(57)【要約】【課題】滑りを生じさせることなく高速度の生産速度で繊維強化樹脂ストランドを製造することができる耐久性に優れた繊維強化樹脂ストランドの製造装置を提供する。【解決手段】押出機６から溶融樹脂材料２が連続供給されるクロスヘッド５内に、強化用繊維束３を解繊するスプレッダー８が配設され、前記クロスヘッド５の出口ノズル５ａの前方位置に、この出口ノズル５ａから樹脂含浸繊維束からなる繊維強化樹脂ストランド９を引出し、かつ撚りを付与する撚りローラ１１ａ，１１ｂを備えると共に、この撚りローラ１１ａ，１１ｂの前方位置に、前記繊維強化樹脂ストランド９の撚りを保持する撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂを備えた繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚りローラ１１ａ，１１ｂと撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂを、何れも表面に凹凸が形成された金属により構成する。【選択図】図１
2007301759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機から溶融樹脂材料が連続供給されるクロスヘッド内に、強化用繊維束を解繊するスプレッダーが配設され、前記クロスヘッドの出口ノズルの前方位置に、この出口ノズルから樹脂含浸繊維束からなる繊維強化樹脂ストランドを引出し、かつ撚りを付与する少なくとも一対のローラからなる撚りローラを備えた繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚りローラの両ローラは、何れも表面に凹凸が形成された金属により構成されてなることを特徴とする繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項２】
前記撚りローラの前方位置に、前記繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持する一対のローラからなる撚り保持ローラが設けられ、この撚り保持ローラの両ローラは、何れも表面に凹凸が形成された金属により構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項３】
前記金属の表面硬度は、Ｈｓ６０相当以上に設定されてなることを特徴とする請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項４】
前記ローラの外径は、何れも５０ｍｍ以上に設定されてなることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項５】
前記撚りローラの少なくとも一方と、撚り保持ローラの少なくとも一方は、それぞれの他方に対して接近作動可能であって、かつ繊維強化樹脂ストランドに対して一定または可変の押付力で押圧し得るように構成されてなることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項６】
前記繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、前記撚りローラのローラ間隔と、撚り保持ローラのローラ間隔それぞれの最小間隔を設定するローラ間隔調整手段を備えてなることを特徴とする請求項５に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂ストランドの製造装置に係り、より詳しくは、繊維強化樹脂ストランドの生産性が優れ、しかも撚りローラの交換間隔が長い繊維強化樹脂ストランドの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂ストランドやその製造装置に関する従来例に係る技術としては、例えば後述する構成になるものが公知である。先ず、従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置を、その説明図の図４を参照しながら説明する。この従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置は、強化用繊維と樹脂の密着性の高い繊維強化樹脂ストランドを効率的に製造するようにしたものである。即ち、押出機５６から溶融樹脂材料５２が連続供給されるクロスヘッド５５内に、強化用繊維束を解繊するスプレッダー５８が配設されている。そして、このクロスヘッド５５の出側には、この出側から順に、賦形ダイ５９、冷却器６０、撚りローラ（クロスローラキャプスタンとも呼ばれている）６１ａ，６１ｂ、引抜きローラ６２が配設されている。
【０００３】
このような繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、強化用繊維５１．５１…はクロスヘッド５５内において溶融樹脂材料５２中に浸漬されて樹脂含浸された後に、賦形ダイ５９で断面形状が定められ、冷却器６０によって冷却硬化される。撚りローラ６１ａ，６１ｂはゴムローラであって、逆回転駆動されるように構成されている。また、これら撚りローラ６１ａ，６１ｂは水平面内で逆方向に傾けて配設されており、これら撚りローラ６１ａ，６１ｂの交差部で繊維強化樹脂ストランド５３を挟持して矢印方向へ引抜くことにより、繊維強化樹脂ストランド５３は軸心を中心として回転されるようになっている。
このような回転によって、繊維強化樹脂ストランド５３の冷却器６０と最下流側のスプレッダー５８ａの間で撚りが付与される。そして、撚りが付与された繊維強化樹脂ストランド５３は、クロスヘッド５５の引抜きローラ６２より離れた位置に設けられたペレタイザー６３でカットされる。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
次に、従来例２に係る長繊維強化熱可塑性樹脂ストランド（以下、繊維強化樹脂ストランドという）の製造装置の概要を説明する。即ち、この従来例２に係る繊維強化樹脂ストランド製造装置は、繊維強化樹脂ストランドを製造するに際し、その製造を長時間連続して行うことができるようにしたものである。より詳しくは、熱可塑性樹脂浴容器（クロスヘッド）内の溶融した熱可塑性樹脂中に強化用繊維束を導入し、この強化用繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させ、前記熱可塑性樹脂浴容器の出口ノズルから樹脂含浸繊維束を引き取ることにより、長繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを製造する装置であって、前記熱可塑性樹脂浴容器内に、強化用繊維束の走行起動に交差してこの強化用繊維束と接触するローラが配置されており、このローラが軸と管から構成され、この管が前記軸の周りに回転自在に支持されている。そして、繊維強化樹脂ストランドを撚る撚りローラとペレタイザーの間に、撚りローラにより付与された繊維強化樹脂ストランドの撚りを保つ手段が設けられている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平５−１６９４４５号公報
【特許文献２】特開平２００３−１７５５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚りローラは簡単な構造であるにもかかわらず、撚りながら繊維強化樹脂ストランドを引張ることができるので優れていると考えられる。しかしながら、２個の円筒形状の撚りローラをそれぞれ異なる方向に傾けて、これら撚りローラの接する点（線ではなく、点になる。）で引張るように構成されているため繊維強化樹脂ストランドが滑り易いという問題があった。このような滑りを防止するために、この従来例１の場合には、上記のとおり、撚りローラとしてゴム製ローラを採用している。
【０００６】
従って、上記従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、撚りローラの摩耗が早く、繊維強化樹脂ストランドに対して強い押付力を付与することができないために、繊維強化樹脂ストランドを高速度の生産速度で連続生産することができなかった。
高速度の生産速度における滑りをなくするために強い押付力を付与して、例えば４０ｍ／ｍｉｎの生産速度で繊維強化樹脂ストランドを生産すると、摩耗が早まり滑りが多くなって約２０時間で撚りローラの交換が必要になり、早期に撚りローラが使用できなくなるという問題があった。
【０００７】
上記従来例２に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置では、撚りローラとペレタイザーの間に、撚りローラにより付与された繊維強化樹脂ストランドの撚りを保つ手段が設けられている。しかしながら、これは、繊維強化樹脂ストランドを挟んで対向させて配置したローラ組で、互いのローラ軸の角度をずらした構成である。従って、上記従来例１に係る撚りローラの場合と同様に、繊維強化樹脂ストランドが点接触する構成であるから繊維強化樹脂ストランドが滑り易いという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、滑りを生じさせることなく高速度の生産速度で繊維強化樹脂ストランドを製造することができる耐久性に優れた繊維強化樹脂ストランドの製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、押出機から溶融樹脂材料が連続供給されるクロスヘッド内に、強化用繊維束を解繊するスプレッダーが配設され、前記クロスヘッドの出口ノズルの前方位置に、この出口ノズルから樹脂含浸繊維束からなる繊維強化樹脂ストランドを引出し、かつ撚りを付与する少なくとも一対のローラからなる撚りローラを備えた繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚りローラの両ローラは、何れも表面に凹凸が形成された金属により構成されてなるところにある。
【００１０】
本発明の請求項２に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項１に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚りローラの前方位置に、前記繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持する一対のローラからなる撚り保持ローラが設けられ、この撚り保持ローラの両ローラは、何れも表面に凹凸が形成された金属により構成されてなるところにある。
【００１１】
本発明の請求項３に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記金属の表面硬度は、Ｈｓ６０相当以上に設定されてなるところにある。
【００１２】
本発明の請求項４に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記ローラの外径は、何れも５０ｍｍ以上に設定されてなるところにある。
【００１３】
本発明の請求項５に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚りローラの少なくとも一方と、撚り保持ローラの少なくとも一方は、それぞれの他方に対して接近作動可能であって、かつ繊維強化樹脂ストランドに対して一定または可変の押付力で押圧し得るように構成されてなるところにある。
【００１４】
本発明の請求項６に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項５に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、前記撚りローラのローラ間隔と、撚り保持ローラのローラ間隔それぞれの最小間隔を設定するローラ間隔調整手段を備えてなるところにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、クロスヘッドの出口ノズルから樹脂含浸繊維束からなる繊維強化樹脂ストランドを引出し、かつ撚りを付与する少なくとも一対のローラからなる撚りローラの両ローラは、何れも表面に凹凸が形成された金属により構成されている。従って、撚りローラの凹凸により両ローラと繊維強化樹脂ストランドとの間の摩擦係数が大きくなるため、滑りを発生させることなく繊維強化樹脂ストランドを引出すことができる。また、撚りローラは金属製であるから、従来例１のゴムローラ製の撚りローラよりも摩耗し難く長寿命であるため、長期間に亘って繊維強化樹脂ストランドを引出し続けることができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持する一対のローラからなる撚り保持ローラの両ローラは、何れも表面に凹凸が形成された金属により構成されている。従って、撚り保持ローラの凹凸により両ローラと繊維強化樹脂ストランドとの間の摩擦係数が大きくなるため、滑りを発生させることなく繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持することができる。また、撚り保持ローラは金属製であるから、摩耗し難く長寿命であるため、長期間に亘って繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持し続けることができる。
【００１７】
本発明の請求項３に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、撚りローラと撚り保持ローラの金属の表面硬度は、Ｈｓ６０相当以上に設定されている。従って、撚りローラと撚り保持ローラの外周が高硬度で耐摩耗性が優れていて長寿命であるから、繊維強化樹脂ストランドの製造装置の稼動率が向上し、繊維強化樹脂ストランドの生産性の向上が可能になる。
【００１８】
上記のとおり、繊維強化樹脂ストランドと撚りローラ、繊維強化樹脂ストランドと撚り保持ローラは理論的には点接触であるが、実際には繊維強化樹脂ストランドが僅かに変形するため面接触になる。本発明の請求項４に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、撚りローラと撚り保持ローラの外径は、何れも５０ｍｍ以上に設定されているため、これら撚りローラと撚り保持ローラの外径に応じて接触面積が広くなるから、滑り防止性能の向上に寄与することができる。
【００１９】
本発明の請求項５に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、撚りローラの少なくとも一方と、撚り保持ローラの少なくとも一方は、それぞれの他方に対して接近作動可能であって、かつ繊維強化樹脂ストランドに対して一定または可変の押付力で押圧し得るように構成されている。従って、繊維強化樹脂ストランドに対する撚りローラと撚り保持ローラの押付力を強くすることができるから滑りを防止することができる。また、撚りローラと撚り保持ローラを、繊維強化樹脂ストランドの硬さや繊維強化樹脂ストランドの生産速度に対して適切な押付力で押付けることができる。
【００２０】
本発明の請求項６に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、撚りローラのローラ間隔と、撚り保持ローラのローラ間隔それぞれの最小間隔が設定されるように構成されている。従って、繊維強化樹脂ストランドの径によって、適正なつぶし代になるように繊維強化樹脂ストランドを押付けることができるので、繊維強化樹脂ストランドの破損を防止することができるという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置を、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の模式的構成説明図、図２は本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚りローラの模式的斜視図、図３は本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚り保持ローラの模式的斜視図である。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置は、図１に示すように構成されている。即ち、スクリュ７を内蔵する押出機６が設けられると共に、この押出機６から溶融樹脂材料２が連続供給されるクロスヘッド５が設けられている。このクロスヘッド５内には、ローラからなり、複数のボビン４から繰出されて導入される複数本の強化用繊維１からなる強化用繊維束３を解繊すると共に、この強化用繊維束３に溶融樹脂材料２を含浸させる複数のスプレッダー８が配設されている。
【００２３】
前記クロスヘッド５の出口ノズル５ａの図１における右側方向の前方位置に、前記出口ノズル５ａから樹脂含浸繊維束からなる繊維強化樹脂ストランド９を引出し、かつ撚りを付与する後述する撚りローラ１１ａ，１１ｂが配設されている。また、撚りローラ１１ａ，１１ｂの前方位置に、前記繊維強化樹脂ストランド９の撚りを保持する後述する撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂが配設されている。さらに、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの前方位置に、繊維強化樹脂ストランドを切断してペレット化する切断機であるペレタイザー１３が配設されている。なお、前記出口ノズル５ａと撚りローラ１１ａ，１１ｂの間であって、かつ出口ノズル５ａ付近に配設されてなるものは、中空部を通過する繊維強化樹脂ストランド９を冷却する冷却器１０である。
【００２４】
前記撚りローラ１１ａ，１１ｂは金属製で、図２における上側の撚りローラ１１ａの回転軸心と下側の撚りローラ１１ｂの回転軸心とは、繊維強化樹脂ストランド９の移動方向と直交する向きでなく、それぞれの水平面上において互いに相反する方向に前記直交する向きから所定角度ずれた向きに設定されている。また、ローレット加工により撚りローラ１１ａ，１１ｂの表面に凹凸１１ｃが形成されている。ところで、本実施の形態においては、凹凸１１ｃのピッチは０．３〜３ｍｍ、好ましくは０．６３〜１．５７ｍｍに設定され、また凹凸１１ｃの丈は０．１５〜１，５ｍｍに設定されている。
【００２５】
そして、撚りローラ１１ａ，１１ｂは、図２において矢印で示すように、何れも繊維強化樹脂ストランド９を引出す方向に回転駆動されるように構成されている。さらに、繊維強化樹脂ストランド９の径に応じて、撚りローラ１１ａ，１１ｂの最小間隔が設定されるように構成されている。最小間隔の設定により、繊維強化樹脂ストランド９の破損を防止することができるという効果を得ることができる。
【００２６】
ところで、本実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合には、これら撚りローラ１１ａ，１１ｂは何れも回転駆動されるように構成されているが、何れか一方が回転駆動され、他方が自由回転するように構成されていてもよい。このような構成によれば、構成が簡単になるため設備コストに関して有利になるという経済効果を得ることができる。勿論、繊維強化樹脂ストランド９の引出力は弱くなるが、それなりの引出力を得ることができるから、実用可能である。
【００２７】
また、本実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合には、これら撚りローラ１１ａ，１１ｂは何れも相対する側に接近作動可能に構成されているが、何れか一方が他方に対して接近作動し、他方は固定されてなる構成であってもよい。このような構成によれば、撚りローラ１１ａ，１１ｂの接離作動制御機構の構成が簡単になるため設備コストに関して有利になるという経済効果を得ることができる。
【００２８】
前記撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは、前記撚りローラ１１ａ，１１ｂと同様、金属製であって、図３における上側の撚り保持ローラ１２ａの回転軸心と下側の撚り保持ローラ１２ｂの回転軸心は、それぞれの水平面上において互いに相反する方向に繊維強化樹脂ストランド移動方向と直交する向きから所定角度ずれた向きに設定されている。また、ローレット加工により撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの表面に凹凸１２ｃが形成されている。
そして、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは、図３において矢印で示すように、何れも繊維強化樹脂ストランドを引き出す方向に回転駆動されると共に、繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、これら撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの最小間隔が設定されるように構成されている。勿論、最小間隔の設定により、繊維強化樹脂ストランド９の破損を防止することができる。
【００２９】
また、本実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合は、これら撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは何れも回転駆動されるように構成されているが、何れか一方が回転駆動され、他方が自由回転するように構成されていてもよい。このような構成によれば、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの駆動装置の構成が簡単になるため設備コストに関して有利になるという経済効果を得ることができる。
【００３０】
また、本実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合には、これら撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは何れも相対する側に接近作動するように構成されているが、何れか一方が他方に対して接離作動し、他方は固定されていてもよい。このような構成によれば、撚りローラ１２ａ，１２ｂの接離作動制御機構の構成が簡単になるため設備コストに関して有利になるという経済効果を得ることができる。
【００３１】
ところで、撚りローラ１１ａ，１１ｂ、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの相対する側に接近作動させるローラ作動手段としては、例えばバネ、エアシリンダ、油圧シリンダ等を用いることができる。これらローラの繊維強化樹脂ストランド９に対する押付力は、ローラ作動手段がバネであればバネの撓み量の調整により、エアシリンダであればエア圧の調整により、また油圧シリンダであれば油圧の調整により調整することができる。
【００３２】
また、撚りローラ１１ａ，１１ｂ、および撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの最小間隔は、例えば後述する機械的手段によって設定するように構成されており、繊維強化樹脂ストランド９の径に応じて設定される。これらローラの最小間隔は、通常化樹脂ストランド９の径の７０〜９０％の範囲になるように設定するが、最小間隔の程度は繊維強化樹脂ストランド９の機械的強度の強弱によって決定する。具体的には、高強度の材質からなる繊維強化樹脂ストランド９の場合には７０％側寄りの最小間隔に設定し、低強度の材質からなる繊維強化樹脂ストランド９の場合には９０％側寄りの最小間隔に設定すればよい。
【００３３】
因みに、これら撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの最小間隔を設定するためのローラ最小間隔設定手段２０は、図２に示すように構成されている。
即ち、ローラの繊維強化樹脂ストランド９に押付力を付与するための油圧シリンダ２１のロッドの伸縮により昇降されると共に、ローラの両軸端部を回転自在に支持する一対のローラ支持ラケット２２ａを備えてなる昇降フレーム２２と、この昇降フレーム２２の両端に螺刻された図示しない雌ネジに螺着され、ロックナット２４が螺着されてなるストッパボルト２３とから構成されている。つまり、ストッパボルト２３のねじ込み量の調整による前記油圧シリンダ２１のストロークの調整によってローラの最小間隔が設定されるものである。
【００３４】
以下、本発明の実施形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の作用態様を説明する。即ち、ボビン５からクロスヘッド５内に導入された複数の強化用繊維１からなる強化用繊維束３がスプレッダー８で解繊されると共に、押出機７から連続供給される溶融樹脂材料２が含浸される。溶融樹脂材料２が含浸された樹脂含浸繊維束が撚りローラ１１ａ，１１ｂにより繊維強化樹脂ストランド９としてクロスヘッド５の出口ノズル５ａから引出されると共に、撚りが付与される。撚りが付与された繊維強化樹脂ストランド９はさらに撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂにより引出力が付与されると共に、前記撚りローラ１１ａ，１１ｂと同方向に撚り力が付与され、そしてペレタイザー１３により所定長さに切断されてペレットとなる。
【００３５】
本発明の実施形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によると、上記のような工程によって、繊維強化樹脂ストランド９からペレットが製造されるのであるが、撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは、何れも金属製であって、かつローレット加工によりその表面に凹凸が形成されている。
【００３６】
従って、本発明の実施形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、ローレット加工により表面に形成された凹凸により、これら撚りローラ１１ａ，１１ｂ、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂと繊維強化樹脂ストランド９との間の摩擦係数が大きくなるため、滑りを発生させることなく繊維強化樹脂ストランド９を引出すことができる。また、撚りローラ１１ａ，１１ｂは金属製であるから、従来例に係るゴムローラ製の撚りローラよりも摩耗し難く長寿命であるため、従来例に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合よりも長期間に亘って、しかも高速度の生産速度で繊維強化樹脂ストランド９を引出し続けることができる。
【実施例】
【００３７】
撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの表面硬度は、Ｈｓ６０以上にするのが好ましいということを、下記の実施例によって確認した。即ち、繊維強化樹脂ストランドを、例えば４０ｍ／ｍｉｎの生産速度で引出した場合は、ゴムローラでは１日でローラ表面に溝ができ、繊維強化樹脂ストランドを引出すことができなくなってしまい、交換しなければならない状態になった。そこで、撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂを金属により、より具体的にはＳ４５Ｃ調質材（硬さ；Ｈｓ４０）で製造し、ローレット加工によりローラ表面にアヤメピッチ１ｍｍの凹凸を形成させた。なお、ローラ表面の凹凸の加工は、特にローレット加工によらなければならない訳ではなく、他の加工法、例えば放電加工やワイヤーカット加工等で加工してもよい。
【００３８】
Ｓ４５Ｃ調質材（硬さ；Ｈｓ４０）からなる撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂでは、約１４０時間繊維強化樹脂ストランドを引出すことができた。
しかしながら、それ以降では滑りが生じ、維強化樹脂ストランドを引出すことができなくなった。そこで、撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂをＳＫＤ１１調質材により製造し、ローレット加工後に真空焼入により表面硬度をＨｓ６０にしたところ、約７０００時間経過しても滑りが生じるようなことがなく、維強化樹脂ストランドを引出すことができた。なお、撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの凹凸による繊維強化樹脂ストランドの外周面の傷発生等の品質上の問題は認められなかった。
【００３９】
このことは、ローラ表面の耐摩耗性が大幅に向上し、摩耗量を極めて少なくすることができるため、維強化樹脂ストランドをより高速度の生産速度で引出すために、維強化樹脂ストランドに対する押付力を大きくしても長寿命になることを示唆するものである。因みに、繊維強化樹脂ストランドを７０ｍ／ｍｉｎの生産速度で引出したが、３５００時間経過した現在においても、何らの問題も生じていない。
【００４０】
撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの好ましい径を、表面にアヤメピッチ１ｍｍの凹凸が形成さると共に、硬度Ｈｓ６０のローラを用いて、維強化樹脂ストランドを４０ｍ／  ｍｉｎの生産速度で引出す下記の実施例によって確認した。
【００４１】
先ず、ローラの径が４０ｍｍの場合は４０ｍ／ｍｉｎでも滑りが生じ易く、安定した生産速度で維強化樹脂ストランドを引出すことができなかった。しかしながら、ローラの径が５０ｍｍの場合は、維強化樹脂ストランドを４０ｍ／ｍｉｎの生産速度で引出した場合にも滑りが生じるようなことがなく、安定した生産速度で維強化樹脂ストランドを引出すことができ、ゴムローラの場合の５ｍ／ｍｉｎよりも遥かに優れていることを確認した。
【００４２】
一方、ローラの径が６０ｍｍの場合、７０ｍｍの場合には、何れも滑りが生じるようなことがなく、４０ｍ／ｍｉｎの生産速度でも安定した状態で維強化樹脂ストランドを引出すことができた。なお、この実施例では、上下の撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは何れも駆動した。
【００４３】
なお、以上の実施例においては、上下の撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの材質がＳＫＤ１１である場合を例として説明した。しかしながら、熱処理等の硬度向上処理によりＨｓ６０以上の硬度を確保できる材質であればよいので、特にＳＫＤ１１に限定されるものではない。また、硬度測定部位は、ローレット加工されたローラ表面と実質的に同じ硬さであるローラ端部表面を測定した。また、上記実施の形態に係る維強化樹脂ストランドの製造装置は本発明の１具体例にすぎないから、維強化樹脂ストランドの製造装置の形態は上記実施の形態に係る形態に限定されるものではなく、さらに本発明の技術的思想を逸脱いない範囲内における設計変更等は自由自在である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の模式的構成説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚りローラの模式的斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚りローラの模式的斜視図である。
【図４】従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…補強用繊維，２…溶融樹脂材料，３…補強用繊維束，４…ボビン，５…クロスヘッド，５ａ…出口ノズル，６…押出機，７…スクリュ，８…スプレッダー，９…繊維強化樹脂ストランド，１０…冷却器，１１ａ，１１ｂ…撚りローラ，１１ｃ…凹凸，１２ａ，１２ｂ…撚り保持ローラ，１１ｃ…凹凸，１３…ペレタイザー
２０…ローラ最小間隔設定手段，２１…油圧シリンダ，２２…昇降フレーム，２２ａ…ローラ支持ラケット，２３…ストッパボルト，２４…ロックナット
【図１】
2007301759.tif 000003
【図２】
2007301759.tif 000004
【図３】
2007301759.tif 000005
【図４】
2007301759.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月25日(2007.7.25)
【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】
押出機から溶融樹脂材料が連続供給されるクロスヘッド内に、強化用繊維束を解繊するスプレッダーが配設され、前記クロスヘッドの出口ノズルの前方位置に、この出口ノズルから樹脂含浸繊維束からなる繊維強化樹脂ストランドを引出し、かつ撚りを付与する少なくとも一対のローラからなる撚りローラを備えた繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚りローラの両ローラは、前記繊維強化樹脂ストランドを４０ｍ／ｍｉｎ以上の安定した生産速度での引出しを可能とすべく、何れも外径が５０ｍｍ以上であり、かつ何れも表面に凹凸が形成され、表面硬度がＨｓ６０以上の金属により構成されてなることを特徴とする繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項２】
前記撚りローラの少なくとも一方は、エアシリンダ、油圧シリンダまたはばねのうちの何れかのローラ作動手段によって他方に対して接近作動可能であって、かつ前記ローラ作動手段によって繊維強化樹脂ストランドに対する押付力を調整し得るように構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、前記撚りローラのローラ間隔の最小間隔を設定するローラ間隔調整手段を備え、このローラ間隔調整手段は、前記ローラ作動手段の押付力に抗して前記最小間隔が前記繊維強化樹脂ストランドの径の７０〜９０％の範囲の所定値となるように設定する機械的手段からなることを特徴とする請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項４】
前記機械的手段は、ねじ込み量を調整することにより前記撚りローラのローラ間隔の最小間隔を設定するストッパボルトであることを特徴とする請求項３に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項５】
前記撚りローラの前方位置に、前記繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持する一対のローラからなる撚り保持ローラが設けられ、この撚り保持ローラの両ローラは、何れも表面に凹凸が形成され、表面硬度がＨｓ６０以上の金属により構成されてなることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項６】
前記撚り保持ローラの外径は、何れも５０ｍｍ以上に設定されてなることを特徴とする請求項５に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項７】
前記撚り保持ローラの少なくとも一方は、エアシリンダ、油圧シリンダまたはばねのうちの何れかのローラ作動手段によって他方に対して接近作動可能であって、かつ前記ローラ作動手段によって繊維強化樹脂ストランドに対しする押付力を調整し得るように構成されてなることを特徴とする請求項５または６のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項８】
前記繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、前記撚り保持ローラのローラ間隔の最小間隔を設定するローラ間隔調整手段を備え、このローラ間隔調整手段は、前記ローラ作動手段の押付力に抗して前記最小間隔が前記繊維強化樹脂ストランドの径の７０〜９０％の範囲の所定値となるように設定する機械的手段からなることを特徴とする請求項５乃至７のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【請求項９】
前記機械的手段は、ねじ込み量を調整することにより前記撚り保持ローラのローラ間隔の最小間隔を設定するストッパボルトであることを特徴とする請求項８に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂ストランドの製造装置に係り、より詳しくは、繊維強化樹脂ストランドの生産性が優れ、しかも撚りローラの交換間隔が長い繊維強化樹脂ストランドの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂ストランドやその製造装置に関する従来例に係る技術としては、例えば後述する構成になるものが公知である。先ず、従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置を、その説明図の図４を参照しながら説明する。この従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置は、強化用繊維と樹脂の密着性の高い繊維強化樹脂ストランドを効率的に製造するようにしたものである。即ち、押出機５６から溶融樹脂材料５２が連続供給されるクロスヘッド５５内に、強化用繊維束を解繊するスプレッダー５８が配設されている。そして、このクロスヘッド５５の出側には、この出側から順に、賦形ダイ５９、冷却器６０、撚りローラ（クロスローラキャプスタンとも呼ばれている）６１ａ，６１ｂ、引抜きローラ６２が配設されている。
【０００３】
このような繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、強化用繊維５１．５１…はクロスヘッド５５内において溶融樹脂材料５２中に浸漬されて樹脂含浸された後に、賦形ダイ５９で断面形状が定められ、冷却器６０によって冷却硬化される。撚りローラ６１ａ，６１ｂはゴムローラであって、逆回転駆動されるように構成されている。また、これら撚りローラ６１ａ，６１ｂは水平面内で逆方向に傾けて配設されており、これら撚りローラ６１ａ，６１ｂの交差部で繊維強化樹脂ストランド５３を挟持して矢印方向へ引抜くことにより、繊維強化樹脂ストランド５３は軸心を中心として回転されるようになっている。
このような回転によって、繊維強化樹脂ストランド５３の冷却器６０と最下流側のスプレッダー５８ａの間で撚りが付与される。そして、撚りが付与された繊維強化樹脂ストランド５３は、クロスヘッド５５の引抜きローラ６２より離れた位置に設けられたペレタイザー６３でカットされる。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
次に、従来例２に係る長繊維強化熱可塑性樹脂ストランド（以下、繊維強化樹脂ストランドという）の製造装置の概要を説明する。即ち、この従来例２に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置は、繊維強化樹脂ストランドを製造するに際し、その製造を長時間連続して行うことができるようにしたものである。より詳しくは、熱可塑性樹脂浴容器（クロスヘッド）内の溶融した熱可塑性樹脂中に強化用繊維束を導入し、この強化用繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させ、前記熱可塑性樹脂浴容器の出口ノズルから樹脂含浸繊維束を引き取ることにより、繊維強化樹脂ストランドを製造する装置であって、前記熱可塑性樹脂浴容器内に、強化用繊維束の走行起動に交差してこの強化用繊維束と接触するローラが配置されており、このローラが軸と管から構成され、この管が前記軸の周りに回転自在に支持されている。そして、繊維強化樹脂ストランドを撚る撚りローラとペレタイザーの間に、撚りローラにより付与された繊維強化樹脂ストランドの撚りを保つ手段が設けられている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平５−１６９４４５号公報
【特許文献２】特開平２００３−１７５５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚りローラは簡単な構造であるにもかかわらず、撚りながら繊維強化樹脂ストランドを引張ることができるので優れていると考えられる。しかしながら、２個の円筒形状の撚りローラをそれぞれ異なる方向に傾けて、これら撚りローラの接する点（線ではなく、点になる。）で引張るように構成されているため繊維強化樹脂ストランドが滑り易いという問題があった。このような滑りを防止するために、この従来例１の場合には、上記のとおり、撚りローラとしてゴム製ローラを採用している。
【０００６】
従って、上記従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、撚りローラの摩耗が早く、繊維強化樹脂ストランドに対して強い押付力を付与することができないために、繊維強化樹脂ストランドを高速度の生産速度で連続生産することができなかった。
高速度の生産速度における滑りをなくするために強い押付力を付与して、例えば４０ｍ／ｍｉｎの生産速度で繊維強化樹脂ストランドを生産すると、摩耗が早まり滑りが多くなって約２０時間で撚りローラの交換が必要になり、早期に撚りローラが使用できなくなるという問題があった。
【０００７】
上記従来例２に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置では、撚りローラとペレタイザーの間に、撚りローラにより付与された繊維強化樹脂ストランドの撚りを保つ手段が設けられている。しかしながら、これは、繊維強化樹脂ストランドを挟んで対向させて配置したローラ組で、互いのローラ軸の角度をずらした構成である。従って、上記従来例１に係る撚りローラの場合と同様に、繊維強化樹脂ストランドが点接触する構成であるから繊維強化樹脂ストランドが滑り易いという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、滑りを生じさせることなく高速度の生産速度で繊維強化樹脂ストランドを製造することができる耐久性に優れた繊維強化樹脂ストランドの製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、押出機から溶融樹脂材料が連続供給されるクロスヘッド内に、強化用繊維束を解繊するスプレッダーが配設され、前記クロスヘッドの出口ノズルの前方位置に、この出口ノズルから樹脂含浸繊維束からなる繊維強化樹脂ストランドを引出し、かつ撚りを付与する少なくとも一対のローラからなる撚りローラを備えた繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚りローラの両ローラは、前記繊維強化樹脂ストランドを４０ｍ／ｍｉｎ以上の安定した生産速度での引出しを可能とすべく、何れも外形が５０ｍｍ以上であり、かつ何れも表面に凹凸が形成され、表面硬度がＨｓ６０以上の金属により構成されてなるところにある。
【００１０】
本発明の請求項２に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項１に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚りローラの少なくとも一方は、エアシリンダ、油圧シリンダまたはばねのうちの何れかのローラ作動手段によって他方に対して接近作動可能であって、かつ前記ローラ作動手段によって繊維強化樹脂ストランドに対しする押付力を調整し得るように構成されてなるところにある。
【００１１】
本発明の請求項３に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、前記撚りローラのローラ間隔の最小間隔を設定するローラ間隔調整手段を備え、このローラ間隔調整手段は、前記ローラ作動手段の押付力に抗して前記最小間隔が前記繊維強化樹脂ストランドの径の７０〜９０％の範囲の所定値となるように設定する機械的手段からなるところにある。
【００１２】
本発明の請求項４に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項３に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記機械的手段は、ねじ込み量を調整することにより前記撚りローラのローラ間隔の最小間隔を設定するストッパボルトであるところにある。
【００１３】
本発明の請求項５に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚りローラの前方位置に、前記繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持する一対のローラからなる撚り保持ローラが設けられ、この撚り保持ローラの両ローラは、何れも表面に凹凸が形成され、表面硬度がＨｓ６０以上の金属により構成されてなるところにある。
【００１４】
本発明の請求項６に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項５に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚り保持ローラの外径は、何れも５０ｍｍ以上に設定されてなるところにある。
【００１５】
本発明の請求項７に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項５または６のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記撚り保持ローラの少なくとも一方は、エアシリンダ、油圧シリンダまたはばねのうちの何れかのローラ作動手段によって他方に対して接近作動可能であって、かつ前記ローラ作動手段によって繊維強化樹脂ストランドに対する押付力を調整し得るように構成されてなるところにある。
【００１６】
本発明の請求項８に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項５乃至７のうちの何れか一つの項に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、前記撚り保持ローラのローラ間隔の最小間隔を設定するローラ間隔調整手段を備え、このローラ間隔調整手段は、前記ローラ作動手段の押付力に抗して前記最小間隔が前記繊維強化樹脂ストランドの径の７０〜９０％の範囲の所定値となるように設定する機械的手段からなるところにある。
【００１７】
本発明の請求項９に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置が採用した手段の特徴とするところは、請求項８に記載の繊維強化樹脂ストランドの製造装置において、前記機械的手段は、ねじ込み量を調整することにより前記撚り保持ローラのローラ間隔の最小間隔を設定するストッパボルトであるところにある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、クロスヘッドの出口ノズルから樹脂含浸繊維束からなる繊維強化樹脂ストランドを引出し、かつ撚りを付与する少なくとも一対のローラからなる撚りローラの両ローラは、前記繊維強化樹脂ストランドを４０ｍ／ｍｉｎ以上の安定した生産速度での引出しを可能とすべく、何れも外径が５０ｍｍ以上であり、かつ何れも表面に凹凸が形成され、表面硬度がＨｓ６０以上の金属により構成されている。従って、撚りローラは外径が５０ｍｍ以上で接触面積が広く、滑り防止機能が優れているのに加えて、表面に凹凸が形成されている両ローラと繊維強化樹脂ストランドとの間の摩擦係数が大きくなるため、滑りを発生させることなく繊維強化樹脂ストランドを４０ｍ／ｍｉｎ以上の安定した生産速度で引出すことができる。また、撚りローラは表面硬度がＨｓ６０以上の金属製であるから、従来例１のゴムローラ製の撚りローラよりも摩耗し難く長寿命である。従って、長期間に亘って繊維強化樹脂ストランドを引出し続けることができるから、繊維強化樹脂ストランドの製造装置の稼動率が向上し、繊維強化樹脂ストランドの生産性の向上が可能になる。
【００１９】
本発明の請求項２に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、撚りローラの少なくとも一方は、エアシリンダ、油圧シリンダまたはばねのうちの何れかのローラ作動手段によって他方に対して接近作動可能であって、かつ前記ローラ作動手段によって繊維強化樹脂ストランドに対する押付力を調整し得るように構成されている。従って、繊維強化樹脂ストランドに対する撚りローラの押付力を強くすることができるから滑りを防止することができる。また、撚りローラを、繊維強化樹脂ストランドの硬さや繊維強化樹脂ストランドの生産速度に対して適切な押付力で押付けることができる。
【００２０】
本発明の請求項３に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、機械的手段からなるローラ間隔調整手段により、繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、撚りローラのローラ間隔の最小間隔が繊維強化樹脂ストランドの径の７０〜９０％の範囲の所定値となるように設定される。従って、７０〜９０％の適正なつぶし代になるように繊維強化樹脂ストランドを押付けることができるので、繊維強化樹脂ストランドの破損を防止することができるという効果を得ることができる。
【００２１】
本発明の請求項４に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、機械的手段は、ねじ込み量を調整することにより撚りローラのローラ間隔の最小間隔を設定するストッパボルトである。従って、ストッパボルトのねじ込み量を調整することにより撚りローラのローラ間隔の最小間隔を設定することができる。
【００２２】
本発明の請求項５に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、撚りローラの前方位置に、繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持する一対のローラからなる撚り保持ローラが設けられ、この撚り保持ローラの両ローラは、何れも表面に凹凸が形成され、表面硬度がＨｓ６０以上の金属により構成されている。従って、撚り保持ローラの凹凸により両ローラと繊維強化樹脂ストランドとの間の摩擦係数が大きくなるため、滑りを発生させることなく繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持することができる。また、撚り保持ローラは表面硬度がＨｓ６０以上の金属製であるから、摩耗し難く長寿命であるため、長期間に亘って繊維強化樹脂ストランドの撚りを保持し続けることができる。
【００２３】
上記のとおり、繊維強化樹脂ストランドと撚り保持ローラは理論的には点接触であるが、実際には繊維強化樹脂ストランドが僅かに変形するため面接触になる。本発明の請求項６に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、撚り保持ローラの外径は、何れも５０ｍｍ以上に設定されているため、撚り保持ローラの外径に応じて接触面積が広くなるから、滑り防止性能の向上に寄与することができる。
【００２４】
本発明の請求項７に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、撚り保持ローラの少なくとも一方は、エアシリンダ、油圧シリンダまたはばねのうちの何れかのローラ作動手段によって他方に対して接近作動可能であって、かつ前記ローラ作動手段によって繊維強化樹脂ストランドに対する押付力を調整し得るように構成されている。従って、繊維強化樹脂ストランドに対する撚り保持ローラの押付力を強くすることができるから滑りを防止することができる。また、撚り保持ローラを、繊維強化樹脂ストランドの硬さや繊維強化樹脂ストランドの生産速度に対して適切な押付力で押付けることができる。
【００２５】
本発明の請求項８に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、機械的手段からなるローラ間隔調整手段により、繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、撚り保持ローラのローラ間隔の最小間隔が繊維強化樹脂ストランドの径の７０〜９０％の範囲の所定値となるように設定される。従って、７０〜９０％の適正なつぶし代になるように繊維強化樹脂ストランドを押付けることができるので、繊維強化樹脂ストランドの破損を防止することができるという効果を得ることができる。
【００２６】
本発明の請求項９に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、機械的手段は、ねじ込み量を調整することにより前記撚り保持ローラのローラ間隔の最小間隔を設定するストッパボルトである。従って、ストッパボルトねじ込み量を調整することにより撚り保持ローラのローラ間隔の最小間隔を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置を、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の模式的構成説明図、図２は本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚りローラの模式的斜視図、図３は本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚り保持ローラの模式的斜視図である。
【００２８】
本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置は、図１に示すように構成されている。即ち、スクリュ７を内蔵する押出機６が設けられると共に、この押出機６から溶融樹脂材料２が連続供給されるクロスヘッド５が設けられている。このクロスヘッド５内には、ローラからなり、複数のボビン４から繰出されて導入される複数本の強化用繊維１からなる強化用繊維束３を解繊すると共に、この強化用繊維束３に溶融樹脂材料２を含浸させる複数のスプレッダー８が配設されている。
【００２９】
前記クロスヘッド５の出口ノズル５ａの図１における右側方向の前方位置に、前記出口ノズル５ａから樹脂含浸繊維束からなる繊維強化樹脂ストランド９を引出し、かつ撚りを付与する後述する撚りローラ１１ａ，１１ｂが配設されている。また、撚りローラ１１ａ，１１ｂの前方位置に、前記繊維強化樹脂ストランド９の撚りを保持する後述する撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂが配設されている。さらに、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの前方位置に、繊維強化樹脂ストランドを切断してペレット化する切断機であるペレタイザー１３が配設されている。なお、前記出口ノズル５ａと撚りローラ１１ａ，１１ｂの間であって、かつ出口ノズル５ａ付近に配設されてなるものは、中空部を通過する繊維強化樹脂ストランド９を冷却する冷却器１０である。
【００３０】
前記撚りローラ１１ａ，１１ｂは金属製で、図２における上側の撚りローラ１１ａの回転軸心と下側の撚りローラ１１ｂの回転軸心とは、繊維強化樹脂ストランド９の移動方向と直交する向きでなく、それぞれの水平面上において互いに相反する方向に前記直交する向きから所定角度ずれた向きに設定されている。また、ローレット加工により撚りローラ１１ａ，１１ｂの表面に凹凸１１ｃが形成されている。ところで、本実施の形態においては、凹凸１１ｃのピッチは０．３〜３ｍｍ、好ましくは０．６３〜１．５７ｍｍに設定され、また凹凸１１ｃの丈は０．１５〜１，５ｍｍに設定されている。
【００３１】
そして、撚りローラ１１ａ，１１ｂは、図２において矢印で示すように、何れも繊維強化樹脂ストランド９を引出す方向に回転駆動されるように構成されている。さらに、繊維強化樹脂ストランド９の径に応じて、撚りローラ１１ａ，１１ｂの最小間隔が設定されるように構成されている。最小間隔の設定により、繊維強化樹脂ストランド９の破損を防止することができるという効果を得ることができる。
【００３２】
ところで、本実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合には、これら撚りローラ１１ａ，１１ｂは何れも回転駆動されるように構成されているが、何れか一方が回転駆動され、他方が自由回転するように構成されていてもよい。このような構成によれば、構成が簡単になるため設備コストに関して有利になるという経済効果を得ることができる。勿論、繊維強化樹脂ストランド９の引出力は弱くなるが、それなりの引出力を得ることができるから、実用可能である。
【００３３】
また、本実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合には、これら撚りローラ１１ａ，１１ｂは何れも相対する側に接近作動可能に構成されているが、何れか一方が他方に対して接近作動し、他方は固定されてなる構成であってもよい。このような構成によれば、撚りローラ１１ａ，１１ｂの接離作動制御機構の構成が簡単になるため設備コストに関して有利になるという経済効果を得ることができる。
【００３４】
前記撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは、前記撚りローラ１１ａ，１１ｂと同様、金属製であって、図３における上側の撚り保持ローラ１２ａの回転軸心と下側の撚り保持ローラ１２ｂの回転軸心は、それぞれの水平面上において互いに相反する方向に繊維強化樹脂ストランド移動方向と直交する向きから所定角度ずれた向きに設定されている。また、ローレット加工により撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの表面に凹凸１２ｃが形成されている。
そして、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは、図３において矢印で示すように、何れも繊維強化樹脂ストランドを引き出す方向に回転駆動されると共に、繊維強化樹脂ストランドの径に応じて、これら撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの最小間隔が設定されるように構成されている。勿論、最小間隔の設定により、繊維強化樹脂ストランド９の破損を防止することができる。
【００３５】
また、本実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合は、これら撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは何れも回転駆動されるように構成されているが、何れか一方が回転駆動され、他方が自由回転するように構成されていてもよい。このような構成によれば、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの駆動装置の構成が簡単になるため設備コストに関して有利になるという経済効果を得ることができる。
【００３６】
また、本実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合には、これら撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは何れも相対する側に接近作動するように構成されているが、何れか一方が他方に対して接離作動し、他方は固定されていてもよい。このような構成によれば、撚りローラ１２ａ，１２ｂの接離作動制御機構の構成が簡単になるため設備コストに関して有利になるという経済効果を得ることができる。
【００３７】
ところで、撚りローラ１１ａ，１１ｂ、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの相対する側に接近作動させるローラ作動手段としては、例えばバネ、エアシリンダ、油圧シリンダ等を用いることができる。これらローラの繊維強化樹脂ストランド９に対する押付力は、ローラ作動手段がバネであればバネの撓み量の調整により、エアシリンダであればエア圧の調整により、また油圧シリンダであれば油圧の調整により調整することができる。
【００３８】
また、撚りローラ１１ａ，１１ｂ、および撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの最小間隔は、例えば後述する機械的手段によって設定するように構成されており、繊維強化樹脂ストランド９の径に応じて設定される。これらローラの最小間隔は、通常化樹脂ストランド９の径の７０〜９０％の範囲になるように設定するが、最小間隔の程度は繊維強化樹脂ストランド９の機械的強度の強弱によって決定する。具体的には、高強度の材質からなる繊維強化樹脂ストランド９の場合には７０％側寄りの最小間隔に設定し、低強度の材質からなる繊維強化樹脂ストランド９の場合には９０％側寄りの最小間隔に設定すればよい。
【００３９】
因みに、これら撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの最小間隔を設定するためのローラ最小間隔設定手段２０は、図２に示すように構成されている。
即ち、ローラの繊維強化樹脂ストランド９に押付力を付与するための油圧シリンダ２１のロッドの伸縮により昇降されると共に、ローラの両軸端部を回転自在に支持する一対のローラ支持ラケット２２ａを備えてなる昇降フレーム２２と、この昇降フレーム２２の両端に螺刻された図示しない雌ネジに螺着され、ロックナット２４が螺着されてなるストッパボルト２３とから構成されている。つまり、ストッパボルト２３のねじ込み量の調整による前記油圧シリンダ２１のストロークの調整によってローラの最小間隔が設定されるものである。
【００４０】
以下、本発明の実施形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の作用態様を説明する。即ち、ボビン５からクロスヘッド５内に導入された複数の強化用繊維１からなる強化用繊維束３がスプレッダー８で解繊されると共に、押出機７から連続供給される溶融樹脂材料２が含浸される。溶融樹脂材料２が含浸された樹脂含浸繊維束が撚りローラ１１ａ，１１ｂにより繊維強化樹脂ストランド９としてクロスヘッド５の出口ノズル５ａから引出されると共に、撚りが付与される。撚りが付与された繊維強化樹脂ストランド９はさらに撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂにより引出力が付与されると共に、前記撚りローラ１１ａ，１１ｂと同方向に撚り力が付与され、そしてペレタイザー１３により所定長さに切断されてペレットとなる。
【００４１】
本発明の実施形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によると、上記のような工程によって、繊維強化樹脂ストランド９からペレットが製造されるのであるが、撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは、何れも金属製であって、かつローレット加工によりその表面に凹凸が形成されている。
【００４２】
従って、本発明の実施形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置によれば、ローレット加工により表面に形成された凹凸により、これら撚りローラ１１ａ，１１ｂ、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂと繊維強化樹脂ストランド９との間の摩擦係数が大きくなるため、滑りを発生させることなく繊維強化樹脂ストランド９を引出すことができる。また、撚りローラ１１ａ，１１ｂは金属製であるから、従来例に係るゴムローラ製の撚りローラよりも摩耗し難く長寿命であるため、従来例に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の場合よりも長期間に亘って、しかも高速度の生産速度で繊維強化樹脂ストランド９を引出し続けることができる。
【実施例】
【００４３】
撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの表面硬度は、Ｈｓ６０以上にするのが好ましいということを、下記の実施例によって確認した。即ち、繊維強化樹脂ストランドを、例えば４０ｍ／ｍｉｎの生産速度で引出した場合は、ゴムローラでは１日でローラ表面に溝ができ、繊維強化樹脂ストランドを引出すことができなくなってしまい、交換しなければならない状態になった。そこで、撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂを金属により、より具体的にはＳ４５Ｃ調質材（硬さ；Ｈｓ４０）で製造し、ローレット加工によりローラ表面にアヤメピッチ１ｍｍの凹凸を形成させた。なお、ローラ表面の凹凸の加工は、特にローレット加工によらなければならない訳ではなく、他の加工法、例えば放電加工やワイヤーカット加工等で加工してもよい。
【００４４】
Ｓ４５Ｃ調質材（硬さ；Ｈｓ４０）からなる撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂでは、約１４０時間繊維強化樹脂ストランドを引出すことができた。
しかしながら、それ以降では滑りが生じ、維強化樹脂ストランドを引出すことができなくなった。そこで、撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂをＳＫＤ１１調質材により製造し、ローレット加工後に真空焼入により表面硬度をＨｓ６０にしたところ、約７０００時間経過しても滑りが生じるようなことがなく、維強化樹脂ストランドを引出すことができた。なお、撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの凹凸による繊維強化樹脂ストランドの外周面の傷発生等の品質上の問題は認められなかった。
【００４５】
このことは、ローラ表面の耐摩耗性が大幅に向上し、摩耗量を極めて少なくすることができるため、維強化樹脂ストランドをより高速度の生産速度で引出すために、維強化樹脂ストランドに対する押付力を大きくしても長寿命になることを示唆するものである。因みに、繊維強化樹脂ストランドを７０ｍ／ｍｉｎの生産速度で引出したが、３５００時間経過した現在においても、何らの問題も生じていない。
【００４６】
撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの好ましい径を、表面にアヤメピッチ１ｍｍの凹凸が形成さると共に、硬度Ｈｓ６０のローラを用いて、維強化樹脂ストランドを４０ｍ／  ｍｉｎの生産速度で引出す下記の実施例によって確認した。
【００４７】
先ず、ローラの径が４０ｍｍの場合は４０ｍ／ｍｉｎでも滑りが生じ易く、安定した生産速度で維強化樹脂ストランドを引出すことができなかった。しかしながら、ローラの径が５０ｍｍの場合は、維強化樹脂ストランドを４０ｍ／ｍｉｎの生産速度で引出した場合にも滑りが生じるようなことがなく、安定した生産速度で維強化樹脂ストランドを引出すことができ、ゴムローラの場合の５ｍ／ｍｉｎよりも遥かに優れていることを確認した。
【００４８】
一方、ローラの径が６０ｍｍの場合、７０ｍｍの場合には、何れも滑りが生じるようなことがなく、４０ｍ／ｍｉｎの生産速度でも安定した状態で維強化樹脂ストランドを引出すことができた。なお、この実施例では、上下の撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂは何れも駆動した。
【００４９】
なお、以上の実施例においては、上下の撚りローラ１１ａ，１１ｂと、撚り保持ローラ１２ａ，１２ｂの材質がＳＫＤ１１である場合を例として説明した。しかしながら、熱処理等の硬度向上処理によりＨｓ６０以上の硬度を確保できる材質であればよいので、特にＳＫＤ１１に限定されるものではない。また、硬度測定部位は、ローレット加工されたローラ表面と実質的に同じ硬さであるローラ端部表面を測定した。また、上記実施の形態に係る維強化樹脂ストランドの製造装置は本発明の１具体例にすぎないから、維強化樹脂ストランドの製造装置の形態は上記実施の形態に係る形態に限定されるものではなく、さらに本発明の技術的思想を逸脱いない範囲内における設計変更等は自由自在である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の模式的構成説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚りローラの模式的斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の撚りローラの模式的斜視図である。
【図４】従来例１に係る繊維強化樹脂ストランドの製造装置の説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…補強用繊維，２…溶融樹脂材料，３…補強用繊維束，４…ボビン，５…クロスヘッド，５ａ…出口ノズル，６…押出機，７…スクリュ，８…スプレッダー，９…繊維強化樹脂ストランド，１０…冷却器，１１ａ，１１ｂ…撚りローラ，１１ｃ…凹凸，１２ａ，１２ｂ…撚り保持ローラ，１１ｃ…凹凸，１３…ペレタイザー
２０…ローラ最小間隔設定手段，２１…油圧シリンダ，２２…昇降フレーム，２２ａ…ローラ支持ラケット，２３…ストッパボルト，２４…ロックナット