JP2017074684A - 熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法、引抜成形物の製造方法、熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置及び引抜成形物の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強化繊維の束に短時間で熱硬化性樹脂を含浸させ、高速で成形品を製造する。【解決手段】熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法は、強化繊維束を導入する導入路と、内部にて熱硬化性樹脂を接触させた束を導出する導出路と、を備える装置を用い、導入路から導入された束を内部にて複数の束に分割して、熱硬化性樹脂を接触させる接触工程と、接触工程後の複数の束を集合させて導出路から導出させる導出工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、産業用資材等に用いる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を製造するための熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法及び製造装置、並びに繊維強化プラスチック等の引抜成形物の製造方法及び製造装置に関する。

従来、引抜成形品の製造方法としては、一般に、開放浴に投入された熱硬化性樹脂に複数の強化繊維の束を浸漬させることで当該強化繊維束に熱硬化性樹脂を含浸させ、未硬化の樹脂が含浸した強化繊維束を、成形方向に垂直な金型空間の断面形状が入口から出口まで一定である引抜成形用金型空間を通過させつつ、加熱、硬化の工程を経て賦形させ、引抜成形する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

しかしこの方法では、熱硬化性樹脂として、常温及び大気中で比較的安定な樹脂しか用いることができず、常温での反応性が高い樹脂、あるいは大気中の物質によって変性するような樹脂を用いることは困難である。そのため、強化繊維を型で覆い、その型に設けられた注入孔より、熱硬化性樹脂を加圧射出して、連続繊維束からなる強化繊維の束に熱硬化性樹脂を含浸させる方法も用いられている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−６６９１２号公報 米国特許第５０７３４１３号明細書

しかしながら、注入孔を持つ含浸ダイスを使用する場合、複数の強化繊維が束ねられた状態で外面から熱硬化性樹脂が含浸するため、十分に含浸させるまでに長時間を要するという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みて成されたものであり、熱硬化性樹脂の注入孔を備える含浸ダイスを用いても、より短時間で熱硬化性樹脂を含浸させることができる製造方法を提供し、ひいては、より短時間で成形物を製造する製造方法及びこれらの製造方法を実現する製造装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法は、強化繊維の束を導入する導入路と、当該導入路から導入され、内部にて未硬化の熱硬化性樹脂を接触させた当該束を導出する導出路と、を備える装置を用いる熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法であって、前記導入路から導入された束を複数の束に分割して、分割された束に前記熱硬化性樹脂を接触させる接触工程と、前記接触工程後の前記複数の束を集合させて前記導出路から導出させる導出工程と、を含む。

また、本発明に係る引抜成形物の製造方法は、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維の束を金型中で硬化させる引抜成形物の製造方法であって、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束製造方法を行なった後に、前記導出路から導出させた強化繊維束を前記金型に導入する。

また、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置は、強化繊維の束を導入する導入路と、当該導入路から導入され、内部にて熱硬化性樹脂を接触させた当該束を導出する導出路と、前記熱硬化性樹脂を前記内部に供給する供給口と、前記熱硬化性樹脂を接触させる束が、前記導入路に導入した束が複数の束に分割されたものになるように、前記導入路に導入した束を複数の束に分割する分割部と、を備える。

また、本発明に係る引抜成形物の製造装置は、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置と、前記熱硬化性樹脂を含浸させた前記強化繊維束を硬化させる金型と、を備える。

本発明によれば、熱硬化性樹脂の注入孔を備える含浸ダイスを用いても、より短時間で熱硬化性樹脂を強化繊維の束に含浸させることができ、ひいては、より短時間で成形品を製造することができるという効果を奏する。

本発明に係る引抜成形物の製造装置の一実施形態の構成を示す図である。 本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置が備える分割部の一実施形態の構成を示す図である。 本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置が備える分割部の別の実施形態の構成を示す図である。 比較例において用いた熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置の構成を示す図である。

＜熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法＞
本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法は、強化繊維の束を導入する導入路と、当該導入路から導入され、内部にて未硬化の熱硬化性樹脂を接触させた当該束を導出する導出路と、を備える装置を用い、前記導入路から導入された束を複数の束に分割して、分割された束に前記熱硬化性樹脂を接触させる接触工程と、前記接触工程後の前記複数の束を集合させて前記導出路から導出させる導出工程と、を含む。

束を分割することで、熱硬化性樹脂を強化繊維束に接触させるときに、分割された束の周囲を熱硬化性樹脂が覆うことで、熱硬化性樹脂が浸透する距離が、分割しない場合よりも短くなる。そのため、より短時間で熱硬化性樹脂を強化繊維の束に含浸させることができる。従って、熱硬化性樹脂の注入孔を備える含浸ダイスを用いても、短時間で未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させ、高速で成形品を製造することができる。

〔強化繊維〕
本発明において用いる強化繊維は、製造する引抜成形物に応じて適宜選択すればよく、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ボロン繊維等が挙げられる。中でも、難燃性、比強度及び比弾性に優れるという理由から、炭素繊維がより好ましい。

〔強化繊維の束〕
本発明において用いる強化繊維の形態は、特に限定されない。例えば、複数の連続した単繊維が、平行又はほぼ平行な状態で集合している連続繊維、一定繊維長以下に切断された単繊維を紡績した紡績糸、また、複数の連続した単繊維に撚りを加えた撚糸を用いることができる。

得られる引抜成形物の引張強度及び弾性率がより高くなるという観点から、強化繊維のうち、体積分率で５０％以上が連続した単繊維が平行又はほぼ平行な状態で集束している連続繊維の形態がより好ましく、引張強度及び弾性率をより一層高くするという観点から、体積分率は７０％以上がさらに好ましい。

また、強化繊維の束には、複数の種類の繊維が含まれていてもよい。

〔熱硬化性樹脂〕
強化繊維の束に含浸させる熱硬化性樹脂の種類は、製造する引抜成形物の用途等に応じて適宜選択することができる。例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。反応速度の速いエポキシ樹脂及びウレタン樹脂は、生産性の観点から好ましい。また、熱硬化性樹脂は１種類でもよく、複数種類が混合された組成物でもよい。

熱硬化性樹脂は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、周知の各種添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、リン化合物等の難燃剤、脱泡剤、着色剤、内部離型剤、反応促進剤等であるがこれらに限らない。

〔装置〕
本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法で用いる装置は、強化繊維の束を導入する導入路と、当該導入路から導入され、内部にて未硬化の熱硬化性樹脂を接触させた当該束を導出する導出路と、を備えるものであればよい。例えば、従来公知の含浸ダイスなどを好適に用いることができる。装置の詳細については後述する。

〔導入路〕
導入路は、熱硬化性樹脂を接触させる装置の内部に、強化繊維の束を導入するための路である。

導入路の少なくとも一部において、長さ方向に垂直な方向での断面積が、束の長さ方向に垂直な面での総断面積の１．２倍以上、３倍以下であることがより好ましい。強化繊維の束に接触させる熱硬化性樹脂が、導入路の入口から外部に漏出し難くなるからである。また、当該断面積は、当該総断面積の１．５倍以下であることがより好ましい。より高い圧力を未硬化の熱硬化性樹脂に印加しても導入路の入口から熱硬化性樹脂が漏出し難くなるからである。以下、導入路の入口を単に「導入口」ということもある。

なお、本明細書において「総断面積」とは、束を構成する個々の繊維の断面積の合計を意味する。

〔導出路〕
導出路は、熱硬化性樹脂を接触させた強化繊維束を、装置の内部から導出するための路である。

導出路の少なくとも一部において、長さ方向に垂直な方向での断面積が、束の長さ方向に垂直な面での総断面積の１．２倍以上、３倍以下であることがより好ましい。強化繊維の束に接触させる未硬化の熱硬化性樹脂が、導出路の出口から外部に漏出し難くなるからである。また、当該断面積は、当該総断面積の１．５倍以下であることがより好ましい。より高い圧力を熱硬化性樹脂に印加しても導出路の出口から未硬化の熱硬化性樹脂が漏出し難くなるからである。以下、導出路の出口を単に「導出口」ということもある。

〔接触工程〕
接触工程は、導入路から導入された束を複数の束に分割して、分割された束に熱硬化性樹脂を接触させる工程である。

上述の通り、束を複数の束に分割することで、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸するために必要な距離、つまり、束の表面から束の中心までの距離が短くなる。それゆえ、熱硬化性樹脂を短時間で含浸させることができる。当該距離がより短くなるという理由から、束を３以上に分割することがより好ましく、４以上に分割することが更に好ましい。

また、束を分割する方法は特に限定されないが、束の経路の途中に、分割するための器具（分割部）を設置してもよい。分割部は、強化繊維の束をほぼ同数の本数毎の束に分割できる器具であることが好ましい。未硬化の熱硬化性樹脂の含浸の速度及び程度を束毎に同様にできるからである。また、分割された状態を保つため、分割部を経路中に複数設置することがより好ましい。

次に、分割された束に未硬化の熱硬化性樹脂を接触させる。熱硬化性樹脂の接触と束の分割との時期については特に限定されず、例えば、熱硬化性樹脂が強化繊維に接触する前に束を分割してもよく、熱硬化性樹脂に接触している間に束が分割されてもよい。

また、強化繊維と未硬化の熱硬化性樹脂とを接触させる方法は、タッチロールに転写した樹脂を強化繊維の束に接触させる方法、強化繊維の束を熱硬化性樹脂で満たされた槽に浸漬させる方法、強化繊維の束の周辺に熱硬化性樹脂を射出する方法などが挙げられる。中でも、熱硬化性樹脂が装置内に長時間滞留しないという観点から、熱硬化性樹脂を射出する方法が好ましい。

熱硬化性樹脂を射出する場合における、当該熱硬化性樹脂組成物の粘度は、適宜設定すればよい。

接触工程では、強化繊維の束と未硬化の熱硬化性樹脂との接触を高圧下で行なうことが好ましい。例えば、装置の内部の熱硬化性樹脂の圧力を大気圧より高くして行なうことがより好ましく、ゲージ圧で０．１１ＭＰａ以上であることがさらに好ましく、また、１０ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。加圧されていることで、より高速で熱硬化性樹脂を強化繊維の束に含浸させることができる。また、強化繊維の束への熱硬化性樹脂の含浸速度がより速くなるという観点から、当該圧力はゲージ圧で０．５ＭＰａ以上であることが特に好ましく、また、過度な圧力による装置の破損を抑制できるという観点から、当該圧力はゲージ圧で２ＭＰａ以下であることが特に好ましい。

装置の内部の圧力を高くする方法については、特に限定されず、例えば、当該内部において熱硬化性樹脂で満たされる体積を増やせばよい。当該体積は、例えば、５０体積％以上がより好ましく、９５体積％以上がさらに好ましい。

また、装置の内部を密閉することが好ましい。例えば、当該内部は、導入口、導出口、熱硬化性樹脂の供給口のみで外部と連続しており、内部の体積が一定に保たれる構造とすることが好ましい。装置の内部の圧力を高くすることが容易だからである。

〔導出工程〕
導出工程では、接触工程後の複数の束を集合させて導出路から導出させる。これにより、導入路から導入した強化繊維の束に熱硬化性樹脂が含浸したものを取り出すことができる。

＜引抜成形物の製造方法＞
本発明に係る引抜成形物の製造方法は、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維束を金型中で硬化させる方法であり、上述の本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法を行なった後に、導出路から導出させた強化繊維束を、前記金型に導入する。短時間で強化繊維束への熱硬化性樹脂の含浸を終えているため、引抜成形物を完成させるまでの時間も短時間とすることができる。

例えば、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維束を、内部空間の断面形状が、成形品の長さ方向に平行な方向に入口から出口まで一定である、引抜成形用金型を通過させつつ加熱させることで、熱硬化性樹脂が硬化して賦形される。

熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維束は、導出口から導出された後、金型内に導かれるまでは、外気と接触させないことがより好ましい。熱硬化性樹脂の変性を防止して、得られる成形品の品質を安定させることができるからである。具体的には、例えば、導出口と金型を直結させる構成、ゴム、金属等の密閉性の高い素材からなるガスケットを介して導出口と金型とを接続させる構成等の種々の構成によって導出口と金型の入口とを密着させる方法、導出口から金型までをカバーで覆う方法が挙げられる。

＜製造装置＞
本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置及び引抜成形物の製造装置の一実施形態について、図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る引抜成形物の製造装置の一実施形態である引抜成形装置１の構成を示す図である。

図１に示すように、引抜成形装置１は、含浸ダイス１０、金型２０を備えている。含浸ダイス１０は、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置の一実施形態である。

〔含浸ダイス１０〕
含浸ダイス１０は、導入路１１、導出路１２、供給口１４、分繊ガイド１５ａ、１５ｂ（分割部）を備えている。また、内部１３において、強化繊維の束への未硬化の熱硬化性樹脂の含浸が行われる構造となっている。

（導入路１１）
導入路１１は強化繊維の束を内部１３に導くための路である。導入路１１の先端である導入口１１’から、束が導入路１１に入り、内部１３に導かれる。

導入路１１の長さ方向に垂直な方向の断面積は、導入する束Ｆの長さ方向に垂直な面での総断面積の１．５倍となっている。これにより、熱硬化性樹脂が導入口１１’から外部に漏出し難くなる。本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置が備える導入路は、このような構成に限定されるものではなく、様々な太さの強化繊維の束に適用させ得るが、上述したように、当該断面積は、束の長さ方向に垂直な面での総断面積の１．２倍以上、３倍以下とすることがより好ましい。

ここに記載した以外の導入路１１の説明は、上述の本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法において行なった導入路の説明に準ずる。

（導出路１２）
導出路１２は、内部１３にて熱硬化性樹脂を接触させた強化繊維束を導出するための路である。導出路１２を通る束は、その先端の導出口１２’から導出される。

導出口１２’は、金型２０の入口と密着している。これにより、導出口１２’から金型２０の入口までの間を通過する束Ｆが、外気から遮断される。本発明に係る引抜成形物の製造装置は、導出口と金型の入口とが密着していない形態も包含する。しかし、本実施形態のように、導出口と金型の入口とを密着させることがより好ましい。これにより、熱硬化性樹脂の変性を防止して、得られる成形品の品質が安定するからである。

また、導出路１２の長さ方向に垂直な方向の断面積は、導入する束Ｆの長さ方向に垂直な面での総断面積の１．５倍となっている。これにより、熱硬化性樹脂が導出口１２’から外部に漏出し難くなる。本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置が備える導出路は、このような構成に限定されるものではなく、様々な太さの強化繊維束に適用させ得るが、上述したように、当該断面積は、束の長さ方向に垂直な面での総断面積の１．２倍以上、３倍以下とすることがより好ましい。

ここに記載した以外の導出路１２の説明は、上述の本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法において行なった導出路の説明に準ずる。

（内部１３）
内部１３は、強化繊維束Ｆを未硬化の熱硬化性樹脂に接触させるための場所である。内部１３は密閉されており、高圧下で強化繊維束Ｆを熱硬化性樹脂に接触させることができる。具体的には、内部１３は導入口１１’、導出口１２’、供給口１４でのみ外部空間と連続している。

（供給口１４）
供給口１４は、内部１３に未硬化の熱硬化性樹脂を供給するための供給口である。高圧下で熱硬化性樹脂を強化繊維の束に接触させるために、供給口１４は高圧で熱硬化性樹脂を射出又は注入する構成となっている。

（分繊ガイド１５ａ、１５ｂ）
分繊ガイド１５ａ、１５ｂは、束Ｆを複数の束Ｆ’に分割するためのものである。分繊ガイド１５ａ、１５ｂは内部１３に備えられている。分繊ガイド１５ａ、１５ｂによって、供給口１４から供給された熱硬化性樹脂が、分割された複数の束Ｆ’に接触するように、束Ｆが分割される。

分繊ガイド１５ａの構成を、図２を用いて説明する。図２は本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置が備える分割部の一実施形態の構成を示す図である。なお、分繊ガイド１５ｂは分繊ガイド１５ａと同じ構成である。

図２に示すように、分繊ガイド１５ａは、リング状の構造体の内側に線状の構造体が交差するように設けられ、穴ｇが４つ形成されている。この分繊ガイド１５ａを通る束Ｆは、４つの束Ｆ’に分割される。

４つの束Ｆ’は、それぞれ、分繊ガイド１５ｂに形成されている４つの穴を通った後に集合して一つの束Ｆとなり、導出路１２に導かれる。

本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置が備える分割部の数は限定されるものではないが、本実施形態のように２つ以上備えることが好ましい。強化繊維の束を、より長い時間、分割された状態に維持することができるからである。従って、強化繊維の束への熱硬化性樹脂の含浸をより促し、短時間で含浸させることができる。

また、分繊ガイド１５ａ、１５ｂは一つの束を４つの束に分割するものであるが、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置が備える分割部は、このような形態に限定されず、束を複数に分割するものであればよい。ただし、未硬化の熱硬化性樹脂が含浸する距離をより短くするという理由から、束を３以上に分割することがより好ましく、４以上に分割することがさらに好ましい。

（分割部の変形例）
分割部の別の形態について図３を用いて説明する。図３は本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置が備える分割部の一実施形態である分繊ガイド１５ｃの構成を示す図である。

図３に示すように、分繊ガイド１５ｃは、穴ｇ’が１２箇所設けられている。これにより、強化繊維の束Ｆは１２分割される。従って、熱硬化性樹脂を含浸させる時間をより短くすることができる。なお、穴ｇ’の両隣の穴は固定用のねじ穴である。

〔金型２０〕
金型２０は、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維束Ｆを硬化させるための引抜成形金型である。

熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維束Ｆは、導出口１２’から金型２０に導入される。金型２０を加熱することで、強化繊維束Ｆは硬化して、成形される。成形された強化繊維束Ｆを金型２０から引き抜くことで、成形品が得られる。

金型２０は、内部空間の断面形状が、成形品の長さ方向に平行な方向に入口から出口まで一定である。これにより、断面形状の一様な紐状の成形品を得ることができる。

また、金型２０の入口は、導出口１２’と密着している。これにより、強化繊維束Ｆは、熱硬化性樹脂を含浸した後、外気に触れずに成形される。熱硬化性樹脂の外気による変性を防止できるので、品質の安定した成形品を短時間で得ることができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔付記事項〕
以上のように、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法では、前記導入路の少なくとも一部において、長さ方向に垂直な方向での断面積が、前記束の長さ方向に垂直な面での総断面積の１．２倍以上、３倍以下であることがより好ましい。

また、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法では、前記導出路の少なくとも一部において、長さ方向に垂直な方向での断面積が、前記束の長さ方向に垂直な面での総断面積の１．２倍以上、３倍以下であることがより好ましい。

また、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法では、前記接触工程を、前記内部の前記熱硬化性樹脂の圧力を大気圧より高くして行なうことがより好ましい。

また、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法では、前記内部の５０体積％以上を前記熱硬化性樹脂で満たすことがより好ましい。

また、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法では、前記内部の前記熱硬化性樹脂の圧力がゲージ圧で０．１１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下であることがより好ましい。

また、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法では、前記強化繊維は、体積分率で５０％以上が連続繊維の炭素繊維を含有していることがより好ましい。

また、本発明に係る引抜成形物の製造方法では、前記導出路から導出させた強化繊維束を、外気と接触させずに前記金型に導入することがより好ましい。

また、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置では、前記分割部を複数備えることがより好ましい。

また、本発明に係る引抜成形物の製造装置では、前記導出路の出口と前記金型の入口とが密着していることがより好ましい。

以下、本発明の引抜成形品の製造方法について、より具体的に実施例に基づいて説明するが、これは本発明の内容を限定するものではない。

（実施例１）
本実施例では上述した引抜成形装置１を用いて成形品を製造した。なお、引抜成形装置１の導入路１１及び導出路１２は、直径６ｍｍの円形断面の路であり、これは導糸した炭素繊維束の総断面積の１．５倍に相当する。

強化繊維束として炭素繊維束（三菱レイヨン社製、商品名：パイロフィル（登録商標）ＴＲ ５０Ｓ１５Ｌ（フィラメント数１５０００本、ストランド強度５０００ＭＰａ、ストランド弾性率２４２ＧＰａ、サイズコードＪＪ、体積分率で１００％が連続した単繊維がほぼ平行な状態で集束している））を用いた。

熱硬化性樹脂として、Ｂｉｓ−Ａ型エポキシ樹脂（三菱化学社製、商品名：ｊＥＲ８２８）１００質量部、及び、酸無水物硬化剤（Ｌｉｎｄａｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ製、商品名：ＬＳ−８１Ｋ）６０質量部を混合した熱硬化性樹脂組成物（組成物Ａ）を用いた。

分繊ガイド１５ａ、１５ｂは、供給口１４を挟むように１０ｍｍ離して、互いに対向するように配置した。

また、分繊ガイド１５ａ、１５ｂは、円形状の空洞を４分割してあり、穴ｇの面積に対する、当該穴ｇを通る炭素繊維束の充填率は約３０％である（充填率（％）＝（炭素繊維束の断面積／穴の面積）×１００）。

炭素繊維の束Ｆを図１に示すように導入口１１’から３２本を導糸したあと、８本ずつ、４束に分繊ガイド１５ａ、１５ｂで分割し、次に導出路１２で、束Ｆ’を一つの束Ｆにまとめて導糸した。

次に、含浸ダイス１０から導出された炭素繊維の束Ｆを、直径６ｍｍ、長さ５０ｃｍの丸棒状の空隙を持つ成形用の金型２０に導糸した。

次に、含浸ダイス１０に組成物Ａを０．６ＭＰａで注入しながら、炭素繊維の束Ｆを０．２５ｍ／ｍｉｎで引抜いた。この際、金型２０を１９０℃に加熱し、金型２０内で組成物Ａが硬化することで、直径６ｍｍの引抜成形品を得た。なお、含浸ダイス１０内の樹脂の体積充填率は１００％であった。

得られた引抜成形品の断面を光学顕微鏡（キーエンス製、ＤＩＧＩＴＡＬ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ ＶＨＸ−５００Ｆ）で観察して、断面積中で炭素繊維束に組成物Ａの硬化物が含浸している面積の、引抜成形品全体の断面積に対する比率を算出した結果、１００％であった。

（比較例１）
含浸ダイス１０を、図４に示す含浸ダイス１０’にした以外は実施例１と同じ操作を行なって、引抜成形品を得た。含浸ダイス１０’は、分繊ガイド１５ａ、１５ｂを備えないこと以外は含浸ダイス１０と同じ構成である。つまり、本比較例では、含浸ダイス１０’の内部１３で炭素繊維の束Ｆを分割せずに、組成物Ａを含浸させた。

得られた引抜成形品の断面を実施例１と同様に観察して組成物Ａの硬化物が含浸している面積の比率を算出した。その結果、２５％であった。

以上の結果より、本発明に係る熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法によって、含浸ダイスを用いながらも、熱硬化性樹脂が良好に含浸した引抜成形品が得られた。本発明は機能的な引抜成形品の低コスト化に貢献する技術である。

本発明は、引抜成形品の製造に利用することができる。

１ 引抜成形装置
１０ 含浸ダイス
１１ 導入路
１１’ 導入口
１２ 導出路
１２’ 導出口
１３ 内部
１４ 供給口
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 分繊ガイド（分割部）
２０ 金型

Claims (13)

1. 強化繊維の束を導入する導入路と、
   当該導入路から導入され、内部にて未硬化の熱硬化性樹脂を接触させた当該束を導出する導出路と、
   を備える装置を用いる熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造方法であって、
   前記導入路から導入された束を複数の束に分割して、分割された束に前記熱硬化性樹脂を接触させる接触工程と、
   前記接触工程後の前記複数の束を集合させて前記導出路から導出させる導出工程と、を含む、製造方法。
2. 前記導入路の少なくとも一部において、長さ方向に垂直な方向での断面積が、前記束の長さ方向に垂直な面での総断面積の１．２倍以上、３倍以下である、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記導出路の少なくとも一部において、長さ方向に垂直な方向での断面積が、前記束の長さ方向に垂直な面での総断面積の１．２倍以上、３倍以下である、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記接触工程を、前記内部の前記熱硬化性樹脂の圧力を大気圧より高くして行なう、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
5. 前記内部の５０体積％以上を前記熱硬化性樹脂で満たす、請求項４に記載の製造方法。
6. 前記内部の前記熱硬化性樹脂の圧力がゲージ圧で０．１１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下である、請求項４又は５に記載の製造方法。
7. 前記強化繊維は、体積分率で５０％以上が連続繊維の炭素繊維を含有している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法。
8. 熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維の束を金型中で硬化させる引抜成形物の製造方法であって、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法を行なった後に、
   前記導出路から導出させた強化繊維の束を前記金型に導入する、製造方法。
9. 前記導出路から導出させた強化繊維の束を、外気と接触させずに前記金型に導入する、請求項８に記載の製造方法。
10. 強化繊維の束を導入する導入路と、
    当該導入路から導入され、内部にて熱硬化性樹脂を接触させた当該束を導出する導出路と、
    前記熱硬化性樹脂を前記内部に供給する供給口と、
    前記熱硬化性樹脂を接触させる束が、前記導入路に導入した束が複数の束に分割されたものになるように、前記導入路に導入した束を複数の束に分割する分割部と、
    を備える、熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置。
11. 前記分割部を複数備える、請求項１０に記載の熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置。
12. 請求項１０又は１１に記載の熱硬化性樹脂含浸強化繊維束の製造装置と、
    前記熱硬化性樹脂を含浸させた前記強化繊維の束を硬化させる金型と、を備える、引抜成形物の製造装置。
13. 前記導出路の出口と前記金型の入口とが密着している、請求項１２に記載の引抜成形物の製造装置。

Images