KR20100053675A

KR20100053675A - 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR20100053675A
Application number: KR1020107007120A
Authority: KR
Inventors: 나오유끼 다시로; 다까야스 후지우라; 가즈야 다까무라; 세이지 젠께
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-05-20
Also published as: CN101815602A; ES2791893T3; EP2206591A1; US8910690B2; CN101815602B; EP2206591B1; KR101161497B1; US20100230040A1; WO2009044641A1; EP2206591A4; US20120225149A1; US8236127B2

Abstract

본 발명은 강화용 섬유 다발(장섬유 강화 수지 스트랜드)의 연속적인 인출 작업을 원활하게 행할 수 있는 장섬유 강화 수지 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발(A)의 말단부 및 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발(B)의 선단부에 대하여, 섬유량이 본래의 약 절반이 되는 섬유량 반감단부(A1, B1)를 각각 형성하고, 이것들 섬유량 반감단부의 강화용 단섬유끼리를 에어 스플라이서에 의해 교락한 교락부(C1)를 형성하는 동시에, 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발(B)에 있어서의 섬유량 반감단부보다도 하류측 부분의 강화용 단섬유끼리를 에어 스플라이서에 의해 교락한 교락부(C2)를 형성한다.

Description

장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법 및 제조 장치 {PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING LONG-FIBER-REINFORCED THERMOPLASTIC RESIN PELLET}

본 발명은, 회전 권취체로부터 연속적으로 인출되는 강화용 섬유 다발을 사용해서 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿(이하, 단순히 장섬유 강화 수지 펠릿이라고도 함)은, 사출 성형용의 원료로서 사용되는 것이다.

장섬유 강화 수지 펠릿의 제조에는, 다수개의 강화용 단섬유(필라멘트)를 집속하여 이루어지는 강화용 섬유 다발(로빙)이 권취된 회전 권취체(로빙 패키지)가 이용된다. 구체적으로, 회전 권취체로부터 인출된 강화용 섬유 다발을 연속적으로 함침 다이로 도입하여, 강화용 섬유 다발에 용융한 열가소성 수지를 함침시키는 동시에, 이 함침 다이로부터 연속적으로 인수된 장섬유 강화 수지 스트랜드를 소정 길이로 절단함으로써, 장섬유 강화 수지 펠릿이 제조된다.

상술한 바와 같이, 장섬유 강화 수지 펠릿의 제조에는 강화용 섬유 다발(장섬유 강화 수지 스트랜드)을 연속적으로 인출하는 것을 필요로 하므로, 이 인출 작업에 장해가 발생하면, 장섬유 강화 수지 펠릿을 효율적으로 생산할 수 없다.

본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 강화용 섬유 다발(장섬유 강화 수지 스트랜드)의 연속적인 인출 작업을 원활하게 행할 수 있는 장섬유 강화 수지 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 제1 발명은 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하는 방법이며, 다수의 강화용 단섬유가 집속된 강화용 섬유 다발을 회전 권취체로부터 연속적으로 인출하는 공정과, 상기 회전 권취체로부터 인출된 강화용 섬유 다발을 연속적으로 함침 다이로 도입하는 동시에, 도입된 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시켜 수지 함침 강화용 섬유 다발을 생성하는 공정과, 상기 함침 다이의 하류측에 설치된 트위스팅 기기(twisting machine)에 의해, 상기 함침 다이를 연속적으로 통과하고 있는 수지 함침 강화용 섬유 다발에 꼬임을 부여해서 장섬유 강화 수지 스트랜드를 생성하는 공정과, 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수하면서, 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 절단하여 펠릿을 생성하는 공정을 포함하고, 상기 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하는 공정은, 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발을 서로 연결하는 작업을 포함하고, 상기 서로 연결하는 작업에서는 상기 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 종단부 부분과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 개시단부 부분의 양쪽에 대해서, 각각 강화용 섬유 다발의 길이 방향의 소정 범위에 걸쳐 당해 길이 방향과 직교하는 단면 방향의 일부를 제거함으로써, 상기 강화용 섬유 다발의 단면에 있어서의 섬유량이 본래의 약 절반인 섬유량 반감단부를 형성하는 동시에, 에어 스플라이서에 의해, 상기 다 사용한 회전 권취체의 섬유량 반감단부 및 새로운 회전 권취체의 섬유량 반감단부의 각각의 강화용 단섬유끼리를 그 길이 방향에 있어서의 한 군데 이상에서 교락시키고, 또한 상기 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발에 있어서의 상기 섬유량 반감단부보다도 상류측의 부분이며 상기 단면 방향의 일부가 제거되어 있지 않은 부분인 섬유량 비삭감단부에 있어서, 그 길이 방향에 있어서의 한 군데 이상에서, 에어 스플라이서에 의해 강화용 단섬유끼리를 교락시키는 것을 특징으로 하는 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법을 제공한다.

또한, 제2 발명은 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 장치이며, 강화용 섬유 다발이 원통 형상으로 회전 권취된 회전 권취체와, 상기 회전 권취체의 내주측으로부터 강화용 섬유 다발을 차례로 인출하기 위한 강화용 섬유 다발 조출 장치와, 상기 강화용 섬유 다발 조출 장치에 의해 상기 회전 권취체로부터 연속적으로 인출된 강화용 섬유 다발이 도입되어, 당해 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시켜서 수지 함침 강화용 섬유 다발을 생성하기 위한 함침 다이와, 상기 함침 다이의 하류측에 설치되어, 상기 함침 다이로부터 상기 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수하기 위한 인수기와, 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 절단하기 위한 절단 부재를 구비하고, 상기 강화용 섬유 다발 조출 장치는 상기 회전 권취체의 내주면에 대하여 지름 방향의 외측으로 압박됨으로써 상기 권취층의 붕락을 억제하는 복수의 붕락 억제 부재와, 강화용 섬유 다발이 차례로 인출됨에 따라서 점차 지름 방향의 외측으로 변위하는 상기 회전 권취체의 내주면에 추종하여 상기 복수의 붕락 억제 부재를 지름 방향의 외측으로 변위시키는 압박 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치를 제공한다.

또한, 제3 발명은 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 장치이며, 강화용 섬유 다발이 각각 원통 형상으로 회전 권취된 복수의 회전 권취체와, 하나의 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 말단부와 다음에 강화용 섬유 다발을 취출하는 대상이 되는 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 선단부가 직렬로 연결된 상기 각 회전 권취체를 각각 회전시키는 일 없이, 당해 각 회전 권취체로부터 차례로 강화용 섬유 다발을 조출하도록 구성된 강화용 섬유 다발 조출 장치와, 상기 강화용 섬유 다발 조출 장치에 의해 상기 회전 권취체로부터 연속적으로 인출된 강화용 섬유 다발이 도입되어, 당해 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시켜서 수지 함침 강화용 섬유 다발을 생성하기 위한 함침 다이와, 상기 함침 다이의 하류측에 설치되어, 상기 함침 다이로부터 상기 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수하기 위한 인수기와, 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 절단하기 위한 절단 부재를 구비하고, 상기 강화용 섬유 다발 조출 장치는 상기 각 회전 권취체를 각각의 축선이 상하 방향을 향한 기립 자세로 보유 지지하는 코어 가이드와, 상기 각 회전 권취체의 상방에 설치되어, 상기 회전 권취체로부터 함침 다이로 유도되는 강화용 섬유 다발의 도중부를 지지하는 강화용 섬유 다발 취출 가이드를 구비하고, 평면도에 있어서 상기 강화용 섬유 다발 취출 가이드와 상기 회전 권취체의 축심점을 연결하는 직선의 연장선이 당해 회전 권취체의 외주원과 교차하는 점을 최원점이라 한 경우에, 상기 축심점과 상기 최원점을 포함하는 연직면에 직교하는 방향으로부터 보는 정면도에 있어서, 상기 최원점으로부터 상기 강화용 섬유 다발 취출 가이드로 연장되는 강화용 섬유 다발 패스라인과 당해 회전 권취체의 축심선이 이루는 취출각이 당해 회전 권취체의 외주원의 지름 치수에 관계없이 항상 45°이하가 되도록, 상기 각 회전 권취체와 강화용 섬유 다발 취출 가이드가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 강화용 섬유 다발(장섬유 강화 수지 스트랜드)의 연속적인 인출 작업을 원활하게 행할 수 있다.

도 1은 제1 발명에 관한 제조 방법을 실시하기 위한 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 트위스팅 롤러를 설명하기 위한 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 트위스팅 롤러의 꼬임 각도를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 제1 발명에 관한 제조 방법 중 강화용 섬유 다발끼리를 이어 붙이는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 제2 발명에 관한 실시 형태(제2 실시 형태)의 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 있어서의 강화용 섬유 다발 조출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 있어서의 베이스 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 6에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치의 주요부의 구성을 도시한 평면도이다.
도 9는 도 6에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치에 있어서 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발이 인출되는 모습을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9에 있어서의 떠오름 방지 부재를 도시한 단면도이다.
도 11은 섬유 다발 포장체의 구성을 도시한 측면 단면도이다.
도 12는 제3 발명에 관한 실시 형태(제3 실시 형태)의 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 13은 제3 실시 형태에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치의 전체 구성을 도시한 정면도이다.
도 14는 도 13에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치의 주요부를 도시한 단면도이다.
도 15는 도 13에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치에 있어서의 취출각 θ2를 설명하기 위한 도면이며, 2개의 회전 권취체와 강화용 섬유 다발 취출 가이드와의 위치 관계를 도시한 평면도이다.
도 16은 도 15의 각 회전 권취체를 각각 XVI 화살표 방향으로부터 본 정면도이다.
도 17은 제3 발명에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치에 있어서의 취출각을 설명하기 위한 다른 도면이며, 2개의 회전 권취체 및 강화용 섬유 다발 취출 가이드의 배치 위치 관계를 도시한 평면도이다.
도 18은 도 17의 각 회전 권취체를 각각 XⅧ 화살표 방향으로부터 본 정면도이다.
도 19는 제3 발명에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치의 다른 전체 구성을 도시한 정면도이다.
도 20은 꼬임을 행하는 인발법에 의해 얻을 수 있는 장섬유 강화 수지 펠릿을 도시한 모식도이다.
도 21은 꼬임을 행하지 않는 인발법에 의해 얻을 수 있는 장섬유 강화 수지 펠릿을 도시한 모식도이다.
도 22는 제2 종래 기술을 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 본 발명을 구체화한 일례이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 성격의 것은 아니다.

(제1 실시 형태)

도 1은 제1 발명에 관한 제조 방법을 실시하기 위한 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 회전 권취체(1)로부터 인출된 강화용 섬유 다발(2)은, 여러 개(도 1의 예에서는 3개)가 정렬되어, 한 쌍의 가열용 롤러(6A, 6B)를 구비한 예열용 가열 장치(5)로 유도된다. 강화용 섬유 다발(2)은 예열용 가열 장치(5)에 의해 승온된 상태에서, 함침 다이(7) 내로 유도된다. 이 함침 다이(7)에는, 스크류(11)를 내장하는 압출기(10)로부터, 용융 수지(용융한 열가소성 수지)(3)가 연속 공급된다. 또한, 상기 함침 다이(7)의 내부에는 강화용 섬유 다발(2)에 대하여 용융 수지(3)를 함침시키기 위한 여러 개의 함침 롤러(9)가 배치되어 있다. 함침 다이(7)의 출구에는, 꼬임이 부여된 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 단면 원 형상의 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)의 선 지름을 정하는 다이 노즐(8)이 부착되어 있다.

용융 수지는 함침 다이(7)를 통과하는 강화용 섬유 다발(2)에 대하여 함침되고, 용융 수지를 함침한 강화용 섬유 다발(2)이 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어진다. 이 함침 다이(7)의 하류측에 설치된 트위스팅 기기로서의 트위스팅 롤러(13A, 13B)는, 수지 함침 강화용 섬유 다발에 대하여 꼬임을 부여하도록 되어 있다. 그리고 꼬임이 부여된 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)는, 트위스팅 롤러(13A, 13B)에 의해 함침 다이(7)로부터 연속적으로 인수된다.

함침 다이(7)의 다이 노즐(8)로부터 인출된 고온의 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)는, 냉각 수조(12)에 의해 냉각 경화되어, 트위스팅 롤러(13A, 13B)로 유도된다. 그리고 트위스팅 롤러(13A, 13B)의 하류측으로 유도된 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)는, 페레타이저(14)에 의해 소정 길이로 절단되어 장섬유 강화 수지 펠릿이 된다.

도 2는 도 1에 도시한 트위스팅 롤러를 설명하기 위한 측면도이다. 도 3은 도 2에 도시한 트위스팅 롤러의 꼬임 각도를 설명하기 위한 평면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 트위스팅 롤러(13A, 13B)의 회전 축선은, 평행한 평면(수평면) 위에 각각 배치되고, 또한 상기 평면과 직교하는 방향으로부터 본 평면도에 있어서 서로 교차해서 배치되어 있다. 이 상태에서, 각 트위스팅 롤러(13A, 13B)는 상류측으로부터의 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)를 협지하도록 대향 배치되어 있다. 즉, 도 2에 있어서의 상측의 트위스팅 롤러(13A)의 회전 축선과 하측의 트위스팅 롤러(13B)의 회전 축선은, 평면도에 있어서 보아 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)의 인수 방향에 대하여 서로 상반되는 방향으로, 또한 동일 각도를 이루어 소정 각도(꼬임 각도 θ1 : 도 3 참조)만큼 어긋난 방향으로 설정되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 트위스팅 롤러(13A)의 꼬임 각도 θ1은, 평면도에 있어서, 이 트위스팅 롤러(13A)의 회전 축선 a와 직교하는 선과 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)의 인수 방향이 이루는 각도이다. 하측의 트위스팅 롤러(13B)의 꼬임 각도는, 상측의 트위스팅 롤러(13A)의 꼬임 각도 θ1과 동일 각도이다.

그런데 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 인출하는(조출하는) 방법으로서는, 외부 취출법과 내부 취출법이 있다. 외부 취출법은, 회전 권취체를 회전시키면서 회전 권취체 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 인출하는 방법이다. 한편, 내부 취출법은 회전 권취체를 어떤 물체 위에 둔 상태에서, 회전 권취체 내주측으로부터 강화용 섬유 다발을 인출하는 방법이다. 또한, 회전 권취체를 어떤 물체 위에 둔 상태에서, 회전 권취체 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 인출하는 방법도 있다. 도 1에 도시한 제조 장치에서는, 회전 권취체(1)는 강화용 섬유 다발(2)을 무코어 원통 형상으로 권취해서 이루어지는 회전 권취체이며, 이 회전 권취체(1)의 내주측으로부터 강화용 섬유 다발(2)을 인출하는 내부 취출법을 채용하고 있다.

도 4는, 제1 발명에 관한 제조 방법 중 강화용 섬유 다발끼리를 이어 붙이는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.

본 실시 형태에 관한 제조 방법은, 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발(A)과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발(B)을 이어 붙이기 위한 것이다. 구체적으로는, 다 사용한 측의 강화용 섬유 다발(A)의 종단부 부분의 길이 방향의 소정 범위에 걸쳐, 당해 길이 방향과 직교하는 굵기 방향의 일부를 가위 등으로 절제하여, 섬유량이 본래의 약 절반이 되는 섬유량 반감단부(A1)를 형성한다. 또한, 새로운 측의 강화용 섬유 다발(B)의 개시단부 부분의 길이 방향의 소정 범위에 걸쳐, 당해 길이 방향과 직교하는 굵기 방향의 일부를 가위 등으로 절제하여, 섬유량이 본래의 약 절반이 되는 섬유량 반감단부(B1)를 형성한다. 또한, 섬유량 반감단부(A1, B1)의 길이는 50 내지 150㎜ 정도의 범위이다. 섬유량 반감단부(A1, B1)의 길이는 교락을 행하기 쉬운 종류인 강화용 섬유의 경우 50㎜ 정도이며, 교락을 행하기 어려운 종류인 강화용 섬유의 경우 100 내지 150㎜ 정도이다.

다음에, 양쪽의 섬유량 반감단부(A1, B1)를 서로 포개도록 해서 정렬하여, 에어 스플라이서에 의해, 섬유량 반감단부(A1, B1)끼리를 그 길이 방향에 있어서의 한 군데 이상에서 교락시켜, 교락부(C1)를 형성한다. 도 4의 예에서는, 2군데에 있어서 교락부(C1)를 형성하고 있다. 따라서, 교락부(C1)의 섬유량은 강화용 섬유 다발(A, B)의 본래의 섬유량(원래의 섬유량)과 거의 동일하며, 섬유량 반감단부(A1, B1)끼리의 이음매의 굵기를, 강화용 섬유 다발(A, B)의 굵기와 거의 동일하게 할 수 있다.

또한, 새로운 측의 섬유량 반감단부(B1)에 이어지는 부분[섬유량 반감단부(B1)보다도 상류측 부분]이며, 섬유량을 줄이고 있지 않은 원래의 강화용 섬유 다발 부분과 같은 굵기인 섬유량 비삭감단부(B2)에 있어서, 그 길이 방향에 있어서의 한 군데 이상에서, 에어 스플라이서에 의해 강화용 단섬유끼리를 교락시켜, 교락부(C2)를 형성한다. 도 4의 예에서는, 2군데에 있어서 교락부(C2)를 형성하고 있다. 이 교락부(C2)를 형성함으로써, 함침 다이로 유도되고 있는 도중에, 섬유량 비삭감단부(B2)의 강화용 섬유가 흐트러져서, 이어 붙임부가 끊어지지 않도록 할 수 있다. 게다가, 교락부(C2)의 굵기는 강화용 섬유 다발(A, B)의 굵기와 거의 동일하다. 또한, 다 사용한 측의 섬유량 반감단부(A1)에 이어지는 섬유량 비삭감단부(A2)는, 꼬임이 부여되면서 함침 다이로부터 인수되게 되므로, 하류측으로부터 인장되어도 다이 노즐에 쌓이는 일이 없다. 따라서, 이 섬유량 비삭감단부(A2)에 교락부를 형성할 필요는 없다. 에어 스플라이서에 의한 교락을 실시한 후, 새로운 측의 강화용 섬유 다발(B) 중, 상기 교락부(C1)보다도 선단부측에 위치하여 흐트러짐이 발생하기 쉬운 강화용 섬유 부분(도 4에 부호 X, Y로 나타냄)을, 이것이 다이 노즐에 걸리는 일이 없도록 하기 위해, 가위 등으로 절제한다. 또한, 절제하는 것 대신에, 강화용 섬유 다발(A, B)에 함침시키는 열가소성 수지와 동일한 종류의 수지로 이루어지는 접착제를 사용하여, 상기 흐트러짐이 발생하기 쉬운 강화용 섬유 부분(X, Y)을 접착 고정하도록 해도 좋다.

이와 같이, 에어 스플라이서에 의해 교락부(C1) 및 교락부(C2)를 형성함으로써, 다 사용한 측의 강화용 섬유 다발(A)과 새로운 측의 강화용 섬유 다발(B)을, 이어 붙임부의 굵기가 강화용 섬유 다발(A, B)의 굵기와 거의 동일해지도록 이어 붙일 수 있다. 따라서, 이어 붙임부가 다이 노즐에 걸려서 막히는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 강화용 섬유 다발의 단선 발생을 억제하면서, 다이 노즐에 이어 붙임부를 통과시킬 수 있는 결과, 생산 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 방법에 있어서는 새로운 측의 강화용 섬유 다발(B)의 섬유량 비삭감단부(B2)에 상기 교락부(C2)를 형성하고 있다. 따라서, 이어 붙임부가 굴곡이 있는 패스라인을 지나 함침 다이로 유도되고 있는 도중에, 상기 섬유량 비삭감단부(B2)에 흐트러짐이 발생해서 이어 붙임부가 끊기는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 새로운 측의 강화용 섬유 다발(B)이 함침 다이에 도달하지 않는다고 하는 사태를 일으키는 일 없이, 다이 노즐에 이어 붙임부를 통과시킬 수 있는 결과, 생산 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기와 같이 꼬임을 행하는 인발법을 채용함으로써, 수지 함침 강화용 섬유 다발은, 꼬임을 행하면서 다이 노즐로부터 인출된다. 따라서, 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과할 때에 발생하는 보풀을 다이 노즐로부터 인출할 수 있다. 따라서, 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과한 후에 있어서, 다이 노즐의 보풀의 쌓임이 원인이 되어 제조를 정지해야만 하는 상황을 회피할 수 있다.

또한, 상술한 방법에 의해 강화용 섬유 다발의 이어 붙임을 행할 때에, 강화용 섬유 다발(A, B)에 함침시키는 열가소성 수지와 동일한 수지로 이루어지는 접착제를 상기 교락부(C1, C2)에 도포하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 강화용 섬유 다발(A, B)을 더욱 확실하게 이어 붙일 수 있으므로, 강화용 섬유 다발의 단선 등을 억제하면서, 다이 노즐에 이어 붙임부를 통과시킬 수 있는 결과, 생산 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.

다음에, 상기 제1 실시 형태에 관한 실시예에 대해서 설명한다. 이어 붙임부를 형성한 강화용 섬유 다발을 사용하여, 도 1에 도시한 제조 장치에 의해 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조하는 실험을 행했다. 이 실험에 있어서 강화용 섬유 다발끼리를 이어 붙이는 방법에 대해서 평가했다. 강화용 섬유 다발로서, 유리 섬유 다발을 사용했다. 1개당 유리 섬유 다발의 구성은, 유리 섬유 지름(필라멘트 지름) 17㎛, 중량 2400g/㎞이다.

[제1 실시예]

실험 조건은 유리 섬유 다발 : 3개, 생산 속도(인수 속도) : 80m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 70%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1(도 3 참조) : 17.5°로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)의 길이는 약 150㎜로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)에는 4군데의 교락부를 형성했다. 새로운 측의 섬유량 비삭감단부(B2)에 대해서는 한 군데의 교락부를 형성했다. 그리고 실험마다, 3개의 유리 섬유 다발 중, 1개에 대해서 상기 방법에 의해 이어 붙임을 행하도록 했다. 이들 3개의 유리 섬유 다발을 사용하는 실험을 10회 실시했다.

그 결과, 10회 모두 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과했다. 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과할 때에 발생하는 보풀은, 다이 노즐로부터 꼬이면서 인출되었다. 이에 의해, 이어 붙임부의 다이 노즐 통과 후에 있어서도, 계속해서 양호하게 장섬유 강화 수지 펠릿의 제조를 행할 수 있었다.

[제2 실시예]

실험 조건은 유리 섬유 다발 : 3개, 생산 속도(인수 속도) : 80m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 70%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1 : 17.5°로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)의 길이는 약 150㎜로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)에는 4군데의 교락부를 형성했다. 새로운 측의 섬유량 비삭감단부(B2)에 대해서는 한 군데의 교락부를 형성했다. 또한, 상기 4군데의 교락부에, 접착제로서 액상의 폴리프로필렌 수지를 얇은 막상으로 도포하고, 이것을 경화시켰다. 그리고 실험마다, 3개의 유리 섬유 다발 중, 1개에 대해서 상기 방법에 의해 이어 붙임을 행하도록 했다. 이들 3개의 유리 섬유 다발을 사용하는 실험을 10회 실시했다.

그 결과, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 10회 모두 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과했다. 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과한 후에 있어서도, 계속해서 양호하게 장섬유 강화 수지 펠릿의 제조를 행할 수 있었다.

[제1 비교예]

실험 조건은 유리 섬유 다발 : 3개, 생산 속도 : 5m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 70%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1 : 17.5°로 했다. 이어 붙여야 할 유리 섬유 다발의 단부끼리를 그 상태의 굵기로 에어 스플라이서에 의해 교락했다. 그리고 실험마다, 3개의 유리 섬유 다발 중, 1개에 대해서 상기 방법에 의해 이어 붙임을 행하도록 했다. 이들 3개의 유리 섬유 다발을 사용하는 실험을 4회 실시했다.

그 결과, 4회의 실험 중, 2회에 있어서 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과했다. 나머지 2회에 있어서는 단선이 발생했다. 그리고 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과한 경우라도, 다이 노즐에 보풀이 대량으로 쌓여, 2회의 실험 중 어떠한 경우에도 이어 붙임부의 다이 노즐 통과 후는 제조를 계속할 수 없었다.

[제2 비교예]

실험 조건은 유리 섬유 다발 : 3개, 생산 속도 : 80m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 70%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1 : 17.5°로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)의 길이는 약 150㎜로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)에는 4군데의 교락부를 형성했다. 새로운 측의 섬유량 비삭감단부(B2)에는, 교락부를 형성하지 않았다. 그리고 실험마다, 3개의 유리 섬유 다발 중, 1개에 대해서 상기 방법에 의해 이어 붙임을 행하도록 했다. 이들 3개의 유리 섬유 다발을 사용하는 실험을 3회 실시했다.

그 결과, 3회 모두, 이어 붙임부가 패스라인을 지나 함침 다이로 유도되고 있는 도중에, 새로운 측의 섬유량 비삭감단부(B2)에 흐트러짐이 발생하여, 이어 붙임부가 끊어져 버렸다.

[제3 비교예]

실험 조건은 유리 섬유 다발 : 1개, 생산 속도 : 10m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 30%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1 : 0°(꼬임 없음)로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)의 길이는 약 150㎜로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)에는 4군데의 교락부를 형성했다. 새로운 측의 섬유량 비삭감단부(B2)에는, 한 군데의 교락부를 형성했다. 그리고 실험마다, 1개의 유리 섬유 다발에 대해서 상기 방법에 의해 이어 붙임을 행하도록 했다. 이들 유리 섬유 다발을 사용하는 실험을 3회 실시했다.

그 결과, 3회 모두 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과했다. 그러나 다이 노즐에 보풀이 대량으로 쌓여, 3회의 실험 중 어떠한 경우에도, 이어 붙임부의 다이 노즐 통과 후는 제조를 계속할 수 없었다.

[제4 비교예]

실험 조건은 유리 섬유 다발 : 1개, 생산 속도 : 10m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 30%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1 : 0°(꼬임 없음)로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)의 길이는 약 150㎜로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)에는 4군데의 교락부를 형성했다. 새로운 측의 섬유량 비삭감단부(B2)에는 교락부를 형성하지 않았다. 그리고 실험마다, 1개의 유리 섬유 다발에 대해서 상기 방법에 의해 이어 붙임을 행하도록 했다. 이들의 유리 섬유 다발을 사용하는 실험을 3회 실시했다.

[제5 비교예]

실험 조건은 유리 섬유 다발 : 2개, 생산 속도 : 5m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 50%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1 : 0°(꼬임 없음)로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)의 길이는 약 150㎜로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)에는 4군데의 교락부를 형성했다. 새로운 측의 섬유량 비삭감단부(B2)에는 한 군데의 교락부를 형성했다. 그리고 실험마다, 2개의 유리 섬유 다발 중, 1개에 대해서 상기 방법에 의해 이어 붙임을 행하도록 했다. 이들 2개의 유리 섬유 다발을 사용하는 실험을 3회 실시했다.

그 결과, 3회 모두 이어 붙임부가 다이 노즐을 통과했다. 그러나 다이 노즐에 보풀이 대량으로 쌓여, 3회의 실험 중 어떠한 경우에도 이어 붙임부의 다이 노즐 통과 후는 제조를 계속할 수 없었다.

[제6 비교예]

실험 조건은 유리 섬유 다발 : 3개, 생산 속도 : 5m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 70%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1 : 0°(꼬임 없음)로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)의 길이는 약 150㎜로 했다. 섬유량 반감단부(A1, B1)에는 4군데의 교락부를 형성했다. 새로운 측의 섬유량 비삭감단부(B2)에는 한 군데의 교락부를 형성했다. 그리고 실험마다, 3개의 유리 섬유 다발 중, 1개에 대해서 상기 방법에 의해 이어 붙임을 행하도록 했다. 이들 3개의 유리 섬유 다발을 사용하는 실험을 3회 실시했다.

(제2 실시 형태)

이하, 도면을 참조해서 제2 발명에 관한 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 5는, 제2 실시 형태에 관한 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.

도 5에 있어서, 부호 30은 강화용 섬유 다발 조출 장치이다. 강화용 섬유 다발 조출 장치(30)는, 장착된 섬유 다발 포장체(20)의 회전 권취체(21)로부터 그 내주측으로부터 강화용 섬유 다발(2)이 차례로 인출되는 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 섬유 다발 포장체(20)의 회전 권취체(21)로부터 인출된 강화용 섬유 다발(2)은, 여러 개(도 1의 예에서는 3개)가 정렬되어, 한 쌍의 가열용 롤러(6A, 6B)를 구비한 예열용 가열 장치(5)로 유도된다. 강화용 섬유 다발(2)은, 예열용 가열 장치(5)에 의해 승온된 후, 함침 다이(7) 내로 유도된다. 이 함침 다이(7)에는, 스크류(11)를 내장하는 압출기(10)로부터, 용융 수지(용융한 열가소성 수지)(3)가 연속 공급된다. 함침 다이(7)의 내부에는, 강화용 섬유 다발(2)에 용융 수지(3)를 함침시키기 위한 여러 개의 함침 롤러(9)가 배치되어 있다. 또한, 함침 다이(7)의 출구에는 꼬임이 부여된 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 단면 원 형상의 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)의 선 지름을 정하는 다이 노즐(8)이 부착되어 있다.

용융 수지(3)는, 함침 다이(7)를 통과하는 강화용 섬유 다발(2)에 함침된다. 용융 수지(3)가 함침된 강화용 섬유 다발(2)은 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어진다. 함침 다이(7)의 하류측에 설치된 트위스팅 롤러(13A, 13B)는 수지 함침 강화용 섬유 다발에 대하여 꼬임을 부여하도록 되어 있다. 트위스팅 롤러(13A, 13B)는 인수기 및 트위스팅 기기로서 기능을 하는 것이다. 그리고 꼬임이 부여된 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)는 트위스팅 롤러(13A, 13B)에 의해 함침 다이(7)로부터 연속적으로 인수된다.

상술한 도 2에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 트위스팅 롤러(13A, 13B)의 회전 축선은, 평행한 평면(수평면) 위에 각각 배치되고, 또한 상기 평면과 직교하는 방향으로부터 본 평면도에 있어서 서로 교차해서 배치되어 있다. 이 상태에서, 각 트위스팅 롤러(13A, 13B)는 상류측으로부터의 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)를 협지하도록 대향 배치되어 있다. 즉, 도 2에 있어서의 상측의 트위스팅 롤러(13A)의 회전 축선 a와 하측의 트위스팅 롤러(13B)의 회전 축선은, 평면도에 있어서 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)의 인수 방향에 대하여 서로 상반되는 방향으로, 또한 동일 각도를 이루어 소정 각도(꼬임 각도 θ1 : 도 3 참조)만큼 어긋난 방향으로 설정되어 있다.

다음에, 상기 강화용 섬유 다발 조출 장치(30)에 대해서 설명한다.

도 6은, 도 5에 있어서의 강화용 섬유 다발 조출 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 7은, 도 6에 있어서의 베이스 플레이트를 도시한 평면도이다. 도 8은, 도 6에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치의 주요부의 구성을 도시한 평면도이다. 또한, 도 6에서는 섬유 다발 포장체(20)의 열 수축 필름(22), 우산 형상 가이드(35) 및 떠오름 방지 부재(36)에 대해서는 도시하고 있지 않다.

도 6 내지 도 8에 있어서, 부호 31은 원판 형상의 베이스 플레이트이다. 베이스 플레이트(31)에는, 소정 길이를 갖고서 바닥면에 접촉하는 지지 다리(33)가 부착되어 있다. 이 베이스 플레이트(31) 위에, 상부 허브(41) 및 하부 허브(42)를 갖는 지지 기둥(40)이 수직으로 세워 설치되어 있다. 부호 34는, 베이스 플레이트(31)의 상면의 중심 위치에 고정되어, 지지 기둥(40)을 지지하는 브래킷이다. 이 브래킷(34)에 지지 기둥(40)이 착탈 가능하게 고정되어 있다. 섬유 다발 포장체(20)가 베이스 플레이트(31) 위에 적재된 상태에서는, 섬유 다발 포장체(20)[회전 권취체(21)]의 축선과 지지 기둥(40)의 축선이 서로 대략 동일 선 위에 위치하게 된다.

부호 50은, 속이 빈 파이프로 이루어지는 붕락 억제 막대이다. 본 실시 형태에서는, 지지 기둥(40)을 중심으로 하는 동일 원주 위의 각도 90°로 등분한 위치에 배치되는 합계 4개의 붕락 억제 막대(50)가 설치되어 있다(도 8 참조). 붕락 억제 막대(50)는 회전 권취체(21)의 높이 방향 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있다. 구체적으로, 붕락 억제 막대(50)는 회전 권취체(21)의 높이 치수보다도 긴 길이로 되어 있다. 붕락 억제 막대(50)의 상단부는, 회전 권취체(21)로부터 인출되는 강화용 섬유 다발(2)이 걸리지 않도록 하기 위해, 내측으로 만곡되어 있다. 이들 4개의 붕락 억제 막대(50)는, 회전 권취체(21)의 내주면을 외측으로 압박하기 위한 권취층 붕락 억제용의 붕락 억제 부재를 구성하고 있다. 또한, 붕락 억제 막대(50)의 개수로서는, 2개 이상이 좋고, 바람직하게는 4개 내지 8개가 좋다.

부호 43은 상부 링크이다. 상부 링크(43)의 기단부는 지지 기둥(40)의 상부 허브(41)에 대하여 당해 지지 기둥(40)의 축선과 직교하는 방향으로 연장되는 핀(44)에 의해 회전 가능하게 저어널되어 있다. 한편, 상부 링크(43)의 선단부는, 붕락 억제 막대(50)의 상부에 대하여 상기 핀(44)과 평행한 핀(45)에 의해 회전 가능하게 저어널되어 있다.

부호 46은 하부 링크이다. 하부 링크(46)의 기단부는 지지 기둥(40)의 하부 허브(42)에 대하여 당해 지지 기둥(40)의 축선과 직교하는 방향으로 연장되는 핀(47)에 의해 회전 가능하게 저어널되어 있다. 한편, 하부 링크(46)의 선단부는 붕락 억제 막대(50)의 하부에 대하여 상기 핀(47)과 평행한 핀(48)에 의해 회전 가능하게 저어널되어 있다.

즉, 각 링크(43, 46)와, 지지 기둥(40)과, 각 붕락 억제 막대(50)에 의해 평행 링크 기구가 형성되어 있다. 그리고 이 평행 링크 기구에서는, 각 링크(43, 46)를 지지 기둥(40)의 축선과 직교하는 방향을 향하게 한 자세로 한 경우에, 각 붕락 억제 막대(50)가 회전 권취체(21)의 외주면과 동등 또는 이것보다도 외측에 위치하도록 되어 있다. 따라서, 각 링크(43, 46)의 선단부측이 위가 되도록 당해 각 링크(43, 46)를 위로 경사지게 한 상태에서, 지지 기둥(40)의 외측에 회전 권취체(21)를 장착함으로써, 이 회전 권취체(21)의 내주면이 외측으로 변위하는 것에 따라서 각 붕락 억제 막대(50)는, 그 자중에 의해 회전 권취체(21)의 내주면에 추종하게 된다.

이와 같이 추종하는 4개의 붕락 억제 막대(50)가 베이스 플레이트(31)에 접촉하지 않도록, 베이스 플레이트(31)에는 상하 방향으로 관통하는 동시에, 지지 기둥(40)으로부터 방사 형상으로 연장되는 4개의 긴 구멍(32)이 마련되어 있다. 즉, 각 붕락 억제 막대(50)의 하단부는 베이스 플레이트(31)에 형성된 긴 구멍(32)(도 3, 도 4 참조)을 항상 관통한 상태에서, 당해 각 긴 구멍(32)을 따라 지지 기둥(40)에 접촉 분리한다.

본 실시 형태에 있어서, 상기 지지 기둥(40) 및 상기 4세트의 링크(43, 46)는, 강화용 섬유 다발(2)이 차례로 인출됨에 따라서 두께가 점차 작아지는 회전 권취체(21)의 내주면에 추종하여, 당해 내주면에 4개의 붕락 억제 막대(50)를 압박하는 압박 수단을 구성하고 있다.

도 9는, 도 6에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치에 있어서 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발이 인출되는 모습을 도시한 사시도이다. 도 10은, 도 9에 있어서의 떠오름 방지 부재를 도시한 단면도이다.

도 9에 있어서, 부호 35는 우산 형상 가이드이다. 우산 형상 가이드(35)는, 막대 형상부와 우산부를 갖는다. 기립 자세의 우산 형상 가이드(35)는, 그 막대 형상부의 하단부가 지지 기둥(40)의 상단부에 착탈 가능하게 고정되어 있다. 회전 권취체(21)로부터 인출된 강화용 섬유 다발(2)은, 우산 형상 가이드(35)의 우산부의 원주연부에 접촉하면서 상방으로 유도된다. 강화용 섬유 다발(2)의 인출 중에 있어서는, 우산부의 원주연부가 붕락 억제 부재(붕락 억제 막대 등)의 상단부보다도 지름 방향 외측에 위치하도록, 우산 형상 가이드(35)의 우산부의 크기가 설정되어 있다. 이 우산 형상 가이드(35)의 우산부는, 외주부로부터 중앙부를 향해서 상방으로 돌출되는 원뿔 판 형상(우산 형상)의 형상에 한정되지 않으며, 원판 형상의 형상으로 해도 좋다.

도 9, 도 10에 있어서, 부호 36은 떠오름 방지 부재이다. 떠오름 방지 부재(36)는, 본 실시 형태에서는 섬유 다발 포장체(20)의 외측에 설치되어, 섬유 다발 포장체(20)의 높이 방향으로 연장되는 막대 형상부와, 이 막대 형상부의 상부로부터 굴곡되어, 섬유 다발 포장체(20) 상면의 주연부를 위에서 누르는 헤드부를 갖는다. 이 헤드부는, 평면에서 볼 때 C자 형상을 이루고 있다. 2개의 떠오름 방지 부재(36)는, 각각 베이스 플레이트(31)에 고정된 보스(37)에 삽입되고, 보스(37)에 대하여 고정 볼트(38)로 고정된다. 섬유 다발 포장체(20)의 종류에 따라서는, 최외 권취층의 강화용 섬유 다발(2)에 열 수축 필름(22)이 들러붙어 있는 것이 있다. 이로 인해, 최외 권취층의 강화용 섬유 다발(2)이, 열 수축 필름(12)째 위로 떠올라 버리는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해, 떠오름 방지 부재(36)를 구비하고 있다. 붕락 억제 막대(50)의 이동의 궤적과 교차하지 않는 위치이며, 섬유 다발 포장체(20)의 상면의 주연부에 있어서의 적어도 2군데의 위치를 누를 수 있도록, 떠오름 방지 부재(36)를 설치하는 것이 좋다.

이와 같이 구성되는 강화용 섬유 다발 조출 장치(30)에는, 우선 섬유 다발 포장체(20)가 장착된다. 또한, 상기 섬유 다발 포장체(20)로서는 회전 권취체(21)의 상하면을 덮는 부분의 열 수축 필름(22)이 미리 제거되고, 회전 권취체(21)의 외주면이 열 수축 필름(22)에 의해 피복된 것을 사용했다. 지지 기둥(40)에 고정되어 있는 우산 형상 가이드(35)를 제거한 후, 4개의 붕락 억제 막대(50)를 도 6에 있어서의「P1」로 나타내는 위치로 이동시킨다. 다음에, 4개의 붕락 억제 막대(50)의 상방보다 섬유 다발 포장체(20)를 하강시키고, 섬유 다발 포장체(20)의 내측에 4개의 붕락 억제 막대(50)를 통과시킨 상태에서, 당해 섬유 다발 포장체(20)를 베이스 플레이트(31) 위에 적재한다. 그렇게 하면, 섬유 다발 포장체(20)의 회전 권취체(21)의 축선은, 지지 기둥(40)의 축선과 서로 동일 선 위에 배치된다. 또한, 회전 권취체(21)의 내주면은 4개의 붕락 억제 막대(50)에 의해 반경 방향의 외측으로 압박되고 있는 상태가 된다. 이와 같이, 섬유 다발 포장체(20)의 장착이 완료되면, 지지 기둥(40)에 우산 형상 가이드(35)가 고정된다. 또한, 떠오름 방지 부재(36)가 부착된다.

섬유 다발 포장체(20)의 장착이 완료되면, 상기한 트위스팅 롤러(13A, 13B)의 동작에 의해 회전 권취체(21)로부터 강화용 섬유 다발(2)이 차례로 인출된다. 그 결과, 회전 권취체(21)의 두께는 점점 작아진다. 즉, 회전 권취체(21)의 내주면은 점차 외측으로 변위한다. 4개의 붕락 억제 막대(50)는, 상기한 평행 링크 기구에 의해 회전 권취체(21)의 외측으로 변위하는 내주면에 추종해서 이동하여, 항상 당해 내주면에 압박된다.

여기에서, 전술한 바와 같이 강화용 섬유 다발 조출 장치에 장착되는 회전 권취체(21)의 외주면은, 열 수축 필름(22)이 피복되어 있다. 그리고 장착 후의 회전 권취체(21)의 권취층은, 본 실시 형태에서는 원주 방향에 있어서의 4군데에 있어서 열 수축 필름(22)과 붕락 억제 막대(50)와의 사이에 협지된 상태로 되어 있다. 이와 같이, 회전 권취체(21)의 내주면에 압박되어 있는 4개의 붕락 억제 막대(50)에 의해, 회전 권취체(21)의 권취층을 붕락하지 않도록 확실히 지지할 수 있다. 또한, 회전 권취체(21)의 내주면을 향해 압박력을 계속해서 부여할 수 있는 경우에는, 회전 권취체(21)로부터 열 수축 필름(22)을 모두 제거해 두어도 된다.

강화용 섬유 다발(2)의 인출이 진행되어, 회전 권취체(21)의 최외 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발(2)이 인출되면, 4개의 붕락 억제 막대(50)가 도 6의 「P2」로 나타내는 위치로 변위하여, 회전 권취체(21)의 내측면을 지지하므로, 권취층의 붕락을 억제하여 강화용 섬유 다발(2)이 얽히는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 강화용 섬유 다발(2)을 함침 다이(7)까지 유도하는 패스라인에 있어서 상기 얽힘에 기인하는 강화용 섬유 다발(2)의 단선을 억제하면서, 이 강화용 섬유 다발(2)에 이어 붙여져 있는 새로운 회전 권취체로의 절환을 행할 수 있으므로, 장시간에 걸쳐 연속해서 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조를 행할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 복수의 붕락 억제 부재로서 복수의 상기 붕락 억제 막대(50) 대신에, 복수의 만곡판 형상체를 이용하도록 해도 좋다. 이 만곡판 형상체는, 회전 권취체(21)의 내주면의 만곡 형상에 대응한 외면 형상을 갖는 것이다. 또한, 상기 붕락 억제 막대(50)를 압박하는 압박 수단으로서, 에어 실린더, 혹은 전동 직동 작동기를 이용해도 된다. 에어 실린더, 혹은 전동 직동 작동기를 이용한 경우, 강화용 섬유 다발이 강화용 섬유 다발(2)이 최대로 회전 권취된 상태로부터 최외 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발(2)이 인출된 상태의 직전까지에 걸쳐, 압박력을 일정하게 보유 지지할 수 있다고 하는 이점이 있다.

다음에, 상기 제2 실시 형태에 관한 실시예에 대해서 설명한다. 도 5에 도시한 제조 장치를 이용해서 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조하는 실험을 행하고, 도 6 내지 도 10에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치에 대해서 평가했다. 강화용 섬유 다발로서, 유리 섬유 다발을 사용했다. 1개당 유리 섬유 다발의 사양(구성)은, 유리 섬유 지름(필라멘트 지름) 17㎛, 중량 2400g/㎞이다. 또한, 사양이 동일한 유리 섬유 다발에 의한 섬유 다발 포장체라도, 제조업체의 차이에 의해 권취층 붕락의 일어나기 쉬움에 차이가 있으므로, 제조업체가 다른 2종류의 섬유 다발 포장체(섬유 다발 포장체 G, H)를 사용했다. 섬유 다발 포장체의 치수는 외경 : ø300㎜, 내경 : ø150㎜, 높이 : 330㎜이다. 또한, 회전 권취체의 상하면을 덮는 부분의 열 수축 필름이 제거되어, 회전 권취체의 외주면이 열 수축 필름으로 피복되어 있는 섬유 다발 포장체를 사용했다.

[제1 실시예]

실험 조건은 섬유 다발 포장체 : 3개, 생산 속도(인수 속도) : 80m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 70%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1 : 17.5°로 했다. 도 5에 도시한 바와 같이, 3개의 섬유 다발 포장체는, 각각 강화용 섬유 다발 조출 장치에 장착하고 있다. 그리고 3개의 섬유 다발 포장체 각각으로부터 인출된 합계 3개의 강화용 섬유 다발을, 패스라인을 지나 함침 다이로 도입하도록 했다.

그 결과, 섬유 다발 포장체(G)의 경우, 합계 10회의 섬유 다발 포장체의 절환 실험을 행하여, 10회 모두 단선을 일으키는 일 없이 절환을 행할 수 있었다. 또한, 섬유 다발 포장체(H)의 경우, 합계 10회의 섬유 다발 포장체의 절환 실험을 행하여, 10회 모두 단선을 일으키는 일 없이 절환을 행할 수 있었다.

[제1 비교예]

실험 조건은 제1 실시예와 동일하다. 붕락 억제 부재 및 압박 수단을 구비하고 있지 않은 강화용 섬유 다발 조출 장치를 사용했다. 그 결과, 섬유 다발 포장체(G)의 경우, 합계 10회의 섬유 다발 포장체의 절환 실험을 행하고, 8회만 단선을 일으키는 일 없이 절환을 행할 수 있었다. 또한, 섬유 다발 포장체(H)의 경우, 합계 10회의 섬유 다발 포장체의 절환 실험을 행하여, 3회만 단선을 일으키는 일 없이 절환을 행할 수 있었다.

(제3 실시 형태)

이하, 도면을 참조해서 제3 발명에 관한 실시 형태(제3 실시 형태)에 대해서 설명한다. 도 12는 제3 실시 형태에 관한 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.

도 12에 있어서, 부호 70은 후술하는 강화용 섬유 다발 조출 장치이다. 본 실시 형태에 관한 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치는, 3대의 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)를 구비하고 있다.

도 12에 도시한 바와 같이, 각 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)의 회전 권취체[61(62)]로부터 인출된 강화용 섬유 다발(2)은, 그들 3개가 정렬되어, 한 쌍의 가열용 롤러(6A, 6B)를 구비한 예열용 가열 장치(5)로 유도된다. 강화용 섬유 다발(2)은, 예열용 가열 장치(5)에 의해 승온된 후, 함침 다이(7) 내로 유도된다. 이 함침 다이(7)에는 스크류(11)를 내장하는 압출기(10)로부터, 용융 수지(용융한 열가소성 수지)(3)가 연속 공급된다. 또한, 상기 함침 다이(7)의 내부에는 강화용 섬유 다발(2)에 대하여 용융 수지(3)를 함침시키기 위한 여러 개의 함침 롤러(9)가 배치되어 있다. 함침 다이(23)의 출구에는, 꼬임이 부여된 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 단면 원 형상의 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)의 선 지름을 정하는 다이 노즐(8)이 부착되어 있다.

용융 수지는 함침 다이(7)를 통과하는 강화용 섬유 다발(2)에 대하여 함침되고, 용융 수지를 함침한 강화용 섬유 다발(2)이 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어진다. 이 함침 다이(7)의 하류측에 설치된 트위스팅 롤러(13A, 13B)는, 수지 함침 강화용 섬유 다발에 대하여 꼬임을 부여하도록 되어 있다. 트위스팅 롤러(13A, 13B)는 트위스팅 기기 및 인수기로서 기능을 하는 것이다. 그리고 꼬임이 부여된 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드(4)는, 트위스팅 롤러(13A, 13B)에 의해 함침 다이(7)로부터 연속적으로 인수된다.

다음에, 상기 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)에 대해서 설명한다.

도 13은, 제3 실시 형태에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치의 전체 구성을 도시한 정면도이다. 도 14는, 도 13에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치의 주요부를 도시한 단면도이다.

본 실시 형태에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)에서는, 2개의 회전 권취체(61, 62)를 장착할 수 있게 구성되어 있다. 그리고 섬유 다발 취출 중인 회전 권취체[도 13의 예에서는 회전 권취체(61)]의 강화용 섬유 다발(2)의 말단부와 다음에 강화용 섬유 다발(2)을 취출하는 회전 권취체[도 13의 예에서는 회전 권취체(62)]의 강화용 섬유 다발(2)의 선단부는, 에어 스플라이서 등을 이용한 작업자에 의해 미리 연결되어 있다(서로 이어져 있음). 즉, 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)에서는, 한쪽의 회전 권취체[도 13에서는 회전 권취체(61)]의 강화용 섬유 다발(2)이 없어진 후에 당해 한쪽의 회전 권취체를 새로운 회전 권취체로 교환하는 동시에, 다른 쪽의 회전 권취체[도 13에서는 회전 권취체(62)]의 강화용 섬유 다발(2)의 말단부와 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발(2)의 선단부를 연결한다고 하는 방법을 채용할 수 있으므로, 2개의 회전 권취체의 강화용 섬유 다발(2)의 연결을 반복하면서, 2개의 회전 권취체로부터 교대로 강화용 섬유 다발(2)을 장시간에 걸쳐 연속해서 공급할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서의 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)는, 기립 자세로 보유 지지된 2개의 회전 권취체(61, 62)로부터 비회전식 외부 취출법에 의해 교대로 강화용 섬유 다발(2)이 취출되도록 한 것이다. 비회전식 외부 취출법은 회전 권취체 자체를 회전시키지 않고, 예를 들어 회전 권취체를 어떤 물체 위에 기립 자세로 적재한 상태에서, 회전 권취체 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 취출하는(인출하는) 방법이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)는 무코어 원통 형상을 이루는 2개의 회전 권취체(61, 62)의 각각이 적재되는 회전 권취체 적재대(100)와, 회전 권취체 적재대(100) 위에 세워 설치된 코어 가이드(90)를 구비하고 있다. 회전 권취체(61, 62)를, 코어 가이드(90)를 내측에 삽입하면서 회전 권취체 적재대(100) 위에 적재함으로써, 회전 권취체(61, 62)는 그 축선 방향을 상하 방향을 향하게 한 기립 자세로 회전 권취체 적재대(100) 위에 보유 지지된다.

또한, 강화용 섬유 다발 조출 장치(100)는 2개의 회전 권취체(61, 62)의 상방에 설치되고, 당해 회전 권취체(61, 62)로부터 함침 다이(7)로 유도되는 강화용 섬유 다발(2)의 도중부를 지지하는 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)를 구비하고 있다. 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)에는, 강화용 섬유 다발(2)을 통과시키는 관통 구멍이 마련되어 있다. 도 13에 도시한 예에서는, 회전 권취체[61(62)]로부터 취출된 강화용 섬유 다발(2)은, 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)를 통해서 도면 안쪽으로 인출되도록 되어 있다.

상기 회전 권취체 적재대(100)는, 도 13, 도 14에 도시한 바와 같이, 회전 권취체[61(62)]의 내경과 거의 동일한 치수의 내경을 가진 바닥이 있는 원통체(102)와, 이 바닥이 있는 원통체(102)의 도넛 형상의 상단부면에 고정 부착되어, 회전 권취체[61(62)]의 내경과 거의 동일 치수의 내경을 갖고, 그 상면에 회전 권취체[61(62)]가 적재되는 원 환상을 이루는 테이블 판(101)을 구비하고 있다. 테이블 판(101)에는, 그 이면에 3개 내지 4개의 지지 다리(103)가 부착되어 있다. 상기 회전 권취체 적재대(100)는, 수평으로 연장되는 바닥면 위에 배치된다.

또한, 상기 코어 가이드(90)는, 도 13, 도 14에 도시한 바와 같이 회전 권취체[61(62)]의 내경보다 약간 작은 외경 치수를 갖는 뒤집힌 컵 형상의 몸통부(91)를 갖는다. 이 몸통부(91)의 선단부는, 회전 권취체[61(62)]에 삽입하기 쉽게 끝이 가늘게 되어 있다. 몸통부(91)는, 예를 들어 얇은 강판으로 제작되어 있다. 몸통부(91)의 상면에는 손잡이(92)가 부착되어 있다. 또한, 몸통부(91)를 염화 비닐로 제작한 것에서는, 경량이지만 최내 권취층 부근에서 정전기가 발생했다.

다음에, 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)에 있어서의 취출각 θ2에 대해서 설명한다. 도 15는, 도 13에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치에 있어서의 취출각 θ2를 설명하기 위한 도면이며, 2개의 회전 권취체와 강화용 섬유 다발 취출 가이드와의 위치 관계를 나타내는 평면도이다. 도 16은, 도 15의 각 회전 권취체를 각각 XVI 화살표 방향으로부터 본 정면도이다.

여기서, 2개의 회전 권취체(61, 62)는 평면도인 도 15에 도시한 바와 같이 Y 방향에 있어서는 서로 위치 어긋남 없이 배치되어 있다. 또한, 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)는, Y 방향에 대해서는 각 회전 권취체(61, 62)와 동일한 위치에 배치되고, 정면도인 도 13에 도시한 바와 같이 Z 방향에 대해서는 2개의 회전 권취체(61, 62)의 상방에 배치되고, 평면도인 도 15에 도시한 바와 같이 X 방향에 대해서는 2개의 회전 권취체(61, 62) 사이의 중앙 위치에 배치되어 있다.

그리고 이러한 위치 관계에 있어서, 이 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)에서는, 이하의 조건을 만족시키도록, 각 회전 권취체(61, 62) 사이의 거리, 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)의 높이 중 적어도 한쪽이 조정되어 있다. 상기 조건은, 평면도에 있어서 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)와 각 회전 권취체(61, 62)의 축심점 CP를 각각 연결하는 직선의 연장선이 당해 각 회전 권취체(61, 62)의 외주원과 각각 교차하는 점을 최원점 P라고 칭한 경우에(도 15 참조), 상기 축심점 CP와 상기 최원점 P를 포함하는 연직면에 직교하는 방향 XVI로부터 본 정면도에 있어서, 상기 최원점 P와 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)를 연결하는 강화용 섬유 다발 패스라인 PL과 당해 각 회전 권취체(61, 62)의 축심선 CL이 이루는 취출각 θ2(도 16 참조)가 45°이하가 되도록 설정된 것이다.

예를 들어, 도 13, 도 15에 있어서, 회전 권취체(61, 62)의 외경을 ø265㎜, 회전 권취체(61, 62)의 축심선 CL 사이의 거리를 800㎜, 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)의 테이블 판(101)의 레벨로부터의 높이를 870㎜로 설정하면, 취출각 θ가 약 44°가 된다. 또한, 회전 권취체(61, 62)는 강화용 섬유 다발(2)의 인출량에 따라서 외경 치수가 작아지고, 외형 치수가 작아지면 상기 취출각 θ2도 작아진다. 따라서, 본 실시 형태에서는 미사용의 회전 권취체(61, 62)에 대하여 취출각 θ2를 45°이하가 되도록 설정해 두면, 당해 각 회전 권취체(61, 62)의 외형 치수에 관계없이 항상 취출각 θ2를 45° 이하로 유지할 수 있다.

도 17은, 제3 발명에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치에 있어서의 취출각을 설명하기 위한 다른 도면이며, 2개의 회전 권취체 및 강화용 섬유 다발 취출 가이드의 배치 위치 관계를 도시한 평면도이다. 도 18은, 도 17의 각 회전 권취체를 각각 XⅧ 화살표 방향으로부터 본 정면도이다.

여기서, 2개의 회전 권취체(61, 62)는 평면도인 도 17에 도시한 바와 같이 Y 방향에 있어서는 서로 위치 어긋남 없이 배치되어 있다. 한편, 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)는, Z 방향에 대해서는 2개의 회전 권취체(61, 62, 12)의 상방에 배치되고, 평면도인 도 17에 도시한 바와 같이, Y 방향에 대해서는 회전 권취체(61, 62)에 대하여 위치가 어긋나게 하여 배치되고, X 방향에 대해서는 2개의 회전 권취체(61, 62) 사이의 중앙 위치보다 회전 권취체(61)측으로 위치가 어긋나게 하여 배치되어 있다.

그리고 이러한 위치 관계에 있어서, 이 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)에서는, 이하의 조건을 충족시키도록, 도시하지 않은 회전 권취체 위치 조정 수단이나 가이드 높이 조정 수단을 이용하여, 각 회전 권취체(61, 62) 사이의 거리, 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)의 높이 중 적어도 한쪽이 조정되어 있다. 상기 조건은, 평면도에 있어서 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)와 각 회전 권취체(61, 62)의 축심점 CP를 각각 연결하는 직선의 연장선이 당해 각 회전 권취체(61, 62)의 외주원과 각각 교차하는 점을 최원점 P라고 칭한 경우에(도 17 참조), 상기 축심점 CP와 상기 최원점 P를 포함하는 연직면에 직교하는 방향 XⅧ로부터 본 정면도에 있어서, 상기 최원점 P와 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)를 연결하는 강화용 섬유 다발 패스라인 PL과 당해 회전 권취체의 축심선 CL이 이루는 취출각 θ2(도 18 참조)가 45°이하가 되도록 설정된 것이다. 또한, 사용하는 회전 권취체가 특정되어 있음으로써 취출각 θ2를 애초 설정해 두면, 이후에 조정이 불필요한 경우에는 회전 권취체 위치 조정 수단이나 가이드 높이 조정 수단은 마련하지 않아도 된다. 또한, 가이드 높이 조정 수단은 회전 권취체의 설치 높이를 조정하는 회전 권취체 높이 조정 수단으로 바꾸어도 좋다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치는, 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)를 구비하고 있으며, 직렬로 연결되는 2개의 회전 권취체(61, 62)로부터 교대로 강화용 섬유 다발(R)을 취출할 때에, 상기 취출각 θ2가 이하와 같이 설정되어 있다. 즉, 평면도에 있어서 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)와 각 회전 권취체(61, 62)의 축심점 CP를 연결하는 직선의 연장선이 당해 각 회전 권취체(61, 62)의 외주원과 교차하는 점을 최원점 P라고 칭한 경우에, 상기 축심점 CP와 상기 최원점 P를 포함하는 연직면에 직교하는 방향으로부터 본 정면도에 있어서, 상기 최원점 P와 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)를 연결하는 강화용 섬유 다발 패스라인 PL과 당해 회전 권취체의 축심선 CL이 이루는 취출각 θ2가 45°이하가 되도록 조건 설정되어 있다.

따라서, 비회전식 외부 취출법에 의해 회전 권취체(61, 62)의 외주측으로부터 강화용 섬유 다발(2)을 취출할 때에, 강화용 섬유 다발(2)이 회전 권취체 상단부측의 외주연부에 걸리는 것을 억제하면서, 회전 권취체 외주측으로부터 강화용 섬유 다발(2)을 원활하게 취출할 수 있다.

또한, 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)를 더욱 높게 배치함으로써, 취출각 θ2를 더욱 작게 하는 것이 가능하지만, 단순히 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)를 높게 배치하는 것만으로는 장치 설치 공간의 증대를 초래하게 된다. 또한, 취출각 θ2가 클수록, 강화용 섬유 다발(2)에 발생하는 장력이 높아지고, 또한 최원점 P에서 강화용 섬유 다발(2)에 보풀이 발생한다. 이들의 점을 고려하면, 더욱 바람직하게는 취출각 θ2는 20 내지 34°의 범위가 좋다.

또한, 본 실시 형태에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)는, 각 회전 권취체(61, 62)의 내측에 삽입되어, 각 회전 권취체(61, 62)를 기립 자세로 보유 지지하는 코어 가이드(90)를 구비하고 있다. 따라서, 회전 권취체(61, 62)의 최내 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발(2)이 취출되어서 권취층이 얇아져도, 강화용 섬유 다발이 얽히는 것을 억제할 수 있으므로, 하나의 회전 권취체에 연결되어 있는 다음의 회전 권취체로의 절환하는 작업에 대해서도 실패 없이 확실하게 행할 수 있다.

따라서, 본 실시 형태에 관한 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치에 따르면, 강화용 섬유 다발의 단선이나, 회전 권취체의 절환 실패를 일으키는 일 없이, 함침 다이에 대하여 강화용 섬유 다발을 장시간에 걸쳐 연속해서 공급할 수 있으므로, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

도 19는, 제3 발명에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치의 다른 전체 구성을 도시한 정면도이다. 경사 형성판(104)이 부가되어 있는 점 이외는, 도 13에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치와 동일 구성이다.

이 강화용 섬유 다발 조출 장치(70')는, 도 19에 도시한 바와 같이, 회전 권취체 적재대(100)에 부가된 경사 형성판(104)을 구비하고 있다. 이 경사 형성판(104)은, 축심선 CL이 각 회전 권취체(61, 62)의 상방에서 강화용 섬유 다발 취출 가이드(80)에 근접하도록, 예를 들어 설치면에 대하여 10°정도 경사진 상태에서 기립 자세의 회전 권취체(61, 62)를 보유 지지할 수 있게 구성되어 있다. 이에 의해, 강화용 섬유 다발 조출 장치(70')의 장치 높이를 낮게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

다음에, 상기 제3 실시 형태에 관한 실시예에 대해서 설명한다. 도 12에 도시한 3대의 강화용 섬유 다발 조출 장치를 구비한 제조 장치에 의해 장섬유 강화 수지 펠릿의 제조 실험을 행하고, 도 13 내지 도 16에 도시한 강화용 섬유 다발 조출 장치에 대해서 평가했다. 강화용 섬유 다발로서, 유리 섬유 다발을 사용했다. 1개당 유리 섬유 다발의 사양(구성)은, 유리 섬유 지름(필라멘트 지름) 17㎛, 중량 2400g/㎞이다. 회전 권취체의 치수는 외경 : ø280㎜, 내경 : ø150㎜, 높이 : 330㎜이다.

[제1 실시예]

실험 조건은 강화용 섬유 다발 조출 장치 : 3대, 취출각 θ2 : 45°, 34°, 생산 속도(인수 속도) : 80m/분, 열가소성 수지 : 폴리프로필렌, 섬유 함유율 : 약 70%, 트위스팅 롤러의 꼬임 각도 θ1 : 17.5°로 했다.

그 결과, 10회의 회전 권취체의 절환을 행하여, 취출각 θ2가 45°인 경우, 34°인 경우 모두, 회전 권취체의 최내 권취층 부근까지 유리 섬유 다발이 취출되어도 유리 섬유 다발의 얽힘을 발생하는 일이 없어, 10회 모두 실패 없이 절환을 행할 수 있었다. 여기서, 취출각 θ2가 45°인 경우, 취출되는 유리 섬유 다발이 회전 권취체 상단부측의 외주연부에 스치게 되어, 유리 섬유 다발에 다소의 보풀이 발생했다. 한편, 취출각 θ2가 34°인 경우에는, 보풀이 발생하는 일 없이 유리 섬유 다발을 양호하게 취출할 수 있었다.

[제1 비교예]

코어 가이드를 장착하지 않는 것 이외는, 제1 실시예와 동일한 조건으로 제조 실험을 행했다. 그 결과, 취출각 θ2가 45°인 경우, 34°인 경우 모두, 회전 권취체의 최내 권취층 부근에서 유리 섬유 다발의 얽힘이 발생하여, 10회 모두 회전 권취체의 절환에 실패했다.

[제2 비교예]

취출각 θ2를 47°로 한 것 이외는, 제1 실시예와 동일한 조건으로 제조 실험을 행했다. 그 결과, 취출하려고 하는 유리 섬유 다발이 회전 권취체 상단부측의 외주연부에 걸리는 일이 발생했다.

또한, 상기 제1 내지 제3 실시 형태는, 각각 따로 따로인 실시 형태로서 설명했지만, 이들 각 실시 형태를 조합하는 것도 가능하다.

구체적으로, 제1 실시 형태에 관한 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치에 대하여, 제2 실시 형태에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치(30)를 채용하는 것이나, 제3 실시 형태에 관한 강화용 섬유 다발 조출 장치(70)를 채용할 수 있다.

또한, 상술한 구체적 실시 형태에는 이하의 구성을 갖는 제1 내지 제3 발명이 주로 포함되어 있다.

우선, 제1 발명은 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하는 방법이며, 다수의 강화용 단섬유가 집속된 강화용 섬유 다발을 회전 권취체로부터 연속적으로 인출하는 공정과, 상기 회전 권취체로부터 인출된 강화용 섬유 다발을 연속적으로 함침 다이로 도입하는 동시에, 도입된 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시켜서 수지 함침 강화용 섬유 다발을 생성하는 공정과, 상기 함침 다이의 하류측에 설치된 트위스팅 기기에 의해, 상기 함침 다이를 연속적으로 통과하고 있는 수지 함침 강화용 섬유 다발에 꼬임을 부여하여 장섬유 강화 수지 스트랜드를 생성하는 공정과, 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수하면서, 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 절단하여 펠릿을 생성하는 공정을 포함하고, 상기 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하는 공정은, 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발을 서로 연결하는 작업을 포함하고, 상기 서로 연결하는 작업에서는, 상기 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 종단부 부분과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 개시단부 부분의 양쪽에 대해서, 각각 강화용 섬유 다발의 길이 방향의 소정 범위에 걸쳐 당해 길이 방향과 직교하는 단면 방향의 일부를 제거함으로써, 상기 강화용 섬유 다발의 단면에 있어서의 섬유량이 본래의 약 절반인 섬유량 반감단부를 형성하는 동시에, 에어 스플라이서에 의해, 상기 다 사용한 회전 권취체의 섬유량 반감단부 및 새로운 회전 권취체의 섬유량 반감단부의 각각의 강화용 단섬유끼리를 그 길이 방향에 있어서의 한 군데 이상에서 교락시키고, 또한 상기 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발에 있어서의 상기 섬유량 반감단부보다도 상류측의 부분이며 상기 단면 방향의 일부가 제거되어 있지 않은 부분인 섬유량 비삭감단부에 있어서, 그 길이 방향에 있어서의 한 군데 이상에서, 에어 스플라이서에 의해, 강화용 단섬유끼리를 교락시키는 것을 특징으로 하는 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법을 제공한다.

여기서,「에어 스플라이서」라 함은, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 소51-19843호 공보에 개시된 바와 같이, 교락 가공을 행하기 위한 장치인 것을 의미한다. 교락 가공이라 함은, 유체의 난류를 이용해서 실 가닥에 교락을 부여하는 것을 말한다.

이 제1 발명에 따르면, 이하와 같은 종래의 문제점을 해소할 수 있다.

장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿(이하, 단순히 장섬유 강화 수지 펠릿이라고도 함)은, 사출 성형용의 원료로서 사용되는 것이다. 장섬유 강화 수지 펠릿은, 펠릿 길이(예를 들어 3 내지 10㎜ 정도)가 거의 그대로 섬유 길이가 되므로, 단섬유 강화 수지 펠릿에 비해 기계적 강도가 우수하다.

장섬유 강화 수지 펠릿의 제조에는, 다수개의 강화용 단섬유(필라멘트)를 집속하여 이루어지는 강화용 섬유 다발(로빙)을 권취해서 이루어지는 회전 권취체(로빙 패키지)가 사용된다. 그리고 이 장섬유 강화 수지 펠릿의 제조 방법으로서는, 꼬임을 행하지 않는 인발법과, 꼬임을 행하는 인발법이 알려져 있다.

꼬임을 행하지 않는 인발법에서는, 우선 회전 권취체로부터 인출된 강화용 섬유 다발을 연속적으로 함침 다이로 도입한다. 함침 다이에서는, 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시킨다. 이 함침 다이로부터 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수하고, 이 장섬유 강화 수지 스트랜드를 소정 길이로 절단하여, 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조한다. 도 21은, 꼬임을 행하지 않는 인발법에 의해 얻을 수 있는 장섬유 강화 수지 펠릿을 도시하는 모식도이다.

또한, 꼬임을 행하는 인발법에서는, 우선 회전 권취체로부터 인출된 강화용 섬유 다발을 연속적으로 함침 다이로 도입한다. 함침 다이에서는, 강화용 섬유 다발에 용융한 열가소성 수지를 함침시킨다. 함침 다이의 하류측에 설치된 트위스팅 롤러 등의 트위스팅 기기에 의해, 함침 다이를 연속적으로 통과하고 있는 수지 함침 강화용 섬유 다발에 꼬임을 부여한다. 꼬임이 부여된 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 함침 다이로부터 연속적으로 인수하고, 이 장섬유 강화 수지 스트랜드를 소정 길이로 절단하여, 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조한다. 도 20은, 꼬임을 행하는 인발법에 의해 얻을 수 있는 장섬유 강화 수지 펠릿을 도시하는 모식도이다.

그런데 회전 권취체로부터 연속적으로 인출되는 강화용 섬유 다발을 사용하여, 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조하는 경우, 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발을 이어 붙여서, 강화용 섬유 다발을 장시간에 걸쳐 연속적으로 공급할 수 있도록 할 필요가 있다.

일본 특허 출원 공개 평6-114832호 공보에는, 전술한 꼬임을 행하지 않는 인발법을 이용한 장섬유 강화 수지 펠릿의 제조 방법이 개시되어 있다. 구체적으로, 이 제조 방법은 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 종단부 부분과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 개시단부 부분을 포개어, 에어 스플라이서에 의해, 포개진 부분끼리를 교락시키는 것이다. 이에 의해, 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발을 이어 붙이도록 하고 있다(제1 종래 기술).

그러나 전술한 제1 종래 기술에서는, 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발과의 이어 붙임부(이음매)의 섬유량이, 강화용 섬유 다발의 섬유량의 2배가 된다. 즉, 이어 붙임부의 굵기가 본래의 강화용 섬유 다발의 굵기보다 커진다. 이로 인해, 섬유 함유율이 30% 정도 이상의 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조할 경우, 이어 붙임부가 함침 다이의 다이 노즐에 걸려서 막히기 쉬워, 고속의 생산 속도에서는 강화용 섬유 다발이 단선하기 쉽다고 하는 문제가 있다.

또한, 일본 특허 출원 공개 제2003-301340호 공보에는, 섬유 다발끼리를 이어 붙이는 방법이 제안되어 있다(제2 종래 기술). 섬유 다발은, 각각 다수개의 단섬유(필라멘트)를 집속하여 이루어지는 것이다. 도 22는 제2 종래 기술을 설명하기 위한 모식도이다.

이 제2 종래 기술에 의한 방법을 설명한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 한쪽의 섬유 다발 X1과 다른 쪽의 섬유 다발 X2를 포개도록 해서 정렬한 후, 섬유 다발 X1을 절반으로 해서, 실 Y1'와 실 Y1을 형성한다. 또한, 섬유 다발 X2를 절반으로 해서, 실 Y2와 실 Y2'를 형성한다. 계속해서, 실 Y1'와 실 Y2를 포개는 동시에, 실 Y1과 실 Y2'를 포갠다. 그리고 에어 스플라이서에 의해, Y1'와 Y2끼리를 교락시켜서 교락부(Z1)를 형성하는 동시에, Y1과 Y2'끼리를 교락시켜서 교락부(Z2)를 형성한다. 이 경우, 교락부(Z1, Z2)는 섬유 다발 길이 방향에서의 다른 위치에 있어서 형성되어 있다.

그러나 전술한 제2 종래 기술에 있어서, 교락부(Z1)와 실 Y1로 이루어지는 (Z1 + Y1) 부분의 섬유량은 섬유 다발 X1의 섬유량의 1.5배가 되어, 본래의 섬유 다발 X1의 굵기보다 커진다. 마찬가지로, 교락부(Z2)와 실 Y2로 이루어지는 (Z2 + Y2) 부분의 섬유량은 섬유 다발 X2의 섬유량의 1.5배가 되어, 본래의 섬유 다발 X2의 굵기보다 커진다. 이로 인해, 제2 종래 기술에 의해 이어 붙여진 강화용 섬유 다발을 사용하여, 섬유 함유율이 높은 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조할 경우, 상기 (Z1 + Y1) 부분 및 상기 (Z2 + Y2) 부분을 갖는 이어 붙임부가, 함침 다이의 다이 노즐에 걸려서 막히기 쉽다고 하는 문제가 있다.

그래서, 제1 발명의 과제는 회전 권취체로부터 연속적으로 인출되는 강화용 섬유 다발에 꼬임을 부여하는 인발법에 의해 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조할 때에, 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발과의 이어 붙임부를, 강화용 섬유 다발의 단선 등을 일으키는 일 없이, 높은 생산 속도로 함침 다이의 다이 노즐을 통과시킬 수 있는 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

그리고 전술한 제1 발명에 관한 제조 방법에 따르면, 회전 권취체로부터 연속적으로 인출되는 강화용 섬유 다발에 꼬임을 부여하는 인발법에 의해 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조할 때에, 섬유량이 본래의 약 절반인 섬유량 반감단부끼리를 교락시킴으로써 연결 부분이 원래의 강화용 섬유 다발의 굵기에 비해 굵어지는 것을 억제하면서 각 강화용 섬유 다발끼리를 서로 연결할 수 있다. 따라서, 다이 노즐을 통과할 수 없는 것에 따른 강화용 섬유 다발의 단선이나, 다이 노즐 통과 후에 제조 정지를 초래하는 요인이 되는 다이 노즐로의 보풀의 쌓임을 일으키는 일 없이, 높은 생산 속도로 함침 다이의 다이 노즐을 통과시킬 수 있으므로, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법에 있어서, 상기 서로 연결하는 작업에서는, 에어 스플라이서에 의해 상기 강화용 단섬유끼리가 교락된 교락부에 대하여, 상기 강화용 섬유 다발에 함침시키는 열가소성 수지와 동일한 수지로 이루어지는 접착제를 더 부여하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 각 강화용 섬유 다발끼리를 더욱 견고하게 서로 연결시킬 수 있다.

상기 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법에 있어서, 상기 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하는 공정은, 상기 회전 권취체의 내주측으로부터 강화용 섬유 다발을 차례로 인출하는 작업을 포함하고, 이 인출 작업 시에, 상기 회전 권취체의 내주면에 대하여 지름 방향의 외측으로 압박된 복수의 붕락 억제 부재를, 강화용 섬유 다발이 인출됨에 따라서 점차 지름 방향의 외측으로 변위하는 상기 회전 권취체의 내주면에 추종하여 변위시킴으로써, 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 붕락을 억제하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 회전 권취체의 최외 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발이 인출된 경우라도, 권취층의 붕락을 억제할 수 있으므로, 붕락한 권취층의 강화용 섬유 다발이 얽힘을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 얽힘에 기인하는 강화용 섬유 다발의 단선을 억제할 수 있으므로, 이 강화용 섬유 다발에 이어 붙여져 있는 새로운 회전 권취체로의 절환도 확실하게 행할 수 있고, 장시간에 걸쳐 연속해서 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조를 행할 수 있다.

상기 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법에 있어서, 상기 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하는 공정은, 서로 연결된 복수의 회전 권취체를 회전시키는 일 없이, 또한 각 회전 권취체의 축선이 상하 방향을 향하는 기립 자세로 각 회전 권취체를 보유 지지하면서, 상기 각 회전 권취체의 외주측으로부터 당해 각 회전 권취체의 상방에 설치된 강화용 섬유 다발 취출 가이드를 경유시켜서 강화용 섬유 다발을 취출하는 작업을 포함하고, 이 취출 작업 시에, 평면도에 있어서 상기 강화용 섬유 다발 취출 가이드와 상기 회전 권취체의 축심점을 연결하는 직선의 연장선이 당해 회전 권취체의 외주원과 교차하는 점을 최원점이라 한 경우에, 상기 축심점과 상기 최원점을 포함하는 연직면에 직교하는 방향으로부터 보는 정면도에 있어서, 상기 최원점으로부터 상기 강화용 섬유 다발 취출 가이드로 연장되는 강화용 섬유 다발 패스라인과 당해 회전 권취체의 축심선이 이루는 취출각이 당해 회전 권취체의 외주원의 지름 치수에 관계없이 항상 45°이하가 되도록 하여, 강화용 섬유 다발의 취출을 행하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 강화용 섬유 다발의 취출각이 회전 권취체의 외주원의 지름 치수에 관계없이 항상 45°이하로 되어 있으므로, 각 회전 권취체를 회전하는 일 없이 회전 권취체의 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 취출할 때에, 강화용 섬유 다발이 회전 권취체 상단부측의 외주연부에 걸리는 일 없이, 회전 권취체 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 원활하게 취출할 수 있다.

또한, 상기 방법에서는 각 회전 권취체를 기립 자세로 보유 지지하면서 당해 각 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 인출하도록 하고 있으므로, 회전 권취체의 최내 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발이 취출되어 권취층이 얇아져도, 권취층의 강화용 섬유 다발이 얽히는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 회전 권취체에 연결되어 있는 다음의 회전 권취체로의 절환을 확실하게 행할 수 있다.

장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법에 있어서, 상기 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하는 공정에서는, 상기 회전 권취체를 항상 2개 배치해 두는 동시에, 이들 2개의 회전 권취체를 연결하여, 상기 2개의 회전 권취체 중, 한쪽의 회전 권취체의 강화용 섬유 다발이 없어진 후에 당해 한쪽의 회전 권취체를 새로운 회전 권취체로 교환하는 동시에, 다른 쪽의 회전 권취체의 말단부와 상기 새로운 회전 권취체의 선단부를 연결하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 2개의 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 연결을 반복하면서, 2개의 회전 권취체로부터 교대로 강화용 섬유 다발을 취출하는 것이 가능해진다.

또한, 제2 발명은 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 장치이며, 강화용 섬유 다발이 원통 형상으로 권취된 회전 권취체와, 상기 회전 권취체의 내주측으로부터 강화용 섬유 다발을 차례로 인출하기 위한 강화용 섬유 다발 조출 장치와, 상기 강화용 섬유 다발 조출 장치에 의해 상기 회전 권취체로부터 연속적으로 인출된 강화용 섬유 다발이 도입되어, 당해 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시켜서 수지 함침 강화용 섬유 다발을 생성하기 위한 함침 다이와, 상기 함침 다이의 하류측에 설치되어, 상기 함침 다이로부터 상기 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수하기 위한 인수기와, 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 절단하기 위한 절단 부재를 구비하고, 상기 강화용 섬유 다발 조출 장치는 상기 회전 권취체의 내주면에 대하여 지름 방향의 외측으로 압박됨으로써 상기 권취층의 붕락을 억제하는 복수의 붕락 억제 부재와, 강화용 섬유 다발이 차례로 인출됨에 따라서 점차 지름 방향의 외측으로 변위하는 상기 회전 권취체의 내주면에 추종하여 상기 복수의 붕락 억제 부재를 지름 방향의 외측으로 변위시키는 압박 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치를 제공한다.

또한, 제2 발명에 관한 제조 장치의 제조의 대상이 되는 「장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿」은, 꼬임이 부여된 것 및 꼬임이 부여되어 있지 않은 것의 양쪽을 포함하는 취지이다.

이 제2 발명에 따르면, 이하와 같은 종래의 문제점을 해소할 수 있다.

장섬유 강화 수지 펠릿의 제조에는, 섬유 다발 포장체가 사용된다. 도 11에 도시한 바와 같이, 섬유 다발 포장체(20)는 강화용 섬유 다발(로빙)을 원통 형상으로 회전 권취한 회전 권취체(21)에 포장을 실시한 것이며, 회전 권취체(21)의 외표면이 포장용의 열 수축 필름(22)에 의해 피복되어 있다. 상기 강화용 섬유 다발은, 다수개의 단섬유(필라멘트)를 묶은 스트랜드를 소정 개수 꼬지 않고 결합해서 편평한 끈 형상으로 한 것이다. 이 섬유 다발 포장체(20)는, 내부 취출법에 의해 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발이 인출된다. 즉, 강화용 섬유 다발은 기립시킨 회전 권취체(21)의 내주측으로부터 상기 열 수축 필름(22)의 개구부를 통해 상방으로 인출된다.

그리고 장섬유 강화 수지 펠릿은, 인발법을 이용해서 제조된다. 이 인발법으로서는, 꼬임을 행하지 않는 인발법과, 꼬임을 행하는 인발법이 알려져 있다. 꼬임을 행하지 않는 인발법을 이용하는 펠릿 제조 방법에서는, 우선 섬유 다발 포장체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출해서 함침 다이로 도입한다. 이 함침 다이에서는, 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시킨다. 상기 함침 다이의 하류측에 설치된 인수기에 의해, 상기 함침 다이로부터 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수한다. 그리고 페레타이저 등에 의해 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 소정 길이로 절단하여, 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조한다. 도 21은, 꼬임을 행하지 않는 인발법에 의해 얻을 수 있는 장섬유 강화 수지 펠릿을 도시한 모식도이다.

또한, 꼬임을 행하는 인발법을 이용하는 펠릿 제조 방법에서는, 우선 내부 취출용 섬유 다발 포장체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출해서 함침 다이로 도입한다. 이 함침 다이에서는, 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시킨다. 함침 다이를 통과한 강화용 섬유 다발에는 꼬임이 부여되고, 꼬임이 부여된 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드는, 상기 함침 다이의 하류측에 설치된 인수기에 의해, 함침 다이로부터 연속적으로 인수된다. 그리고 페레타이저 등에 의해 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 소정 길이로 절단하여, 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조한다. 이 경우, 상기 인수기로서는, 트위스팅 롤러 등과 같이 트위스팅 기기로서의 기능도 겸비한 것이 사용된다. 도 20은 꼬임을 행하는 인발법에 의해 얻을 수 있는 장섬유 강화 수지 펠릿을 도시하는 모식도이다.

그런데 섬유 다발 포장체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하면서, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조할 경우, 강화용 섬유 다발은 회전 권취체의 내주측으로부터 차례로 인출된다. 따라서, 강화용 섬유 다발이 인출됨에 따라서, 회전 권취체의 두께는 점점 작아진다. 그리고 회전 권취체의 최외 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발이 인출되면, 권취층이 붕락되어 붕락한 권취층의 강화용 섬유 다발이 얽히는 경우가 있었다. 이로 인해, 상기 얽힘에 기인하여, 강화용 섬유 다발의 단선이 발생하여, 당해 강화용 섬유 다발에 이어 붙여져 있는 새로운 내부 취출용 섬유 다발 포장체로의 절환을 행할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

전술한 권취층의 붕락 현상을 방지하는 것을 목적으로 하여, 일본 특허 출원 공개 제2001-88881호 공보에는, 글라스 로빙 포장체가 제안되어 있다. 이 글라스 로빙 포장체는, 글라스 로빙을 원통 형상으로 회전 권취한 유리 섬유 다발 회전 권취체의 외표면이, 주머니 형상의 열 수축 필름에 의해 피복되어 이루어지는 글라스 로빙 포장체이다. 그리고 상기 열 수축 필름은, 폴리프로필렌 수지 조성물 혹은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물로 형성되어 있다. 그리고 열 수축 필름의 동마찰 계수는, 0.1 내지 0.7로 되어 있으므로, 이 글라스 로빙 포장체에서는 상기 붕락 현상의 발생이 억제된다.

그러나 전술한 글라스 로빙 포장체에서는, 확실하게 상기 붕락 현상을 방지하는 점에 있어서 반드시 충분하다고는 할 수 없었다.

그래서, 제2 발명의 과제는 회전 권취체의 최외 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발이 인출되어도, 권취층의 붕락을 억제함으로써 권취층의 강화용 섬유 다발이 얽히는 일 없이 끝까지 원활하게 강화용 섬유 다발을 인출할 수 있고, 이에 의해 상기 얽힘에 기인하는 강화용 섬유 다발의 단선을 억제하면서, 이 강화용 섬유 다발에 이어 붙여져 있는 새로운 섬유 다발 포장체로의 절환을 행할 수 있는 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치를 제공하는 데 있다.

그리고 제2 발명에 관한 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치에 따르면, 회전 권취체의 최외 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발이 인출되어도, 권취층의 붕락을 억제할 수 있고, 이에 의해 권취층의 강화용 섬유 다발이 얽히는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 얽힘에 기인하는 강화용 섬유 다발의 단선 발생을 억제하면서, 이 강화용 섬유 다발에 이어 붙여져 있는 새로운 회전 권취체로의 절환을 행할 수 있고, 장시간에 걸쳐 연속해서 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조를 행할 수 있다.

상기 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치에 있어서, 상기 압박 수단은, 상기 회전 권취체의 내측에서 당해 회전 권취체의 축선 위에 설치된 지지 기둥과, 상기 지지 기둥에 대하여 상기 축선과 직교하는 축 주위로 회전 가능하게 핀 결합된 링크를 구비하고, 상기 붕락 억제 부재는, 상기 회전 권취체의 내측면에 대하여 상기 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 접촉 가능한 붕락 억제 막대를 구비하고, 상기 압박 수단과 붕락 억제 부재에 의해, 상기 지지 기둥에 대하여 상기 각 붕락 억제 막대를 평행 운동시키는 링크 기구가 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 압박 수단과 붕락 억제 부재에 의해 구성된 링크 기구에 의해 붕락 억제 막대를 회전 권취체의 축선과 평행한 자세인 채로, 당해 회전 권취체의 내측면에 접촉시킬 수 있으므로, 이 붕락 억제 막대에 의해 권취층의 붕락을 유효하게 억제할 수 있다.

또한, 제3 발명에 관한 제조 장치의 제조의 대상이 되는「장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿」은, 꼬임이 부여된 것 및 꼬임이 부여되어 있지 않은 것의 양쪽을 포함하는 취지이다.

이 제3 발명에 따르면, 이하와 같은 종래의 문제점을 해소할 수 있다.

장섬유 강화 수지 펠릿의 제조에는, 강화용 섬유 다발(로빙)을 권취해서 이루어지는 무코어 원통 형상의 회전 권취체(로빙 패키지)가 사용된다. 상기 강화용 섬유 다발은, 다수개의 단섬유(필라멘트)를 묶은 스트랜드를 소정 개수 꼬지 않고 결합해서 편평한 끈 형상으로 한 것이다.

그리고 장섬유 강화 수지 펠릿은, 인발법을 이용해서 제조된다. 이 인발법으로서는, 꼬임을 행하지 않는 인발법과, 꼬임을 행하는 인발법이 알려져 있다. 꼬임을 행하지 않는 인발법을 이용하는 펠릿 제조 방법에서는, 우선 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출해서 함침 다이로 도입한다. 이 함침 다이에서는, 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시킨다. 상기 함침 다이의 하류측에 설치된 인수기에 의해, 상기 함침 다이로부터 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수한다. 그리고 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 페레타이저 등에 의해 소정 길이로 절단하여, 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조한다. 도 21은 꼬임을 행하지 않는 인발법에 의해 얻을 수 있는 장섬유 강화 수지 펠릿을 도시한 모식도이다.

또한, 꼬임을 행하는 인발법을 이용하는 펠릿 제조 방법에서는, 우선 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출해서 함침 다이로 도입한다. 이 함침 다이에서는, 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시킨다. 상기 함침 다이의 하류측에 설치된 인수기에 의해, 꼬임이 행해진 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 상기 함침 다이로부터 연속적으로 인수한다. 그리고 페레타이저 등에 의해 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 소정 길이로 절단하여, 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조한다. 이 경우, 상기 인수기로서는, 트위스팅 롤러 등과 같이, 트위스팅 기기로서의 기능도 겸비한 것이 이용된다. 도 20은, 꼬임을 행하는 인발법에 의해 얻을 수 있는 장섬유 강화 수지 펠릿을 도시하는 모식도이다.

그런데 회전 권취체로부터 취출되는 강화용 섬유 다발을 사용하여, 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조할 경우, 강화용 섬유 다발을 장시간에 걸쳐 연속해서 공급할 수 있도록 할 필요가 있다. 그래서, 미리 복수의 회전 권취체에 대해서 그들의 강화용 섬유 다발이 하나가 되도록 강화용 섬유 다발의 단부를 차례로 연결하고, 이렇게 직렬로 연결된 복수의 회전 권취체로부터 차례로 연속해서 강화용 섬유 다발을 취출하는 것이 행해지고 있다.

여기에서, 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 취출하는(인출하는) 방법으로서는, (1) 외부 취출법,(2) 내부 취출법 및 (3) 비회전식 외부 취출법이 있다. 외부 취출법은, 회전 권취체 자체를 회전시키면서 회전 권취체 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 취출하는(인출하는) 방법이다. 내부 취출법은, 회전 권취체 자체를 회전시키지 않고, 예를 들어 어떤 물체 위에 회전 권취체를 기립 자세로 적재한 상태에서, 회전 권취체 내주측으로부터 강화용 섬유 다발을 취출하는(인출하는) 방법이다. 또한, 비회전식 외부 취출법은 회전 권취체 자체를 회전시키지 않고, 예를 들어 회전 권취체를 어떤 물체 위에 기립 자세로 적재한 상태에서, 회전 권취체 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 취출하는(인출하는) 방법이다.

연결된 복수의 회전 권취체로부터 차례로 취출되는 강화용 섬유 다발을 사용하여, 장섬유 강화 수지 펠릿을 제조하는 데 있어서, 종래는 상기 내부 취출법이 광범위하게 채용되고 있으며(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평7-205317호 공보), 상기 비회전식 외부 취출법을 채용한 것은 적다. 종래는 비회전식 외부 취출법을 채용한 경우에, 내부 취출법을 채용하는 경우에 비해, 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 취출하기 위한 강화용 섬유 다발 조출 장치의 구성이 간단하다고 하는 이점이 고려되어 있지 않았다.

그래서, 제3 발명의 과제는 비회전식 외부 취출법을 채용하여, 직렬로 연결된 복수의 회전 권취체로부터 차례로 연속해서 강화용 섬유 다발을 취출해서 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조할 때에, 강화용 섬유 다발이 회전 권취체 상단부측의 외주연부에 걸리는 것을 억제하면서, 회전 권취체 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 원활하게 취출할 수 있는 동시에, 회전 권취체의 최내 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발이 취출된 경우라도, 강화용 섬유 다발이 얽히는 것을 억제함으로써, 당해 회전 권취체에 연결되어 있는 다음의 회전 권취체로의 절환을 확실하게 행할 수 있는 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치를 제공하는 데 있다.

제3 발명에 따르면, 강화용 섬유 다발의 취출각이 회전 권취체의 외주원의 지름 치수에 관계없이 항상 45°이하로 되어 있으므로, 비회전식 외부 취출법에 의해 회전 권취체의 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 취출할 때에, 강화용 섬유 다발이 회전 권취체 상단부측의 외주연부에 걸리는 일 없이, 회전 권취체 외주측으로부터 강화용 섬유 다발을 원활하게 취출할 수 있다.

또한, 제3 발명에 관한 제조 장치에서는, 각 회전 권취체를 기립 자세로 보유 지지하면서 당해 각 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 인출하도록 하고 있으므로, 회전 권취체의 최내 권취층 부근까지 강화용 섬유 다발이 취출되어 권취층이 얇아져도, 권취층의 강화용 섬유 다발이 얽히는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 회전 권취체에 연결되어 있는 다음의 회전 권취체로의 절환을 확실하게 행할 수 있다.

따라서, 제3 발명에 관한 제조 장치에 따르면, 강화용 섬유 다발의 단선이나, 회전 권취체의 절환 실패를 억제하면서, 함침 다이에 대하여 강화용 섬유 다발을 장시간에 걸쳐 연속해서 공급할 수 있으므로, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

상기 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치에 있어서, 상기 코어 가이드는, 상기 회전 권취체를 2개 보유 지지하는 것이 가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 코어 가이드에 의해 보유 지지된 2개의 회전 권취체 중, 한쪽의 회전 권취체의 강화용 섬유 다발이 없어진 후에 당해 한쪽의 회전 권취체를 새로운 회전 권취체로 교환하는 동시에, 다른 쪽의 회전 권취체의 말단부와 새로운 회전 권취체의 선단부를 연결한다고 하는 방법을 채용할 수 있으므로, 2개의 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 연결을 반복하면서, 2개의 회전 권취체로부터 교대로 강화용 섬유 다발을 취출하는 것이 가능해진다.

Claims

장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하는 방법이며,
다수의 강화용 단섬유가 집속된 강화용 섬유 다발을 회전 권취체로부터 연속적으로 인출하는 공정과,
상기 회전 권취체로부터 인출된 강화용 섬유 다발을 연속적으로 함침 다이로 도입하는 동시에, 도입된 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시켜서 수지 함침 강화용 섬유 다발을 생성하는 공정과,
상기 함침 다이의 하류측에 설치된 트위스팅 기기에 의해, 상기 함침 다이를 연속적으로 통과하고 있는 수지 함침 강화용 섬유 다발에 꼬임을 부여해서 장섬유 강화 수지 스트랜드를 생성하는 공정과,
상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수하면서, 상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 절단하여 펠릿을 생성하는 공정을 포함하고,
상기 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하는 공정은, 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발을 서로 연결하는 작업을 포함하고,
상기 서로 연결하는 작업에서는, 상기 다 사용한 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 종단부 부분과 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 개시단부 부분의 양쪽에 대해서, 각각 강화용 섬유 다발의 길이 방향의 소정 범위에 걸쳐 당해 길이 방향과 직교하는 단면 방향의 일부를 제거함으로써, 상기 강화용 섬유 다발의 단면에 있어서의 섬유량이 본래의 약 절반인 섬유량 반감단부를 형성하는 동시에, 에어 스플라이서에 의해, 상기 다 사용한 회전 권취체의 섬유량 반감단부 및 새로운 회전 권취체의 섬유량 반감단부의 각각의 강화용 단섬유끼리를 그 길이 방향에 있어서의 한 군데 이상에서 교락시키고, 또한 상기 새로운 회전 권취체의 강화용 섬유 다발에 있어서의 상기 섬유량 반감단부보다도 상류측의 부분이며 상기 단면 방향의 일부가 제거되어 있지 않은 부분인 섬유량 비삭감단부에 있어서, 그 길이 방향에 있어서의 한 군데 이상에서, 에어 스플라이서에 의해, 강화용 단섬유끼리를 교락시키는 것을 특징으로 하는, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 서로 연결하는 작업에서는,
에어 스플라이서에 의해 상기 강화용 단섬유끼리가 교락된 교락부에 대하여, 상기 강화용 섬유 다발에 함침시키는 열가소성 수지와 동일한 수지로 이루어지는 접착제를 더 부여하는 것을 특징으로 하는, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하는 공정은,
상기 회전 권취체의 내주측으로부터 강화용 섬유 다발을 차례로 인출하는 작업을 포함하고,
이 인출 작업 시에, 상기 회전 권취체의 내주면에 대하여 지름 방향의 외측으로 압박된 복수의 붕락 억제 부재를, 강화용 섬유 다발이 인출됨에 따라서 점차 지름 방향의 외측으로 변위하는 상기 회전 권취체의 내주면에 추종하여 변위시킴으로써, 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 붕락을 억제하는 것을 특징으로 하는, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하는 공정은,
서로 연결된 복수의 회전 권취체를 회전시키는 일 없이, 또한 각 회전 권취체의 축선이 상하 방향을 향하는 기립 자세로 각 회전 권취체를 보유 지지하면서, 상기 각 회전 권취체의 외주측으로부터 당해 각 회전 권취체의 상방에 설치된 강화용 섬유 다발 취출 가이드를 경유시켜서 강화용 섬유 다발을 취출하는 작업을 포함하고,
이 취출 작업 시에, 평면도에 있어서 상기 강화용 섬유 다발 취출 가이드와 상기 회전 권취체의 축심점을 연결하는 직선의 연장선이 당해 회전 권취체의 외주원과 교차하는 점을 최원점이라 한 경우에, 상기 축심점과 상기 최원점을 포함하는 연직면에 직교하는 방향으로부터 보는 정면도에 있어서, 상기 최원점으로부터 상기 강화용 섬유 다발 취출 가이드로 연장되는 강화용 섬유 다발 패스라인과 당해 회전 권취체의 축심선이 이루는 취출각이 당해 회전 권취체의 외주원의 지름 치수에 관계없이 항상 45°이하가 되도록 하여, 강화용 섬유 다발의 취출을 행하는 것을 특징으로 하는, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 회전 권취체로부터 강화용 섬유 다발을 연속적으로 인출하는 공정에서는,
상기 회전 권취체를 항상 2개 배치해 두는 동시에, 이들 2개의 회전 권취체를 연결하고,
상기 2개의 회전 권취체 중, 한쪽의 회전 권취체의 강화용 섬유 다발이 없어진 후에 당해 한쪽의 회전 권취체를 새로운 회전 권취체로 교환하는 동시에, 다른 쪽의 회전 권취체의 말단부와 상기 새로운 회전 권취체의 선단부를 연결하는 것을 특징으로 하는, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 방법.
장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 장치이며,
강화용 섬유 다발이 원통 형상으로 권취된 회전 권취체와,
상기 회전 권취체의 내주측으로부터 강화용 섬유 다발을 차례로 인출하기 위한 강화용 섬유 다발 조출 장치와,
상기 강화용 섬유 다발 조출 장치에 의해 상기 회전 권취체로부터 연속적으로 인출된 강화용 섬유 다발이 도입되어, 당해 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시켜서 수지 함침 강화용 섬유 다발을 생성하기 위한 함침 다이와,
상기 함침 다이의 하류측에 설치되어, 상기 함침 다이로부터 상기 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수하기 위한 인수기와,
상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 절단하기 위한 절단 부재를 구비하고,
상기 강화용 섬유 다발 조출 장치는, 상기 회전 권취체의 내주면에 대하여 지름 방향의 외측으로 압박됨으로써 상기 권취층의 붕락을 억제하는 복수의 붕락 억제 부재와, 강화용 섬유 다발이 차례로 인출됨에 따라서 점차 지름 방향의 외측으로 변위하는 상기 회전 권취체의 내주면에 추종하여 상기 복수의 붕락 억제 부재를 지름 방향의 외측으로 변위시키는 압박 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치.
제6항에 있어서, 상기 압박 수단은 상기 회전 권취체의 내측에서 당해 회전 권취체의 축선 위에 설치된 지지 기둥과, 상기 지지 기둥에 대하여 상기 축선과 직교하는 축 주위로 회전 가능하게 핀 결합된 링크를 구비하고,
상기 붕락 억제 부재는 상기 회전 권취체의 내측면에 대하여 상기 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 접촉 가능한 붕락 억제 막대를 구비하고,
상기 압박 수단과 붕락 억제 부재에 의해, 상기 지지 기둥에 대하여 상기 각 붕락 억제 막대를 평행 운동시키는 링크 기구가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치.
장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 장치이며,
강화용 섬유 다발이 각각 원통 형상으로 권취된 복수의 회전 권취체와,
하나의 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 말단부와 다음에 강화용 섬유 다발을 취출하는 대상이 되는 회전 권취체의 강화용 섬유 다발의 선단부가 직렬로 연결된 상기 각 회전 권취체를 각각 회전시키는 일 없이, 당해 각 회전 권취체로부터 차례로 강화용 섬유 다발을 조출하도록 구성된 강화용 섬유 다발 조출 장치와,
상기 강화용 섬유 다발 조출 장치에 의해 상기 회전 권취체로부터 연속적으로 인출된 강화용 섬유 다발이 도입되어, 당해 강화용 섬유 다발에 대하여 용융한 열가소성 수지를 함침시켜서 수지 함침 강화용 섬유 다발을 생성하기 위한 함침 다이와,
상기 함침 다이의 하류측에 설치되어, 상기 함침 다이로부터 상기 수지 함침 강화용 섬유 다발로 이루어지는 장섬유 강화 수지 스트랜드를 연속적으로 인수하기 위한 인수기와,
상기 장섬유 강화 수지 스트랜드를 절단하기 위한 절단 부재를 구비하고,
상기 강화용 섬유 다발 조출 장치는, 상기 각 회전 권취체를 각각의 축선이 상하 방향을 향한 기립 자세로 보유 지지하는 코어 가이드와, 상기 각 회전 권취체의 상방에 설치되어, 상기 회전 권취체로부터 함침 다이로 유도되는 강화용 섬유 다발의 도중부를 지지하는 강화용 섬유 다발 취출 가이드를 구비하고,
평면도에 있어서 상기 강화용 섬유 다발 취출 가이드와 상기 회전 권취체의 축심점을 연결하는 직선의 연장선이 당해 회전 권취체의 외주원과 교차하는 점을 최원점이라 한 경우에, 상기 축심점과 상기 최원점을 포함하는 연직면에 직교하는 방향으로부터 보는 정면도에 있어서, 상기 최원점으로부터 상기 강화용 섬유 다발 취출 가이드로 연장되는 강화용 섬유 다발 패스라인과 당해 회전 권취체의 축심선이 이루는 취출각이 당해 회전 권취체의 외주원의 지름 치수에 관계없이 항상 45°이하가 되도록, 상기 각 회전 권취체와 강화용 섬유 다발 취출 가이드가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 코어 가이드는 상기 회전 권취체를 2개 보유 지지하는 것이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 제조 장치.