(57)【要約】      （修正有）【課題】構成が簡単で、含浸効果が良く、糸切れが少ない交番圧力の溶融含浸装置、及び含浸速度が高く、生産の安定性に優れた、溶融含浸方法の提供。【解決手段】樹脂溶融体は、溶融体注入領域２の上型及び下型におけるそれぞの樹脂溶融体流路７から噴出するので、噴出した樹脂溶融体を含浸キャビティ６に進入した連続繊維束の上、下表面に直接的に噴射することができる。また、樹脂溶融体がオリフィス板３を流れるとき、その抵抗により、含浸キャビティ６における樹脂溶融体の圧力は、上昇し、樹脂溶融体は、連続繊維束の表面テンションを打ち破いて、連続繊維束に対する更なる浸透を実現する。その後、樹脂溶融体がオリフィス板３における糸通過孔５から減圧キャビティ４に噴射するとき、圧力が降下し、Ｂａｒｕｓ効果により、樹脂溶融体の断面が増大し、径方向の流れも発生し、完全被覆浸潤の目的を実現する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続繊維束を加熱して分散する繊維予分散領域（１）と、連続繊維束を含浸する溶融体注入領域（２）とを含む交番圧力の溶融含浸装置であって、溶融体注入領域（２）の糸進入端及び糸排出端には、それぞれ、間隔を隔て複数のオリフィス板（３）が設けられており、相隣するオリフィス板（３）は、減圧キャビティ（４）になるように取り囲み、前記減圧キャビティ（４）は、少なくとも１つを有し、それぞれのオリフィス板（３）には、いずれも、連続繊維束が貫通する糸通過孔（５）が設けられており、前記溶融体注入領域（２）は、上型と下型を含み、上型と下型との間にはピッチがあり、該ピッチは、樹脂溶融体が流入する含浸キャビティ（６）を形成し、上型及び下型には、それぞれ、含浸キャビティ（６）に連通する複数の樹脂溶融体流路（７）が設けられていることを特徴とする交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項２】
前記樹脂溶融体流路（７）は、連続繊維束の運動方向に垂直していることを特徴とする請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項３】
前記上型の各樹脂溶融体流路（７）と下型の各樹脂溶融体流路（７）とは、対称的に布置され、或いは、上型の各樹脂溶融体流路（７）と下型の各樹脂溶融体流路（７）とは、はずれて布置されていることを特徴とする請求項２に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項４】
上型における樹脂溶融体流路（７）の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路（７）の出口の平面との垂直ピッチは、２ｍｍ〜５０ｍｍであり、好ましくは、３ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項５】
前記上型における樹脂溶融体流路（７）の個数及び下型における樹脂溶融体流路（７）の個数は、それぞれ、１個〜１０個であることを特徴とする請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項６】
前記樹脂溶融体流路（７）の出口箇所の直径は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであり、好ましくは１ｍｍ〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項７】
前記樹脂溶融体流路（７）の出口端は、ホーン状出口、円形出口または逆円錐形出口であることを特徴とする請求項６に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項８】
前記溶融体注入領域（２）の糸進入端における減圧キャビティは、１個〜５個であり、前記溶融体注入領域（２）の糸排出端における減圧キャビティ（４）は、１個〜１０個であることを特徴とする請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項９】
前記オリフィス板（３）の厚さは、２ｍｍ〜１０ｍｍであり、好ましくは３ｍｍ〜８ｍｍであることを特徴とする請求項８に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１０】
前記オリフィス板（３）における糸通過孔は、円形、楕円形又は矩形に呈していることを特徴とする請求項９に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１１】
糸通過孔（５）が円形であるとき、孔径は、２ｍｍ〜１０ｍｍであり、好ましくは３ｍｍ〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１２】
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含み、それぞれ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（８）からなり、それぞれのテンションローラー（８）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請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１３】
前記テンションローラー（８）の直径は、５ｍｍ〜１５０ｍｍであることを特徴とする請求項１２に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１４】
相隣する前記テンションローラー（８）間の軸間ピッチは、１０ｍｍ〜５００ｍｍであることを特徴とする請求項１２に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１５】
溶融体注入領域（２）の糸排出端の減圧キャビティ（４）の尾部には、さらに、少なくとも１組の圧延ローラユニットが設けられており、それぞれの圧延ローラユニットは、２つの上下対称に設置される回動ローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１６】
交番圧力の溶融含浸装置を使用して連続繊維束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束を繊維予分散領域（１）に牽引し、連続繊維束が繊維予分散領域（１）における各テンションローラー（８）を順次に巻き付け、連続繊維束を予熱して分散するステップ１）と、
樹脂溶融体を溶融体注入領域（２）の上型及び下型における各樹脂溶融体流路（７）に注入し、樹脂溶融体を各樹脂溶融体流路（７）を介して含浸キャビティ（６）に噴射すると共に、含浸キャビティ（６）における樹脂溶融体は、さらに、その両側のオリフィス板（３）における糸通過孔（５）を介して減圧キャビティ（４）に流入するステップ２）と、
続いて連続繊維束を牽引し、繊維束を溶融体注入領域（２）の糸進入端の第１オリフィス板（３）における糸通過孔（５）を介して減圧キャビティ（４）に進入させて第１回の含浸を行い、その後、尾部のオリフィス板（３）における糸通過孔（５）を介して減圧キャビティ（４）から離れて、かつ溶融体注入領域（２）の含浸キャビティ（６）に進入し、樹脂溶融体含浸流路（７）は、続いて樹脂溶融体を噴出し、樹脂溶融体を連続繊維束の表面に噴射して含浸するステップ３）と、
その後、連続繊維束を牽引して溶融体注入領域（２）の糸排出端の第１オリフィス板（３）における糸通過孔（５）を貫通して減圧キャビティ（４）に進入し、続いて、尾部のオリフィス板（３）に糸通過孔（５）を貫通し、含浸過程を完了するステップ４）とを含むことを特徴とする前記交番圧力の溶融含浸装置を使用して連続繊維束を含浸する溶融含浸方法。
【請求項１７】
ステップ１）において、連続繊維束に対して予熱する温度は、５０℃〜３５０℃であることを特徴とする請求項１６に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交番圧力の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】
連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、含浸装置を採用して熔融樹脂の連続繊維に対する含浸の強化を実現する複合材料であり、短繊維強化熱可塑性樹脂複合材料に比べて、強度が高く、耐衝撃性能がよく、サイズが安定であるなどの利点を有し、そのため、自動車、宇宙飛行電子電器、機械設備、兵器産業、建築設備、家具及び運動器具などの分野に広く応用されている。
【０００３】
熔融含浸過程には、樹脂溶融体の繊維束における流れは、繊維の軸方向及び径方向に同時に発生するものであり、液体の多孔質媒体における流れと近似的に見なされることができ、ダーシーの法則に基づいて、
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になり、
μが浸透速度であり、ｋが浸透係数であり、ΔＰが流体作用の多孔質媒体における圧力降下であり、ηが流体の粘度であり、Δｘが溶融体の流れ長度である。従って、溶融体の圧力を向上し、繊維束の厚さを低減し、溶融体の粘度を低減することにより、含浸速度を向上することができる。
【０００４】
例えば、中国特許ＣＮ１０６１１３３１７Ａには、連続炭素繊維に熱可塑性ポリマーを熔融含浸する装置を開示し、該含浸模具の上型と下型との間には、間隔を隔て溶融池を構成し、上型と下型との間には、お互いに合わせる曲面であり、上型と下型との間には、さらに、３組の動力対向ローラが設けられており、対向ローラ間にはテンションローラーが設けられており、対向ローラにより樹脂溶融体を押し出すことにより、樹脂溶融体の含浸に対して含浸圧力を提供する。さらに、例えば、中国特許ＣＮ１０５０５８８１７Ａには、連続長繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造装置を開示し、繊維束の上下には、お互いにかみ合うギアセットが設置され、溶融体の繊維束における各方向の流動を強化する。また、さらに、中国特許ＣＮ１０４８２７６８６Ａには、植物繊維含浸装置及び方法を開示する。複数組のテンション調整可能なプレスローラを採用して含浸繊維を押し出し、それにより樹脂溶融体の含浸に対して含浸圧力を提供する。上記３つの特許では、牽引速度が低速で、かつ樹脂溶融体の濃度が低いとき、比較的理想である含浸効果が得られる。しかしながら、連続繊維がこれらの曲げ状又は波状の狭い含浸通路を通過するとき、樹脂溶融体の内部には比較的大きい流動速度差があるので、樹脂溶融体の速度勾配がせん断場を形成してしまい、牽引速度が高速である情況で含浸するとき、糸切れを引き起こしやすく、樹脂溶融体の粘度が高いとき、糸切れの状況は、さらに、大幅に増加する。また、含浸領域には多くの回動ローラ又はギアがあるので、装置の構成が複雑になり、片付け・保守が困難であり、繊維束が糸切れを生じた場合、回動ローラ又はギアに巻き付けやすく、糸切れの状況を悪化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】中国特許ＣＮ１０６１１３３１７Ａ
【特許文献１】中国特許ＣＮ１０５０５８８１７Ａ
【特許文献１】中国特許ＣＮ１０４８２７６８６Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、構成が簡単であり、含浸効果がよく、糸切れが少ない交番圧力の溶融含浸装置、及び含浸速度が高く、生産の安定性が高い溶融含浸方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る交番圧力の溶融含浸装置は、連続繊維束を加熱して分散する繊維予分散領域と、連続繊維束を含浸する溶融体注入領域とを含む。溶融体注入領域の糸進入端及び糸排出端には、それぞれ、間隔を隔て複数のオリフィス板が設けられており、相隣するオリフィス板は、減圧キャビティになるように取り囲み、前記減圧キャビティは、少なくとも１つを有し、それぞれのオリフィス板には、いずれも、連続繊維束が貫通する糸通過孔が設けられている。前記溶融体注入領域は、上型と下型を含み、上型と下型との間にはピッチがあり、該ピッチは、樹脂溶融体が流入する含浸キャビティを形成し、上型及び下型には、それぞれ、含浸キャビティに連通する複数の樹脂溶融体流路が設けられている。
【０００８】
本発明に係る前記交番圧力の溶融含浸装置を利用して連続繊維束を含浸する溶融含浸方法は、
１本又は複数本の連続繊維束を繊維予分散領域に牽引し、連続繊維束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、連続繊維束を予熱して分散するステップ１）と、
樹脂溶融体を溶融体注入領域の上型及び下型における各樹脂溶融体流路に注入し、樹脂溶融体を各樹脂溶融体流路を介して含浸キャビティに噴射すると共に、含浸キャビティにおける樹脂溶融体は、さらに、その両側のオリフィス板における糸通過孔を介して減圧キャビティに流入するステップ２）と、
続いて連続繊維束を牽引し、繊維束を溶融体注入領域の糸進入端の第１オリフィス板における糸通過孔を介して減圧キャビティに進入させて第１回の含浸を行い、その後、尾部のオリフィス板における糸通過孔を介して減圧キャビティから離れて、かつ溶融体注入領域の含浸キャビティに進入し、樹脂溶融体含浸流路は、続いて樹脂溶融体を噴出し、樹脂溶融体を連続繊維束の表面に噴射して含浸するステップ３）と、
その後、連続繊維束を牽引して溶融体注入領域の糸排出端の第１オリフィス板における糸通過孔を貫通して減圧キャビティに進入し、続いて、尾部のオリフィス板における糸通過孔を貫通させ、含浸過程を完了するステップ４）とを含む。
【０００９】
本発明に係る交番圧力の溶融含浸装置及び溶融含浸方法は、樹脂溶融体が溶融体注入領域の上型及び下型における各樹脂溶融体流路から噴出するので、噴出した樹脂溶融体を含浸キャビティに進入する連続繊維束の上、下表面に直接的に噴射し、噴出圧力により、連続繊維束の両面の含浸浸透を初期的に完了する。含浸キャビティにおける樹脂溶融体は、その両側の減圧キャビティに流れることに伴って、順方向、逆方向、径方向、斜方向などの異なる方向の障害を発生してしまい、樹脂溶融体の流れ方向を可変する。樹脂溶融体がオリフィス板箇所に流れるとき、オリフィス板の抵抗により、含浸キャビティにおける樹脂溶融体の圧力は、上昇し、樹脂溶融体は、連続繊維束の表面テンションを打ち破いて、連続繊維束に対する更なる浸透を実現する。その後、樹脂溶融体がオリフィス板における糸通過孔から減圧キャビティに噴射するとき、圧力が降下し、かつ樹脂溶融体が比較的小さい糸通過孔を介して減圧キャビティに進入した後、Ｂａｒｕｓ効果により、樹脂溶融体の断面が増大し、また、径方向の流れを発生してしまい、さらに、樹脂溶融体が減圧キャビティに、連続繊維束の内部における均一分布を強化し、完全被覆浸潤の目的を達成する。また、減圧キャビティは、樹脂溶融体が膨張するのに必要である空間を提供することができ、減圧キャビティ数の増加により、溶融体注入領域の圧力を向上し、或いは維持することに有利である。連続繊維束の牽引過程では、始終に真直状態を保持し、曲げない含浸路径ではないので、樹脂溶融体の速度勾配は、非常に大きなせん断場を形成しなく、牽引速度が高速である情況で含浸するとき、樹脂溶融体の粘度が比較的高い場合でも、糸切れを引き起こすことがしない。交番圧力の作用により、連続繊維束は、均一の含浸効果が得られ、回動ローラ又はギアを使用して含浸圧力を向上することを回避し、そのため、連続繊維束を摩擦して糸切れを発生することをさらに回避する。また、溶融体注入領域には回動ローラ又はギアが存在しないので、構成がより簡単であり、保守がより便利であり、巻き付けて堆積して糸切れを発生することがしない。また、高い牽引速度で糸切れが少く、含浸効果がよいので、含浸速度を大幅に向上することができ、生産の安定性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、従来技術の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
交番圧力の溶融含浸装置は、図２に示すように、連続繊維束を加熱して分散する繊維予分散領域１と、連続繊維束を含浸する溶融体注入領域２とを含む。溶融体注入領域２の糸進入端及び糸排出端には、それぞれ、間隔を隔て複数のオリフィス板３が設けられており、相隣するオリフィス板３は、減圧キャビティ４になるように取り囲み、前記減圧キャビティ４は、少なくとも１つ、例えば、１個、２個、３個、４個又は５個などであり、それぞれのオリフィス板３には、いずれも、連続繊維束が貫通する糸通過孔５が設けられている。前記溶融体注入領域２は、上型と下型を含み、上型と下型との間にはピッチがあり、該ピッチは、樹脂溶融体が流入する含浸キャビティ６を形成し、上型及び下型には、それぞれ、含浸キャビティ６に連通する複数の樹脂溶融体流路７が設けられており、例えば、１個、２個、３個、４個、５個又は６個などである。
【００１２】
前記樹脂溶融体含浸流路７は、連続繊維束の運動方向に垂直しており、噴出する樹脂溶融体の圧力をより大きくすることができる。
【００１３】
前記上型の各樹脂溶融体流路７と下型の各樹脂溶融体流路７とは、対称的に布置され、このとき、複数回の絞り加圧の機会を増加することに相当する。或いは、上型の各樹脂溶融体流路７と下型の各樹脂溶融体流路７は、はずれて布置され、このとき、樹脂溶融体は、連続繊維束に沿ってＳ状に流れ、含浸の均一性を増加することができる。
【００１４】
上型における樹脂溶融体流路７の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路７の出口の平面との垂直ピッチは、２ｍｍ〜５０ｍｍ、例えば、２ｍｍや、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、９ｍｍ、１３ｍｍ、１５ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３６ｍｍ、３８ｍｍ、４０ｍｍ、４３ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍなどであり、好ましくは３ｍｍ〜２０ｍｍである。
【００１５】
前記上型における樹脂溶融体流路７の個数及び下型における樹脂溶融体流路７の個数は、それぞれ、１個〜１０個、例えば、１個や、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個などである。
【００１６】
前記樹脂溶融体流路７の出口箇所の直径は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、例えば、０．５ｍｍや、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍ、５．５ｍｍ、６ｍｍ、６．５ｍｍ、７ｍｍ、７．５ｍｍ、８ｍｍ、８．５ｍｍ、９ｍｍ、９．５ｍｍ、１０ｍｍなどであり、好ましくは１ｍｍ〜８ｍｍである。上記直径範囲内の樹脂溶融体流路７の出口は、溶融体の噴出速度がより速く、連続繊維束に対する衝撃作用がより大きく、含浸効果の向上により有利である。
【００１７】
前記樹脂溶融体流路７の出口端は、ホーン状出口、円形出口又は逆円錐形出口である。
前記溶融体注入領域２の糸進入端における減圧キャビティ４は、１個〜５個、例えば、１個や、２個、３個、４個、５個などであり、前記溶融体注入領域２の糸排出端における減圧キャビティ４は、１個〜１０個、例えば、１個や、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個などを有し、溶融体注入領域２の圧力を有効的に維持し、或いは向上する前提で、溶融含浸装置を簡易化する。
【００１８】
前記オリフィス板３の厚さは、２ｍｍ〜１０ｍｍ、例えば、２ｍｍや、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍ、５．５ｍｍ、６ｍｍ、６．５ｍｍ、７ｍｍ、７．５ｍｍ、８ｍｍ、８．５ｍｍ、９ｍｍ、９．５ｍｍ、１０ｍｍなどであり、好ましくは３ｍｍ〜８ｍｍである。この厚度範囲内におけるオリフィス板３により、樹脂溶融体が通過するときに発生する圧力降下は、より大きくなり、含浸圧力が大きければ、含浸効果の向上により有利である。
【００１９】
前記オリフィス板３における糸通過孔５は、円形、楕円形又は矩形などに呈している。
【００２０】
糸通過孔５が円形であるとき、孔径は、２ｍｍ〜１０ｍｍ、例えば、２ｍｍや、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍ、５．５ｍｍ、６ｍｍ、６．５ｍｍ、７ｍｍ、７．５ｍｍ、８ｍｍ、８．５ｍｍ、９ｍｍ、９．５ｍｍ、１０ｍｍなどであり、好ましくは３ｍｍ〜８ｍｍである。この直径範囲内における糸通過孔５の絞り作用は、より明らかであり、含浸圧力がより大きく、含浸効果の向上に有利である。
【００２１】
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含み、それぞれ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８からなり、それぞれのテンションローラー８には、いずれも電磁加熱装置が設けられており、連続繊維束は、順次にテンションローラー８に巻き付け、テンションローラー８のテンション作用及び電磁加熱装置の加熱作用により、連続繊維束を分散して予熱し、後続きの含浸の効果がより均一で十分であることを保証する。
【００２２】
前記テンションローラー８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８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。
【００２３】
溶融体注入領域２の糸排出端の減圧キャビティ４の尾部には、さらに、少なくとも１組の圧延ローラユニットが設けられており、例えば、１組や、２組、３組、４組、５組などであり、それぞれの圧延ローラユニットは、２つの上下対称に設置される回動ローラを含み、連続繊維束が圧延ローラユニットを通過するとき、上下対称である２つの回動ローラは、連続繊維束における熔融樹脂の含有量を調整する。
【００２４】
前記交番圧力の溶融含浸装置を利用して連続繊維束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束を繊維予分散領域１に牽引し、連続繊維束が繊維予分散領域１における各テンションローラー８を順次に巻き付け、連続繊維束を予熱して分散するステップ（１）と、樹脂溶融体を溶融体注入領域２の上型及び下型における各樹脂溶融体流路７に注入し、樹脂溶融体を各樹脂溶融体流路７を介して含浸キャビティ６に噴射すると共に、含浸キャビティ６における樹脂溶融体は、さらに、その両側のオリフィス板３における糸通過孔５を介して減圧キャビティ４に流入するステップ（２）と、続いて連続繊維束を牽引し、繊維束を溶融体注入領域２の糸進入端の第１オリフィス板３における糸通過孔５を介して減圧キャビティ４に進入させて第１回の含浸を行い、その後、尾部のオリフィス板３における糸通過孔５を介して減圧キャビティ４から離れて、かつ溶融体注入領域２の含浸キャビティ６に進入し、樹脂溶融体含浸流路７は、続いて樹脂溶融体を噴出し、樹脂溶融体を連続繊維束の表面に噴射して含浸するステップ（３）と、その後、連続繊維束を牽引して溶融体注入領域２の糸排出端の第１オリフィス板３における糸通過孔５を貫通して減圧キャビティ４に進入し、続いて、尾部のオリフィス板３における糸通過孔５を貫通し、含浸過程を完了するステップ（４）とを含む。
【００２５】
ステップ（１）において、連続繊維束に対して予熱する温度は、５０℃〜３５０℃、例えば、５０℃や、６０℃、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℃などである。
【００２６】
本発明に係る方向的指示は、溶融含浸装置が図１の状態にあるときの各部材間の相対的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。
【００２７】
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。
【００２８】
実施例１
上記交番圧力の溶融含浸装置を採用して、上記溶融含浸方法により連続繊維束を含浸し、繊維予分散領域１には、２組の前後布置されるテンションローラーユニットがあり、それぞれのテンションローラーユニットにおけるテンションローラー８の直径は、５０ｍｍであり、それぞれのテンションローラーユニットの２つのテンションローラー８間の軸間ピッチは、２００ｍｍであり、予熱温度は、２００℃である。上型には、２つの樹脂溶融体流路７を有し、下型には、３つの樹脂溶融体流路７を有し、上型のそれぞれの樹脂溶融体流路７と下型のそれぞれの樹脂溶融体流路７は、はずれて布置され、上型における樹脂溶融体流路７の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路７の出口の平面との垂直ピッチは５０ｍｍであり、それぞれの樹脂溶融体流路７の出口箇所の直径は、１０ｍｍであり、樹脂溶融体流路７の出口端は、逆円錐形出口であり、溶融体注入領域２の糸進入端における減圧キャビティ４は、１つを有し、溶融体注入領域２の糸排出端における減圧キャビティ４は、２つを有し、オリフィス板３の厚さは、２ｍｍであり、オリフィス板３における糸通過孔５は、円形であり、孔径は、１０ｍｍであり、溶融体注入領域２の糸排出端の減圧キャビティ４の尾部には１組の圧延ローラユニットが接続されている。
速度計で糸切れを生じない場合で牽引速度が６０ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００２９】
比較例１
図１に示すように、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ユニ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、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１０１、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。
速度計で糸切れを生じない場合で牽引速度が２０ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
実施例１と比較例１とを比較すれば、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、生産の安定性が高く、効率が高い。
【００３０】
実施例２
上型における樹脂溶融体流路７の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路７の出口の平面との垂直ピッチを２ｍｍに変更し、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６５ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００３１】
実施例３
上型における樹脂溶融体流路７の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路７の出口の平面との垂直ピッチを２０ｍｍに変更し、それぞれの樹脂溶融体流路７の出口箇所の直径は、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６７ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００３２】
実施例４
上型における樹脂溶融体流路７の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路７の出口の平面との垂直ピッチを１２ｍｍに変更し、それぞれの樹脂溶融体流路７の出口箇所の直径は、０．５ｍｍであり、オリフィス板３の厚さは、１０ｍｍ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６９ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００３３】
実施例５
上型における樹脂溶融体流路７の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路７の出口の平面との垂直ピッチを３ｍｍに変更し、それぞれの樹脂溶融体流路７の出口箇所の直径は、０．５ｍｍであり、オリフィス板３の厚さは、３ｍｍであり、オリフィス板３における糸通過孔５の孔径は、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７２ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００３４】
実施例６
上型における樹脂溶融体流路７の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路７の出口の平面との垂直ピッチを３ｍｍに変更し、それぞれの樹脂溶融体流路７の出口箇所の直径は、０．５ｍｍであり、オリフィス板３の厚さは、５ｍｍであり、オリフィス板３における糸通過孔５の孔径は、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７５ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００３５】
実施例７
上型における樹脂溶融体流路７の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路７の出口の平面との垂直ピッチを３ｍｍに変更し、それぞれの樹脂溶融体流路７の出口箇所の直径は、０．５ｍｍであり、オリフィス板３の厚さは、８ｍｍであり、オリフィス板３における糸通過孔５の孔径は、５ｍｍであろ、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７７ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【００３６】
実施例８
上型における樹脂溶融体流路７の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路７の出口の平面との垂直ピッチを３ｍｍに変更し、それぞれの樹脂溶融体流路７の出口箇所の直径は、０．５ｍｍであり、オリフィス板３の厚さは、８ｍｍであり、オリフィス板３における糸通過孔５の孔径は、３ｍｍ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８０ ｍ／ｍｉｎであることを測定した。
【図１】
2019107868.tif 000004
【図２】
2019107868.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月4日(2018.12.4)
【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】
連続繊維束を加熱して分散する繊維予分散領域（１）と、連続繊維束を含浸する溶融体注入領域（２）とを含む交番圧力の溶融含浸装置であって、溶融体注入領域（２）の糸進入端及び糸排出端には、それぞれ、間隔を隔て複数のオリフィス板（３）が設けられており、相隣するオリフィス板（３）は、減圧キャビティ（４）になるように取り囲み、前記減圧キャビティ（４）は、少なくとも１つを有し、それぞれのオリフィス板（３）には、いずれも、連続繊維束が貫通する糸通過孔（５）が設けられており、前記溶融体注入領域（２）は、上型と下型を含み、上型と下型との間にはピッチがあり、該ピッチは、樹脂溶融体が流入する含浸キャビティ（６）を形成し、上型及び下型には、それぞれ、含浸キャビティ（６）に連通する複数の樹脂溶融体流路（７）が設けられていることを特徴とする交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項２】
前記樹脂溶融体流路（７）は、連続繊維束の運動方向に垂直していることを特徴とする請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項３】
前記上型の各樹脂溶融体流路（７）と下型の各樹脂溶融体流路（７）とは、対称的に布置され、或いは、上型の各樹脂溶融体流路（７）と下型の各樹脂溶融体流路（７）とは、はずれて布置されていることを特徴とする請求項２に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項４】
上型における樹脂溶融体流路（７）の出口の平面と下型における樹脂溶融体流路（７）の出口の平面との垂直ピッチは、２ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項５】
前記上型における樹脂溶融体流路（７）の個数及び下型における樹脂溶融体流路（７）の個数は、それぞれ、１個〜１０個であることを特徴とする請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項６】
前記樹脂溶融体流路（７）の出口箇所の直径は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項７】
前記樹脂溶融体流路（７）の出口端は、ホーン状出口、円形出口または逆円錐形出口であることを特徴とする請求項６に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項８】
前記溶融体注入領域（２）の糸進入端における減圧キャビティは、１個〜５個であり、前記溶融体注入領域（２）の糸排出端における減圧キャビティ（４）は、１個〜１０個であることを特徴とする請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項９】
前記オリフィス板（３）の厚さは、２ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項８に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１０】
前記オリフィス板（３）における糸通過孔は、円形、楕円形又は矩形に呈していることを特徴とする請求項９に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１１】
糸通過孔（５）が円形であるとき、孔径は、２ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１２】
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含み、それぞれ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（８）からなり、それぞれのテンションローラー（８）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請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１３】
前記テンションローラー（８）の直径は、５ｍｍ〜１５０ｍｍであることを特徴とする請求項１２に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１４】
相隣する前記テンションローラー（８）間の軸間ピッチは、１０ｍｍ〜５００ｍｍであることを特徴とする請求項１２に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１５】
溶融体注入領域（２）の糸排出端の減圧キャビティ（４）の尾部には、さらに、少なくとも１組の圧延ローラユニットが設けられており、それぞれの圧延ローラユニットは、２つの上下対称に設置される回動ローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の交番圧力の溶融含浸装置。
【請求項１６】
交番圧力の溶融含浸装置を使用して連続繊維束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束を繊維予分散領域（１）に牽引し、連続繊維束が繊維予分散領域（１）における各テンションローラー（８）を順次に巻き付け、連続繊維束を予熱して分散するステップ１）と、
樹脂溶融体を溶融体注入領域（２）の上型及び下型における各樹脂溶融体流路（７）に注入し、樹脂溶融体を各樹脂溶融体流路（７）を介して含浸キャビティ（６）に噴射すると共に、含浸キャビティ（６）における樹脂溶融体は、さらに、その両側のオリフィス板（３）における糸通過孔（５）を介して減圧キャビティ（４）に流入するステップ２）と、
続いて連続繊維束を牽引し、繊維束を溶融体注入領域（２）の糸進入端の第１オリフィス板（３）における糸通過孔（５）を介して減圧キャビティ（４）に進入させて第１回の含浸を行い、その後、尾部のオリフィス板（３）における糸通過孔（５）を介して減圧キャビティ（４）から離れて、かつ溶融体注入領域（２）の含浸キャビティ（６）に進入し、樹脂溶融体含浸流路（７）は、続いて樹脂溶融体を噴出し、樹脂溶融体を連続繊維束の表面に噴射して含浸するステップ３）と、
その後、連続繊維束を牽引して溶融体注入領域（２）の糸排出端の第１オリフィス板（３）における糸通過孔（５）を貫通して減圧キャビティ（４）に進入し、続いて、尾部のオリフィス板（３）に糸通過孔（５）を貫通し、含浸過程を完了するステップ４）とを含むことを特徴とする前記交番圧力の溶融含浸装置を使用して連続繊維束を含浸する溶融含浸方法。
【請求項１７】
ステップ１）において、連続繊維束に対して予熱する温度は、５０℃〜３５０℃であることを特徴とする請求項１６に記載の交番圧力の溶融含浸方法。