繊維強化熱可塑性樹脂複合材料、その製造方法、及び、その製造装置
【課題】母材が熱可塑性樹脂である、強度向上した繊維強化樹脂複合材料、製造方法、及び、その製造装置を提供する。
【解決手段】強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料であって、熱可塑性樹脂によって形成された管状材１２と、その内側に配設された束状の強化用繊維１５からなる第１の紐状材１０と、束状の強化用繊維からなる第２の紐状材２０とが組まれて形成された組物である素材が、加熱加圧された後に冷却されて形成されている。
【解決手段】強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料であって、熱可塑性樹脂によって形成された管状材１２と、その内側に配設された束状の強化用繊維１５からなる第１の紐状材１０と、束状の強化用繊維からなる第２の紐状材２０とが組まれて形成された組物である素材が、加熱加圧された後に冷却されて形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化用繊維によって強化された熱可塑性樹脂である、繊維強化熱可塑性樹脂複合材料、その製造方法、及び、その製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂（プラスチック）には種々の利点があるが、強度の点で欠点がある。このため、炭素繊維，ガラス繊維等の強化用繊維によって強化された繊維強化樹脂複合材料が重要視されている。
【０００３】
繊維強化樹脂複合材料としては、母材（マトリックス）が熱硬化性樹脂のものがよく知られている。母材が熱硬化性樹脂であると、その母材と強化用繊維とを容易に強固に結合（一体化）させることができるからである。なお、母材が熱硬化性樹脂である繊維強化樹脂複合材料の一例として、特許文献１に記載されているものがある。
しかしながら、熱硬化性樹脂を使用した繊維強化樹脂複合材料は、リサイクルや二次加工をしにくいという欠点がある。
【０００４】
その点で、母材が熱可塑性樹脂である繊維強化樹脂複合材料が着目されている。すなわち、母材が熱可塑性樹脂の繊維強化樹脂複合材料は、リサイクルや二次加工をしやすいからである。
しかしながら、熱可塑性樹脂は強化用繊維に対する含浸が困難なため、母材が熱可塑性樹脂である繊維強化樹脂複合材料は、母材が熱硬化性樹脂の繊維強化樹脂複合材料と比較して強度の点で劣っているとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０５９３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、母材が熱可塑性樹脂であって強度の高い繊維強化熱可塑性樹脂複合材料、その製造方法、及び、その製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧する加熱加圧工程と、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された形状を維持しつつ当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却する冷却工程とを有する、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【０００８】
ここで、「前記加熱加圧工程において形成された形状を維持しつつ」には、「前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ」という態様も含まれる。このことは、この発明の従属項に係る発明においても同様である。
また、「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材」には、「熱可塑性樹脂によって形成された管状材に強化用繊維が収容されて形成されている紐材」がある。「強化用繊維」には、「束状の強化用繊維」も含まれる。このことは、この発明の従属項に係る発明、並びに、請求項３，請求項４，請求項６に係る発明、及び、それらの従属項に係る発明においても同様である。
【０００９】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、加熱加圧工程において、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が加熱及び加圧されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態となるとともに、圧縮される。
次に、冷却工程において、その加圧されて形成された形状が維持されつつ冷却されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が固化する。
このようにして、繊維強化樹脂複合材料が製造される。
【００１０】
そして、上述のようにして素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態になった際に、その素材がもともと熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は強化用繊維に十分になじむ。また、加圧もされるために、さらによくなじむ。そして、その後、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する。
このため、この発明によって製造される繊維強化樹脂複合材料では、母材が熱可塑性樹脂であるが、十分に高い強度が得られる。
また、この発明によって製造される繊維強化樹脂複合材料は、母材が熱可塑性樹脂であるため、母材が熱硬化性樹脂の場合と比較して、リサイクルや二次加工をしやすいのである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法であって、前記加熱加圧工程の前に、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱する予熱工程を有する、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【００１２】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、請求項１に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法においては、まずは、予熱工程において、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が、その素材のうちの熱可塑性樹脂の融点未満まで加熱される。このため、その素材が柔軟性を有することになる場合があり、その場合は、次の加熱加圧工程における加工が、より円滑に行われることとなる。すなわち、次の加熱加圧工程における加熱によって、素材が所定の温度までに迅速に到達しやすくなるため、同工程における加圧によって、素材が圧縮されやすく、所定の形状にまで変形しやすくなる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ加熱加圧工程と冷却工程とによる加工を行うものであり、前記加熱加圧工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの上流側の部分において、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧するものであり、前記冷却工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの下流側の部分において、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの少なくとも表面を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却するものである、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【００１４】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、請求項１に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法による作用効果と同様の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この繊維強化樹脂複合材料製造方法においては、一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に素材を移動させつつ、加熱加圧工程と冷却工程とによる加工が行われる。すなわち、加熱冷却キャビティの上流側の部分において、加熱加圧工程による加熱加圧が行われ、加熱冷却キャビティの下流側の部分において冷却工程による冷却が行われる。
このため、仮に素材を移動させない場合は、各工程のたびごとに加熱冷却キャビティを高温にしたり低温にしたりする必要があるが、この発明ではそのような必要がなく、能率的に各工程の加工が行われるとともに、省エネルギーが図られる。
なお、加熱冷却キャビティの下流側の部分において素材の表面のみが当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却される場合には、素材が加熱冷却キャビティを脱した後に、常温の雰囲気によって、素材の全体が当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却され、ひいては雰囲気と同じ常温になる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、一方向に延びる予熱キャビティ及びその延長線上において一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ予熱工程と加熱加圧工程と冷却工程とによる加工するものであり、前記予熱工程は、前記予熱キャビティにおいて、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱するものであり、前記加熱加圧工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの上流側の部分において、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧するものであり、前記冷却工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの下流側の部分において、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却するものである、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【００１６】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、請求項２に係る発明及び請求項３に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法による作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法においては、一方向に延びる予熱キャビティ及びその延長線上において一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ予熱工程と加熱加圧工程と冷却工程とによる加工が行われる。
このため、素材を予熱キャビティ及び加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させることによって、予熱工程の加工と、加熱加圧工程・冷却工程の加工を行うことができる。このため、素材を予熱キャビティから加熱冷却キャビティに移す作業を能率的に行うことができ、繊維強化樹脂複合材料を能率的に製造することが可能である。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法であって、前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材が、熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有するものであり、前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と組まれる前記強化用繊維が束状のものである、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【００１８】
すなわち、この発明は、請求項１〜請求項４に係る発明において、その「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材」が「熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材と、束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材」に置き換えられたものである。
【００１９】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、請求項１〜請求項４のいずれかに係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この発明の繊維強化樹脂複合材料では、素材のうちの紐材が熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有するものであるため、当該素材である組物を能率良く製造することができる。
それとともに、前述のようにして素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態になった際に、その素材がもともと熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は、もともと熱可塑性樹脂の管状材の内側に存在していた束状の強化用繊維、及び、紐材と組まれていた束状の強化用繊維に十分になじみ、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する。
このため、この発明の繊維強化樹脂複合材料では、母材が熱可塑性樹脂であるが、十分に高い強度が得られる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、成形装置と引抜装置とを有し、前記成形装置は、自身を貫通する状態で一方向に延び、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材を収容する加熱冷却キャビティを有し、前記成形装置のうちの上流側の部分は、前記加熱冷却キャビティに収容されている前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧する加熱加圧ゾーンであり、前記成形装置のうちの下流側の部分は、前記加熱冷却キャビティに収容されている前記素材について、前記加熱加圧ゾーンにおいて形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの少なくとも表面を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却する冷却ゾーンであり、前記引抜装置は、前記成形装置の下流側に設けられ、前記成形装置によって加熱加圧された後に冷却されて形成された繊維強化樹脂複合材料を前記加熱冷却キャビティの延長線方向に移動させるものである、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００２１】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、成形装置（加熱冷却キャビティ）のうちの加熱加圧ゾーンにおいて素材が加熱加圧され、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が加熱及び加圧されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態となるとともに、圧縮される。
次に、同じく冷却ゾーンにおいて、その加圧されて形成された断面形状が維持されつつ冷却されることによって、少なくとも素材の表面において、その素材のうちの熱可塑性樹脂が固化する。
なお、冷却ゾーンにおいて素材の表面のみが当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却される場合には、素材が冷却キャビティを脱した後に、常温の雰囲気によって、素材の全体が当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却され、ひいては雰囲気と同じ常温になる。
このようにして、請求項３に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法が円滑に実施される。
【００２２】
また、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置においては、その繊維強化樹脂複合材料が引抜装置によって加熱冷却キャビティの延長線方向に移動させられることによって、素材が加熱冷却キャビティに導入され、加熱冷却キャビティ内を移動し、上述のように各ゾーンにおいて加工される。
こうして、成形装置の加熱冷却キャビティに沿って延びる繊維強化樹脂複合材料が連続的に形成される。
このようにして、この繊維強化樹脂複合材料製造装置では、素材から能率的に繊維強化樹脂複合材料が製造される。
【００２３】
なお、この発明に従属する発明として、この発明における「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材」が「熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有するもの」に限定され、「前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と組まれる前記強化用繊維」が「束状のもの」に限定された態様がある。
すなわち、この発明における「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材」が「熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材と、束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材」に置き換えられた態様である。
このことは、この発明の従属項に係る発明についても同様である。
【００２４】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、さらに予熱装置を有し、その予熱装置は、前記成形装置の上流側において、当該成形装置と隙間を隔てて直列的に配置され、自身を貫通する状態で一方向に延び前記素材を収容する予熱キャビティを有し、その予熱キャビティに収容されている前記素材を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱するものであり、前記成形装置の前記加熱冷却キャビティは、前記予熱装置の予熱キャビティの延長線上に位置するものである、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００２５】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、請求項６に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置においては、成形装置の上流側に予熱装置を有し、その予熱キャビティにおいて、素材が、その素材のうちの熱可塑性樹脂の融点未満まで加熱される。このため、その素材が柔軟性を有することになる場合があり、その場合は、その下流側の成形装置のうちの加熱加圧ゾーンにおける加工が、より円滑に行われることとなる。すなわち、その下流側における成形装置のうちの加熱加圧ゾーンにおける加熱によって、素材が所定の温度にまで迅速に到達しやすくなるため、同ゾーンにおける加圧によって、素材が圧縮されやすく、所定の形状にまで変形しやすくなる。
このようにして、請求項４に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法が円滑に実施される。
【００２６】
また、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置においては、その繊維強化樹脂複合材料が引抜装置によって加熱冷却キャビティの延長線方向に移動させられることによって、素材が予熱キャビティに導入され、予熱キャビティ内を移動し、上述のように加工（予熱）され、その後、予熱キャビティから加熱冷却キャビティに移行し、加熱冷却キャビティ内を移動し、前述のように各ゾーンにおいて加工される。
こうして、予熱装置の予熱キャビティ及び成形装置の加熱冷却キャビティに沿って延びる繊維強化樹脂複合材料が連続的に形成される。
このようにして、この繊維強化樹脂複合材料製造装置では、素材から能率的に繊維強化樹脂複合材料が製造される。
【００２７】
請求項８に係る発明は、請求項６又は請求項７に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、前記成形装置のうち前記加熱加圧ゾーンの少なくとも一部においては、その上流側から下流側に向かうにつれて前記加熱冷却キャビティの断面の大きさが徐々に小さくなるものであり、前記成形装置のうち前記冷却ゾーンにおいては、その上流側から下流側にわたっていずれの部位においても、前記加熱冷却キャビティの断面の大きさが前記加熱加圧ゾーンのうちの下流端における当該加熱冷却キャビティの断面の大きさと同一のものである、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００２８】
「前記成形装置のうち前記加熱加圧ゾーンの少なくとも一部においては、」の一例として、「前記成形装置のうち前記加熱加圧ゾーンにおいては、」がある。
【００２９】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、請求項６又は請求項７に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、成形装置の加熱加圧ゾーンの少なくとも一部においては、その上流側から下流側に向かうにつれて加熱冷却キャビティの断面の大きさが小さくなるものであるため、素材は、その加熱冷却キャビティ（加熱加圧ゾーン）を下流側に向かって移動することによって加圧され圧縮される。
一方、成形装置の冷却ゾーンにおいては、その上流側から下流側にわたっていずれの部位においても、加熱冷却キャビティの断面の大きさが加熱加圧ゾーンのうちの下流端における加熱冷却キャビティの断面と同一のものであるため、素材は、その加熱冷却キャビティ（冷却ゾーン）を下流側に向かって移動することによって、加熱加圧ゾーン（その下流端）において形成された断面形状を維持した状態で冷却固化する。
こうして、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、所定の断面形状を有する繊維強化樹脂複合材料を円滑に製造することができる。
【００３０】
請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、前記予熱装置の前記予熱キャビティの下流端における断面の大きさよりも、前記成形装置の前記加熱冷却キャビティの上流端における断面の大きさの方が大きくされている、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００３１】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、請求項８に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、素材が予熱装置の予熱キャビティ内を下流側に移動した後に成形装置の加熱冷却キャビティ内に進入しようとする際に、その素材の表面に傷がついたり乱れが生じたりすることを防止することができる。
【００３２】
請求項１０に係る発明は、請求項８又は請求項９に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、前記予熱装置と前記成形装置との間の距離が可変である、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００３３】
「前記予熱装置と前記成形装置との間の距離が可変である」の代表例として、「前記予熱装置が前記成形装置に対して接近・離隔する方向に移動可能である」という態様がある。
【００３４】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、請求項８又は請求項９に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、素材が成形装置の加熱冷却キャビティ内を下流側に移動する際に、その素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融し、その溶融状態の熱可塑性樹脂の一部が下流側に移動し得ない場合には、その溶融状態の熱可塑性樹脂は加熱冷却キャビティ内に滞り、さらには加熱冷却キャビティの上流端から流出しようとする。
その際、予熱装置と成形装置との間の距離を適宜調整する（離隔させる）することによって、上述のように加熱冷却キャビティから流出しようとする溶融状態の熱可塑性樹脂が予熱装置の予熱キャビティ内に流入することを防止することができる。
【００３５】
請求項１１に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料であって、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と、束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上に加熱されつつ加圧された後に、その加圧されて形成された形状が維持されつつ前記熱可塑性樹脂の融点未満まで冷却されて形成された、繊維強化樹脂複合材料である。
【００３６】
ここで、「その加圧されて形成された形状が維持されつつ」には、「その加圧されて形成された断面形状が維持されつつ」という態様も含まれる。
また、この発明を限定した発明として、「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材」を「熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材」に限定したものがある（このことを限定発明ということとする）。
【００３７】
この発明の繊維強化樹脂複合材料は、その素材が熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であり、それが加熱及び加圧されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態となるとともに圧縮され、その後、その加圧されて形成された形状が維持されつつ冷却されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が固化することによって製造される。
【００３８】
そして、上述のようにして素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態になった際に、その素材がもともと熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材（前述の限定発明においては、熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材）と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は強化用繊維に十分になじむ。また、加圧され圧縮されることによって、さらによくなじむ。そして、その後、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する。
さらには、その素材がもともと熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は、もともと紐材において熱可塑性樹脂とともにあった束状の強化用繊維、及び、紐材と組まれていた束状の強化用繊維に十分になじみ、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する（前述の限定発明においては、その素材がもともと熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は、もともと熱可塑性樹脂の管状材の内側に存在していた束状の強化用繊維、及び、紐材と組まれていた束状の強化用繊維に十分になじみ、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する）。
このため、この発明の繊維強化樹脂複合材料では、母材が熱可塑性樹脂であるが、十分に高い強度が得られる。
また、この発明の繊維強化樹脂複合材料は、母材が熱可塑性樹脂であるため、母材が熱硬化性樹脂の場合と比較して、リサイクルや二次加工をしやすいのである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料の素材（繊維強化樹脂複合材料素材）のうちの第１の紐状材を拡大して示す斜視図であり、（ｂ）は、同じく第２の紐状材を拡大して示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置を拡大して示す縦断面図（当該装置の長さ方向に延びる鉛直面で仮想的に切断した図）である。
【図６】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置の各装置を示す図である。（ａ）は、予熱装置の下流端を示す図である。（ｂ）は、成形装置の上流端を示す図であり、（ｃ）は、同じく成形装置の下流端を示す図である。（ｄ）は、引抜装置を示す図である。
【図７】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置のうち成形装置の上流端を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
次に、本発明の一実施例について図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて、本発明の実施例である繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の素材について説明する。
その素材から、繊維強化樹脂複合材料４０（図２）が製造される。
【００４１】
その素材は、ともに複数本の２種類の紐状材（第１の紐状材１０，第２の紐状材２０）が組まれて形成された組物である。
組物の一例においては、繊維が周方向に螺旋状に連続しており、これら２種類の紐状材は、組糸、中央糸、中心糸として用いられる。組糸は長手方向に対して斜めに連続的に配向され、中央糸は長手方向に対して組糸間に挿入されている。そして、中心糸は円筒組物内部に挿入するように配置されている。
【００４２】
図１（ａ）に示すように、第１の紐状材１０（本発明の紐材に該当する）は、各々、管状材１２の内側に多数（複数）の強化用繊維１５が収容されて形成されている。この第１の紐状材１０のことを強化用繊維収容管状材１０ともいうこととする。
管状材１２は、熱可塑性樹脂によって（線状の熱可塑性樹脂によって形成された紐によって）管状に形成されている。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン，アクリル等の汎用樹脂やポリ乳酸樹脂等の植物由来性樹脂、及び、ナイロン，ピーク等のエンジニアリングプラスチック等がある。
【００４３】
図１（ｂ）に示すように、第２の紐状材２０（本発明の束状の強化用繊維に該当する）は、多数の強化用繊維２５が平行に束ねられて形成されている。この第２の紐状材２０のことを強化用繊維集合体２０ともいうこととする。
第１の紐状材１０の強化用繊維１５，第２の紐状材２０の強化用繊維２５の材質としては、ガラス繊維，炭素繊維，アラミド繊維等の無機繊維、及び、ジュート，ケナフ等の有機繊維等とがある。なお、第１の紐状材１０の強化用繊維１５と、第２の紐状材２０の強化用繊維２５とは、同種のものであっても、異種のものであってもよい。
【００４４】
そして、素材は、第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０と第２の紐状材（強化用繊維集合体）２０とが組まれて、帯状に形成されている。この素材は、可撓性を有している。
また、第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０の数と第２の紐状材（強化用繊維集合体）２０の数は、同一であっても、異なっていてもよい。
また、素材は帯状ではなく、筒状に形成されていてもよい。その場合は、筒状の繊維強化樹脂複合材料が好適に製造される。
【００４５】
次に、上述の素材（３０）から繊維強化樹脂複合材料４０（図２）を製造するための繊維強化樹脂複合材料製造装置の一例について、図３〜図７に基づいて説明する。
この実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置は、図２に示すように、直角を挟むＶ字状断面を有し長く延びる繊維強化樹脂複合材料４０を製造するためのものである。
なお、繊維強化樹脂複合材料（４０）は、平面状の帯状のものであってもよいし、円筒状のものであってもよい。その場合は、それに対応した繊維強化樹脂複合材料製造装置が使用される。
【００４６】
図３〜図６に示すように、この繊維強化樹脂複合材料製造装置は、上流側から下流側に向かうにつれて、予熱装置５０，成形装置６０，引抜装置７０を有している。
【００４７】
予熱装置５０は、素材３０を加圧することなく予備的に加熱するものである。
図３〜図６に示すように、予熱装置５０は、下型５１及び上型５４を有している。予熱装置５０は、自身の長さ方向（溝５２の延びる方向）に沿って変位可能に設置されており、成形装置６０に対して接近・離隔可能である。
下型５１は、上下動不能に設けられている。上型５４は、上下動可能に設けられており、下型５１に対して接近・離隔可能である。
下型５１は、溝５２を有している。溝５２は、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）の断面を有している。溝５２は、下型５１の長さ方向に沿っていずれの部位においても同じ断面形状をしている。
【００４８】
下型５１の溝５２に対応して、上型５４は、突条５５を有している。突条５５は、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）の断面を有している。
図５及び図６（ａ）に示すように、下型５１の溝５２と上型５４の突条５５との間にキャビティ（予熱キャビティ）５８が形成される。
予熱キャビティ５８は、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）断面を有するとともに、下型５１及び上型５４の長さ方向に沿って長く延びている。予熱キャビティ５８の厚さは、その全長において、同一である。
【００４９】
図３，図５，図６に示すように、下型５１には、その長さ方向に沿って、複数のヒータ５３（電熱線）が配設されている。上型５４にも、その長さ方向に沿って、複数のヒータ５６（電熱線）が配設されている。
両ヒータ５３，５６によって、下型５１及び上型５４は高温とされる。そして、素材３０は、第１の紐状材１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂の融点（溶融温度）に近いが、それよりも低い温度にまで加熱される。
そのようになるように、下型５１及び上型５４の温度が調整される。
【００５０】
図３〜図６に示すように、成形装置６０は、予熱装置５０とほぼ同様の構造を有している。すなわち、成形装置６０も下型６１及び上型６４を有している。成形装置６０は、自身の長さ方向（溝６２の延びる方向）に沿って変位不能に設置されている。
下型６１は位置固定的（上下動不能）に設置されている。上型６４は、上下動可能に設けられており、下型６１に対して接近・離隔可能である。
成形装置６０のうちの上流側（予熱装置５０の側）の略半部は加熱加圧ゾーン６０Ａであり、同じく下流側（引抜装置７０の側）の略半部は冷却ゾーン６０Ｂである。
【００５１】
下型６１は、溝６２を有している。溝６２は、略下半部がＶ字状（直角を挟むＶ字状）であり略上半部が一対の鉛直線の断面を有している。
下型６１の溝６２に対応して、上型６４は、突条６５を有している。突条６５は、その略下半部がＶ字状（直角を挟むＶ字状）であり、その略上半部が一対の鉛直線である断面を有している。
図５及び図６（ｂ）（ｃ）に示すように、下型６１の溝６２と上型６４の突条６５との間にキャビティ（加熱冷却キャビティ）６８が形成される。加熱冷却キャビティ６８は、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）断面を有するとともに、下型６１及び上型６４の長さ方向に沿って長く延びている。
【００５２】
加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて、溝６２は、下型６１の長さ方向に沿って、その上流側から下流側に向かって、その深さが徐々に浅くなるように形成されている。
同じく加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて、突条６５（そのうちの略過半部のＶ字状断面を有する部分）は、上型６４の長さ方向に沿って、その上流側から下流側に向かって、徐々に大きくなるように形成されている。
このため、加熱加圧ゾーン６０Ａにおいては、その上流側からその下流側に向かうにつれて、加熱冷却キャビティ６８の厚み（下型６１の溝６２と上型６４の突条６５と間隔）は徐々に薄くなっている。すなわち、加熱冷却キャビティ６８の断面の大きさは徐々に小さくなっている。
このため、素材３０は、加熱加圧ゾーンを上流側から下流側に移動する際に、加圧されることになる。
【００５３】
一方、冷却ゾーン６０Ｂにおいては、溝６２は、下型６１の長さ方向に沿っていずれの部位においても、その深さ（断面の大きさ）が、加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端におけるものと同一である。
同じく冷却ゾーン６０Ｂにおいて、突条６５（そのうちの略過半部のＶ字状断面を有する部分）は、上型６４の長さ方向に沿っていずれの部位においても、その大きさが、加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端におけるものと同一である。
このため、冷却ゾーン６０Ｂにおいては、加熱冷却キャビティ６８の厚み（下型６１の溝６２と上型６４の突条６５と間隔）は、その上流側からその下流側にわたって、加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端におけるのものと同一である。すなわち、加熱冷却キャビティ６８の断面の大きさは、冷却ゾーン６０Ｂの全長にわたって加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端におけるものと同一である。
【００５４】
図３，図５，図６に示すように、下型６１には、その長さ方向に沿って、複数のヒータ６３（電熱線）が配設されている。上型６４にも、その長さ方向に沿って、複数のヒータ６６（電熱線）が配設されている。
両ヒータ６３，６６によって、下型６１及び上型６４は高温とされる。
【００５５】
そして、加熱加圧ゾーン６０Ａにおいては、素材３０は、第１の紐状材１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂の融点（溶融温度）よりも高い温度にまで加熱される。そのようになるように、下型６１及び上型６４のうちの加熱加圧ゾーン６０Ａにおける温度が調整される。
【００５６】
一方、冷却ゾーン６０Ｂにおいては、素材３０は、第１の紐状材１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂の融点（溶融温度）よりも低い温度にまで冷却される。そのようになるように、下型６１及び上型６４のうちの冷却ゾーン６０Ｂにおける温度が調整される。
すなわち、冷却ゾーン６０Ｂにおける「冷却」とは、そのように素材３０の温度を下げることをいうのであり、必要に応じて、下型６１及び上型６４は、常温（室温）よりも高くなるように加熱される。
【００５７】
図４及び図５に示すように、成形装置６０と予熱装置５０との間には隙間が存在している。前述したように予熱装置５０は自身の長さ方向に沿って変位可能に設置されており、成形装置６０に対して接近・離隔可能であるため、成形装置６０と予熱装置５０との間の隙間が可変である。
【００５８】
成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８は、予熱装置５０の予熱キャビティ５８の延長線上に位置している。そして、図５，図６（ａ）（ｂ），図７に示すように、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８のうちの上流端における大きさは、予熱装置５０の予熱キャビティ５８の断面の大きさ）よりも大きくされている。すなわち、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８のうちの上流端における大きさは、予熱装置５０から流出する繊維樹脂素材３０の断面の大きさよりも、大きくされている。
【００５９】
図４に示すように、引抜装置７０は、上下に対をなす３組のローラ７１，７４を有している。すなわち、下側ローラ７１及び上側ローラ７４が各々対応して３つずつ設けられている。
図３〜図６に示すように、各下側ローラ７１の周縁部には、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）の断面を有する溝７２が形成されている。
各上側ローラ７４の周縁部には、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）の断面を有する突縁部７５が形成されている。
【００６０】
各下側ローラ７１の下端部（溝７２）は、成形装置６０の下型６１（その下流端）の溝６２にほぼ対応している。各上側ローラ７４の上端部（突縁部７５）は、成形装置６０の上型６４（その下流端）における突条６５にほぼ対応している。
各々対をなす下側ローラ７１（そのうちの溝７２及びその近傍）と上側ローラ７４（その突縁部７５及びその近傍）は、ウレタン等、弾性を有する材質によって形成され、自然状態で両者は相互に密着（圧着）している。このため、両ローラ７１，７４の間に挿通される繊維強化樹脂複合材料４０は、両ローラ７１，７４によって挟圧され保持される。
【００６１】
上下に対をなす３組のローラ７１，７４は、上述のように両ローラ７１，７４によって挟圧され保持された状態の繊維強化樹脂複合材料４０が下流方向に移動するように、モータ（図示省略）の駆動によって各々回転する。
【００６２】
すなわち、引抜装置７０の位置（正確には、各下側ローラ７１の上端部（溝７２）と各上側ローラ７４の下端部（突縁部７５）とが密着する位置）は、予熱装置５０の予熱キャビティ５８及び成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８の延長線上に位置している。
そして、引抜装置７０は、予熱装置５０及び成形装置６０によって素材３０から形成された繊維強化樹脂複合材料４０を予熱キャビティ５８及び加熱冷却キャビティ６８の延長線方向に移動させる。
【００６３】
次に、この繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用及び効果について説明する。
図３〜図６に示すように、予熱装置５０及び成形装置６０によって製造された繊維強化樹脂複合材料４０が、引抜装置７０の上下に対をなす３組の下側ローラ７１及び上側ローラ７４に挟圧され、各ローラ７１，７４の回転によって、下流方向に移動する。
【００６４】
それに伴って、素材３０が、予熱装置５０の下型５１及び上型５４の間の予熱キャビティ５８内に順次導入され、予熱装置５０の下型５１及び上型５４（前述したように、ヒータ５３，５６によって加熱され、所定の温度とされている）によって予備的に加熱される（予熱工程）。
これによって、素材３０のうちの第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂が、溶融状態に近い柔軟性を有する状態になる。
【００６５】
次に、その素材３０が、成形装置６０の下型６１及び上型６４の間の加熱冷却キャビティ６８内に導入される。
その際、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８は予熱装置５０の予熱キャビティ５８の延長線上に位置しているとともに、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８のうちの上流端における大きさは、予熱装置５０の予熱キャビティ５８の大きさ（予熱装置５０から流出する素材３０の断面の大きさ）よりも大きくされているため（これらのことは前述）、図５〜図７に示すように、予熱装置５０から流出する素材３０が成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８内に進入する際に、その素材３０の表面に傷がついたり、乱れを生じさせることがなく、素材３０は円滑に成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８内に進入する。
【００６６】
図３〜図６に示すように、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８内に導入された素材３０は、成形装置６０のうちの加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて、加熱及び加圧される（加熱加圧工程）。
すなわち、加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて下型６１及び上型６４（前述したように、ヒータ６３，６６によって加熱され、所定の温度とされている）によって素材３０は加熱され、そのうちの第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂が溶融状態になる。
それとともに、前述したように加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて加熱冷却キャビティ６８の厚さ（大きさ）は上流側から下流側に向かうにつれて徐々に薄く（小さく）なっているために、素材３０が下流側に順次移動するのに伴って、素材３０は徐々に加圧されて徐々に圧縮され、その厚さは徐々に薄くなっていき、冷却ゾーン６０Ｂにおける加熱冷却キャビティ６８の大きさに対応した大きさになる。
また、上記のように素材３０が加熱されるとともに加圧される過程において、それまで管状材１２を構成していて溶融状態になった熱可塑性樹脂が、強化用繊維１５，２５とよくなじむ。
【００６７】
また、上流側から下流側に向かうつれて徐々に加熱冷却キャビティ６８の断面の大きさは小さくなっていく（このことは前述）ために、溶融状態になった熱可塑性樹脂の一部は、下流側に移動していくことができない。そのような溶融状態の熱可塑性樹脂の量が徐々に蓄積されていき、ついには、加熱冷却キャビティ６８の上流端から流出する。その際、予熱装置５０が上流側に移動され成形装置６０と予熱装置５０との距離が広げられることによって、その溶融状態の熱可塑性樹脂が予熱装置５０の予熱キャビティ５８内に流入することが防止される。
このようにして、素材３０から余分な熱可塑性樹脂が排除され、強化用繊維１５，２５の割合が高められることとなる。
【００６８】
次に、素材３０は、成形装置６０のうちの冷却ゾーン６０Ｂにおいて、冷却される（冷却工程）。
すなわち、冷却ゾーン６０Ｂにおいて、下型６１及び上型６４（前述したように、所定の温度とされている）によって素材３０は徐々に冷却されていき、少なくともその表面は固化する。
その際、前述したように、冷却ゾーン６０Ｂにおいては、加熱冷却キャビティ６８の厚さ（大きさ）は、その全長にわたって加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端における厚さ（大きさ）と同一である。このため、素材３０は、加熱加圧ゾーン６０Ａ（加熱加圧工程）において形成された断面形状を維持しつつ、少なくともその表面が冷却固化する。
【００６９】
その後、素材３０は、成形装置６０（その加熱冷却キャビティ６８）から流出し、常温（室温）の雰囲気によって強制的に冷却され、固化し、所定の形状の繊維強化樹脂複合材料４０となる。
そして、その繊維強化樹脂複合材料４０は、前述したように、引抜装置７０において下流側へ移動されるのである。
【００７０】
以上説明したように、この繊維強化樹脂複合材料製造装置では、素材３０から容易に繊維強化樹脂複合材料４０を製造することができる。
その際、熱可塑性樹脂によって形成された管状材１２の内側に多数の強化用繊維１５が収容されて形成されている第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０と、多数の強化用繊維２５が平行に束ねられて形成されている第２の紐状材（強化用繊維集合体）２０とが組まれて形成された素材３０が加熱されることによって、そのうちの管状材１２（熱可塑性樹脂）が溶融しつつ、その繊維強化樹脂複合材料素材が加圧されることによって、その溶融した熱可塑性樹脂が強化用繊維１５，２５によくなじみ、その後、その繊維強化樹脂複合材料素材が冷却されることによって熱可塑性樹脂と強化用繊維１５，２５とは十分に結合し、一体化する。
このため、この繊維強化樹脂複合材料４０は大きな強度を有するものとなる。
【００７１】
一方では、この繊維強化樹脂複合材料４０は、熱可塑性樹脂を使用するものであるために、熱硬化性樹脂を使用する場合と比較して、リサイクルや二次加工を容易に行うことができる。
すなわち、この繊維強化樹脂複合材料４０では、安価等でありながら、十分な強度を得ることができるのである。
【００７２】
なお、上記のものはあくまで本発明の一実施例にすぎず、当業者の知識に基づいて種々の変更を加えた態様で本発明を実施できることはもちろんである。
【００７３】
例えば、上記実施例の繊維強化樹脂複合材料（４０）はＶ字状断面を有するものであるが、円筒状のもの等、種々の形状のものが考えられる。
また、第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）（１０）と第２の紐状材（強化用繊維集合体）（２０）とは、上記実施例のような組み方ではなく、別の組み方で組まれてもよい。
また、第１の紐状材（１０）は、単なる線状であって管状ではない単数又は複数の熱可塑性樹脂と単数又は複数の線状の強化用繊維が束ねられて形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）（紐材）
１２ 管状材
１５ 強化用繊維
２０ 第２の紐状材（強化用繊維集合体）（束状の強化用繊維）
２５ 強化用繊維
３０ 素材
４０ 繊維強化樹脂複合材料
５０ 予熱装置
５８ 予熱キャビティ
６０ 成形装置
６８ 加熱冷却キャビティ
７０ 引抜装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化用繊維によって強化された熱可塑性樹脂である、繊維強化熱可塑性樹脂複合材料、その製造方法、及び、その製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂（プラスチック）には種々の利点があるが、強度の点で欠点がある。このため、炭素繊維，ガラス繊維等の強化用繊維によって強化された繊維強化樹脂複合材料が重要視されている。
【０００３】
繊維強化樹脂複合材料としては、母材（マトリックス）が熱硬化性樹脂のものがよく知られている。母材が熱硬化性樹脂であると、その母材と強化用繊維とを容易に強固に結合（一体化）させることができるからである。なお、母材が熱硬化性樹脂である繊維強化樹脂複合材料の一例として、特許文献１に記載されているものがある。
しかしながら、熱硬化性樹脂を使用した繊維強化樹脂複合材料は、リサイクルや二次加工をしにくいという欠点がある。
【０００４】
その点で、母材が熱可塑性樹脂である繊維強化樹脂複合材料が着目されている。すなわち、母材が熱可塑性樹脂の繊維強化樹脂複合材料は、リサイクルや二次加工をしやすいからである。
しかしながら、熱可塑性樹脂は強化用繊維に対する含浸が困難なため、母材が熱可塑性樹脂である繊維強化樹脂複合材料は、母材が熱硬化性樹脂の繊維強化樹脂複合材料と比較して強度の点で劣っているとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０５９３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、母材が熱可塑性樹脂であって強度の高い繊維強化熱可塑性樹脂複合材料、その製造方法、及び、その製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧する加熱加圧工程と、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された形状を維持しつつ当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却する冷却工程とを有する、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【０００８】
ここで、「前記加熱加圧工程において形成された形状を維持しつつ」には、「前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ」という態様も含まれる。このことは、この発明の従属項に係る発明においても同様である。
また、「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材」には、「熱可塑性樹脂によって形成された管状材に強化用繊維が収容されて形成されている紐材」がある。「強化用繊維」には、「束状の強化用繊維」も含まれる。このことは、この発明の従属項に係る発明、並びに、請求項３，請求項４，請求項６に係る発明、及び、それらの従属項に係る発明においても同様である。
【０００９】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、加熱加圧工程において、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が加熱及び加圧されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態となるとともに、圧縮される。
次に、冷却工程において、その加圧されて形成された形状が維持されつつ冷却されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が固化する。
このようにして、繊維強化樹脂複合材料が製造される。
【００１０】
そして、上述のようにして素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態になった際に、その素材がもともと熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は強化用繊維に十分になじむ。また、加圧もされるために、さらによくなじむ。そして、その後、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する。
このため、この発明によって製造される繊維強化樹脂複合材料では、母材が熱可塑性樹脂であるが、十分に高い強度が得られる。
また、この発明によって製造される繊維強化樹脂複合材料は、母材が熱可塑性樹脂であるため、母材が熱硬化性樹脂の場合と比較して、リサイクルや二次加工をしやすいのである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法であって、前記加熱加圧工程の前に、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱する予熱工程を有する、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【００１２】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、請求項１に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法においては、まずは、予熱工程において、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が、その素材のうちの熱可塑性樹脂の融点未満まで加熱される。このため、その素材が柔軟性を有することになる場合があり、その場合は、次の加熱加圧工程における加工が、より円滑に行われることとなる。すなわち、次の加熱加圧工程における加熱によって、素材が所定の温度までに迅速に到達しやすくなるため、同工程における加圧によって、素材が圧縮されやすく、所定の形状にまで変形しやすくなる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ加熱加圧工程と冷却工程とによる加工を行うものであり、前記加熱加圧工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの上流側の部分において、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧するものであり、前記冷却工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの下流側の部分において、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの少なくとも表面を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却するものである、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【００１４】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、請求項１に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法による作用効果と同様の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この繊維強化樹脂複合材料製造方法においては、一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に素材を移動させつつ、加熱加圧工程と冷却工程とによる加工が行われる。すなわち、加熱冷却キャビティの上流側の部分において、加熱加圧工程による加熱加圧が行われ、加熱冷却キャビティの下流側の部分において冷却工程による冷却が行われる。
このため、仮に素材を移動させない場合は、各工程のたびごとに加熱冷却キャビティを高温にしたり低温にしたりする必要があるが、この発明ではそのような必要がなく、能率的に各工程の加工が行われるとともに、省エネルギーが図られる。
なお、加熱冷却キャビティの下流側の部分において素材の表面のみが当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却される場合には、素材が加熱冷却キャビティを脱した後に、常温の雰囲気によって、素材の全体が当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却され、ひいては雰囲気と同じ常温になる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、一方向に延びる予熱キャビティ及びその延長線上において一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ予熱工程と加熱加圧工程と冷却工程とによる加工するものであり、前記予熱工程は、前記予熱キャビティにおいて、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱するものであり、前記加熱加圧工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの上流側の部分において、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧するものであり、前記冷却工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの下流側の部分において、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却するものである、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【００１６】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、請求項２に係る発明及び請求項３に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法による作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法においては、一方向に延びる予熱キャビティ及びその延長線上において一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ予熱工程と加熱加圧工程と冷却工程とによる加工が行われる。
このため、素材を予熱キャビティ及び加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させることによって、予熱工程の加工と、加熱加圧工程・冷却工程の加工を行うことができる。このため、素材を予熱キャビティから加熱冷却キャビティに移す作業を能率的に行うことができ、繊維強化樹脂複合材料を能率的に製造することが可能である。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法であって、前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材が、熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有するものであり、前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と組まれる前記強化用繊維が束状のものである、繊維強化樹脂複合材料製造方法である。
【００１８】
すなわち、この発明は、請求項１〜請求項４に係る発明において、その「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材」が「熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材と、束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材」に置き換えられたものである。
【００１９】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法では、請求項１〜請求項４のいずれかに係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この発明の繊維強化樹脂複合材料では、素材のうちの紐材が熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有するものであるため、当該素材である組物を能率良く製造することができる。
それとともに、前述のようにして素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態になった際に、その素材がもともと熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は、もともと熱可塑性樹脂の管状材の内側に存在していた束状の強化用繊維、及び、紐材と組まれていた束状の強化用繊維に十分になじみ、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する。
このため、この発明の繊維強化樹脂複合材料では、母材が熱可塑性樹脂であるが、十分に高い強度が得られる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、成形装置と引抜装置とを有し、前記成形装置は、自身を貫通する状態で一方向に延び、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材を収容する加熱冷却キャビティを有し、前記成形装置のうちの上流側の部分は、前記加熱冷却キャビティに収容されている前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧する加熱加圧ゾーンであり、前記成形装置のうちの下流側の部分は、前記加熱冷却キャビティに収容されている前記素材について、前記加熱加圧ゾーンにおいて形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの少なくとも表面を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却する冷却ゾーンであり、前記引抜装置は、前記成形装置の下流側に設けられ、前記成形装置によって加熱加圧された後に冷却されて形成された繊維強化樹脂複合材料を前記加熱冷却キャビティの延長線方向に移動させるものである、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００２１】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、成形装置（加熱冷却キャビティ）のうちの加熱加圧ゾーンにおいて素材が加熱加圧され、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が加熱及び加圧されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態となるとともに、圧縮される。
次に、同じく冷却ゾーンにおいて、その加圧されて形成された断面形状が維持されつつ冷却されることによって、少なくとも素材の表面において、その素材のうちの熱可塑性樹脂が固化する。
なお、冷却ゾーンにおいて素材の表面のみが当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却される場合には、素材が冷却キャビティを脱した後に、常温の雰囲気によって、素材の全体が当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却され、ひいては雰囲気と同じ常温になる。
このようにして、請求項３に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法が円滑に実施される。
【００２２】
また、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置においては、その繊維強化樹脂複合材料が引抜装置によって加熱冷却キャビティの延長線方向に移動させられることによって、素材が加熱冷却キャビティに導入され、加熱冷却キャビティ内を移動し、上述のように各ゾーンにおいて加工される。
こうして、成形装置の加熱冷却キャビティに沿って延びる繊維強化樹脂複合材料が連続的に形成される。
このようにして、この繊維強化樹脂複合材料製造装置では、素材から能率的に繊維強化樹脂複合材料が製造される。
【００２３】
なお、この発明に従属する発明として、この発明における「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材」が「熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有するもの」に限定され、「前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と組まれる前記強化用繊維」が「束状のもの」に限定された態様がある。
すなわち、この発明における「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材」が「熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材と、束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材」に置き換えられた態様である。
このことは、この発明の従属項に係る発明についても同様である。
【００２４】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、さらに予熱装置を有し、その予熱装置は、前記成形装置の上流側において、当該成形装置と隙間を隔てて直列的に配置され、自身を貫通する状態で一方向に延び前記素材を収容する予熱キャビティを有し、その予熱キャビティに収容されている前記素材を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱するものであり、前記成形装置の前記加熱冷却キャビティは、前記予熱装置の予熱キャビティの延長線上に位置するものである、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００２５】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、請求項６に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置においては、成形装置の上流側に予熱装置を有し、その予熱キャビティにおいて、素材が、その素材のうちの熱可塑性樹脂の融点未満まで加熱される。このため、その素材が柔軟性を有することになる場合があり、その場合は、その下流側の成形装置のうちの加熱加圧ゾーンにおける加工が、より円滑に行われることとなる。すなわち、その下流側における成形装置のうちの加熱加圧ゾーンにおける加熱によって、素材が所定の温度にまで迅速に到達しやすくなるため、同ゾーンにおける加圧によって、素材が圧縮されやすく、所定の形状にまで変形しやすくなる。
このようにして、請求項４に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造方法が円滑に実施される。
【００２６】
また、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置においては、その繊維強化樹脂複合材料が引抜装置によって加熱冷却キャビティの延長線方向に移動させられることによって、素材が予熱キャビティに導入され、予熱キャビティ内を移動し、上述のように加工（予熱）され、その後、予熱キャビティから加熱冷却キャビティに移行し、加熱冷却キャビティ内を移動し、前述のように各ゾーンにおいて加工される。
こうして、予熱装置の予熱キャビティ及び成形装置の加熱冷却キャビティに沿って延びる繊維強化樹脂複合材料が連続的に形成される。
このようにして、この繊維強化樹脂複合材料製造装置では、素材から能率的に繊維強化樹脂複合材料が製造される。
【００２７】
請求項８に係る発明は、請求項６又は請求項７に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、前記成形装置のうち前記加熱加圧ゾーンの少なくとも一部においては、その上流側から下流側に向かうにつれて前記加熱冷却キャビティの断面の大きさが徐々に小さくなるものであり、前記成形装置のうち前記冷却ゾーンにおいては、その上流側から下流側にわたっていずれの部位においても、前記加熱冷却キャビティの断面の大きさが前記加熱加圧ゾーンのうちの下流端における当該加熱冷却キャビティの断面の大きさと同一のものである、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００２８】
「前記成形装置のうち前記加熱加圧ゾーンの少なくとも一部においては、」の一例として、「前記成形装置のうち前記加熱加圧ゾーンにおいては、」がある。
【００２９】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、請求項６又は請求項７に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、成形装置の加熱加圧ゾーンの少なくとも一部においては、その上流側から下流側に向かうにつれて加熱冷却キャビティの断面の大きさが小さくなるものであるため、素材は、その加熱冷却キャビティ（加熱加圧ゾーン）を下流側に向かって移動することによって加圧され圧縮される。
一方、成形装置の冷却ゾーンにおいては、その上流側から下流側にわたっていずれの部位においても、加熱冷却キャビティの断面の大きさが加熱加圧ゾーンのうちの下流端における加熱冷却キャビティの断面と同一のものであるため、素材は、その加熱冷却キャビティ（冷却ゾーン）を下流側に向かって移動することによって、加熱加圧ゾーン（その下流端）において形成された断面形状を維持した状態で冷却固化する。
こうして、この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、所定の断面形状を有する繊維強化樹脂複合材料を円滑に製造することができる。
【００３０】
請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、前記予熱装置の前記予熱キャビティの下流端における断面の大きさよりも、前記成形装置の前記加熱冷却キャビティの上流端における断面の大きさの方が大きくされている、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００３１】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、請求項８に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、素材が予熱装置の予熱キャビティ内を下流側に移動した後に成形装置の加熱冷却キャビティ内に進入しようとする際に、その素材の表面に傷がついたり乱れが生じたりすることを防止することができる。
【００３２】
請求項１０に係る発明は、請求項８又は請求項９に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、前記予熱装置と前記成形装置との間の距離が可変である、繊維強化樹脂複合材料製造装置である。
【００３３】
「前記予熱装置と前記成形装置との間の距離が可変である」の代表例として、「前記予熱装置が前記成形装置に対して接近・離隔する方向に移動可能である」という態様がある。
【００３４】
この発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置では、請求項８又は請求項９に係る発明の繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、素材が成形装置の加熱冷却キャビティ内を下流側に移動する際に、その素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融し、その溶融状態の熱可塑性樹脂の一部が下流側に移動し得ない場合には、その溶融状態の熱可塑性樹脂は加熱冷却キャビティ内に滞り、さらには加熱冷却キャビティの上流端から流出しようとする。
その際、予熱装置と成形装置との間の距離を適宜調整する（離隔させる）することによって、上述のように加熱冷却キャビティから流出しようとする溶融状態の熱可塑性樹脂が予熱装置の予熱キャビティ内に流入することを防止することができる。
【００３５】
請求項１１に係る発明は、強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料であって、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と、束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上に加熱されつつ加圧された後に、その加圧されて形成された形状が維持されつつ前記熱可塑性樹脂の融点未満まで冷却されて形成された、繊維強化樹脂複合材料である。
【００３６】
ここで、「その加圧されて形成された形状が維持されつつ」には、「その加圧されて形成された断面形状が維持されつつ」という態様も含まれる。
また、この発明を限定した発明として、「熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材」を「熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材」に限定したものがある（このことを限定発明ということとする）。
【００３７】
この発明の繊維強化樹脂複合材料は、その素材が熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であり、それが加熱及び加圧されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態となるとともに圧縮され、その後、その加圧されて形成された形状が維持されつつ冷却されることによって、その素材のうちの熱可塑性樹脂が固化することによって製造される。
【００３８】
そして、上述のようにして素材のうちの熱可塑性樹脂が溶融状態になった際に、その素材がもともと熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材（前述の限定発明においては、熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材）と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は強化用繊維に十分になじむ。また、加圧され圧縮されることによって、さらによくなじむ。そして、その後、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する。
さらには、その素材がもともと熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は、もともと紐材において熱可塑性樹脂とともにあった束状の強化用繊維、及び、紐材と組まれていた束状の強化用繊維に十分になじみ、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する（前述の限定発明においては、その素材がもともと熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有する紐材と束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物であったために、その溶融状態の熱可塑性樹脂は、もともと熱可塑性樹脂の管状材の内側に存在していた束状の強化用繊維、及び、紐材と組まれていた束状の強化用繊維に十分になじみ、それが冷却され固化することによって、その熱可塑性樹脂と強化用繊維とは十分に結合し、一体化する）。
このため、この発明の繊維強化樹脂複合材料では、母材が熱可塑性樹脂であるが、十分に高い強度が得られる。
また、この発明の繊維強化樹脂複合材料は、母材が熱可塑性樹脂であるため、母材が熱硬化性樹脂の場合と比較して、リサイクルや二次加工をしやすいのである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料の素材（繊維強化樹脂複合材料素材）のうちの第１の紐状材を拡大して示す斜視図であり、（ｂ）は、同じく第２の紐状材を拡大して示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置を拡大して示す縦断面図（当該装置の長さ方向に延びる鉛直面で仮想的に切断した図）である。
【図６】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置の各装置を示す図である。（ａ）は、予熱装置の下流端を示す図である。（ｂ）は、成形装置の上流端を示す図であり、（ｃ）は、同じく成形装置の下流端を示す図である。（ｄ）は、引抜装置を示す図である。
【図７】本発明の一実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置のうち成形装置の上流端を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
次に、本発明の一実施例について図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて、本発明の実施例である繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の素材について説明する。
その素材から、繊維強化樹脂複合材料４０（図２）が製造される。
【００４１】
その素材は、ともに複数本の２種類の紐状材（第１の紐状材１０，第２の紐状材２０）が組まれて形成された組物である。
組物の一例においては、繊維が周方向に螺旋状に連続しており、これら２種類の紐状材は、組糸、中央糸、中心糸として用いられる。組糸は長手方向に対して斜めに連続的に配向され、中央糸は長手方向に対して組糸間に挿入されている。そして、中心糸は円筒組物内部に挿入するように配置されている。
【００４２】
図１（ａ）に示すように、第１の紐状材１０（本発明の紐材に該当する）は、各々、管状材１２の内側に多数（複数）の強化用繊維１５が収容されて形成されている。この第１の紐状材１０のことを強化用繊維収容管状材１０ともいうこととする。
管状材１２は、熱可塑性樹脂によって（線状の熱可塑性樹脂によって形成された紐によって）管状に形成されている。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン，アクリル等の汎用樹脂やポリ乳酸樹脂等の植物由来性樹脂、及び、ナイロン，ピーク等のエンジニアリングプラスチック等がある。
【００４３】
図１（ｂ）に示すように、第２の紐状材２０（本発明の束状の強化用繊維に該当する）は、多数の強化用繊維２５が平行に束ねられて形成されている。この第２の紐状材２０のことを強化用繊維集合体２０ともいうこととする。
第１の紐状材１０の強化用繊維１５，第２の紐状材２０の強化用繊維２５の材質としては、ガラス繊維，炭素繊維，アラミド繊維等の無機繊維、及び、ジュート，ケナフ等の有機繊維等とがある。なお、第１の紐状材１０の強化用繊維１５と、第２の紐状材２０の強化用繊維２５とは、同種のものであっても、異種のものであってもよい。
【００４４】
そして、素材は、第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０と第２の紐状材（強化用繊維集合体）２０とが組まれて、帯状に形成されている。この素材は、可撓性を有している。
また、第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０の数と第２の紐状材（強化用繊維集合体）２０の数は、同一であっても、異なっていてもよい。
また、素材は帯状ではなく、筒状に形成されていてもよい。その場合は、筒状の繊維強化樹脂複合材料が好適に製造される。
【００４５】
次に、上述の素材（３０）から繊維強化樹脂複合材料４０（図２）を製造するための繊維強化樹脂複合材料製造装置の一例について、図３〜図７に基づいて説明する。
この実施例の繊維強化樹脂複合材料製造装置は、図２に示すように、直角を挟むＶ字状断面を有し長く延びる繊維強化樹脂複合材料４０を製造するためのものである。
なお、繊維強化樹脂複合材料（４０）は、平面状の帯状のものであってもよいし、円筒状のものであってもよい。その場合は、それに対応した繊維強化樹脂複合材料製造装置が使用される。
【００４６】
図３〜図６に示すように、この繊維強化樹脂複合材料製造装置は、上流側から下流側に向かうにつれて、予熱装置５０，成形装置６０，引抜装置７０を有している。
【００４７】
予熱装置５０は、素材３０を加圧することなく予備的に加熱するものである。
図３〜図６に示すように、予熱装置５０は、下型５１及び上型５４を有している。予熱装置５０は、自身の長さ方向（溝５２の延びる方向）に沿って変位可能に設置されており、成形装置６０に対して接近・離隔可能である。
下型５１は、上下動不能に設けられている。上型５４は、上下動可能に設けられており、下型５１に対して接近・離隔可能である。
下型５１は、溝５２を有している。溝５２は、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）の断面を有している。溝５２は、下型５１の長さ方向に沿っていずれの部位においても同じ断面形状をしている。
【００４８】
下型５１の溝５２に対応して、上型５４は、突条５５を有している。突条５５は、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）の断面を有している。
図５及び図６（ａ）に示すように、下型５１の溝５２と上型５４の突条５５との間にキャビティ（予熱キャビティ）５８が形成される。
予熱キャビティ５８は、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）断面を有するとともに、下型５１及び上型５４の長さ方向に沿って長く延びている。予熱キャビティ５８の厚さは、その全長において、同一である。
【００４９】
図３，図５，図６に示すように、下型５１には、その長さ方向に沿って、複数のヒータ５３（電熱線）が配設されている。上型５４にも、その長さ方向に沿って、複数のヒータ５６（電熱線）が配設されている。
両ヒータ５３，５６によって、下型５１及び上型５４は高温とされる。そして、素材３０は、第１の紐状材１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂の融点（溶融温度）に近いが、それよりも低い温度にまで加熱される。
そのようになるように、下型５１及び上型５４の温度が調整される。
【００５０】
図３〜図６に示すように、成形装置６０は、予熱装置５０とほぼ同様の構造を有している。すなわち、成形装置６０も下型６１及び上型６４を有している。成形装置６０は、自身の長さ方向（溝６２の延びる方向）に沿って変位不能に設置されている。
下型６１は位置固定的（上下動不能）に設置されている。上型６４は、上下動可能に設けられており、下型６１に対して接近・離隔可能である。
成形装置６０のうちの上流側（予熱装置５０の側）の略半部は加熱加圧ゾーン６０Ａであり、同じく下流側（引抜装置７０の側）の略半部は冷却ゾーン６０Ｂである。
【００５１】
下型６１は、溝６２を有している。溝６２は、略下半部がＶ字状（直角を挟むＶ字状）であり略上半部が一対の鉛直線の断面を有している。
下型６１の溝６２に対応して、上型６４は、突条６５を有している。突条６５は、その略下半部がＶ字状（直角を挟むＶ字状）であり、その略上半部が一対の鉛直線である断面を有している。
図５及び図６（ｂ）（ｃ）に示すように、下型６１の溝６２と上型６４の突条６５との間にキャビティ（加熱冷却キャビティ）６８が形成される。加熱冷却キャビティ６８は、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）断面を有するとともに、下型６１及び上型６４の長さ方向に沿って長く延びている。
【００５２】
加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて、溝６２は、下型６１の長さ方向に沿って、その上流側から下流側に向かって、その深さが徐々に浅くなるように形成されている。
同じく加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて、突条６５（そのうちの略過半部のＶ字状断面を有する部分）は、上型６４の長さ方向に沿って、その上流側から下流側に向かって、徐々に大きくなるように形成されている。
このため、加熱加圧ゾーン６０Ａにおいては、その上流側からその下流側に向かうにつれて、加熱冷却キャビティ６８の厚み（下型６１の溝６２と上型６４の突条６５と間隔）は徐々に薄くなっている。すなわち、加熱冷却キャビティ６８の断面の大きさは徐々に小さくなっている。
このため、素材３０は、加熱加圧ゾーンを上流側から下流側に移動する際に、加圧されることになる。
【００５３】
一方、冷却ゾーン６０Ｂにおいては、溝６２は、下型６１の長さ方向に沿っていずれの部位においても、その深さ（断面の大きさ）が、加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端におけるものと同一である。
同じく冷却ゾーン６０Ｂにおいて、突条６５（そのうちの略過半部のＶ字状断面を有する部分）は、上型６４の長さ方向に沿っていずれの部位においても、その大きさが、加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端におけるものと同一である。
このため、冷却ゾーン６０Ｂにおいては、加熱冷却キャビティ６８の厚み（下型６１の溝６２と上型６４の突条６５と間隔）は、その上流側からその下流側にわたって、加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端におけるのものと同一である。すなわち、加熱冷却キャビティ６８の断面の大きさは、冷却ゾーン６０Ｂの全長にわたって加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端におけるものと同一である。
【００５４】
図３，図５，図６に示すように、下型６１には、その長さ方向に沿って、複数のヒータ６３（電熱線）が配設されている。上型６４にも、その長さ方向に沿って、複数のヒータ６６（電熱線）が配設されている。
両ヒータ６３，６６によって、下型６１及び上型６４は高温とされる。
【００５５】
そして、加熱加圧ゾーン６０Ａにおいては、素材３０は、第１の紐状材１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂の融点（溶融温度）よりも高い温度にまで加熱される。そのようになるように、下型６１及び上型６４のうちの加熱加圧ゾーン６０Ａにおける温度が調整される。
【００５６】
一方、冷却ゾーン６０Ｂにおいては、素材３０は、第１の紐状材１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂の融点（溶融温度）よりも低い温度にまで冷却される。そのようになるように、下型６１及び上型６４のうちの冷却ゾーン６０Ｂにおける温度が調整される。
すなわち、冷却ゾーン６０Ｂにおける「冷却」とは、そのように素材３０の温度を下げることをいうのであり、必要に応じて、下型６１及び上型６４は、常温（室温）よりも高くなるように加熱される。
【００５７】
図４及び図５に示すように、成形装置６０と予熱装置５０との間には隙間が存在している。前述したように予熱装置５０は自身の長さ方向に沿って変位可能に設置されており、成形装置６０に対して接近・離隔可能であるため、成形装置６０と予熱装置５０との間の隙間が可変である。
【００５８】
成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８は、予熱装置５０の予熱キャビティ５８の延長線上に位置している。そして、図５，図６（ａ）（ｂ），図７に示すように、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８のうちの上流端における大きさは、予熱装置５０の予熱キャビティ５８の断面の大きさ）よりも大きくされている。すなわち、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８のうちの上流端における大きさは、予熱装置５０から流出する繊維樹脂素材３０の断面の大きさよりも、大きくされている。
【００５９】
図４に示すように、引抜装置７０は、上下に対をなす３組のローラ７１，７４を有している。すなわち、下側ローラ７１及び上側ローラ７４が各々対応して３つずつ設けられている。
図３〜図６に示すように、各下側ローラ７１の周縁部には、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）の断面を有する溝７２が形成されている。
各上側ローラ７４の周縁部には、Ｖ字状（直角を挟むＶ字状）の断面を有する突縁部７５が形成されている。
【００６０】
各下側ローラ７１の下端部（溝７２）は、成形装置６０の下型６１（その下流端）の溝６２にほぼ対応している。各上側ローラ７４の上端部（突縁部７５）は、成形装置６０の上型６４（その下流端）における突条６５にほぼ対応している。
各々対をなす下側ローラ７１（そのうちの溝７２及びその近傍）と上側ローラ７４（その突縁部７５及びその近傍）は、ウレタン等、弾性を有する材質によって形成され、自然状態で両者は相互に密着（圧着）している。このため、両ローラ７１，７４の間に挿通される繊維強化樹脂複合材料４０は、両ローラ７１，７４によって挟圧され保持される。
【００６１】
上下に対をなす３組のローラ７１，７４は、上述のように両ローラ７１，７４によって挟圧され保持された状態の繊維強化樹脂複合材料４０が下流方向に移動するように、モータ（図示省略）の駆動によって各々回転する。
【００６２】
すなわち、引抜装置７０の位置（正確には、各下側ローラ７１の上端部（溝７２）と各上側ローラ７４の下端部（突縁部７５）とが密着する位置）は、予熱装置５０の予熱キャビティ５８及び成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８の延長線上に位置している。
そして、引抜装置７０は、予熱装置５０及び成形装置６０によって素材３０から形成された繊維強化樹脂複合材料４０を予熱キャビティ５８及び加熱冷却キャビティ６８の延長線方向に移動させる。
【００６３】
次に、この繊維強化樹脂複合材料製造装置の作用及び効果について説明する。
図３〜図６に示すように、予熱装置５０及び成形装置６０によって製造された繊維強化樹脂複合材料４０が、引抜装置７０の上下に対をなす３組の下側ローラ７１及び上側ローラ７４に挟圧され、各ローラ７１，７４の回転によって、下流方向に移動する。
【００６４】
それに伴って、素材３０が、予熱装置５０の下型５１及び上型５４の間の予熱キャビティ５８内に順次導入され、予熱装置５０の下型５１及び上型５４（前述したように、ヒータ５３，５６によって加熱され、所定の温度とされている）によって予備的に加熱される（予熱工程）。
これによって、素材３０のうちの第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂が、溶融状態に近い柔軟性を有する状態になる。
【００６５】
次に、その素材３０が、成形装置６０の下型６１及び上型６４の間の加熱冷却キャビティ６８内に導入される。
その際、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８は予熱装置５０の予熱キャビティ５８の延長線上に位置しているとともに、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８のうちの上流端における大きさは、予熱装置５０の予熱キャビティ５８の大きさ（予熱装置５０から流出する素材３０の断面の大きさ）よりも大きくされているため（これらのことは前述）、図５〜図７に示すように、予熱装置５０から流出する素材３０が成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８内に進入する際に、その素材３０の表面に傷がついたり、乱れを生じさせることがなく、素材３０は円滑に成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８内に進入する。
【００６６】
図３〜図６に示すように、成形装置６０の加熱冷却キャビティ６８内に導入された素材３０は、成形装置６０のうちの加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて、加熱及び加圧される（加熱加圧工程）。
すなわち、加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて下型６１及び上型６４（前述したように、ヒータ６３，６６によって加熱され、所定の温度とされている）によって素材３０は加熱され、そのうちの第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０の管状材１２を構成する熱可塑性樹脂が溶融状態になる。
それとともに、前述したように加熱加圧ゾーン６０Ａにおいて加熱冷却キャビティ６８の厚さ（大きさ）は上流側から下流側に向かうにつれて徐々に薄く（小さく）なっているために、素材３０が下流側に順次移動するのに伴って、素材３０は徐々に加圧されて徐々に圧縮され、その厚さは徐々に薄くなっていき、冷却ゾーン６０Ｂにおける加熱冷却キャビティ６８の大きさに対応した大きさになる。
また、上記のように素材３０が加熱されるとともに加圧される過程において、それまで管状材１２を構成していて溶融状態になった熱可塑性樹脂が、強化用繊維１５，２５とよくなじむ。
【００６７】
また、上流側から下流側に向かうつれて徐々に加熱冷却キャビティ６８の断面の大きさは小さくなっていく（このことは前述）ために、溶融状態になった熱可塑性樹脂の一部は、下流側に移動していくことができない。そのような溶融状態の熱可塑性樹脂の量が徐々に蓄積されていき、ついには、加熱冷却キャビティ６８の上流端から流出する。その際、予熱装置５０が上流側に移動され成形装置６０と予熱装置５０との距離が広げられることによって、その溶融状態の熱可塑性樹脂が予熱装置５０の予熱キャビティ５８内に流入することが防止される。
このようにして、素材３０から余分な熱可塑性樹脂が排除され、強化用繊維１５，２５の割合が高められることとなる。
【００６８】
次に、素材３０は、成形装置６０のうちの冷却ゾーン６０Ｂにおいて、冷却される（冷却工程）。
すなわち、冷却ゾーン６０Ｂにおいて、下型６１及び上型６４（前述したように、所定の温度とされている）によって素材３０は徐々に冷却されていき、少なくともその表面は固化する。
その際、前述したように、冷却ゾーン６０Ｂにおいては、加熱冷却キャビティ６８の厚さ（大きさ）は、その全長にわたって加熱加圧ゾーン６０Ａの下流端における厚さ（大きさ）と同一である。このため、素材３０は、加熱加圧ゾーン６０Ａ（加熱加圧工程）において形成された断面形状を維持しつつ、少なくともその表面が冷却固化する。
【００６９】
その後、素材３０は、成形装置６０（その加熱冷却キャビティ６８）から流出し、常温（室温）の雰囲気によって強制的に冷却され、固化し、所定の形状の繊維強化樹脂複合材料４０となる。
そして、その繊維強化樹脂複合材料４０は、前述したように、引抜装置７０において下流側へ移動されるのである。
【００７０】
以上説明したように、この繊維強化樹脂複合材料製造装置では、素材３０から容易に繊維強化樹脂複合材料４０を製造することができる。
その際、熱可塑性樹脂によって形成された管状材１２の内側に多数の強化用繊維１５が収容されて形成されている第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）１０と、多数の強化用繊維２５が平行に束ねられて形成されている第２の紐状材（強化用繊維集合体）２０とが組まれて形成された素材３０が加熱されることによって、そのうちの管状材１２（熱可塑性樹脂）が溶融しつつ、その繊維強化樹脂複合材料素材が加圧されることによって、その溶融した熱可塑性樹脂が強化用繊維１５，２５によくなじみ、その後、その繊維強化樹脂複合材料素材が冷却されることによって熱可塑性樹脂と強化用繊維１５，２５とは十分に結合し、一体化する。
このため、この繊維強化樹脂複合材料４０は大きな強度を有するものとなる。
【００７１】
一方では、この繊維強化樹脂複合材料４０は、熱可塑性樹脂を使用するものであるために、熱硬化性樹脂を使用する場合と比較して、リサイクルや二次加工を容易に行うことができる。
すなわち、この繊維強化樹脂複合材料４０では、安価等でありながら、十分な強度を得ることができるのである。
【００７２】
なお、上記のものはあくまで本発明の一実施例にすぎず、当業者の知識に基づいて種々の変更を加えた態様で本発明を実施できることはもちろんである。
【００７３】
例えば、上記実施例の繊維強化樹脂複合材料（４０）はＶ字状断面を有するものであるが、円筒状のもの等、種々の形状のものが考えられる。
また、第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）（１０）と第２の紐状材（強化用繊維集合体）（２０）とは、上記実施例のような組み方ではなく、別の組み方で組まれてもよい。
また、第１の紐状材（１０）は、単なる線状であって管状ではない単数又は複数の熱可塑性樹脂と単数又は複数の線状の強化用繊維が束ねられて形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 第１の紐状材（強化用繊維収容管状材）（紐材）
１２ 管状材
１５ 強化用繊維
２０ 第２の紐状材（強化用繊維集合体）（束状の強化用繊維）
２５ 強化用繊維
３０ 素材
４０ 繊維強化樹脂複合材料
５０ 予熱装置
５８ 予熱キャビティ
６０ 成形装置
６８ 加熱冷却キャビティ
７０ 引抜装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、
熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧する加熱加圧工程と、
前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された形状を維持しつつ当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却する冷却工程と
を有する、繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の繊維強化樹脂複合材料製造方法であって、
前記加熱加圧工程の前に、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱する予熱工程を有する、
繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項３】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、
熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ加熱加圧工程と冷却工程とによる加工を行うものであり、
前記加熱加圧工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの上流側の部分において、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧するものであり、
前記冷却工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの下流側の部分において、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの少なくとも表面を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却するものである、
繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項４】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、
熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、一方向に延びる予熱キャビティ及びその延長線上において一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ予熱工程と加熱加圧工程と冷却工程とによる加工するものであり、
前記予熱工程は、前記予熱キャビティにおいて、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱するものであり、
前記加熱加圧工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの上流側の部分において、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧するものであり、
前記冷却工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの下流側の部分において、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却するものである、
繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の繊維強化樹脂複合材料製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材が、熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有するものであり、
前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と組まれる前記強化用繊維が束状のものである、
繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項６】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
成形装置と引抜装置とを有し、
前記成形装置は、自身を貫通する状態で一方向に延び、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材を収容する加熱冷却キャビティを有し、
前記成形装置のうちの上流側の部分は、前記加熱冷却キャビティに収容されている前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧する加熱加圧ゾーンであり、
前記成形装置のうちの下流側の部分は、前記加熱冷却キャビティに収容されている前記素材について、前記加熱加圧ゾーンにおいて形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの少なくとも表面を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却する冷却ゾーンであり、
前記引抜装置は、前記成形装置の下流側に設けられ、前記成形装置によって加熱加圧された後に冷却されて形成された繊維強化樹脂複合材料を前記加熱冷却キャビティの延長線方向に移動させるものである、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
さらに予熱装置を有し、
その予熱装置は、前記成形装置の上流側において、当該成形装置と隙間を隔てて直列的に配置され、自身を貫通する状態で一方向に延び前記素材を収容する予熱キャビティを有し、その予熱キャビティに収容されている前記素材を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱するものであり、
前記成形装置の前記加熱冷却キャビティは、前記予熱装置の予熱キャビティの延長線上に位置するものである、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
前記成形装置のうち前記加熱加圧ゾーンの少なくとも一部においては、その上流側から下流側に向かうにつれて前記加熱冷却キャビティの断面の大きさが徐々に小さくなるものであり、
前記成形装置のうち前記冷却ゾーンにおいては、その上流側から下流側にわたっていずれの部位においても、前記加熱冷却キャビティの断面の大きさが前記加熱加圧ゾーンのうちの下流端における当該加熱冷却キャビティの断面の大きさと同一のものである、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
前記予熱装置の前記予熱キャビティの下流端における断面の大きさよりも、前記成形装置の前記加熱冷却キャビティの上流端における断面の大きさの方が大きくされている、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
前記予熱装置と前記成形装置との間の距離が可変である、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項１１】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料であって、
熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と、
束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上に加熱されつつ加圧された後に、その加圧されて形成された形状が維持されつつ前記熱可塑性樹脂の融点未満まで冷却されて形成された、
繊維強化樹脂複合材料。
【請求項１】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、
熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧する加熱加圧工程と、
前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された形状を維持しつつ当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却する冷却工程と
を有する、繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の繊維強化樹脂複合材料製造方法であって、
前記加熱加圧工程の前に、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱する予熱工程を有する、
繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項３】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、
熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ加熱加圧工程と冷却工程とによる加工を行うものであり、
前記加熱加圧工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの上流側の部分において、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧するものであり、
前記冷却工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの下流側の部分において、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの少なくとも表面を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却するものである、
繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項４】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する方法であって、
熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材について、一方向に延びる予熱キャビティ及びその延長線上において一方向に延びる加熱冷却キャビティの長さ方向に移動させつつ予熱工程と加熱加圧工程と冷却工程とによる加工するものであり、
前記予熱工程は、前記予熱キャビティにおいて、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱するものであり、
前記加熱加圧工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの上流側の部分において、前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧するものであり、
前記冷却工程は、前記加熱冷却キャビティのうちの下流側の部分において、前記素材について、前記加熱加圧工程において形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却するものである、
繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の繊維強化樹脂複合材料製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材が、熱可塑性樹脂によって形成された管状材及びその内側に配設された束状の強化用繊維を有するものであり、
前記熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と組まれる前記強化用繊維が束状のものである、
繊維強化樹脂複合材料製造方法。
【請求項６】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料を製造する繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
成形装置と引抜装置とを有し、
前記成形装置は、自身を貫通する状態で一方向に延び、熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材を収容する加熱冷却キャビティを有し、
前記成形装置のうちの上流側の部分は、前記加熱冷却キャビティに収容されている前記素材について、当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで加熱しつつ加圧する加熱加圧ゾーンであり、
前記成形装置のうちの下流側の部分は、前記加熱冷却キャビティに収容されている前記素材について、前記加熱加圧ゾーンにおいて形成された断面形状を維持しつつ当該素材のうちの少なくとも表面を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却する冷却ゾーンであり、
前記引抜装置は、前記成形装置の下流側に設けられ、前記成形装置によって加熱加圧された後に冷却されて形成された繊維強化樹脂複合材料を前記加熱冷却キャビティの延長線方向に移動させるものである、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
さらに予熱装置を有し、
その予熱装置は、前記成形装置の上流側において、当該成形装置と隙間を隔てて直列的に配置され、自身を貫通する状態で一方向に延び前記素材を収容する予熱キャビティを有し、その予熱キャビティに収容されている前記素材を当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで加熱するものであり、
前記成形装置の前記加熱冷却キャビティは、前記予熱装置の予熱キャビティの延長線上に位置するものである、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
前記成形装置のうち前記加熱加圧ゾーンの少なくとも一部においては、その上流側から下流側に向かうにつれて前記加熱冷却キャビティの断面の大きさが徐々に小さくなるものであり、
前記成形装置のうち前記冷却ゾーンにおいては、その上流側から下流側にわたっていずれの部位においても、前記加熱冷却キャビティの断面の大きさが前記加熱加圧ゾーンのうちの下流端における当該加熱冷却キャビティの断面の大きさと同一のものである、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
前記予熱装置の前記予熱キャビティの下流端における断面の大きさよりも、前記成形装置の前記加熱冷却キャビティの上流端における断面の大きさの方が大きくされている、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の繊維強化樹脂複合材料製造装置であって、
前記予熱装置と前記成形装置との間の距離が可変である、
繊維強化樹脂複合材料製造装置。
【請求項１１】
強化用繊維によって強化された合成樹脂である繊維強化樹脂複合材料であって、
熱可塑性樹脂及び強化用繊維を有する紐材と、
束状の強化用繊維とが組まれて形成された組物である素材が当該素材のうちの前記熱可塑性樹脂の融点以上に加熱されつつ加圧された後に、その加圧されて形成された形状が維持されつつ前記熱可塑性樹脂の融点未満まで冷却されて形成された、
繊維強化樹脂複合材料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３６６５３（Ｐ２０１２−１３６６５３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９０７５７（Ｐ２０１０−２９０７５７）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（５０４２５５６８５）国立大学法人京都工芸繊維大学 (203)
【出願人】（０００１４３７７６）株式会社佐藤鉄工所 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（５０４２５５６８５）国立大学法人京都工芸繊維大学 (203)
【出願人】（０００１４３７７６）株式会社佐藤鉄工所 (7)
【Ｆターム（参考）】
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