JPH06254854A - 長繊維強化合成樹脂ストランドの製造方法 - Google Patents

長繊維強化合成樹脂ストランドの製造方法

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JPH06254854A
JPH06254854A JP5041557A JP4155793A JPH06254854A JP H06254854 A JPH06254854 A JP H06254854A JP 5041557 A JP5041557 A JP 5041557A JP 4155793 A JP4155793 A JP 4155793A JP H06254854 A JPH06254854 A JP H06254854A
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JP
Japan
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synthetic resin
impregnation
opening
roller
roving
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5041557A
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English (en)
Inventor
Ryosaku Kadowaki
良策 門脇
Ikou Shino
医晃 示野
Kazunari Mizumoto
和成 水本
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

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、樹脂と長繊維の含浸性を高めて外観及び物性の
良好な成形品を製造するに適した上記ストランドを製造
する方法を提供する。 【構成】 樹脂含浸の行なわれる部分に配置される開繊
・含浸用ロールに対してその直近から溶融樹脂を加圧供
給し、その幅方向流れによって開繊を促進し含浸性を高
める。

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】上記方法の実施におい
て最も基本的な要請は、長繊維と溶融合成樹脂の含浸を
十二分に行なわせることである。含浸が不十分である
と、製造された長繊維ストランドや長繊維ペレットにお
ける両者の接合が不十分となり、長繊維のバラケや脱落
を生じ、取扱性が悪くなって成形作業性を低下させる。
また長繊維が導電性のものである場合には電源ボックス
で短絡事故を起こすという危険もある。更にこの材料を
用いて例えば射出成形法により最終製品を製造すると、
合成樹脂との接合が不十分な長繊維が単独の挙動を示し
て絡み合い、毛玉となって成形性を害したり、成形品の
外観不良を招くという問題に発展する。従って本発明の
最重要課題は、長繊維と溶融合成樹脂との含浸を、可及
的完全に行なわせることができる様な製造技術を確立す
る点にある。
【0006】上記課題とは別に、長繊維を引取走行させ
つつ連続的に含浸を行なわせる方法においては、連続生
産性を確保することも大切な要請である。即ちトラブル
の発生による生産中断は、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。
【0007】そこで本発明はこの様な不都合を解消する
ことも2次的な課題と定め、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検
討した。
【0008】
【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、合成樹脂浴容器内に長繊維の
開繊を行って樹脂含浸を促進するための開繊・含浸用ロ
ーラを任意数配置し、少なくとも1つのローラの直近か
ら溶融樹脂を加圧供給して含浸性を高めることを要旨と
するものである。
【0009】上記した樹脂含浸促進部を構成する目的
で、合成樹脂浴容器内に設けられる開繊・含浸用ローラ
の配列構成や個々の形状については一切制限されない
が、必要に応じて該ローラを加熱する機構を設けたり、
補助的に長繊維を予熱する技術を採用して含浸性を高め
る様に実施することも可能である。
【0010】尚上記した2次的な課題を達成する技術と
しては、前記合成樹脂浴容器から引取られていく樹脂含
浸ロービングを、撚りを掛けた状態で引取る方法を提案
することができる。またこの様な撚りを付与することに
より、繊維間隙の気泡を追い出し、且つ繊維間の溶融樹
脂に対してこれを強制移動させる力が働くので、樹脂の
含浸性が高められるという効果も合わせて発揮される。
【0011】
【作用】合成樹脂浴容器(含浸ヘッド)内には、ロービ
ングの引取走行軌跡と直交する方向に自由回転軸または
積極駆動回転軸を有するローラを、該走行軌跡に沿って
任意数設ける。このローラは走行するロービングに対し
て軽く押付ける様に配置されるので、ロービングはその
押付けによって開繊され、形成された繊維間隙に溶融樹
脂が浸入して含浸が行なわれる。その為前記ローラは開
繊・含浸用ローラと称すが、開繊させる力は前記押付け
に依存するものであり、この押付け力が不足すると開繊
は不十分となる。しかし押付け力がある程度以上大きく
なると、接圧の為に却ってロービングの拘束力が高まり
開繊が進まないばかりか、摺擦によってロービングにケ
バ立ちを生じたり、場合によってはロービングの切断を
招くなどの問題を生じる。
【0012】そこで本発明は接圧を高めるのではなく、
当該ローラ及びその上を走行していくロービングに対し
て溶融樹脂を加圧供給することとした。図3はこのとき
の状況を拡大して示すものであり、開繊・含浸用ローラ
6の表面に供給された溶融樹脂はローラ6の表面に当た
って流れの向きが軸心方向に変更され、その樹脂流れに
よってロービング3aを幅方向に振り分けさせて開繊が
行なわれる。従って溶融樹脂の圧入方向は図3の如くロ
ーラ6に対して直交する方向であるよりも、図4に概念
を示す如く中央から左右に振り分けて圧入する方向であ
ることが推奨される。また図5に示す様な太鼓型ローラ
を用いて開繊を促進することもできる。
【0013】尚この開繊を促進するために図2,5の6
aで示す様な溝付き開繊・含浸用ローラを使用し、含浸
ヘッド内に導入するロービングを複数条に分けて走行さ
せることが推奨される場合もある。またこの様な溝付き
ローラであれば、樹脂の加圧流れに伴うロービングの幅
方向移動によってロービングが却って集合・合体化する
様な不都合を回避する作用も期待される。
【0014】含浸ヘッド内には高温の溶融合成樹脂が圧
入されるが、該含浸ヘッド内へ供給される低温(常温)
ロービングとの接触による奪熱等によって、ロービング
表面に接する溶融合成樹脂の温度は、ミクロ的に見れば
必ずしも高温でない部分を生じ溶融樹脂の粘度が高まっ
ている。
【0015】そこで開繊・含浸用ローラをヒータ内蔵型
や熱媒体導入型等の機構によって加熱し、そこに加圧供
給された溶融樹脂の粘度が上昇し過ぎない様にすること
も推奨方法の1つとなる。尚必要であれば含浸ヘッドに
導入されるロービングを所望程度に予熱しておくことも
可能であり、これにより本発明の目的が一層効率的に達
成される。
【0016】次に上記した2次的な課題の解決手段につ
いて述べる。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。
【0017】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。
【0018】
【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、溶融樹脂を図3,図4の
様に圧入する。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、これらのローラと直交配置される収束用ローラ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内に充満されており、且つ前記図3,4の
様な幅方向流れを形成しているので、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。尚
合成樹脂圧入口2は図1,2に示した位置に特定され
ず、上流側或は下流側へ変動させることも可能である。
【0019】また本発明ではケバによるトラブルの発生
を一層少ないものとする為に、次の様な構成が付加され
る。即ち、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。
【0020】
【発明の効果】本発明は上記の様に構成されているの
で、溶融樹脂の幅方向流れによってロービングの開繊が
促進され、樹脂含浸性が非常に良好なものとなった。そ
の為繊維の脱落やそれに伴う成形工程上のトラブルがな
くなり、且つケバ立ち等の外観不良の無い良好な物性の
成形品を安定して製造できる様になった。また樹脂含浸
長繊維を更に高速で引取ってケバ立ちを生じる様なこと
になっても、長繊維のケバは、撚りの中に取込まれて含
浸ヘッド外へ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。
【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。
【図3】本発明における溶融樹脂の流れを示す拡大断面
図。
【図4】本発明における溶融樹脂の流れを示す拡大断面
図。
【図5】本発明で用いる太鼓型ローラの概念図。
【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 6 開繊・含浸用ローラ 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 9 仕切用突起

Claims (5)

    【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、 前記合成樹脂浴容器内に長繊維の開繊を行って樹脂含浸
    を促進する為の開繊・含浸用ローラを任意数配置し、少
    なくとも1つの該ローラの直近から該ローラに接触走行
    する長繊維に向けて溶融樹脂を加圧供給することを特徴
    とする長繊維強化合成樹脂ストランドの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記開繊・含浸用ローラは長繊維が進行
    方向に沿って蛇行する様に偏心配置したものを用いて行
    う請求項1に記載の長繊維強化合成樹脂ストランドの製
    造方法。
  3. 【請求項3】 前記開繊・含浸用ローラはその円周方向
    に仕切用突起を設けたものを用いて行う請求項1または
    2に記載の長繊維強化合成樹脂ストランドの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記開繊・含浸用ローラはその軸方向中
    央部が大径の太鼓型ローラを用いて行う請求項1〜3の
    いずれかに記載の長繊維強化合成樹脂ストランドの製造
    方法。
  5. 【請求項5】 前記合成樹脂浴容器から引出される長繊
    維を、撚りを掛けた状態で引取っていく請求項1〜4の
    いずれかに記載の長繊維強化合成樹脂ストランドの製造
    方法。
JP5041557A 1993-03-02 1993-03-02 長繊維強化合成樹脂ストランドの製造方法 Withdrawn JPH06254854A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109732807A (zh) * 2019-02-27 2019-05-10 南京特塑复合材料有限公司 一种连续纤维多运动状态的椭圆浸渍装置
US20220266551A1 (en) * 2019-07-18 2022-08-25 Soonchunhyang University Industry Academy Cooperation Foundation Method for producing long-fiber composite

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