WO2005118265A1

WO2005118265A1 - 長繊維強化樹脂構造体用冷却槽及び該構造体の製造方法

Info

Publication number: WO2005118265A1
Application number: PCT/JP2005/010088
Authority: WO
Inventors: Takumi Nakatsuji; Kazuhiko Saheki
Original assignee: Daicel Chemical Industries, Ltd.
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2005-12-15
Also published as: JPWO2005118265A1; CN1819912A; JP3908782B2

Abstract

本発明は、長繊維強化樹脂構造体を、側面にへこみや繊維の露出の増加を生じることなく且つ空間的に効率よく冷却して製造する方法であり、そのためには、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイから排出された溶融樹脂含浸繊維ロービングを水冷するための冷却槽であり、冷却槽は水を溢流させる構造を有し、冷却槽の樹脂含浸繊維ロービングの引込側水出口と引出側水出口の両者の形状が、例えば、水平方向に開口した一つの横孔であり、溶融樹脂含浸繊維ロービングを、冷却槽内で直線状に通過させ、水を溢流させながら冷却する。

Description

長繊維強化樹脂構造体用冷却槽及び該構造体の製造方法

技術分野

本発明は、繊維ロービングに溶融樹脂を含浸させて得られる溶融樹脂含浸繊維口一ビングを直線状に通過させながら液状の水で冷却させるための冷却槽、それを明

使用した長繊維強化樹脂構造体の製造方法に関する。

細 1

本発明によれば、長繊維強化樹脂構造体を、側面にへこみや繊維の露出の増加書

を生じることなく、設置空間的に効率よく製造でき、また運転開始時の多数の溶融樹脂含浸繊維ロービングの冷却槽への挿入が容易である。

背景技術

長繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物を製造する方法として、近年、引き抜き成形が注目されている。中でも、連続した繊維束（繊維ロービングともいう。）を引きながら、クロスへッドダイにおいて熱可塑性樹脂の溶融物を含浸させたのち賦形ダイを通して所望の形状に賦形して、冷却し、ペレット化する技術が一般的に用いられている。

一般に、賦形ダイから押出された樹脂ストランドなどを冷却するには、水を張つた冷却槽内を通過させるが、そのためには押出されたストランドをロールなどにより向きを変えて冷却槽内の水に潜らせ、ロールで冷却槽内を水平に移動させ、ロールで冷却槽内から向きを変えて空中に引き出し、再度ロールで水平に引き取るなどのストランドの折れ曲がりが伴う。

溶融樹脂含浸繊維ロービングを冷却する場合、賦形ダイを通して円筒状などの所望の形状に賦形したものを、曲げると強化繊維が表面に露出したり折れたりするので、賦形ダイから排出された溶融樹脂含浸繊維ロービングを直線状態で冷却するために、従来は空冷によるか又は水スプレーにより冷却されていた。（特開昭 6 3— 1 3 2 0 3 6 (第 1図）参照）。

空冷では、長繊維強化樹脂構造体の円筒状の側面にへこみを生じる問題はないが、冷却設備の長さが長くなるという問題がある。

また、水スプレーでは冷却効率を上げるために高圧の水滴を使用しているが、水滴を離散的に衝突させるために、円筒状の側面に小さな多数のへこみを生じ、繊維が表面に露出する割合が高いという問題があるし、冷却設備のみの長さも非常に長くなる。

第 1図は、従来の水スプレー式冷却方法を使用した長繊維強化樹脂構造体製造装置である。

繊維口一ビング 21は、ローラー対のような開繊装置 18により平たく開繊され、クロスへッドダイ 13の入口 19に供給され、樹脂供給口 12から供給された溶融樹脂によりクロスへッドダイ 13においてさらに開繊が進むとともに樹脂が含浸される。なお、溶融樹脂は、押出機（図示せず）などから供給される。

クロスヘッドダイ 13は、例えば、樹脂含浸繊維ロービングの引取方向に一対の波打つ平面状の障壁を有し、該一対の障壁は凸部と凹部が向かい合って隘路を形成する構造であり、凸部によりしごかれ、樹脂の含浸が促進され、繊維口一ビング 1への樹脂の均一な含浸が行われる。

含浸された樹脂含浸繊維口一ビングは、賦形ダイ 15により賦形されて溶融樹脂含浸繊維ロービング 22として排出され、冷却装置 30により冷却、固化されて樹脂含浸繊維ロービング 23となり、ベルト対などの引取装置 16を経てペレタイザ一 17 によりペレツト化される。

特開平 6— 2 6 2 6 2 4号公報の図 1には、箱形の冷却水槽を使用して、樹脂含浸繊維ロービングを冷却する技術が開示されているが、この方法では、溶融樹脂含浸繊維ロービングを曲げて水中に供給しているので、強化繊維が表面に露出したり折れたりする。発明の開示

本発明の目的は、長繊維強化樹脂構造体を、側面にへこみや繊維の露出の増加を生じることなく且つ空間的に効率よく冷却して製造することである。

本発明者らは、鋭意検討した結果、溶融樹脂含浸繊維ロービング 22を、冷却槽 3内で直線状に通過させ、水を溢流させながら冷却する冷却槽を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の第 1は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ (15) から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を水冷するための冷却槽（3 ) であり、冷却槽（3 ) は水を溢流させる構造を有し、溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を、冷却槽（3 ) 内で直線状に通過させ、水を溢流させながら冷却することを特徴とする冷却槽を提供する。

本発明の第 2は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（15) から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を水冷するための冷却槽

( 3 ) であり、側面及び底面を有する筐体（4 ) 、筐体（4 ) の側面もしくは底面に設けられた水入口（1 ) 及び筐体（4 ) の引込側側面（4a) の引込側上端部 (4a' ) に形成された引込側水出口 (2a) 及び引出側側面 (4b) の引出側上端部 (4b' ) に形成された引出側水出口（2b) からなり、溶融樹脂含浸繊維ロービング (22) を、冷却槽（3 ) 内の引込側水出口（2a) 及び引出側水出口（2b) 間で直線状に通過させながら、溶融樹脂含浸繊維口一ビング（22) を水冷させて樹脂含浸繊維ロービング（23) を得る冷却槽を提供する。

本発明の第 3は、引込側側面（4a) の引込側上端部（4a' ) に設けられた 2以上の引込側切欠き部（8a) および引込側上端部（4a' ) 上に設けられた引込側堰板 (5a) により形成された引込側水出口（2a) 、及び/又は引出側側面（4b) の引出側上端部（4b' ) に設けられた 2以上の引出側切欠き部（8b) および引出側上端部（4b' ) 上に設けられた引出側堰板（5b) により形成された引出側水出口（2b) からなる本発明の第 2に記載の冷却槽を提供する。

本発明の第 4は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（15) から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を水冷するための冷却槽

(3) であり、側面及び底面を有する筐体（4) 、筐体（4) より上方もしくは筐体（4) の天面に設けられた蓋（5) 、筐体（4) の側面もしくは底面に設けられた水入口（1) 及び筐体（4) の側面の引込側側面（4a) の引込側上端部

(4a') と蓋（5) との間に形成された引込側水出口（2a) 及び引出側側面（4b) の引出側上端部（4b') と蓋（5) との間に形成された引出側水出口（2b) からなり、溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を、冷却槽（3) 内の引込側水出口（2 a) 及び引出側水出口（2b) 間で直線状に通過させながら、溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を水冷させて樹脂含浸繊維ロービング（23) を得る冷却槽を提供する。

本発明の第 5は、引込側側面（4a) の引込側上端部（4a') に設けられた 2以上の引込側切欠き部（8a) および蓋 (5) により形成された引込側水出口（2a) 、及び Z又は引出側側面（4b) の引出側上端部（4b') に設けられた 2以上の引出側切欠き部（8b) および蓋 (5) により形成された引出側水出口（2b) からなる本発明の第 4に記載の冷却槽を提供する。

本発明の第 6は、引込側水出口（2a) の形状が、又は引込側水出口（2a) と引出側水出口（2b) の両者の形状が、水平方向に開口した一つの横孔である本発明の第 2又は 4に記載の冷却槽を提供する。

本発明の第 7は、引込側水出口（2a) 及び引出側水出口（2b) の鉛直方向の長さが 2〜10 Ommである本発明の第 1〜6のいずれかに記載の冷却槽を提供する。

本発明の第 8は、さらに、水分散手段（6) が水入口（1) と、引込側水出口 (2a) および引出側水出口（2b) からなる水出口（2) との間に設けられた本発明の第 1〜 7のいずれかに記載の冷却槽を提供する。本発明の第 9は、水出口（2) から溢流した水の一部又は全部を、循環させるための水循環装置（7) を有する本発明の第 1〜8のいずれかに記載の冷却槽を提供する。

本発明の第 10は、循環させる水を冷却するための冷却装置（8) を有する本発明の第 9に記載の冷却槽を提供する。

本発明の第 11は、冷却槽（3) の引込側水出口（2a) と引出側水出口（2b) の間隔 dが、冷却槽（3) 内を通過する溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) の線速度を Vとした場合に、

d (単位： m) = f (単位：分） Xv (単位： mZ分）

(ここで ίは 0. 01~0. 1である。）

である本発明の第 1〜 10のいずれかに記載の冷却槽を提供する。

本発明の第 12は、水分散手段（6) の上方に、エアレーター（9) が設けられた本発明の第 1〜 11のいずれかに記載の冷却槽を提供する。

本発明の第 1〜12のいずれかに記載の冷却槽（3) を使用して、溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を、 0〜 90°Cの水で冷却させる長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造方法を提供する。図面の簡単な説明

第 1図は、従来の長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の縦断面図である。第 2図（a) は、本発明の冷却槽（蓋あり）の一例の長手方向の縦断面図である。

第 2図（b) は、上記冷却槽の引込側水出口 2a側から見た正面図である。第 3図は、本発明の冷却槽の他の一例（縁付き蓋あり）の長手方向の縦断面図である。

第 4図（a) は、本発明の冷却糟の他の一例（蓋なし）の長手方向の縦断面図である。第 4図（b ) は、上記冷却槽の引込側水出口 2a側から見た正面図である。

第 4図（c ) は、上記冷却槽の斜視図である。

第 5図は、本発明の冷却槽の他の一例（切欠き部と堰板設置）の長手方向の縦断面図である。

第 6図は、本発明の冷却槽の他の一例の長手方向の縦断面図の部分拡大図である。

符号の説明：

1 水入口、 2 水出口、 2a 引込側水出口、 2b 引出側水出口

3 冷却槽、 4 筐体、 4a 引込側側面、 4a' 引込側上端部

4b 引出側側面、 4b' 引出側上端部、 5 蓋、 5a 引込側堰板

5b 引出側堰板（図示せず）、 6 水分散手段、 7 水循環装置

8a 引込側切欠き部、 8b 引出側切欠き部（図示せず）、

9 エアレーター、 12 樹脂供給口、 13 クロスヘッドダイ、

15 賦形ダイ、 16 引取装置、 17 ペレタイザ一、 18 開繊装置

19 入口、 21 繊維ロービング、溶融樹脂含浸繊維ロービング

23 樹脂含浸繊維ロービング、 30 (従来方式の）冷却装置発明を実施するための最良の形態

以下に本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

第 2図（a ) は本発明に係る冷却槽の一例の長手方向（樹脂含浸繊維ロービングの進行方向を示す。）縦断面図であり、 3は冷却槽、 4は冷却槽の筐体である。筐体 4の形状は特に制限はなく、直方体でも円筒でもよいが、好ましくは直方体である。以下、判りやすく直方体を例に説明する。

筐体 4は側面及び底面を有し、天面は開口しており、 5は冷却槽の天面に必要に応じて設けられた蓋、 1は冷却槽の水入口、 2は冷却槽の水出口であり、水出口 2は溶融樹脂含浸繊維ロービング 22が引込まれる引込側水出口 2a及び冷却された溶融樹脂含浸繊維ロービング 23が引出される引出側水出口 2bからなる。同図で、水出口 2の形状は水平方向に開口した一つの横孔と見なせ、横孔と総称する。なお、蓋 5は筐体 4とは完全に分離されて、筐体 4の上方に設けられた蓋であつてもよいし、第 2図（b ) に示すように、筐体 4の側面が延長されて蓋 5の側端部と接続されていてもよい。なお、第 2図（b ) は本発明の冷却槽 3の引込側水出口 2a側から見た正面図である。

第 4図は、蓋 5を設けることなく、筐体 4の引込側側面 4aの高さをその両側面より低くして、引込側上端部 4a'に引込側水出口 2aが形成され、同様に引出側側面 4bの引出側上端部 4b'に引出側水出口 2bが形成された例である。第 4図（a ) は、長手方向の縦断面図であり、第 4図（b ) は、引込側水出口 2a側から見た正面図である。なお、蓋 5は不要であるが、ゴミなどの混入防止のために蓋やシートなどの覆いを設けてもよい。

第 5図は、引込側側面 4aの引込側上端部 4a'に引込側切欠き部 8aを設け、引込側上端部 4a'の上に引込側堰板 5aを設けて、弓 I込側切欠き部 8aを引込側水出口 2aとした例である。切欠き部 8aの数は 1以上であり、通常は賦形ダイの多数の孔から出た溶融樹脂含浸繊維ロービング 22の数に対応する数であり、種々の賦形ダイや運転条件に合わせられるように、より多数の孔が設けられていてもよい。

同様に、引出側側面 4bの引出側上端部 4b'に引出側切欠き部 8b (図示せず）を設け、引出側上端部 4 上に引出側堰板 5b (図示せず）を設け、各引出側切欠き部 8 bを多数の引出側水出口 2bとしてもよい。しかし、引出側水出口 2bでは、溶融樹脂含浸繊維ロービング 22は冷却固化されているので、引出側水出口 2bは一つの横孔であってもよい。

このように、引込側切欠き部 8aを離散的に多数設けることにより、多数の溶融樹脂含浸繊維ロービング 22を互いに接触することなく、冷却することができる。切欠き部 8a及び切欠き部 8bの断面形状は半円、三角、四角など特に制限はない。各切欠き部 8a同士は接していても、平面等で隔てられていてもよい。 δ

第 6図は、本発明の冷却槽 3の引込側側面 4aに引込側切欠き部 8aを設けた例の長手方向の縦断面図の拡大図である。断面が半円形の引込側切欠き部 8aが離散的に設けられている。

引込側堰板 5aと引出側堰板 51Dの堰の高さは、同じであっても、引込側堰板 5aを高くしても低くしてもよい。切欠き部を水出口 2とする他に、堰板の上から水を溢流させてもよい。また、堰板 5a及び 5bの代りに蓋 5を用いることもできる。水の供給位置に関しては特に制限はなく、水入口 1は筐体 4の底面に設けられても、側面に設けられても、解放された筐体上部に設けられてもよい。水入口 1 は一個所であっても、複数個所であってもよく、底面に設けられても、側面に設けられても、両者に設けられてもよい。

また、必要に応じて冷却槽 3内に所望の水流を形成させるために引込側水出口 2aに近い位置または引出側水出口 2bに近い位置に設けられてもよい。

使用される水としては、特に制限はなく、従来のスプレー式で使用されていた水が使用される。

引込側水出口 2aの形状は、水平方向に開口した一つの横孔もしくは多段の横孔でも、水平方向に並ぶ多数の孔でも、多段に水平方向に並ぶ多数の孔でもよい。引込側水出口 2aおよび引出側水出口 2bの寸法は、引込側水出口 2a及び引出側水出口 2bの鉛直方向の長さが 2〜 1 0 0 mmであり、一つの横孔の場合には、水平方向の幅には特に制限はない。蓋 5が設けられ場合も、筐体 4と盖 5の間の鉛直方向の間隔は、上記鉛直方向の長さに相当して 2〜 1 0 0 mmである。

なお、切欠き部を設けて形成された多数の孔の場合には、孔の断面積は溶融樹脂含浸繊維口一ビング 22の断面積の 1 . 5〜1 0 0 0 0倍である。

引出側水出口 2bの形状は、引込側水出口 2aの形状と同じでも異なっていてもよく、引込側水出口 2aの形状が多数の孔であっても、引出側水出口 2bの形状は対応する多数の孔であっても一つの横孔であってもよい。

一つの横孔の場合は、冷却水は孔の全面から溢流となって出るのが最も好ましく、少なくとも繊維口一ビングの位置より上に水面が来るように溢流させる。多数の孔の場合は、冷却水は孔の全面から溢流となって出るのが最も好ましく、堰を設ける場合には、前述のように堰を越えて溢流する水があってもよい。

水入口 1と水出口 2の間には、必要に応じて水分散手段 6が設けられ、均一な温度の水が均一な流速で溶融樹脂含浸繊維ロービング 22に接触するようにしてもよい。水分散手段 6としては、多孔板、多孔ノズル、スリット、パイプグリッド、メッシュなどの分散板や、分散板上に充填されたリング、サドル、テラレットなどの充填物が挙げられる。

その他、必要に応じて冷却槽 3内に所望の水流を形成させるための整流板 6'やバッフル 6"などを設けてもよい。

水分散手段 6の上方には、表面に多数の空気吹き出し孔を有するエアレーター 9を設け、空気を分散的に放出して、水量を軽減したり、水を攪拌するようにしてもよい。

また、水入口 1から入った水は、均一な温度の水が溶融樹脂含浸繊維ロービング 22全体に接触するようにしないで、はじめに冷却槽 3の引込側水出口 2a側に達し、溶融樹脂含浸繊維ロービング 22を順流で冷却し、引出側水出口 2bから主として排出されるような流れにしても、はじめに冷却槽 3の引出側水出口 2bに達し、溶融樹脂含浸繊維ロービング 22を向流で冷却し、引込側水出口 2a側から主として排出されるような流れにしてもよい。

第 3図は、本発明の冷却槽 3の他の一例の長手方向縦断面図である。水入口 1 は筐体 4の樹脂含浸繊維ロービング 23側の側面の底面近傍に設けられ、整流板 6' とバッフル 6"により上昇し、樹脂含浸繊維ロービングに接触する。

蓋 5には、引込側水出口 2a側および引出側水出口 2b側に折れ曲がり部を設け、引込側水出口 2aおよび引出側水出口 2bが蓋 5の天面より下側になるようにして、樹脂含浸繊維ロービングの天面との接触を防ぐようにしてもよい。

第 3図で、例えば、引込側水出口 2a側の折れ曲がり部の長さを引出側水出口 2b 側の折れ曲がり部の長さより短くして、溶融樹脂含浸繊維ロービング 22と接触し難いようにしてもよい。

引込側水出口 2aから排出される水量は、引出側水出口 2bから排出される水量と同じであっても異なってもよい。このため、引込側水出口 2aの開口面積と引出側水出口 2bの開口面積とを変えて、いずれかの側から水が多く排出されるようにしてもよい。

第 3図で、例えば、引出側水出口 2bの方の開口面積を小さくして、槽内の流れが引込側水出口 2aに向かうようにしてもよい。

溶融樹脂含浸繊維ロービング 22は、一個の冷却槽 3で冷却しても、複数の冷却槽 3を、多段で直列に、それぞれを離間させて又は相隣接させて、配置してもよい。本発明では一個の冷却槽 3も多段で直列に配置された冷却槽 3の群も共に冷却槽 3という。

冷却槽 3内を通過する溶融樹脂含浸繊維ロービングの線速度を Vとした場合に、引込側水出口 2aと引出側水出口 2bの間隔 dは、経験的に次式で表され、 f は 0 . 0 1〜0 . 1、好ましくは 0 . 0 1 5〜0 . 0 8、さらに好ましくは 0 . 0 2〜 0 . 0 6である。

d (単位： m) = f (単位：分） X v (単位： mZ分）

本発明では、溶融樹脂含浸繊維ロービング 22を、 0〜9 0 °C、好ましくは 1 0 〜7 0 °Cの水で、冷却、固化させて、樹脂含浸繊維ロービング 23を得る。溶融樹脂含浸繊維ロービング 22の冷却は、好ましくは、水と実質的に静水圧状態（即ちロービングの周囲に圧力が均一にかかる状態）で接触させると溶融樹脂の肉厚のむらが無く冷却される。

本発明によれば、溶融樹脂には過大な圧力の水滴が衝突しないので、樹脂含浸繊維口一ビング 23の断面のへこみを無くすることが可能となる。また、樹脂含浸繊維ロービング 23の側面における繊維の露出率が改善される。

水出口 2から溢流した水はそのまま排水としてもよいが、好ましくは冷却して再使用する。

冷却方法としては、冷却槽内に設けられた内部熱交換器による方法、外部熱交換器による方法のいずれでもよい。

あるいは熱交換器を用いず、筐体 4が所定の高さを有し、水出口 2から溢流した水を落下させて、外気と熱交換させて得られた冷却水を、筐体 4の下部周囲に配置された水溜に集めて、必要に応じてフィルターを通して、冷却水を水入口 1 より循環させる構造にしてもよい。

第 1図の長繊維強化樹脂構造体製造装置において、クロスへッドダイ 13の入口 19に繊維ロービング 21が供給され、樹脂供給口 12に溶融樹脂が供給され、含浸部 14において、繊維ロービングに樹脂が含浸され、クロスヘッドダイ 13の出口に設けられた賦形ダイ 15から溶融樹脂含浸ロービング 22として引出される。

繊維ロービング 21は、予め繊維ロービング 21を挟み付けるローラー対のような開繊装置 18により、それぞれ平面的に開繊されて樹脂が含浸されやすいようにすることが好ましい。

実際には、例えば 3 0本の繊維口一ビングが、 5本の繊維口一ビング毎に一つの束に纏められ、 6束がローラ一対により開繊される。

繊維ロービングはローラ一対までは、一本ごとにテンションがかけられ、ダイの中で複数の繊維ロービングが束になることもあるし、 1本毎にダイを通過することもある。

含浸部 14は、繊維ロービング 21に樹脂を合流させて含浸させる狭義のクロスへッド構造のみでもよいが、それに続く樹脂の均一な含浸を促進させる部分をも含む広義のクロスへッド構造でもよい。

含浸部 14は、障壁同士の組み合わせ、障壁と固定バーなどとの組み合わせなど特に限定されない。

該障壁同士としては、例えば、樹脂含浸繊維ロービングの引取方向に一対の波打つ平面状の障壁が挙げられる。賦形ダイ 15には賦形孔が、通常多数設けられる。一般にクロスヘッドダイでは、多数の繊維口一ビングが供給され、数本が纏められて、一つの含浸用繊維口一ビングとなり、そのような含浸用繊維ロービングが平面的にいくつか並べられる。従って、賦形ダイ 15には、例えば、横一列に賦形孔が並んでいる。

賦形孔 5により所望の断面形状を有する樹脂含浸繊維口一ビングに賦形され、例えば、ストランド状、テープ状、シ一ト状等所望の形状に賦形される。

クロスヘッドダイゃ賦形ダイは、温度制御されていることが好ましい。温度制御は、ダイ内の温度、例えば、樹脂供給口近辺の温度を検出し、設定温度に対応した加熱を行う。用いる加熱手段については、特に限定するものではないが、例えば、ダイ内に電熱による加熱手段を装着する方法、熱媒体をダイ内に循環させる方法などのダイに装着されるもの、又は、ダイ外から赤外線、熱風などで加熱する方法がある。これらの中、電熱によりダイ内、或いはダイ外から加熱することが好ましい。

賦形ダイ 15から出た溶融樹脂含浸繊維ロービング 22は、次工程に設けられた本発明に係る冷却槽 3により冷却され、樹脂が固化され、樹脂含浸繊維ロービング 23が得られる。

冷却槽 3の次の工程には、引取装置 16が設けられる。引取装置 16としては、特に制限はないが、好ましくはベルト対が挙げられる。樹脂含浸繊維ロービング 23 をベルト対で挟みつけながら回転することにより、後方へ送り出す、即ち、前方に対しては引っ張る力として作用し、これにより繊維ロービング 21がクロスへッドダイ 13に供給され、クロスヘッドダイ内を移動して樹脂含浸され、引出される。排出された樹脂含浸繊維ロービング 23は、そのままストランドとして成形工程等に移送することもできるが、一般的には、射出成形等に供するため、引取装置 16の次工程に、ペレタイザ一 17が設けられ、所定の長さにカットされ、長繊維強化樹脂べレットまたは短繊維強化樹脂べレットとされる。好ましくは、長繊維強化樹脂ペレツトである。長繊維強化樹脂ペレットの長さは、 3〜50mm、好ましくは 5〜40mm、さらに好ましくは 5〜3 Ommである。

ペレットの長さが、上記範囲より短すぎると長繊維強化の特徴が損なわれ、長すぎると成形に使用する際に、押出機のホッパーなどでブリッジを起こし、供給に不具合を生じやすい。

樹脂含浸繊維ロービング 23中の、繊維/樹脂の重量比は 70 %/30%〜20 %/80 %, 好ましくは 65% 35%〜25%Z75%、さらに好ましくは 6 3%/37%〜30%Z70% (ここで、繊維と樹脂の合計は 100%である）である。

繊維に対する樹脂の含浸比率が、上記範囲より過少になると樹脂の含浸が十分に行えず、上記範囲より過大になると経済的でなくなる。

本発明で用いられる繊維ロービングの材質としては特に制約はなく、例えば、 E—ガラス、 D—ガラス等のガラス繊維；ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、レーヨン系等の炭素繊維；ボロン繊維、'鉱物繊維等の無機繊維；ステンレス、黄銅等の金属繊維；超高分子量ポリエチレン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、液晶性芳香族ポリエステル繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリ p—フエ二レンテレフタルアミド繊維、ポリ m—フエ二レンィソフタルアミド繊維等のァラミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、綿、ジユート等のセルロース繊維等の有機繊維；又はそれらの混合物が挙げられる。

繊維ロービングの形態は、ロービング、ヤーン等の連続した繊維であればいずれも使用でき、本発明ではこれらをロービングと総称する。

また、これらの繊維は、樹脂との接着性をよくするため、表面処理剤で処理したものであってもよい。かかる強化用繊維束は、次にクロスヘッドにおいて熱可塑性樹脂の溶融物を含浸させるに先立ち、予め加熱し高温の強化用繊維束を樹脂の溶融物と接触させるのが好ましく、またテンションロール等の開繊装置で開繊しておくのが好ましい。樹脂の材質としては、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、生分解性樹脂、非生分解性樹脂、合成樹脂、天然産製樹脂、汎用樹脂、エンジニアリング樹脂、ポリマーァロイ等、いずれの種類の樹脂でもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；ポリスチレン；ポリエチレンテレフタレ一卜、ポリブチレンテレフタレ一ト等の芳香族ポリエステル；ポリエチレンスクシネート、ポリブチレンアジペート、これらの力プロラクトン 3元共重合体等の脂肪族ポリエステル；ナイロン 6、ナイロン 66、ナイロン 11、ナイロン 12、ナイロン 610、ナイロン 612、ナイロン 46等のポリアミド；ポリアセタール、ポリカーポネート、ポリウレタン、ポリフエ二レンサルフアイド、ポリフエ二レンォキサイド、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド等のエンジニアリング樹脂が挙げられる。これらの樹脂は 2種以上を混合して使用してもよい。樹脂としては、通常、射出成形、押出成形等の各種成形加工に用いられるような高分子量で、これを繊維に含浸した場合、それだけで十分な補強効果を発揮するものが好ましい。

また、本発明に係る長繊維強化熱可塑性樹脂構造体には、必要に応じて、樹脂添加剤や充填剤、例えば酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤等の安定剤、帯電防止剤、潤滑剤、可塑剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、結晶化促進剤、染料や顔料等の着色剤、タルク等の充填剤を配合することも可能である。これらは、熱可塑性樹脂 2に予め配合された形で用いることができる。

なお、本発明は、連続繊維含浸フィルム、もしくはシート成形用のダイや、連続繊維含浸パイブ成形用ダイにも適用できる。実施例

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によつて限定されるものでない。

本実施例では下記のものを使用した。樹脂：含浸用樹脂としては、ホモポリプロピレン (メルトインデックス 6 0 g Z 1 0分） 9 8重量％と、無水マレイン酸 2重量％変性ポリプロピレン 2重量％との混合物を使用した。

強化繊維：ガラス繊維ロービングとして、径 1 7 zmのガラス単繊維 4 0 0 0 本の束（サイジング処理品）を使用した。

(実施例 1 )

冷却槽としては第 2図に示すような構造のものであり、冷却槽の長さ、即ち引込側水出口 2aと引出側水出口 2bの間隔が 0 . 6 m、水出口 2aと 2bはそれぞれ単一の横孔であり孔幅が 1 5 c m、孔高さ（鉛直方向の長さである。 ) が l c m、冷却槽の深さは 1 0 c mである。

冷却水は、イオン交換水を使用し、底部中央に設けられた水入り口から 2 5 ° (：、 1 0リットル/分で供給し、多孔板を通して上昇させ、弓 I込側水出口 2aと引出側水出口 2bから排出させた。

上記冷却槽を用い、その他の部分は通常の長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置を使用し、ガラス繊維ロービング 4本を供給して、開繊した後、溶融した上記ポリプロピレンを押出機より供給し、クロスヘッドダイを通して繊維ロービングに樹脂を 2 0 0〜2 2 0 °Cで含浸させ、賦形ダイ（孔径 3 mm) から溶融樹脂含浸繊維ロービング 22を 1 5 mZ分で引取り、冷却槽で 8 0〜9 0 °Cまで水冷し、空冷乾燥後、ペレタイザ一により切断し、ガラス繊維濃度 5 0重量％のペレットを得た。ペレットの表面には凹凸は見られず、繊維の露出も無かった。

(比較例 1 )

上記冷却槽の代りに、従来の水スプレー式冷却装置（冷却部長さ 2 . 0 m) を設け、 2 5 °Cのイオン交換水を 3 0リツトルノ分で供給して冷却した以外は実施例 1と同様に行った。ペレットの表面には凹凸が見られ、繊維の露出が部分的に生じた。また、供給水量が多く必要であった。

(実施例 2 ) 冷却槽の長さ、即ち引込側水出口 2aと引出側水出口 2bの間隔が 1 . 0 mである以外は実施例 1と同様の構造の冷却槽を使用し、溶融樹脂含浸繊維ロービング 22 の引取速度を 3 O mZ分にした以外は、実施例 1と同様に行った。

この結果、ペレットの表面には凹凸は見られず、繊維の露出も無かった。産業上の利用可能性

本発明によれば、長繊維強化樹脂構造体を、側面にへこみや繊維の露出の増加を生じることなく、設置空間的に効率よく冷却して製造することができ、また運転開始時の多数の溶融樹脂含浸繊維ロービングの冷却槽への挿入が容易であるので、他品種の生産時の切替も容易である。

Claims

請求の範囲

1. 長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（15) から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を水冷するための冷却槽（3) であり、冷却槽（3) は水を溢流させる構造を有し、

溶融樹脂含浸繊維口一ビング（22) を、冷却槽（'3) 内で直線状に通過させ、水を溢流させながら冷却することを特徵とする冷却槽。 .

2. 長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（15) から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を水冷するための冷却槽（3) であり、側面及び底面を有する筐体（4) 、

筐体（4) の側面もしくは底面に設けられた水入口（1) 及び

筐体（4) の引込側側面（4a) の引込側上端部（4a') に形成された引込側水出口

(2a) 及び引出側側面 (4b) の引出側上端部 (4b') に形成された引出側水出口

(2b) からなり、

溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を、冷却槽（3) 内の引込側水出口（2a) 及び引出側水出口（2b) 間で直線状に通過させながら、溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を水冷させて樹脂含浸繊維ロービング（23) を得る冷却槽。

3. 引込側側面（4a) の引込側上端部（4a') に設けられた 2以上の引込側切欠き部（8a) および引込側上端部（4a') 上に設けられた引込側堰板（5a) により形成された引込側水出口（2a) 、及び/又は

引出側側面（4b) の引出側上端部（4b') に設けられた 2以上の引出側切欠き部 (8b) および引出側上端部（4b') 上に設けられた引出側堰板（5b) により形成された引出側水出口 (2b)

からなる請求項 2に記載の冷却槽。

4. 長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（15) から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を水冷するための冷却槽（3) であり、側面及び底面を有する筐体（4) 、

筐体（4) より上方もしくは筐体（4) の天面に設けられた蓋（5) 、筐体（4) の側面もしくは底面に設けられた水入口（1) 及び

筐体（4) の側面の引込側側面（4a) の引込側上端部（4a') と蓋（5) との間に形成された引込側水出口（2a) 及び引出側側面（4b) の引出側上端部（4b') と蓋

(5) との間に形成された引出側水出口（2b) からなり、

5. 引込側側面（4a) の引込側上端部（4a') に設けられた 2以上の引込側切欠き部（8a) および蓋（5) により形成された引込側水出口（2a) 、及び Z又は引出側側面（4b) の引出側上端部（4b') に設けられた 2以上の引出側切欠き部

(8b) および蓋 (5) により形成された引出側水出口（2b)

からなる請求項 4に記載の冷却槽。

6. 引込側水出口（2a) の形状が、又は引込側水出口（2a) と引出側水出口 (2b) の両者の形状が、水平方向に開口した一つの横孔である請求項 2又は 4に記載の冷却槽。

7. 引込側水出口（2a) 及び引出側水出口（2b) の鉛直方向の長さが 2~1 00 mmである請求項 1〜 6のいずれかに記載の冷却槽。

8. さらに、水分散手段（6) が水入口（1) と、引込側水出口（2a) および引出側水出口（2b) からなる水出口（2) との間に設けられた請求項 1〜7のいずれかに記載の冷却槽。

9. 水出口（2) から溢流した水の一部又は全部を、循環させるための水循環装置（7) を有する請求項 1〜8のいずれかに記載の冷却槽。

10. 循環させる水を冷却するための冷却装置（8) を有する請求項 9に記載の冷却槽。

11. 冷却槽（3) の引込側水出口（2a) と引出側水出口（2b) の間隔 dが、冷却槽（3) 内を通過する溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) の線速度を Vとした場合に、

d (単位： m) = f (単位：分） Xv (単位： mZ分）

(ここで f は 0. 01〜0. 1である。）

である請求項 1〜 10のいずれかに記載の冷却槽。

12. 水分散手段（6) の上方に、エアレーター（9) が設けられた請求項 1 〜11のいずれかに記載の冷却槽。

13. 請求項 1〜12のいずれかに記載の冷却槽（3) を使用して、溶融樹脂含浸繊維ロービング（22) を、 0〜90°Cの水で冷却させる長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造方法。