JPH06254849A - 長繊維強化合成樹脂ストランドを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長繊維強化合成樹脂ストランドを製造するに
当たり、高速引取りを行なっても引取不能といったトラ
ブルを生じることなく長時間の連続操業が可能で、且つ
良好な一方向強化性を示す上記ストランドを製造する方
法を提供する。 【構成】 樹脂含浸長繊維を、撚りを掛けた状態で引取
り、硬化後は再加熱して反対方向に撚り戻すことによ
り、長繊維を伸長状態で合成樹脂中に含有させる。

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スト
ランド状合成樹脂材料を効率良く製造する方法に関する
ものである。上記ストランド状材料はこれをそのまま利
用することも可能であるが、使用目的に合わせて任意長
さに切断して利用することもできる。後者の一例として
は射出成形、射出圧縮成形、圧縮成形等の原料として使
用されるペレット状材料を挙げることができ、この場合
は数ｍｍから十数ｍｍの長さに切断して使用するのが一
般的である。本明細書では前者を長繊維強化合成樹脂ス
トランド（以下単に長繊維ストランドと言うこともあ
る）、また後者を長繊維強化合成樹脂ペレット（以下単
に長繊維ペレットと言うこともある）として区分する。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化樹脂材料を例えば射出成形して
希望形状の成形品を製造したい場合は、合成樹脂中に強
化繊維を含有させてなるペレット状原料が使用される。
この様なペレット状原料中に含まれる強化繊維は一般に
短繊維であるが、近年長繊維を一方向に揃えた状態で合
成樹脂を含浸させたもの、即ち前記長繊維ペレットが開
発され、高強度射出成形品等を製造する為の原材料とし
て評価されている。

【０００３】これらを製造する方法としては、強化用繊
維（以下ロービングと言うことがある）を束ねて導入し
開繊状態で走行させる含浸ヘッドの側面に、スクリュー
型もしくはプランジャー型押出装置の樹脂液吐出口を臨
設し、上記含浸ヘッド内に圧入されて形成される溶融合
成樹脂浴中に前記ロービングを通すことによって含浸を
行なわせる。そして樹脂含浸ロービングは含浸ヘッドの
出口ノズルから引取られ、樹脂材料を硬化させつつこれ
を巻取って前記長繊維ストランドとするが、これは前述
の如く任意長さに切断され、前記長繊維ペレットとする
こともできる。

【０００４】上記強化用繊維は、素材、直径、一束の本
数など特に制限されるものではなく、例えばガラス繊
維、炭素繊維、有機繊維、金属繊維などが自由に選択さ
れ得る。また合成樹脂材料も限定されず、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂のいずれを使用することも可能である
とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記方法は長繊維を引
取走行させつつ行なうものであるから、本質的に連続生
産方法として位置付けられるものであり、トラブルによ
る生産中断は、生産性を低下させるものとして嫌われ
る。ところが現実の生産工程では生産開始後、ほどなく
長繊維の引取抵抗が増大し、ときには２〜３時間で引取
不能となって生産中断に至ることがあった。この様な場
合に含浸ヘッドを分解検査してみると、含浸ヘッド内で
は出口ノズルおよびその上流側に繊維の団塊（例えば炭
素繊維を用いたものでは真黒な団塊）が充満しており、
これらの団塊は含浸ヘッド内に配置される開繊・含浸ロ
ーラを巻込んで形成される。従って含浸ヘッドを再使用
する為にはこれを完全分解して清浄化する必要があり、
２組以上の含浸ヘッドを準備してこれらを交代で使用す
ることとしても、生産性の低下は極めて大きなものとな
らざるを得なかった。

【０００６】本発明はこの様な不都合を解消すべくなさ
れたものであって、長繊維の引取りを長時間に亘って不
都合なく連続して行なうことができる方法を確立しよう
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すること
のできた本発明の方法は、樹脂含浸長繊維を、撚りを掛
けた状態で引取り、該樹脂含浸長繊維が一旦硬化した
後、これを再加熱して可塑性を復帰させた状態で前記撚
り方向と反対方向の撚りを掛けて長繊維を伸直状態に戻
すことを要旨とするものである。

【０００８】

【作用】本発明者らは連続生産中に長繊維の引取抵抗が
増大し、遂には引取不能となる原因を調査研究するた
め、透明素材で構成した含浸ヘッドを用い、種々の角度
から検討した。その結果、開繊・含浸用ローラを通過す
る過程または含浸ヘッドの出口ノズルから引取られてい
くときの摩擦やしごき等によって長繊維束からケバ立ち
が生じ、このケバが出口ノズルの直前に引寄せられて絡
み合い、これが短時間の内に次々と成長して前記団塊が
形成されていくことが分かった。

【０００９】そこでこれの解決手段としては、ケバ立ち
の発生を防止する方向と、発生したケバを引取長繊維と
一緒に不都合なく含浸ヘッド外へ引取る様に工夫する方
向の２通りが考えられたが、ここでは後者の方向で解決
手段を講じることとした。即ち本発明では含浸ヘッドの
下流側に設けられるロービング引取部材に撚りの付与機
構（例えば回転機構）を設け、樹脂含浸長繊維に撚りを
掛けた状態でこれを引取ることとした。この様な撚りを
掛けると、撚りは出口ノズル孔を通して含浸ヘッドの中
まで伝達され、該出口ノズルの直前で絡み始めているケ
バを撚りの中に取込む様にしてこれを出口ノズル外に引
出す作用が発揮される。その結果出口ノズル直前での前
記団塊の形成が防止され、長時間に亘る連続操業を行な
っても樹脂含浸長繊維の引取りトラブルを生じず優れた
生産性を発揮することができる。尚この様な撚りを付与
することによって、繊維間隙の気泡を追い出し、且つ溶
融樹脂に対して強制移動力が働くので、樹脂含浸性が高
まるという効果も発揮される。

【００１０】もっとも上記の様にして生産された長繊維
ストランドでは、長繊維が撚状態（螺旋状態）で含有さ
れている為、引張弾性率は期待されるほど大きくなく、
例えばこれをスタンパブルシート用の一方向強化材とし
て使用するには問題がある。またフィラメントワインデ
ィング法へ適用するときには帯状の長繊維ストランドと
することが望まれるが、前記した様な撚状態で入ってい
る長繊維はこれを平たく押しつぶしても平滑な面を形成
せず表面に凹凸が残るから、例えばパイプ状にワインデ
ィングして得られる製品は全長に亘って均整なものとな
らず、製品内の強度不均一や製品間の品質ばらつき等を
生じる。

【００１１】そこで本発明では、いったん生産された長
繊維を再加熱して可塑性を復帰させ、その状態で前記撚
り方向と反対方向の撚りを掛けて長繊維を伸長状態に戻
すという構成を採用した。この様な伸長状態で再硬化さ
せたものでは引張弾性率が向上し、また平たく押しつぶ
して再硬化させたものは平滑な帯状ストランドとなるの
で、前記した様な問題は解消できた。

【００１２】

【実施例】図１は本発明を実施する為の装置を概念的に
示す側面視説明図、図２は平面視説明図である。これら
の図において、１は含浸ヘッド（合成樹脂浴容器）、２
は溶融合成樹脂圧入口を示し、矢印Ａから送られてきた
ロービング３ａは入口ノズル４から含浸ヘッド１内に入
り、溝付き開繊・含浸用ローラ６ａおよび溝を設けてい
ない通常の開繊・含浸用ローラ６ｂを順次通過した後、
ガイドローラ７及び収束用ローラ８を経て出口ノズル５
方向へ引取られる。一方溶融合成樹脂圧入口２から矢印
Ｍ方向に圧入された溶融合成樹脂が含浸ヘッド１内に充
満されているので、ロービング３ａは前記諸ローラを通
過していく過程で樹脂含浸を受け、出口ノズル５から樹
脂含浸ロービング３ｂとして矢印Ｂ方向へ引取られる。
ロービング３ａの供給量と溶融合成樹脂の圧入量は均衡
を保つ様に制御するが、後者の方が過剰になったときは
図１の矢印Ｎ方向へ隘れ出させる。

【００１３】上記の様に矢印Ｂ方向へ引取られる樹脂含
浸ロービング３ｂは図示しない撚り発生器によって矢印
Ｃの様に回転し、該回転によって形成された撚りは矢印
Ｂと反対方向に進んで収束用ローラ８に至る。従って樹
脂含浸ロービング３ｂは収束用ローラ８より下流側を出
発点として撚りが生成・成長する。従って含浸ヘッド１
内で発生しロービング３ａの走行につれて出口ノズル５
方向へ引き寄せられていたケバ、或は出口ノズル５との
摺擦によって発生したケバは前記生成・成長過程にある
撚りの中へ巻き込まれ、出口ノズル５から引取られてい
く樹脂含浸ロービング３ｂに伴われて出口ノズル５外へ
引き出され長繊維ストランドが製造される。その為含浸
ヘッド１内にケバが残されることはなく繊維の団塊が生
じることもない。

【００１４】こうして製造される長繊維ストランドは長
繊維が撚り状態で含有されているので、これを再加熱し
て可塑性を復元させた後、前記矢印Ｃ方向と反対方向に
回転させれば、撚りが解消されて伸長状態となり、本発
明の目的とする長繊維ストランドが製造される。

【００１５】

【発明の効果】本発明は上記の様に構成されているの
で、樹脂含浸長繊維を高速で引取っても、長繊維のケバ
は、撚りの中に取込まれて含浸ヘッドから引取られてい
くので、含浸ヘッド内で繊維の絡み合いが成長すること
はない、従って繊維の団塊による引取抵抗の増大、或は
引取不能に陥ることもなく、優れた生産性を長時間に亘
って維持することができる。

【００１６】また得られた長繊維ペレットは長繊維が伸
直性を保持した状態で存在するため引張弾性率が高く、
一方向強化材として優れた物性を発揮する。またフィラ
メントワインディング法に適用する場合は平滑な帯状長
繊維ストランドとすることができ、均一で且つ良好な物
性を示すフィラメントワインディング製品を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する為の装置の側面視説明図。

【図２】本発明を実施する為の装置の平面視説明図。

【符号の説明】

１ 含浸ヘッド（合成樹脂浴容器） ２ 溶融合成樹脂圧入口 ３ａ ロービング ３ｂ 樹脂含浸ロービング ４ 入口ノズル ５ 出口ノズル ６ａ 溝付き開繊・含浸用ローラ ６ｂ 開繊・含浸用ローラ ７ ガイドローラ ８ 収束用ローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂浴容器中に長繊維を引揃えて導
   入し、該長繊維に該合成樹脂を含浸させつつ該合成樹脂
   浴容器の出口ノズルから樹脂含浸長繊維を引取ることに
   より、長繊維強化合成樹脂ストランドを製造する方法に
   おいて、 前記樹脂含浸長繊維を、撚りを掛けた状態で引取り、該
   樹脂含浸長繊維が一旦硬化した後、これを再加熱して可
   塑性を復帰させた状態で前記撚り方向と反対方向の撚り
   を掛けて長繊維を伸直状態に戻すことを特徴とする、長
   繊維を伸直状態で埋設した長繊維強化合成樹脂ストラン
   ドを製造する方法。