JPH0615647A - 長繊維複合材料の製造用ダイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続した長繊維を簡単にダイス内に蛇行状に
挿着し、また、途中で長繊維が切断したとき、簡単かつ
短時間で修復する。 【構成】 押出機から押出された熱可塑性樹脂が充填さ
れているダイスの内部にロービング４を導入し、熱可塑
性樹脂を含浸させた後、ダイスの外部に引出して製造す
る長繊維複合材料の製造用ダイスにおいて、複数に分割
された可動筒体１０及び固定筒体１１を交互に軸方向に
連結してダイス本体１の内部に配設し、前記可動筒体１
０を軸中心に回動可能とするとともに、各筒体の内側に
規制棒としての規制ピン１０ａ及び規制ピン１１ａを弦
状に架設して一体化した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は押出機から押出された熱
可塑性樹脂に長繊維を含有させて長繊維強化複合材料を
連続的に製造する長繊維複合材料の製造用ダイス（ｄｉ
ｅ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維複合材料を射出成形などによ
り成形して強化樹脂品を製造する場合、樹脂に繊維を充
填したペレットを成形材料として使用することが行なわ
れている。そこで、繊維を含有した樹脂ペレットは、例
えば、ガラス繊維のチョップドストランドなどを熱可塑
性樹脂に混合して所定長さに押出成形した後、ペレタイ
ザを使用して切断する方法があるが、押出時の繊維の破
断により繊維長が短かくなるため、所要の強度物性を得
ることができないことがある。そこで、押出機から押出
された熱可塑性樹脂を長繊維複合材料製造用ダイスに供
給し、これに連続した長繊維を挿通して溶融された熱可
塑性樹脂に含有させた後、ダイスの外部に引出して冷却
し、所定長さに切断してペレット化することが行なわれ
ている。

【０００３】ところで、ダイス内に導入される長繊維は
通常数μｍ〜数十μｍのフィラメントを多数条より合わ
せたものを使用している。長繊維の複合化においては、
長繊維に溶融樹脂を十分含浸させる必要があることか
ら、略円形断面状により合わされている長繊維を偏平化
して表面積を大きくしている。長繊維を偏平化するに
は、例えば、円筒状のダイスの内面に、軸方向に所定の
間隔をおいて複数の規制棒を交互に上下に位置させて取
付け、この複数の規制棒によって長繊維を蛇行状に導く
ことにより、規制棒との当接部において屈曲させて偏平
化している。

【０００４】これによって、より合わされた長繊維の表
面積が増大し、溶融樹脂の含浸性を良くすることができ
る。

【０００５】なお、長繊維を上下交互に配置された規制
棒間に蛇行させて挿入、セットするには、ピンセット等
を使用して行なうことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の長繊
維複合材料製造用のダイスを使用して長繊維を溶融樹脂
に含有させるものでは、長繊維が過大な張力が加わるこ
とによってダイスの内部で切れたとき、一旦、ダイスを
完全に分解し、内部を掃除してから改めてピンセット等
を使用してセットし直さねばならなかった。また、最初
に長繊維をダイス内に蛇行状に挿入セットするときも、
同様にピンセット等を使用して蛇行させねばならず、操
作が面倒であった。しかも、これらの作業は内径が１０
ｍｍ程度しかない小さなダイス内において行なう必要が
あり、かつ、長繊維を蛇行状に挿通させる必要があるこ
とから、長繊維の取付け、切断時の交換における作業性
が悪く、時間がかかり、生産性の低下を招いていた。

【０００７】そこで、本発明は、簡単に連続した長繊維
をダイス内に蛇行状に挿着することができ、また、途中
で長繊維が切断したとき、簡単かつ短時間で修復できる
長繊維複合材料の製造用ダイスの提供を課題とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる長繊維複
合材料の製造用ダイスは、押出機から押出された熱可塑
性樹脂が充填されているダイスの内部に連続した長繊維
を導入し、熱可塑性樹脂を含浸させた後、ダイスの外部
に引出して製造する長繊維複合材料の製造用ダイスにお
いて、複数に分割された筒体を軸方向に連結してダイス
の内部に配設し、前記筒体を１個おきに軸中心に回動可
能とするとともに、各筒体の内側に、長繊維を所定方向
に規制する規制棒を架設したものである。

【０００９】

【作用】本発明においては、最初に、分割されている各
筒体を、それぞれの内側に取付けられている規制棒が同
一側にあるように配置し、次いで、連続した長繊維を一
直線上に並んでいる規制棒と筒体内面との間隙に挿入す
る。このとき、各規制棒と筒体内面との間隙は一直線上
に貫通しているので、長繊維を簡単に挿入することがで
きる。次に、筒体を１個おきにその軸を中心として１８
０度回動すると、長繊維は規制棒に引張られ、ダイス内
部全体に至って鋸歯状に蛇行することとなる。

【００１０】一方、製造中に、ダイスの内部で長繊維が
切断した場合は、一旦、筒体を元のセット時の規制棒が
一直線となる状態に戻した後、針金等を使用することに
より、溶融した熱可塑性樹脂がダイス内部に残留してい
る状態で長繊維を外部に引出すことができる。その後、
筒体を１個おきに１８０度回動することによって上記と
同様に簡単に蛇行させることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図３に基づ
いて説明する。

【００１２】図１は本発明の実施例による長繊維複合材
料の製造用ダイスを上から見た横断面図、図２は図１の
可動筒体の正面図、図３は図１の固定筒体の正面図であ
る。図において、ダイスは図示しない押出機の押出側に
配設され、水平方向に延びるダイス本体１と、ダイス本
体１の後部に取付けられ、押出機に連結された後部ダイ
ス２と、ダイス本体１の先端に取付けられた前部ダイス
３とから構成されている。前記ダイス本体１の内部には
水平方向に貫通し、通過する間に連続した芳香族ポリア
ミド繊維のロービング４に熱可塑性樹脂である６，６ナ
イロンを含浸させてストランド５を形成する含浸通路６
が形成されており、また、後部ダイス２には押出機を出
た熱可塑性樹脂をダイス本体１の軸に対して直角方向か
らダイス内に導く導入通路７と、連続した長繊維のロー
ビング４を軸方向からダイス本体１の含浸通路６内に挿
入するための貫通孔８とが設けられている。更に、前部
ダイス３にはダイス本体１の含浸通路６と同軸に連通
し、出口に向かって漏斗状に縮径した、外部に貫通する
引き取り通路９が形成されている。

【００１３】そして、前記ダイス本体１の内部には、そ
の内壁部に沿って、本発明の特徴である複数の可動筒体
１０と固定筒体１１とが交互に連結した状態で取付けら
れている。これらの可動筒体１０と固定筒体１１は同軸
上に配列され、その全体によって内部に前記含浸通路６
を形成しており、熱可塑性樹脂が充填されたとき、各連
結部から漏出しないよう密接状態で取付けられている。
このうち、可動筒体１０は軸を中心として１８０度回動
できるようになっている。そして、可動筒体１０と固定
筒体１１の内部にはそれぞれ中心からずれた位置に規制
ピン１０ａ及び規制ピン１１ａが弦状に橋絡された状態
で一体に取付けられている。また、可動筒体１０の外周
部には外側からレンチ等を使用して、可動筒体１０を軸
中心に１８０度回動するための操作穴１０ｂが約９０度
離間させて複数個（図２においては２個）設けられてい
る。操作穴１０ｂを複数個設けたのは、可動筒体１０の
回動操作を容易とするためである。

【００１４】次に、上記のように構成された本実施例に
おける長繊維複合材料の製造用ダイスへの長繊維の挿着
を説明する。

【００１５】ダイス内に長繊維であるロービング４を挿
着するため、まず、可動筒体１０の規制ピン１０ａが固
定筒体１１の規制ピン１１ａと同一の上部側となる位置
にセットする。すると、各筒体の内面と各規制ピンとの
間の空間は同一線上に並ぶので、この状態で、ロービン
グ４を後部ダイス２の貫通孔８からダイス本体１の各筒
体と各規制ピンとの間の空間内に挿通する。そして、ロ
ービング４を前記空間内に挿通した後、前部ダイス３の
引き取り通路９から外部に引出す。

【００１６】次に、各可動筒体１０を操作穴１０ｂにレ
ンチ等を利用して軸を中心に１８０度回動する。する
と、ロービング４は可動筒体１０の回動に伴って規制ピ
ン１０ａによって押下げられて下方に位置する。即ち、
ロービング４はダイス本体１内で鋸歯状に張力がかかっ
た状態となり、この結果、規制ピン１０ａ及び規制ピン
１１ａとの当接部において屈曲し、断面形状は偏平とな
る。

【００１７】次に、ロービング４を鋸歯状にセットした
状態で、押出機から押出された溶融状態の熱可塑性樹脂
を後部ダイス２の導入通路７からダイス本体１の含浸通
路６内に圧力をかけた状態で充填する。このときのダイ
スの内部の温度は、前部ダイス３が３１０℃、ダイス本
体１が３００℃、後部ダイス２が３１０℃となるように
設定し、溶融樹脂の圧力は２〜６kg／cm² の範囲に設定
する。この後、ダイス本体１の含浸通路６内に供給され
た溶融樹脂を前部ダイス３の引き取り通路９から長繊維
とともに外部に排出する。これによって、長繊維は内部
に溶融樹脂を含浸した状態で外部に引出されてストラン
ド５となった後、冷却されて、図示しない引き取り装置
に引き取られ、図示しないペレタイザによって所定長さ
に切断される。

【００１８】なお、上記において使用される可動筒体１
０及び固定筒体１１の使用数、長さ、規制ピン１０ａ、
規制ピン１１ａの取付位置等は、ロービング４の偏平
度、引出すときの張力等を考慮して最適な蛇行の角度と
なるべく設定する。

【００１９】また、成形においては、繊維成分と樹脂成
分の比率を管理する必要がある。これは、繊維成分が多
く樹脂分が少なくなると、切断に必要な剛性が得られ
ず、ペレット化が困難となり、また、樹脂成分が多くな
り過ぎると外観品質が悪くなるからである。

【００２０】上記ダイスを使用し、長繊維に溶融樹脂を
含浸させたストランド５はダイス本体１内において偏平
状態で含浸されるので、接触面積が大きくなっており、
接合強度の大きいものを得ることができる。

【００２１】次に、製造中にダイス本体１内でロービン
グ４が張力が過大となったことなどによって切断したと
きの修復操作について説明する。

【００２２】ロービング４が切断したときは、一旦、規
制ピン１０ａが下方に位置している可動筒体１０を１８
０度回動して各筒体の内面と規制ピンとの空間が一直線
となる状態に戻し、次いで、針金等を使用して、溶融し
た熱可塑性樹脂がダイス本体１の内部に残留している状
態でロービング４を外部に引出す。その後、再び、可動
筒体１０を１８０度回動させてロービング４を製造のと
きの蛇行状態に戻すことによって、修復が完了する。

【００２３】このように、上記実施例の長繊維複合材料
の製造用ダイスは、押出機から押出された熱可塑性樹脂
が充填されているダイスの内部にロービング４を導入
し、熱可塑性樹脂を含浸させた後、ダイスの外部に引出
して製造する長繊維複合材料の製造用ダイスにおいて、
複数に分割された可動筒体１０及び固定筒体１１を交互
に軸方向に連結してダイス本体１の内部に配設し、前記
可動筒体１０を軸中心に回動可能とするとともに、各筒
体の内側に、ロービング４を所定方向に規制する規制棒
としての規制ピン１０ａ及び規制ピン１１ａを弦状に架
設して一体化したものである。

【００２４】したがって、上記実施例によれば、最初
に、ロービング４をダイス本体１内に挿通するときは、
各規制ピンと筒体内面との間の空間が一直線状態に貫通
しているので、ロービング４を簡単に挿入することがで
きる。そして、ロービング４を挿入した後は、可動筒体
１０を軸中心に１８０度回動するだけの簡単な操作によ
って、ロービング４は規制ピン１０ａに引張られ、その
部分が下方に移動し、ダイス本体１の内部全体において
鋸歯状に蛇行させることができるため、段取り時間を短
縮することができる。

【００２５】また、製造中に、ダイス本体１の内部でロ
ービング４が切断した場合は、一旦、可動筒体１０を規
制ピン１０ａが元の一直線となる位置に戻した後、針金
等を使用することによって、溶融した熱可塑性樹脂がダ
イス内部に残留している状態でロービング４を外部に引
出すことができる。その後、可動筒体１０を１８０度回
動すれば、再び簡単に蛇行させることができるため、作
業性が向上する。更に、従来、長時間要した修復のため
の停止時間を著しく短縮することができ、生産性を向上
できる。

【００２６】ところで、上記実施例のロービング４は、
芳香族ポリアミド繊維としているが、本発明を実施する
場合には、これに限定されるものではなく、他の連続し
た長繊維であっても同様に適用することが可能である。

【００２７】また、上記実施例の可動筒体１０の規制ピ
ン１０ａ及び固定筒体１１の規制ピン１１ａは、軸中心
からずらした位置に弦状に設けているが、これに限定さ
れるものではなく、ロービング４の挿着時に、このロー
ビング４を簡単に筒体内面と規制ピンとの間の空間に挿
通できるものであればよく、例えば、Ｕ字状に形成させ
てもよい。この場合には、可動筒体１０を１８０度回動
させるとき、ロービング４が可動筒体１０の内面と規制
ピン１０ａの両端との接続部分である隅部に食い込むの
を防止でき、円滑にロービング４を上下動できる。

【００２８】更に、上記実施例の固定筒体１１の規制ピ
ン１１ａは、上方に位置させているが、本発明を実施す
る場合には、下方など、他の部分に位置させた場合にも
同様に適用できる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の長繊維複合材料
の製造用ダイスは、押出機から押出された熱可塑性樹脂
が充填されているダイスの内部に連続した長繊維を導入
し、熱可塑性樹脂を含浸させた後、ダイスの外部に引出
して製造する長繊維複合材料の製造用ダイスにおいて、
複数に分割された筒体を軸方向に連結してダイスの内部
に配設し、前記筒体を１個おきに軸中心に回動可能とす
るとともに、各筒体の内側に、長繊維を所定方向に規制
する規制棒を架設したものである。

【００３０】したがって、長繊維をダイス内に挿通する
ときは、各規制棒と筒体内面との間の空間が一直線状態
に貫通しているので、長繊維を簡単に挿入することがで
き、また、筒体を１個おきにその軸を中心として１８０
度回動するだけの簡単な操作により、長繊維をダイス内
部全体に至って鋸歯状に蛇行させることができるので、
段取り時間を短縮することができる。そして、製造中
に、ダイスの内部で長繊維が切断したときは、一旦、筒
体を規制棒が元の一直線となる状態に戻した後、溶融し
た熱可塑性樹脂がダイス内部に残留している状態で長繊
維を外部に簡単に引出すことができ、その後、筒体を１
個おきに１８０度回動すれば再び蛇行させることができ
るので、簡単に修復することができるとともに、修復の
ための停止時間を著しく短縮することができ、生産性を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例による長繊維複合材料の
製造用ダイスを上から見た横断面図である。

【図２】図２は図１の可動筒体の正面図である。

【図３】図３は図１の固定筒体の正面図である。

【符号の説明】

１ ダイス本体 ４ ロービング ５ ストランド １０ 可動筒体 １０ａ，１１ａ 規制ピン １１ 固定筒体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出機から押出された熱可塑性樹脂が充
   填されているダイスの内部に連続した長繊維を導入し、
   熱可塑性樹脂を含浸させた後、ダイスの外部に引出して
   製造する長繊維複合材料の製造用ダイスにおいて、 複数に分割された筒体を軸方向に連結して前記ダイスの
   内部に配設し、前記筒体を１個おきに軸中心に回動自在
   とするとともに、各筒体の内側に、長繊維を所定方向に
   規制する規制棒を架設したことを特徴とする長繊維複合
   材料の製造用ダイス。