. 　前記囲いに排気口が設けられ、前記排気口が前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続される、請求項１３～２４のいずれか一項に記載の製造方法。
  26. 　更に、前記炭素繊維マットを堆積させるのと同時に、前記囲いの内側に空気を供給することを含む、請求項１３～２５のいずれか一項に記載の製造方法。
  27. 　前記空気の供給のために送風機および空気圧縮機のいずれか一方または両方を用いる、請求項２６に記載の製造方法。
  28. 　送風機または空気圧縮機に接続された給気口が、前記囲いの内側に配置される、請求項２６に記載の製造方法。
  29. 　送風機または空気圧縮機に接続された給気口が、前記囲いに設けられる、請求項２６または２８に記載の製造方法。
  30. 　前記囲いが金属板で形成され、かつ、接地される、請求項１３～２９のいずれか一項に記載の製造方法。
  31. 　前記キャリアフィルム上に前記炭素繊維マットを堆積させる前に、前記キャリアフィルムの片面に前記熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂ペーストを塗布するとともに、前記炭素繊維マットを堆積させた後に、前記熱硬化性樹脂組成物からなる別の樹脂ペーストを片面に塗布した別のキャリアフィルムを前記キャリアフィルムに重ね合わせて積層体を形成し、更に前記積層体を前記含浸のために加圧する、請求項１０～３０のいずれか一項に記載の製造方法。
  32. 　前記炭素繊維マットにおける、フィラメント数が０．５Ｋ以上の炭素繊維束の含有量が９９重量％以上である、請求項１０～３１のいずれか一項に記載の製造方法。
  33. 　前記除去は、前記繊維塵を浮遊している間に除去することを含む、請求項１０～３２のいずれか一項に記載の製造方法。
  34. 　搬送路の上方に配置され、表面を水平にして前記搬送路を走行するキャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させるために用いられる装置であって、
    　連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、
    　前記チョップ部の下方に配置され、前記短尺炭素繊維束をＴ方向に平行な回転軸を有する分散ロールを用いて分散させながら前記キャリアフィルム上に落下させるための分散部と、
    　を有し、
    　前記分散部が囲いの内側に配置され、
    　前記分散ロールのシャフトの少なくとも一方の端が、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外側に突き出ている、繊維マット堆積装置。
  35. 　搬送路の上方に配置され、表面を水平にして前記搬送路を走行するキャリアフィルム上に炭素繊維マットを堆積させるために用いられる装置であって、
    　連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、
    　前記チョップ部の下方に配置され、前記短尺炭素繊維束をＴ方向に平行な回転軸を有する分散ロールを用いて分散させながら前記キャリアフィルム上に落下させるための分散部と、
    　を有し、
    　前記分散部が囲いの内側に配置され、
    　前記分散ロールのシャフトの両方の端が、それぞれ、前記囲いに設けられた開口を通して前記囲いの外に突き出ており、前記シャフトを支持する１対の軸受の両方が前記囲いの外側に配置された、繊維マット堆積装置。
  36. 　前記囲いの内側で前記開口に隣接するカラーが前記分散ロールに設けられ、Ｔ方向に垂直な平面上において、前記開口の正射影が前記カラーの正射影の外郭線の内側に収まる、請求項３４または３５に記載の繊維マット堆積装置。
  37. 　前記カラーと前記囲いの隙間が５ｍｍ以下である、請求項３６に記載の繊維マット堆積装置。
  38. 　前記分散ロールを駆動するための電動機および動力伝達系が前記囲いの外側に配置された、請求項３４～３７のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  39. 　前記囲いが金属板で形成され、かつ、接地された、請求項３４～３８のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  40. 　連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、
    　前記チョップ部の下方に配置され、分散ロールを用いて前記短尺炭素繊維束を分散させながらキャリアフィルム上に落下させるための分散部と、
    　を有し、
    　前記分散部が囲いの内側に配置され、
    　前記囲いは金属板で形成されるとともに接地された、繊維マット堆積装置。
  41. 　前記囲いは、その内側に前記チョップ部が配置されるように設けられている、請求項３４～４０のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  42. 　集塵機に接続された吸引ノズルが前記囲いの上端に配置された、請求項３４～４１のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  43. 　前記囲いの上端が天井板で塞がれた、請求項４１に記載の繊維マット堆積装置。
  44. 　集塵機に接続された吸引フードが前記チョップ部の上方に配置された、請求項４１に記載の繊維マット堆積装置。
  45. 　前記吸引フードと前記囲いの間に隙間が無い、請求項４４に記載の繊維マット堆積装置。
  46. 　集塵機に接続された吸引ノズルが前記囲いの内側に配置された、請求項３４～４５のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  47. 　前記囲いに排気口が設けられ、前記排気口が集塵機に接続された、請求項３４～４６のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  48. 　前記囲いの内側に配置され、送風機または空気圧縮機と接続された給気口を有する、請求項３４～４７のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  49. 　前記囲いに設けられた給気口を有し、前記給気口が送風機または空気圧縮機と接続された、請求項３４～４８のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  50. 　前記分散ロールがピンロールまたはケージロールである、請求項３４～４９のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  51. 　前記分散ロールが、回転軸を中心とするｎ回回転対称性（ただし、ｎは１以上の整数で、有限であり、好ましくは７２以下である）を有する、請求項３４～５０のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置。
  52. 　請求項３４～５１のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置を用いることを含む炭素繊維マットの製造方法。
  53. 　請求項３４～５１のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置を用いて炭素繊維マットを堆積させること、および、前記炭素繊維マットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させることを含む、シートモールディングコンパウンドの製造方法。
  54. 　シートモールディングコンパウンドの製造における、請求項３４～５１のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置の使用。
  55. 　シートモールディングコンパウンド製造装置における、請求項３４～５１のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置の使用。
  56. 　前記シートモールディングコンパウンド製造装置が、２つの塗工機と、ラミネータと、含浸機とを備える、請求項５５に記載の使用。
  57. 　請求項３４～５１のいずれか一項に記載の繊維マット堆積装置を備える、シートモールディングコンパウンド製造装置。
  58. 　更に、２つの塗工機と、ラミネータと、含浸機とを備える、請求項５７に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  59. 　繊維マット堆積装置と、２つの塗工機と、ラミネータと、含浸機と、１つ以上の集塵機とを備える、シートモールディングコンパウンド製造装置。
  60. 　前記繊維マット堆積装置が、連続炭素繊維束を切断して短尺炭素繊維束とするチョップ部と、前記チョップ部の下方に配置され、分散ロールを用いて前記短尺炭素繊維束を分散させながらキャリアフィルム上に落下させるための分散部とを有する、請求項５９に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  61. 　前記分散ロールがピンロールまたはケージロールである、請求項６０に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  62. 　前記分散ロールが、回転軸を中心とするｎ回回転対称性（ただし、ｎは１以上の整数で、有限であり、好ましくは７２以下である）を有する、請求項６０または６１に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  63. 　前記繊維マット堆積装置において、前記分散部が囲いの内側に配置された、請求項６０～６２のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  64. 　前記囲いは、その内側に前記チョップ部が配置されるように設けられた、請求項６３に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  65. 　前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引ノズルが前記囲いの上端に配置された、請求項６３または６４に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  66. 　前記囲いの上端が天井板で塞がれた、請求項６４に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  67. 　前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引フードが前記チョップ部の上方に配置された、請求項６４に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  68. 　前記吸引フードと前記囲いの間に隙間が無い、請求項６７に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  69. 　前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された吸引ノズルが前記囲いの内側に配置された、請求項６３～６８のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  70. 　前記囲いに排気口が設けられ、前記排気口が前記１つ以上の集塵機の少なくともいずれかに接続された、請求項６３～６９のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  71. 　前記囲いの内側に配置され、送風機または空気圧縮機と接続された給気口を有する、請求項６３～７０のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  72. 　前記囲いに設けられた給気口を有し、前記給気口が送風機または空気圧縮機と接続された、請求項６３～７１のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  73. 　前記囲いが金属板で形成され、かつ、接地された、請求項６３～７２のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置。
  74. 　請求項５７～７３のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンド製造装置を用いることを含む、ＣＦ－ＳＭＣの製造方法。
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