CN101282830A - 长纤维增强热塑性树脂成形材料的制造装置 - Google Patents

长纤维增强热塑性树脂成形材料的制造装置 Download PDF

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Abstract

本发明是纤维增强成形材料的制造装置，其特征在于，在冷却装置(2)的下游具有旋转辊(4)，该旋转辊(4)具有与杆条(6)接触的沟(5)，该沟(5)和杆条接触的沟底部的宽度(b)与所述杆条(6)的直径(a)大致相同。如果采用上述本发明，则可以提供使杆条的轨道呈直线稳定推进，而且抑制杆条的摇动的同时，抑制因杆条的水分(致冷剂)过多而产生的构成杆条的树脂的劣化，从而可以防止毛茸的产生或切断等纤维增强成形材料的制造装置。

Description

长纤维增强热塑性树脂成形材料的制造装置
技术领域
本发明涉及长纤维热塑性树脂成形材料(以下称“纤维增强成形材料”)的制造装置。
背景技术
一直以来，通过拉丝法(引抜法)制造纤维增强成形材料时，为了使被从加热至高温的浸渍槽中拉出的浸渍了高温的熔融树脂的玻璃纤维等树脂浸渍增强纤维束(以下称“杆条”)可以牵引，被拉出的杆条(ロツド)需要在杆条的牵引装置的位置上充分地被冷却而使树脂固化。因此，采用对于高温的杆条例如吹拂冷却空气或通过喷射或喷淋浇洒水等致冷剂的方法。
另外，代替上述方法，已知在蓄有水等致冷剂的致冷槽(冷却槽)内连续地引入高温杆条来冷却该高温的杆条的方法。另外，作为其它冷却方法，例如在专利文献1记载了通过使杆条接触注入了致冷剂的中空的冷却辊来冷却杆条的方法。
专利文献1：日本专利特开平7-251437号公报
发明的揭示
但是，以记载于专利文献1的方法为代表的以前的冷却方法中，在从浸渍槽通过拉丝法制造的杆条的直径大或杆条的增强纤维含量多的情况下，由于杆条的牵引中所需的张力一直施加于杆条上，因此存在杆条在其轨迹中难以取得沿着引导辊的自由的曲线的问题。并且，有时杆条摇动而其轨迹无法沿直线推进，因此浸渍槽的喷嘴和纤维束之间发生磨擦，存在发生杆条上产生毛茸或杆条断裂的情况。
另外，在通过喷射或喷淋于高温的杆条上浇洒水等致冷剂的方法和使杆条通过冷却装置来冷却的方法中，如果无法在将冷却后的杆条引入到牵引装置前未能充分地除去附着在冷却了的杆条上的致冷剂，则在牵引装置中发生杆条的滑脱等，不仅杆条的生产性变差，还存在根据树脂的种类所获得的杆条的树脂因水分而劣化的问题。
因此，为了除去附着于杆条的致冷剂，虽然也可以考虑通过喷气装置等除去致冷剂，但如果设置喷气装置，则需要用于设置该装置的空间，而且有时仅通过喷气装置难以充分地除去致冷剂。
因此，本发明鉴于上述技术问题而完成，其目的在于提供使杆条的轨迹沿直线稳定地推进，并在抑制杆条的摇动的同时，抑制由杆条的水分(致冷剂)过多而引起的构成杆条的树脂的劣化，可以防止杆条的毛茸的产生或断裂等的纤维增强成形材料的制造装置。
通过以下的本发明达到上述目的。即，本发明提供纤维增强成形材料的制造装置，它是具有牵引增强纤维束的同时使热塑性树脂浸渍而赋形的浸渍槽(1)、冷却从该槽(1)引出的杆条(6)的冷却装置(2)、牵引冷却了的杆条(6)的牵引装置(3)的纤维增强成形材料的制造装置，其特征在于，在所述冷却装置(2)的下游具有旋转辊(4)，该旋转辊(4)具有与所述杆条(6)接触的沟(5)，该沟(5)和所述杆条(4)接触的沟底部的宽度(b)与所述杆条(6)的直径(a)大致相同。
在上述本发明中，优选的形式如下：所述旋转辊(4)由尼龙树脂形成；所述沟(5)设有多条；所述旋转辊(4)的沟(5)的壁面和该旋转辊轴方向的角度(α)为90～80度；所述旋转辊(4)的沟(5)的底部的宽度(b)为1～4mm；所述旋转辊(4)的沟部(5)的底部外径(D1)和旋转辊(4)的圆盘部(7)的外径(D2)之差为30mm以上；所述旋转辊(4)的沟(5)的间距(c)实质上与浸渍槽的喷嘴的间距(c’)相等；以及在所述旋转辊(4)的下方具有致冷剂接收盘(8)。
如果采用本发明，则可以在以旋转辊的沟接收冷却了的杆条的同时，通过因与该辊的接触摩擦力而旋转的辊抑制所述辊的摇动，而且由于在与杆条接触的同时致冷剂被旋转的辊除去，因此不需要设置用于除去致冷剂的大规模的喷气装置等致冷剂除去装置。另外，旋转辊本身兼有除去致冷剂的作用，因此该旋转辊能够设置在冷却装置的杆条的出口附近，可以节省空间并有效地从杆条除去致冷剂。
另外，通过在旋转辊的杆条接触部(通常，沟的底部)的附近设置直径大于杆条接触部直径的圆盘部，从而自杆条转移到沟底部的致冷剂通过旋转的辊的离心力顺着沟的壁面流向圆盘部的外径，因此可以抑制由于致冷剂的存在而产生的杆条在杆条接触部的滑脱，因而可以在不设置任何的驱动源的情况下，通过与杆条的接触确保使辊旋转。
实施发明的最佳方式
下面例举实施发明的最佳方式，更详细地说明本发明。如图1所示，本发明的纤维增强成形材料的制造装置是具有牵引增强纤维束的同时使热塑性树脂浸渍而赋形的浸渍槽1、冷却从该槽1引出的杆条的冷却装置2、牵引冷却了的杆条的牵引装置3的纤维增强成形材料的制造装置，具有在所述冷却装置2的后方(即，冷却装置和牵引装置之间)设置致冷剂除去(甩水)旋转辊4的结构，其特征在于该旋转辊的结构。
所述旋转辊4的构成材料可以为金属、木材、塑料等任一种材料，但从滑动性良好且重量轻等方面考虑，优选尼龙树脂。所述旋转辊上设置有用于与杆条6接触、除去附着于杆条上的致冷剂(水)并通过与杆条的摩擦力使辊4的旋转的沟5，该沟的条数通常为多条，较好是与设置在浸渍槽1的杆条的牵伸喷嘴个数相同或更多。更好是所述沟5的数量与所述牵伸喷嘴相同。
对旋转辊4的圆盘部7的外径(D2)(图3)无特别限制，通常是40～150mm左右。另外，该旋转辊4通过与杆条6接触而旋转，因此不需要使辊4旋转的驱动源。
参考作为表示旋转辊4和杆条6的关系的立体图的图2以及作为旋转辊4的部分省略侧视图的图3，说明所述旋转辊4的更优选的结构。设置在所述旋转辊4上的沟5为从底部向外周部呈扇形展开的形状，沟5的两侧形成有圆盘部7。沟5的内壁面和旋转辊的轴方向的角度α优选90～80度。通过采用所述的角度，具有可以使杆条的位置稳定的优点；与此相对，杆条的径和沟底宽度相等而达到内壁面接近竖直杆条的程度的情况下，可能杆条的吻合会产生问题，而且如果壁面的角度过缓，则杆条的摇动幅度变大，可能产生杆条的位置不稳定等问题。
另外，如图3所示，上述沟5的底部的幅度b根据杆条6的粗细(直径)a变化，通常杆条的直径a为1～4mm，因此沟5的底部的宽度b也优选与杆条6的直径a大致相同宽度，即1～4mm。如果宽度b显著大于直径a，则有可能产生无法使杆条的位置稳定等问题；另一方面，如果宽度b小于直径a，则杆条在沟内的吻合有可能产生问题。
另外，如图3所示，所述旋转辊4的沟部5的底外径D1通常优选10～50mm，且旋转辊4的圆盘部7的外径D2优选40～150mm，D1和D2之差(D2-D1)优选30mm～100mm。如果D1和D2之差(D2-D1)不足30mm，则有可能发生杆条从沟脱离等问题，即使D1和D2之差(D2-D1)超过100mm也不具有特别的优点。
另外，所述旋转辊4的沟5的间距c优选实质上与浸渍槽1的喷嘴的间距c’(图1)相等的间距，如果实质上不相等，则有可能产生某一杆条6不能沿着与喷嘴垂直的方向牵引，杆条6上施加过多的力而在喷嘴部杆条6容易断裂等问题。
以上对作为本发明的主要特征的旋转辊4的结构进行了说明，其他的结构，即浸渍槽1、冷却装置2以及牵引装置3的结构等可以是与以前公知的浸渍槽、冷却装置以及牵引装置相同的结构，无特别限制，对于冷却装置2采用通过致冷剂冷却的致冷剂槽的情况，可以采用如下所述的结构。
如图4所示，优选的致冷剂槽2的一例是由相对的两块侧板9、9’和相对的两块隔板10、10’形成的浸渍槽2，在隔板10、10’都自未图示的喷嘴(图5)大致相同的水平线上至稍下方分别设有切口狭缝11，使得在这些切口狭缝11内可以通过从喷嘴引出的高温的杆条6，在致冷剂槽2内盛满水等致冷剂12，高温的杆条6通过该致冷剂中，从而杆条6被冷却至适当的温度。在示于图4的例子中，致冷剂槽2被画成矩形，但致冷剂槽2不局限于矩形，也可以是其他任意形状。
以下，参考图5说明上述本发明的纤维增强成形材料的制造装置的使用方法。与以前的技术相同地，通过有熔融的聚丙烯或聚酰胺等热塑性树脂的浸渍槽1，使熔融树脂浸渍于玻璃等的增强纤维束，将获得的杆条6从喷嘴14以直线状拉出，将拉出的杆条通过冷却装置2中而冷却后，通过旋转辊4除去附着在杆条上的致冷剂(水)，然后用牵引装置牵引。然后，用造粒机切成任意长度而造粒，获得纤维增强成形材料。
上述中，通过旋转辊4的沟的底部设置在与杆条6的移动线路相同的高度或与移动线路相比稍微高的位置，在通过杆条6的移动确保使旋转辊4旋转的同时，有效地除去附着于杆条6上的致冷剂，并且防止杆条6的摇动。这时从杆条6转移到沟5的底部的致冷剂通过旋转的辊的离心力顺着壁面流向圆盘部的外径方向，因此可以抑制因致冷剂的存在产生的杆条在辊接触部的滑脱，因而可以在不设置任何的驱动源的情况下，通过与杆条的接触确保使辊旋转，可以充分发挥去水效果。
如上所述，大部分从杆条6分离了的致冷剂滴落至旋转辊4的下方，因此优选在旋转辊4的下方预先设置致冷剂接收盘8。另外，冷却装置2为示于图4的形态的致冷剂槽时，优选预先使致冷剂接收盘8延长至致冷剂槽2的下方，从而可以同时收集从致冷剂槽2的狭缝11溢出的致冷剂。
产业上利用的可能性
如果采用本发明，则可以提供使杆条的轨道呈直线稳定推进，而且抑制杆条的摇动的同时，抑制因杆条的水分(致冷剂)过多而产生的构成杆条的树脂的劣化，从而可以防止毛茸的产生或切断等的纤维增强成形材料的制造装置。
附图的简单说明
图1是本发明的纤维增强成形材料的制造装置的整体的说明图。
图2是杆条和旋转辊的关系的说明图。
图3是旋转辊的结构的说明图。
图4是说明冷却装置的一例的结构的部分省略图。
图5是使用本发明的制造装置的纤维增强成形材料的制造的说明图。
符号说明
1：浸渍槽
2：冷却装置(致冷剂槽)
3：牵引装置
4：旋转辊
5：沟
6：杆条
7：圆盘部
8：致冷剂接收盘
9，9’：侧板
10，10’：隔板
11：狭缝
12：致冷剂
13：造粒机
14：喷嘴

Claims (8)

1.长纤维增强热塑性树脂成形材料的制造装置，它是具有牵引增强纤维束的同时使热塑性树脂浸渍而赋形的浸渍槽(1)、冷却从所述槽(1)引出的树脂浸渍增强纤维束(6)的冷却装置(2)、牵引冷却了的树脂浸渍增强纤维束(6)的牵引装置(3)的长纤维增强热塑性树脂成形材料的制造装置，其特征在于，在所述冷却装置(2)的下游具有旋转辊(4)，所述旋转辊(4)具有与所述树脂浸渍增强纤维束(6)接触的沟(5)，所述沟(5)与所述树脂浸渍增强纤维束接触的沟底部的宽度(b)与所述树脂浸渍增强纤维束(6)的直径(a)大致相同。
2.如权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述旋转辊(4)由尼龙树脂形成。
3.如权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述沟(5)设有多条。
4.如权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述旋转辊(4)的沟(5)的壁面和所述旋转辊轴方向的角度(α)为90～80度。
5.如权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述旋转辊(4)的沟(5)的底部的宽度(b)为1～4mm。
6.如权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述旋转辊(4)的沟部(5)的底部外径(D1)和旋转辊(4)的圆盘部(7)的外径(D2)之差为30mm以上。
7.如权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述旋转辊(4)的沟(5)的间距(c)实质上与浸渍槽的喷嘴的间距(c’)相等。
8.如权利要求1所述的制造装置，其特征在于，在所述旋转辊(4)的下方具有致冷剂接收盘(8)。
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