KR20180040614A

KR20180040614A - 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20180040614A
Application number: KR1020187006865A
Authority: KR
Inventors: 다케히코 와카조노; 나오유키 다시로; 야스히로 사쿠라이
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-04-20
Also published as: JP2017039209A; US20180243999A1; CN108076635A; WO2017029986A1; EP3338979A1; EP3338979A4; JP6650228B2; US10751959B2; CN108076635B; KR102090670B1

Abstract

노즐의 메인터넌스 작업 및 제조 개시 전의 준비 작업에 지장을 주지 않고 섬유 다발을 적합하게 냉각하는 것이 가능한 장치 및 방법이 제공된다. 제공되는 장치는, 열가소성 수지를 함침한 상기 섬유 다발(9)의 형상을 테이프 형상으로 하면서 당해 섬유 다발을 통과시키는 노즐(18)과, 섬유 다발을 냉각하기 위한 냉각 롤러(20)와, 지지 장치(51)를 구비한다. 지지 장치(51)는, 상기 냉각 롤러(20)의 외주면이 상기 노즐(18)을 통과한 상기 섬유 다발(9)과 접촉하는 것이 가능한 냉각 위치와 당해 냉각 위치보다 상기 노즐(18)로부터 이격된 퇴피 위치의 사이에서 당해 냉각 롤러(20)가 이동 가능하게 되도록 당해 냉각 롤러(20)를 회전 가능하게 지지한다.

Description

섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치 및 제조 방법

본 발명은 연속된 섬유와, 당해 섬유에 함침되는 열가소성 수지를 갖는 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 탄소 섬유 강화 열가소성 수지 테이프 및 그의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 제조 방법은, 하류측 슬릿 노즐을 통하여 용융 수지가 함침된 탄소 섬유를 인발하는 것과, 상기 하류측 슬릿 노즐의 하류에 설치된 테이프 냉각 수단에 의해, 상기 하류측 슬릿 노즐로부터 인출된 직후의 테이프를, 소정 강온 속도 이상에서 급냉하는 것을 포함한다.

상기 특허문헌 1에 있어서는, 상기 테이프의 변형을 방지하기 위해, 상기 테이프 냉각 수단인 냉각 롤러가 상기 하류측 슬릿 노즐에 가능한 한 가까운 것이 바람직함이 기재되어 있다. 특허문헌 1은, 상기 하류측 슬릿 노즐의 노즐 롤러와 그 하류측의 상기 냉각 롤러의 축심 거리가 200mm인 실시예를 개시한다.

본 발명자들이 시험을 행한바, 노즐의 선단과 냉각 롤러의 축의 거리가 이격되어 있으면, 제조한 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 폭 방향으로 섬유의 소밀이 발생하여, 극단적인 경우, 섬유가 전혀 없는 열가소성 수지만이 존재하는 부분이나, 섬유도 열가소성 수지도 존재하지 않는 결손 부분이 발생함이 판명되었다.

그러나, 상기 결손 부분의 발생을 억제하기 위해 상기 냉각 롤러를 상기 노즐에 접근시키면, 당해 냉각 롤러가 상기 노즐의 메인터넌스를 위해 당해 노즐을 장치로부터 떼어내는 작업의 방해가 되어, 당해 메인터넌스의 작업에 지장을 준다. 당해 냉각 롤러는, 용융 수지를 함침시키기 전의 탄소 섬유의 섬유 다발을 장치에 걸쳐 놓는 작업의 방해도 되어, 제조 개시 전의 준비 작업에 지장을 준다.

일본 특허 공개 제2007-118216호 공보

본 발명의 목적은, 메인터넌스 작업이나 제조 개시 전의 준비 작업에 지장을 주지 않고 섬유 다발의 냉각을 적합하게 행하는 것이 가능한 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것이다.

제공되는 것은, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프를 제조하기 위한 장치이며, 당해 장치는, 용융된 열가소성 수지를 수용하는 용기를 갖고, 당해 용기에 수용된 열가소성 수지에 섬유 다발을 통하여 당해 섬유 다발에 상기 열가소성 수지를 함침시키는 수지 함침 장치와, 상기 수지 함침 장치의 용기의 출구부에 설치되고, 열가소성 수지를 함침한 상기 섬유 다발의 형상을 테이프 형상으로 하면서 통과시키는 노즐과, 상기 노즐을 통과한 상기 섬유 다발에 접촉하는 것이 가능한 외주면을 갖고, 당해 외주면이 당해 섬유 다발과 접촉한 상태에서 당해 섬유 다발이 하류측으로 이동하는 것을 허용하도록 롤러 중심축 주위로 회전하는 것이 가능하고, 당해 외주면과 당해 섬유 다발의 접촉에 의해 당해 섬유 다발을 냉각하는 냉각 롤러와, 상기 냉각 롤러의 외주면이 상기 노즐을 통과한 상기 섬유 다발과 접촉하는 것이 가능한 냉각 위치와 당해 냉각 위치보다 상기 노즐로부터 이격된 퇴피 위치의 사이에서 당해 냉각 롤러가 이동 가능하게 되도록 당해 냉각 롤러를 회전 가능하게 지지하는 지지 장치를 구비한다.

또한, 제공되는 것은, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프를 제조하기 위한 방법이며, 용융된 열가소성 수지를 섬유 다발에 함침시키는 수지 함침 공정과, 개구를 갖는 노즐의 당해 개구에, 상기 수지 함침 공정을 거친 상기 섬유 다발을 통과시키는 노즐 통과 공정과, 상기 노즐의 하류측의 냉각 위치에 배치된 냉각 롤러의 롤러 중심축 주위의 회전을 수반하면서 당해 냉각 롤러의 외주면과 상기 노즐 통과 공정을 거친 상기 섬유 다발을 접촉시킴으로써 당해 섬유 다발을 하류측으로 보내면서 냉각하는 냉각 공정과, 상기 수지 함침 공정, 상기 노즐 통과 공정 및 상기 냉각 공정에 의한 상기 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조가 행해지지 않을 때, 상기 냉각 롤러를 상기 냉각 위치로부터 당해 냉각 위치보다 상기 노즐로부터 이격된 퇴피 위치를 향하여 이동시키는 이동 공정을 갖는다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치의 측면도이다.
도 2는, 상기 제조 장치에 포함되는 조출기를 확대하여 도시하는 측면도이다.
도 3은, 상기 제조 장치에 포함되는 노즐을 확대하여 도시하는 측면도이다.
도 4는, 상기 제조 장치에 포함되는 노즐을 도 1의 화살표 IV의 방향을 따라 본 정면도이다.
도 5는, 상기 노즐의 변형예를 확대하여 도시하는 측면도이다.
도 6은, 도 5에 도시되는 노즐을 도 5의 화살표 VI의 방향을 따라 본 정면도이다.
도 7은, 상기 제조 장치의 수지 함침 장치에 포함되는 홈 구비 롤러를 상기 화살표 IV의 방향을 따라 본 정면도이다.
도 8은, 상기 수지 함침 장치의 평면도이다.
도 9는, 상기 제조 장치에 포함되는 상기 노즐 및 그 하류측에 배치되는 냉각 롤러부를 확대하여 도시한 측면도이다.
도 10은, 상기 제조 장치에 포함되는 지지 장치를 도시하는 측면도이다.
도 11은, 상기 지지 장치를 도 10의 화살표 XI의 방향을 따라 본 도면이다.

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치(100)의 전체를 도시한다. 당해 제조 장치(100)는, 섬유 다발(8)을 특정한 반송 방향을 따라 반송하면서 상기 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조를 행하는 것이다. 당해 제조 장치(100)는, 조출기(1), 섬유 예열기(2), 수지 함침 장치(3), 노즐(18), 냉각 롤러부(4), 냉각부(5), 인취기(6) 및 권취기(7)를 구비하고, 이들 구성 요소가 상기 반송 방향을 따라 순서대로 배열되어 있다. 또한, 당해 제조 장치(100)는, 도 10 및 도 11에 도시되는 지지 장치(51)를 더 구비한다.

상기 조출기(1)는, 섬유 보빈(11), 가이드 바(12), 댄서 롤러(13) 및 가이드 롤러(14)를 구비하고 있다. 섬유 보빈(11)에는, 상기 섬유 다발(8)이 권취되어 있다. 당해 섬유 다발(8)은, 서로 묶인 복수(예를 들어 12000개)의 섬유를 포함한다. 본 실시 형태에 관한 상기 섬유 다발(8)을 구성하는 섬유는 탄소 섬유이다. 그러나, 본 발명에 관한 섬유 다발을 구성하는 섬유는 탄소 섬유에 한정되지 않고, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 세라믹스 섬유, 금속 섬유, 폴리벤조티아졸이나 폴리벤조옥사졸 등을 포함하는 복소환 함유 중합체로부터 얻어지는 섬유 등의 연속 섬유여도 되고, 비연속의 섬유를 방적함으로써 실로서 구성된 천연 식물 섬유여도 된다. 상기 탄소 섬유로서는, 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 석유ㆍ석탄 피치계, 레이욘계, 리그닌계 등의 탄소 섬유를 사용할 수 있다.

상기 가이드 바(12)는, 원형의 단면을 갖지만, 그 축을 중심으로는 회전하지 않도록 배치된다. 한편, 상기 댄서 롤러(13) 및 상기 가이드 롤러(14)는, 원형의 단면을 갖고, 또한 그 축을 중심으로 회전하도록 배치된다. 댄서 롤러(13)는, 또한 상하 방향으로 가동이다. 가이드 바(12) 대신에 그 축을 중심으로 회전하는 것을 채용하는 것, 또한 댄서 롤러(13) 대신에 그 축을 중심으로 회전하지 않는 것을 채용하는 것이 섬유 다발(8)의 주행 속도 등의 조건에 따라 적절하게 행해지는 것이 가능하다.

상기 섬유 다발(8)은, 상기 섬유 보빈(11)으로부터 조출되고, 상기 가이드 바(12), 상기 댄서 롤러(13) 및 상기 가이드 롤러(14)에 각각 접촉하면서 반송된다. 이때, 섬유 다발(8)에는 일정한 장력이 부가된다.

상기 조출기(1)는, 도 2에 도시되는 장력 조정 기구(31)를 갖고, 당해 장력 조정 기구(31)가 상기 섬유 다발(8)에 작용하는 장력을 조정하여 당해 장력을 일정하게 유지한다. 상기 장력 조정 기구(31)는, 상기 댄서 롤러(13)의 중심축에 접속된 막대 부재(32)와, 막대 부재(32)에 설치되는 텐션 부가 추(33)와, 막대 부재(32)에 접속되는 각도 검출기(34)와, 모터(35)와, 컨트롤러(36)를 갖고 있다. 상기 막대 부재(32)는, 상기 각도 검출기(34)에 의해 회동 가능하게 지지되는 기단부와, 그 반대측의 단부이며 상기 댄서 롤러(13)를 회전 가능하게 지지하는 선단부를 갖는다.

상기 텐션 부가 추(33)는, 상기 댄서 롤러(13)에 일정한 크기의 하향의 힘을 부여한다. 상기 각도 검출기(34)는, 상기 막대 부재(32)의 회동 각도를 검출한다.

상기 모터(35)는 상기 섬유 보빈(11)을 회전시킨다. 당해 모터(35) 및 상기 각도 검출기(34)가 상기 컨트롤러(36)에 전기적으로 접속되어 있다. 컨트롤러(36)는, 상기 각도 검출기(34)가 검출한 각도에 따라 상기 모터(35)의 회전 속도를 조절하고, 이에 의해, 섬유 보빈(11)으로부터 조출되는 섬유 다발(8)의 장력을 일정하게 제어한다. 이 제어는, 후술하는 바와 같은 상기 수지 함침 장치(3)에 있어서의 상기 섬유 다발(8)의 안정된 개섬을 가능하게 한다. 본 실시 형태에 있어서, 상기 섬유 다발(8)의 바람직한 장력은 예를 들어 300g이다. 또한, 섬유 다발(8)의 바람직한 주행 속도는, 예를 들어 3m/분이다.

상기 섬유 보빈(11)으로부터 조출되는 섬유 다발(8)의 장력을 일정하게 하기 위한 수단은, 상기 장력 조정 기구(31)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 섬유 다발(8)의 주행 속도와, 섬유 보빈(11)의 회전수에 기초하여 섬유 보빈(11)에 권취되어 있는 섬유 다발(8)의 직경을 산출하는 것과, 파우더 클러치 등에 의해 섬유 보빈(11)의 브레이크 토크를 조정하는 것에 의해서도, 섬유 다발(8)의 장력을 일정하게 하는 제어가 가능하다. 또한, 폭이 넓은 테이프의 제조를 위해 복수의 섬유 보빈(11)으로부터 섬유가 조출되어도 된다. 예를 들어, 각각이 상기 조출기(1)와 동등한 구성을 갖는 복수의 조출기가 서로 병렬로 배치되어도 된다.

도 1에 도시되는 상기 섬유 예열기(2)는, 상기 조출기(1)로부터 조출된 섬유 다발(8)을 약 100℃로 가열한다. 이 가열은, 상기 섬유 다발(8)에 부착되어 있는 수렴제를 연화시켜 다음 공정에서의 섬유 다발(8)의 개섬, 및 섬유 다발(8)로의 열가소성 수지의 함침을 용이하게 한다. 섬유 예열기(2)는, 예를 들어 섬유 다발(8)의 통과를 허용하는 파이프와, 그 파이프에 감기는 전열선 히터를 포함하는 것이 적합하다. 상기 수렴제는, 상기 섬유 다발(8)을 구성하는 상기 복수의 섬유를 서로 수렴시켜 취급하기 쉽게 하는 것이다.

상기 섬유 예열기(2)로부터 반출된 섬유 다발(8)은, 가이드 롤러(15)를 거쳐 수지 함침 장치(3)에 보내진다. 가이드 롤러(15)는, 원형의 단면을 갖고, 그 축을 중심으로 회전하도록 배치된다. 당해 가이드 롤러(15) 대신에, 원형의 단면을 갖지만 그 축을 중심으로 회전하지 않는 가이드 바가 사용되어도 된다. 상기 가이드 롤러(15)와 상기 가이드 바의 사이의 선택은, 섬유 다발(8)의 주행 속도 등의 조건에 따라 적절하게 행해진다.

상기 수지 함침 장치(3)는, 섬유 다발(8)을 개섬함과 함께, 용융된 열가소성 수지를 섬유 다발(8)에 함침시키는 것이다. 수지 함침 장치(3)는, 용기(3a)와, 복수의 함침 롤러(16)와, 압출기(17)를 갖는다.

상기 용기(3a)는, 상기 섬유 다발(8)의 반송 방향으로 긴 통형을 이룬다. 당해 용기(3a)는, 용융된 열가소성 수지를 저류한다. 당해 용융된 열가소성 수지의 온도는, 예를 들어 230℃이다.

상기 압출기(17)는, 상기 용기(3a)에 접속되고, 당해 용기(3a) 내에 용융된 상기 열가소성 수지를 공급한다. 본 실시 형태에 있어서, 열가소성 수지의 MFR(멜트 플로우레이트: Melt Flow Rate), 즉 합성 수지의 유동성을 나타내는 지수는, 30 내지 115[g/10분]의 범위 내의 임의의 값으로 설정된다. 본 발명에서는 상기 범위 이외의 MFR을 갖는 열가소성 수지의 사용도 가능하다.

본 실시 형태에 관한 열가소성 수지는 폴리프로필렌이다. 그러나, 본 발명에 있어서 사용되는 열가소성 수지는 이것에 한정되지 않고, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 폴리아미드(나일론 6, 나일론 66 등), 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리스티렌, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤 등을 사용할 수 있다.

상기 복수의 함침 롤러(16)는, 상기 용기(3a) 내에 있어서 상기 섬유 다발(8)의 반송 방향을 따라 소정의 간격으로 배치되어 있다. 당해 복수의 함침 롤러(16)끼리의 간격은, 등간격이어도 되고, 서로 상이해도 된다. 각 함침 롤러(16)는, 원형의 단면을 갖고, 그 축을 중심으로 회전하도록 상기 용기(3a) 내에 지지되고, 상기 반송 방향으로 반송되는 섬유 다발(8)과 접촉하면서 그 반송을 허용하는 방향으로 회전한다. 상기 각 함침 롤러(16) 대신에, 원형의 단면을 갖고, 또한 그 축을 중심으로 회전하지 않는 가이드 바가 설치되어도 된다.

상기 섬유 다발(8)은, 상기와 같이 용융된 열가소성 수지를 저류하는 용기(3a) 내에서 상기 복수의 함침 롤러(16)에 각각 접촉하면서 당해 용기(3a) 내를 지그재그로 통과한다. 즉, 당해 섬유 다발(8)은, 하나의 함침 롤러(16)의 하부의 외주면에 대한 접촉과, 그 다음의 함침 롤러(16)의 상부의 외주면에 대한 접촉을 교대로 행하면서, 용기(3a) 내를 상기 반송 방향으로 통과한다. 이와 같이 통과하는 섬유 다발(8)을 상기 각 함침 롤러(16)가 개섬시키고, 또한 용융된 열가소성 수지가 상기 섬유 다발(8)에 함침된다.

상기 복수의 함침 롤러(16)의 개수는, 섬유 다발(8)의 개섬 상태, 및 섬유 다발(8)로의 열가소성 수지의 함침 상태에 따라 설정된다. 함침 롤러(16)의 개수가 지나치게 많은 경우에는, 섬유 다발(8)이 지나치게 개섬되어, 섬유 다발(8)의 폭 방향의 양단에서 섬유 밀도가 높아진다. 또한, 함침 롤러(16)의 개수가 지나치게 많은 경우에는, 섬유 다발(8)의 장력이 지나치게 커져, 섬유 끊김이 발생하기 쉬워진다. 반대로, 함침 롤러(16)의 개수가 지나치게 적은 경우에는, 섬유 다발(8)의 개섬이 불충분해지고, 섬유 다발(8)의 폭 방향의 중앙에서 섬유 밀도가 높아지거나, 섬유 다발(8)로의 열가소성 수지의 함침이 불충분해지거나 한다.

상기 노즐(18)은, 상기 용기(3a)의 출구부에 설치되어 있다. 이 노즐(18)은, 용기(3a) 내로부터 배출되는 섬유 다발(8)의 통과를 허용하면서 당해 섬유 다발(8)을 정형하는 것이다. 노즐(18)은, 상기 섬유 다발(8)의 통과를 허용하기 위한 개구를 갖는다. 당해 개구는, 예를 들어 직사각형 형상의 슬릿이며, 당해 개구를 통과하는 섬유 다발(8)을 테이프 형상으로 정형하는 형상을 갖는다. 즉, 노즐(18)은, 열가소성 수지를 함침한 섬유 다발(8)을 테이프 형상으로 하면서 당해 섬유 다발(8)을 통과시킨다. 이하, 노즐(18)을 통과한 후의 섬유 다발(8)을 테이프(9)라고 한다. 노즐(18)의 온도는, 예를 들어 230℃이다.

상기 노즐(18)의 확대도인 도 3, 및 당해 노즐(18)을 도 1의 화살표 IV의 방향을 따라 본 도면인 도 4에 도시하는 바와 같이, 노즐(18)은, 상하 한 쌍의 노즐 부재(18a, 18b)와, 좌우 한 쌍의 심(41)과, 좌우 한 쌍의 가이드판(42)을 갖는다.

상기 한 쌍의 노즐 부재(18a, 18b)는, 각각 서로 상하 방향으로 대향하여 슬릿(s)의 상단 및 하단을 획정하는 대향면(18e, 18f)과, 상기 섬유 다발(8)의 반송 방향의 하류측을 향하는 선단측면(18c)을 갖는다. 당해 선단측면(18c)은 상기 반송 방향에 대하여 직교하고 있다.

상기 한 쌍의 심(41)은, 서로 좌우 방향으로 이격된 위치에서, 상기 노즐 부재(18a, 18b)의 상기 대향면(18e, 18f)끼리의 사이에 끼워져 있다. 따라서, 당해 심(41)의 두께는, 상기 대향면(18e, 18f)끼리의 사이에 획정되는 직사각형의 상기 슬릿(s)의 두께 치수(노즐(18)의 선단의 개구의 짧은 변의 치수) T를 규정한다. 당해 두께 치수 T는, 상기 섬유 다발(8)이 상기 슬릿(s)을 통과함으로써 제조되는 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 두께 치수에 상당한다. 상기 한 쌍의 심(41)은, 상기 노즐(18)을 통과하는 섬유 다발(8)에 맞닿지 않는 위치, 즉 당해 섬유 다발(8)의 좌우 양 외측으로 어긋난 위치에 배치되어 있다.

상기 한 쌍의 가이드판(42)은, 상기 노즐(18)의 선단의 개구 부분에 나사 등으로 설치되어 있다. 상기 한 쌍의 가이드판(42)은, 서로 좌우 방향의 간격 W를 두고 배치되고, 당해 간격 W는 제조되는 상기 섬유 강화 열가소성 수지 테이프(9)의 폭 치수에 상당한다. 즉, 상기 한 쌍의 가이드판(42)은, 상기 노즐(18)의 개구를 통과하는 섬유 다발(8)의 폭을 그 통과에 의해 제조되는 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 폭이며 상기 간격 W에 상당하는 폭에 합치시키도록 당해 섬유 다발(8)을 정형한다. 본 실시 형태에 있어서, 상기 한 쌍의 가이드판(42)의 간격 W, 즉 제조하는 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 폭은 15mm이지만, 이것에 한정되지 않는다. 상기 심(41)의 교환이나 상기 한 쌍의 가이드판(42)의 위치의 변경에 의해, 제조되는 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 두께나 폭을 용이하게 변경할 수 있다.

도 5는, 상기 노즐(18)의 변형예를 확대하여 도시한 측면도이며, 도 6은, 당해 변형예에 관한 노즐(18)을 화살표 VI의 방향을 따라 본 도면이다. 이 노즐(18)도 한 쌍의 노즐 부재(18a, 18b)를 포함하지만, 그 중 한쪽 노즐 부재(18a)에, 도 6에 도시하는 바와 같이 슬릿(s)을 획정하는 홈(18d)이 형성되어 있다. 이 노즐(18)에서는, 상기 한 쌍의 심(41)이나 상기 한 쌍의 가이드판(42)이 불필요하여, 부품 개수가 적다. 또한, 홈(18d)이 형성된 노즐 부재(18a)를 교환함으로써, 제조하는 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 폭 및 두께를 용이하게 변경할 수 있다.

상기 복수의 함침 롤러(16) 중 상기 노즐(18)에 가장 가까운 위치(즉 가장 하류측의 위치)에 설치되는 함침 롤러(16)는, 홈(19a)을 갖는 홈 구비 롤러(19)에 의해 구성된다. 상기 복수의 함침 롤러(16) 중, 노즐(18)에 가까운 복수의 함침 롤러(16)가 각각 상기 홈 구비 롤러(19)여도 된다. 또한, 함침 롤러(16) 대신에 가이드 바가 설치되는 경우에 당해 가이드 바에 홈이 부여되어도 된다.

상기 홈 구비 롤러(19)를 도 1의 상기 화살표 IV의 방향을 따라 본 도면인 도 7에 도시하는 바와 같이, 상기 홈(19a)은, 상기 홈 구비 롤러(19)의 축 방향 중앙의 영역에 형성되고, 제조되어야 할 섬유 강화 열가소성 수지 테이프(9)의 폭과 동등한 폭 W1을 갖는다. 상기 섬유 다발(8)은 당해 홈(19a)을 통과하도록 반송되고, 이에 의해, 개섬된 섬유 다발(8)의 폭이 제조되어야 할 섬유 강화 열가소성 수지 테이프(9)의 폭을 초과하는 것이 방지된다. 상기 홈(19a)의 폭 W1은, 기본적으로는 도 3에 도시한 상기 한 쌍의 가이드판(42)끼리의 간격 W와 동등하다.

제조되어야 할 상기 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 폭을 변경할 때의 편리성으로부터, 상기 홈 구비 롤러(19)보다 상류측의 함침 롤러(16)는 홈이 없는 평롤러여도 된다. 혹은, 함침 롤러(16) 전부가 홈 구비 롤러(19)여도 된다.

도 1의 수지 함침 장치(3)의 평면도인 도 8에 도시하는 바와 같이, 섬유 다발(8)의 중심, 노즐(18)의 중심, 및 홈 구비 롤러(19)의 중심은, 위에서 보아 모두 일치하고 있다. 이것은, 제조되어야 할 섬유 강화 열가소성 수지 테이프 내의 섬유의 밀도에 치우침이 발생하는 것을 억제한다. 도 8은, 후술하는 냉각 롤러(20)도 도시하고 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 섬유 다발(8)이 상기 노즐(18)을 통과함으로써 성형되는 테이프(9)는, 당해 노즐(18)의 하류측의 상기 냉각 롤러부(4)에 보내진다. 냉각 롤러부(4)는, 테이프(9)의 반송 방향으로 순서대로 배열되는 냉각 롤러(20) 및 냉각 롤러(21)를 갖는다. 상기 냉각 롤러(20) 및 상기 냉각 롤러(21)의 각각은, 원형의 단면을 갖고 그 축을 중심으로 회전하도록 배치된다. 냉각 롤러(20) 및 냉각 롤러(21)의 각각은, 도시되지 않은 로터리 조인트를 통하여 공급되는 냉각수에 의해, 당해 냉각 롤러(20, 21)의 온도를 일정 온도(예를 들어 20℃ 전후)로 유지하도록 냉각된다.

냉각 롤러(20)는, 후에 상세하게 설명되는 상기 지지 장치(51)에 의해, 노즐(18)의 하류측의 냉각 위치와, 당해 냉각 위치보다 노즐(18)로부터 이격된 퇴피 위치의 사이에서 이동 가능하게 되도록 회전 가능하게 지지된다. 당해 냉각 롤러(20)는, 원통형의 외주면을 갖고, 상기 냉각 위치에서는 테이프(9)의 하류측으로의 반송을 허용하는 방향으로 회전하면서 상기 외주면이 상기 테이프(9)와 접촉함으로써 당해 테이프(9)를 냉각한다. 도 1에 도시되는 냉각 롤러(20)의 위치는, 상기 냉각 위치이다. 상기 냉각 롤러(21)는, 상기 냉각 위치에 있는 상기 냉각 롤러(20)의 더 하류측의 위치에서 이동 불능으로 배치되어 있고, 테이프(9)의 하류측으로의 반송을 허용하는 방향으로 회전하면서 당해 테이프(9)를 냉각한다. 상기 냉각 롤러(20) 및 상기 냉각 롤러(2)는, 소정의 접촉 면적에서 상기 테이프(9)와 면 접촉한다.

상기 노즐(18)을 통과한 상기 테이프(9)의 온도는, 열가소성 수지의 융점 이상이므로, 당해 테이프(9)에 있어서 열가소성 수지는 고화되어 있지 않고, 반송 중에 폭 방향으로 섬유의 소밀이 발생하는 경향이 있다. 당해 소밀의 억제를 위해, 노즐(18)을 통과한 직후의 테이프(9)가 우선 상기 냉각 롤러(20)에서 급속하게 냉각된다. 상기 냉각 롤러(20)의 외주면은, 테이프(9)의 표측면(도면 중 상면)과 접촉하여 당해 표측면을 냉각한다. 상기 냉각 롤러(21)의 외주면은, 상기 테이프(9)의 이측면(도면 중 하면)과 접촉하여 당해 이측면을 냉각한다. 각각의 냉각에 의해, 테이프(9)의 폭 방향으로 섬유의 소밀이 발생하기 전에 당해 테이프(9)에 포함되는 열가소성 수지의 고화가 재촉된다. 냉각 롤러(21)는, 테이프(9)의 두께 방향으로 발생하는 냉각 불균일에 의해 테이프(9)에 「휨」이 발생하지 않는 위치에 배치된다.

상기 노즐(18) 및 냉각 롤러부(4)의 확대도인 도 9에 도시하는 바와 같은 노즐(18)의 출구단인 선단측면(18c)에서부터 냉각 롤러(20)의 외주면과 테이프(9)가 접촉을 개시하는 위치까지의 거리 L은, 노즐(18)의 선단의 개구의 짧은 변의 치수(도 4에 도시하는 슬릿(s)의 폭) T에 기초하여 설정된다. 구체적으로는, T<0.08mm일 때 당해 거리 L이 하기 식 (A)를 만족하고, T≥0.08mm일 때 당해 거리 L이 하기 식 (B)를 만족하도록, 당해 거리 L이 설정되는 것이 바람직하다.

(i) T<0.08mm일 때

L[mm]≤1000×T[mm]-35 … (A)

(ii) T≥0.08mm일 때

L[mm]≤785.7×T[mm]-17.9 … (B)

상기 노즐(18)의 선단을 시점으로 하였을 때의 상기 거리 L의 종점인, 냉각 롤러(20)와 테이프(9)가 접촉을 개시하는 위치, 즉 테이프(9)가 냉각 롤러(20)와 최초로 접촉하는 위치보다 하류측의 영역에서 당해 테이프(9)가 당해 냉각 롤러(20)와 소정의 접촉 면적에서 면 접촉한다.

상술한 바와 같이, 상기 냉각 롤러(20)는, 상기 노즐(18)을 통과한 직후의 테이프(9)를 급속하게 냉각함으로써, 섬유에 소밀이 발생하기 전에 상기 테이프(9)의 열가소성 수지의 고화를 재촉하고, 이에 의해, 당해 테이프(9)의 폭 방향의 섬유의 소밀의 발생을 억제한다.

이어서, 상기 지지 장치(51)의 상세에 대하여 설명한다.

상기 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조를 개시하기 전에, 용융 수지를 함침시키기 전의 섬유 다발(8)을 상술한 복수의 롤러의 각각에 걸쳐 놓는 세트 작업이 필요하다. 또한, 당해 제조의 종료 후에는, 노즐(18)의 메인터넌스(주로 청소)를 위한 용기(3a)에 대한 노즐(18)의 착탈 작업이 필요하다. 그런데, 상기 거리 L이 상기 식 (A) 또는 식 (B)를 만족하도록(예를 들어 0.05mm의 두께의 테이프(9)에서는 상기 거리 L이 15mm가 되도록) 노즐(18)의 근처에 배치되는 냉각 롤러(20)는, 상기 세트 작업이나 상기 착탈 작업의 방해가 되고, 제조 정지 시에 있어서, 노즐(18)의 메인터넌스 작업이나 운전 개시 전의 준비 작업에 지장을 준다. 또한, 제조 정지 시란, 제조가 행해지지 않는 시간대를 널리 포함한다. 예를 들어, 제조 종료 직후에 노즐(18)의 메인터넌스가 행해지는 시간대나, 제조 개시 직전에 섬유 다발(8)이 상기 각 롤러에 걸쳐 놓여지는 시간대도 포함한다.

상기 지지 장치(51)는, 당해 지지 장치(51)에 상기 냉각 롤러(20)가 지지된 상태 그대로 당해 냉각 롤러(20)를 상기 냉각 위치와 당해 냉각 위치보다 노즐(18)로부터 이격되는 퇴피 위치의 사이에서 이동시키는 것을 가능하게 한다.

도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 상기 지지 장치(51)는, 상기 냉각 롤러(20)를 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부(52)와, 당해 회전 지지부(52)를 슬라이드 가능하게 지지하는 슬라이드대(53)와, 모터(55)를 갖고 있다.

상기 회전 지지부(52)는, 한 쌍의 아암부(52a)와, 연결부(52b)와, 적재부(52c)와, 한 쌍의 베어링(54)을 갖고 있다.

상기 한 쌍의 아암부(52a)는, 특정한 긴 변 방향을 따라 서로 평행으로 연장된다. 각 아암부(52a)는 상기 긴 변 방향의 양단부인 기단부와 선단부를 갖고, 상기 선단부는 상기 한 쌍의 베어링(54)의 각각을 보유 지지한다. 상기 냉각 롤러(20)는, 도 11에 도시되는 바와 같이 당해 냉각 롤러(20)의 중심축을 따라 연장되는 롤러 중심축인 회전축(20a)을 갖고, 상기 베어링(54)은, 상기 회전축(20a)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 즉, 상기 한 쌍의 아암부(52a)의 선단부가 상기 한 쌍의 베어링(54)을 각각 통하여 상기 냉각 롤러(20)를 회전 가능하게 지지하고 있다.

상기 한 쌍의 아암부(52a)의 기단부는 상기 연결부(52b)를 매개로 하여 상기 적재부(52c)에 연결된다. 상기 연결부(52b)와 상기 적재부(52c)는, 볼트 등의 체결 부재(56)에 의해 서로 착탈 가능하게 연결되어 있다. 상기 체결 부재(56)는, 연결부(52b)에 형성된 긴 구멍(57)을 관통하여, 상기 적재부(52c)에 고정되어 있다. 상기 긴 구멍(57)은, 상기 한 쌍의 아암부(52a)의 긴 변 방향 및 냉각 롤러(20)의 축 방향의 양쪽에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 형상의 개구를 획정한다.

상기 적재부(52c)는, 상기 모터(55)를 지지하는 모터 지지부이며, 당해 적재부(52c) 상에 당해 모터(55)가 적재된다. 도 11에 도시되는 바와 같이, 상기 모터(55)는, 회전 출력축(55a)을 갖고, 당해 회전 출력축(55a)과 상기 냉각 롤러(20)의 회전축(20a)이 평행으로 되는 자세, 보다 구체적으로는 당해 회전 출력축(55a) 및 당해 회전축(20a)이 상기 한 쌍의 아암부(52a)의 긴 변 방향에 대하여 직교하는 자세로 상기 적재부(52c) 상에 적재된다. 적재부(52c)의 측부에는 측방에 개구되는 구멍(58)이 형성되어 있다.

상기 지지 장치(51)는, 상기 모터(55)가 출력하는 회전력을 상기 냉각 롤러(20)에 전달하여 당해 냉각 롤러(20)를 회전시키는 구동 전달 기구를 더 갖는다. 당해 구동 전달 기구는, 상기 냉각 롤러(20)의 회전축(20a)의 한쪽의 단부이며 상기 모터(55)의 회전 출력축(55a)과 동일한 측의 단부에 설치되는 풀리(59)와, 상기 모터(55)의 회전 출력축(55a)의 단부에 설치되는 풀리(60)와, 상기 풀리(59)와 상기 풀리(60)의 사이에 걸쳐지는 벨트(61)를 갖는다.

상기 슬라이드대(53)는, 기부(62)와, 슬라이드 가이드(63)와, 스토퍼(64)와, 고정 기구(65)를 갖고 있다. 상기 기부(62)는, 도 10에 도시되는 바와 같은 경사진 자세로 적당한 개소에 고정 설치된다. 상기 슬라이드 가이드(63)는, 상기 기부(62)를 따라 경사지는 특정한 슬라이드 방향(이 실시 형태에서는 상기 한 쌍의 아암부(52a)의 긴 변 방향과 평행인 방향)으로 연장되는 자세로 상기 기부(62) 상에 고정되고, 당해 슬라이드 가이드(63)에 상기 회전 지지부(52)의 적재부(52c)가 당해 슬라이드 가이드(63)의 긴 변 방향 즉 상기 슬라이드 방향을 따라 슬라이드 가능하게 걸림 결합되어 있다. 즉, 적재부(52c)는, 상기 슬라이드 가이드(63)에 의해 그 긴 변 방향으로 안내되어 상기 기부(62) 상을 상기 슬라이드 방향으로 슬라이드한다. 이에 의해, 상기 적재부(52c)를 포함하는 상기 회전 지지부(52) 및 당해 회전 지지부(52)에 지지되는 상기 냉각 롤러(20)가 당해 슬라이드 방향으로 이동한다. 상기 스토퍼(64)는, 상기 기부(62)의 하단부 즉 상기 노즐(18)에 가장 가까운 단부에 고정되고, 상기 적재부(52c)와 직접적으로, 또는 도 10에 도시되는 스페이서(64)를 통하여 간접적으로 접촉함으로써, 상기 적재부(52c)의 슬라이드 범위의 전단부 위치 즉 상기 냉각 위치를 규정한다. 상기 고정 기구(65)는, 상기 슬라이드 범위의 후단부 위치 즉 상기 냉각 위치로부터 상기 노즐(18)과 반대의 측으로 이격된 퇴피 위치에서 상기 회전 지지부(52)의 적재부(52c)를 고정한다. 구체적으로, 당해 고정 기구(65)는, 플런저(65a) 및 플런저 지지부(65b)를 갖는다. 플런저(65a)는, 상기 적재부(52c)의 상기 구멍(58)에 대하여 상기 슬라이드 방향에 대하여 직교하는 삽입 분리 방향으로 삽입 분리 가능한 형상을 갖는다. 상기 플런저 지지부(65b)는, 상기 기부(62)에 고정되어 상기 플런저(65a)를 상기 삽입 분리 방향으로 이동 가능하게 지지한다.

상기 슬라이드대(53)에 대한 상기 회전 지지부(52)의 슬라이드에 의해, 당해 회전 지지부(52)에 지지되는 냉각 롤러(20)는, 상기 냉각 위치와 당해 냉각 위치보다 상기 노즐(18)로부터 상기 슬라이드 방향으로 이격된 퇴피 위치의 사이에서 이동할 수 있다. 당해 냉각 위치에서는 당해 냉각 롤러(20)의 외주면이 노즐(18)을 통과한 테이프(9)와 접촉하여 당해 테이프(9)를 냉각한다. 상기 냉각 롤러(20)가 상기 냉각 위치까지 이동하면, 도 10에 도시하는 스토퍼(64)에 상기 적재부(52c) 또는 당해 적재부(52c)와 스토퍼(64)의 사이에 개재되는 스페이서(66)가 맞닿는다. 서로 다른 복수의 스페이서(66)를 준비하여 당해 복수의 스페이서(66) 중에서 적당한 두께를 갖는 스페이서(66)를 선택하는 것, 혹은 당해 스페이서(66)의 두께를 조정하는 것이 상기 슬라이드 방향에 대하여 상기 냉각 롤러(20)의 냉각 위치를 미세 조정하는 것을 가능하게 한다. 또한, 연결부(52b)에 형성된 긴 구멍(57)의 개구의 폭의 범위에서 연결부(52b)와 적재부(52c)의 상대 위치를 어긋나게 함으로써, 슬라이드 방향에 직교하는 방향으로도 상기 냉각 롤러(20)의 상기 냉각 위치를 미세 조정할 수 있다.

상기 회전 지지부(52)에 지지되는 상기 냉각 롤러(20)가 상기 퇴피 위치까지 이동하면, 고정 기구(65)에 있어서 플런저 지지부(65b)에 지지되는 플런저(65a)가 상기 회전 지지부(52)의 상기 적재부(52c)의 측부의 구멍(58)에 삽입되는 것이 가능하게 된다. 당해 삽입에 의해, 상기 고정 기구(65)는 냉각 롤러(20)를 상기 퇴피 위치에 고정할 수 있다.

상기 슬라이드 방향은, 상기 냉각 롤러(20)의 축 방향에 대하여 기운 방향이어도 되지만, 당해 축 방향에 대하여 직교하는 방향인 것이 보다 바람직하다. 이것은 테이프(9)의 폭 방향과 냉각 롤러(20)의 회전축이 평행으로 되는 것을 가능하게 한다. 상기 슬라이드 방향이 상기 축 방향에 대하여 기울어 있는 경우, 냉각 위치까지 상기 냉각 롤러(20)가 이동할 때, 테이프(9)의 폭 방향의 일부 영역에만 당해 냉각 롤러(20)가 먼저 접촉하여 당해 테이프(9)의 폭 방향으로 일시적으로 냉각이 편재됨과 함께 섬유의 일부에서 텐션이 증가하고, 이에 의해, 경우에 따라서는 테이프(9)의 단선이나 제조의 속행의 곤란성이 발생할 우려가 있다. 이에 비해, 상기 슬라이드 방향이 상기 냉각 롤러(20)의 축 방향에 직교하는 방향인 것은, 상기 냉각 위치까지 이동하는 냉각 롤러(20)의 긴 변 방향(축 방향)의 접촉 영역을 상기 테이프(9)의 폭 방향 전역에 걸쳐 동시에 접촉시키는 것을 가능하게 한다.

또한, 상기 슬라이드 방향이 상기 축 방향에 대하여 기울어 있는 경우, 상기 냉각 롤러(20)가 상기 냉각 위치로부터 상기 퇴피 위치를 향하여 이격될 때 테이프(9)의 폭 방향의 일부 영역에 있어서만 다른 영역보다 먼저 냉각 롤러(20)가 테이프(9)로부터 이격되어 테이프(9)의 폭 방향으로 일시적으로 냉각이 편재됨과 함께 섬유의 일부에서 텐션이 증가하고, 이에 의해, 경우에 따라서는 테이프(9)의 단선이나 다음의 제조를 위해 다시 섬유 다발(8)을 장치에 걸 필요성을 발생시킬 우려가 있다. 이에 비해, 상기 슬라이드 방향이 상기 냉각 롤러(20)의 축 방향에 대하여 직교하는 방향인 것은, 당해 슬라이드 방향을 따라 상기 냉각 롤러(20)를 상기 냉각 위치로부터 퇴피 위치로 이동시킬 때, 냉각 롤러(20)의 긴 변 방향(축 방향)의 접촉 영역을 테이프(9)의 폭 방향 전역에 걸쳐 동시에 이격시키는 것을 가능하게 한다.

또한, 상기 회전 지지부(52)가 상기 슬라이드 가이드(63)에 안내되어 한창 슬라이드하고 있는 중에 있어서도, 테이프(9)의 폭 방향과 냉각 롤러(20)의 축 방향이 평행으로 되는 자세로 당해 회전 지지부(52) 및 냉각 롤러(20)가 유지되는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 이 장치에서는, 제조 개시 전에 수동으로 냉각 롤러(20)를 냉각 위치에서부터 퇴피 위치까지 상기 슬라이드 방향을 따라 이동시켜 당해 냉각 롤러(20)를 지지하는 회전 지지부(52)의 적재부(52c)의 구멍(58)에 플런저(65a)를 삽입함으로써, 상기 냉각 롤러(20)를 상기 퇴피 위치에 고정할 수 있다. 제조를 개시할 때에는, 상기 구멍(58)으로부터 상기 플런저(65a)를 인발하고, 수동으로 상기 회전 지지부(52)를 상기 냉각 위치를 향하여 슬라이드시켜 상기 스토퍼(64)에 상기 적재부(52c) 또는 이것에 설치되는 위치 조정 부재인 스페이서(66)를 접촉시킴으로써, 냉각 롤러(20)를 상기 테이프(9)의 냉각에 적합한 위치 즉 상기 노즐(18)에 가까운 상기 냉각 위치에 위치 결정할 수 있다. 제조 종료 후에는, 수동으로 지지 장치(52)를 슬라이드 이동시켜 상기 냉각 롤러(20)를 다시 퇴피 위치까지 이동시켜, 구멍(58)에 플런저(65a)를 삽입함으로써 당해 냉각 롤러(20)를 당해 퇴피 위치에 고정할 수 있다.

이와 같이, 노즐(18)을 통과한 테이프(9)를 냉각하기 위한 냉각 위치에 배치된 냉각 롤러(20)를, 당해 냉각 위치보다 당해 노즐(18)로부터 이격되는 방향으로 이동시키는 것이 가능하다. 따라서, 제조 시에는 상기 냉각 롤러(20)를 상기 냉각 위치까지 상기 노즐(18)에 접근시켜 상기 테이프(9)의 유효한 냉각을 행하면서, 제조를 행하지 않을 때에는 냉각 롤러(20)를 노즐(18)로부터 상기 퇴피 위치까지 멀리 떨어지게 함으로써, 노즐(18)의 착탈 작업을 위한 작업 공간을 확보하여 노즐(18)의 적합한 메인터넌스 작업을 행할 수 있다. 또한, 냉각 롤러(20)의 노즐(18)로부터의 퇴피는, 섬유 다발(8)을 노즐(18)로부터 인출하기 위한 작업 공간을 확보하는 것을 가능하게 하고, 용융 수지를 함침시키기 전의 섬유 다발(8)을 장치에 걸쳐 놓는 작업을 적합하게 행하는 것을 가능하게 한다. 즉, 노즐(18)의 메인터넌스 작업 및 제조 개시 전의 준비 작업을 적합하게 행하는 것을 가능하게 한다.

구체적으로는, 상기 슬라이드대(53)에 대하여 상기 회전 지지부(52)를 상기 슬라이드 방향으로 슬라이드시킴으로써, 상기 냉각 롤러(20)를 상기 회전 지지부(52)에 지지한 상태로 당해 냉각 롤러(20)를 상기 냉각 위치와 상기 퇴피 위치의 사이에서 이동시킬 수 있다. 따라서, 제조 정지 시에는, 상기 회전 지지부(52)의 상기 슬라이드 방향의 슬라이드에 의해 상기 냉각 롤러(20)를 퇴피 위치까지 이동시킴으로써 당해 냉각 롤러(20)를 노즐(18)로부터 충분히 멀리 떨어지게 하여 노즐(18)의 메인터넌스 작업이나 제조 개시 전의 준비 작업을 적합하게 행하는 것을 가능하게 하는 한편, 제조 시에는, 상기 냉각 롤러(20)를 상기 냉각 위치까지 이동시켜 상기 노즐(18)에 충분히 접근시킴으로써, 폭 방향으로 섬유의 소밀이 발생하지 않는 섬유 강화 열가소성 수지 테이프를 적합하게 제조하는 것을 가능하게 한다.

또한, 상기 슬라이드 방향이 상기 냉각 롤러(20)의 축 방향에 직교하는 방향인 것은, 상기 테이프(9)의 폭 방향과 냉각 롤러(20)의 회전축이 평행인 것을 가능하게 하고, 냉각 롤러(20)가 냉각 위치에 도달할 때 냉각 롤러(20)의 긴 변 방향(축 방향)의 접촉 영역이 테이프(9)의 폭 방향 전역에 동시에 접촉하는 것, 및 냉각 롤러(20)가 냉각 위치로부터 퇴피 위치를 향하여 이격될 때 당해 냉각 롤러(20)의 긴 변 방향(축 방향)의 접촉 영역을 테이프(9)의 폭 방향 전역으로부터 동시에 이격시키는 것을 가능하게 한다. 이러한 점들은, 테이프(9)의 폭 방향에 대한 일시적인 냉각의 편재나, 섬유의 일부에서의 현저한 텐션의 증가를 억제하고, 이에 의해, 테이프(9)의 단선의 방지를 가능하게 한다.

상기 지지 장치(51)에서는 모터(55)가 냉각 롤러(20)를 능동적으로 회전시키지만, 본 발명에 관한 지지 장치는 테이프(9)와의 접촉에 수반하여 냉각 롤러(20)가 당해 테이프(9)의 반송을 허용하도록 종동적으로 회전하도록 당해 냉각 롤러(20)를 지지하기만 하는 것이어도 된다. 이 경우, 상기 모터(55)는 불필요하다.

상기 슬라이드 가이드(63)는 소위 「리니어 가이드」이지만, 본 발명에 관한 슬라이드대가 회전 지지부의 슬라이드를 허용하기 위한 안내 구조는 당해 리니어 가이드에 한정되지 않는다. 당해 안내 구조는, 예를 들어 상기 슬라이드 방향과 평행인 축 방향을 갖는 부시와 당해 부시에 삽입 관통되는 피안내축의 조합에 의한 것이나, 레일과 그 위를 전동하는 롤러의 조합에 의한 것이어도 된다.

또한, 상기 냉각 롤러(20)의 냉각 위치를 미세 조정하기 위한 위치 조정 부재는, 상기 스토퍼(64)와 상기 적재부(52c)의 사이에 개재되는 스페이서(66)에 한정되지 않는다. 당해 위치 조정 부재는, 회전 지지부에 슬라이드 방향으로 변위 가능하게 설치되는 압박 볼트나, 적재부(52c)에 삽입되는 플런저여도 된다.

상기 슬라이드 방향과 직교하는 방향에 대한 상기 냉각 롤러(20)의 위치 조정도, 상기 연결부(52b)에 형성된 긴 구멍(57)의 개구의 형상에 의한 것에 한정되지 않는다. 당해 위치 조정은, 예를 들어 연결부(52b)의 상기 적재부(52c)에 대한 상기 방향으로의 상대 변위를 허용하는 기구를 사용해도 행하는 것이 가능하다.

상기 슬라이드대(53)에 대한 상기 지지 장치(52)의 이동은, 수동이 아니라 액추에이터에 의한 구동에 의해 행해져도 된다. 즉, 본 발명에 관한 지지 장치는, 상기 냉각 롤러를 이동시키기 위한 구동 기구, 예를 들어 볼 나사 및 이것을 회전시키는 모터를 포함하는 직선 운동 기구, 에어 실린더, 유압 실린더와 같은 유체 액추에이터, 랙과 피니언에 의한 기어 기구와 그 중 한쪽을 움직이게 하는 액추에이터를 포함하는 직선 운동 기구를 포함해도 된다.

상기 회전 지지부(52)의 운동은 상기 슬라이드 가이드(63)를 따른 직선 왕복 운동에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 지지부(52)에 힌지가 설치되어 당해 회전 지지부(52)의 회전 운동에 의해 냉각 롤러(20)가 냉각 위치와 퇴피 위치의 사이에서 이동해도 된다.

상기 회전 지지부(52)는 상기 슬라이드대(53)에 대하여 제거 가능하게 구성되어 있어도 된다.

도 1에 도시되는 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치(100)에 있어서, 상기와 같이 하여 냉각 롤러부(4)에서 냉각된 테이프(9)는, 상기 냉각부(5)에 보내진다. 당해 냉각부(5)는, 테이프(9)를 수냉한다. 본 실시 형태에 관한 냉각부(5)는 수냉 풀이다. 냉각부(5)는 테이프(9)를 공냉하는 것이어도 된다. 또한, 냉각 롤러부(4)에 의한 냉각이 충분하면, 냉각부(5)를 생략해도 된다.

상기 냉각부(5)에서 냉각된 테이프(9)는, 상기 인취기(6)에 보내진다. 상기 인취기(6)는, 냉각된 테이프(9)를 인취한다. 권취기(7)는, 인취기(6)에 인취된 테이프(9)를 권취한다. 상기 인취기(6)는 테이프(9) 나아가 그 상류측의 섬유 다발(8)을 소정의 속도로 상기 반송 방향으로 주행시키는 구성을 간이하게 하기 위해, 권취기(7)에, 인취기(6)에 있어서의 기능, 즉 테이프(9)를 인취하고, 그 테이프(9)를 소정의 속도로 주행시키는 기능을 겸하게 할 수도 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 방법 및 장치에서는, 노즐(18)을 통과한 테이프(9)를 냉각하는 냉각 위치에 배치된 냉각 롤러(20)를, 노즐(18)로부터 이격되는 방향으로 이동시키는 것이 가능하다. 구체적으로는, 슬라이드대(53)에 대하여 지지 장치(52)를 슬라이드시킴으로써, 냉각 위치와 퇴피 위치의 사이에서 냉각 롤러(20)를 이동시킬 수 있다.

이와 같이 하여 냉각 롤러(20)를 노즐(18)로부터 멀리 떨어지게 함으로써, 장치에 대한 노즐(18)의 착탈을 위한 작업 공간을 확보할 수 있으므로, 노즐(18)을 적합하게 메인터넌스할 수 있다. 또한, 냉각 롤러(20)를 노즐(18)로부터 멀리 떨어지게 함으로써, 섬유 다발(8)을 노즐(18)로부터 인출하기 위한 작업 공간을 확보할 수 있으므로, 용융 수지를 함침시키기 전의 섬유 다발(8)을 장치에 걸쳐 놓는 작업을 적합하게 행할 수 있다. 따라서, 노즐(18)의 메인터넌스 작업 및 제조 개시 전의 준비 작업을 적합하게 행할 수 있다. 그리고, 제조 시에는, 냉각 롤러(20)를 냉각 위치에 이동시킴으로써, 냉각 롤러(20)를 노즐(18)에 충분히 접근시킬 수 있으므로, 폭 방향으로 섬유의 소밀이 발생하지 않는 섬유 강화 열가소성 수지 테이프를 적합하게 제조할 수 있다.

또한, 슬라이드대(53)가, 냉각 롤러(20)의 축 방향에 직교하는 방향으로의 회전 지지부(52)의 슬라이드를 허용함으로써, 냉각 롤러(20)는, 냉각 롤러(20)의 축 방향에 직교하는 방향으로 이동할 수 있다. 이것은 테이프(9)의 폭 방향과 냉각 롤러(20)의 회전축이 평행으로 되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 냉각 위치에 도달하는 냉각 롤러(20)가 테이프(9)의 폭 방향 전역에 걸쳐 동시에 접촉하는 것, 및 냉각 위치로부터 퇴피 위치로 이격되는 냉각 롤러(20)가 테이프(9)의 폭 방향 전역으로부터 동시에 이격되는 것이 가능하다. 이러한 점들은, 테이프(9)의 폭 방향에 대한 일시적인 냉각의 편재나 섬유의 일부에서의 현저한 텐션의 증가를 억제하여 테이프(9)의 단선의 방지를 가능하게 한다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 구체예를 예시한 것에 지나지 않고, 특히 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 구체적 구성 등은, 적절하게 설계 변경 가능하다. 또한, 발명의 실시 형태에 기재된 작용 및 효과는, 본 발명으로부터 발생하는 가장 적합한 작용 및 효과를 열거한 것에 지나지 않고, 본 발명에 의한 작용 및 효과는, 본 발명의 실시 형태에 기재된 것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상술한 본 발명의 실시 형태에서는, 수지 함침 장치(3)가 섬유 다발(8)을 개섬하는 구성의 것을 나타내었지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 수지 함침 장치(3)보다 상류, 보다 구체적으로는, 섬유 예열기(2)와 수지 함침 장치(3)의 사이에 개섬기를 설치하고, 그 개섬기가 섬유 다발(8)을 개섬하도록 구성해도 된다. 혹은, 원래 상태로부터 개섬된 상태의 섬유 다발(8)을 준비하고, 그 섬유 다발(8)을 섬유 보빈(11)에 권취시켜 두고, 조출기(1)로부터 그 섬유 다발(8)을 조출하도록 구성해도 된다.

이상과 같이, 메인터넌스 작업이나 제조 개시 전의 준비 작업에 지장을 주지 않고 섬유 다발의 냉각을 적합하게 행하는 것이 가능한 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치 및 제조 방법이 제공된다.

이 장치에 따르면, 상기 지지 장치에 의해 상기 냉각 롤러를 회전 가능하게 지지한 상태로, 당해 냉각 롤러를 상기 노즐에 가까운 냉각 위치와 당해 냉각 위치보다 상기 노즐로부터 이격된 퇴피 위치의 사이에서 이동시킬 수 있다. 따라서, 제조 시에는 상기 냉각 롤러를 상기 냉각 위치에 위치시킴으로써, 노즐로부터 배출되는 섬유 다발을 유효하게 냉각할 수 있는 한편, 제조가 행해지지 않을 때에는 상기 냉각 롤러를 상기 퇴피 위치까지 퇴피시킴으로써, 당해 냉각 롤러가 방해가 되지 않고 노즐의 메인터넌스 작업이나 제조 개시 전의 준비 작업을 용이하게 행할 수 있다.

상기 지지 장치는, 예를 들어 상기 냉각 롤러를 상기 롤러 중심축 주위로 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부와, 상기 회전 지지부를 슬라이드 방향으로 슬라이드 가능하게 지지하는 슬라이드대를 갖고, 상기 슬라이드 방향은, 당해 슬라이드 방향을 따른 상기 회전 지지부의 슬라이드에 의해 상기 냉각 롤러가 상기 냉각 위치와 상기 퇴피 위치의 사이에서 이동하는 방향인 것이 바람직하다. 당해 지지 장치는, 상기 회전 지지부에 의해 상기 냉각 롤러를 회전 가능하게 지지하면서, 상기 슬라이드대에 대한 상기 회전 지지부의 슬라이드 이동을 이용하여 당해 회전 지지부에 지지되는 상기 냉각 롤러를 상기 냉각 위치와 상기 퇴피 위치의 사이에서 용이하게 이동시키는 것을 가능하게 한다.

상기 슬라이드 방향은, 상기 냉각 롤러의 상기 롤러 중심축에 대하여 직교하는 방향인 것이 보다 바람직하다. 이것은, 상기 노즐로부터 나오는 섬유 다발의 폭 방향과 상기 냉각 롤러의 롤러 중심축이 평행인 것을 가능하게 하고, 냉각 롤러가 냉각 위치에 도달할 때 냉각 롤러가 섬유 다발의 폭 방향 전역에 걸쳐 동시에 접촉하는 것, 및 냉각 롤러가 냉각 위치로부터 퇴피 위치를 향하여 이격될 때 당해 냉각 롤러가 섬유 다발의 폭 방향 전역에 걸쳐 동시에 이격되는 것을 가능하게 한다. 이러한 점들은, 섬유 다발의 폭 방향에 대한 일시적인 냉각의 편재나, 섬유의 일부에서의 현저한 텐션의 증가를 억제하고, 이에 의해, 섬유 다발의 단선의 방지를 가능하게 한다.

상기 지지 장치는, 상기 냉각 롤러의 상기 외주면과 접촉하는 상기 섬유 다발을 하류측으로 보내는 방향으로 당해 냉각 롤러를 회전 구동하는 모터를 더 갖고, 상기 회전 지지부가 상기 모터를 지지하는 것이 바람직하다. 당해 지지 장치는, 당해 모터에 의해 상기 냉각 롤러를 적극적으로 회전 가능하게 구동할 수 있다. 또한, 당해 모터는 상기 회전 지지부에 지지되므로, 당해 회전 지지부의 슬라이드대에 대한 이동에 상관없이 당해 모터와 당해 냉각 롤러의 접속을 유지할 수 있다.

상기 회전 지지부는, 상기 냉각 롤러를 회전 가능하게 지지하는 선단부와 그 반대측의 기단부를 갖는 아암부 및 당해 아암부의 상기 기단부 및 상기 모터를 지지하는 모터 지지부를 갖고, 당해 모터 지지부가 상기 슬라이드대에 대하여 상기 슬라이드 방향으로 슬라이드 가능하게 되도록 당해 슬라이드대에 걸림 결합되는 것이 바람직하다.

이 방법은, 상기 냉각 롤러가 상기 롤러 중심축 주위로 회전 가능하고, 또한 상기 냉각 위치와 상기 퇴피 위치의 사이에서 이동 가능하게 되도록 당해 냉각 롤러를 지지하는 지지 장치를 준비하는 공정을 더 포함하고, 상기 이동 공정은, 상기 냉각 롤러가 상기 지지 장치에 의해 지지된 상태에서 당해 냉각 롤러를 상기 냉각 위치와 상기 퇴피 위치의 사이에서 이동시키는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 당해 방법은, 상기 냉각 롤러를 상기 지지 장치에 의해 안정된 상태에서 지지하면서 당해 냉각 롤러의 위치를 상기 냉각 위치와 상기 퇴피 위치의 사이에서 이동시키는 것을 가능하게 한다.

상기 이동 공정에서는, 상기 냉각 롤러의 축 방향에 직교하는 방향으로 상기 냉각 롤러를 이동시키는 것이 바람직하다.

Claims

섬유 강화 열가소성 수지 테이프를 제조하기 위한 장치이며,
용융된 열가소성 수지를 수용하는 용기를 갖고, 당해 용기에 수용된 열가소성 수지에 섬유 다발을 통하여 당해 섬유 다발에 상기 열가소성 수지를 함침시키는 수지 함침 장치와,
상기 수지 함침 장치의 용기의 출구부에 설치되고, 열가소성 수지를 함침한 상기 섬유 다발의 형상을 테이프 형상으로 하면서 통과시키는 노즐과,
상기 노즐을 통과한 상기 섬유 다발에 접촉하는 것이 가능한 외주면을 갖고, 당해 외주면이 당해 섬유 다발과 접촉한 상태에서 당해 섬유 다발이 하류측으로 이동하는 것을 허용하도록 롤러 중심축 주위로 회전하는 것이 가능하고, 당해 외주면과 당해 섬유 다발의 접촉에 의해 당해 섬유 다발을 냉각하는 냉각 롤러와,
상기 냉각 롤러의 외주면이 상기 노즐을 통과한 상기 섬유 다발과 접촉하는 것이 가능한 냉각 위치와 당해 냉각 위치보다 상기 노즐로부터 이격된 퇴피 위치의 사이에서 당해 냉각 롤러가 이동 가능하게 되도록 당해 냉각 롤러를 회전 가능하게 지지하는 지지 장치를 구비하는, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 지지 장치는, 상기 냉각 롤러를 상기 롤러 중심축 주위로 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부와, 상기 회전 지지부를 슬라이드 방향으로 슬라이드 가능하게 지지하는 슬라이드대를 갖고, 상기 슬라이드 방향은, 당해 슬라이드 방향을 따른 상기 회전 지지부의 슬라이드에 의해 상기 냉각 롤러가 상기 냉각 위치와 상기 퇴피 위치의 사이에서 이동하는 방향인, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치.
제2항에 있어서, 상기 슬라이드 방향은, 상기 냉각 롤러의 상기 롤러 중심축에 대하여 직교하는 방향인, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치.
제2항에 있어서, 상기 지지 장치는, 상기 냉각 롤러의 상기 외주면과 접촉하는 상기 섬유 다발을 하류측으로 보내는 방향으로 당해 냉각 롤러를 회전 구동하는 모터를 더 갖고, 상기 회전 지지부가 상기 모터를 지지하는, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치.
제4항에 있어서, 상기 회전 지지부는, 상기 냉각 롤러를 회전 가능하게 지지하는 선단부와 그 반대측의 기단부를 갖는 아암부 및 당해 아암부의 상기 기단부 및 상기 모터를 지지하는 모터 지지부를 갖고, 당해 모터 지지부가 상기 슬라이드대에 대하여 상기 슬라이드 방향으로 슬라이드 가능하게 되도록 당해 슬라이드대에 걸림 결합되는, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치.
섬유 강화 열가소성 수지 테이프를 제조하기 위한 방법이며,
용융된 열가소성 수지를 섬유 다발에 함침시키는 수지 함침 공정과,
개구가 직사각형인 슬릿인 노즐에, 상기 수지 함침 공정을 거친 상기 섬유 다발을 통과시키는 노즐 통과 공정과,
상기 노즐의 하류측의 냉각 위치에 배치된 냉각 롤러의 롤러 중심축 주위의 회전을 수반하면서 당해 냉각 롤러의 외주면과 상기 노즐 통과 공정을 거친 상기 섬유 다발을 접촉시킴으로써 당해 섬유 다발을 하류측으로 보내면서 냉각하는 냉각 공정과,
상기 수지 함침 공정, 상기 노즐 통과 공정 및 상기 냉각 공정에 의한 상기 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조가 행해지지 않을 때, 상기 냉각 롤러를 상기 냉각 위치로부터 당해 냉각 위치보다 상기 노즐로부터 이격된 퇴피 위치를 향하여 이동시키는 이동 공정
을 갖는, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 이동 공정은, 상기 냉각 롤러를 상기 냉각 위치로부터 상기 퇴피 위치까지 이동시키는 것과, 다음의 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 전에 상기 냉각 롤러를 상기 퇴피 위치로부터 상기 냉각 위치로 복귀시키는 것을 포함하는, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 냉각 롤러가 상기 롤러 중심축 주위로 회전 가능하고, 또한 상기 냉각 위치와 상기 퇴피 위치의 사이에서 이동 가능하게 되도록 당해 냉각 롤러를 지지하는 지지 장치를 준비하는 공정을 더 포함하고,
상기 이동 공정은, 상기 냉각 롤러가 상기 지지 장치에 의해 지지된 상태에서 당해 냉각 롤러를 상기 냉각 위치와 상기 퇴피 위치의 사이에서 이동시키는 것을 포함하는, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 공정에 있어서, 상기 냉각 롤러의 축 방향에 직교하는 방향으로 상기 냉각 롤러를 이동시키는, 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 방법.