(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂の流動性が乏しい場合でも、繊維束に熱可塑性樹脂を十分に含浸させる。【解決手段】長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置１００は、溶融した熱可塑性樹脂Ｒを収容する容器１と、容器１内に設けられた円筒部材２とを備え、容器１内において繊維束Ｆを円筒部材２の外周面２２ａに接触させながら円筒部材２の軸２１と交差する走行方向に走行させ、繊維束Ｆに熱可塑性樹脂Ｒを含浸させるように構成されている。製造装置１００は、容器１内に設けられた凹面３ａｙ，３ｂｙであって、外周面２２ａとの間に繊維束Ｆ及び熱可塑性樹脂Ｒが配置可能な間隙Ｇを形成しつつ外周面２２ａと対向し、外周面２２ａに沿った湾曲形状を有する凹面３ａｙ，３ｂｙをさらに備えている。【選択図】図１
2018126918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した熱可塑性樹脂を収容する容器と、
前記容器内に設けられた円筒部材とを備え、
前記容器内において繊維束を前記円筒部材の外周面に接触させながら前記円筒部材の軸と交差する走行方向に走行させ、前記繊維束に前記熱可塑性樹脂を含浸させるように構成された、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置において、
前記容器内に設けられた凹面であって、前記外周面との間に前記繊維束及び前記熱可塑性樹脂が配置可能な間隙を形成しつつ前記外周面と対向し、前記外周面に沿った湾曲形状を有する凹面をさらに備えたことを特徴とする、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置。
【請求項２】
前記走行方向に間隔をなして配置された複数の前記円筒部材と、
前記複数の円筒部材のそれぞれに対して設けられた複数の前記凹面とを備えたことを特徴とする、請求項１に記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置。
【請求項３】
前記軸と平行な方向から見て前記容器内において前記繊維束を前記複数の円筒部材の前記外周面に沿ってジグザグに走行させるように構成されたことを特徴とする、請求項２に記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置。
【請求項４】
前記容器の内面に取り付けられた壁部材を備え、
前記壁部材の内面が前記凹面を構成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置。
【請求項５】
溶融した熱可塑性樹脂を収容する容器と、前記容器内に設けられた円筒部材と、前記容器内に設けられた凹面であって、前記円筒部材の外周面との間に繊維束及び前記熱可塑性樹脂が配置可能な間隙を形成しつつ前記外周面と対向し、前記外周面に沿った湾曲形状を有する凹面とを備えた長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置を用いて、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを製造する方法において、
前記容器内において前記繊維束を前記間隙において前記外周面に接触させながら前記円筒部材の軸と交差する走行方向に走行させ、前記繊維束に前記熱可塑性樹脂を含浸させることを特徴とする、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させて長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを製造する長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、溶融した熱可塑性樹脂を収容する容器と、容器内に軸を中心として回転可能に設けられたローラとを備え、容器内において繊維束をローラの外周面に接触させながら軸と交差する走行方向に走行させ、繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させるように構成された、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術によれば、繊維束がローラの外周面に接触しながら走行する際に、ローラが回転することで、熱可塑性樹脂の運動・攪拌が生じる。これにより、繊維束への熱可塑性樹脂の含浸をある程度促進させることはできるが、熱可塑性樹脂の流動性が乏しい場合、繊維束への熱可塑性樹脂の含浸が不十分になり得る。
【０００５】
本発明の目的は、熱可塑性樹脂の流動性が乏しい場合でも、繊維束に熱可塑性樹脂を十分に含浸させることが可能な、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置及び製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置は、溶融した熱可塑性樹脂を収容する容器と、前記容器内に設けられた円筒部材とを備え、前記容器内において繊維束を前記円筒部材の外周面に接触させながら前記円筒部材の軸と交差する走行方向に走行させ、前記繊維束に前記熱可塑性樹脂を含浸させるように構成された、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置において、前記容器内に設けられた凹面であって、前記外周面との間に前記繊維束及び前記熱可塑性樹脂が配置可能な間隙を形成しつつ前記外周面と対向し、前記外周面に沿った湾曲形状を有する凹面をさらに備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造方法は、溶融した熱可塑性樹脂を収容する容器と、前記容器内に設けられた円筒部材と、前記容器内に設けられた凹面であって、前記円筒部材の外周面との間に繊維束及び前記熱可塑性樹脂が配置可能な間隙を形成しつつ前記外周面と対向し、前記外周面に沿った湾曲形状を有する凹面とを備えた長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置を用いて、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを製造する方法において、前記容器内において前記繊維束を前記間隙において前記外周面に接触させながら前記円筒部材の軸と交差する走行方向に走行させ、前記繊維束に前記熱可塑性樹脂を含浸させることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、繊維束が円筒部材の外周面に接触しながら走行する際に、円筒部材の外周面と凹面との間の間隙において、熱可塑性樹脂に、繊維の走行に伴う高いせん断力が生じ、凹面が設けられていない場合に比べ、より活発な運動・攪拌が生じる。これにより、繊維束への熱可塑性樹脂の含浸がより一層促進され、熱可塑性樹脂の流動性が乏しい場合でも、繊維束に熱可塑性樹脂を十分に含浸させることができる。
【０００９】
本発明に係る長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置は、前記走行方向に間隔をなして配置された複数の前記円筒部材と、前記複数の円筒部材のそれぞれに対して設けられた複数の前記凹面とを備えてよい。この場合、各円筒部材の近傍において熱可塑性樹脂に活発な運動・攪拌が生じることで、繊維束に熱可塑性樹脂をより確実に含浸させることができる。
【００１０】
本発明に係る長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置は、前記軸と平行な方向から見て前記容器内において前記繊維束を前記複数の円筒部材の前記外周面に沿ってジグザグに走行させるように構成されてよい。この場合、容器全体における熱可塑性樹脂の運動・攪拌が促進され、繊維束に熱可塑性樹脂をより確実に含浸させることができる。
【００１１】
本発明に係る長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置は、前記容器の内面に取り付けられた壁部材を備え、前記壁部材の内面が前記凹面を構成してよい。この場合、容器の内面を円筒部材の外周面に沿った湾曲形状として凹面を形成する場合に比べ、製造が容易である。また、内面が円筒部材の外周面に沿った形状となっていない容器に壁部材を取り付ければよいので、既存の容器に適用することができ、汎用性が高い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、繊維束が円筒部材の外周面に接触しながら走行する際に、円筒部材の外周面と凹面との間の間隙において、熱可塑性樹脂に、繊維の走行に伴う高いせん断力が生じ、凹面が設けられていない場合に比べ、より活発な運動・攪拌が生じる。これにより、繊維束への熱可塑性樹脂の含浸がより一層促進され、熱可塑性樹脂の流動性が乏しい場合でも、繊維束に熱可塑性樹脂を十分に含浸させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドの製造装置（以下、単に「製造装置」という。）１００は、図１に示すように、溶融した熱可塑性樹脂（以下、単に「樹脂」という。）Ｒを収容する容器１と、容器１内に設けられた８つの円筒部材２と、容器１内に設けられた一対の壁部材３ａ，３ｂと、容器１内に樹脂Ｒを押し出すための押出機構４と、容器１の出口に設けられたノズル５とを有する。
【００１５】
また、図示は省略するが、容器１に対して繊維束Ｆの走行方向（以下、単に「走行方向」という。）上流側には、繊維束Ｆを容器１に繰り出すための繰出機構、及び、繊維束Ｆを加熱するための加熱機構が設けられており、容器１に対して走行方向下流側には、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランド（樹脂Ｒが含浸した繊維束Ｆ）を引き取るための引取機構が設けられている。さらに、必要に応じて、容器１に対して走行方向下流側に、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを所定の長さに切断するためのペレタイザ（切断機）を設けてよい。
【００１６】
繊維束Ｆとしては、連続した繊維（例えば、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維、金属繊維、合成有機繊維等）、又は、非連続の繊維を紡績して糸にした天然植物繊維を用いてよい。繊維束Ｆは、樹脂Ｒとの密着性を考慮して、適宜の表面処理やサイジング処理が施されたものであってよい。
【００１７】
樹脂Ｒとしては、ポリオレフィン系樹脂（例えば、低密度ポリエチレン樹脂（LDPE）、直鎖低密度ポリエチレン樹脂（LLDPE）、高密度ポリエチレン樹脂（HDPE）及びポリプロピレン樹脂の中から選択される単独の、又は、上記の中から選択される複数の共重合体やブレンド物）、ポリアミド系樹脂（例えば、ポリアミド66、ポリアミド６、ポリアミド12等）、ポリエステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（PET)、ポリブチレンテレフタレート樹脂（PBT)等）、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂（例えば、ポリスチレン樹脂、AS樹脂、ABS樹脂等）、ポリ乳酸系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、液晶ポリマー樹脂(LCP)等を用いてよく、必要とされる物性値等を考慮して適宜選択されてよい。
【００１８】
容器１は、筒状であり、入口から出口に亘ってＬ字状に屈曲している。
【００１９】
８つの円筒部材２は、図１に示すように、走行方向に間隔をなして配置されている。各円筒部材２は、円柱状の軸２１と、円筒状の管２２とを有する。軸２１は、図２に示すように、容器１に固定されている。管２２は、軸２１に回転可能に支持されている。これにより、各円筒部材２は、軸２１を中心として回転可能となっている。軸２１は、走行方向と直交する方向（軸方向）に延在している。
【００２０】
一対の壁部材３ａ，３ｂは、図１に示すように、容器１の内面１ｘに、軸方向及び走行方向の双方と直交する方向（対向方向）に互いに対向するように取り付けられている。一対の壁部材３ａ，３ｂの内面（容器１の内面１ｘと反対側の面）３ａｘ,３ｂｘの間に、８つの円筒部材２のうち走行方向最下流側に配置された１つの円筒部材２を除く７つの円筒部材２が配置されている。
【００２１】
各壁部材３ａ，３ｂの内面３ａｘ，３ｂｘには、凹凸が設けられており、上記７つの円筒部材２のそれぞれに対して設けられた７つの凹面３ａｙ，３ｂｙが形成されている。各凹面３ａｙ，３ｂｙは、各円筒部材２の外周面（管２２の外周面）２２ａに沿った湾曲形状を有し、各円筒部材２の外周面２２ａとの間に繊維束Ｆ及び樹脂Ｒが配置可能な間隙Ｇを形成しつつ、外周面２２ａと対向している。
【００２２】
押出機構４は、容器１の外面１ｙから突出した突出部１ｐに取り付けられている。押出機構４は、スクリュー４１を有し、スクリュー４１の回転により溶融した樹脂Ｒを容器１内に導く。樹脂Ｒは、容器１における突出部１ｐを含む部分に設けられた貫通孔１ｈと、壁部材３ｂに設けられた貫通孔３ｈとを通って、容器１内に導入される。
【００２３】
製造装置１００は、図１に示すように、容器１内において繊維束Ｆを８つの円筒部材２の外周面２２ａに接触させながら軸２１と交差する走行方向に（軸２１と平行な方向から見て８つの円筒部材２の外周面２２ａに沿ってジグザグに）走行させ、繊維束Ｆに樹脂Ｒを含浸させるように構成されている。
【００２４】
以上に述べたように、本実施形態によれば、繊維束Ｆが円筒部材２の外周面２２ａに接触しながら走行する際に、円筒部材２の外周面２２ａと凹面３ａｙ，３ｂｙとの間の間隙Ｇにおいて、樹脂Ｒに、繊維束Ｆの走行に伴う高いせん断力が生じ、凹面３ａｙ，３ｂｙが設けられていない場合に比べ、より活発な運動・攪拌が生じる。これにより、繊維束Ｆへの樹脂Ｒの含浸がより一層促進され、樹脂Ｒの流動性が乏しい場合でも、繊維束Ｆに樹脂Ｒを十分に含浸させることができる。
【００２５】
製造装置１００は、走行方向に間隔をなして配置された複数の円筒部材２と、複数の円筒部材２のそれぞれに対して設けられた複数の凹面３ａｙ，３ｂｙとを備えている。この場合、各円筒部材２の近傍において樹脂Ｒに活発な運動・攪拌が生じることで、繊維束Ｆに樹脂Ｒをより確実に含浸させることができる。
【００２６】
製造装置１００は、軸２１と平行な方向から見て容器１内において繊維束Ｆを複数の円筒部材２の外周面２２ａに沿ってジグザグに走行させるように構成されている。この場合、容器１全体における樹脂Ｒの運動・攪拌が促進され、繊維束Ｆに樹脂Ｒをより確実に含浸させることができる。
【００２７】
製造装置１００は、容器１の内面１ｘに取り付けられた壁部材３ａ，３ｂを備え、壁部材３ａ，３ｂの内面３ａｘ，３ｂｘが凹面３ａｙ，３ｂｙを構成している。この場合、容器１の内面１ｘを円筒部材２の外周面２２ａに沿った湾曲形状として凹面を形成する場合に比べ、製造が容易である。また、内面１ｘが円筒部材２の外周面２２ａに沿った形状となっていない容器１に壁部材３ａ，３ｂを取り付ければよいので、既存の容器に適用することができ、汎用性が高い。
【００２８】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００２９】
・上述の実施形態の円筒部材は積極的に回転しない（繰出機構及び引取機構による繊維束Ｆの走行に伴い回転する）が、円筒部材の回転機構等を用いて積極的に円筒部材を回転させてもよい。
・上述の実施形態の円筒部材は、軸が容器に固定され、管が軸に回転可能に支持されているが、これに限定されない。例えば、軸が容器に回転可能に支持され、軸と管とが一体的となって容器に対して回転してもよい。或いは、軸が容器に回転可能に支持され、かつ、管が軸に対して回転可能に支持されてもよい。
・円筒部材は、繊維束が走行しても、回転しない構成であってもよい。
・円筒部材の数は、１以上の任意の数であってよい。
・複数の円筒部材が設けられた構成において、複数の円筒部材の少なくとも１つに対して凹面が設けられてよい。
・複数の円筒部材が設けられた構成において、軸と平行な方向から見て容器内において繊維束を複数の円筒部材の外周面に沿ってジグザグに走行させることに限定されない。例えば、繊維束を図１の走行方向に沿って直線状に走行させてもよい。
・容器は、筒状に限定されず、任意の形状（箱状等）であってよい。
・壁部材を設けず、容器の内面を円筒部材の外周面に沿った湾曲形状として凹面を形成してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  容器
１ｘ  内面
２  円筒部材
２１  軸
２２  管
２２ａ  外周面
３ａ，３ｂ  壁部材
３ａｘ，３ｂｘ  内面
３ａｙ，３ｂｙ  凹面
Ｆ  繊維束
Ｇ  間隙
Ｒ  熱可塑性樹脂
１００  製造装置
【図１】
2018126918.tif 000003
【図２】
2018126918.tif 000004