(57)【要約】【課題】長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せず、かつ毛羽が生じないように連続繊維強化ストランドが通過する貫通孔の径を変更することができる賦形ダイ、および連続繊維強化ストランドの賦形方法を提供する。【解決手段】長繊維強化熱可塑性樹脂を製造する際に、溶融した熱可塑性樹脂が繊維に含浸された連続繊維強化ストランドの径を絞る賦形ダイであって、少なくとも一つの第１半孔部が形成された第１プレートと、少なくとも一つの第２半孔部が形成された第２プレートとを有し、前記第１プレートと前記第２プレートを突き合わせることにより、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドが通過する貫通孔を形成するダイプレートを複数備え、それぞれの前記ダイプレートに形成される前記貫通孔のサイズが異なる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長繊維強化熱可塑性樹脂を製造する際に、溶融した熱可塑性樹脂が繊維に含浸された連続繊維強化ストランドの径を絞る賦形ダイであって、
少なくとも一つの第１半孔部が形成された第１プレートと、
少なくとも一つの第２半孔部が形成された第２プレートと
を有し、
前記第１プレートと前記第２プレートを突き合わせることにより、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドが通過する貫通孔を形成するダイプレートを複数備え、
それぞれの前記ダイプレートに形成される前記貫通孔のサイズが異なることを特徴とする賦形ダイ。
【請求項２】
前記第１半孔部および前記第２半孔部の少なくとも一方に硬化処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の賦形ダイ。
【請求項３】
前記第１半孔部および前記第２半孔部は、それぞれ半円状または半割多角形状であることを特徴とする請求項１または２記載の賦形ダイ。
【請求項４】
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの樹脂量を測定する測定部と、
前記測定部で測定された前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にないと判定された場合に、使用中の前記ダイプレートと異なる大きさの前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定する選定部と、
前記選定部による選定結果に基づいて、使用中の前記ダイプレートに代えて次の前記ダイプレートにより前記貫通孔を形成し、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドを挟み込む挟込部と
を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の賦形ダイ。
【請求項５】
前記選定部は、前記判定部により、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲を超えると判定された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも小さな前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定することを特徴とする請求項４記載の賦形ダイ。
【請求項６】
前記選定部は、前記判定部により、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲以下であると判定された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも大きな前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定することを特徴とする請求項４または５記載の賦形ダイ。
【請求項７】
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲にあると判定されるまで前記測定部、前記判定部、前記選定部、および前記挟込部による処理を繰り返すことを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の賦形ダイ。
【請求項８】
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの毛羽の有無を検知する検知部を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の賦形ダイ。
【請求項９】
前記検知部により毛羽が検知された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも大きな前記貫通孔を形成する他の前記ダイプレートを選択する選択部と、
前記選択部による選択結果に基づいて、使用中の前記ダイプレートに代えて他の前記ダイプレートにより前記貫通孔を形成し、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドを挟み込む挟入部と
を備えることを特徴とする請求項８記載の賦形ダイ。
【請求項１０】
前記検知部により毛羽が検知されなくなるまで前記検知部、前記選択部、および前記挟入部による処理を繰り返すことを特徴とする請求項９記載の賦形ダイ。
【請求項１１】
前記検知部により毛羽が検知された場合に前記第１プレートと前記第２プレートを離間させ、前記貫通孔から前記連続繊維強化ストランドを解放することを特徴とする請求項８記載の賦形ダイ。
【請求項１２】
請求項１〜３の何れか一項に記載の賦形ダイを用いた連続繊維強化ストランドの賦形方法であって、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの樹脂量を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にあるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にないと判定された場合に、使用中の前記ダイプレートと異なる大きさの前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定する選定工程と、
前記選定工程による選定結果に基づいて、使用中の前記ダイプレートに代えて次の前記ダイプレートにより前記貫通孔を形成し、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドを挟み込む挟込工程と
を含むことを特徴とする連続繊維強化ストランドの賦形方法。
【請求項１３】
前記選定工程は、前記判定工程において、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲を超えると判定された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも小さな前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定することを特徴とする請求項１２記載の連続繊維強化ストランドの賦形方法。
【請求項１４】
前記選定工程は、前記判定工程において、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲以下であると判定された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも大きな前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定することを特徴とする請求項１２または１３記載の連続繊維強化ストランドの賦形方法。
【請求項１５】
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量以下であると判定されるまで前記測定工程、前記判定工程、前記選定工程、および前記挟込工程を繰り返すことを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の連続繊維強化ストランドの賦形方法。
【請求項１６】
請求項１〜３の何れか一項に記載の賦形ダイを用いた連続繊維強化ストランドの賦形方法であって、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの毛羽の有無を検知する検知工程と、
前記検知工程において毛羽が検知された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも大きな前記貫通孔を形成する他の前記ダイプレートを選択する選択工程と、
前記選択工程による選択結果に基づいて、使用中の前記ダイプレートに代えて他の前記ダイプレートにより前記貫通孔を形成し、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドを挟み込む挟入工程と
を含むことを特徴とする連続繊維強化ストランドの賦形方法。
【請求項１７】
前記検知工程において毛羽が検知されなくなるまで前記検知工程、前記選択工程、および前記挟入工程を繰り返すことを特徴とする請求項１６記載の連続繊維強化ストランドの賦形方法。
【請求項１８】
請求項１〜３の何れか一項に記載の賦形ダイを用いた連続繊維強化ストランドの賦形方法であって、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの毛羽の有無を検知する検知工程を含み、
前記検知工程により毛羽が検知された場合に前記第１プレートと前記第２プレートを離間させ、前記貫通孔から前記連続繊維強化ストランドを解放することを特徴とする連続繊維強化ストランドの賦形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長繊維強化熱可塑性樹脂を製造する装置に用いられる賦形ダイ、および該賦形ダイを用いた連続繊維強化ストランドの賦形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維で強化された熱可塑性樹脂として、長繊維強化熱可塑性樹脂が知られている。この長繊維強化熱可塑性樹脂は、繊維と熱可塑性樹脂から成る複合材料であり、熱可塑性樹脂の特性と繊維の強度や耐熱性が複合化され、さまざまな構造部材、耐熱部材に使用されている。
【０００３】
従来より、かかる長繊維強化熱可塑性樹脂を製造する際には、図６に示す含浸ダイ５８が用いられていた。すなわち、含浸ダイ５８にて、溶融された熱可塑性樹脂６０に繊維６２を含浸させて連続繊維強化ストランド６４を作成し、ダイプレート６６に設けられたノズル６８を通過させて連続繊維強化ストランド６４の径を絞っていた。
【０００４】
ここで、長繊維強化熱可塑性樹脂は、用途に応じて繊維含有率が異なり、繊維含有率は、主にノズル６８の孔面積に依存する。このため、繊維含有率の異なる長繊維強化熱可塑性樹脂を製造する際には、その規格に応じた孔面積を有するノズル６８を使用する必要がある。
【０００５】
例えば、３種類の繊維含有率の長繊維強化熱可塑性樹脂を製造する場合、図７（ａ）に示す、大径のノズル６８ａを有するダイプレート６６ａ、図７（ｂ）に示す、中径のノズル６８ｂを有するダイプレート６６ｂ、図７（ｃ）に示す、小径のノズル６８ｃを有するダイプレート６６ｃをあらかじめ用意しておき、適宜ダイプレート６６を交換してノズル６８に連続繊維強化ストランド６４を通す。
【０００６】
しかしながら、ダイプレート６６を交換する場合、長繊維強化熱可塑性樹脂製造装置の稼働を一旦停止して連続繊維強化ストランド６４をノズル６８から取り除いた後、新たなダイプレート６６を配置し、再度連続繊維強化ストランド６４をノズル６８に通して長繊維強化熱可塑性樹脂製造装置の稼働を再開する必要があった。
【０００７】
また、連続繊維強化ストランド６４の毛羽でノズル６８が詰まり、連続繊維強化ストランド６４が切れた場合にも、長繊維強化熱可塑性樹脂製造装置の稼働を停止しなければならなかった。
【０００８】
そこで、このような問題を解決するために、樹脂含浸した連続繊維強化ストランド６４が通過する貫通孔の孔面積を容易に変更できる、二つの分割されたプレートを有する賦形ダイを使用した製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−００１１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の製造方法においては、連続繊維強化ストランド６４の繊維が含まれていない外周部分の樹脂厚を調整するのが難しいという問題があった。具体的には、図８（ｂ）に示すように、外周部分６４ｓにおいて均一の樹脂厚を有する連続繊維強化ストランド６４が所望されるところ、このような連続繊維強化ストランド６４を得るためには、図８（ａ）に示すように、徐々に上プレート８２と下プレート８４を接近させ、繊維が含まれる部分である繊維コア部６４ｔと上プレート８２、下プレート８４の隙間を少しずつ小さくしながら、毛羽が発生しない限界を見極めて行くことになる。
【００１１】
ところが、かかる方法においては、図８（ａ）に示すように、繊維コア部６４ｔの上下の樹脂厚を調整することはできるものの、繊維コア部６４ｔの左右の樹脂厚については調整できないという問題があった。このため、繊維コア部６４ｔの上下の樹脂厚が適量でも繊維コア部６４ｔの左右の樹脂厚が少なすぎると、むき出しの繊維が型に接触して毛羽立ちが生じるリスクがあった。
【００１２】
しかし、図９（ａ）に示すように、最初から繊維コア部６４ｔの左右に十分な隙間を設けてしまうと、上プレート８２と下プレート８４を接近させたときに、図９（ｂ）に示すように、上プレート８２と下プレート８４が接触し、それ以上樹脂厚を絞ることができなくなる。
【００１３】
本発明の目的は、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せず、かつ毛羽が生じないように連続繊維強化ストランドが通過する貫通孔の径を変更することができる賦形ダイ、および連続繊維強化ストランドの賦形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の賦形ダイは、
長繊維強化熱可塑性樹脂を製造する際に、溶融した熱可塑性樹脂が繊維に含浸された連続繊維強化ストランドの径を絞る賦形ダイであって、
少なくとも一つの第１半孔部が形成された第１プレートと、
少なくとも一つの第２半孔部が形成された第２プレートと
を有し、
前記第１プレートと前記第２プレートを突き合わせることにより、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドが通過する貫通孔を形成するダイプレートを複数備え、
それぞれの前記ダイプレートに形成される前記貫通孔のサイズが異なることを特徴とする。
【００１５】
このように、貫通孔の大きさの異なる複数のダイプレートを備えることにより、複数のダイプレート４２を操作して適宜貫通孔の大きさを切り換えることが可能となる。よって、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せず、かつ毛羽が生じないように貫通孔の径を変更することができる。
【００１６】
また、本発明の賦形ダイは、
前記第１半孔部および前記第２半孔部の少なくとも一方に硬化処理が施されていることを特徴とする。
これにより、賦形時に連続繊維強化ストランドによってダイプレートを傷つけないようにすることができる。
【００１７】
また、本発明の賦形ダイは、
前記第１半孔部および前記第２半孔部は、それぞれ半円状または半割多角形状であることを特徴とする。
これにより、連続繊維強化ストランドの径を絞るのに適した形状の貫通孔を形成することができる。
【００１８】
また、本発明の賦形ダイは、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの樹脂量を測定する測定部と、
前記測定部で測定された前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にないと判定された場合に、使用中の前記ダイプレートと異なる大きさの前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定する選定部と、
前記選定部による選定結果に基づいて、使用中の前記ダイプレートに代えて次の前記ダイプレートにより前記貫通孔を形成し、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドを挟み込む挟込部と
を備えることを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せずに貫通孔の径を変更することができる。
【００１９】
また、本発明の賦形ダイは、
前記選定部は、前記判定部により、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲を超えると判定された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも小さな前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定することを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せずに貫通孔の径を狭めることができる。
【００２０】
また、本発明の賦形ダイは、
前記選定部は、前記判定部により、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲以下であると判定された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも大きな前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定することを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せずに貫通孔の径を広げることができる。
【００２１】
また、本発明の賦形ダイは、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にあると判定されるまで前記測定部、前記判定部、前記選定部、および前記挟込部による処理を繰り返すことを特徴とする。
これにより、徐々に貫通孔の径を変更し、毛羽が発生しない最小限界径を形成する貫通孔で連続繊維強化ストランドを賦形することができる。
【００２２】
また、本発明の賦形ダイは、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの毛羽の有無を検知する検知部を備えることを特徴とする。
これにより、連続繊維強化ストランドに現に毛羽が発生している場合に対応することができる。
【００２３】
また、本発明の賦形ダイは、
前記検知部により毛羽が検知された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも大きな前記貫通孔を形成する他の前記ダイプレートを選択する選択部と、
前記選択部による選択結果に基づいて、使用中の前記ダイプレートに代えて他の前記ダイプレートにより前記貫通孔を形成し、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドを挟み込む挟入部と
を備えることを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断させずに貫通孔の径を広げることができる。
【００２４】
また、本発明の賦形ダイは、
前記検知部により毛羽が検知されなくなるまで前記検知部、前記選択部、および前記挟入部による処理を繰り返すことを特徴とする。
これにより、徐々に貫通孔を大きくし、毛羽を解消することができる。
【００２５】
また、本発明の賦形ダイは、
前記検知部により毛羽が検知された場合に前記第１プレートと前記第２プレートを離間させ、前記貫通孔から前記連続繊維強化ストランドを解放することを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せず容易に毛羽を取り除くことができる。
【００２６】
本発明の賦形ダイを用いた連続繊維強化ストランドの賦形方法は、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの樹脂量を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にあるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にないと判定された場合に、使用中の前記ダイプレートと異なる大きさの前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定する選定工程と、
前記選定工程による選定結果に基づいて、使用中の前記ダイプレートに代えて次の前記ダイプレートにより前記貫通孔を形成し、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドを挟み込む挟込工程と
を含むことを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せずに貫通孔の径を変更することができる。
【００２７】
また、本発明の連続繊維強化ストランドの賦形方法は、
前記選定工程は、前記判定工程において、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲を超えると判定された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも小さな前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定することを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せずに貫通孔の径を狭めることができる。
【００２８】
また、本発明の連続繊維強化ストランドの賦形方法は、
前記選定工程は、前記判定工程において、前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量の範囲以下であると判定された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも大きな前記貫通孔を形成する次の前記ダイプレートを選定することを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せずに貫通孔の径を広げることができる。
【００２９】
また、本発明の連続繊維強化ストランドの賦形方法は、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの樹脂量が所定の樹脂量以下であると判定されるまで前記測定工程、前記判定工程、前記選定工程、および前記挟込工程を繰り返すことを特徴とする。
これにより、徐々に貫通孔を小さくし、毛羽が発生しない最小限界径を形成する貫通孔で連続繊維強化ストランドを賦形することができる。
【００３０】
また、本発明の連続繊維強化ストランドの賦形方法は、
本発明の連続繊維強化ストランドの賦形方法であって、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの毛羽の有無を検知する検知工程と、
前記検知工程において毛羽が検知された場合に、使用中の前記ダイプレートよりも大きな前記貫通孔を形成する他の前記ダイプレートを選択する選択工程と、
前記選択工程による選択結果に基づいて、使用中の前記ダイプレートに代えて他の前記ダイプレートにより前記貫通孔を形成し、前記第１半孔部と前記第２半孔部の間に前記連続繊維強化ストランドを挟み込む挟入工程と
を含むことを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断させずに貫通孔の径を広げることができる。
【００３１】
また、本発明の連続繊維強化ストランドの賦形方法は、
前記検知工程において毛羽が検知されなくなるまで前記検知工程、前記選択工程、および前記挟入工程を繰り返すことを特徴とする。
これにより、徐々に貫通孔を大きくし、毛羽を解消することができる。
【００３２】
また、本発明の連続繊維強化ストランドの賦形方法は、
前記貫通孔を通過する前記連続繊維強化ストランドの毛羽の有無を検知する検知工程を含み、
前記検知工程により毛羽が検知された場合に前記第１プレートと前記第２プレートを離間させ、前記貫通孔から前記連続繊維強化ストランドを解放することを特徴とする。
これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せず容易に毛羽を取り除くことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せず、かつ毛羽が生じないように連続繊維強化ストランドが通過する貫通孔の径を変更することができる賦形ダイ、および連続繊維強化ストランドの賦形方法を提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態に係る賦形ダイを用いた長繊維強化熱可塑性樹脂製造装置の概略図である。
【図２】実施の形態に係る賦形ダイの概要を示す斜視図である。
【図３】実施の形態に係る賦形ダイの構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態に係る賦形ダイを用いて連続繊維強化ストランドを賦形する場合のフローチャートである。
【図５】実施の形態に係る賦形ダイを用いて連続繊維強化ストランドを賦形する場合のフローチャートである。
【図６】従来の賦形ダイが取り付けられた含浸ダイを示す図である。
【図７】従来の賦形ダイの概要を示す斜視図である。
【図８】従来の賦形ダイを用いて連続繊維強化ストランドの樹脂厚を調整する状況を示す図である。
【図９】従来の賦形ダイを用いて連続繊維強化ストランドの樹脂厚を調整する状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態に係る賦形ダイを備えた長繊維強化熱可塑性樹脂製造装置の概略図である。図１に示すように、長繊維強化熱可塑性樹脂製造装置２は、繰出機４、開繊バー６、押出機８、含浸ダイ１０、賦形ダイ１２、水槽１４、フォーミングロール１６、引取機１８、カッター部２０を備えている。
【００３６】
ここで、繰出機４には、繊維３２が巻回された複数の炭素繊維ロービング４ａが収納されている。また、繰出機４は、炭素繊維ロービング４ａから繊維３２を繰り出すための繰出ロール４ｂを備えている。なお、繊維３２には、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維などが用いられる。
【００３７】
開繊バー６は、繰出ロール４ｂから繰り出された繊維３２を開繊する開繊工程を実行するためのロールバーである。
押出機８は、溶融した熱可塑性樹脂を含浸ダイ１０に供給する装置であり、含浸ダイ１０は、開繊された繊維３２の束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸する含浸工程を実行する装置である。かかる含浸工程において連続繊維強化ストランド３４が作成される。なお、熱可塑性樹脂には、たとえば、ポリプロピレン、ポリアミドなどが用いられる。
【００３８】
賦形ダイ１２は、連続繊維強化ストランド３４の径を絞るための装置であり、含浸ダイ１０の連続繊維強化ストランド３４が排出される側に取り付けられている。ここで、賦形ダイ１２は、含浸ダイ１０から離れた位置に配置すると熱可塑性樹脂が冷却されて固化し連続繊維強化ストランド３４の賦形がしづらくなるため、少なくとも含浸ダイ１０のごく近傍に配置される必要がある。なお、賦形ダイ１２の構造、作用については、後に詳しく説明する。
【００３９】
水槽１４は、賦形ダイ１２で径が絞られた連続繊維強化ストランド３４を水などの液体に浸し、冷却を行うための装置である。
フォーミングロール１６は、水槽１４で冷却された連続繊維強化ストランド３４の外径形状を成形するためのロールバーである。
【００４０】
引取機１８は、連続繊維強化ストランド３４を引き取る引取工程を実行するためのロールである。
カッター部２０は、引取機１８で引き取った連続繊維強化ストランド３４を所定の長さにカッティングするための装置である。このカッター部２０で連続繊維強化ストランド３４をカットすることにより、長繊維強化熱可塑性樹脂３８が製造される。
【００４１】
次に、本発明において長繊維強化熱可塑性樹脂製造装置２の要部を構成する賦形ダイ１２について説明する。図２は、賦形ダイ１２の概要を示す斜視図である。図２に示すように、賦形ダイ１２には、連続繊維強化ストランド３４が通過する貫通孔４６を形成するダイプレート４２が連続繊維強化ストランド３４の走行方向に３個並設されている。
【００４２】
各々のダイプレート４２は、図２の上方に位置する第１プレート４２ｕと図２の下方に位置する第２プレート４２ｄとを備え、第１プレート４２ｕの下縁部には第１半孔部４４ｕ、第２プレート４２ｄの上縁部には第２半孔部４４ｄがそれぞれ複数形成されている。各々のダイプレート４２は、第１プレート４２ｕと第２プレート４２ｄを突き合わせることにより、第１半孔部４４ｕと第２半孔部４４ｄの間に貫通孔４６が形成される。
【００４３】
なお、本実施の形態において、貫通孔の大きさは、含浸ダイ１０から遠ざかるほど小さくなり、ダイプレート４２ａ、ダイプレート４２ｂ、ダイプレート４２ｃの順に小さくなる。また、第１半孔部４４ｕ、第２半孔部４４ｄはそれぞれ半円状の切り欠きであり、内周に硬化処理が施されている。硬化処理としては、たとえば、メッキや窒化処理などがなされる。
【００４４】
図３は、実施の形態に係る賦形ダイ１２の構成を示すブロック図である。図３に示すように、賦形ダイ１２は、各部を統括的に制御する制御部５２を備えている。制御部５２には、含浸ダイ１０から排出された連続繊維強化ストランド３４の樹脂量を測定する測定部５４、および第１プレート４２ｕと第２プレート４２ｄの開閉を調整し、閉じた状態で連続繊維強化ストランド３４を貫通孔に挟み込む挟込部５６（挟入部）、および貫通孔を通過した連続繊維強化ストランド３４の毛羽を検知する検知部５９が接続されている。ここで、制御部５２は、後述する樹脂量を判定する判定部、および選定部（選択部）としての機能も有している。
【００４５】
次に、実施の形態に係る賦形ダイ１２を用いた連続繊維強化ストランド３４の賦形方法について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、ここでは、図３に示すように、当初ダイプレート４２ａによって最も大きな貫通孔４６が形成されている場合を例に説明する。
【００４６】
まず、図２に示すように、含浸ダイ１０から連続繊維強化ストランド３４が排出されると、連続繊維強化ストランド３４は、ダイプレート４２ａによって形成された貫通孔４６を通過する。ここで、制御部５２は、測定部５４により、含浸ダイ１０から排出された連続繊維強化ストランド３４の樹脂量を測定する（測定工程、ステップＳ１）。
【００４７】
たとえば、まず、測定部５４は、図示しない重量計により、連続繊維強化ストランド３４の単位長さ当たりの重量を計測する。次に、測定部５４は、熱可塑性樹脂が含浸する前の繊維束３３の単位長さ当たりの重量を図示しない記憶部から読み出す。なお、繊維束３３の単位長さ当たりの重量は、予め測定されたものである。また、連続繊維強化ストランド３４および繊維束３３の単位長さについては、操作者が自由に設定することができる。次に、測定部５４は、繊維束３３の単位長さ当たりの重量に対する、連続繊維強化ストランド３４の単位長さ当たりの重量を計算する。これにより、含浸ダイ１０において、繊維束３３にどの程度の熱可塑性樹脂が含浸したか、すなわち連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が測定される。なお、樹脂量は、連続繊維強化ストランド３４の繊維が含まれていない外周部分の樹脂厚（図８、９参照）に代えて用いられる指標である。
【００４８】
次に、制御部５２は、測定部５４により測定された連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量を超えるか否かを判定する（判定工程、ステップＳ２）。ここで、所定の樹脂量とは、毛羽が発生しなくなる限界となる薄さの樹脂厚を連続繊維強化ストランド３４が備えたときに連続繊維強化ストランド３４が有する樹脂量である。この所定の樹脂量については、図示しない記憶部に記憶されており、操作者が予め自由に設定することができる。
【００４９】
ここで、貫通孔４６を通過する連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量を超えていない場合（ステップＳ２：ｎｏ）、連続繊維強化ストランド３４は、そのままダイプレート４２ａによって形成された貫通孔４６で賦形され続ける。一方、貫通孔４６を通過する連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量を超えている場合（ステップＳ２：ｙｅｓ）、制御部５２は、使用中のダイプレート４２ａよりも１段階小さい貫通孔を形成するダイプレート４２ｂを選定する（選定工程、ステップＳ３）。次に、挟込部５６により、ダイプレート４２ｂの第１プレート４２ｕと第２プレート４２ｄを突き合わせて新たな貫通孔を形成する。連続繊維強化ストランド３４は、この新たな貫通孔を通過する（挟込工程、ステップＳ４）。
【００５０】
この状態において、制御部５２は、連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量以下であると判定されるまで、上述の測定工程、判定工程、選定工程、挟込工程を繰り返す。これにより、連続繊維強化ストランド３４は毛羽が発生しない最小限界径を形成する貫通孔で賦形される。
【００５１】
なお、図５に示すフローチャートのように、上述の工程と並行して、制御部５２は、検知部５９により、貫通孔を通過した連続繊維強化ストランド３４の毛羽の発生有無を検知する（検知工程、ステップＳ１１）。毛羽が検知されない場合（ステップＳ１１：ｎｏ）、連続繊維強化ストランド３４は、そのまま現在のダイプレート４２によって形成された貫通孔で賦形され続ける。たとえば、現在ダイプレート４２ｃよって貫通孔が形成されている場合、そのまま現在のダイプレート４２ｃによって形成された貫通孔で賦形され続ける。
【００５２】
一方、毛羽が検知された場合（ステップＳ１１：ｙｅｓ）、制御部５２は、ダイプレート４２ｃよりも１段階大きい貫通孔を形成するダイプレート４２ｂを選択する（選択工程、ステップＳ１２）。たとえば、現在ダイプレート４２ｃよって貫通孔が形成されている場合、ダイプレート４２ｂを選択する。次に、制御部５２は、挟込部５６（挟入部）により、ダイプレート４２ｂの第１プレート４２ｕと第２プレート４２ｄを突き合わせて新たな貫通孔を形成する（挟入工程、ステップＳ１３）。
【００５３】
この状態において、制御部５２は、毛羽が検知されなくなるまで、上述の検知工程、選択工程、挟入工程を繰り返し、貫通孔を広げ続ける。このように、毛羽が発生した場合には、ダイプレート４２を変更して貫通孔を広げることにより、毛羽を解消することができる。
【００５４】
なお、毛羽の発生量が所定量を超える場合には、第１プレート４２ｕと第２プレート４２ｄを離間させて貫通孔から連続繊維強化ストランド３４を解放するようにしてもよい。これにより、長繊維強化熱可塑性樹脂の製造プロセスを中断せず容易に毛羽を取り除くことができる。
【００５５】
この実施の形態に係る賦形ダイ１２、および賦形ダイ１２を用いた連続繊維強化ストランド３４の賦形方法によれば、複数のダイプレート４２を操作して適宜貫通孔の大きさを切り換えることにより、長繊維強化熱可塑性樹脂３８の製造プロセスを中断せず、かつ毛羽が生じないように貫通孔の径を変更することができる。
【００５６】
また、ダイプレート４２の第１半孔部４４ｕ、および第２半孔部４４ｄの内周に硬化処理が施されているため、賦形時に連続繊維強化ストランド３４によってダイプレート４２を傷つけないようにすることができる。
【００５７】
なお、上述の実施の形態においては、賦形ダイ１２がダイプレート４２を３個有する場合を例示しているが、ダイプレート４２は複数あれば必ずしも３個に限定されない。
また、上述の実施の形態において、第１半孔部４４ｕは一つの第１プレート４２ｕに一つ以上形成されていればよく、第２半孔部４４ｄは一つの第１プレート４２ｕに一つ以上形成されていればよい。
【００５８】
また、上述の実施の形態において、第１半孔部４４ｕ、第２半孔部４４ｄはそれぞれ半多角形状であっても構わない。また、硬化処理は、第１半孔部４４ｕ、第２半孔部４４ｄの少なくとも一方に施されていればよい。
【００５９】
また、上述の実施の形態の選定工程において、制御部５２は、使用中のダイプレート４２よりも小さな貫通孔を形成するダイプレート４２を選定していればよく、必ずしも使用中のダイプレート４２ａよりも１段階小さい貫通孔を形成するダイプレート４２ｂを選定する必要はない。たとえば、使用中のダイプレート４２ａよりも２段階以上小さいダイプレート４２を選定してもよい。これにより、使用中のダイプレートの貫通孔が大きすぎる場合などにおいて、適宜適度な貫通孔を形成するダイプレート４２を選定することができる。
【００６０】
また、上述の実施の形態においては、含浸ダイ１０から遠ざかるほど貫通孔の大きさが小さくなる場合を例示しているが、これと反対に、含浸ダイ１０から遠ざかるほど貫通孔の大きさが大きくなるようにダイプレート４２を配置してもよい。
【００６１】
また、上述の実施の形態においては、連続繊維強化ストランド３４の樹脂量や毛羽の有無を制御部５２が測定、検知しているが、これらを制御部５２によらず目視にて行うようにしてもよい。
【００６２】
また、上述の実施の形態において、ダイプレート４２を温度調節できるようにしてもよい。
また、上述の実施の形態の賦形方法においては、連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量を超えた場合に貫通孔を小さくする場合を例に説明しているが、連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量以下である場合に貫通孔を大きくしてもよい。
【００６３】
たとえば、ステップＳ２の判定工程において、制御部５２は、連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量の範囲にあるか否かを判定する。ここで、連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量の範囲以下である場合、制御部５２は、たとえば、使用中のダイプレート４２ｃよりも１段階大きい貫通孔を形成するダイプレート４２ｂを選定し（選定工程、ステップＳ３）、連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量の範囲内にあると判定されるまで、上述の測定工程、判定工程、選定工程、挟込工程を繰り返す。
【００６４】
なおこの場合、基本的には判定工程において、連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量の範囲を超える場合と、所定の樹脂量以下である場合の双方を判定することになるが、連続繊維強化ストランド３４の樹脂量が所定の樹脂量の範囲以下である場合についてのみ判定してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
２     長繊維強化熱可塑性樹脂製造装置
４     繰出機
４ａ   炭素繊維ロービング
４ｂ   繰出ロール
６     開繊バー
８     押出機
１０   含浸ダイ
１２   賦形ダイ
１４   水槽
１６   フォーミングロール
１８   引取機
２０   カッター部
３２   繊維
３３   繊維束
３４   連続繊維強化ストランド
３８   長繊維強化熱可塑性樹脂
４２   ダイプレート
４２ａ ダイプレート
４２ｂ ダイプレート
４２ｃ ダイプレート
４２ｄ 第１プレート
４２ｕ 第２プレート
４４ｄ 第１半孔部
４４ｕ 第２半孔部
４６   貫通孔
５２   制御部
５４   測定部
５６   挟込部
５８   含浸ダイ
５９   検知部
６０   熱可塑性樹脂
６２   繊維
６４   連続繊維強化ストランド
６４ｓ 外周部分
６４ｔ 繊維コア部
６６   ダイプレート
６６ａ ダイプレート
６６ｂ ダイプレート
６６ｃ ダイプレート
６８   ノズル
６８ａ 大径のノズル
６８ｂ 中径のノズル
６８ｃ 小径のノズル
８２   上プレート
８４   下プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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