JPH0890655A - 長繊維強化樹脂構造物の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 引取装置のエンドレスベルト又はロールの偏
摩耗を防止することができる樹脂含浸連続繊維束の引取
装置を有する長繊維強化樹脂構造物の製造装置を提供す
る。 【構成】 連続繊維束に溶融熱可塑性樹脂を含浸させた
多数の樹脂含浸連続繊維束を並列に上下のエンドレスベ
ルト又はロールにより引き取る引取装置を有する長繊維
強化樹脂構造物の製造装置において、前記樹脂含浸連続
繊維束をエンドレスベルト又はロールの巾方向に揺動さ
せる揺動機構をエンドレスベルト又はロールの前に設け
たことを特徴とする長繊維強化樹脂構造物の製造装置で
あり、櫛状物の歯に連続繊維を挟持させて櫛状物を揺動
させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長繊維で強化された樹
脂構造物の製造装置及び製造方法に関する。更に詳しく
は、樹脂含浸連続繊維束の引取位置を変動させるための
揺動機構を設けることにより、引取装置に装着されたエ
ンドレスベルト又はロールの偏摩耗を防止し、長時間の
連続運転を可能にした長繊維強化樹脂構造物の製造装置
及び製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂を連続繊維で補強した繊維
強化樹脂構造物は、短繊維で補強されたものに比べては
るかに優れた力学的物性を有するため、近年特に期待さ
れている。かかる長繊維強化熱可塑性樹脂構造物は一般
に連続した強化用繊維束をクロスヘッド押出機に通して
引きながら熱可塑性樹脂を含浸した後、ダイを通して引
き抜き（ＵＳＰ３，９９３，７２６号明細書）、あるい
は、連続した強化用繊維束を引きながら溶融熱可塑性樹
脂に浸漬して濡らした後にダイを通して引き抜く（特開
昭５７−１８１８５２号公報）、いわゆるプルトルージ
ョン法によって製造される。

【０００３】長繊維強化樹脂構造物の製造において、連
続繊維束を引きながらマトリックス樹脂を均一に含浸さ
せるには、後段に樹脂含浸連続繊維束を引き取る工程が
必要となる。この引取工程は、通常ロールで駆動する上
下のエンドレスベルト又は一対のロールに樹脂含浸連続
繊維束を挟むことにより行われる。ここにおいて、樹脂
含浸連続繊維束は、一般に、含浸工程の直後に賦形ダイ
を通過することにより、含浸が均一にされると共に繊維
束の断面形状が目的製品の形状に成形されている。従っ
て、引取工程では、その入口において賦形された形状が
変化しないように、ある程度の硬さが要求される。更
に、引き取りには、樹脂含浸連続繊維束が柔らかい状態
であるよりもある程度冷却されて固化している方が操作
上も望ましい。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】引取装置は、樹脂含
浸連続繊維束に張力を付与しながら、引取ロールの回転
により樹脂含浸連続繊維束を移動させる装置である。一
般的には、各々エンドレスベルトを装着した上下に向か
い合う二つの引取ロール間に樹脂含浸連続繊維束を挟み
込み、二つの引取ロールの押圧により樹脂含浸連続繊維
束を固定し、引取ロールを回転させることにより賦形ダ
イ内を通過した樹脂含浸連続繊維束を引取ロール前方か
ら引取ロール後方に引き取る。一方、樹脂含浸連続繊維
束は、その操作性の観点等から前述のごとく固化してい
る。また、各樹脂含浸連続繊維束を引き取るためには、
エンドレスベルトは強度と共にある程度の柔軟性が要求
され、一般にゴム補強プラスチック、エラストマー、熱
可塑性エラストマー、天然ゴム等が使用される。このた
め、エンドレスベルトには、樹脂含浸連続繊維束を固定
する押圧による変形が生じやすい。しかも、押圧ならび
に引き取りのための張力による摩擦が生ずるため、樹脂
含浸連続繊維束とエンドレスベルトとが接触する同一個
所の偏摩耗のため轍が形成される。この程度が大きくな
ると、もはやエンドレスベルトによる樹脂含浸連続繊維
束の押圧、引き取りが困難になってしまう。このような
場合には、エンドレスベルトを削り、均一化して再使用
するか、エンドレスベルトを交換するが、均一化、交換
操作は容易でなく費用も掛かる。加えて、操作中は樹脂
含浸連続繊維束の製造を中断しなければならず、生産性
の低下も招く。このような問題は、一対のロールからな
る引取装置の場合においても、同様に生じる。従って、
エンドレスベルト又はロールの全面使用を可能とし、偏
摩耗を減少させ、エンドレスベルト又はロールの寿命を
延長させ得る樹脂含浸連続繊維束の引取装置を備えた長
繊維強化樹脂構造物の製造装置の開発が熱望されてい
る。

【０００５】本発明者らはこのような事情に鑑みて、長
繊維強化樹脂構造物の製造装置、中でも樹脂含浸連続繊
維束の引取装置の部分について詳細に検討したところ、
引取操作中のエンドレスベルト又はロールと樹脂含浸連
続繊維束との接触場所を変動させることにより前記問題
を解決し得ることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、連続
繊維束を連続的に引き取って走行させながら溶融樹脂を
含浸させる含浸手段、溶融樹脂の含浸された連続繊維束
を目的形状に賦形するための賦形手段及び賦形された溶
融樹脂含浸連続繊維束を引き取るための上下に配置され
たエンドレスベルト又はロールからなる引取手段を有す
る長繊維強化樹脂構造物の製造装置において、前記賦形
された樹脂含浸連続繊維束をエンドレスベルト又はロー
ルの巾方向に揺動させる揺動機構をエンドレスベルト又
はロールの前に設けたことを特徴とする長繊維強化樹脂
構造物の製造装置を提供するものである。また、櫛状物
の歯に賦形された樹脂含浸連続繊維束を挟持させて櫛状
物を揺動させる前記長繊維強化樹脂構造物の製造装置を
提供するものである。更に、揺動源がクランクによるも
の又はエアシリンダーによるものである前記長繊維強化
樹脂構造物の製造装置を提供するものである。加えて、
含浸工程で連続繊維束へ溶融樹脂を含浸させ、次いで賦
形工程で前記溶融樹脂含浸連続繊維束の断面外形を目的
製品形状に賦形し、次いで上下に配置されたエンドレス
ベルト又はロールからなる引取工程で前記賦形された溶
融樹脂含浸連続繊維束を引き取る長繊維強化樹脂構造物
の製造方法において、前記エンドレスベルト又はロール
の前に揺動機構を設けて、前記賦形された溶融樹脂含浸
連続繊維束をエンドレスベルト又はロールの巾方向に揺
動させながら引き取ることを特徴とする長繊維強化樹脂
構造物の製造方法を提供するものである。

【０００７】

【作用】本発明の長繊維強化樹脂構造物の製造装置を用
いて、ペレット状長繊維強化樹脂構造物を製造する場合
の工程例の概略図を図１に示す。図１において、１はロ
ービングから取り出された繊維束である。これは、特に
撚りが無い繊維束であることが好ましい。２はロールバ
ー、３は溶融熱可塑性樹脂を供給する押出機、４は繊維
束１に溶融熱可塑性樹脂を含浸させるクロスヘッドダ
イ、５は溶融熱可塑性樹脂が含浸された繊維束、６は賦
形ダイ、７は引取ロール、Ａは樹脂含浸連続繊維束の揺
動装置、８はペレタイザーである。

【０００８】ここで用いられる繊維束の繊維の種類とし
ては、特に制約はなく、例えばガラス繊維、炭素繊維、
金属繊維、芳香族ポリアミド繊維等の高融点繊維等がい
ずれも使用できる。これらの繊維は、通常公知の表面処
理剤（集束剤）で処理したものが使用されるが、これに
限定されない。これらの繊維の中では、得られる長繊維
強化樹脂構造物の強度や価格などを考慮すると、ガラス
繊維であることが好ましい。また本発明で使用する連続
繊維束のテックス数としては通常４４００〜１２０、好
ましくは２２００〜７４０の範囲である。

【０００９】繊維束１は、ロールバー２による開繊工程
により開繊される。図１ではロールバーを用いている
が、この他の開繊手段、例えば静電気、エアーブロー
（エアージェット）、ウオータージェット、テンション
バー、ニードルパンチなどを用いてもよい。

【００１０】本発明の製造装置において樹脂含浸連続繊
維束を製造する含浸工程に採用される含浸法としてはと
くに制限はなく、図１の様なクロスヘッドダイ等の含浸
ダイを用いる方法の他、含浸槽を用いる方法等公知の含
浸方法がいずれも採用可能である。中でもクロスヘッド
ダイ等の含浸ダイを用いる方法が好ましい。

【００１１】本発明において、前記含浸に用いられる樹
脂としては、通常熱可塑性樹脂であり、結晶性および非
晶性の両者を含み、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートや
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロ
ン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナ
イロン６１０、ナイロン６１２等のポリアミド、ポリア
セタール、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、
ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテル
アミド、ポリエーテルイミド、アクリロニトリル・スチ
レン樹脂等のその他の熱可塑性樹脂およびこれらの組み
合わせが使用できる。

【００１２】クロスヘッドダイ４により溶融熱可塑性樹
脂が含浸された連続繊維束は、賦形ダイ６により所定の
断面形状、例えばストランド、棒状、リボン状、テープ
状、シート状、板状、あるいは特殊形状等に整えられる
と共に熱可塑性樹脂の含浸が促進ないし均一化される。
次に、樹脂含浸連続繊維束は、賦形ダイ６を通過したあ
と引取ロール７を用いて引き取られる。図１の引取ロー
ル７にはエンドレスベルトが装着されており、二つの取
引ロールの間に樹脂含浸連続繊維束を挟み、取引ロール
７の回転により樹脂含浸連続繊維束を引き取る。

【００１３】本発明は、樹脂含浸連続繊維束をエンドレ
スベルトの巾方向に振動させる揺動機構Ａが、引取装置
に設けられていることを特徴とする。この揺動機構Ａ
は、引取ロール７内へ引き取られる樹脂含浸連続繊維束
の引取位置を、樹脂含浸連続繊維束をエンドレスベルト
の巾方向に揺動させて変動させる。これにより、引取ロ
ール７に装着されたエンドレスベルト上の同一個所が、
樹脂含浸連続繊維束との偏摩耗により轍を形成するのを
防ぐことができる。このような手段は、一対のロールか
らなる引取装置に対しても適用でき有効である。

【００１４】引取装置に設けられた揺動機構Ａは、例え
ば、樹脂含浸連続繊維束を並列に挟持するための櫛状部
（図２−１）、あるいは、樹脂含浸連続繊維束の貫通孔
を有するなど、樹脂含浸連続繊維束を固定できることが
好ましい。樹脂含浸連続繊維束を一本づつ、あるいは、
数本づつ櫛状部の歯、又は、貫通孔に貫通させて樹脂含
浸連続繊維束を固定し、揺動機構により揺動することに
よって確実にエンドレスベルト又はロールへの引取位置
を変動させることができるからである。

【００１５】引取装置に設けられた揺動機構の揺動源と
してはどの様なものでもよいが、クランク（図２−２）
あるいはエアシリンダー（図示しない）によることが好
ましい。樹脂含浸連続繊維束には引取のための張力が付
与されているため、ある程度の揺動力を必要とする。ク
ランクあるいはエアシリンダーを使用することにより、
エンドレスベルト又はロールの巾方向（図２−１の矢印
方向）に安定した揺動を与えることができるからであ
る。

【００１６】引き取られた長繊維強化樹脂構造物は、ペ
レタイザー８で任意の長さに切断してペレットとされ、
成形あるいは他の加工に供される。このペレットには、
ペレット長と実質的に同じ長さを有し、ペレットの長手
方向にほぼ平行に配列した強化用の繊維が含まれること
となる。

【００１７】上記のようにして得られる長繊維強化樹脂
構造物の組成、例えば繊維の含有量については特に制約
はないが、得られる構造物の諸物性の面から、２０〜８
０重量％（構造物中）が好ましく、特に好ましくは３０
〜７０重量％である。

【００１８】また、本発明によって得られる長繊維強化
樹脂構造物には目的に応じて、一般に樹脂に添加される
各種の添加物、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電
防止剤、浸滑剤、可塑剤、離型剤、難燃剤、難燃焼助
剤、結晶化促進剤、着色剤、無機充填材や有機充填材等
が配合されてもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明の長繊維強化樹脂構造物の製造装
置によれば、樹脂含浸連続繊維束の引取装置の前に揺動
機構を設けて樹脂含浸連続繊維束の引取位置を変動させ
るため、エンドレスベルト又はロールと樹脂含浸連続繊
維束との接触位置が変動する。この結果、エンドレスベ
ルト又はロール上に偏摩耗による轍が形成されるのを防
止し、エンドレスベルト又はロールの寿命を延長するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の製造装置を用いたペレット状長繊維
強化樹脂構造物の製造工程を示す一例である。

【図２】 図２−１は引取ロールの前に揺動機構が設け
られた引取装置の一部を例示し、図２−２は櫛状部を有
し、揺動源がクランクである揺動機構の本発明の一例を
示す。

【符号の説明】

１ 連続繊維束 ２ ロールバー ３ 押出機 ４ クロスヘッドダイ ５ 熱可塑性樹脂が含浸された繊維束 ６ 賦形ダイ ７ 引取ロール ８ ペレタイザー ９ 櫛状部 １０ クランク Ａ 揺動機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続繊維束を連続的に引き取って走行さ
   せながら溶融樹脂を含浸させる含浸手段、溶融樹脂の含
   浸された連続繊維束を目的形状に賦形するための賦形手
   段及び賦形された溶融樹脂含浸連続繊維束を引き取るた
   めの上下に配置されたエンドレスベルト又はロールから
   なる引取手段を有する長繊維強化樹脂構造物の製造装置
   において、前記賦形された樹脂含浸連続繊維束をエンド
   レスベルト又はロールの巾方向に揺動させる揺動機構を
   エンドレスベルト又はロールの前に設けたことを特徴と
   する長繊維強化樹脂構造物の製造装置。
2. 【請求項２】 櫛状物の歯に賦形された樹脂含浸連続繊
   維束を挟持させて櫛状物を揺動させる請求項１記載の長
   繊維強化樹脂構造物の製造装置。
3. 【請求項３】 揺動源がクランクによるものである請求
   項１又は２記載の長繊維強化樹脂構造物の製造装置。
4. 【請求項４】 揺動源がエアシリンダーによるものであ
   る請求項１又は２記載の長繊維強化樹脂構造物の製造装
   置。
5. 【請求項５】 含浸工程で連続繊維束へ溶融樹脂を含浸
   させ、次いで賦形工程で前記溶融樹脂含浸連続繊維束の
   断面外形を目的製品形状に賦形し、次いで上下に配置さ
   れたエンドレスベルト又はロールからなる引取工程で前
   記賦形された溶融樹脂含浸連続繊維束を引き取る長繊維
   強化樹脂構造物の製造方法において、前記エンドレスベ
   ルト又はロールの前に揺動機構を設けて、前記賦形され
   た溶融樹脂含浸連続繊維束をエンドレスベルト又はロー
   ルの巾方向に揺動させながら引き取ることを特徴とする
   長繊維強化樹脂構造物の製造方法。