(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数本の補強用連続繊維で形成された補強繊維束と、その補強繊維束の外周にコーティングされた熱可塑性樹脂とからなり、該熱可塑性樹脂の体積含有率が４０〜６０％である樹脂被覆補強繊維糸を製造する方法であって、多数本の補強用連続繊維で形成された補強繊維束を走行させた状態で、その補強繊維束を包囲するように且つその補強繊維束に接触しない位置に配置した環状の吐出口から、融点より３０〜６０℃高い温度に溶融した熱可塑性樹脂を中空の円筒状に押し出し、その熱可塑性樹脂を圧力フリーの状況下で且つ前記吐出口の直下５〜３０ｍｍの間で前記補強繊維束の外周に接触させ、外周に位置する連続繊維に接着した状態となるようにコーティングすることを特徴とする樹脂被覆補強繊維糸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、連続繊維で補強した熱可塑性樹脂成形体を成形するために用いる樹脂被覆補強繊維糸の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、連続繊維で補強した熱可塑性樹脂成形体が補強効果が大きい利点を有するため、多用されている。このような連続繊維補強熱可塑性樹脂成形体を成形するには、通常、熱可塑性樹脂を補強繊維に含浸させて作ったシートを積層し、加熱加圧して成形する方法、補強繊維糸で形成された織物と熱可塑性樹脂フィルムとを交互に積層し、加熱加圧して成形する方法、或いは、補強繊維糸と熱可塑性樹脂繊維糸との交織織物を積層し、加熱加圧して成形する方法等が行われている。しかしながら、積層材としてフィルムやシートを用いる場合には、立体的な形状の成形をする時の賦形性に劣るという問題があった。また、織物を用いる場合には、補強繊維に対する樹脂含浸性が悪く、特に、織物内の補強繊維同士の交点において樹脂含浸性が悪いという問題があった。更に、補強繊維糸を製織する際に、繊維がばらけて損傷しやすいため、１本の補強繊維糸を構成する単繊維数をあまり多くできず（例えば、単糸径が７μｍのガラス繊維では６０００本程度が限度）、単繊維数を多くして生産性を上げることができなかった。
【０００３】
そこで樹脂含浸性を改善するためには、予め補強用の連続繊維と熱可塑性樹脂とを含む糸（トウ、ヤーン等）を作成し、その糸で織物を作製し、その織物を成形材料として用いることが提案されており、その糸として以下のようなものが提案されている。
（ａ）補強用連続繊維と熱可塑性樹脂繊維を、繊維の状態で撚り合わせて作るプリプレグヤーン。
（ｂ）補強用連続繊維と熱可塑性樹脂繊維を、繊維の状態でコミングルして作るプリプレグヤーン。
（ｃ）補強用連続繊維に熱可塑性樹脂粉末を、静電気等を用いて吸着させるなどして作るプリプレグヤーン。
（ｄ）補強用連続繊維を熱可塑性樹脂の溶融したバスに通して作るプリプレグトウ。
（ｅ）補強用連続繊維と熱可塑性樹脂繊維を含むコアの外周に溶融した熱可塑性樹脂を高圧で供給し、コア内に含浸させると共に被覆した合成糸（特表平６−５０６６４３号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記（ａ）〜（ｅ）に示す従来の糸には、それぞれ以下に示すような問題があった。
（ａ）のプリプレグヤーンでは、熱可塑性樹脂の紡糸工程、補強繊維との合撚工程が必要であり、コスト高となる。また、この合撚工程や、後工程である製織、製紐などの工程で補強繊維が損傷する。プリプレグヤーンの交点で含浸不良が発生し易い。
（ｂ）のプリプレグヤーンでは、熱可塑性樹脂の紡糸工程、補強繊維とのコミングル工程が必要であり、コスト高となる。また、コミングル及び製織、製紐などの工程での補強繊維損傷が大きい。
（ｃ）のプリプレグヤーンでは、樹脂粉末の吸着が不均一で且つ樹脂量のコントロールが困難、製織、製紐などの工程での補強繊維損傷が大きい。
（ｄ）のプリプレグトウでは、プリプレグトウにフレキシブル性がなく、製織、製紐などができない。また、生産性も低い。
（ｅ）の合成糸では、熱可塑性樹脂の紡糸工程、補強繊維との合糸工程が必要であり、コスト高となる。被覆樹脂が内部にかなり含浸するため硬くなっており、製織、製紐などが困難である。
【０００５】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、補強繊維と熱可塑性樹脂とからなる糸であって、簡便で生産性良く製造可能な、且つ製織、製紐が容易なフレキシブル性を備え、しかも、製織、製紐などの工程での補強繊維の損傷を防止可能な糸の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記問題点を解決するため鋭意検討の結果、多数本の補強用連続繊維で形成した補強繊維束の外周に、外周に位置する繊維のみに接着し内部にはほとんど含浸しないように、熱可塑性樹脂をコーティングすることにより、適度な柔軟性を有する樹脂被覆補強繊維糸を形成でき、且つこの樹脂被覆補強繊維糸が織物やブレード等に容易に加工可能であると共に、その織物やブレードが成形材料として好ましい特性を備えていることを見出し、且つその樹脂被覆補強繊維糸を製造する方法を鋭意検討の結果、本発明を達成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、多数本の補強用連続繊維で形成された補強繊維束と、その補強繊維束の外周にコーティングされた熱可塑性樹脂とからなり、該熱可塑性樹脂の体積含有率が４０〜６０％である樹脂被覆補強繊維糸を製造する方法であって、多数本の補強用連続繊維で形成された補強繊維束を走行させた状態で、その補強繊維束を包囲するように且つその補強繊維束に接触しない位置に配置した環状の吐出口から、融点より３０〜６０℃高い温度に溶融した熱可塑性樹脂を中空の円筒状に押し出し、その熱可塑性樹脂を圧力フリーの状況下で且つ前記吐出口の直下５〜３０ｍｍの間で前記補強繊維束の外周に接触させ、外周に位置する連続繊維に接着した状態となるようにコーティングすることを特徴とする樹脂被覆補強繊維糸の製造方法である。
【０００８】
本発明に用いる補強繊維としては、形態的には連続繊維であれば、フィラメント糸の状態でもストランドの状態でも可能である。種類としては、炭素繊維やガラス繊維、アルミナ繊維などの無機繊維や、アラミド繊維などの有機繊維が使用されるが、これに限定されるものではない。これらの補強繊維は多数を集束して形成された補強繊維束の状態で使用される。その補強繊維束の形態は、多数本の連続繊維を単に集束して形成したトウであっても或いは適当に撚りを加えたヤーンであってもよい。補強繊維束を構成する補強繊維の繊維径、繊維数等は、この樹脂被覆補強繊維糸から製造する織物、ブレード等の成形材料に要求される条件に応じて定められるが、後述するように補強繊維束が樹脂被覆で保護されているため、後工程でばらけたり、損傷したりすることが少なく、このため、集束本数を多くすることが可能である。具体的には、補強繊維がカーボン繊維やガラス繊維の場合には、繊維径が３〜２０μｍ、好ましくは５〜１０μｍ程度、繊維数が２０００〜１７０００本、好ましくは５０００〜１５０００本程度が望ましく、また、アラミド繊維の場合には、繊維径が１０〜１４μｍ程度、繊維数が６００〜５０００本程度が好ましい。
【０００９】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２などのポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリアリルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等が使用されるが、これに限定されるものではない。又、上記の熱可塑性樹脂を複数種類混合して用いることも可能であり、更に、上記熱可塑性樹脂に着色剤や充填剤、難燃剤等を適当量添加して使用することも可能である。
【００１０】
本発明方法で製造する樹脂被覆補強繊維糸において、補強用連続繊維の体積含有率は４０〜６０％に、従って、熱可塑性樹脂の体積含有率も４０〜６０％に選定される。ここで、熱可塑性樹脂の体積含有率を４０％以上としたのは、それ未満ではコーティングが困難であると共に、形成された被膜が薄く、後工程で剥がれてトラブルを生じる恐れがあるためである。また、逆に熱可塑性樹脂を６０％を越える体積含有率とすると、樹脂分が多くなりすぎて樹脂被覆補強繊維糸が硬くなり、後工程での加工が困難となるためである。更に、この補強繊維の含有率の範囲は、成形体に望まれる補強繊維含有率の範囲とも一致しており、従って、この樹脂被覆補強繊維糸のみで成形体を形成しうるという利点も有している。
【００１１】
本発明では、吐出口から吐出された溶融樹脂を吐出口の直下５〜３０ｍｍの間で補強繊維束１に接触させ、且つ熱可塑性樹脂の吐出温度条件として、熱可塑性樹脂の融点より３０〜６０°Ｃ程度高い温度としている。これは、吐出された熱可塑性樹脂があまり冷却固化しない状態で補強繊維束に接触し、補強繊維束の外周に位置する連続繊維とそれを取り囲んだ熱可塑性樹脂被膜との良好な接着を確保するため及び高温時の粘度の低い状態で補強繊維束に接触し、補強繊維束内に含浸してしまうのを防止するためである。これらの条件を採用した本発明方法で製造した樹脂被覆補強繊維糸では、熱可塑性樹脂の体積含有率が４０〜６０％と多いにもかかわらず、この熱可塑性樹脂で被覆した熱可塑性樹脂は補強繊維束の内部にはほとんど含浸せず、外周に位置する連続繊維に接着されている。このように熱可塑性樹脂が補強繊維束の内部に含浸しないことにより、補強繊維束の内部では繊維同士が固着されず、全体の柔軟性が保たれる。また、被覆した熱可塑性樹脂が補強繊維束の外周に位置する連続繊維に接着していることにより、熱可塑性樹脂被膜が剥がれにくく、この樹脂被覆補強繊維糸を用いた製織、製紐等の後工程において熱可塑性樹脂被膜が剥がれてトラブルを起こすということが防止される。
【００１２】
【００１３】
以下、本発明の製造方法を詳細に説明する。図２は本発明方法の実施に用いるコーティング装置の１例を示す概略側面図、図１はそのコーティング装置のクロスヘッドダイの概略断面図、図３はそのクロスヘッドダイの樹脂吐出部分の概略断面図、図４は図３のＡ−Ａ矢視図である。１は多数本の補強用連続繊維で形成された補強繊維束、２はその補強繊維束１を供給する給糸装置、３は樹脂を溶融して押し出すためのスクリュー式押出機、４は補強繊維束１の外周に樹脂をコーティングするためのクロスヘッドダイ、５は樹脂被覆補強繊維糸、６は熱可塑性樹脂冷却槽、７は巻取装置である。
【００１４】
クロスヘッドダイ４は、中央に補強繊維束１を通過させる繊維用穴１０を、その周囲に溶融樹脂を通す円筒状通路１１を有しており、その下端に環状の吐出口１２が形成されている。繊維用穴１０は補強繊維束１をゆるく通過させることができるような寸法に作られている。例えば、補強繊維束１を円形断面とした時の直径が１ｍｍ程度の場合、繊維用穴１０の内径は２〜４ｍｍ程度に定められる。吐出口１２は補強繊維束１を通過させる繊維用穴１０から間隔を開けて配置されており、従って吐出口１２から吐出された後の溶融樹脂１４が圧力フリーの状況下で補強繊維束１の外周に接触可能となっている。繊維用穴１０の吐出口１２との間隔はあまり大きくなると、吐出口１２から円形断面で吐出された樹脂１４が補強繊維束１に接触するまでに時間がかかり、必要な接着力を得られない場合が生じるので、通常は２ｍｍ以下に選定され、好ましくは１ｍｍ程度に選定される。
【００１５】
次に、上記装置を用いた樹脂被覆補強繊維糸の製造方法を説明する。まず、熱可塑性樹脂ペレットをスクリュー式押出機３のホッパー３ａに投入し、シリンダ部３ｂで加熱溶融させ、スクリューによりクロスヘッドダイ４に導入させる。クロスヘッドダイ４に導入された溶融樹脂１４は円筒状通路１１を通り、下端の環状の吐出口１２から筒状に吐出される。一方、補強繊維束１は給糸装置２から引き出され、クロスヘッドダイ４の中央の繊維用穴１０内を下方に走行しており、従って、吐出口１２から吐出された樹脂１４は走行中の補強繊維束１を取り囲んだ状態となっている。吐出口１２から吐出された樹脂１４は、表面張力や冷却による収縮、更には下方に引っ張られることによって縮径し、補強繊維束１の外周に接触すると共にその部分の連続繊維に接着する。かくして、補強繊維束１の周りに樹脂１４が被覆コーティングされる。このコーティングによって形成された樹脂被覆補強繊維糸５は、その後、熱可塑性樹脂冷却槽６を通ることで冷却され、巻取装置７で巻き取られる。
【００１６】
以上のコーティング動作において、熱可塑性樹脂は吐出口１２から吐出され、圧力が解放された状態で即ち圧力フリーの状態で補強繊維束１の外周に接触する。このため、補強繊維束１に接触した樹脂１４が内部の連続繊維間に含浸することはほとんどない。かくして、熱可塑性樹脂被膜が補強繊維束１の外周に位置する連続繊維のみに接着した構造の樹脂被覆補強繊維糸が製造される。ここで、補強繊維束１の外周に位置する連続繊維とそれを取り囲んだ熱可塑性樹脂被膜との良好な接着を確保するには、吐出口１２から吐出された溶融樹脂１４があまり冷却固化しない状態で補強繊維束１に接触することが望ましく、このため、吐出された溶融樹脂１４を吐出口１２の直下５〜３０ｍｍの間で補強繊維束１に接触させる。また、熱可塑性樹脂の吐出温度条件としては、熱可塑性樹脂の融点より３０〜６０°Ｃ程度高い温度とする。また、その時の溶融樹脂の粘度は１００００ポイズ以下が望ましい。
【００１７】
本発明方法で製造した樹脂被覆補強繊維糸は、繊維補強熱可塑性樹脂成形体を製造するための成形材料に使用可能である。成形材料の一つの形態は、上記した樹脂被覆補強繊維糸を用いて製織した織物である。この織物は、経糸、緯糸の全てに上記した樹脂被覆補強繊維糸を用いたものであってもよいし、経糸、緯糸の一部に上記した樹脂被覆補強繊維糸を用い、残部にその樹脂被覆補強繊維糸に用いている熱可塑性樹脂と同質の熱可塑性樹脂繊維糸を用いたものであってもよい。後者の場合、織物内に入れる熱可塑性樹脂繊維糸の割合を調整することにより、この織物を用いて得た成形体の補強繊維含有率を調整できる。
【００１８】
樹脂被覆補強繊維糸と熱可塑性樹脂繊維糸とを用いて織物を製織する場合、両者の配列は任意であり、例えば、次の組み合わせを用いることができる。
(1) 経糸、緯糸の双方に、樹脂被覆補強繊維糸、熱可塑性樹脂繊維糸を用いる。
(2) 経糸、緯糸の一方に、樹脂被覆補強繊維糸、熱可塑性樹脂繊維糸を用い、他方に樹脂被覆補強繊維糸のみを用いる。
(3) 経糸、緯糸の一方に、樹脂被覆補強繊維糸、熱可塑性樹脂繊維糸を用い、他方に熱可塑性樹脂繊維糸のみを用いる。
(4) 経糸、緯糸の一方に、樹脂被覆補強繊維糸のみを用い、他方に熱可塑性樹脂繊維糸のみを用いる。
【００１９】
これらの組み合わせは成形体に望まれる特性に応じて適当なものを選択すればよい。例えば、(1) 、(2) の組み合わせでは経糸、緯糸の双方に補強繊維が配列されるため、方向性無く補強した成形体を得ることができる。一方、(3) 、(4) の組み合わせでは、経糸、緯糸の一方のみに補強繊維が配列されるため、一方向のみを補強した成形体を得ることができる。なお、(3) 、(4) の組み合わせでも、この織物を積層する場合に補強繊維の方向を交差させるように積層することにより、方向性無く補強した成形体を得ることができる。
【００２０】
成形材料として用いる織物の織り組織としては、特に限定されるものでなく、平織、綾織等任意である。また、製織も、従来と同様に、通常の織機により行うことができる。この製織工程において、経糸、緯糸は屈曲させられたり、擦られたりする。しかし、本発明の樹脂被覆補強繊維糸では、適度な柔軟性を有するので、屈曲させられても損傷することがなく、また、擦られて損傷しやすい補強繊維束を熱可塑性樹脂被膜が覆っているので、補強繊維の損傷、毛羽立ち等が生じない。また、この熱可塑性樹脂被膜は補強繊維束の外周の連続繊維に接着されているため、剥がれることもない。かくして、得られた織物は、それを構成する補強繊維に損傷がなく、且つ柔軟な特性を備えたものとなっている。
【００２１】
次に、この織物を用いた成形方法を説明する。この織物を型内に、成形体に要求される肉厚に対応した枚数だけ重ねてセットする。この織物は柔軟であるので、賦形性が良く、単に平坦な形状のもののみならず、屈曲した面にも適合させることができる。型内に織物をセットする際、成形体内の補強繊維含有率の調整のために、織物間に樹脂フィルムを配置してもよく、また、必要な強度、剛性を確保するため、補強繊維糸のみからなる織物や、補強繊維を引き揃えて樹脂含浸したプリプレグ等を配置してもよい。ただし、これらの樹脂フィルムやプリプレグは賦形性を悪くするので、使用数は少ない方がよく、また、補強繊維糸のみからなる織物は含浸性が悪いので、これも使用数は少ない方がよい。型内にセットした後は、従来と同様に加圧、加熱する。加圧は、５〜２０ｋｇ／ｃｍ2 程度、温度は使用する樹脂の融点より３０〜５０°Ｃ程度高い温度が適当である。これにより、熱可塑性樹脂が溶融して補強繊維間に含浸され、マトリクスとなる。その後、冷却、固化させることにより、繊維補強熱可塑性樹脂成形体が得られる。
【００２２】
ここで、樹脂被覆補強繊維糸では熱可塑性樹脂が補強繊維束を取り囲んで存在しているため、加圧加熱による含浸の際、溶融した樹脂の流れる距離が短くてよく、このため、確実な含浸が得られる。また、含浸の困難な補強繊維同士の交点においても、樹脂被覆が補強繊維間に存在しているため、この部分での含浸不良を生じることがない。かくして、得られた成形体は、含浸性が良く、ボイドがほとんどなく、非常に優れた曲げ強度を備えている。
【００２３】
成形材料の他の形態は、上記した樹脂被覆補強繊維糸を用いて製紐したブレードである。ブレードは、Ｓ方向にらせん状に配列した複数本の糸（以下Ｓ方向糸という）と、それに交差する方向であるＺ方向にらせん状に配列した複数本の糸（以下Ｚ方向糸という）とで構成されるが、成形材料として用いるブレードにおいては、このＳ方向糸、Ｚ方向糸の全てに上記した樹脂被覆補強繊維糸を用いたものであってもよいし、Ｓ方向糸、Ｚ方向糸の一部に上記した樹脂被覆補強繊維糸を用い、残部にその樹脂被覆補強繊維糸に用いている熱可塑性樹脂と同質の熱可塑性樹脂繊維糸を用いたものであってもよい。後者の場合、ブレード内に入れる熱可塑性樹脂繊維糸の割合を調整することにより、このブレードを用いて得た成形体の補強繊維含有率を調整できる。
【００２４】
樹脂被覆補強繊維糸と熱可塑性樹脂繊維糸とを用いてブレードを製紐する場合、両者の配列は任意であり、例えば、次の組み合わせを用いることができる。
(5) Ｓ方向糸、Ｚ方向糸の双方に、樹脂被覆補強繊維糸、熱可塑性樹脂繊維糸を用いる。
(6) Ｓ方向糸、Ｚ方向糸の一方に、樹脂被覆補強繊維糸、熱可塑性樹脂繊維糸を用い、他方に樹脂被覆補強繊維糸のみを用いる。
(7) Ｓ方向糸、Ｚ方向糸の一方に、樹脂被覆補強繊維糸、熱可塑性樹脂繊維糸を用い、他方に熱可塑性樹脂繊維のみを用いる。
(8) Ｓ方向糸、Ｚ方向糸の一方に、樹脂被覆補強繊維糸のみを用い、他方に熱可塑性樹脂繊維糸のみを用いる。
【００２５】
これらの組み合わせは成形体に望まれる特性に応じて適当なものを選択すればよい。例えば、(5) 、(6) の組み合わせではＳ方向糸、Ｚ方向糸の双方に補強繊維が配列されるため、方向性無く補強した成形体を得ることができる。一方、(7) 、(8) の組み合わせでは、Ｓ方向糸、Ｚ方向糸の一方のみに補強繊維が配列されるため、一方向のみを補強した成形体を得ることができる。なお、(7) 、(8) の組み合わせでも、このブレードを積層する場合に補強繊維の方向を交差させるように積層することにより、方向性無く補強した成形体を得ることができる。
【００２６】
上記したブレードの製紐は、特別な装置等を用いない極一般的な製紐機により行うことができる。すなわち、予め製紐管に巻き取った樹脂被覆補強繊維糸（及び必要に応じ予め製紐管に巻き取った熱可塑性樹脂繊維）を、製紐機の右周り、左周りの管差しにセットし、これを製紐機によりブレードにする。この際、樹脂被覆補強繊維糸は屈曲させられたり、擦られたりするが、上記した製織の場合と同様に、本発明の樹脂被覆補強繊維糸では、適度な柔軟性を有するので、屈曲させられても損傷することがなく、また、補強繊維の損傷、毛羽立ち等も生じない。更に、この熱可塑性樹脂被膜は補強繊維束の外周の連続繊維に接着されているため、剥がれることもない。かくして、得られたブレードは、それを構成する補強繊維に損傷がなく、且つ柔軟な特性を備えたものとなっている。
【００２７】
ブレードは筒状をなしているので繊維補強熱可塑性樹脂管状成形体を成形するのに好適である。以下、このブレードを用いて繊維補強熱可塑性樹脂成形管（ＦＲＴＰ管）を形成する方法を説明する。まず、芯棒に上記ブレードを、成形体に要求される肉厚に対応した枚数だけ被せる。この際、このブレードは柔軟であるので取り扱い性が良く、被せ作業が容易である。芯棒にブレードをセットする際、成形体内の補強繊維含有率の調整のために、ブレード層間に樹脂のチューブを配置してもよく、また、必要な強度、剛性を確保するため、ブレード層間に、０、９０°等の補強繊維を引き揃えて樹脂含浸したプリプレグや、補強繊維の織物等を配置してもよい。ただし、これらの樹脂フィルムやプリプレグは賦形性を悪くするので、使用数は少ない方がよく、また、補強繊維のみからなる織物は含浸性が悪いので、これも使用数は少ない方がよい。
【００２８】
次に、芯棒を抜き、その代わりにシリコン等の内圧用チューブをセットする。このセットした物を所定の金型に入れ、加熱しながら内圧用チューブに窒素若しくは空気、ガス等を注入し加圧する。加圧は、５〜２０ｋｇ／ｃｍ2 程度、温度は使用する樹脂の融点より３０〜５０°Ｃ程度高い温度が適当である。この加熱加圧により、熱可塑性樹脂が溶融して補強繊維間に含浸され、マトリクスとなる。その後、金型を冷却し、溶融状態の熱可塑性樹脂マトリクスを固化させ、金型より成形体を取り出す。以上の工程を経て、連続繊維で補強された熱可塑性樹脂の中空成形体が得られる。得られた成形体はボイドがほとんどなく、補強繊維の効果により非常に優れた曲げ強度、ねじれ強度を示す。
【００２９】
【作用】
本発明方法は、多数本の補強用連続繊維で形成された補強繊維束を走行させた状態で、その補強繊維束を包囲するように且つその補強繊維束に接触しない位置に配置した環状の吐出口から、融点より３０〜６０℃高い温度に溶融した熱可塑性樹脂を中空の円筒状に押し出し、その熱可塑性樹脂を圧力フリーの状況下で且つ前記吐出口の直下５〜３０ｍｍの間で前記補強繊維束の外周に接触させる構成であるので、樹脂を補強繊維束の内部に含浸させることなく外周の連続繊維に接着させて樹脂被覆補強繊維糸を製造できる。この際、熱可塑性樹脂を溶融状態で押し出した後、圧力フリーの状況下で補強繊維束の外周に接触させればよいので、処理速度（補強繊維束の走行速度）を大きくすることが可能であり、例えば、２００ｍ／ｍｉｎ程度とすることが可能である。このため、生産効率を上げることができる。
【００３０】
本発明方法で製造した樹脂被覆補強繊維糸は、多数本の連続繊維からなる補強繊維束を熱可塑性樹脂被覆が覆った構成であるが、その熱可塑性樹脂は補強繊維束の内部にはほとんど含浸しないため、樹脂含有率が４０〜６０％と高いにも係わらず柔軟性を有しており、且つ外周の熱可塑性樹脂被覆が内部の補強繊維束を保護するために、製織、製紐等の工程での補強繊維の損傷を防止できる。また、熱可塑性樹脂被覆が補強繊維束の外周の連続繊維に接着されており、且つ適度な厚さを有するため、製織、製紐等の工程で剥がれることもない。このため、繊維補強熱可塑性樹脂成形体を製造するための成形材料として使用する織物やブレードの材料として好適に使用可能である。
【００３１】
上記した樹脂被覆補強繊維糸を用いて製織してなる織物からなる成形材料は、柔軟な樹脂被覆補強繊維糸を用いたため、フレキシブルであり、このため賦形性が良く、曲面を有する成形体の成形に適すると共に、積層、賦形時の作業性に優れている。また、熱可塑性樹脂が補強繊維束の外周に均一にコーティングされている為、成形時の含浸性が良く、織物内の補強繊維同士の交点でも含浸性が良く、しかも、補強繊維の分散性がよい。このため、より短時間、低圧力による成形が可能である。
【００３２】
上記した樹脂被覆補強繊維糸を用いて製紐してなるブレードからなる成形材料も、織物の場合と同様に、柔軟な樹脂被覆補強繊維糸を用いたため、フレキシブルであり、このため賦形性が良く、積層、賦形時の作業性に優れている。また、熱可塑性樹脂が補強繊維束の外周に均一にコーティングされている為、成形時の含浸性が良く、織物内の補強繊維同士の交点でも含浸性が良く、しかも、補強繊維の分散性がよい。このため、より短時間、低圧力による成形が可能である。このブレードは筒状であるので、繊維補強熱可塑性樹脂管状成形体を成形するのに好適である。
【００３３】
【実施例】
実施例１
次の条件で、樹脂被覆補強繊維糸を作製し、次の結果を得た。
0003620103.tif 000002
【００３４】
（２）コーティング条件
使用装置：図１〜４に示す構成
繊維用穴１０の内径：３．５ｍｍ
吐出口１２の外径：７ｍｍ、内径：５．５ｍｍ
クロスヘッドダイ温度：２７０°Ｃ
押出機３のシリンダ温度：２５０°Ｃ
熱可塑性樹脂吐出量：４６ｇ／ｍｉｎ
巻取速度：２００ｍ／ｍｉｎ
【００３５】
（３）結果
補強繊維束の外周に熱可塑性樹脂被覆を有する樹脂被覆補強繊維糸を得た。得られた樹脂被覆補強繊維糸の補強繊維体積含有率は５４％であった。その樹脂被覆補強繊維糸を切断し、断面を電子顕微鏡で観察したところ、補強繊維束を取り囲んだ熱可塑性樹脂被覆が形成されており、その被覆は補強繊維束の外周の連続繊維に接着されていた。また、補強繊維束の内部への樹脂含浸は見られなかった。更に、熱可塑性樹脂被覆を剥がして内部の補強繊維束を観察したところ、内部の補強繊維に損傷は見られず、従って、コーティング工程で補強繊維に損傷は生じていなかった。
得られた樹脂被覆補強繊維糸は柔軟であり、製織テストを行ったところ、損傷を生じることなく製織可能であった。
【００３６】
実施例２
次の条件で、樹脂被覆補強繊維糸を作製し、次の結果を得た。
0003620103.tif 000003
【００３７】
（２）コーティング条件
使用装置：図１〜４に示す構成
繊維用穴１０の内径：３．５ｍｍ
吐出口１２の外径：７ｍｍ、内径：５．５ｍｍ
クロスヘッドダイ温度：３２０°Ｃ
押出機３のシリンダ温度：２９０°Ｃ
熱可塑性樹脂吐出量：４６ｇ／ｍｉｎ
巻取速度：２００ｍ／ｍｉｎ
【００３８】
（３）結果
補強繊維束の外周に熱可塑性樹脂被覆を有する樹脂被覆補強繊維糸を得た。得られた樹脂被覆補強繊維糸の補強繊維体積含有率は５４％であった。この樹脂被覆補強繊維糸も実施例１のものと同様な特性を備えていた。
【００３９】
実施例３
次の条件で、樹脂被覆補強繊維糸を作製し、次の結果を得た。
0003620103.tif 000004
【００４０】
（２）コーティング条件
使用装置：図１〜４に示す構成
繊維用穴１０の内径：３．５ｍｍ
吐出口１２の外径：７ｍｍ、内径：５．５ｍｍ
クロスヘッドダイ温度：２８０°Ｃ
押出機３のシリンダ温度：２５０°Ｃ
熱可塑性樹脂吐出量：３０ｇ／ｍｉｎ
巻取速度：１３０ｍ／ｍｉｎ
【００４１】
（３）結果
補強繊維束の外周に熱可塑性樹脂被覆を有する樹脂被覆補強繊維糸を得た。得られた樹脂被覆補強繊維糸の補強繊維体積含有率は５４％であった。この樹脂被覆補強繊維糸も実施例１のものと同様な特性を備えていた。
【００４２】
実施例４
次の条件で、樹脂被覆補強繊維糸を作製し、次の結果を得た。
0003620103.tif 000005
【００４３】
（２）コーティング条件
使用装置：図１〜４に示す構成
繊維用穴１０の内径：５ｍｍ
吐出口１２の外径：９ｍｍ、内径：７ｍｍ
クロスヘッドダイ温度：２７０°Ｃ
押出機３のシリンダ温度：２５０°Ｃ
熱可塑性樹脂吐出量：３０ｇ／ｍｉｎ
巻取速度：６５ｍ／ｍｉｎ
【００４４】
（３）結果
補強繊維束の外周に熱可塑性樹脂被覆を有する樹脂被覆補強繊維糸を得た。得られた樹脂被覆補強繊維糸の補強繊維体積含有率は５４％であった。この樹脂被覆補強繊維糸も実施例１のものと同様な特性を備えていた。
【００４５】
実施例５
実施例３の樹脂被覆補強繊維糸を用いて次の条件で織物を製織した。
織組織：平織
織り密度：経１０本／２５ｍｍ、緯１０本／２５ｍｍ
得られた織物は柔軟であり、且つ経糸、緯糸ともに損傷は見られなかった。
この織物を用いて、次の条件で平板を成形した。
積層構成：８ｐｌｙ
成形条件：２７０°Ｃ、１０ｋｇｆ／ｃｍ2 、１０ｍｉｎ
この成形により厚さ２．１ｍｍの成形体を得た。この成形体について機械特性を測定した結果を表１に示す。
【００４６】
比較例１
次の仕様の補強繊維束のみからなる織物と熱可塑性樹脂フィルムを用意した。
0003620103.tif 000006
この補強繊維織物及び熱可塑性樹脂フィルムを用いて、次の条件で平板を成形した。
積層構成：表面にＰＡ６フィルムとなるように、ＰＡ６フィルムと補強繊維織物を交互に積層し、補強繊維織物を８枚積層した。
成形条件：２７０°Ｃ、１０ｋｇｆ／ｃｍ2 、１０ｍｉｎ
この成形により厚さ２．２ｍｍの成形体を得た。この成形体について機械特性を測定した結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
0003620103.tif 000007
【００４８】
表１から良く分かるように、実施例５で得た成形体は、従来の補強繊維織物から得た比較例１のものに比べてきわめて優れた特性を有していた。
【００４９】
実施例６
実施例４の樹脂被覆補強繊維糸を用いて次の条件でブレードを製紐した。
打ち数：２４打
角度：  ３０°
ブレード径：１８ｍｍ
得られたブレードは柔軟であり、樹脂被覆補強繊維糸に損傷は見られなかった。このブレードを用いて、次の条件でＦＲＴＰ管を成形した。
積層構成：３ｐｌｙ
成形条件：２６０°Ｃ、内圧１０ｋｇｆ／ｃｍ2 、２０ｍｉｎ、冷却１５°Ｃ／ｍｉｎ、８０°Ｃ以下で脱型
得られたＦＲＴＰ管は外径２０ｍｍ、肉厚１．２ｍｍであり、補強繊維の体積含有率は５５％であった。その機械特性を測定した結果を表２に示す。
【００５０】
比較例２
次の条件で、１２ＫＣＦ／ＰＡ６の交織タイプのブレードを作製し、それを用いて内圧成形でＦＲＴＰ管を成形した。
0003620103.tif 000008
【００５１】
（２）ブレーディング条件
打ち数：４８打
角度：  ３０°
ブレード径：１８ｍｍ
左周り、右周り共にカーボンファイバー、ナイロンファイバーの製紐管をそれぞれ１本おきにしかけ、補強繊維が互いに交差する方向に等量配列された交織タイプのブレードを作製した。
【００５２】
（３）内圧成形
得られたブレードを用いて、次の条件でＦＲＴＰ管を成形した。
積層構成：３ｐｌｙ
成形条件：２６０°Ｃ、内圧８ｋｇｆ／ｃｍ2 、１０ｍｉｎ、冷却１５°Ｃ／ｍｉｎ、８０°Ｃ以下で脱型
得られたＦＲＴＰ管は外径２０ｍｍ、肉厚１．２ｍｍであり、補強繊維の体積含有率は５５％であった。その機械特性を測定した結果を表２に示す。
【００５３】
比較例３
次の条件で、１２ＫＣＦ／ＰＡ６の１方向タイプのブレードを作製し、それを用いて内圧成形でＦＲＴＰ管を成形した。
0003620103.tif 000009
【００５４】
（２）ブレーディング条件
打ち数：３２打
角度：  ３０°
ブレード径：１８ｍｍ
左周りの管差しにカーボンファイバー、右周りの管差しにナイロンファイバーの製紐管をしかけた、所謂Ｚ方向補強ブレードと、右周りの管差しにカーボンファイバー、左周りの管差しにナイロンファイバーの製紐管をしかけた、所謂Ｓ方向補強ブレードを作製した。
【００５５】
（３）内圧成形
得られたブレードを用いて、次の条件でＦＲＴＰ管を成形した。
積層構成：４ｐｌｙ
成形条件：２６０°Ｃ、内圧８ｋｇｆ／ｃｍ2 、１０ｍｉｎ、冷却１５°Ｃ／ｍｉｎ、８０°Ｃ以下で脱型
得られたＦＲＴＰ管は外径２０ｍｍ、肉厚１．１ｍｍであり、補強繊維の体積含有率は５５％であった。その機械特性を測定した結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
0003620103.tif 000010
【００５７】
表２から良く分かるように、実施例６で得た成形体は、従来の補強繊維ブレードから得た比較例２、３のものに比べてきわめて優れた特性を有していた。
【００５８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明方法は、多数本の補強用連続繊維で形成された補強繊維束を走行させた状態で、その補強繊維束を包囲するように且つその補強繊維束に接触しない位置に配置した環状の吐出口から、融点より３０〜６０℃高い温度に溶融した熱可塑性樹脂を中空の円筒状に押し出し、その熱可塑性樹脂を圧力フリーの状況下で且つ前記吐出口の直下５〜３０ｍｍの間で前記補強繊維束の外周に接触させ、外周に位置する連続繊維に接着した状態となるようにコーティングする構成としたことにより、補強繊維束を体積含有率が４０〜６０％となる熱可塑性樹脂で被覆し且つその補強繊維束の外周の連続繊維に熱可塑性樹脂を接着させた構造の樹脂被覆補強繊維糸を製造でき、この際、溶融した熱可塑性樹脂を圧力フリーの状況下で補強繊維束の外周に接触させればよいので、処理速度（補強繊維束の走行速度）を大きくすることが可能で、生産効率を上げることができる等の効果を有している。また、本発明方法で製造した樹脂被覆補強繊維糸は、多数本の連続繊維からなる補強繊維束を熱可塑性樹脂被覆が覆って保護しており、且つ適度な柔軟性を有しているため、製織、製紐等の工程において損傷を生じることがなく、繊維補強熱可塑性樹脂成形体を製造するための成形材料として使用する織物やブレードの材料として好適に使用可能であり、しかも、成形時には、補強繊維に対する樹脂の含浸性が良く、高品質の成形体を成形できるという効果を有している。また、この樹脂被覆補強繊維糸は、補強繊維に対して熱可塑性樹脂を被覆した形態で一体化しているので、繊維化した後補強繊維と合撚或いはコミングルして形成したプリプレグヤーンに比べて、製造工程が簡単で、安価に製造可能であり、更に、補強繊維を熱可塑性樹脂被覆で保護しているため、後工程でばらけることがなく、このため補強繊維束を構成する単繊維数を多くすることが可能であり、生産性が良い等の効果も有している。
【００５９】
上記した樹脂被覆補強繊維糸を用いて製織してなる織物からなる成形材料は、柔軟な樹脂被覆補強繊維糸を用いたため、フレキシブルであり、このため賦形性が良く、曲面を有する成形体の成形に適すると共に、積層、賦形時の作業性に優れ、また、熱可塑性樹脂が補強繊維束の外周に均一にコーティングされている為、成形時の含浸性が良く、織物内の補強繊維同士の交点でも含浸性が良く、しかも、補強繊維の分散性がよい。このため、より短時間、低圧力による成形が可能であり、ボイドの少ない、補強効果の高い成形体を作ることができるという効果を有している。
【００６０】
上記した樹脂被覆補強繊維糸を用いて製紐してなるブレードからなる成形材料も、織物の場合と同様に、柔軟な樹脂被覆補強繊維糸を用いたため、フレキシブルであり、このため賦形性が良く、積層、賦形時の作業性に優れており、また、熱可塑性樹脂が補強繊維束の外周に均一にコーティングされている為、成形時の含浸性が良く、織物内の補強繊維同士の交点でも含浸性が良く、しかも、補強繊維の分散性がよい。このため、より短時間、低圧力による成形が可能であり、ボイドの少ない、補強効果の高い成形体を作ることができ、繊維補強熱可塑性樹脂管状成形体を成形するのにきわめて好適であるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の実施に用いるコーティング装置の１例のクロスヘッドダイを示す概略断面図
【図２】そのコーティング装置の概略側面図
【図３】そのクロスヘッドダイの樹脂吐出部分の概略断面図
【図４】図３のＡ−Ａ矢視図
【符号の説明】
１  補強繊維束
２  給糸装置
３  スクリュー式押出機
４  クロスヘッドダイ
５  樹脂被覆補強繊維糸
６  熱可塑性樹脂冷却槽
７  巻取装置
１０  繊維用穴
１１  円筒状通路
１２  吐出口
１４  樹脂
【図１】
0003620103.tif 000011
【図２】
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【図３】
0003620103.tif 000013
【図４】
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