JPH10337786A

JPH10337786A - 長繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法及びその製造装置

Info

Publication number: JPH10337786A
Application number: JP10093956A
Authority: JP
Inventors: Takashi Niifuku; 隆志新福; Koichi Saito; 晃一斉藤
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性を上げても繊維の偏在や穴あきが生じ
ず、縦さけもしずらい、均一で含浸性に優れた長繊維強
化熱可塑性樹脂シートの製造方法及びその製造装置を提
供する。【解決手段】単一方向に沿う２本以上の強化用繊維束
２を含浸槽１を通過させて、該含浸槽１に貯留された溶
融樹脂を前記各強化用繊維束２に含浸させ、その後、該
溶融樹脂が含浸された強化用繊維束２（以下「含浸繊維
束４」という）を、出口ノズル１ｄ直前に配置された規
制格子５を通すことにより、１本づつに分離して引き揃
えて並べた後、これら含浸繊維束４を出口ノズル１ｄを
通しながら前記含浸槽１外へ引き出し、次いで、該含浸
繊維束４が固化する前に、賦形ロール６，７で前記個々
の含浸繊維束４を、前記出口ノズル１ｄ寸法に対してシ
ート出来上がり寸法が１．０５〜１．１０倍になるよう
に接合し、賦形し、冷却してシート状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続した強化用繊
維束に溶融樹脂を含浸させて、単一方向に整列した長繊
維で強化された長繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造す
る方法及び製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のものとしては、例えば特
開昭６１ー２２９５３５号公報、特公昭６３ー３７６９
４号公報、又は、特開平７ー２４８３０号公報に記載さ
れたようなものがある。

【０００３】特開昭６１ー２２９５３５号公報には、複
数の繊維束を櫛の目状の引揃え器によって引揃えたの
ち、溶融熱可塑性樹脂の塗膜を付与したロールに接触さ
せながら通過させ、冷却する長繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートの製造方法が提案されている。

【０００４】この方法によれば、繊維の偏在のない均一
な長繊維強化熱可塑性樹脂シートを得ることが可能であ
る。

【０００５】しかしながら、検討の結果、ドライな状態
で繊維束を引揃え、その引揃えた状態を保ちながらこれ
に樹脂塗膜付与ロールを接触させたものであり、含浸性
がいまだ不充分で補強効果に劣ることが判明した。

【０００６】また、特公昭６３ー３７６９４号公報に
は、強化用繊維束を張力下で、スプレダー表面上を接触
通過させることによって溶融樹脂を含浸させたのち、ロ
ールで賦形、冷却し、長繊維強化熱可塑性樹脂シートを
成形する方法が開示されている。

【０００７】この方法によれば、含浸性に優れた長繊維
強化熱可塑性樹脂シートを得ることができる。

【０００８】しかしながら、検討の結果、生産性、すな
わち引取り速度が低い場合には良好なシートを安定して
得ることができるが、引取り速度を数ｍ／ｍｉｎ〜十数
ｍ／ｍｉｎに上げた場合には、得られるシートには幅方
向における強化用繊維の偏りが生じ、均一な二次賦形成
形品が得られないなどの問題が生ずることが判明した。
さらには、この全体的な繊維の偏りとは別に、局部的な
繊維の偏りが生ずる結果として、しばしばシートに穴あ
きが発生し、製品としての価値を損ねる問題が生ずるこ
とも判明した。

【０００９】また、この方法の改善策として、本発明者
らは、強化用繊維束をドライな状態で引揃えたのち含浸
槽中のスプレダー表面に接触通過させる方法を検討した
が、生産性を上げたときの繊維の偏在やシートの穴あき
にはまったく改善がみられなかった。

【００１０】さらに、特開平７ー２４８３０号公報に
は、連続補強繊維のトウに熱可塑性樹脂を含浸させると
同時にテープ状にしたトウプリプレグを幅方向に複数引
き揃えて並べた後、加熱下、加圧してシートを成形する
方法が開示されている。

【００１１】この方法によれば、含浸性に優れた、繊維
の偏在のない均一な長繊維強化熱可塑性シートを得るこ
とが可能である。

【００１２】しかしながら、検討の結果、シート成形に
は、２段階のステップが必要であり、本発明の１段階ス
テップと比較してコストパーフォーマンス特性に劣る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記従来技術では解決できなかった各種の不都合を解消
し、生産性を上げても繊維の偏在や穴あきが生じず、縦
さけもしずらい、均一で含浸性に優れた長繊維強化熱可
塑性樹脂シートの製造方法及びその製造装置を提供する
ことを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】鋭意検討の結果、含浸繊
維を引き揃えて並べるような規制格子を含浸区域の出口
ノズル直前に配置し、更に固化する前に、賦形ロールで
個々の該含浸繊維束を出口ノズル寸法に対してシートの
出来上がり寸法が１．０５〜１．１０倍になるように接
合し、賦形し、冷却する方法が、穴あき、偏在性、縦さ
けまでも含む上記すべての問題をクリヤーできることを
見い出し、本発明に達した。

【００１５】すなわち、請求項１に記載の発明は、単一
方向に沿う２本以上の強化用繊維束を含浸槽を通過させ
て、該含浸槽に貯留された溶融樹脂を前記各強化用繊維
束に含浸させ、その後、該溶融樹脂が含浸された強化用
繊維束（以下「含浸繊維束」という）を、出口ノズル直
前に配置された規制格子を通すことにより、１本づつに
分離して引き揃えて並べた後、これら含浸繊維束を出口
ノズルを通しながら前記含浸槽外へ引き出し、次いで、
該含浸繊維束が固化する前に、賦形ロールで前記個々の
含浸繊維束を、前記出口ノズル寸法に対してシート出来
上がり寸法が１．０５〜１．１０倍になるように接合
し、賦形し、冷却してシート状に形成する長繊維強化熱
可塑性樹脂シートの製造方法としたことを特徴としてい
る。

【００１６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の構成に加え、前記規制格子は、複数のピンを有
し、前記含浸繊維束の一本づつが該各ピンの間に挿入さ
れることにより、１本づつ分離して引き揃えて並べられ
るように設定され、該規制格子は、前記含浸槽内で、前
記出口ノズルから上流側へ５０ｍｍ以内の位置に設置さ
れ、且つ、前記ピンの直径が５ｍｍ以内であることを特
徴とする。

【００１７】請求項３に記載の発明は、単一方向に沿う
２本以上の強化用繊維束が通過されることにより、溶融
樹脂が含浸される含浸槽と、出口ノズルの直前に配置さ
れ、前記溶融樹脂が含浸された強化用繊維束（以下「含
浸繊維束」という）が通過されることにより、１本づつ
に分離して引き揃えて並べる規制格子と、これら含浸繊
維束が通過されて前記含浸槽外に引き出される出口ノズ
ルと、該含浸槽外に引き出された含浸繊維束が固化する
前に、前記個々の含浸繊維束を、前記出口ノズル寸法に
対してシート出来上がり寸法が１．０５〜１．１０倍に
なるように接合し、賦形し、冷却してシート状に形成す
るための賦形ロールとを有する長繊維強化熱可塑性樹脂
シートの製造装置としたことを特徴としている。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の構成に加え、前記規制格子は、複数のピンを有し、前
記含浸繊維束の一本づつが該各ピンの間に挿入されるこ
とにより、１本づつ分離して引き揃えて並べられるよう
に設定され、該規制格子は、前記含浸槽内で、前記出口
ノズルから上流側へ５０ｍｍ以内の位置に設置され、且
つ、前記ピンの直径が５ｍｍ以内であることを特徴とす
る。

【００１９】以下に、上記各発明の各構成要件について
説明する。

【００２０】＜強化用繊維束＞本発明に用いられる強化
用繊維束としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、
高分子繊維など、公知のものを幅広く例示することがで
きる。これらは、単独、または２種以上組合わせて用い
られるが、補強効果及び入手容易性等の点でガラス繊維
が好適である。樹脂強化用として通常的に製造されて市
販されている連続状ガラス繊維束としては、ガラスロー
ビングがあげられる。通常、その平均繊維径は４〜３０
μｍ、フィラメント集束本数は４００〜１０，０００
本、及びテックス番手は３００〜２０，０００ｇ／ｋｍ
であるが、好ましくは平均繊維径９〜２３μｍ、集束本
数１，０００〜６，０００本のものである。補強効果の
観点から、表面には、熱可塑性樹脂に対する界面接着性
付与又は向上のために何等かの処理が施されていること
が好ましい。

【００２１】＜溶融樹脂＞強化用繊維束に含浸されるべ
き溶融樹脂は、熱可塑性樹脂であればその何れかを問わ
ない。とはいえ、通常の用途においては結晶性樹脂、た
とえばポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ
エステル系樹脂を用いることが普通である。

【００２２】上記の結晶性熱可塑性樹脂の中でも、通常
の用途向けには、性状および価格等の見地からポリオレ
フィン系樹脂が多用される。ポリオレフィン系樹脂とし
ては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテ
ン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オ
クテン、１−デセンなどの炭素数通常２〜１０個程度の
α−オレフィンの、結晶性単独重合体もしくは結晶性共
重合体またはこれらの２種以上からなる組成物などを包
含する概念である。なかでも、実用的にはポリプロピレ
ン、またはプロピレンを主成分とするプロピレンと他の
α−オレフィンとの結晶性共重合体が汎用性に富んでい
る。また、これらポリオレフィン系樹脂の場合には、補
強効果の観点から、ポリオレフィン系樹脂に不飽和カル
ボン酸もしくはその無水物をグラフト反応させた改質ポ
リオレフィン樹脂、あるいはポリオレフィン系樹脂とこ
の改質ポリオレフィン樹脂との混合物が好ましい。

【００２３】更に高い耐熱性が望まれる用途向けには、
各種のポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂が適合す
る。ポリアミド系樹脂としては、６−ナイロン、６，６
−ナイロン、１２−ナイロン、６，１０−ナイロンなど
をあげることができる。ポリエステル系樹脂としては、
ポリエチレンテレフタレート（略称ＰＥＴ）、ポリブチ
レンテレフタレート（略称ＰＢＴ）などをあげることが
できる。

【００２４】＜含浸槽＞この含浸槽は、溶融樹脂を所定
量貯留させながら流動させるための槽で、ヒーターを装
備して、使用する樹脂の融点より高い温度に温度調節で
きるものが好ましい。含浸槽は、例えば、以下の、開繊
ピン、溶融樹脂供給機構、強化繊維導入口、規制格子、
出口ノズルを備える。

【００２５】強化用繊維束に溶融樹脂を含浸させるため
の方法は、良好な含浸性が得られる方法であれば、公知
の方法がいずれも採用できる。下記の発明の実施の形態
にて、含浸性に優れた長繊維強化熱可塑性樹脂シートを
製造するための製造装置の一例を示す。

【００２６】＜開繊ピン＞開繊含浸手段として通常は開
繊ピンと称される断面略円形状の部材が用いられる。含
浸槽内で、強化用繊維束をこの開繊ピンに千鳥状に巻き
掛けながら引く、あるいは対をなした２本の開繊ピンの
間を接触させながら、もしくは非接触で通過させること
により含浸させることができる。

【００２７】開繊ピンは、含浸性の観点から、１系列あ
たり少なくとも３個もしくは３対用いるのが好ましい。
それらは、強化用繊維束の進路に沿って直線状、あるい
は千鳥状に配置される。開繊ピン対の間を強化用繊維束
を非接触で通過させる場合には、当然ながら直線上に配
置する必要がある。

【００２８】また、開繊ピンは、自由に回転するもので
も固定式のものでもどちらでもよい。形状は、通常は断
面略円形状であるが、多角柱の角をなめらかに落とした
ようなものであってもよい。太さは、円筒状ピンの直径
としてみた場合、通常５〜５０ｍｍ程度のものが用いら
れる。

【００２９】開繊ピン対の間を通過させる方法で含浸さ
せる場合には、強化用繊維束を接触通過させる場合で
も、非接触通過させる場合でも、例えばある強化用繊維
束の上側のピンと、その下側のピンとは共通のものとす
ることができる。

【００３０】開繊ピン対の間を強化用繊維を非接触で通
過させることのメリットは、含浸性が良好であるにもか
かわらず、強化用繊維束の受けるダメージが少ないた
め、高速運転した場合でも毛羽発生がほとんどなく、連
続的に安定生産が可能なことである。この時のピン間の
クリアランスは、好適には１０Ｄ〜５００Ｄ（Ｄ：強化
用繊維束を構成する単繊維の平均繊維径）である。１０
Ｄ未満では、高速安定性のメリットが少なくなり、逆に
５００Ｄを超える場合には、含浸性が悪化する。クリア
ランスを大きくした場合には、ピン自体も径の大きなも
のを使用するものが好ましい。また、すべて同じ太さの
ものを使用しても多少違った太さのものを使用してもど
ちらでもかまわない。

【００３１】＜溶融樹脂供給機構＞溶融樹脂供給機構と
しては、押出機が通常用いられる。押出機としては各種
のものが使用可能であって、単軸型、二軸型など何れで
あってもよい。溶融樹脂は、含浸槽に設けられた溶融樹
脂供給口から供給される。溶融樹脂供給口は、通常、含
浸槽の天板や、底板、あるいは上流側境壁に設けられ
る。

【００３２】＜強化用繊維束導入口＞強化用繊維束導入
口は、通常、前記含浸槽の上流側の境壁または天板に設
けられる。上流側の境壁に設けられる場合は、その形状
は、強化用繊維束を横方向に並べたものの断面形状であ
る横長長方形に適合するようなスリット形状であれば足
りる。上流側の天板に設けられる場合は、溶融樹脂が漏
れる心配がないので、上記のような形状であっても勿論
かまわないが、単なる大きな開口部でも足りる。

【００３３】＜規制格子＞溶融樹脂により含浸された強
化用繊維束は、規制格子により縦方向に引き揃えられ横
方向に均一に並べられる。規制格子としては各種のもの
が考えられるが図２に示すような櫛型の形状をしたもの
や、梯子型の形状をした規制格子が最もよく知られてい
る。櫛型のピンとピンの間に溶融樹脂により含浸された
強化用繊維束を通すことによって複数本の含浸繊維束が
引き揃えられる。

【００３４】規制格子は、出口ノズル直前がよく、極端
に出口ノズルから離すことは、引き揃えられた強化用繊
維束が規制格子と出口ノズルの間で繊維束の乱れを起こ
し適当でない。規制格子は、含浸槽内で、出口ノズルか
ら上流側へ５０ｍｍ以内に設置するのが望ましく、さら
には２５ｍｍ以内に設置するのが最適である。

【００３５】また、ピンの形状は、通常は断面略円形状
が望ましい。太さは、円筒状ピンの直径としてみた場
合、通常５．０ｍｍ以内のもので、特に、０．１ｍｍ〜
３．０ｍｍ程度のもが用いられる。０．０５ｍｍ未満の
ピンの径のものを用いると、ピンの剛性が低くなり、ピ
ンが曲がるなどして繊維束の乱れを起こし、あまり好ま
しくない。一方、５．０ｍｍ超えたピンを用いると、繊
維束と繊維をまったく含まない樹脂層に分離し、偏在を
示すために適当でない。

【００３６】＜出口ノズル＞前記含浸槽の下流側境壁に
設けられた出口ノズルの形状については、製造したい長
繊維強化熱可塑性樹脂シートの断面形状により決められ
る。

【００３７】ノズルの断面積は、希望する長繊維強化熱
可塑性樹脂シート中の強化用繊維束含有量と、使用する
ベースポリマーや強化用繊維束の種類によって決められ
る。たとえば、ポリプロピレン（比重０．９）をマトリ
クスとし、平均単繊維径１７μｍ、集束本数４０００本
のガラス繊維ロービング（比重２．６）を５０本使用
し、長繊維強化熱可塑性樹脂シート中のガラス繊維含有
量６０ｗｔ％としたい場合は、ノズル断面積は約１５５
ｍｍ²にすればよい。

【００３８】出口ノズルと規制格子を合体させたような
分割ノズル（図７）は、穴あき、偏在性に効果があるよ
うに、容易に推定できる。実際、穴あき、偏在性におい
ては効果があるものの、引取り速度が、２０ｍ／ｍｉｎ
以上では毛羽発生が多発し、ロングラン運転ができず
（１０分も運転できず）生産性に問題があることが解っ
た。このことから、出口ノズルと規制格子は、分割する
ことが望ましい。即ち、規制格子は含浸槽内で出口ノズ
ルから上流側へ５０ｍｍ以内に設置するのが望ましく、
さらには２５ｍｍ以内に設置するのが最適である。

【００３９】＜賦形ロール＞賦形ロールは、少なくとも
１組のニップロールから構成され、個々の含浸繊維束を
出口ノズル寸法に対してシートの出来上がり寸法が１．
０５〜１．１０倍になるように接合し、賦形し、冷却で
きるものであれば、特に制限はない。１．０５未満であ
れば、熱可塑性シートの穴あき、縦さけがひどく作業性
に問題があり、逆に１．１０を超える場合には、繊維の
偏り偏在性を示し、製品としての価値を損ねる問題が生
ずる。

【００４０】水冷等による温度調整が可能で、少なくと
も第一賦形ロール（出口ノズルに最も近いロール）につ
いては、圧力、もしくはクリアランスが調整可能である
ものが好ましい。

【００４１】

【発明の効果】かかる発明の製造方法及び製造装置によ
れば、強化用繊維束への溶融樹脂の含浸性、すなわち、
強化用繊維束の補強効果に優れ、かつ、生産性を上げた
場合でも幅方向の全体的な強化用繊維束の偏りや、局部
的な繊維の偏りによる穴あきがなく、縦さけがし難く、
均一な長繊維強化熱可塑性樹脂シートを得ることができ
る。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００４３】図１乃至図４は、この発明の実施の形態を
示す図である。

【００４４】図１は、本発明の製造装置の一態様を、強
化用繊維束の進路（複合材成形方向）に沿って鉛直平面
で切断した模式的縦断面図である。図２及び図３は、図
１の本発明の製造装置を構成する規制格子及び出口ノズ
ルの一態様を下流側正面から見た模式図である。図４
は、本発明の製造方法において、賦形ロールにより含浸
繊維束が接合される様子を示した模式的な平面図であ
る。

【００４５】図１において、符号１は含浸槽で、この含
浸槽１に単一方向に沿う２本以上の強化用繊維束２を上
流側（図１中左側）から下流側（図１中右側）に向けて
通過させることにより、この含浸槽１内に貯留された溶
融樹脂が含浸されるようになっている。

【００４６】これら強化用繊維束２は、含浸槽１の上流
側境壁１ａに設けられた強化用繊維束導入口１ｂを介し
て、この含浸槽１内に導入され、対をなして配置された
開繊ピン３の間を非接触状態にて進行するように設定さ
れている。このように開繊ピン３と非接触とすることで
繊維の間に溶融樹脂による含浸が行われる。

【００４７】この開繊ピン３は、上下に２本配置された
ものを一組として全体で４組配設されている。

【００４８】そして、これら溶融樹脂が含浸された各強
化用繊維束２（以下「含浸繊維束４」という）は、規制
格子５と、下流側境壁１ｃに形成された一つの出口ノズ
ル１ｄを通して引き取られ、含浸繊維束４が引き揃えら
れて並べられる。

【００４９】この規制格子５は、図２に示すように、下
部に設けられた長板部５ａと、この長板部５ａから上方
に向けて複数本所定間隔で突設されたピン５ｂとから構
成されている。これら各ピン５ｂの間に含浸繊維束４が
１本づつ通されることにより分離されるようになってい
る。また、出口ノズル１ｄは、図３に示すように、下流
側境壁１ｃに水平方向に一直線上に形成されている。そ
の規制格子５は、出口ノズル１ｄの上流側で、５０ｍｍ
以内に設置されていることが望ましく、ピン５ｂの直径
が５ｍｍ以内に設定されていることが望ましい。

【００５０】また、出口ノズル１ｄを通過して含浸槽１
外へ引き出された個々の含浸繊維束４は、固化する前
に、賦形ロール６，７により接合、賦形、冷却され、シ
ート状に成形され、引取ロール８により引き取られた
後、巻取ロール９に巻き取られるようになっている。

【００５１】その賦形ロール６，７による接合や賦形
は、出口ノズル１ｄの寸法Ｌ１に対してシートの出来上
がり寸法Ｌ２が、１．０５〜１．１０倍になるように設
定されている。

【００５２】

【実施例】以下に、本発明の製造方法及び製造装置を用
いて長繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した場合につ
いて説明する。

【００５３】（１）樹脂含浸性得られた長繊維強化熱可塑性樹脂シートの任意の箇所
を、繊維の方向に沿って、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍ
の短冊状に切出し、その一端の１０ｍｍを呈色指示薬で
あるメチルレッドのプロパノール溶液（メチルレッドの
プロパノール飽和溶液５０ｍｌに塩酸１ｍｌでｐｈを調
整してメチルレッドの発色性を向上させたもの）に３０
ｍｉｎ浸漬した後、呈色指示薬の液面上昇状況を観察し
た。１０本の試料について観察し、次の表１に従って判
定した。

【００５４】

【表１】（２）曲げ強度得られた長繊維強化熱可塑性樹脂シートの任意の箇所
を、１５０ｍｍ長さに１０枚切断した。繊維の方向がす
べて略同一となるようにして、これら切断シート１０枚
を重ね、２００℃に調整された加熱プレスによって積層
した。圧力は０．２ＭＰａ、時間は５分とした。その後
すばやく水冷冷却プレスに移し、同圧、同時間で冷却し
た。積層板の中央部から、繊維の方向に、長さ１００ｍ
ｍ、幅１０ｍｍの短冊片５枚を切出し、この短冊片を試
験片とする以外はＪＩＳＫ−７２０３に準じて曲げ試験
を行った。

【００５５】（３）強化用繊維の偏在得られた長繊維強化熱可塑性樹脂シートの任意の箇所を
長さ５０ｍｍ、幅方向１０ｍｍに切断し、それぞれ灰分
を測定した。この２０者を比較し、ばらつきの程度を調
べることで、強化用繊維束の偏在を評価した。ばらつき
の程度は、標準偏差値で表した。計測値は１０個の試料
について得られた個別計測値の平均値とした。

【００５６】（４）穴あき連続運転４時間にわたって穴あきの有無を目視観察し
た。穴あきの箇所を数え、次表２に従って判定した。

【００５７】

【表２】（５）縦さけ性評価得られた長繊維強化熱可塑性樹脂シートの任意の箇所
を、長さ１０ｍｍ、幅２００ｍｍの短冊片５枚を切り出
し、この短冊片を試験片とする以外はＪＩＳＫ−７１
１３に準じて一方向に配列された方向の９０゜方向（一
方向シートの横方向）引張試験を行った。

【００５８】９０゜方向（一方向シートの横方向）引張
強度が低い値を示せば、その材料は縦さけし易い材料で
あり、反対に引張強度が高い値を示せば、その材料は縦
さけしにくい材料であることを示唆する。

【００５９】［実施例１］この実施例１では、図１乃至
図４に示された製造装置を用いて長繊維強化熱可塑性樹
脂シートを製造した。

【００６０】「強化用繊維束２」としてガラス繊維のロ
ービング２［平均単繊維径１７μｍ、テックス番手２３
１０ｇ／ｋｍ、集束本数４０００本］２０本を水平に並
べて含浸槽１の強化用繊維束導入口１ｂから供給し、こ
の含浸槽１を通過させながら連続的に下流側から引き取
る一方で、この含浸槽１内へ押出し機（不図示）からは
改質ポリプロピレン［無水マレイン酸改質物（Ｍ−Ｐ
Ｐ）、結晶融点（ＤＥＣ測定）、ＭＲＦ（２３０℃，２
１．２Ｎ）：１３０ｇ／１０ｍｉｎ］の溶融物（溶融樹
脂）を供給すると共に開繊されたロービング２の間に溶
融樹脂を充分に含浸させた。

【００６１】開繊ピン３は、上下に２本配置されたもの
を一組として全体で３組配設されており、各組の上段開
繊ピン３と下段開繊ピン３との間の距離（クリアラン
ス）Ｌ３を１ｍｍに設定した。含浸槽１内の温度は２７
０℃に調整した。規制格子５は、出口ノズル１ｄから上
流側の方向２５ｍｍの位置に設置し、又、規制格子５の
ピン５ｂの径は、１．０ｍｍのものを使用した。また、
出口ノズル１ｄとしては、図３に示すような、縦０．３
０ｍｍ、横２００ｍｍの単一ノズルを用い、このノズル
１ｄに「含浸繊維束４」である含浸ロービング４、２０
本全部を通過させるようにした。引取り速度は２０ｍ／
ｍｉｎとした。

【００６２】出口ノズル１ｄから引出された各含浸ロー
ビング４は４０℃に調整された「賦形ロール６，７」で
ある２組のニップロール６，７にて接合、賦形、冷却さ
れた。出口ノズル１ｄから、第１ニップロール６中心ま
での水平距離は１５０ｍｍとした。また、ニップロール
６，７の圧力は、賦形後の製品幅が２１６ｍｍ（出口ノ
ズル寸法Ｌ１に対して出来上がり製品寸法Ｌ２が１．０
８倍）になるように調整した。

【００６３】この実施例１によれば、運転中において穴
あきがまったく発生せず、優秀と判定された。得られた
長繊維強化熱可塑性樹脂シートのガラス含有率は６０ｗ
ｔ％であり、繊維の偏在性もなく、含浸性は「優秀」に
格付けられ、縦さけも起こりにくい取り扱いやすいもの
が得られた。これらの結果は、表３に示した。

【００６４】［実施例２］この実施例２は、規制格子５
として、出口ノズル１ｄから上流側の方向２５ｍｍの位
置に設置し、規制格子５のピン５ｂの径は、０．７ｍｍ
のものを使用する以外は実施例１と同様にして長繊維強
化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００６５】この実施例２によれば、運転中において穴
あきがまったく発生せず、優秀と判定された。得られた
長繊維強化熱可塑性樹脂シートのガラス含有率は６０ｗ
ｔ％であり、繊維の偏在性もなく、含浸性は「優秀」に
格付けられ、縦さけも起こりにくい取り扱いやすいもの
が得られた。これらの結果は、表３に示した。

【００６６】［実施例３］この実施例３は、規制格子５
として、出口ノズル１ｄから上流側の方向２５ｍｍの位
置に設置し、規制格子５のピン５ｂの径は、２．５ｍｍ
のものを使用する以外は実施例１と同様にして長繊維強
化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００６７】この実施例３によれば、運転中において穴
あきがまったく発生せず、優秀と判定された。得られた
長繊維強化熱可塑性樹脂シートのガラス含有率は６０ｗ
ｔ％であり、繊維の偏在性もなく、含浸性は「優秀」に
格付けられ、縦さけも起こりにくい取り扱いやすいもの
が得られた。これらの結果は、表３に示した。

【００６８】［実施例４］この実施例４は、規制格子５
として、出口ノズル１ｄから上流側の方向２５ｍの位置
に設置し、規制格子５のピン５ｂの径は、５．０ｍｍの
ものを使用する以外は実施例１と同様にして長繊維強化
熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００６９】この実施例４によれば、運転中において穴
あきがまったく発生せず、優秀と判定された。得られた
長繊維強化熱可塑性樹脂シートのガラス含有率は６０ｗ
ｔ％であり、繊維の偏在性もなく、含浸性は「優秀」に
格付けられ、縦さけも起こりにくい取り扱いやすいもの
が得られた。これらの結果は、表３に示した。

【００７０】［実施例５］この実施例５は、ニップロー
ル６，７の圧力を、賦形後の製品寸法Ｌ２が２１２ｍｍ
（出口ノズル寸法Ｌ１に対して出来上がり製品寸法Ｌ２
が１．０６倍）になるように調整する以外は実施例１と
同様にして長繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００７１】この実施例５によれば、運転中において穴
あきがまったく発生せず、優秀と判定された。得られた
長繊維強化熱可塑性樹脂シートのガラス含有率は６０ｗ
ｔ％であり、繊維の偏在性もなく、含浸性は「優秀」に
格付けられ、縦さけも起こりにくい取り扱いやすいもの
が得られた。これらの結果は、表３に示した。

【００７２】［実施例６］この実施例６は、規制格子５
として、出口ノズル１ｄから上流側の方向４０ｍｍの位
置に設置し、規制格子５のピン５ｂの径は、１．０ｍｍ
のものを使用する以外は実施例１と同様にして長繊維強
化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００７３】この実施例６によれば、運転中において穴
あきがまったく発生せず、優秀と判定された。得られた
長繊維強化熱可塑性樹脂シートのガラス含有率は６０ｗ
ｔ％であり、繊維の偏在性もなく、含浸性は「優秀」に
格付けられ、縦さけも起こりにくい取り扱いやすいもの
が得られた。これらの結果は、表３に示した。

【００７４】［比較例１］この比較例１は、規制格子５
を配置しなかった以外は、実施例１と同様にして長繊維
強化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００７５】この比較例１により得られた長繊維強化熱
可塑性樹脂シートのガラス含有量は６０ｗｔ％で、含浸
性は「優秀」に格付けられたものの、繊維の偏在につい
ては改善が見られなかった。これらの結果は表３に示し
た。

【００７６】［実施例７］この実施例７は、規制格子５
として、出口ノズル１ｄから上流側の方向２５ｍｍの位
置に設置し、規制格子５のピン５ｂの径は、８．０ｍｍ
のものを使用する以外は実施例１と同様にして長繊維強
化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００７７】この実施例７により得られた長繊維強化熱
可塑性樹脂シートのガラス含有量は６０ｗｔ％で、含浸
性は「優秀」に格付けられ、繊維の偏在、穴あきについ
ては若干の改善が見られた。これらの結果は表３に示し
た。

【００７８】［実施例８］この実施例８は、規制格子５
として、出口ノズル１ｄから上流側の方向７５ｍｍの位
置に設置し、規制格子５のピン５ｂの径は、１．０ｍｍ
のものを使用する以外は実施例１と同様にして長繊維強
化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００７９】この実施例８により得られた長繊維強化熱
可塑性樹脂シートのガラス含有量は６０ｗｔ％で、含浸
性は「優秀」に格付けられ、穴あき、繊維の偏在につい
ては若干の改善が見られた。これらの結果は表３に示し
た。

【００８０】［比較例２］この比較例２は、ニップロー
ル６，７の圧力を、賦形後の製品寸法Ｌ２が２０４ｍｍ
（出口ノズル寸法Ｌ１に対して出来上がり製品寸法Ｌ２
が１．０２倍）になるように調整する以外は実施例１と
同様にして長繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００８１】この比較例２により得られた長繊維強化熱
可塑性樹脂シートのガラス含有量は６０ｗｔ％で、含浸
性は「優秀」に格付けられたものの、穴あきについては
改善が見られなかった。これらの結果は表３に示した。

【００８２】［比較例３］この比較例３は、ニップロー
ル６，７の圧力を、賦形後の製品寸法Ｌ２が２３０ｍｍ
（出口ノズル寸法Ｌ１に対して出来上がり製品寸法Ｌ２
が１．１５倍）になるように調整する以外は実施例１と
同様にして長繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００８３】この比較例３により得られた長繊維強化熱
可塑性樹脂シートのガラス含有量は６０ｗｔ％で、含浸
性は「優秀」に格付けられたものの、偏在については改
善が見られなかった。これらの結果は表３に示した。

【００８４】［比較例４］この比較例４は、出口ノズル
１ｄとして、比較例１と同様に、図３にあるような縦
０．３０ｍｍ、横２００ｍｍの単一ノズルを用い、この
ノズル１ｄに含浸ロービング４、２０本全部通過させる
ようにした。また、繊維の偏在を改善する目的で、ロー
ビング２は、含浸槽１に導入する直前に櫛状の引き揃え
機によって、その歯と歯の間にロービング２を１本ずつ
通すようにして全幅２００ｍｍに引き揃えた。これ以外
は実施例１と同様にして長繊維強化熱可塑性樹脂シート
を製造した。

【００８５】この比較例４により得られた長繊維強化熱
可塑性樹脂シートのガラス含有率は６０ｗｔ％で、含浸
性は「優秀」に格付けされたものの、穴あきや繊維の偏
在性については改善が見られなかった。これらの結果は
表３に示した。

【００８６】［比較例５］この比較例５は、図５に示さ
れた製造装置を用いて長繊維強化熱可塑性樹脂シートを
製造した。

【００８７】すなわち、「強化用繊維束２」としてガラ
ス繊維のロービング２［平均単繊維径１７μｍ、テック
ス番手２３１０ｇ／ｋｍ、集束本数４０００本］２０本
を、櫛状の引き揃え機１３によって、その歯と歯の間に
ロービング２を１本ずつ通すようにして全幅２００ｍｍ
に引き揃え、この装置を通過させながら連続的に下流側
から引き取った。一方、この装置の第１含浸ロール１４
へは、押出し機（不図示）から改質ポリプロピレン［無
水マレイン酸改質物（Ｍ−ＰＰ）、結晶融点（ＤＳＣ測
定）、ＭＦＲ（２３０℃，２１．２Ｎ）：１３０ｇ／１
０ｍｉｎ］の溶融物（溶融樹脂）を塗布した。第１〜第
３含浸ロール１４，１５，１６の温度は２７０℃に調整
した。その後、「含浸繊維束４」としての含浸ロービン
グ４は、除冷炉１７内で冷却された。引取り速度は０．
５ｍ／ｍｉｎの条件で、幅２１６ｍｍの長繊維強化熱可
塑性樹脂シートを製造した。図５中符号１８は張力調整
ロール、符号８は引取ロール、符号９は巻取ロールであ
る。

【００８８】この比較例５では、運転中において穴あき
が発生せず、又、得られた長繊維強化熱可塑性樹脂シー
トは、ガラス含有率が６５ｗｔ％であり、繊維の偏在性
もなかったが、縦さけが見られ、又、肝心の含浸性が不
満足のもであった。これらの結果は表３に示した。

【００８９】［比較例６］この比較例６は、図１に示す
規制格子５を配置していない製造装置を用いて長繊維強
化熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００９０】すなわち、「強化用繊維束２」としてのガ
ラス繊維のロービング２［平均単繊維径１７μｍ、テッ
クス番手２３１０ｇ／Ｋｍ、集束本数４０００本］１本
を水平に並べて含浸槽１の強化用繊維束導入口１ｂから
供給し、この含浸槽１を通過させながら連続的に下流側
から引き取る一方で、この含浸槽１内へ押出し機（不図
示）からは改質ポリプロピレン［無水マレイン酸改質物
（Ｍ−ＰＰ）、結晶融点（ＤＳＣ測定）、ＭＦＲ（２３
０℃，２１．２Ｎ）：１３０ｇ／１０ｍｉｎ］の溶融物
（溶融樹脂）を供給すると共に開繊されたロービング２
の間に溶融樹脂を充分に含浸させた。

【００９１】上下２本で一組の開繊ピン３を３組設け、
各対の上段開繊ピン３と下段開繊ピン３との間の距離
（クリアランス）Ｌ３を１ｍｍに設定した。含浸槽１内
の温度は２７０℃に調整した。出口ノズル１ｄとして
は、図３に示すような、縦０．３０ｍｍ、横１０ｍｍの
単一ノズルを用い、このノズル１ｄに含浸ロービング
２、１本全部を通過させるようにし、単一方向強化テー
プ２０（以下「トウプリプレグ２０」という）を製造し
た。引取り速度は２０ｍ／ｍｉｎとした。

【００９２】製造したトウプリプレグ２０、２０本を図
６に示された櫛状の引き揃え機２１によって、その歯と
歯の間にトウプリプレグ２０を１本ずつ通すようにして
全幅２００ｍｍに引き揃え、ヒーター２２を温度２００
℃に、加熱ロール２３を温度２００℃にし、加圧して、
引取り速度３ｍ／ｍｉｎの条件で幅２１６ｍｍの長繊維
強化熱可塑性樹脂シートを製造した。なお、符号２４は
冷却ロール、２５は巻取ロールである。

【００９３】この比較例６によれば、運転中において穴
あきがまったく発生せず、優秀と判定された。得られた
長繊維強化熱可塑性樹脂シートのガラス含有率は６２ｗ
ｔ％であり、繊維の偏在性もなく、含浸性は「やや不
良」に格付けられ、縦さけも起こりにくい取り扱いやす
いものが得られた。しかし、この方法は２段階のステッ
プで製造されるので、生産性に劣るばかりでなくコスト
パフォーマンスに劣る。これらの結果は、表３に示し
た。

【００９４】［比較例７］この比較例７は、図１の規制
格子５を配置していない製造装置を用いて長繊維強化熱
可塑性樹脂シートを製造した。

【００９５】すなわち、「強化用繊維束２」としてのガ
ラス繊維のロービング２［平均単繊維径１７μｍ、テッ
クス番手２３１０ｇ／Ｋｍ、集束本数４０００本］２０
本を水平に並べて含浸槽１の強化用繊維束導入口１ｂか
ら供給し、この含浸槽１を通過させながら連続的に下流
側から引き取る一方で、この含浸槽１内へ押出し機（不
図示）からは改質ポリプロピレン［無水マレイン酸改質
物（Ｍ−ＰＰ）、結晶融点（ＤＳＣ測定）、ＭＦＲ（２
３０℃，２１．２Ｎ）：１３０ｇ／１０ｍｉｎ］の溶融
物（溶融樹脂）を供給すると共に開繊されたロービング
２の間に溶融樹脂を充分に含浸させた。

【００９６】上下２本で一組の開繊ピン３を３組設け、
各対の上段開繊ピン３と下段開繊ピン３との間の距離
（クリアランス）Ｌ３を１ｍｍに設定した。含浸槽１内
の温度は２７０℃に調整した。出口ノズル１ｄとして
は、図７に示すような、縦０．３５ｍｍ、縦７．４ｍｍ
のノズル２０個を１．２ｍｍ間隔で水平方向に一列に設
置したものを使用し、ノズル１穴につきロービング２を
１本を通過させるようにした。引取り速度は、２０ｍ／
ｍｉｎとした。

【００９７】このノズル１ｄから引出された各含浸ロー
ビング４は４０℃に調整された２組のニップロール６，
７にて接合、賦形、冷却された。ノズル出口１ｄから、
第１ニップロール６中心までの水平距離は１５０ｍｍと
した。また、ニップロール６，７の圧力は、賦形後の製
品寸法Ｌ２が２１６ｍｍになるように調整した。

【００９８】かかる比較例７によれば、引取り速度が、
２０ｍ／ｍｉｎでは毛羽発生が多発し、ロングラン運転
ができず（１０分も運転できず）生産性に問題があるこ
とが解った。しかし、毛羽発生が起こらなかった状態に
おいては、穴あきがまったく発生せず、優秀と判定され
た。得られた長繊維強化熱可塑性樹脂シートのガラス含
有率は６０ｗｔ％であり、繊維の偏在性もなく、含浸性
は「優秀」に格付けられ、縦さけも起こりにくい取り扱
いやすいものが得られた。これらの結果は、表３に示し
た。

【００９９】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す製造装置の説明図
である。

【図２】同実施の形態に係る規制格子を示す正面図であ
る。

【図３】同実施の形態に係る出口ノズルを示す正面図で
ある。

【図４】同実施の形態に係る賦形ロールにより含浸繊維
束が接合される様子を示した平面図である。

【図５】比較例の、引揃え繊維束を樹脂塗膜付与ロール
に接触させるタイプの製造装置の一態様を示す図１に相
当する説明図である。

【図６】比較例の、長繊維強化熱可塑性樹脂シートを２
段階ステップで製造する製造装置の一態様を示す図１に
相当する説明図である。

【図７】比較例の、分割ノズル（出口ノズルと規制格子
を合体したタイプ）の一態様を示す正面図である。

【符号の説明】

１含浸槽１ａ上流側境壁１ｂ強化用繊維束導入口１ｃ下流側境壁１ｄ出口ノズル２強化用繊維束３開繊ピン４含浸繊維束５規制格子５ａ長板部５ｂピン６，７ニップロール８引取ロール９巻取ロール１３櫛状の引き揃え機１４，１５，１６含浸ロール１７除冷炉１８張力調整ロール２０トゥプリプレグ２１櫛状の引き揃え機２２ヒーター２３加熱ロール２４冷却ロール２５巻取ロールＬ１出口ノズル寸法Ｌ２出来上がり製品寸法Ｌ３上段開繊ピンと下段開繊ピンとの間の距離（クリ
アランス）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一方向に沿う２本以上の強化用繊維束
を含浸槽を通過させて、該含浸槽に貯留された溶融樹脂
を前記各強化用繊維束に含浸させ、その後、該溶融樹脂
が含浸された強化用繊維束（以下「含浸繊維束」とい
う）を、出口ノズル直前に配置された規制格子を通すこ
とにより、１本づつに分離して引き揃えて並べた後、こ
れら含浸繊維束を出口ノズルを通しながら前記含浸槽外
へ引き出し、次いで、該含浸繊維束が固化する前に、賦
形ロールで前記個々の含浸繊維束を、前記出口ノズル寸
法に対してシート出来上がり寸法が１．０５〜１．１０
倍になるように接合し、賦形し、冷却してシート状に形
成することを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂シート
の製造方法。
【請求項２】前記規制格子は、複数のピンを有し、前
記含浸繊維束の一本づつが該各ピンの間に挿入されるこ
とにより、１本づつ分離して引き揃えて並べられるよう
に設定され、該規制格子は、前記含浸槽内で、前記出口ノズルから上
流側へ５０ｍｍ以内の位置に設置され、且つ、前記ピン
の直径が５ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１記
載の長繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法。
【請求項３】単一方向に沿う２本以上の強化用繊維束
が通過されることにより、溶融樹脂が含浸される含浸槽
と、出口ノズルの直前に配置され、前記溶融樹脂が含浸され
た強化用繊維束（以下「含浸繊維束」という）が通過さ
れることにより、１本づつに分離して引き揃えて並べる
規制格子と、これら含浸繊維束が通過されて前記含浸槽外に引き出さ
れる出口ノズルと、該含浸槽外に引き出された含浸繊維束が固化する前に、
前記個々の含浸繊維束を、前記出口ノズル寸法に対して
シート出来上がり寸法が１．０５〜１．１０倍になるよ
うに接合し、賦形し、冷却してシート状に形成するため
の賦形ロールとを有することを特徴とする長繊維強化熱
可塑性樹脂シートの製造装置。
【請求項４】前記規制格子は、複数のピンを有し、前
記含浸繊維束の一本づつが該各ピンの間に挿入されるこ
とにより、１本づつ分離して引き揃えて並べられるよう
に設定され、該規制格子は、前記含浸槽内で、前記出口ノズルから上
流側へ５０ｍｍ以内の位置に設置され、且つ、前記ピン
の直径が５ｍｍ以内であることを特徴とする請求項３記
載の長繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造装置。