JPH10273838A

JPH10273838A - 偏平樹脂被覆糸の製造方法

Info

Publication number: JPH10273838A
Application number: JP9285097A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kobue; 和志小笛; Arata Kasai; 新河西
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】偏平な樹脂被覆糸を被覆むらや樹脂切れなど
がなく、安定的に高速で製造可能とする方法の提供を目
的とする。【解決手段】樹脂が被覆される繊維束の断面形状を偏
平比１．５以上とし、押出し成形機の先端部に連通する
樹脂コーティングダイス内の芯金先端部及び口金樹脂吐
出部の断面形状を繊維束に適合する寸法で偏平比１．５
以上の長円形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂によ
り被覆された連続した長繊維に関し、特にその断面形状
が偏平形状である樹脂被覆糸の製造方法に関し、複合材
料成形用として含浸性の優れた材料の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂を繊維束に被覆させる製造
方法の１つとして、押出し成形機の先端部に連通する樹
脂コーティングダイス内に補強繊維となる芯糸を通し、
その周囲から連続的に押し出された中空で円筒状の溶融
樹脂を被覆する方法がある。また、その樹脂被覆糸は、
樹脂被覆後の冷却工程中または、工程後に被覆糸に塑性
変形をおこす圧力をかけ、その樹脂被覆糸を偏平形状に
する。形状を偏平形状にするメリットは、丸形状と比較
し同じ体積において、嵩高さが抑制されることや、成形
時において表面積のアップにともなう熱伝導性の向上、
補強繊維への含浸性向上などがあげられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の製造方法
は、樹脂被覆糸の偏平化を樹脂被覆後の冷却工程中また
は、工程後にローラプレスなどによって行う方法である
ことから、コーティング（被覆）速度の高速化が不可能
である。さらに、一般的な断面形状が円形の芯金と口金
では、繊維束の長径よりも大きな芯金と口金が必要とな
り、樹脂コーティングダイス部が大きくなるとともに、
繊維束の短径部と吐出された溶融樹脂との距離が広が
り、樹脂が繊維束に付着し被覆するまでに時間がかかる
ため、溶融樹脂の粘度が変化し繊維束への濡れ性が低下
する。その結果、樹脂のコーティングむらなどの品質低
下が起こり、安定した連続的なコーティング（被覆）が
不可能となる。さらに、断面形状が円形である芯金と口
金で、断面形状の偏平比が、１．５以上の繊維束の芯糸
をコーティング（被覆）しようとすると、図４に示すよ
うに繊維束の走行が不安定になり移動したり、撚りやね
じれが生じ、偏平比が均一な樹脂被覆糸が得られない。
また、吐出樹脂切れによる切断などのトラブルが発生し
やすく、それがまた品質低下の原因になるという問題が
あった。さらには、従来の製造方法では、コーティング
後にプレスすることにより偏平化しているため、コーテ
ィング速度を上げられないという問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維束の断面
形状が偏平比１．５以上からなる芯糸の周囲に、熱可塑
性樹脂を溶融押出し法により、被覆させる偏平の樹脂被
覆糸を製造する際において、押出し成形機の先端部に連
通する樹脂コーティングダイス内の芯金先端部及び口金
樹脂吐出部の断面形状を、芯糸に適合する寸法で、偏平
比１．５以上となる長円の偏平形状とした。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明を図面により説明する。図
１は、本発明を実施する際の繊維束への樹脂被覆方法を
示す概略図である。図２は、本発明の製造方法に用いら
れる押出し成形機に連通しているコーティングダイスの
側断面図と下面図を示す。熱可塑性樹脂を被覆される偏
平な繊維束５は、パッケージ１２から引き出されガイド
ロールを通りコーティングダイス２に供給される。コー
ティングダイス２には、押出し成形機１により溶融混練
された熱可塑性樹脂６が連続的に押し出される。コーテ
ィングダイス中に導入された繊維束５は芯糸走行部１０
を通過し、溶融樹脂吐出部に送られる。一方、コーティ
ングダイス２に押出された溶融樹脂は、図２の（１）の
芯金３と口金４により形成される空隙の樹脂流動部１１
に送り込まれ、コーティングダイス２の下面の樹脂吐出
部１１ａより中空偏平状となり連続的に押出される。中
空偏平状に押し出された溶融樹脂は、同様にコーティン
グダイス２の芯糸走行部１０より送り出された偏平繊維
束を包囲する様な形になり、ダイス下方に引取られる。
この時、繊維束の速度と溶融樹脂の送出し速度との差及
び冷却による熱収縮により中空偏平状の溶融樹脂は急激
に延伸縮形され、繊維束を接触被覆することになり、こ
の時点で偏平樹脂被覆糸が形成される。

【０００６】樹脂被覆糸は、冷却部８により冷却され偏
平な形状が固定される。冷却された樹脂被覆糸は巻取り
部９により巻取られる。本発明は、樹脂被覆糸の偏平化
を樹脂被覆後の冷却工程中や工程後に行わず、溶融樹脂
のコーティング工程において偏平形状の樹脂被覆糸を製
造できるため、コーティング速度の高速化が可能とな
る。さらに、芯糸の偏平形状に従った偏平形状のノズル
（樹脂コーティングダイス内の芯金及び口金）のため、
樹脂コーティングダイス内の芯金内で芯糸である繊維束
の撚りやねじれを生じず、連続して偏平形状の安定した
樹脂被覆糸の製造が可能となる。図１において冷却後、
巻き取り装置の代わりに、カッターを使用することで偏
平樹脂被覆糸のチョップドストランドを得ることもでき
る。本発明による偏平樹脂被覆糸は、被覆された樹脂が
接触被覆されているだけのため、繊維束中に殆ど含浸し
ておらず、被覆糸が柔軟性を有している。しかし製造速
度を若干犠牲にしても、樹脂が含浸した状態の被覆糸が
必要な場合は、被覆直後の溶融した被膜樹脂に冷却プレ
スローラを設置することにより必要に応じて含浸させる
ことも可能である。本願の製造方法にプレスローラを併
置した場合は、被覆樹脂の含浸度を円形ノズルを用いた
場合と比較して、幅方向、長手方向ともにより均一な含
浸度にすることができる。

【０００７】本発明に使用可能な繊維束としては、ガラ
ス繊維や炭素繊維、金属繊維、アルミナ繊維などの無機
繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維などの有機繊維
が使用出来る。繊維束のフィラメント径としては３〜２
０μｍ、好ましくは５〜１７μｍのものが使用出来、ま
たフィラメント数としては５０〜１５０００本、好まし
くは１００〜１２０００本の繊維束が使用出来る。更に
繊維束のテックス番手としては、３０〜５０００テック
ス、好ましくは５０〜２０００テックスの範囲のものが
使用出来る。繊維束の偏平比は、１．５以上で、これよ
り偏平比が小さいと、含浸性や嵩高性などの点で偏平に
した効果が小さい。また、偏平比の上限は５５程度であ
る。繊維束の偏平比は繊維束の幅と厚さの比から求め
る。繊維束の幅は上限で１５ｍｍ程度、厚さは下限が
０．１ｍｍで、これらの測定は、幅はノギス、厚さはマ
イクロメータにより行った。本発明に使用される繊維束
は、無撚りのものが望ましいが０．３回／２５ｍｍ程度
の撚りであれば使用可能である。撚りがかかっていると
糸にねじれがかかってしまい均一幅の樹脂被覆が不可能
となる。従って、本発明においては繊維束をパッケージ
１２から引き出す際も撚りがかからない様にして引き出
すことが重要である。

【０００８】本発明に用いられるコーティングダイス２
は、図２に示すように芯金３が口金４に嵌挿されて組合
わされており、芯金と口金の接合部において押出し成形
機の溶融樹脂押出し部から下方に溶融樹脂が流入できる
ように、芯金部の周囲に空隙が樹脂流動部１１として形
成されている。芯金３の中央部には芯糸走行部１０が貫
通しており、芯糸走行部はその先端部において偏平比
１．５以上に偏平化されている。また、口金４はその下
部において、芯金の芯糸走行部の周囲に同様に偏平形状
である樹脂吐出部１１ａを有し、該樹脂吐出部は樹脂流
動部１１と連続している。芯糸走行部と樹脂吐出部の
関係を図３にて説明する。図３は図２の（２）の樹脂吐
出部の拡大図である。芯金３に囲まれた部分が芯糸走行
部でありここから繊維束が５がダイス外に送り出され
る。請求項１または２において、芯金の偏平比が１．５
以上というのは芯金内径幅ａに対する芯金内径厚みｂの
比、即ちａ／ｂが１．５以上ということである。同様に
口金の偏平比が１．５以上というのは樹脂吐出部１１ａ
における口金開口部幅ｃと口金開口部厚さｄの比、即ち
ｃ／ｄが１．５以上ということである。芯金内径の寸法
は繊維束の寸法により決定され、内径幅については、繊
維束幅の１．１〜３５倍程度、好ましくは１．２〜２．
０倍の範囲が適当である。内径厚さについては、繊維束
厚さの１．１〜１５．０倍、好ましくは１．２〜６．０
倍の範囲が適当である。

【０００９】芯金３は、溶融樹脂の押出し圧力を受ける
ため、それに耐える強度が要求される。従って、一定の
厚さを有し、芯金外径幅ｅと厚さｆはそれぞれ芯金内径
幅、内径厚さの１．１〜２．０倍の範囲で、実際の肉厚
としては、材質にもよるが０．５ｍｍ以上の厚さを必要
とする。本発明における被覆樹脂量や被覆樹脂の厚さ
は、押出し機樹脂吐出量と樹脂吐出部における芯金外径
の寸法と口金開口部の寸法関係で決定される。従って、
口金開口部幅ｃと口金開口部厚さｄの寸法は、芯金外径
寸法により決定され、口金開口部幅ｃは芯金外径幅ｅの
１．１〜２．０倍、好ましくは１．２〜１．５倍の範囲
から決定される。口金開口部厚さは芯金外径厚さの１．
１〜３．０倍、好ましくは１．２〜２．０倍の範囲から
決定される。

【００１０】図３においては、芯金外径部の形状と口金
開口部の形状は両方とも長円形をしているが必ずしも長
円形である必要はなく、楕円形であっても本発明の作用
効果から外れない形状であれば採用出来る。本発明の芯
金、口金部に用いられる材質としては、一般構造用鋼材
やステンレス鋼などを用いることができる。また、本発
明の被覆に用いられる熱可塑性樹脂としては、ナイロン
６やナイロン６６，ナイロン１２などのポリアミド系樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂などが好適に用いられる。本発
明の製造方法により得られる偏平被覆樹脂繊維束の被覆
樹脂の含有率は２０〜８０重量％の範囲で任意に選択で
きる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面により説明す
る。熱可塑性樹脂を、溶融し押出す押出し成形機１の先
端部に連通するコーティングダイス２を備え、コーティ
ングダイス２内に芯糸を導く芯金３と溶融樹脂が吐出さ
れる口金４を備えた装置の、コーティングダイス２内の
芯金３の先端部断面形状を、内径で偏平比４．０（幅１
２ｍｍ，厚さ３ｍｍ）の長円形状とし、外形で偏平比
３．０（幅１５ｍｍ，厚さ５ｍｍ）の長円形状とし、口
金４の樹脂吐出部先端の開口部断面形状を、偏平比２．
６（幅１８ｍｍ，厚さ７ｍｍ）の長円形状とした。上記
装置を用い、芯糸となる偏平比１２．６（幅６．３ｍ
ｍ，厚さ０．５ｍｍ）の楕円形状に集束された炭素繊維
束５を選定し（フィラメント径８μｍ，フィラメント数
１２０００本、番手８００テックス），その巻取られて
いる炭素繊維束を回転可能な巻出し部ヘセットする。一
方、被覆する熱可塑性樹脂６は、ＰＡ−６を選定しぺレ
ット状の樹脂を押出成形機に投入し、溶融押出されるよ
うにする。その後、芯糸をコーティングダイス２内の芯
金３内を通し、口金４から押し出され、吐出した溶融状
態のＰＡ−６を芯糸周囲に被覆させる。この際樹脂の重
量比は、５０重量％であった。その後、冷却部８により
冷却し、巻取り装置９によって巻取り長繊維状の偏平樹
脂被覆糸７を得た。コーティング速度は４００ｍ／ｍｉ
ｎであった。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、繊維束の断面形状が偏平
度が１．５以上からなる芯糸の周囲に、熱可塑性樹脂を
溶融押出し法により、被覆させる偏平の樹脂被覆糸を製
造する際において、押出し成形機の先端部に連通する樹
脂コーティングダイス内の芯金及び口金の断面形状を、
芯糸に適合する寸法で、偏平度１．５以上となる偏平形
状とすることにより、溶融樹脂のコーティング（被覆）
工程において偏平形状の樹脂被覆糸が製造でき、樹脂被
覆糸の偏平化を樹脂被覆後の冷却工程中または、工程後
に必要とせず、コーティング（被覆）速度も４００ｍ／
ｍｉｎ以上の高速化が可能となり生産性が向上する。さ
らに、芯糸の偏平形状に従った偏平形状のノズル（樹脂
コーティングダイス内の芯金及び口金）のため、樹脂コ
ーティングダイス内の芯金内で芯糸である繊維束の撚り
やねじれを生じず、連続して偏平形状の安定した樹脂被
覆糸の製造が可能となる。また、偏平樹脂被覆糸の性能
においては、丸形状の樹脂被覆糸と比較し、同じ体積に
おいて嵩高さが抑制されることや、成形時において表面
積のアップにともなう熱伝導性の向上、補強繊維への含
浸性向上などがあげられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる偏平樹脂被覆糸製造方法の実施
例を示す工程略図である。

【図２】（１）本発明に係わる樹脂コーティングダイス
の実施例を示す側面図である。（２）本発明に係わる樹脂コーティングダイスの実施例
を示す下面図である。

【図３】図２（２）の開口部の拡大図

【図４】円形ノズルと偏平ノズルの糸の走行を比較した
図

【符号の説明】

１．押出し成形機２．コーティングダイス３．芯金４．口金５．繊維束６．熱可塑性樹脂７．偏平樹脂被覆糸８．冷却部９．巻き取り装置１０．芯糸走行部１１．樹脂流動部１１ａ．樹脂吐出部１２．繊維束パッケージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂を溶融押出し法により、繊
維束の周囲に被覆させる樹脂被覆糸を製造する方法にお
いて、繊維束の断面形状の偏平比が１．５以上であり、
押出し成形機の先端部に連通する樹脂コーティングダイ
ス内の芯金先端部及び口金樹脂吐出部の断面形状が、偏
平比１．５以上の偏平形状とすることを特徴とする偏平
樹脂被覆糸の製造方法。
【請求項２】請求項１の押出し成形機の先端部に連通
する樹脂コーティングダイス内の芯金先端部及び口金樹
脂吐出部の断面形状が、偏平比１．５以上の偏平形状で
あることを特徴とする樹脂コーティングダイス。