(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（１５）から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷するための冷却槽（３）であり、冷却槽（３）は水を溢流させる構造を有し、
溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を、冷却槽（３）内で直線状に通過させ、水を溢流させながら冷却することを特徴とする冷却槽。
【請求項２】
長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（１５）から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷するための冷却槽（３）であり、側面及び底面を有する筐体（４）、
筐体（４）の側面もしくは底面に設けられた水入口（１）及び
筐体（４）の引込側側面（４ａ）の引込側上端部（４ａ′）に形成された引込側水出口（２ａ）及び引出側側面（４ｂ）の引出側上端部（４ｂ′）に形成された引出側水出口（２ｂ）からなり、
溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を、冷却槽（３）内の引込側水出口（２ａ）及び引出側水出口（２ｂ）間で直線状に通過させながら、溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷させて樹脂含浸繊維ロービング（２３）を得る冷却槽。
【請求項３】
引込側側面（４ａ）の引込側上端部（４ａ′）に設けられた２以上の引込側切欠き部（８ａ）および引込側上端部（４ａ′）上に設けられた引込側堰板（５ａ）により形成された引込側水出口（２ａ）、及び／又は
引出側側面（４ｂ）の引出側上端部（４ｂ′）に設けられた２以上の引出側切欠き部（８ｂ）および引出側上端部（４ｂ′）上に設けられた引出側堰板（５ｂ）により形成された引出側水出口（２ｂ）
からなる請求項２に記載の冷却槽。
【請求項４】
長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（１５）から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷するための冷却槽（３）であり、側面及び底面を有する筐体（４）、
筐体（４）より上方もしくは筐体（４）の天面に設けられた蓋（５）、
筐体（４）の側面もしくは底面に設けられた水入口（１）及び
筐体（４）の側面の引込側側面（４ａ）の引込側上端部（４ａ′）と蓋（５）との間に形成された引込側水出口（２ａ）及び引出側側面（４ｂ）の引出側上端部（４ｂ′）と蓋（５）との間に形成された引出側水出口（２ｂ）からなり、
溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を、冷却槽（３）内の引込側水出口（２ａ）及び引出側水出口（２ｂ）間で直線状に通過させながら、溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷させて樹脂含浸繊維ロービング（２３）を得る冷却槽。
【請求項５】
引込側側面（４ａ）の引込側上端部（４ａ′）に設けられた２以上の引込側切欠き部（８ａ）および蓋（５）により形成された引込側水出口（２ａ）、及び／又は引出側側面（４ｂ）の引出側上端部（４ｂ′）に設けられた２以上の引出側切欠き部（８ｂ）および蓋（５）により形成された引出側水出口（２ｂ）
からなる請求項４に記載の冷却槽。
【請求項６】
引込側水出口（２ａ）の形状が、又は引込側水出口（２ａ）と引出側水出口（２ｂ）の両者の形状が、水平方向に開口した一つの横孔である請求項２又は４に記載の冷却槽。
【請求項７】
引込側水出口（２ａ）及び引出側水出口（２ｂ）の鉛直方向の長さが２〜１００ｍｍである請求項１〜６のいずれかに記載の冷却槽。
【請求項８】
さらに、水分散手段（６）が水入口（１）と、引込側水出口（２ａ）および引出側水出口（２ｂ）からなる水出口（２）との間に設けられた請求項１〜７のいずれかに記載の冷却槽。
【請求項９】
水出口（２）から溢流した水の一部又は全部を、循環させるための水循環装置（７）を有する請求項１〜８のいずれかに記載の冷却槽。
【請求項１０】
循環させる水を冷却するための冷却装置（８）を有する請求項９に記載の冷却槽。
【請求項１１】
冷却槽（３）の引込側水出口（２ａ）と引出側水出口（２ｂ）の間隔ｄが、冷却槽（３）内を通過する溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）の線速度をｖとした場合に、
ｄ（単位：ｍ）＝ｆ（単位：分）×ｖ（単位：ｍ／分）
（ここでｆは０．０１〜０．１である。）
である請求項１〜１０のいずれかに記載の冷却槽。
【請求項１２】
水分散手段（６）の上方に、エアレーター（９）が設けられた請求項１〜１１のいずれかに記載の冷却槽。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の冷却槽（３）を使用して、溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を、０〜９０℃の水で冷却させる長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、繊維ロービングに溶融樹脂を含浸させて得られる溶融樹脂含浸繊維ロービングを直線状に通過させながら液状の水で冷却させるための冷却槽、それを使用した長繊維強化樹脂構造体の製造方法に関する。
本発明によれば、長繊維強化樹脂構造体を、側面にへこみや繊維の露出の増加を生じることなく、設置空間的に効率よく製造でき、また運転開始時の多数の溶融樹脂含浸繊維ロービングの冷却槽への挿入が容易である。
【背景技術】  長繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物を製造する方法として、近年、引き抜き成形が注目されている。中でも、連続した繊維束（繊維ロービングともいう。）を引きながら、クロスヘッドダイにおいて熱可塑性樹脂の溶融物を含浸させたのち賦形ダイを通して所望の形状に賦形して、冷却し、ペレット化する技術が一般的に用いられている。
一般に、賦形ダイから押出された樹脂ストランドなどを冷却するには、水を張った冷却槽内を通過させるが、そのためには押出されたストランドをロールなどにより向きを変えて冷却槽内の水に潜らせ、ロールで冷却槽内を水平に移動させ、ロールで冷却槽内から向きを変えて空中に引き出し、再度ロールで水平に引き取るなどのストランドの折れ曲がりが伴う。
溶融樹脂含浸繊維ロービングを冷却する場合、賦形ダイを通して円筒状などの所望の形状に賦形したものを、曲げると強化繊維が表面に露出したり折れたりするので、賦形ダイから排出された溶融樹脂含浸繊維ロービングを直線状態で冷却するために、従来は空冷によるか又は水スプレーにより冷却されていた。（特開昭６３−１３２０３６（第１図）参照）。
空冷では、長繊維強化樹脂構造体の円筒状の側面にへこみを生じる問題はないが、冷却設備の長さが長くなるという問題がある。
また、水スプレーでは冷却効率を上げるために高圧の水滴を使用しているが、水滴を離散的に衝突させるために、円筒状の側面に小さな多数のへこみを生じ、繊維が表面に露出する割合が高いという問題があるし、冷却設備のみの長さも非常に長くなる。
第１図は、従来の水スプレー式冷却方法を使用した長繊維強化樹脂構造体製造装置である。
繊維ロービング２１は、ローラー対のような開繊装置１８により平たく開繊され、クロスヘッドダイ１３の入口１９に供給され、樹脂供給口１２から供給された溶融樹脂によりクロスヘッドダイ１３においてさらに開繊が進むとともに樹脂が含浸される。なお、溶融樹脂は、押出機（図示せず）などから供給される。
クロスヘッドダイ１３は、例えば、樹脂含浸繊維ロービングの引取方向に一対の波打つ平面状の障壁を有し、該一対の障壁は凸部と凹部が向かい合って隘路を形成する構造であり、凸部によりしごかれ、樹脂の含浸が促進され、繊維ロービング１への樹脂の均一な含浸が行われる。
含浸された樹脂含浸繊維ロービングは、賦形ダイ１５により賦形されて溶融樹脂含浸繊維ロービング２２として排出され、冷却装置３０により冷却、固化されて樹脂含浸繊維ロービング２３となり、ベルト対などの引取装置１６を経てペレタイザー１７によりペレット化される。
特開平６−２６２６２４号公報の図１には、箱形の冷却水槽を使用して、樹脂含浸繊維ロービングを冷却する技術が開示されているが、この方法では、溶融樹脂含浸繊維ロービングを曲げて水中に供給しているので、強化繊維が表面に露出したり折れたりする。
【発明の開示】
本発明の目的は、長繊維強化樹脂構造体を、側面にへこみや繊維の露出の増加を生じることなく且つ空間的に効率よく冷却して製造することである。
本発明者らは、鋭意検討した結果、溶融樹脂含浸繊維ロービング２２を、冷却槽３内で直線状に通過させ、水を溢流させながら冷却する冷却槽を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の第１は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（１５）から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷するための冷却槽（３）であり、冷却槽（３）は水を溢流させる構造を有し、溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を、冷却槽（３）内で直線状に通過させ、水を溢流させながら冷却することを特徴とする冷却槽を提供する。
本発明の第２は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（１５）から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷するための冷却槽（３）であり、側面及び底面を有する筐体（４）、筐体（４）の側面もしくは底面に設けられた水入口（１）及び筐体（４）の引込側側面（４ａ）の引込側上端部（４ａ′）に形成された引込側水出口（２ａ）及び引出側側面（４ｂ）の引出側上端部（４ｂ′）に形成された引出側水出口（２ｂ）からなり、溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を、冷却槽（３）内の引込側水出口（２ａ）及び引出側水出口（２ｂ）間で直線状に通過させながら、溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷させて樹脂含浸繊維ロービング（２３）を得る冷却槽を提供する。
本発明の第３は、引込側側面（４ａ）の引込側上端部（４ａ′）に設けられた２以上の引込側切欠き部（８ａ）および引込側上端部（４ａ′）上に設けられた引込側堰板（５ａ）により形成された引込側水出口（２ａ）、及び／又は引出側側面（４ｂ）の引出側上端部（４ｂ′）に設けられた２以上の引出側切欠き部（８ｂ）および引出側上端部（４ｂ′）上に設けられた引出側堰板（５ｂ）により形成された引出側水出口（２ｂ）からなる本発明の第２に記載の冷却槽を提供する。
本発明の第４は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の賦形ダイ（１５）から排出された溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷するための冷却槽（３）であり、側面及び底面を有する筐体（４）、筐体（４）より上方もしくは筐体（４）の天面に設けられた蓋（５）、筐体（４）の側面もしくは底面に設けられた水入口（１）及び筐体（４）の側面の引込側側面（４ａ）の引込側上端部（４ａ′）と蓋（５）との間に形成された引込側水出口（２ａ）及び引出側側面（４ｂ）の引出側上端部（４ｂ′）と蓋（５）との間に形成された引出側水出口（２ｂ）からなり、溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を、冷却槽（３）内の引込側水出口（２ａ）及び引出側水出口（２ｂ）間で直線状に通過させながら、溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を水冷させて樹脂含浸繊維ロービング（２３）を得る冷却槽を提供する。
本発明の第５は、引込側側面（４ａ）の引込側上端部（４ａ′）に設けられた２以上の引込側切欠き部（８ａ）および蓋（５）により形成された引込側水出口（２ａ）、及び／又は引出側側面（４ｂ）の引出側上端部（４ｂ′）に設けられた２以上の引出側切欠き部（８ｂ）および蓋（５）により形成された引出側水出口（２ｂ）からなる本発明の第４に記載の冷却槽を提供する。
本発明の第６は、引込側水出口（２ａ）の形状が、又は引込側水出口（２ａ）と引出側水出口（２ｂ）の両者の形状が、水平方向に開口した一つの横孔である本発明の第２又は４に記載の冷却槽を提供する。
本発明の第７は、引込側水出口（２ａ）及び引出側水出口（２ｂ）の鉛直方向の長さが２〜１００ｍｍである本発明の第１〜６のいずれかに記載の冷却槽を提供する。
本発明の第８は、さらに、水分散手段（６）が水入口（１）と、引込側水出口（２ａ）および引出側水出口（２ｂ）からなる水出口（２）との間に設けられた本発明の第１〜７のいずれかに記載の冷却槽を提供する。
本発明の第９は、水出口（２）から溢流した水の一部又は全部を、循環させるための水循環装置（７）を有する本発明の第１〜８のいずれかに記載の冷却槽を提供する。
本発明の第１０は、循環させる水を冷却するための冷却装置（８）を有する本発明の第９に記載の冷却槽を提供する。
本発明の第１１は、冷却槽（３）の引込側水出口（２ａ）と引出側水出口（２ｂ）の間隔ｄが、冷却槽（３）内を通過する溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）の線速度をｖとした場合に、
ｄ（単位：ｍ）＝ｆ（単位：分）×ｖ（単位：ｍ／分）
（ここでｆは０．０１〜０．１である。）
である本発明の第１〜１０のいずれかに記載の冷却槽を提供する。
本発明の第１２は、水分散手段（６）の上方に、エアレーター（９）が設けられた本発明の第１〜１１のいずれかに記載の冷却槽を提供する。
本発明の第１〜１２のいずれかに記載の冷却槽（３）を使用して、溶融樹脂含浸繊維ロービング（２２）を、０〜９０℃の水で冷却させる長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】  第１図は、従来の長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の縦断面図である。
第２図（ａ）は、本発明の冷却槽（蓋あり）の一例の長手方向の縦断面図である。
第２図（ｂ）は、上記冷却槽の引込側水出口２ａ側から見た正面図である。
第３図は、本発明の冷却槽の他の一例（縁付き蓋あり）の長手方向の縦断面図である。
第４図（ａ）は、本発明の冷却槽の他の一例（蓋なし）の長手方向の縦断面図である。
第４図（ｂ）は、上記冷却槽の引込側水出口２ａ側から見た正面図である。
第４図（ｃ）は、上記冷却槽の斜視図である。
第５図は、本発明の冷却槽の他の一例（切欠き部と堰板設置）の長手方向の縦断面図である。
第６図は、本発明の冷却槽の他の一例の長手方向の縦断面図の部分拡大図である。
【符号の説明】
１  水入口、  ２  水出口、  ２ａ  引込側水出口、  ２ｂ  引出側水出口
３  冷却槽、  ４  筐体、  ４ａ  引込側側面、  ４ａ′  引込側上端部
４ｂ  引出側側面、  ４ｂ′  引出側上端部、  ５  蓋、  ５ａ  引込側堰板
５ｂ  引出側堰板（図示せず）、  ６  水分散手段、  ７  水循環装置
８ａ  引込側切欠き部、  ８ｂ  引出側切欠き部（図示せず）、
９  エアレーター、  １２  樹脂供給口、  １３  クロスヘッドダイ、
１５  賦形ダイ、  １６  引取装置、  １７  ペレタイザー、  １８  開繊装置
１９  入口、  ２１  繊維ロービング、  ２２  溶融樹脂含浸繊維ロービング
２３  樹脂含浸繊維ロービング、  ３０  （従来方式の）冷却装置
【発明を実施するための最良の形態】  以下に本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
第２図（ａ）は本発明に係る冷却槽の一例の長手方向（樹脂含浸繊維ロービングの進行方向を示す。）縦断面図であり、３は冷却槽、４は冷却槽の筐体である。筐体４の形状は特に制限はなく、直方体でも円筒でもよいが、好ましくは直方体である。以下、判りやすく直方体を例に説明する。
筐体４は側面及び底面を有し、天面は開口しており、５は冷却槽の天面に必要に応じて設けられた蓋、１は冷却槽の水入口、２は冷却槽の水出口であり、水出口２は溶融樹脂含浸繊維ロービング２２が引込まれる引込側水出口２ａ及び冷却された溶融樹脂含浸繊維ロービング２３が引出される引出側水出口２ｂからなる。同図で、水出口２の形状は水平方向に開口した一つの横孔と見なせ、横孔と総称する。
なお、蓋５は筐体４とは完全に分離されて、筐体４の上方に設けられた蓋であってもよいし、第２図（ｂ）に示すように、筐体４の側面が延長されて蓋５の側端部と接続されていてもよい。なお、第２図（ｂ）は本発明の冷却槽３の引込側水出口２ａ側から見た正面図である。
第４図は、蓋５を設けることなく、筐体４の引込側側面４ａの高さをその両側面より低くして、引込側上端部４ａ′に引込側水出口２ａが形成され、同様に引出側側面４ｂの引出側上端部４ｂ′に引出側水出口２ｂが形成された例である。第４図（ａ）は、長手方向の縦断面図であり、第４図（ｂ）は、引込側水出口２ａ側から見た正面図である。なお、蓋５は不要であるが、ゴミなどの混入防止のために蓋やシートなどの覆いを設けてもよい。
第５図は、引込側側面４ａの引込側上端部４ａ′に引込側切欠き部８ａを設け、引込側上端部４ａ′の上に引込側堰板５ａを設けて、引込側切欠き部８ａを引込側水出口２ａとした例である。切欠き部８ａの数は１以上であり、通常は賦形ダイの多数の孔から出た溶融樹脂含浸繊維ロービング２２の数に対応する数であり、種々の賦形ダイや運転条件に合わせられるように、より多数の孔が設けられていてもよい。
同様に、引出側側面４ｂの引出側上端部４ｂ′に引出側切欠き部８ｂ（図示せず）を設け、引出側上端部４ｂ′上に引出側堰板５ｂ（図示せず）を設け、各引出側切欠き部８ｂを多数の引出側水出口２ｂとしてもよい。しかし、引出側水出口２ｂでは、溶融樹脂含浸繊維ロービング２２は冷却固化されているので、引出側水出口２ｂは一つの横孔であってもよい。
このように、引込側切欠き部８ａを離散的に多数設けることにより、多数の溶融樹脂含浸繊維ロービング２２を互いに接触することなく、冷却することができる。
切欠き部８ａ及び切欠き部８ｂの断面形状は半円、三角、四角など特に制限はない。各切欠き部８ａ同士は接していても、平面等で隔てられていてもよい。
第６図は、本発明の冷却槽３の引込側側面４ａに引込側切欠き部８ａを設けた例の長手方向の縦断面図の拡大図である。断面が半円形の引込側切欠き部８ａが離散的に設けられている。
引込側堰板５ａと引出側堰板５ｂの堰の高さは、同じであっても、引込側堰板５ａを高くしても低くしてもよい。切欠き部を水出口２とする他に、堰板の上から水を溢流させてもよい。また、堰板５ａ及び５ｂの代りに蓋５を用いることもできる。
水の供給位置に関しては特に制限はなく、水入口１は筐体４の底面に設けられても、側面に設けられても、解放された筐体上部に設けられてもよい。水入口１は一個所であっても、複数個所であってもよく、底面に設けられても、側面に設けられても、両者に設けられてもよい。
また、必要に応じて冷却槽３内に所望の水流を形成させるために引込側水出口２ａに近い位置または引出側水出口２ｂに近い位置に設けられてもよい。
使用される水としては、特に制限はなく、従来のスプレー式で使用されていた水が使用される。
引込側水出口２ａの形状は、水平方向に開口した一つの横孔もしくは多段の横孔でも、水平方向に並ぶ多数の孔でも、多段に水平方向に並ぶ多数の孔でもよい。
引込側水出口２ａおよび引出側水出口２ｂの寸法は、引込側水出口２ａ及び引出側水出口２ｂの鉛直方向の長さが２〜１００ｍｍであり、一つの横孔の場合には、水平方向の幅には特に制限はない。蓋５が設けられ場合も、筐体４と蓋５の間の鉛直方向の間隔は、上記鉛直方向の長さに相当して２〜１００ｍｍである。
なお、切欠き部を設けて形成された多数の孔の場合には、孔の断面積は溶融樹脂含浸繊維ロービング２２の断面積の１．５〜１００００倍である。
引出側水出口２ｂの形状は、引込側水出口２ａの形状と同じでも異なっていてもよく、引込側水出口２ａの形状が多数の孔であっても、引出側水出口２ｂの形状は対応する多数の孔であっても一つの横孔であってもよい。
一つの横孔の場合は、冷却水は孔の全面から溢流となって出るのが最も好ましく、少なくとも繊維ロービングの位置より上に水面が来るように溢流させる。
多数の孔の場合は、冷却水は孔の全面から溢流となって出るのが最も好ましく、堰を設ける場合には、前述のように堰を越えて溢流する水があってもよい。
水入口１と水出口２の間には、必要に応じて水分散手段６が設けられ、均一な温度の水が均一な流速で溶融樹脂含浸繊維ロービング２２に接触するようにしてもよい。水分散手段６としては、多孔板、多孔ノズル、スリット、パイプグリッド、メッシュなどの分散板や、分散板上に充填されたリング、サドル、テラレットなどの充填物が挙げられる。
その他、必要に応じて冷却槽３内に所望の水流を形成させるための整流板６′やバッフル６″などを設けてもよい。
水分散手段６の上方には、表面に多数の空気吹き出し孔を有するエアレーター９を設け、空気を分散的に放出して、水量を軽減したり、水を攪拌するようにしてもよい。
また、水入口１から入った水は、均一な温度の水が溶融樹脂含浸繊維ロービング２２全体に接触するようにしないで、はじめに冷却槽３の引込側水出口２ａ側に達し、溶融樹脂含浸繊維ロービング２２を順流で冷却し、引出側水出口２ｂから主として排出されるような流れにしても、はじめに冷却槽３の引出側水出口２ｂに達し、溶融樹脂含浸繊維ロービング２２を向流で冷却し、引込側水出口２ａ側から主として排出されるような流れにしてもよい。
第３図は、本発明の冷却槽３の他の一例の長手方向縦断面図である。水入口１は筐体４の樹脂含浸繊維ロービング２３側の側面の底面近傍に設けられ、整流板６′とバッフル６″により上昇し、樹脂含浸繊維ロービングに接触する。
蓋５には、引込側水出口２ａ側および引出側水出口２ｂ側に折れ曲がり部を設け、引込側水出口２ａおよび引出側水出口２ｂが蓋５の天面より下側になるようにして、樹脂含浸繊維ロービングの天面との接触を防ぐようにしてもよい。
第３図で、例えば、引込側水出口２ａ側の折れ曲がり部の長さを引出側水出口２ｂ側の折れ曲がり部の長さより短くして、溶融樹脂含浸繊維ロービング２２と接触し難いようにしてもよい。
引込側水出口２ａから排出される水量は、引出側水出口２ｂから排出される水量と同じであっても異なってもよい。このため、引込側水出口２ａの開口面積と引出側水出口２ｂの開口面積とを変えて、いずれかの側から水が多く排出されるようにしてもよい。
第３図で、例えば、引出側水出口２ｂの方の開口面積を小さくして、槽内の流れが引込側水出口２ａに向かうようにしてもよい。
溶融樹脂含浸繊維ロービング２２は、一個の冷却槽３で冷却しても、複数の冷却槽３を、多段で直列に、それぞれを離間させて又は相隣接させて、配置してもよい。本発明では一個の冷却槽３も多段で直列に配置された冷却槽３の群も共に冷却槽３という。
冷却槽３内を通過する溶融樹脂含浸繊維ロービングの線速度をｖとした場合に、引込側水出口２ａと引出側水出口２ｂの間隔ｄは、経験的に次式で表され、ｆは０．０１〜０．１、好ましくは０．０１５〜０．０８、さらに好ましくは０．０２〜０．０６である。
ｄ（単位：ｍ）＝ｆ（単位：分）×ｖ（単位：ｍ／分）
本発明では、溶融樹脂含浸繊維ロービング２２を、０〜９０℃、好ましくは１０〜７０℃の水で、冷却、固化させて、樹脂含浸繊維ロービング２３を得る。溶融樹脂含浸繊維ロービング２２の冷却は、好ましくは、水と実質的に静水圧状態（即ちロービングの周囲に圧力が均一にかかる状態）で接触させると溶融樹脂の肉厚のむらが無く冷却される。
本発明によれば、溶融樹脂には過大な圧力の水滴が衝突しないので、樹脂含浸繊維ロービング２３の断面のへこみを無くすることが可能となる。また、樹脂含浸繊維ロービング２３の側面における繊維の露出率が改善される。
水出口２から溢流した水はそのまま排水としてもよいが、好ましくは冷却して再使用する。
冷却方法としては、冷却槽内に設けられた内部熱交換器による方法、外部熱交換器による方法のいずれでもよい。
あるいは熱交換器を用いず、筐体４が所定の高さを有し、水出口２から溢流した水を落下させて、外気と熱交換させて得られた冷却水を、筐体４の下部周囲に配置された水溜に集めて、必要に応じてフィルターを通して、冷却水を水入口１より循環させる構造にしてもよい。
第１図の長繊維強化樹脂構造体製造装置において、クロスヘッドダイ１３の入口１９に繊維ロービング２１が供給され、樹脂供給口１２に溶融樹脂が供給され、含浸部１４において、繊維ロービングに樹脂が含浸され、クロスヘッドダイ１３の出口に設けられた賦形ダイ１５から溶融樹脂含浸ロービング２２として引出される。
繊維ロービング２１は、予め繊維ロービング２１を挟み付けるローラー対のような開繊装置１８により、それぞれ平面的に開繊されて樹脂が含浸されやすいようにすることが好ましい。
実際には、例えば３０本の繊維ロービングが、５本の繊維ロービング毎に一つの束に纏められ、６束がローラー対により開繊される。
繊維ロービングはローラー対までは、一本ごとにテンションがかけられ、ダイの中で複数の繊維ロービングが束になることもあるし、１本毎にダイを通過することもある。
含浸部１４は、繊維ロービング２１に樹脂を合流させて含浸させる狭義のクロスヘッド構造のみでもよいが、それに続く樹脂の均一な含浸を促進させる部分をも含む広義のクロスヘッド構造でもよい。
含浸部１４は、障壁同士の組み合わせ、障壁と固定バーなどとの組み合わせなど特に限定されない。
該障壁同士としては、例えば、樹脂含浸繊維ロービングの引取方向に一対の波打つ平面状の障壁が挙げられる。
賦形ダイ１５には賦形孔が、通常多数設けられる。一般にクロスヘッドダイでは、多数の繊維ロービングが供給され、数本が纏められて、一つの含浸用繊維ロービングとなり、そのような含浸用繊維ロービングが平面的にいくつか並べられる。従って、賦形ダイ１５には、例えば、横一列に賦形孔が並んでいる。
賦形孔５により所望の断面形状を有する樹脂含浸繊維ロービングに賦形され、例えば、ストランド状、テープ状、シート状等所望の形状に賦形される。
クロスヘッドダイや賦形ダイは、温度制御されていることが好ましい。温度制御は、ダイ内の温度、例えば、樹脂供給口近辺の温度を検出し、設定温度に対応した加熱を行う。用いる加熱手段については、特に限定するものではないが、例えば、ダイ内に電熱による加熱手段を装着する方法、熱媒体をダイ内に循環させる方法などのダイに装着されるもの、又は、ダイ外から赤外線、熱風などで加熱する方法がある。これらの中、電熱によりダイ内、或いはダイ外から加熱することが好ましい。
賦形ダイ１５から出た溶融樹脂含浸繊維ロービング２２は、次工程に設けられた本発明に係る冷却槽３により冷却され、樹脂が固化され、樹脂含浸繊維ロービング２３が得られる。
冷却槽３の次の工程には、引取装置１６が設けられる。引取装置１６としては、特に制限はないが、好ましくはベルト対が挙げられる。樹脂含浸繊維ロービング２３をベルト対で挟みつけながら回転することにより、後方へ送り出す、即ち、前方に対しては引っ張る力として作用し、これにより繊維ロービング２１がクロスヘッドダイ１３に供給され、クロスヘッドダイ内を移動して樹脂含浸され、引出される。
排出された樹脂含浸繊維ロービング２３は、そのままストランドとして成形工程等に移送することもできるが、一般的には、射出成形等に供するため、引取装置１６の次工程に、ペレタイザー１７が設けられ、所定の長さにカットされ、長繊維強化樹脂ペレットまたは短繊維強化樹脂ペレットとされる。好ましくは、長繊維強化樹脂ペレットである。
長繊維強化樹脂ペレットの長さは、３〜５０ｍｍ、好ましくは５〜４０ｍｍ、さらに好ましくは５〜３０ｍｍである。
ペレットの長さが、上記範囲より短すぎると長繊維強化の特徴が損なわれ、長すぎると成形に使用する際に、押出機のホッパーなどでブリッジを起こし、供給に不具合を生じやすい。
樹脂含浸繊維ロービング２３中の、繊維／樹脂の重量比は７０％／３０％〜２０％／８０％、好ましくは６５％／３５％〜２５％／７５％、さらに好ましくは６３％／３７％〜３０％／７０％（ここで、繊維と樹脂の合計は１００％である）である。
繊維に対する樹脂の含浸比率が、上記範囲より過少になると樹脂の含浸が十分に行えず、上記範囲より過大になると経済的でなくなる。
本発明で用いられる繊維ロービングの材質としては特に制約はなく、例えば、Ｅ−ガラス、Ｄ−ガラス等のガラス繊維；ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、レーヨン系等の炭素繊維；ボロン繊維、鉱物繊維等の無機繊維；ステンレス、黄銅等の金属繊維；超高分子量ポリエチレン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、液晶性芳香族ポリエステル繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維、ポリｍ−フェニレンイソフタルアミド繊維等のアラミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、綿、ジュート等のセルロース繊維等の有機繊維；又はそれらの混合物が挙げられる。
繊維ロービングの形態は、ロービング、ヤーン等の連続した繊維であればいずれも使用でき、本発明ではこれらをロービングと総称する。
また、これらの繊維は、樹脂との接着性をよくするため、表面処理剤で処理したものであってもよい。かかる強化用繊維束は、次にクロスヘッドにおいて熱可塑性樹脂の溶融物を含浸させるに先立ち、予め加熱し高温の強化用繊維束を樹脂の溶融物と接触させるのが好ましく、またテンションロール等の開繊装置で開繊しておくのが好ましい。
樹脂の材質としては、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、生分解性樹脂、非生分解性樹脂、合成樹脂、天然産製樹脂、汎用樹脂、エンジニアリング樹脂、ポリマーアロイ等、いずれの種類の樹脂でもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；ポリスチレン；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芳香族ポリエステル；ポリエチレンスクシネート、ポリブチレンアジペート、これらのカプロラクトン３元共重合体等の脂肪族ポリエステル；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン４６等のポリアミド；ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド等のエンジニアリング樹脂が挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合して使用してもよい。樹脂としては、通常、射出成形、押出成形等の各種成形加工に用いられるような高分子量で、これを繊維に含浸した場合、それだけで十分な補強効果を発揮するものが好ましい。
また、本発明に係る長繊維強化熱可塑性樹脂構造体には、必要に応じて、樹脂添加剤や充填剤、例えば酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤等の安定剤、帯電防止剤、潤滑剤、可塑剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、結晶化促進剤、染料や顔料等の着色剤、タルク等の充填剤を配合することも可能である。これらは、熱可塑性樹脂２に予め配合された形で用いることができる。
なお、本発明は、連続繊維含浸フィルム、もしくはシート成形用のダイや、連続繊維含浸パイプ成形用ダイにも適用できる。
【実施例】  以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものでない。
本実施例では下記のものを使用した。
樹脂：含浸用樹脂としては、ホモポリプロピレン（メルトインデックス６０ｇ／１０分）９８重量％と、無水マレイン酸２重量％変性ポリプロピレン２重量％との混合物を使用した。
強化繊維：ガラス繊維ロービングとして、径１７μｍのガラス単繊維４０００本の束（サイジング処理品）を使用した。
（実施例１）
冷却槽としては第２図に示すような構造のものであり、冷却槽の長さ、即ち引込側水出口２ａと引出側水出口２ｂの間隔が０．６ｍ、水出口２ａと２ｂはそれぞれ単一の横孔であり孔幅が１５ｃｍ、孔高さ（鉛直方向の長さである。）が１ｃｍ、冷却槽の深さは１０ｃｍである。
冷却水は、イオン交換水を使用し、底部中央に設けられた水入り口から２５℃、１０リットル／分で供給し、多孔板を通して上昇させ、引込側水出口２ａと引出側水出口２ｂから排出させた。
上記冷却槽を用い、その他の部分は通常の長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置を使用し、ガラス繊維ロービング４本を供給して、開繊した後、溶融した上記ポリプロピレンを押出機より供給し、クロスヘッドダイを通して繊維ロービングに樹脂を２００〜２２０℃で含浸させ、賦形ダイ（孔径３ｍｍ）から溶融樹脂含浸繊維ロービング２２を１５ｍ／分で引取り、冷却槽で８０〜９０℃まで水冷し、空冷乾燥後、ペレタイザーにより切断し、ガラス繊維濃度５０重量％のペレットを得た。ペレットの表面には凹凸は見られず、繊維の露出も無かった。
（比較例１）
上記冷却槽の代りに、従来の水スプレー式冷却装置（冷却部長さ２．０ｍ）を設け、２５℃のイオン交換水を３０リットル／分で供給して冷却した以外は実施例１と同様に行った。ペレットの表面には凹凸が見られ、繊維の露出が部分的に生じた。また、供給水量が多く必要であった。
（実施例２）
冷却槽の長さ、即ち引込側水出口２ａと引出側水出口２ｂの間隔が１．０ｍである以外は実施例１と同様の構造の冷却槽を使用し、溶融樹脂含浸繊維ロービング２２の引取速度を３０ｍ／分にした以外は、実施例１と同様に行った。
この結果、ペレットの表面には凹凸は見られず、繊維の露出も無かった。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、長繊維強化樹脂構造体を、側面にへこみや繊維の露出の増加を生じることなく、設置空間的に効率よく冷却して製造することができ、また運転開始時の多数の溶融樹脂含浸繊維ロービングの冷却槽への挿入が容易であるので、他品種の生産時の切替も容易である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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