JP3346872B2 - 繊維束の取り出し方法および長繊維強化樹脂構造物の製造方法 - Google Patents
繊維束の取り出し方法および長繊維強化樹脂構造物の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、円筒状繊維束から撚り
のない繊維束を連続的に取り出す方法および取り出され
た繊維束より長繊維強化された樹脂構造物を製造する方
法に関する。さらに詳しくは、無芯円筒状に巻き取られ
た複数の円筒状繊維束の内周から繊維束を取り出す際に
生じる繊維束の撚りを効果的に解消し、これに樹脂を含
浸させることにより、原料繊維束の供給時の頻繁なタイ
ムラグ（中断）がなく、かつ繊維束に対する樹脂の均一
な含浸とこれに伴う高強度かつ安定した物性の繊維強化
樹脂構造物の製造を可能にした長繊維強化樹脂構造物の
製造方法に関するものである。
のない繊維束を連続的に取り出す方法および取り出され
た繊維束より長繊維強化された樹脂構造物を製造する方
法に関する。さらに詳しくは、無芯円筒状に巻き取られ
た複数の円筒状繊維束の内周から繊維束を取り出す際に
生じる繊維束の撚りを効果的に解消し、これに樹脂を含
浸させることにより、原料繊維束の供給時の頻繁なタイ
ムラグ（中断）がなく、かつ繊維束に対する樹脂の均一
な含浸とこれに伴う高強度かつ安定した物性の繊維強化
樹脂構造物の製造を可能にした長繊維強化樹脂構造物の
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱可塑性樹脂を連続繊維で補強した長尺
の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し、またこれを切断
してペレット状等の成形材料とすることもできるなどの
利点があるため、近年、特に期待されている。かかる長
尺の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を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いたり（Ｕ
ＳＰ３９９３７２６号明細書）、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、
ダイを通して引き抜いたり（特開昭５７−１８１８５２
号公報）する、いわゆるプルトルージョン法によって製
造されており、所望により任意の長さに切断される。
の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し、またこれを切断
してペレット状等の成形材料とすることもできるなどの
利点があるため、近年、特に期待されている。かかる長
尺の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を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いたり（Ｕ
ＳＰ３９９３７２６号明細書）、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、
ダイを通して引き抜いたり（特開昭５７−１８１８５２
号公報）する、いわゆるプルトルージョン法によって製
造されており、所望により任意の長さに切断される。
【０００３】一方、熱硬化性樹脂を用い、これを連続繊
維で強化した構造物もガラスロービング等の繊維に未硬
化樹脂を被覆した後、張力を加えながら回転する枠に巻
き付けた後に硬化させるいわゆるフィラメントワインデ
ィング法や、半硬化状態のプリプレグにするプリフォー
ミング法、更に異形断面に成形した後完全硬化させるプ
ルトルージョン法など特殊な方法で種々の強化物が製造
されている。
維で強化した構造物もガラスロービング等の繊維に未硬
化樹脂を被覆した後、張力を加えながら回転する枠に巻
き付けた後に硬化させるいわゆるフィラメントワインデ
ィング法や、半硬化状態のプリプレグにするプリフォー
ミング法、更に異形断面に成形した後完全硬化させるプ
ルトルージョン法など特殊な方法で種々の強化物が製造
されている。
【０００４】かかる繊維強化樹脂構造物の製造におい
て、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のいずれを用い
た場合にも、連続補強繊維束にマトリックス樹脂が十分
に含浸していることが必要であり、またマトリックス樹
脂を均一に含浸させることは、機械的な特性はもちろん
のこと、製品の外観上からも重要である。このため、一
般には集束された繊維束を張力下テンションバーあるい
はロールを通過させることにより開繊して溶融状態ある
いは液状の樹脂を含浸させる方法がとられるが、この
際、繊維束に撚りがあることは不十分な開繊とこれに伴
う不均一な含浸を引き起こすもとになるものであり、ま
た繊維束の開繊工程などにおいて繊維の破断を引き起こ
す原因にもなるものであり、このような撚りの発生は避
けなければならない。
て、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のいずれを用い
た場合にも、連続補強繊維束にマトリックス樹脂が十分
に含浸していることが必要であり、またマトリックス樹
脂を均一に含浸させることは、機械的な特性はもちろん
のこと、製品の外観上からも重要である。このため、一
般には集束された繊維束を張力下テンションバーあるい
はロールを通過させることにより開繊して溶融状態ある
いは液状の樹脂を含浸させる方法がとられるが、この
際、繊維束に撚りがあることは不十分な開繊とこれに伴
う不均一な含浸を引き起こすもとになるものであり、ま
た繊維束の開繊工程などにおいて繊維の破断を引き起こ
す原因にもなるものであり、このような撚りの発生は避
けなければならない。
【０００５】ところで、上記のような繊維強化樹脂構造
物の製造において、通常使用される強化繊維束は、直径
４〜２５μｍのガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、有機
繊維などのモノフィラメントが適当なサイジング剤で集
束され偏平化されたいわゆるロービングパッケージ等と
して供給される。
物の製造において、通常使用される強化繊維束は、直径
４〜２５μｍのガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、有機
繊維などのモノフィラメントが適当なサイジング剤で集
束され偏平化されたいわゆるロービングパッケージ等と
して供給される。
【０００６】かかるパッケージから繊維束を取り出し樹
脂を含浸させるにあたり、パッケージから繊維束を取り
出す方法としては、外取り法と内取り法の２つの方法が
ある。外取り法はパッケージを回転させながらパッケー
ジ外周側から繊維束を取り出す方法であり、繊維束に撚
りがかからない利点はあるが、パッケージ自体を回転さ
せるため取り出した繊維束にかかる負担が大きくなり、
繊維の破断による毛羽立ちが起こりやすいという問題が
ある。また取り出される繊維束がパッケージから離れる
際に繊維の一部がパッケージ側に残り易く、解舒性が悪
いという欠点も有する。
脂を含浸させるにあたり、パッケージから繊維束を取り
出す方法としては、外取り法と内取り法の２つの方法が
ある。外取り法はパッケージを回転させながらパッケー
ジ外周側から繊維束を取り出す方法であり、繊維束に撚
りがかからない利点はあるが、パッケージ自体を回転さ
せるため取り出した繊維束にかかる負担が大きくなり、
繊維の破断による毛羽立ちが起こりやすいという問題が
ある。また取り出される繊維束がパッケージから離れる
際に繊維の一部がパッケージ側に残り易く、解舒性が悪
いという欠点も有する。
【０００７】これに対し内取り法はパッケージ内周側か
ら繊維束を取り出す方法であり、取り出した繊維束にか
かる負担が軽く、かつ荷崩れおよび汚染防止を兼ねた保
護カバーが使用できるため作業性が良い方法とされてい
る。また解舒性も良好である。しかしながら、パッケー
ジを固定させて内周側から繊維束を取り出していくと、
繊維束をパッケージ内周に沿って一巻き取り出す毎に必
ず一回の撚りが繊維束に加わるという短所を伴う。この
ように繊維束に撚りが生じることは、前述したように、
長繊維強化樹脂構造物の製造において、繊維束の不十分
な開繊とこれに伴う樹脂の不十分かつ不均一な含浸の原
因になり、また開繊工程等における繊維の破断とこれに
よる毛羽立ちの原因にもなる。
ら繊維束を取り出す方法であり、取り出した繊維束にか
かる負担が軽く、かつ荷崩れおよび汚染防止を兼ねた保
護カバーが使用できるため作業性が良い方法とされてい
る。また解舒性も良好である。しかしながら、パッケー
ジを固定させて内周側から繊維束を取り出していくと、
繊維束をパッケージ内周に沿って一巻き取り出す毎に必
ず一回の撚りが繊維束に加わるという短所を伴う。この
ように繊維束に撚りが生じることは、前述したように、
長繊維強化樹脂構造物の製造において、繊維束の不十分
な開繊とこれに伴う樹脂の不十分かつ不均一な含浸の原
因になり、また開繊工程等における繊維の破断とこれに
よる毛羽立ちの原因にもなる。
【０００８】かかる内取り法において、繊維束の撚りを
解消させる方法として特開平５−８４８３８号公報に
は、装置フレームに回転可能に支承されたテーブルと、
テーブル中央部に突設された案内ロールと、案内ロール
にかかる繊維束の張力を検出するために案内ロールに設
けられた張力センサと張力センサで検出した信号に基づ
いてテーブルを回転させる回転駆動手段を有してなる装
置を用い、無心円筒状に巻き取られた強化繊維の内周か
ら円筒外へ巻き出す際して繊維束に生じる張力を検出
し、その検出信号に基づいてテーブルを繊維束巻き戻し
方向とは逆方向に断続的もしくは連続的に回転させなが
ら連続的に繊維束の取り出しを行う方法が記載されてい
る。しかし、前記公報に記載された方法は、採用する装
置がやや複雑であり、また複数の円筒状繊維束から連続
的に取り出す方法とするには改善の余地があった。
解消させる方法として特開平５−８４８３８号公報に
は、装置フレームに回転可能に支承されたテーブルと、
テーブル中央部に突設された案内ロールと、案内ロール
にかかる繊維束の張力を検出するために案内ロールに設
けられた張力センサと張力センサで検出した信号に基づ
いてテーブルを回転させる回転駆動手段を有してなる装
置を用い、無心円筒状に巻き取られた強化繊維の内周か
ら円筒外へ巻き出す際して繊維束に生じる張力を検出
し、その検出信号に基づいてテーブルを繊維束巻き戻し
方向とは逆方向に断続的もしくは連続的に回転させなが
ら連続的に繊維束の取り出しを行う方法が記載されてい
る。しかし、前記公報に記載された方法は、採用する装
置がやや複雑であり、また複数の円筒状繊維束から連続
的に取り出す方法とするには改善の余地があった。
【０００９】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は、このよう
な事情に鑑みて複数の円筒状繊維束の内周から、簡単な
装置により撚りのない繊維束を長時間に亘り連続的に取
り出す方法を提供することを目的とする。さらに本発明
はこのような撚りのない繊維束を取り出すことにより、
繊維束に対する樹脂の均一な含浸とこれに伴う高強度か
つ安定した物性の繊維強化樹脂構造物の製造を可能にし
た長繊維強化樹脂構造物の製造方法を提供することを目
的とする。
な事情に鑑みて複数の円筒状繊維束の内周から、簡単な
装置により撚りのない繊維束を長時間に亘り連続的に取
り出す方法を提供することを目的とする。さらに本発明
はこのような撚りのない繊維束を取り出すことにより、
繊維束に対する樹脂の均一な含浸とこれに伴う高強度か
つ安定した物性の繊維強化樹脂構造物の製造を可能にし
た長繊維強化樹脂構造物の製造方法を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記本
発明の目的は、無芯円筒状に巻き取られた円筒状繊維束
の内周から連続して繊維束を取り出す方法において、予
め一の円筒状繊維束の末端と次に繊維束を取り出す円筒
状繊維束の先端とを連結し、前記連結した複数の円筒状
繊維束を回転体に固定し、繊維束の取り出し速度に応じ
た速度で、かつ取り出し繊維束に生じる撚りを解消する
方向に、前記回転体を回転させながら繊維束を取り出す
ことを特徴とする撚りのない繊維束の連続的取り出し方
法により達成される。同様に本発明の目的は、無芯円筒
状に巻き取られた円筒状繊維束の内周から連続して繊維
束を取り出し、これを引きながら樹脂を含浸させる長繊
維強化樹脂構造物の製造方法において、予め一の円筒状
繊維束の末端と次に繊維束を取り出す円筒状繊維束の先
端とを連結し、前記連結した複数の円筒状繊維束を回転
体に固定し、繊維束の取り出し速度に応じた速度で、か
つ取り出し繊維束に生じる撚りを解消する方向に、前記
回転体を回転させながら繊維束を取り出すことを特徴と
する、長繊維強化樹脂構造物の製造方法により達成され
る。以下、本発明について詳細に説明する。
発明の目的は、無芯円筒状に巻き取られた円筒状繊維束
の内周から連続して繊維束を取り出す方法において、予
め一の円筒状繊維束の末端と次に繊維束を取り出す円筒
状繊維束の先端とを連結し、前記連結した複数の円筒状
繊維束を回転体に固定し、繊維束の取り出し速度に応じ
た速度で、かつ取り出し繊維束に生じる撚りを解消する
方向に、前記回転体を回転させながら繊維束を取り出す
ことを特徴とする撚りのない繊維束の連続的取り出し方
法により達成される。同様に本発明の目的は、無芯円筒
状に巻き取られた円筒状繊維束の内周から連続して繊維
束を取り出し、これを引きながら樹脂を含浸させる長繊
維強化樹脂構造物の製造方法において、予め一の円筒状
繊維束の末端と次に繊維束を取り出す円筒状繊維束の先
端とを連結し、前記連結した複数の円筒状繊維束を回転
体に固定し、繊維束の取り出し速度に応じた速度で、か
つ取り出し繊維束に生じる撚りを解消する方向に、前記
回転体を回転させながら繊維束を取り出すことを特徴と
する、長繊維強化樹脂構造物の製造方法により達成され
る。以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
【作用】本発明において円筒状繊維束を構成し、あるい
は長繊維強化樹脂構造物を製造するにあたり用いられる
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、公知の表面処理剤（集束剤）で処理したものであ
ってもよい。
は長繊維強化樹脂構造物を製造するにあたり用いられる
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、公知の表面処理剤（集束剤）で処理したものであ
ってもよい。
【００１２】本発明は、かかる繊維が集束され、無心円
筒状に巻き取られた円筒状繊維束、例えばロービングパ
ッケージを用い、その内周側から繊維束を取り出す方
法、および取り出した繊維束に樹脂を含浸させる長繊維
強化樹脂構造物の製造方法に係わるものであり、無心円
筒状に巻き取られた円筒状繊維束から繊維束を取り出す
にあたり、予め一の円筒状繊維束の末端と次に繊維束を
取り出す円筒状繊維束の先端とを連結し、前記連結した
複数の円筒状繊維束を回転体に固定し、繊維束の取り出
し速度に応じた速度で、かつ取り出し繊維束に生じる撚
りを解消する方向に、前記回転体を回転させながら繊維
束を取り出すことを特徴とする。すなわち回転体に固定
される円筒状繊維束は複数であり、それらの円筒状繊維
束は、繊維束が取り出される順に、予め、通常円筒状繊
維束の外周表面にある繊維束末端と次の取り出しを行う
通常円筒状繊維束の内周面にある先端とを連結した状態
で回転体に固定される。この連結方法としては、取り出
しにより切断しない程度の連結強度を有することが必要
であることはいうまでもないが。特に後記の長繊維強化
樹脂構造物を製造する場合には、通常、取り出された連
続繊維を後方から引きながらテンションバーを通過させ
て開繊し、クロスヘッドダイにより樹脂を含浸させるの
であるから、これらの工程を通過する際に切断しない連
結強度が必要である。このような繊維束の連結方法とし
ては、公知の方法が採用される。このような方法として
は、例えば特開昭５１−１９８４３号公報に記載の圧縮
気流を用いて重ね合わせた両繊維束端に抱絡を起こさせ
る方法が挙げられる。これに用いられる装置は、通常エ
アースプライサーとして知られている。
筒状に巻き取られた円筒状繊維束、例えばロービングパ
ッケージを用い、その内周側から繊維束を取り出す方
法、および取り出した繊維束に樹脂を含浸させる長繊維
強化樹脂構造物の製造方法に係わるものであり、無心円
筒状に巻き取られた円筒状繊維束から繊維束を取り出す
にあたり、予め一の円筒状繊維束の末端と次に繊維束を
取り出す円筒状繊維束の先端とを連結し、前記連結した
複数の円筒状繊維束を回転体に固定し、繊維束の取り出
し速度に応じた速度で、かつ取り出し繊維束に生じる撚
りを解消する方向に、前記回転体を回転させながら繊維
束を取り出すことを特徴とする。すなわち回転体に固定
される円筒状繊維束は複数であり、それらの円筒状繊維
束は、繊維束が取り出される順に、予め、通常円筒状繊
維束の外周表面にある繊維束末端と次の取り出しを行う
通常円筒状繊維束の内周面にある先端とを連結した状態
で回転体に固定される。この連結方法としては、取り出
しにより切断しない程度の連結強度を有することが必要
であることはいうまでもないが。特に後記の長繊維強化
樹脂構造物を製造する場合には、通常、取り出された連
続繊維を後方から引きながらテンションバーを通過させ
て開繊し、クロスヘッドダイにより樹脂を含浸させるの
であるから、これらの工程を通過する際に切断しない連
結強度が必要である。このような繊維束の連結方法とし
ては、公知の方法が採用される。このような方法として
は、例えば特開昭５１−１９８４３号公報に記載の圧縮
気流を用いて重ね合わせた両繊維束端に抱絡を起こさせ
る方法が挙げられる。これに用いられる装置は、通常エ
アースプライサーとして知られている。
【００１３】前記のように繊維束の末端と先端が連結さ
れた複数の円筒状繊維束を固定する回転体の形状は限定
はされない。例えば円筒状や箱状、あるいはターンテー
ブルの様に円筒状繊維束を載置できる形状のものでもよ
い。しかしそれ自体が回転するので、それに適した形
状、例えば円筒状あるいは円盤状ターンテーブルである
ことが好ましい。円筒状回転体の場合、その内部容積
は、多くの円筒状繊維束を収納できることが繊維束の連
続取り出し時間がそれだけ長くなるので好ましい。回転
体が円筒状の場合、その円筒半径が収納される円筒状繊
維束よりもやや大きく、かつその円筒軸を水平にし、そ
の中に連結された複数の円筒状繊維束をそれらの円筒軸
をやはり水平にして、かつ連結順に回転体に収納・固定
されることが好ましい。回転体内に円筒状繊維束を固定
する方法としては特に限定されず、回転体の回転に伴っ
てその内部に収納される円筒状繊維束が回転せず、かつ
繊維束の連続的な取り出しに支障がなければいかなる方
法でもよい。例えば回転体の外表面から内方向に進退自
在に設置されるピン等の固定具を用いることができる。
ターンテーブル上に連結した円筒状繊維束を載置する場
合は、単に載置すれば通常円筒状繊維束は自重で固定さ
れるので特に固定具は不要であるが、固定具を使用して
も構わない。ターンテーブルの載置面は、上述の理由に
よりできるだけ多くの円筒状繊維束を載置できるものが
好ましい。
れた複数の円筒状繊維束を固定する回転体の形状は限定
はされない。例えば円筒状や箱状、あるいはターンテー
ブルの様に円筒状繊維束を載置できる形状のものでもよ
い。しかしそれ自体が回転するので、それに適した形
状、例えば円筒状あるいは円盤状ターンテーブルである
ことが好ましい。円筒状回転体の場合、その内部容積
は、多くの円筒状繊維束を収納できることが繊維束の連
続取り出し時間がそれだけ長くなるので好ましい。回転
体が円筒状の場合、その円筒半径が収納される円筒状繊
維束よりもやや大きく、かつその円筒軸を水平にし、そ
の中に連結された複数の円筒状繊維束をそれらの円筒軸
をやはり水平にして、かつ連結順に回転体に収納・固定
されることが好ましい。回転体内に円筒状繊維束を固定
する方法としては特に限定されず、回転体の回転に伴っ
てその内部に収納される円筒状繊維束が回転せず、かつ
繊維束の連続的な取り出しに支障がなければいかなる方
法でもよい。例えば回転体の外表面から内方向に進退自
在に設置されるピン等の固定具を用いることができる。
ターンテーブル上に連結した円筒状繊維束を載置する場
合は、単に載置すれば通常円筒状繊維束は自重で固定さ
れるので特に固定具は不要であるが、固定具を使用して
も構わない。ターンテーブルの載置面は、上述の理由に
よりできるだけ多くの円筒状繊維束を載置できるものが
好ましい。
【００１４】前記のように連結された複数の円筒状繊維
束を固定した回転体を回転させる方向としては、繊維束
の巻き戻しにより発生する撚りを解消する方向である。
取り出し中の円筒状繊維束が上記のように円筒状回転体
にそれらの円筒軸を同一にして固定されている場合は、
回転体の回転方向は、その円筒状繊維束の巻き戻し方向
とは逆の方向に設定すればよい。円筒状繊維束の固定の
仕方によっては、取り出す円筒状繊維束が替わる度に回
転方向を選択し変更することが必要となるので、このよ
うな煩雑を避けるため、円筒状回転体を用いる場合は、
前記のように円筒状繊維束よりも大きい半径を有する円
筒状回転体内に、各円筒状繊維束の円筒軸が前記円筒状
回転体の円筒軸方向に略一列になるように連結順に固定
し、前記円筒状回転体をその円筒軸を中心に回転させる
ことが好ましい。ターンテーブルを用いる場合は、載置
面の円周方向に、連結順に並べることが好ましい。また
各円筒状繊維束の円筒軸が鉛直方向になるように載置す
ることが好ましい。
束を固定した回転体を回転させる方向としては、繊維束
の巻き戻しにより発生する撚りを解消する方向である。
取り出し中の円筒状繊維束が上記のように円筒状回転体
にそれらの円筒軸を同一にして固定されている場合は、
回転体の回転方向は、その円筒状繊維束の巻き戻し方向
とは逆の方向に設定すればよい。円筒状繊維束の固定の
仕方によっては、取り出す円筒状繊維束が替わる度に回
転方向を選択し変更することが必要となるので、このよ
うな煩雑を避けるため、円筒状回転体を用いる場合は、
前記のように円筒状繊維束よりも大きい半径を有する円
筒状回転体内に、各円筒状繊維束の円筒軸が前記円筒状
回転体の円筒軸方向に略一列になるように連結順に固定
し、前記円筒状回転体をその円筒軸を中心に回転させる
ことが好ましい。ターンテーブルを用いる場合は、載置
面の円周方向に、連結順に並べることが好ましい。また
各円筒状繊維束の円筒軸が鉛直方向になるように載置す
ることが好ましい。
【００１５】また前記回転体の回転速度は、繊維束の取
り出し速度に応じた速度に設定し、通常必要に応じ漸次
増減する。通常、円筒状繊維束は所定の巻き厚みを有す
るパッケージとして供給されるので、その内周側から繊
維束を取り出す際に取り出しの初期と外周近くを取り出
す時では一定取り出し長さ当たりに発生する撚りの数が
異なる。従って、取り出し速度が変わる場合はもちろ
ん、一定スピードで取り出す場合にも撚りの発生スピー
ドは漸次変わるので、それに従い回転速度も増減し、発
生する撚りを常に解消することが好ましい。
り出し速度に応じた速度に設定し、通常必要に応じ漸次
増減する。通常、円筒状繊維束は所定の巻き厚みを有す
るパッケージとして供給されるので、その内周側から繊
維束を取り出す際に取り出しの初期と外周近くを取り出
す時では一定取り出し長さ当たりに発生する撚りの数が
異なる。従って、取り出し速度が変わる場合はもちろ
ん、一定スピードで取り出す場合にも撚りの発生スピー
ドは漸次変わるので、それに従い回転速度も増減し、発
生する撚りを常に解消することが好ましい。
【００１６】本発明の取り出し方法の一例として、図１
には円筒状回転体とそれに収納・固定された円筒状繊維
束を示す。図中、１は円筒状繊維束であり、２は取り出
された撚りのない繊維束であり、３は繊維束の連結点で
あり、４は円筒状回転体（回転駆動手段は図示しない）
であり、５は繊維束末端であり、さらに６は固定具であ
る。図１では、各円筒状繊維束１の円筒軸と円筒状回転
体の円筒軸を一致させた場合を示す。図２は円筒状回転
体４の回転軸と円筒状繊維束１の円筒軸が直交するよう
に収納・固定した場合を示す略図である。図２では固定
具を省略してある。なお図１および図２は３個の円筒状
繊維束を円筒状回転体内に収納した場合であり、３個の
円筒状繊維束を取り出し終えるまでは連続的に取り出し
を行うことができる。３個から繊維束２を取り出し終え
た後は、一旦回転体の回転を中断し、新たに連結した円
筒状繊維束を収納・固定する必要がある。回転体への円
筒状繊維束の収納個数を増やしても、有限であるので、
このままではいずれ前記の中断は避けられない。取り出
した繊維束を用いて後記の長繊維強化樹脂構造物を製造
する際には、製造の中断はセットアップに膨大な時間が
必要となる。中断を防ぐには、円筒状回転体４内の円筒
状繊維束を全て使い切る前に、最後の円筒状繊維束の繊
維束末端と次に回転体に収納する円筒状繊維束の繊維束
先端とを連結し、あるいは連結しながら回転体内に前記
円筒状繊維束を収納・固定することが必要である。前記
エアースプライサーによれば、連結時間は通常１秒以内
に完了できるので、図示しない補助回転体および回転型
エアースプライサーを用いる等の方法により、円筒状回
転体４の回転を続けながら、容易に次の円筒状繊維束を
連結し、収納・固定することも可能である。これによ
り、前記のように中断することなく、長期間、撚りのな
い繊維束を連続的に取り出すことが可能である。図３は
回転体としてターンテーブルを用い、４個の円筒状繊維
束をほぼ円周上に載置した例である。この場合は載置し
た円筒状繊維束を使い終える間は連続的に取り出しを行
うことができる。
には円筒状回転体とそれに収納・固定された円筒状繊維
束を示す。図中、１は円筒状繊維束であり、２は取り出
された撚りのない繊維束であり、３は繊維束の連結点で
あり、４は円筒状回転体（回転駆動手段は図示しない）
であり、５は繊維束末端であり、さらに６は固定具であ
る。図１では、各円筒状繊維束１の円筒軸と円筒状回転
体の円筒軸を一致させた場合を示す。図２は円筒状回転
体４の回転軸と円筒状繊維束１の円筒軸が直交するよう
に収納・固定した場合を示す略図である。図２では固定
具を省略してある。なお図１および図２は３個の円筒状
繊維束を円筒状回転体内に収納した場合であり、３個の
円筒状繊維束を取り出し終えるまでは連続的に取り出し
を行うことができる。３個から繊維束２を取り出し終え
た後は、一旦回転体の回転を中断し、新たに連結した円
筒状繊維束を収納・固定する必要がある。回転体への円
筒状繊維束の収納個数を増やしても、有限であるので、
このままではいずれ前記の中断は避けられない。取り出
した繊維束を用いて後記の長繊維強化樹脂構造物を製造
する際には、製造の中断はセットアップに膨大な時間が
必要となる。中断を防ぐには、円筒状回転体４内の円筒
状繊維束を全て使い切る前に、最後の円筒状繊維束の繊
維束末端と次に回転体に収納する円筒状繊維束の繊維束
先端とを連結し、あるいは連結しながら回転体内に前記
円筒状繊維束を収納・固定することが必要である。前記
エアースプライサーによれば、連結時間は通常１秒以内
に完了できるので、図示しない補助回転体および回転型
エアースプライサーを用いる等の方法により、円筒状回
転体４の回転を続けながら、容易に次の円筒状繊維束を
連結し、収納・固定することも可能である。これによ
り、前記のように中断することなく、長期間、撚りのな
い繊維束を連続的に取り出すことが可能である。図３は
回転体としてターンテーブルを用い、４個の円筒状繊維
束をほぼ円周上に載置した例である。この場合は載置し
た円筒状繊維束を使い終える間は連続的に取り出しを行
うことができる。
【００１７】上記のようにして実質上撚りを無くして取
り出された繊維束は、好ましくはテンションロールまた
はテンションバー等により開繊したのち、例えば樹脂に
よる含浸に供される。含浸法としてはとくに制限はな
く、含浸ダイを用いる方法、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。
り出された繊維束は、好ましくはテンションロールまた
はテンションバー等により開繊したのち、例えば樹脂に
よる含浸に供される。含浸法としてはとくに制限はな
く、含浸ダイを用いる方法、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。
【００１８】本発明において、前記含浸に用いられる樹
脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用
可能であり、熱可塑性樹脂としては例えばポリエチレ
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、ポリスルフォン、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。また熱硬化性樹脂としては、例えば不飽和ポリエ
ステル、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリウレタン等、ある
いはこれらのプレポリマー等が挙げられる。特に得られ
る長繊維強化樹脂構造物の成形加工が容易な点で熱可塑
性樹脂を用いて含浸したものが好ましく、またそのため
の含浸法としては、操作性の点で含浸ダイ、特にクロス
ヘッドダイを用いるのが好ましい。
脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用
可能であり、熱可塑性樹脂としては例えばポリエチレ
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、ポリスルフォン、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。また熱硬化性樹脂としては、例えば不飽和ポリエ
ステル、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリウレタン等、ある
いはこれらのプレポリマー等が挙げられる。特に得られ
る長繊維強化樹脂構造物の成形加工が容易な点で熱可塑
性樹脂を用いて含浸したものが好ましく、またそのため
の含浸法としては、操作性の点で含浸ダイ、特にクロス
ヘッドダイを用いるのが好ましい。
【００１９】次に、樹脂の含浸された連続繊維は、通常
賦形ダイ等を通すことにより所望の形状、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、引取ロールを用いて引き
取られる。引取った長繊維強化樹脂構造物は、そのまま
の形で、あるいは任意の長さに切断して、例えばペレッ
ト等として、成形あるいは他の加工に供することができ
る。
賦形ダイ等を通すことにより所望の形状、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、引取ロールを用いて引き
取られる。引取った長繊維強化樹脂構造物は、そのまま
の形で、あるいは任意の長さに切断して、例えばペレッ
ト等として、成形あるいは他の加工に供することができ
る。
【００２０】図４は図１により取り出された撚りのない
繊維束２を図示しない引取手段により後方から引きなが
ら、繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させ、長繊維強化樹脂
構造物を製造する方法を示した概略図である。図２，３
の取り出し方法による場合も同様に適用することができ
る。図４中、８はテンションバー、９は溶融熱可塑性樹
脂を供給する押出機、１０は繊維束２に溶融熱可塑性樹
脂を含浸させるクロスヘッドダイ、１１は熱可塑性樹脂
が含浸された繊維束である。図４では、撚りのない繊維
束は一つの回転体からテンションバーおよびクロスヘッ
ドダイに供給されているが、複数の回転体から同時に多
数の撚りのない繊維束を取り出して、同様に供給しても
よい。
繊維束２を図示しない引取手段により後方から引きなが
ら、繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させ、長繊維強化樹脂
構造物を製造する方法を示した概略図である。図２，３
の取り出し方法による場合も同様に適用することができ
る。図４中、８はテンションバー、９は溶融熱可塑性樹
脂を供給する押出機、１０は繊維束２に溶融熱可塑性樹
脂を含浸させるクロスヘッドダイ、１１は熱可塑性樹脂
が含浸された繊維束である。図４では、撚りのない繊維
束は一つの回転体からテンションバーおよびクロスヘッ
ドダイに供給されているが、複数の回転体から同時に多
数の撚りのない繊維束を取り出して、同様に供給しても
よい。
【００２１】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。
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。
【００２２】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
を配合することもできる。
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
を配合することもできる。
【００２３】
【実施例】以下実施例により本発明を更に具体的に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２４】（実施例１）無芯円筒状に巻き取られた２
２００テックスのガラス繊維束（円筒状繊維束）３個を
図１に示す様に円筒状回転体内に固定し、各繊維束の末
端と先端とをエアスプライサーで連結した。次にこれを
用いて撚りのない連続繊維束を一定速度で取り出し、図
４に示す装置で４５時間連続的に溶融ポリプロピレンを
含浸させ、さらに図示しない賦形ダイおよびペレタイザ
ーによりガラス繊維含量が５０重量％、ペレット長１０
ｍｍのペレット状長繊維強化樹脂構造物を製造した。製
造直後から１０時間毎に５回、ペレットをサンプルリン
グし、各サンプルを用いて射出成形機により引張試験片
を成形し、引張強度のバラツキを調べた。その結果、１
４６０，１４６０，１４７０，１４８０，１４７０Ｋｇ
／ｃｍ2の順であり、誤差範囲内で安定していた。同様
にガラス繊維分散値評価用試験片（３００ｍｍ×２００
ｍｍ×２ｍｍ）を成形し、表面に浮き出した１．０ｍｍ
よりも長いガラス繊維（又はガラス繊維束）の個数を求
めた。その結果３．３，４．０，３．２，３．０，３．
７の順であり、誤差範囲内で安定していた。
２００テックスのガラス繊維束（円筒状繊維束）３個を
図１に示す様に円筒状回転体内に固定し、各繊維束の末
端と先端とをエアスプライサーで連結した。次にこれを
用いて撚りのない連続繊維束を一定速度で取り出し、図
４に示す装置で４５時間連続的に溶融ポリプロピレンを
含浸させ、さらに図示しない賦形ダイおよびペレタイザ
ーによりガラス繊維含量が５０重量％、ペレット長１０
ｍｍのペレット状長繊維強化樹脂構造物を製造した。製
造直後から１０時間毎に５回、ペレットをサンプルリン
グし、各サンプルを用いて射出成形機により引張試験片
を成形し、引張強度のバラツキを調べた。その結果、１
４６０，１４６０，１４７０，１４８０，１４７０Ｋｇ
／ｃｍ2の順であり、誤差範囲内で安定していた。同様
にガラス繊維分散値評価用試験片（３００ｍｍ×２００
ｍｍ×２ｍｍ）を成形し、表面に浮き出した１．０ｍｍ
よりも長いガラス繊維（又はガラス繊維束）の個数を求
めた。その結果３．３，４．０，３．２，３．０，３．
７の順であり、誤差範囲内で安定していた。
【００２５】（比較例１）実施例１で用いた円筒状繊維
束１個を図３に示すターンテーブルの中央に固定し、実
施例１と同様に、同じ速度で撚りのない連続繊維束を取
り出し、実施例１と同様にペレット状長繊維強化樹脂構
造物を製造し、またサンプリングした。引張強度のバラ
ツキは１４８０，１４５０Ｋｇ／ｃｍ2の順であり、誤
差範囲内で安定していた。同様にガラス繊維分散値は
３．２，４．０の順であり、誤差範囲内で安定してい
た。しかし、連続安定運転時間は１５時間であった。運
転を再開するためには、次のロービングを準備し、含浸
ダイを開けて残存樹脂の除去、清掃を行った上で、ロー
ビングをセットすることが必要となり、この作業に５時
間を要した。このため、実施例１と同量の製品を得るた
めには延べ５５時間を要した。
束１個を図３に示すターンテーブルの中央に固定し、実
施例１と同様に、同じ速度で撚りのない連続繊維束を取
り出し、実施例１と同様にペレット状長繊維強化樹脂構
造物を製造し、またサンプリングした。引張強度のバラ
ツキは１４８０，１４５０Ｋｇ／ｃｍ2の順であり、誤
差範囲内で安定していた。同様にガラス繊維分散値は
３．２，４．０の順であり、誤差範囲内で安定してい
た。しかし、連続安定運転時間は１５時間であった。運
転を再開するためには、次のロービングを準備し、含浸
ダイを開けて残存樹脂の除去、清掃を行った上で、ロー
ビングをセットすることが必要となり、この作業に５時
間を要した。このため、実施例１と同量の製品を得るた
めには延べ５５時間を要した。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な装置により頻繁なタイムラグなく、撚りのない繊
維束を長時間に亘り連続的に取り出すことが可能であ
る。さらに本発明によればこのようにして得られる撚り
のない繊維束を用いて、繊維束に対する樹脂の均一な含
浸とこれに伴う高強度かつ安定した物性の繊維強化樹脂
構造物を製造することができ、工業的価値の極めて高い
ものである。
簡単な装置により頻繁なタイムラグなく、撚りのない繊
維束を長時間に亘り連続的に取り出すことが可能であ
る。さらに本発明によればこのようにして得られる撚り
のない繊維束を用いて、繊維束に対する樹脂の均一な含
浸とこれに伴う高強度かつ安定した物性の繊維強化樹脂
構造物を製造することができ、工業的価値の極めて高い
ものである。
【図１】円筒状回転体を用いた本発明の撚りのない繊維
束の連続的取り出し方法の一例である。
束の連続的取り出し方法の一例である。
【図２】円筒状回転体を用いた本発明の撚りのない繊維
束の連続的取り出し方法の別の例である。
束の連続的取り出し方法の別の例である。
【図３】ターンテーブルを用いた本発明の撚りのない繊
維束の連続的取り出し方法の一例である。
維束の連続的取り出し方法の一例である。
【図４】本発明の長繊維強化樹脂構造物の製造方法を示
す一例である。
す一例である。
１ 円筒状繊維束（パッケージ） ２ 取り出された撚りのない繊維束 ３ 繊維束の連結点 ４ 円筒状回転体 ５ 繊維束末端 ６ 固定具 ７ ターンテーブル ８ テンションバー ９ 押出機 １０ クロスヘッドダイ １１ 熱可塑性樹脂が含浸された繊維束
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−12340（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 70/00 - 70/88 B29B 11/00 - 11/16 B29B 15/00 - 15/14 B65H 49/00 - 49/38
Claims (6)
- 【請求項１】 無芯円筒状に巻き取られた円筒状繊維束
の内周から連続して繊維束を取り出す方法において、予
め一の円筒状繊維束の末端と次に繊維束を取り出す円筒
状繊維束の先端とを連結し、前記連結した複数の円筒状
繊維束を回転体に固定し、繊維束の取り出し速度に応じ
た速度で、かつ取り出し繊維束に生じる撚りを解消する
方向に、前記回転体を回転させながら繊維束を取り出す
ことを特徴とする撚りのない繊維束の連続的取り出し方
法。 - 【請求項２】 無芯円筒状に巻き取られた円筒状繊維束
の内周から連続して繊維束を取り出し、これを引きなが
ら樹脂を含浸させる長繊維強化樹脂構造物の製造方法に
おいて、予め一の円筒状繊維束の末端と次に繊維束を取
り出す円筒状繊維束の先端とを連結し、前記連結した複
数の円筒状繊維束を回転体に固定し、繊維束の取り出し
速度に応じた速度で、かつ取り出し繊維束に生じる撚り
を解消する方向に、前記回転体を回転させながら繊維束
を取り出すことを特徴とする、長繊維強化樹脂構造物の
製造方法。 - 【請求項３】 円筒状繊維束よりも大きい半径を有する
円筒状回転体内に、各円筒状繊維束の円筒軸が前記円筒
状回転体の円筒軸方向に略一列になるように連結順に固
定し、前記円筒状回転体をその円筒軸を中心に回転させ
ることを特徴とする請求項２記載の長繊維強化樹脂構造
物の製造方法。 - 【請求項４】 回転体がターンテーブルであり、前記タ
ーンテーブル上に連結した複数の円筒状繊維束を載置
し、ターンテーブルを回転させることを特徴とする請求
項２記載の長繊維強化樹脂構造物の製造方法。 - 【請求項５】 連結がエアースプライサーによるもので
ある請求項２記載の長繊維強化樹脂構造物の製造方法。 - 【請求項６】 繊維束に対する樹脂の含浸をクロスヘッ
ドダイを用いて行う請求項２記載の長繊維強化樹脂構造
物の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02380894A JP3346872B2 (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 繊維束の取り出し方法および長繊維強化樹脂構造物の製造方法 |
| US08/377,214 US5534210A (en) | 1994-01-26 | 1995-01-23 | Method of taking out a fiber bundle and method of manufacturing a resin structure reinforced with long fibers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02380894A JP3346872B2 (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 繊維束の取り出し方法および長繊維強化樹脂構造物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07205317A JPH07205317A (ja) | 1995-08-08 |
| JP3346872B2 true JP3346872B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=12120635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02380894A Expired - Lifetime JP3346872B2 (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 繊維束の取り出し方法および長繊維強化樹脂構造物の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5534210A (ja) |
| JP (1) | JP3346872B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109049480A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-21 | 苏州意耐实业有限公司 | 一种轨枕及其生产方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2002036334A1 (fr) * | 2000-10-31 | 2002-05-10 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Corps moule en plastique renforce par fibres et procede de fabrication de ce corps moule |
| US6572719B2 (en) * | 2001-08-10 | 2003-06-03 | Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. | Process and apparatus for positioning reinforcement strands prior to entering a forming die |
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| KR101295936B1 (ko) * | 2006-11-22 | 2013-08-14 | 후쿠이 켄 | 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 다층 보강 성형품 |
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| EP2585279B8 (en) | 2010-06-22 | 2016-07-27 | Ticona LLC | Thermoplastic prepreg containing continuous and long fibers and method for its manufacture |
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| US9409347B2 (en) | 2010-06-22 | 2016-08-09 | Ticona Llc | Method for forming reinforced pultruded profiles |
| JP5938299B2 (ja) | 2011-10-05 | 2016-06-22 | ダイセルポリマー株式会社 | 繊維強化樹脂組成物 |
| JP6467140B2 (ja) | 2013-05-30 | 2019-02-06 | ダイセルポリマー株式会社 | ミリ波の遮蔽性能を有している成形体用の熱可塑性樹脂組成物 |
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