(57)【要約】【課題】溶融含浸装置及び溶融含浸方法であって、波形である含浸キャビティにより、かつ樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティのピーク位置にけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、それにより、連続繊維帯の含浸効果を均一にし、かつ含浸するとき、断裂した繊維の毛羽が含浸領域から持ち出され、糸切れ現象を回避し、生産の安定性及び生産効率を向上する。【選択図】図２
2019107867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続繊維帯を加熱して分散する繊維予分散領域（１）と、連続繊維帯を含浸する溶融含浸領域を含む溶融含浸装置であって、前記溶融含浸領域は、樹脂溶融体分配流路（２）及び含浸流路を含み、前記含浸流路は、上型（３）と下型（４）を含み、上型（３）の下表面及び下型（４）の上表面は、共に、波形であり、かつ、いずれも少なくとも１つのピーク（５）と１つの谷（６）を有し、上型（３）の下表面におけるピーク（５）及び谷（６）は、それぞれ、下型（４）の上表面におけるピーク（５）及び谷（６）に対応し、上型（３）の下表面と下型（４）の上表面との間には連続繊維帯を含浸する、波形である含浸キャビティを形成し、樹脂溶融体分配流路（２）は、管路を介して含浸キャビティのピークに連通し、或いは、含浸キャビティの谷に連通し、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きい
ことを特徴とする溶融含浸装置。
【請求項２】
前記上型（３）の下表面及び下型（４）の上表面は、共に、２つのピーク（５）と２つの谷（６）を有している
請求項１に記載の溶融含浸装置。
【請求項３】
樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は４ｍｍ〜２０ｍｍであり、谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度が２ｍｍ〜１０ｍｍであり、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は４ｍｍ〜２０ｍｍであり、ピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度が２ｍｍ〜１０ｍｍである
請求項１に記載の溶融含浸装置。
【請求項４】
樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度と谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は、５ｍｍ〜１５ｍｍであり、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度とピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差が５ｍｍ〜１５ｍｍである
請求項３に記載の溶融含浸装置。
【請求項５】
樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度と谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は８ｍｍ〜１２ｍｍであり、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度とピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は８ｍｍ〜１２ｍｍである
請求項４に記載の溶融含浸装置。
【請求項６】
前記上型（３）の下表面の波紋半径及び下型（４）の上表面の波紋半径は、５ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の溶融含浸装置。
【請求項７】
前記樹脂溶融体分配流路（２）は、樹脂溶融体注入分岐管（７）、及び樹脂溶融体注入分岐管（７）に連通する樹脂溶融体注入ヘッド（８）を含み、前記樹脂溶融体注入ヘッド（８）は、樹脂溶融体注入分岐管（７）に連通する、板状であるホーン状のキャビティ本体（１０）及びホーン状のキャビティ本体（１０）の尾部に連通する方形キャビティ本体（１１）を含み、ホーン状のキャビティ本体（１０）の２つの相対する傾斜面の間の２つの平面には、それぞれ、窪んでいる弧状面（１２）が設けられており、２つの窪んでいる弧状面（１２）は、対称的に設置されている
請求項１に記載の溶融含浸装置。
【請求項８】
前記樹脂溶融体注入分岐管（７）の長度は、５ｍｍ〜１００ｍｍであり、前記ホーン状の樹脂溶融体注入ヘッド（８）の広がり角は、１２０°〜１７５°である
請求項７に記載の溶融含浸装置。
【請求項９】
前記繊維予分散領域（１）は、少なくとも、２組の前後布置されるテンションローラーユニットを有し、各組のテンションローラーユニットは、２つの前後布置されるテンションローラー（９）からなり、それぞれのテンションローラー（９）には、いずれも電磁加熱装置が設けられている
請求項１に記載の溶融含浸装置。
【請求項１０】
前記テンションローラー（９）の直径は、５ｍｍ〜１５０ｍｍであり、相隣する前記テンションローラー（９）間の距離は、１０ｍｍ〜５００ｍｍである
請求項９に記載の溶融含浸装置。
【請求項１１】
１本又は複数本の連続繊維帯を繊維予分散領域（１）に案内し、連続繊維帯を繊維予分散領域（１）における各テンションローラー（９）を順次に巻き付け、連続繊維帯を予熱して分散するステップ１）と、
樹脂溶融体を溶融含浸領域の樹脂溶融体分配流路（２）に注入し、さらに、樹脂溶融体分配流路（２）を介して含浸流路の含浸キャビティに流入するステップ２）と、
予熱して分散される連続繊維帯を含浸流路の含浸キャビティに牽引して含浸するステップ３）と、
含浸した連続繊維帯に対して、冷却、牽引及びペレット化処理を行うステップ４）とを含む
ことを特徴とする前記溶融含浸装置を使用して連続繊維帯を含浸する溶融含浸方法。
【請求項１２】
ステップ１）において、連続繊維帯に対して予熱する温度は、６０℃〜４００℃である
請求項１１に記載の前記溶融含浸装置を使用して連続繊維帯を含浸する溶融含浸方法。
【請求項１３】
ステップ１）において、連続繊維帯に対して予熱する温度は、２００℃である
請求項１２に記載の前記溶融含浸装置を使用して連続繊維帯を含浸する溶融含浸方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融含浸装置及び溶融含浸方法に関し、特に、連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料用の溶融含浸装置及び溶融含浸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料についての溶融含浸装置では、通常、溶融含浸装置の構成が不合理なので連続繊維束が均一、十分、有効的に溶融含浸することができず、それにより、製品の品質を影響してしまう。また、連続繊維材料の幅広い応用に伴って、生産ラインの生産力を向上することは、非常に緊急であるが、生産力の向上は、主に、材料帯の数を増加し、牽引速度を向上し、生産の安定性を向上することにより実現され、材料帯の数を増加すると、溶融体の均一分配には問題があり、牽引速度を向上すると、含浸効果にはバランス問題があり、安定性を向上すると、主に繊維糸切れの問題を考慮する。
【０００３】
上記問題を解決するために、特許文献１には、連続繊維強化熱可塑性複合材料の予含浸帯の製造方法及びその装置を開示する。それは、予熱される連続繊維帯を交差で開閉可能な両押出ダイヘッドセットを導入し、図１に示すように、交差で開閉可能な該両押出ダイヘッドセットは、第１押出ダイヘッド１０１、第２押出ダイヘッド１０２及び軌道運動装置を含み、連続繊維帯が第１押出ダイヘッド１０１に接触して繊維帯の平面に垂直する浸透圧力を発生し、それにより、溶融した熱可塑性樹脂が連続繊維帯の一側を予含浸し、連続繊維帯の他側が第２押出ダイヘッド１０２に接触してかつ同様の浸透圧力を発生し、それにより、溶融した熱可塑性樹脂が連続繊維帯の他側をさらに含浸する。上記のような構成の装置で複数本の繊維帯の両側をそれぞれ溶融して含浸することにより、材料帯の数を増加することができるが、複数本の繊維帯を同時に含浸するとき、均一に含浸することを保証することができず、そのため、牽引速度を向上すると、含浸効果のバランス問題を保証し難い。また、第１押出ダイヘッド１０１と第２押出ダイヘッド１０２は、それぞれ、繊維帯の両側に接触した後、溶融した樹脂基体を繊維帯に塗布し、第１押出ダイヘッド１０１及び第２押出ダイヘッド１０２と繊維帯との間は、共に、摩擦を発生する。そのため、繊維帯は、移動過程において繊維が第１押出ダイヘッド１０１及び第２押出ダイヘッド１０２に残してしまい、後続きの繊維帯が樹脂基体を塗布する過程において糸切れを発生しやすく、製品の品質を影響し、生産効率をさらに低下した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国特許ＣＮ１０１８５６８７２Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、連続繊維帯の含浸効果を均一にし、かつ含浸するとき、断裂した繊維の毛羽が含浸領域から持ち出され、糸切れ現象を避ける溶融含浸装置及び溶融含浸方法を提供することを目的とし、それにより、生産の安定性及び生産効率を向上する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る溶融含浸装置は、連続繊維帯を加熱して分散する繊維予分散領域と、連続繊維帯を含浸する溶融含浸領域を含む。前記溶融含浸領域は、樹脂溶融体分配流路及び含浸流路を含む。前記含浸流路は、上型と下型を含み、上型の下表面及び下型の上表面は、共に、波形であり、かつ、いずれも少なくとも１つのピークと１つの谷を有し、上型の下表面におけるピーク及び谷は、それぞれ、下型の上表面におけるピーク及び谷に対応し、上型の下表面と下型の上表面との間には連続繊維帯を含浸する、波形である含浸キャビティを形成する。樹脂溶融体分配流路は、管路を介して含浸キャビティのピークに連通し、或いは、含浸キャビティの谷に連通し、樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きい。
【０００７】
樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、４ｍｍ〜２０ｍｍであり、谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、２ｍｍ〜１０ｍｍである。樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、４ｍｍ〜２０ｍｍであり、ピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、２ｍｍ〜１０ｍｍである。
【０００８】
本発明に係る前記溶融含浸装置を使用して連続繊維帯を含浸する溶融含浸方法は、
１本又は複数本の連続繊維帯を繊維予分散領域に案内し、連続繊維帯を繊維予分散領域における各テンションローラーを順次に巻き付け、連続繊維帯を予熱して分散するステップ１）と、
樹脂溶融体を溶融含浸領域の樹脂溶融体分配流路に注入し、さらに、樹脂溶融体分配流路を介して含浸流路の含浸キャビティに流入するステップ２）と、
予熱して分散される連続繊維帯を含浸流路の含浸キャビティに牽引して含浸するステップ３）と、
含浸した連続繊維帯に対して、冷却、牽引及びペレット化処理を行うステップ４）とを含む。
【０００９】
本発明に係る溶融含浸装置及び溶融含浸方法によれば、含浸流路の上型の下表面と下型の上表面との間には連続繊維帯を含浸する、波形である含浸キャビティを形成し、樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティのいずれかのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティのいずれかの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きい。そのため、樹脂溶融体は、波形の含浸キャビティの広い箇所から含浸キャビティの狭い箇所へ流れることができ、樹脂溶融体の流動速度及び圧力を大幅に増加し、それにより、樹脂溶融体の連続繊維帯への浸透能力を大幅に強化し、連続繊維帯の含浸効果が均一で十分であることを保証する。それと同時に、上型の下表面と下型の上表面とは、共に、少なくとも１つのピークと１つの谷を含むので、波形の含浸キャビティにより、樹脂溶融体の流速及び圧力をさらに向上し、その浸透含浸能力を向上することができ、含浸能力の強化なので、連続繊維帯の牽引速度を向上することができ、それにより生産効率を向上する。樹脂溶融体の流速及び圧力の増加により、含浸キャビティにおける連続繊維の毛羽を持続的に持ち出し、連続繊維の毛羽の積み重ねを減少し、正常の連続繊維帯を摩耗することを避け、糸切れの情況を回避し、安定に生産することができる。また、繊維予分散領域の補助作用により、連続繊維帯を予熱して分散し、後続きの樹脂溶融体は、連続繊維帯の表面に冷却して結晶を形成することがしなく、後続きの樹脂溶融体は、より強力に連続繊維帯に浸透し、さらに連続繊維帯の含浸が均一で十分であることを保証し、連続繊維帯の牽引速度を最大限度に増加し、生産効率を向上する。
【００１０】
樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、４ｍｍ〜２０ｍｍであり、谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、２ｍｍ〜１０ｍｍである。樹脂溶融体分配流路が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、４ｍｍ〜２０ｍｍであり、ピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、２ｍｍ〜１０ｍｍである。そのため、ここでのキャビティ本体の垂直高度範囲には、樹脂溶融体の流速及び圧力を最大限度に向上することができ、それにより樹脂溶融体の浸透能力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】既存技術の構成を模式的に示す説明図
【図２】本発明の構成を模式的に示す説明図
【図３】本発明における樹脂溶融体分配流路の正面図
【図４】本発明における樹脂溶融体分配流路の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
溶融含浸装置であって、図２に示すように、連続繊維帯を加熱して分散する繊維予分散領域１と、連続繊維帯を含浸する溶融含浸領域を含む。前記溶融含浸領域は、樹脂溶融体分配流路２及び含浸流路を含む。前記含浸流路は、上型３と下型４を含み、上型３の下表面及び下型４の上表面は、共に、波形であり、かつ、いずれも少なくとも１つのピーク５と１つの谷６を有し、例えば、いずれも１つのピーク５と１つの谷６を有し、いずれも２つのピーク５と２つの谷６を有し、いずれも３つのピーク５と３つの谷６を有し、或いは、いずれも４つのピーク５と４つの谷６を有し、それは、実際の必要に応じて任意に組み合わせればよい。上型３の下表面におけるピーク５及び谷６は、それぞれ、下型４の上表面におけるピーク５及び谷６に対応し、上型３の下表面と下型４の上表面との間には連続繊維帯を含浸する、波形である含浸キャビティを形成する。樹脂溶融体分配流路２は、管路を介して含浸キャビティのピークに連通し、或いは、含浸キャビティの谷に連通し、樹脂溶融体分配流路２が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、樹脂溶融体分配流路２が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きい。
【００１３】
前記上型３の下表面及び下型４の上表面は、共に、２つのピーク５と２つの谷６を有し、連続繊維帯の含浸効果を最大限度に保証して生産効率を向上することができるだけでなく、含浸流路構成の複雑化を避け、含浸流路の構成を簡易化することができる。また、ピーク位置及び谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度の交替変化により、樹脂溶融体の流速及び圧力の均一分布を有効的に保証することができる。
【００１４】
樹脂溶融体分配流路２が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、４ｍｍ〜２０ｍｍ、例えば、４ｍｍや、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１６ｍｍ、１７ｍｍ、１８ｍｍ、１９ｍｍ、２０ｍｍなどであり、谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度が２ｍｍ〜１０ｍｍ、例えば、２ｍｍや、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍなどである。樹脂溶融体分配流路２が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、４ｍｍ〜２０ｍｍ、例えば、４ｍｍや、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１６ｍｍ、１７ｍｍ、１８ｍｍ、１９ｍｍ、２０ｍｍであり、ピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、２ｍｍ〜１０ｍｍ、例えば、２ｍｍや、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍなどである。
【００１５】
樹脂溶融体分配流路２が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度と谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は、５ｍｍ〜１５ｍｍ、例えば、５ｍｍや、６ ｍｍ、７ ｍｍ、８ ｍｍ、９ ｍｍ、１０ ｍｍ、１１ ｍｍ、１２ ｍｍ、１３ ｍｍ、１４ ｍｍ、１５ ｍｍなどであり、好ましくは、８ｍｍ〜１２ｍｍである。樹脂溶融体分配流路２が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度とピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は、５ｍｍ〜１５ｍｍ、例えば、５ｍｍや、６ ｍｍ、７ ｍｍ、８ ｍｍ、９ ｍｍ、１０ ｍｍ、１１ ｍｍ、１２ ｍｍ、１３ ｍｍ、１４ ｍｍ、１５ ｍｍなどであり、好ましくは、８ｍｍ〜１２ｍｍである。
【００１６】
前記上型３の下表面の波紋半径及び下型４の上表面の波紋半径は、５ｍｍ〜５０ｍｍ、例えば、５ｍｍや、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍなどであり、また、含浸キャビティのピーク箇所における波紋半径及び谷箇所における波紋半径は、任意に組み合わせることができ、例えば、ピーク箇所における波紋半径及び谷箇所における波紋半径が一致か否かは、実際の必要に応じて選択することができる。
【００１７】
図３及び図４に示すように、前記樹脂溶融体分配流路２は、樹脂溶融体注入分岐管７、及び樹脂溶融体注入分岐管７に連通する樹脂溶融体注入ヘッド８を含む。前記樹脂溶融体注入ヘッド８は、樹脂溶融体注入分岐管７に連通する、板状であるホーン状のキャビティ本体１０及びホーン状のキャビティ本体１０の尾部に連通する方形キャビティ本体１１を含み、ホーン状のキャビティ本体１０の２つの相対する傾斜面の間の２つの平面には、それぞれ、窪んでいる弧状面１２が設けられており、２つの窪んでいる弧状面１２は、対称的に設置されている。ホーン状のキャビティ本体１０の２つの対向する傾斜面間の２つの平面には、それぞれ、窪んでいる弧状面１２が設けられており、かつ２つの窪んでいる弧状面１２が対称的に設置され、それにより、ホーン状のキャビティ本体１０のキャビティ高度を改変することができ、それにより、樹脂溶融体は、ホーン状のキャビティ本体１０の広いキャビティから狭いキャビティに流れ込み、溶融樹脂の圧力及び流速を改変し、それにより樹脂溶融体の含浸流路への流れの均一性を向上する。
【００１８】
前記樹脂溶融体注入分岐管７の長度は、５ｍｍ〜１００ｍｍ、例えば、５ｍｍや、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍ、５５ｍｍ、６０ｍｍ、６５ｍｍ、７０ｍｍ、７５ｍｍ、８０ｍｍ、８５ｍｍ、９０ｍｍ、９５ｍｍ、１００ｍｍなどである。前記ホーン状の樹脂溶融体注入ヘッド８の広がり角は、１２０°〜１７５°、例えば、１２０°や、１２５°、１３０°、１３５°、１４０°、１４５°、１５０°、１５５°、１６０°、１６５°、１７０°、１７５°などである。
【００１９】
前記繊維予分散領域１は、少なくとも、２組の前後布置されるテンションローラーユニットを有し、各組のテンションローラーユニットは、２つの前後布置されるテンションローラー９からなり、それぞれのテンションローラー９には、いずれも電磁加熱装置が設けられている。連続繊維帯は、テンションローラー９を順次に巻き付け、テンションローラー９のテンション作用及び電磁加熱装置の加熱作用により、連続繊維帯を分散して予熱し、後続き含浸の効果がより均一で十分であることを保証する。
【００２０】
前記テンションローラー９の直径は、５ｍｍ〜１５０ｍｍ、例えば、５ｍｍや、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍ、５５ｍｍ、６０ｍｍ、６５ｍｍ、７０ｍｍ、７５ｍｍ、８０ｍｍ、８５ｍｍ、９０ｍｍ、９５ｍｍ、１００ｍｍ、１０５ｍｍ、１１０ｍｍ、１１５ｍｍ、１２０ｍｍ、１２５ｍｍ、１３０ｍｍ、１３５ｍｍ、１４０ｍｍ、１４５ｍｍ、１５０ｍｍなどであり、相隣する前記テンションローラー９の間の軸間ピッチは、１０ｍｍ〜５００ｍｍ、例えば、１０ｍｍや、３０ｍｍ、５０ｍｍ、７０ｍｍ、９０ｍｍ、１１０ｍｍ、１３０ｍｍ、１５０ｍｍ、１８０ｍｍ、２００ｍｍ、２２０ｍｍ、２５０ｍｍ、２８０ｍｍ、３１０ｍｍ、３５０ｍｍ、３９０ｍｍ、４３０ｍｍ、４５０ｍｍ、４８０ｍｍ、５００ｍｍなどである。
【００２１】
前記溶融含浸装置を使用して連続繊維帯を含浸する溶融含浸方法であって、１本又は複数本の連続繊維帯を繊維予分散領域１に案内し、連続繊維帯を繊維予分散領域１における各テンションローラー９を順次に巻き付け、連続繊維帯を予熱して分散するステップ（１）と、樹脂溶融体を溶融含浸領域の樹脂溶融体分配流路２に注入し、さらに、樹脂溶融体分配流路２を介して含浸流路の含浸キャビティに流入するステップ（２）と、予熱して分散される連続繊維帯を含浸流路の含浸キャビティに牽引して含浸するステップ（３）と、含浸した連続繊維帯に対して、冷却、牽引及びペレット化処理を行うステップ（４）とを含む。ステップ（１）において、連続繊維帯に対して予熱する温度は、６０℃〜４００℃、例えば、６０℃や、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃、２３０℃、２４０℃、２５０℃、２６０℃、２７０℃、２８０℃、２９０℃、３００℃、３１０℃、３２０℃、３３０℃、３４０℃、３５０℃、３６０℃、３７０℃、３８０℃、３９０℃、４００℃などであり、好ましくは、２００℃である。
【００２２】
本発明に係る方向的指示（例えば、上表面、下表面など）は、溶融含浸装置が図２の状態にあるときの各部材間の相対位置関係を解釈するためのもののみであり、該特定の状態が変化すると、該方向的指示も相応的に改変する。
【００２３】
以下、具体的な実施形態により本発明をさらに説明し、以下の実施例は、本発明の好ましい実施形態であり、本発明の実施方式を限定しない。
【００２４】
実施例１
１本又は複数本の連続繊維帯を繊維予分散領域１に案内し、繊維予分散領域１には、２組のテンションローラーユニットがあり、連続繊維帯を繊維予分散領域１における各テンションローラー９に巻き付け、連続繊維帯を予熱して分散し、予熱温度が６０℃であり、前記テンションローラー９の直径が５０ｍｍであり、相隣するテンションローラー９間の距離が２００ｍｍである。樹脂溶融体を溶融含浸領域の樹脂溶融体分配流路２に注入し、さらに、樹脂溶融体分配流路２を介して含浸流路の含浸キャビティに流入し、予熱して分散される連続繊維帯を含浸流路の含浸キャビティに牽引して含浸する。前記含浸流路の上型３の下表面及び下型４の上表面は、共に、１つのピーク５と１つの谷６を含み、波紋半径が１０ｍｍであり、樹脂溶融体分配流路２が含浸キャビティのピーク位置に連通し、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、４ｍｍであり、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、２ｍｍであり、前記樹脂溶融体分配流路２の樹脂溶融体注入分岐管７の長度が１００ｍｍであり、ホーン状の樹脂溶融体注入ヘッド８の広がり角が１２０°である。含浸した連続繊維帯に対して冷却、牽引及びペレット化処理を行う。
速度計で、糸切れを生じない場合で牽引速度が４５ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００２５】
実施例２
実施例１のもとで、連続繊維帯の予熱温度を４００℃に設定し、樹脂溶融体分配流路２は含浸キャビティの谷位置に連通し、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は４ｍｍであり、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は２ｍｍであり、そのほかの内容は実施例１と同じであり、速度計で糸切れを生じない場合で牽引速度が４７ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００２６】
実施例３
実施例１のもとで、連続繊維帯の予熱温度を２００℃に設定し、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は１０ｍｍであり、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は５ｍｍであり、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度と谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は５ｍｍであり、そのほかの内容は実施例１と同じであり、速度計で糸切れを生じない場合で牽引速度が５２ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００２７】
実施例４
実施例１のもとで、連続繊維帯の予熱温度を２００℃に設定し、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は２０ｍｍであり、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は５ｍｍであり、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度と谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は１５ｍであり、そのほかの内容は実施例１と同じであり、速度計で糸切れを生じない場合で牽引速度が５６ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００２８】
実施例５
実施例１のもとで、連続繊維帯の予熱温度を２００℃に設定する。前記含浸流路の上型３の下表面及び下型４の上表面は、共に、２つのピーク５と２つの谷６を有する。含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は１８ｍｍであり、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は１０ｍｍであり、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度と谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は８ｍｍであり、そのほかの内容は実施例１と同じであり、速度計で糸切れを生じない場合で牽引速度が５８ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００２９】
実施例６
実施例１のもとで、連続繊維帯の予熱温度を２００℃に設定する。前記含浸流路の上型３の下表面及び下型４の上表面は、共に、２つのピーク５と２つの谷６を有する。含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は１５ｍｍであり、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は３ｍｍであり、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度と谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は１２ｍｍであり、そのほかの内容は実施例１と同じであり、速度計で糸切れを生じない場合で牽引速度が６０ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００３０】
比較例１
連続繊維をクリールにおける連続繊維束から引き出して展開し、さらにテンション調整装置、静電除去装置、予加熱装置、テンション調整装置を順に経って予熱される連続繊維帯が得られ、交差で開閉可能な両押出ダイヘッドセットに導入して予含浸し、予含浸した連続繊維帯を含浸圧延ローラセットに導入して含浸し、その後、冷却圧延装置により冷却して定型し、最後、牽引巻取装置に導入して巻き取んて成形し、即ち、連続繊維強化熱可塑性複合材料の予含浸帯が得られる。前記予熱される連続繊維帯を交差で開閉可能な両押出ダイヘッドセットに導入し、交差で開閉可能な該両押出ダイヘッドセットは、押出ダイヘッドａ、押出ダイヘッドｂ及び軌道運動装置を含み、連続繊維帯が押出ダイヘッドａに接触して繊維帯の平面に垂直する浸透圧力を発生し、それにより溶融した熱可塑性樹脂が連続繊維帯の一側を予含浸し、連続繊維帯の他側が押出ダイヘッドｂに接触してかつ同様の浸透圧力を発生し、それにより、溶融した熱可塑性樹脂が連続繊維帯の他側をさらに含浸する。
速度計で糸切れを生じない場合で牽引速度が２０ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００３１】
実施例１乃至実施例５を比較例１と比べると、糸切れを生じない場合で、本発明に係る溶融含浸装置の牽引速度は、より速く、生産安定性が高く、効率が高い。
【図１】
2019107867.tif 000003
【図２】
2019107867.tif 000004
【図３】
2019107867.tif 000005
【図４】
2019107867.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月20日(2018.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続繊維帯を加熱して分散する繊維予分散領域（１）と、連続繊維帯を含浸する溶融含浸領域を含む溶融含浸装置であって、前記溶融含浸領域は、樹脂溶融体分配流路（２）及び含浸流路を含み、前記含浸流路は、上型（３）と下型（４）を含み、上型（３）の下表面及び下型（４）の上表面は、共に、波形であり、かつ、いずれも少なくとも１つのピーク（５）と１つの谷（６）を有し、上型（３）の下表面におけるピーク（５）及び谷（６）は、それぞれ、下型（４）の上表面におけるピーク（５）及び谷（６）に対応し、上型（３）の下表面と下型（４）の上表面との間には連続繊維帯を含浸する、波形である含浸キャビティを形成し、樹脂溶融体分配流路（２）は、管路を介して含浸キャビティのピークに連通し、或いは、含浸キャビティの谷に連通し、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、
前記樹脂溶融体分配流路（２）は、樹脂溶融体注入分岐管（７）、及び樹脂溶融体注入分岐管（７）に連通する樹脂溶融体注入ヘッド（８）を含み、前記樹脂溶融体注入ヘッド（８）は、樹脂溶融体注入分岐管（７）に連通する、板状であるホーン状のキャビティ本体（１０）及びホーン状のキャビティ本体（１０）の尾部に連通する方形キャビティ本体（１１）を含み、ホーン状のキャビティ本体（１０）の２つの相対する傾斜面の間の２つの平面には、それぞれ、窪んでいる弧状面（１２）が設けられており、２つの窪んでいる弧状面（１２）は、対称的に設置されている
ことを特徴とする溶融含浸装置。
【請求項２】
連続繊維帯を加熱して分散する繊維予分散領域（１）と、連続繊維帯を含浸する溶融含浸領域を含む溶融含浸装置であって、前記溶融含浸領域は、樹脂溶融体分配流路（２）及び含浸流路を含み、前記含浸流路は、上型（３）と下型（４）を含み、上型（３）の下表面及び下型（４）の上表面は、共に、波形であり、かつ、いずれも少なくとも１つのピーク（５）と１つの谷（６）を有し、上型（３）の下表面におけるピーク（５）及び谷（６）は、それぞれ、下型（４）の上表面におけるピーク（５）及び谷（６）に対応し、上型（３）の下表面と下型（４）の上表面との間には連続繊維帯を含浸する、波形である含浸キャビティを形成し、樹脂溶融体分配流路（２）は、管路を介して含浸キャビティのピークに連通し、或いは、含浸キャビティの谷に連通し、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度より大きく、
前記繊維予分散領域（１）は、少なくとも、２組の前後布置されるテンションローラーユニットを有し、各組のテンションローラーユニットは、２つの前後布置されるテンションローラー（９）からなり、それぞれのテンションローラー（９）には、いずれも電磁加熱装置が設けられている
ことを特徴とする溶融含浸装置。
【請求項３】
前記上型（３）の下表面及び下型（４）の上表面は、共に、２つのピーク（５）と２つの谷（６）を有している
請求項１または２に記載の溶融含浸装置。
【請求項４】
樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度は４ｍｍ〜２０ｍｍであり、谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度が２ｍｍ〜１０ｍｍであり、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度は４ｍｍ〜２０ｍｍであり、ピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度が２ｍｍ〜１０ｍｍである
請求項１または２に記載の溶融含浸装置。
【請求項５】
樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度と谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は、５ｍｍ〜１５ｍｍであり、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度とピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差が５ｍｍ〜１５ｍｍである
請求項４に記載の溶融含浸装置。
【請求項６】
樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティのピーク位置に連通するとき、含浸キャビティのピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度と谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は８ｍｍ〜１２ｍｍであり、樹脂溶融体分配流路（２）が含浸キャビティの谷位置に連通するとき、含浸キャビティの谷位置におけるキャビティ本体の垂直高度とピーク位置におけるキャビティ本体の垂直高度との高度差は８ｍｍ〜１２ｍｍである
請求項５に記載の溶融含浸装置。
【請求項７】
前記上型（３）の下表面の波紋半径及び下型（４）の上表面の波紋半径は、５ｍｍ〜５０ｍｍである
請求項１または２に記載の溶融含浸装置。
【請求項８】
前記樹脂溶融体注入分岐管（７）の長度は、５ｍｍ〜１００ｍｍであり、前記ホーン状の樹脂溶融体注入ヘッド（８）の広がり角は、１２０°〜１７５°である
請求項１に記載の溶融含浸装置。
【請求項９】
前記テンションローラー（９）の直径は、５ｍｍ〜１５０ｍｍであり、相隣する前記テンションローラー（９）間の距離は、１０ｍｍ〜５００ｍｍである
請求項２に記載の溶融含浸装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の溶融含浸装置を用いて、連続繊維帯を含浸する溶融含浸方法であって、
１本又は複数本の連続繊維帯を繊維予分散領域（１）に案内し、連続繊維帯を繊維予分散領域（１）における各テンションローラー（９）を順次に巻き付け、連続繊維帯を予熱して分散するステップ１）と、
樹脂溶融体を溶融含浸領域の樹脂溶融体分配流路（２）に注入し、さらに、樹脂溶融体分配流路（２）を介して含浸流路の含浸キャビティに流入するステップ２）と、
予熱して分散される連続繊維帯を含浸流路の含浸キャビティに牽引して含浸するステップ３）と、
含浸した連続繊維帯に対して、冷却、牽引及びペレット化処理を行うステップ４）とを含む
ことを特徴とする溶融含浸方法。
【請求項１１】
ステップ１）において、連続繊維帯に対して予熱する温度は、６０℃〜４００℃である
請求項１０に記載の溶融含浸方法。
【請求項１２】
ステップ１）において、連続繊維帯に対して予熱する温度は、２００℃である
請求項１１に記載の溶融含浸方法。