長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法及び製造装置
【課題】連結された回巻体の切り替え失敗を引き起こすことなく、含浸ダイに対して強化用繊維束を長時間にわたり連続して供給できるようにした、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法及び製造装置を提供すること。
【解決手段】連結された回巻体１１，１２から順に強化用繊維束Ｒを取り出し、その際に、非回転式外取り法で繊維束Ｒを取り出すに際し、回巻体１１，１２の内側に芯ガイド１２０を挿入し、回巻体１１，１２の上方に取出しガイド１１０を設け、各回巻体１１，１２について、平面視において取出しガイド１１０と当該回巻体の軸心点Ｃとを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点Ｐと称すると、軸心点Ｃと最遠点Ｐとを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、最遠点Ｐから斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線ＣＬとのなす取り出し角θが４５°以下となるようにする。
【解決手段】連結された回巻体１１，１２から順に強化用繊維束Ｒを取り出し、その際に、非回転式外取り法で繊維束Ｒを取り出すに際し、回巻体１１，１２の内側に芯ガイド１２０を挿入し、回巻体１１，１２の上方に取出しガイド１１０を設け、各回巻体１１，１２について、平面視において取出しガイド１１０と当該回巻体の軸心点Ｃとを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点Ｐと称すると、軸心点Ｃと最遠点Ｐとを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、最遠点Ｐから斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線ＣＬとのなす取り出し角θが４５°以下となるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、引抜き法により、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する製造方法及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット（以下、単に長繊維強化樹脂ペレットともいう）は、射出成形用の原料として使用されるものである。長繊維強化樹脂ペレットは、ペレット長（例えば３〜１０ｍｍ程度）がほぼそのまま繊維長となるため、短繊維強化樹脂ペレットに比べて機械的強度に優れている。
【０００３】
長繊維強化樹脂ペレットの製造には、強化用繊維束（ロービング）を巻き取ってなる無芯円筒状の回巻体（ロービングパッケージ）が用いられる。前記強化用繊維束は、多数本の単繊維（フィラメント）を束ねたストランドを所定本数撚らずに結合して扁平な紐状にしたものである。
【０００４】
そして、長繊維強化樹脂ペレットは、引抜き法を用いて製造される。この引抜き法としては、撚りを行わない引抜き法と、撚りを行う引抜き法とが知られている。撚りを行わない引抜き法を用いるペレット製造方法では、回巻体から強化用繊維束を連続的に引き出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ダイの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、ペレタイザー等により前記長繊維強化樹脂ストランドを所定長さに切断して、長繊維強化樹脂ペレットを製造するようにしている。図９は撚りを行わない引抜き法によって得られる長繊維強化樹脂ペレットを示す模式図である。
【０００５】
また、撚りを行う引抜き法を用いるペレット製造方法では、回巻体から強化用繊維束を連続的に引き出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ダイの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから前記引取り機によって撚りがかけられた樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、ペレタイザー等により前記長繊維強化樹脂ストランドを所定長さに切断して、長繊維強化樹脂ペレットを製造するようにしている。この場合、前記引取り機としては、撚りローラなどのように、撚り機としての機能をも兼ね備えたものが用いられる。図８は撚りを行う引抜き法によって得られる長繊維強化樹脂ペレットを示す模式図である。
【０００６】
ところで、回巻体から取り出される強化用繊維束を使用して、長繊維強化樹脂ペレットを製造する場合、強化用繊維束を長時間にわたり連続して供給できるようにする必要がある。そこで、予め、複数の回巻体についてそれらの強化用繊維束がひとつながりとなるように強化用繊維束端部を順次連結し、この直列に連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束を取り出すようにしている。
【０００７】
ここで、回巻体から強化用繊維束を取り出す（引き出す）方法としては、（イ）外取り法、（ロ）内取り法、及び（ハ）非回転式外取り法がある。外取り法は、回巻体自体を回転させながら回巻体外周側から強化用繊維束を取り出す（引き出す）方法である。内取り法は、回巻体自体を回転させずに、例えばある物の上に回巻体を起立姿勢で載置した状態で、回巻体内周側から強化用繊維束を取り出す（引き出す）方法である。また、非回転式外取り法は、回巻体自体を回転させずに、例えば回巻体をある物の上に起立姿勢で載置した状態で、回巻体外周側から強化用繊維束を取り出す（引き出す）方法である。
【０００８】
連結された複数の回巻体から順に取り出される強化用繊維束を使用して、長繊維強化樹脂ペレットを製造するにあたり、従来は、前記内取り法が広範に採用されており（例えば、特開平７−２０５３１７号公報）、前記非回転式外取り法を採用したものについては見当たらない。従来は、非回転式外取り法を採用することにより、内取り法に比べて、回巻体から強化用繊維束を取り出す強化用繊維束繰り出し装置の構成が簡単ですむという利点が考慮されていなかった。
【特許文献１】特開平７−２０５３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の課題は、直列に連結された複数の回巻体から連続して順に非回転式外取り法によって強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、引抜き法により、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造するに際し、強化用繊維束が回巻体上端側の外周縁部にひっかかることなく、回巻体外周側より強化用繊維束をスムーズに取り出すことができ、また、回巻体の最内巻層付近まで強化用繊維束が取り出されて巻層が崩落してしまっても、崩落した巻層の強化用繊維束がもつれることを防ぐことができて、当該回巻体に連結されている次の回巻体への切り替えを失敗無く確実に行うことができるようにした、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
請求項１の発明は、強化用繊維束を円筒状に回巻きしてなる回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ヘッドの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから撚りがかけられた、あるいは撚りがかけられていない樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、この長繊維強化樹脂ストランドをペレット化して長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する方法において、一の回巻体の強化用繊維束の末端と次に強化用繊維束を取り出す回巻体の強化用繊維束の先端とを連結し、前記連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束を取り出し、かつその際に、各回巻体自体を回転させないで回巻体外周側より強化用繊維束を取り出すに際し、前記各回巻体の内側に、それぞれ、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドを挿入し、前記複数の回巻体の上方に、前記順に取り出される強化用繊維束を通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイドを設け、前記複数の回巻体の各々について、平面視において前記強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようにして、強化用繊維束の取り出しを行うことを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法において、前記複数の回巻体が２つであり、連結を繰り返しながら、２つの回巻体から交互に強化用繊維束を取り出すことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の発明は、強化用繊維束を円筒状に回巻きしてなる回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ヘッドの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから撚りがかけられた、あるいは撚りがかけられていない樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、この長繊維強化樹脂ストランドをペレット化して長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する装置において、一の回巻体の強化用繊維束の末端と次に強化用繊維束を取り出す回巻体の強化用繊維束の先端とが連結され、前記連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束が取り出され、かつその際に、各回巻体自体を回転させないで回巻体外周側より強化用繊維束が取り出される強化用繊維束繰り出し装置を備え、前記強化用繊維束繰り出し装置が、前記各回巻体の内側にそれぞれ挿入され、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドと、前記複数の回巻体の上方に設けられ、前記順に取り出される強化用繊維束を通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイドとを備えるとともに、前記複数の回巻体の各々について、平面視において前記強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようになされたものであることを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置である。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置において、前記複数の回巻体が２つであり、連結を繰り返しながら、２つの回巻体から交互に強化用繊維束が取り出されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法又は製造装置は、強化用繊維束が直列に連結された複数の回巻体の各々について、平面視において強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようにしている。したがって、非回転式外取り法によって回巻体の外周側より強化用繊維束を取り出すに際し、強化用繊維束が回巻体上端側の外周縁部にひっかかることなく、回巻体外周側より強化用繊維束をスムーズに取り出すことができる。
【００１６】
また、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法又は製造装置は、直列に連結された複数の回巻体の各々について、各回巻体の内側に、それぞれ、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドを挿入している。したがって、回巻体の最内巻層付近まで強化用繊維束が取り出されて巻層が崩落してしまっても、前記芯ガイドにより、巻層した巻層の強化用繊維束がもつれることを防ぐことができて、当該回巻体に連結されている次の回巻体への切り替えを失敗無く確実に行うことができる。
【００１７】
よって、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法又は製造装置によれば、強化用繊維束の断線や、回巻体の切り替え失敗を引き起こすことなく、含浸ダイに対して強化用繊維束を長時間にわたり連続して供給できて、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置の全体構成を示す図である。
【００１９】
図１において、１００は後述する強化用繊維束繰り出し装置である。本実施形態では、３台の強化用繊維束繰り出し装置１００が備えられている。
【００２０】
図１に示すように、各強化用繊維束繰り出し装置１００の回巻体１１（１２）から引き出された強化用繊維束Ｒは、それら３本が引き揃えられて、一対の加熱用ローラ２２Ａ，２２Ｂを備えた予熱用加熱装置２１に導かれる。強化用繊維束Ｒは、予熱用加熱装置２１によって昇温された後、含浸ダイ２３内に導かれる。この含浸ダイ２３には、スクリュ２７を内蔵する押出機２６から、溶融樹脂（溶融した熱可塑性樹脂）２８が連続供給される。含浸ダイ２３内には、強化用繊維束Ｒに溶融樹脂２８を含浸させるための複数個の含浸ローラ２５が配設されている。また、含浸ダイ２３の出口には、撚りが付与された樹脂含浸強化用繊維束からなる断面円形状の長繊維強化樹脂ストランドＳの線径を定めるダイノズル２４が取り付けられている。
【００２１】
強化用繊維束Ｒは、含浸ダイ２３を通過しながら溶融樹脂が含浸され、樹脂含浸強化用繊維束となされる。この樹脂含浸強化用繊維束は、含浸ダイ２３の下流側に設けられた撚りローラ３０Ａ，３０Ｂにより、撚りが付与される。撚りローラ３０Ａ，３０Ｂは、撚り機兼引取り機として機能するものである。そして、撚りが付与された樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドＳは、撚りローラ３０Ａ，３０Ｂにより、含浸ダイ２３から連続的に引き取られる。
【００２２】
含浸ダイ２３のダイノズル２４から引き出された高温の長繊維強化樹脂ストランドＳは、冷却水槽２９によって冷却硬化されて、撚りローラ３０Ａ，３０Ｂへと導かれる。そして、撚りローラ３０Ａ，３０Ｂの下流側に導かれた長繊維強化樹脂ストランドＳは、ペレタイザー３１で所定長さに切断されて長繊維強化樹脂ペレットとされる。
【００２３】
図２は図１における撚りローラの説明図である。図２に示すように、一対の撚りローラ３０Ａ，３０Ｂは、それぞれの回転軸線を平行な平面（水平面）上に保持し、かつ、該回転軸線を交差させた状態で上流側からの長繊維強化樹脂ストランドＳを挟むように対向配置されている。すなわち、図２における上側の撚りローラ３０Ａの回転軸線ａと下側の撚りローラ３０Ｂの回転軸線とは、平面視において、長繊維強化樹脂ストランドＳの引き取り方向に対して互いに相反する方向に、かつ同一角度をなして所定角度（撚り角度）だけずれた向きに設定されている。
【００２４】
次に、前記強化用繊維束繰り出し装置１００について説明する。
【００２５】
図３は本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置の全体構成を示す正面図、図４は図３に示す強化用繊維束繰り出し装置の要部を示す断面図である。
【００２６】
本実施形態では、繊維束取り出し中の回巻体（図３の例では回巻体１１）の強化用繊維束Ｒの末端と次に強化用繊維束Ｒを取り出す回巻体（図３の例では回巻体１２）の強化用繊維束Ｒの先端とを、予め、当該回巻体（回巻体１１）の繊維束取り出しが終了する前に、エアスプライサを使用して人手によって連結し（継ぎ合わせ）、２つの回巻体（回巻体１１，１２）について、このような連結を繰り返しながら強化用繊維束Ｒを取り出すことにより、含浸ダイ２３に対して強化用繊維束Ｒを長時間にわたり連続して供給するようにしている。
【００２７】
本実施形態における強化用繊維束繰り出し装置１００は、２つの回巻体１１，１２から交互に強化用繊維束Ｒが取り出され、かつその際に、起立姿勢に保持された各回巻体自体１１，１２から前記非回転式外取り法によって強化用繊維束Ｒが取り出されるようにしたものである。
【００２８】
図３に示すように、強化用繊維束繰り出し装置１００は、無芯円筒状をなす２つの回巻体１１，１２の各々に対して、当該回巻体が起立姿勢で載置される回巻体載置台１３０と、回巻体載置台１３０上に載置された当該回巻体の内側に挿入されて、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイド１２０とを備えている。
【００２９】
また、強化用繊維束繰り出し装置１００は、２つの回巻体１１，１２の上方に設けられ、順に取り出される強化用繊維束Ｒを通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイド１１０を備えている。強化用繊維束取出しガイド１１０には、強化用繊維束Ｒを通過させる貫通孔が設けられている。図３に示す例では、回巻体１１（１２）から取り出された強化用繊維束Ｒは、強化用繊維束取出しガイド１１０を通じて図面奥側へ引き出されるようになっている。
【００３０】
前記回巻体載置台１３０は、図３，図４に示すように、回巻体１１（１２）の内径とほぼ同じ寸法の内径を有した有底円筒体１３２と、この有底円筒体１３２の円形上端面に固着され、回巻体１１（１２）の内径とほぼ同じ寸法の内径を有し、その上面に回巻体１１（１２）が載置される円環状をなすテーブル板１３１とを備えている。テーブル板１３１には、その裏面に３個乃至４個の支持脚１３３が取り付けられている。前記回巻体載置台１３０は、水平に延びる床面上に配置される。
【００３１】
また、前記芯ガイド１２０は、図３，図４に示すように、回巻体１１（１２）の内径よりわずかに小さい外径寸法を持つ倒立コップ状の胴部１２１を有しており、この胴部１２１の先端には、回巻体１１（１２）に挿入しやすくするための先細り先端部が固着されている。胴部１２１は、例えば薄肉鋼板で作製されている。胴部１２１の上面には、取っ手１２２が取り付けられている。なお、胴部１２１を塩化ビニールで作製したものでは、軽量であるものの、最内巻層付近で静電気が発生した。
【００３２】
次に、強化用繊維束繰り出し装置１００における取り出し角θについて説明する。図５は図３に示す強化用繊維束繰り出し装置における取り出し角を説明するための図であって、その（ａ）は２つの回巻体及び強化用繊維束取出しガイドの配置位置関係を示す平面図、その（ｂ）は図５（ａ）の各回巻体をそれぞれＡ矢視方向から見た正面図である。
【００３３】
ここで、２つの回巻体１１，１２は、平面視の図５（ａ）に示すようにＹ方向においては互いに位置ずれなく配置されている。また、強化用繊維束取出しガイド１１０は、正面視の図３に示すように２つの回巻体１１，１２の上方であって、かつ、平面視の図５（ａ）に示すようにＸ方向における２つの回巻体１１，１２間の中央位置に配置されている。
【００３４】
そして、このような位置関係において、この強化用繊維束繰り出し装置１００では、２つの回巻体１１，１２の各々について、平面視において強化用繊維束取出しガイド１１０と当該回巻体の軸心点ＣＰとを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点Ｐと称すると（図５（ａ）参照）、２つの回巻体１１，１２間の距離及び／又は強化用繊維束取出しガイド１１０の高さを調整することにより、前記軸心点ＣＰと前記最遠点Ｐとを含む鉛直面に直交する方向Ａから見ての正面視において、前記最遠点Ｐから内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインＰＬと当該回巻体の軸心線ＣＬとのなす取り出し角θ（図５（ｂ）参照）が４５°以下となるように、なされている。
【００３５】
例えば、図３，図５において、回巻体１１，１２の外径：φ２６５ｍｍ、回巻体１１，１２の軸心線ＣＬ間の距離：８００ｍｍ、強化用繊維束取出しガイド１１０の延テーブル板１３１のレベルよりの高さ：８７０ｍｍと設定すると、取り出し角θが約４４°となる。
【００３６】
図６は本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置における取り出し角を説明するための別の図であって、その（ａ）は２つの回巻体及び強化用繊維束取出しガイドの配置位置関係を示す平面図、その（ｂ）は図６（ａ）の各回巻体をそれぞれＡ矢視方向から見た正面図である。
【００３７】
ここで、２つの回巻体１１，１２は、平面視の図６（ａ）に示すようにＹ方向においては互いに位置ずれなく配置されている。一方、強化用繊維束取出しガイド１１０は、２つの回巻体１１，１２の上方に配置されているが、平面視の図６（ａ）に示すように、Ｙ方向において回巻体１１，１２に対して位置ずれして配置され、かつ、Ｘ方向において２つの回巻体１１，１２間の中央位置より回巻体１１側へ位置ずれして配置されている。
【００３８】
そして、このような位置関係において、この強化用繊維束繰り出し装置１００では、２つの回巻体１１，１２の各々について、平面視において強化用繊維束取出しガイド１１０と当該回巻体の軸心点ＣＰとを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点Ｐと称すると（図６（ａ）参照）、２つの回巻体１１，１２間の距離及び／又は強化用繊維束取出しガイド１１０の高さを、回巻体位置調整手段（図示せず）及び／又はガイド高さ調整手段（図示せず）によって調整することにより、前記軸心点ＣＰと前記最遠点Ｐとを含む鉛直面に直交する方向Ａから見ての正面視において、前記最遠点Ｐから内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインＰＬと当該回巻体の軸心線ＣＬとのなす取り出し角θ（図６（ｂ）参照）が４５°以下となるように、なされている。なお、使用する回巻体が特定されており、取り出し角θを当初設定しておけば以後の調整を行う必要がない繰り出し装置であれば、回巻体位置調整手段やガイド高さ調整手段は設けなくてもよい。また、ガイド高さ調整手段は、回巻体の設置高さを調整する回巻体高さ調整手段に換えてもよい。
【００３９】
このように、本実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置は、強化用繊維束繰り出し装置１００を備えており、直列に連結される２つの回巻体１１，１２につい交互に強化用繊維束Ｒを取り出すに際し、２つの回巻体１１，１２の各々について、平面視において強化用繊維束取出しガイド１１０と当該回巻体の軸心点ＣＰとを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点Ｐと称すると、前記軸心点ＣＰと前記最遠点Ｐとを含む鉛直面に直交する方向Ａから見ての正面視において、前記最遠点Ｐから内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインＰＬと当該回巻体の軸心線ＣＬとのなす取り出し角θが４５°以下となるようにしている。
【００４０】
したがって、非回転式外取り法によって回巻体１１，１２の外周側より強化用繊維束Ｒを取り出すに際し、強化用繊維束Ｒが回巻体上端側の外周縁部にひっかかることなく、回巻体外周側より強化用繊維束Ｒをスムーズに取り出すことができる。
【００４１】
なお、強化用繊維束取出しガイド１１０をより高く配置することにより、取り出し角θをより小さくすることが可能であるが、これによって装置設置スペースの増大を招くこととなる。また、取り出し角θが大きいほど、強化用繊維束Ｒにかかる張力が高くなり、さらに、最遠点Ｐで強化用繊維束Ｒに毛羽立ちが発生する。これらの点を考慮すると、より好ましくは、取り出し角θは、２０〜３４°の範囲がよい。
【００４２】
また、本実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置は、強化用繊維束繰り出し装置１００を備えており、各回巻体１１，１２の内側に、それぞれ、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイド１２０を挿入している。したがって、回巻体１１，１２の最内巻層付近まで強化用繊維束Ｒが取り出されて巻層が崩落してしまっても、崩落した巻層の強化用繊維束がもつれることを防ぐことができて、当該回巻体に連結されている次の回巻体への切り替えを失敗無く確実に行うことができる。
【００４３】
よって、本実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置によれば、強化用繊維束の断線や、回巻体の切り替え失敗を引き起こすことなく、含浸ダイに対して強化用繊維束を長時間にわたり連続して供給できて、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの生産性の向上を図ることができる。
【００４４】
図７は本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置の別の全体構成を示す正面図である。傾斜形成板１３４が付加されている点以外は、図３に示す強化用繊維束繰り出し装置と同一構成である。
【００４５】
この強化用繊維束繰り出し装置１００’は、図７に示すように、回巻体載置台１３０に傾斜形成板１３４が付加されており、軸心線ＣＬが内側へ例えば１０°程度傾斜した状態で起立姿勢の回巻体１１，１２がテーブル板１３１上に載置されるようになされている。これにより、強化用繊維束繰り出し装置１００’の装置高さを低くできるという利点がある。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の実施例について説明する。図１に示す３台の強化用繊維束繰り出し装置を備えた製造装置によって長繊維強化樹脂ペレットの製造実験を行い、図３〜図５に示す強化用繊維束繰り出し装置について評価した。強化用繊維束として、ガラス繊維束を用いた。１本あたりのガラス繊維束の仕様（構成）は、ガラス繊維径（フィラメント径）１７μｍ、重量２４００ｇ／ｋｍである。回巻体の寸法は、外径：φ２８０ｍｍ、内径：φ１５０ｍｍ、高さ：３３０ｍｍである。
【００４７】
［実施例１］ 実験条件は、強化用繊維束繰り出し装置：３台、取り出し角θ：４５°，３４°、生産速度（引き取り速度）：８０ｍ／ｍｉｎ、熱可塑性樹脂：ポリプロピレン、繊維含有率：約７０％、撚りローラの撚り角度：１７．５°とした。
【００４８】
その結果、１０回の回巻体の切り替えを行い、取り出し角θが４５°の場合、３４°の場合ともに、回巻体の最内巻層付近までガラス繊維束が取り出されてもガラス繊維束のもつれを発生することがなく、１０回とも失敗なく切り替えを行うことができた。ここで、取り出し角θが４５°の場合、取り出されるガラス繊維束が回巻体上端側の外周縁部にこすれて、ガラス繊維束に多少の毛羽立ちが発生した。一方、取り出し角θが３４°の場合には、毛羽立ちが発生することなくガラス繊維束を良好に取り出すことができた。
【００４９】
［比較例１］ 芯ガイドを装着しないこと以外は、実施例１と同じ条件で製造実験を行った。その結果、取り出し角θが４５°の場合、３４°の場合ともに、回巻体の最内巻層付近にてガラス繊維束のもつれが発生し、１０回とも回巻体の切り替えに失敗した。
【００５０】
［比較例２］ 取り出し角θを４７°にしたこと以外は、実施例１と同じ条件で製造実験を行った。その結果、取り出そうとするガラス繊維束が回巻体上端側の外周縁部にひっかかることが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１における撚りローラの説明図である。
【図３】本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置の全体構成を示す正面図である。
【図４】図３に示す強化用繊維束繰り出し装置の要部を示す断面図である。
【図５】図３に示す強化用繊維束繰り出し装置における取り出し角を説明するための図であって、その（ａ）は２つの回巻体及び強化用繊維束取出しガイドの配置位置関係を示す平面図、その（ｂ）は図５（ａ）の各回巻体をそれぞれＡ矢視方向から見た正面図である。
【図６】本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置における取り出し角を説明するための別の図であって、その（ａ）は２つの回巻体及び強化用繊維束取出しガイドの配置位置関係を示す平面図、その（ｂ）は図６（ａ）の各回巻体をそれぞれＡ矢視方向から見た正面図である。
【図７】本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置の別の全体構成を示す正面図である。
【図８】撚りを行う引抜き法によって得られる長繊維強化樹脂ペレットを示す模式図である。
【図９】撚りを行わない引抜き法によって得られる長繊維強化樹脂ペレットを示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１，１２…回巻体、
２１…予熱用加熱装置
２３…含浸ダイ
２４…ダイノズル
２６…押出機
２５…含浸ローラ
２８…溶融樹脂
２９…冷却水槽
３０Ａ，３０Ｂ…撚りローラ
３１…ペレタイザー
１００，１００’…強化用繊維束繰り出し装置
１１０…強化用繊維束取出しガイド
１２０…芯ガイド
１３０…回巻体載置台
θ…取り出し角
Ｐ…最遠点
Ｌ…強化用繊維束パスライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、引抜き法により、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する製造方法及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット（以下、単に長繊維強化樹脂ペレットともいう）は、射出成形用の原料として使用されるものである。長繊維強化樹脂ペレットは、ペレット長（例えば３〜１０ｍｍ程度）がほぼそのまま繊維長となるため、短繊維強化樹脂ペレットに比べて機械的強度に優れている。
【０００３】
長繊維強化樹脂ペレットの製造には、強化用繊維束（ロービング）を巻き取ってなる無芯円筒状の回巻体（ロービングパッケージ）が用いられる。前記強化用繊維束は、多数本の単繊維（フィラメント）を束ねたストランドを所定本数撚らずに結合して扁平な紐状にしたものである。
【０００４】
そして、長繊維強化樹脂ペレットは、引抜き法を用いて製造される。この引抜き法としては、撚りを行わない引抜き法と、撚りを行う引抜き法とが知られている。撚りを行わない引抜き法を用いるペレット製造方法では、回巻体から強化用繊維束を連続的に引き出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ダイの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、ペレタイザー等により前記長繊維強化樹脂ストランドを所定長さに切断して、長繊維強化樹脂ペレットを製造するようにしている。図９は撚りを行わない引抜き法によって得られる長繊維強化樹脂ペレットを示す模式図である。
【０００５】
また、撚りを行う引抜き法を用いるペレット製造方法では、回巻体から強化用繊維束を連続的に引き出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ダイの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから前記引取り機によって撚りがかけられた樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、ペレタイザー等により前記長繊維強化樹脂ストランドを所定長さに切断して、長繊維強化樹脂ペレットを製造するようにしている。この場合、前記引取り機としては、撚りローラなどのように、撚り機としての機能をも兼ね備えたものが用いられる。図８は撚りを行う引抜き法によって得られる長繊維強化樹脂ペレットを示す模式図である。
【０００６】
ところで、回巻体から取り出される強化用繊維束を使用して、長繊維強化樹脂ペレットを製造する場合、強化用繊維束を長時間にわたり連続して供給できるようにする必要がある。そこで、予め、複数の回巻体についてそれらの強化用繊維束がひとつながりとなるように強化用繊維束端部を順次連結し、この直列に連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束を取り出すようにしている。
【０００７】
ここで、回巻体から強化用繊維束を取り出す（引き出す）方法としては、（イ）外取り法、（ロ）内取り法、及び（ハ）非回転式外取り法がある。外取り法は、回巻体自体を回転させながら回巻体外周側から強化用繊維束を取り出す（引き出す）方法である。内取り法は、回巻体自体を回転させずに、例えばある物の上に回巻体を起立姿勢で載置した状態で、回巻体内周側から強化用繊維束を取り出す（引き出す）方法である。また、非回転式外取り法は、回巻体自体を回転させずに、例えば回巻体をある物の上に起立姿勢で載置した状態で、回巻体外周側から強化用繊維束を取り出す（引き出す）方法である。
【０００８】
連結された複数の回巻体から順に取り出される強化用繊維束を使用して、長繊維強化樹脂ペレットを製造するにあたり、従来は、前記内取り法が広範に採用されており（例えば、特開平７−２０５３１７号公報）、前記非回転式外取り法を採用したものについては見当たらない。従来は、非回転式外取り法を採用することにより、内取り法に比べて、回巻体から強化用繊維束を取り出す強化用繊維束繰り出し装置の構成が簡単ですむという利点が考慮されていなかった。
【特許文献１】特開平７−２０５３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の課題は、直列に連結された複数の回巻体から連続して順に非回転式外取り法によって強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、引抜き法により、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造するに際し、強化用繊維束が回巻体上端側の外周縁部にひっかかることなく、回巻体外周側より強化用繊維束をスムーズに取り出すことができ、また、回巻体の最内巻層付近まで強化用繊維束が取り出されて巻層が崩落してしまっても、崩落した巻層の強化用繊維束がもつれることを防ぐことができて、当該回巻体に連結されている次の回巻体への切り替えを失敗無く確実に行うことができるようにした、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
請求項１の発明は、強化用繊維束を円筒状に回巻きしてなる回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ヘッドの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから撚りがかけられた、あるいは撚りがかけられていない樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、この長繊維強化樹脂ストランドをペレット化して長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する方法において、一の回巻体の強化用繊維束の末端と次に強化用繊維束を取り出す回巻体の強化用繊維束の先端とを連結し、前記連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束を取り出し、かつその際に、各回巻体自体を回転させないで回巻体外周側より強化用繊維束を取り出すに際し、前記各回巻体の内側に、それぞれ、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドを挿入し、前記複数の回巻体の上方に、前記順に取り出される強化用繊維束を通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイドを設け、前記複数の回巻体の各々について、平面視において前記強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようにして、強化用繊維束の取り出しを行うことを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法において、前記複数の回巻体が２つであり、連結を繰り返しながら、２つの回巻体から交互に強化用繊維束を取り出すことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の発明は、強化用繊維束を円筒状に回巻きしてなる回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ヘッドの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから撚りがかけられた、あるいは撚りがかけられていない樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、この長繊維強化樹脂ストランドをペレット化して長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する装置において、一の回巻体の強化用繊維束の末端と次に強化用繊維束を取り出す回巻体の強化用繊維束の先端とが連結され、前記連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束が取り出され、かつその際に、各回巻体自体を回転させないで回巻体外周側より強化用繊維束が取り出される強化用繊維束繰り出し装置を備え、前記強化用繊維束繰り出し装置が、前記各回巻体の内側にそれぞれ挿入され、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドと、前記複数の回巻体の上方に設けられ、前記順に取り出される強化用繊維束を通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイドとを備えるとともに、前記複数の回巻体の各々について、平面視において前記強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようになされたものであることを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置である。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置において、前記複数の回巻体が２つであり、連結を繰り返しながら、２つの回巻体から交互に強化用繊維束が取り出されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法又は製造装置は、強化用繊維束が直列に連結された複数の回巻体の各々について、平面視において強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようにしている。したがって、非回転式外取り法によって回巻体の外周側より強化用繊維束を取り出すに際し、強化用繊維束が回巻体上端側の外周縁部にひっかかることなく、回巻体外周側より強化用繊維束をスムーズに取り出すことができる。
【００１６】
また、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法又は製造装置は、直列に連結された複数の回巻体の各々について、各回巻体の内側に、それぞれ、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドを挿入している。したがって、回巻体の最内巻層付近まで強化用繊維束が取り出されて巻層が崩落してしまっても、前記芯ガイドにより、巻層した巻層の強化用繊維束がもつれることを防ぐことができて、当該回巻体に連結されている次の回巻体への切り替えを失敗無く確実に行うことができる。
【００１７】
よって、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法又は製造装置によれば、強化用繊維束の断線や、回巻体の切り替え失敗を引き起こすことなく、含浸ダイに対して強化用繊維束を長時間にわたり連続して供給できて、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置の全体構成を示す図である。
【００１９】
図１において、１００は後述する強化用繊維束繰り出し装置である。本実施形態では、３台の強化用繊維束繰り出し装置１００が備えられている。
【００２０】
図１に示すように、各強化用繊維束繰り出し装置１００の回巻体１１（１２）から引き出された強化用繊維束Ｒは、それら３本が引き揃えられて、一対の加熱用ローラ２２Ａ，２２Ｂを備えた予熱用加熱装置２１に導かれる。強化用繊維束Ｒは、予熱用加熱装置２１によって昇温された後、含浸ダイ２３内に導かれる。この含浸ダイ２３には、スクリュ２７を内蔵する押出機２６から、溶融樹脂（溶融した熱可塑性樹脂）２８が連続供給される。含浸ダイ２３内には、強化用繊維束Ｒに溶融樹脂２８を含浸させるための複数個の含浸ローラ２５が配設されている。また、含浸ダイ２３の出口には、撚りが付与された樹脂含浸強化用繊維束からなる断面円形状の長繊維強化樹脂ストランドＳの線径を定めるダイノズル２４が取り付けられている。
【００２１】
強化用繊維束Ｒは、含浸ダイ２３を通過しながら溶融樹脂が含浸され、樹脂含浸強化用繊維束となされる。この樹脂含浸強化用繊維束は、含浸ダイ２３の下流側に設けられた撚りローラ３０Ａ，３０Ｂにより、撚りが付与される。撚りローラ３０Ａ，３０Ｂは、撚り機兼引取り機として機能するものである。そして、撚りが付与された樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドＳは、撚りローラ３０Ａ，３０Ｂにより、含浸ダイ２３から連続的に引き取られる。
【００２２】
含浸ダイ２３のダイノズル２４から引き出された高温の長繊維強化樹脂ストランドＳは、冷却水槽２９によって冷却硬化されて、撚りローラ３０Ａ，３０Ｂへと導かれる。そして、撚りローラ３０Ａ，３０Ｂの下流側に導かれた長繊維強化樹脂ストランドＳは、ペレタイザー３１で所定長さに切断されて長繊維強化樹脂ペレットとされる。
【００２３】
図２は図１における撚りローラの説明図である。図２に示すように、一対の撚りローラ３０Ａ，３０Ｂは、それぞれの回転軸線を平行な平面（水平面）上に保持し、かつ、該回転軸線を交差させた状態で上流側からの長繊維強化樹脂ストランドＳを挟むように対向配置されている。すなわち、図２における上側の撚りローラ３０Ａの回転軸線ａと下側の撚りローラ３０Ｂの回転軸線とは、平面視において、長繊維強化樹脂ストランドＳの引き取り方向に対して互いに相反する方向に、かつ同一角度をなして所定角度（撚り角度）だけずれた向きに設定されている。
【００２４】
次に、前記強化用繊維束繰り出し装置１００について説明する。
【００２５】
図３は本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置の全体構成を示す正面図、図４は図３に示す強化用繊維束繰り出し装置の要部を示す断面図である。
【００２６】
本実施形態では、繊維束取り出し中の回巻体（図３の例では回巻体１１）の強化用繊維束Ｒの末端と次に強化用繊維束Ｒを取り出す回巻体（図３の例では回巻体１２）の強化用繊維束Ｒの先端とを、予め、当該回巻体（回巻体１１）の繊維束取り出しが終了する前に、エアスプライサを使用して人手によって連結し（継ぎ合わせ）、２つの回巻体（回巻体１１，１２）について、このような連結を繰り返しながら強化用繊維束Ｒを取り出すことにより、含浸ダイ２３に対して強化用繊維束Ｒを長時間にわたり連続して供給するようにしている。
【００２７】
本実施形態における強化用繊維束繰り出し装置１００は、２つの回巻体１１，１２から交互に強化用繊維束Ｒが取り出され、かつその際に、起立姿勢に保持された各回巻体自体１１，１２から前記非回転式外取り法によって強化用繊維束Ｒが取り出されるようにしたものである。
【００２８】
図３に示すように、強化用繊維束繰り出し装置１００は、無芯円筒状をなす２つの回巻体１１，１２の各々に対して、当該回巻体が起立姿勢で載置される回巻体載置台１３０と、回巻体載置台１３０上に載置された当該回巻体の内側に挿入されて、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイド１２０とを備えている。
【００２９】
また、強化用繊維束繰り出し装置１００は、２つの回巻体１１，１２の上方に設けられ、順に取り出される強化用繊維束Ｒを通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイド１１０を備えている。強化用繊維束取出しガイド１１０には、強化用繊維束Ｒを通過させる貫通孔が設けられている。図３に示す例では、回巻体１１（１２）から取り出された強化用繊維束Ｒは、強化用繊維束取出しガイド１１０を通じて図面奥側へ引き出されるようになっている。
【００３０】
前記回巻体載置台１３０は、図３，図４に示すように、回巻体１１（１２）の内径とほぼ同じ寸法の内径を有した有底円筒体１３２と、この有底円筒体１３２の円形上端面に固着され、回巻体１１（１２）の内径とほぼ同じ寸法の内径を有し、その上面に回巻体１１（１２）が載置される円環状をなすテーブル板１３１とを備えている。テーブル板１３１には、その裏面に３個乃至４個の支持脚１３３が取り付けられている。前記回巻体載置台１３０は、水平に延びる床面上に配置される。
【００３１】
また、前記芯ガイド１２０は、図３，図４に示すように、回巻体１１（１２）の内径よりわずかに小さい外径寸法を持つ倒立コップ状の胴部１２１を有しており、この胴部１２１の先端には、回巻体１１（１２）に挿入しやすくするための先細り先端部が固着されている。胴部１２１は、例えば薄肉鋼板で作製されている。胴部１２１の上面には、取っ手１２２が取り付けられている。なお、胴部１２１を塩化ビニールで作製したものでは、軽量であるものの、最内巻層付近で静電気が発生した。
【００３２】
次に、強化用繊維束繰り出し装置１００における取り出し角θについて説明する。図５は図３に示す強化用繊維束繰り出し装置における取り出し角を説明するための図であって、その（ａ）は２つの回巻体及び強化用繊維束取出しガイドの配置位置関係を示す平面図、その（ｂ）は図５（ａ）の各回巻体をそれぞれＡ矢視方向から見た正面図である。
【００３３】
ここで、２つの回巻体１１，１２は、平面視の図５（ａ）に示すようにＹ方向においては互いに位置ずれなく配置されている。また、強化用繊維束取出しガイド１１０は、正面視の図３に示すように２つの回巻体１１，１２の上方であって、かつ、平面視の図５（ａ）に示すようにＸ方向における２つの回巻体１１，１２間の中央位置に配置されている。
【００３４】
そして、このような位置関係において、この強化用繊維束繰り出し装置１００では、２つの回巻体１１，１２の各々について、平面視において強化用繊維束取出しガイド１１０と当該回巻体の軸心点ＣＰとを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点Ｐと称すると（図５（ａ）参照）、２つの回巻体１１，１２間の距離及び／又は強化用繊維束取出しガイド１１０の高さを調整することにより、前記軸心点ＣＰと前記最遠点Ｐとを含む鉛直面に直交する方向Ａから見ての正面視において、前記最遠点Ｐから内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインＰＬと当該回巻体の軸心線ＣＬとのなす取り出し角θ（図５（ｂ）参照）が４５°以下となるように、なされている。
【００３５】
例えば、図３，図５において、回巻体１１，１２の外径：φ２６５ｍｍ、回巻体１１，１２の軸心線ＣＬ間の距離：８００ｍｍ、強化用繊維束取出しガイド１１０の延テーブル板１３１のレベルよりの高さ：８７０ｍｍと設定すると、取り出し角θが約４４°となる。
【００３６】
図６は本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置における取り出し角を説明するための別の図であって、その（ａ）は２つの回巻体及び強化用繊維束取出しガイドの配置位置関係を示す平面図、その（ｂ）は図６（ａ）の各回巻体をそれぞれＡ矢視方向から見た正面図である。
【００３７】
ここで、２つの回巻体１１，１２は、平面視の図６（ａ）に示すようにＹ方向においては互いに位置ずれなく配置されている。一方、強化用繊維束取出しガイド１１０は、２つの回巻体１１，１２の上方に配置されているが、平面視の図６（ａ）に示すように、Ｙ方向において回巻体１１，１２に対して位置ずれして配置され、かつ、Ｘ方向において２つの回巻体１１，１２間の中央位置より回巻体１１側へ位置ずれして配置されている。
【００３８】
そして、このような位置関係において、この強化用繊維束繰り出し装置１００では、２つの回巻体１１，１２の各々について、平面視において強化用繊維束取出しガイド１１０と当該回巻体の軸心点ＣＰとを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点Ｐと称すると（図６（ａ）参照）、２つの回巻体１１，１２間の距離及び／又は強化用繊維束取出しガイド１１０の高さを、回巻体位置調整手段（図示せず）及び／又はガイド高さ調整手段（図示せず）によって調整することにより、前記軸心点ＣＰと前記最遠点Ｐとを含む鉛直面に直交する方向Ａから見ての正面視において、前記最遠点Ｐから内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインＰＬと当該回巻体の軸心線ＣＬとのなす取り出し角θ（図６（ｂ）参照）が４５°以下となるように、なされている。なお、使用する回巻体が特定されており、取り出し角θを当初設定しておけば以後の調整を行う必要がない繰り出し装置であれば、回巻体位置調整手段やガイド高さ調整手段は設けなくてもよい。また、ガイド高さ調整手段は、回巻体の設置高さを調整する回巻体高さ調整手段に換えてもよい。
【００３９】
このように、本実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置は、強化用繊維束繰り出し装置１００を備えており、直列に連結される２つの回巻体１１，１２につい交互に強化用繊維束Ｒを取り出すに際し、２つの回巻体１１，１２の各々について、平面視において強化用繊維束取出しガイド１１０と当該回巻体の軸心点ＣＰとを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点Ｐと称すると、前記軸心点ＣＰと前記最遠点Ｐとを含む鉛直面に直交する方向Ａから見ての正面視において、前記最遠点Ｐから内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインＰＬと当該回巻体の軸心線ＣＬとのなす取り出し角θが４５°以下となるようにしている。
【００４０】
したがって、非回転式外取り法によって回巻体１１，１２の外周側より強化用繊維束Ｒを取り出すに際し、強化用繊維束Ｒが回巻体上端側の外周縁部にひっかかることなく、回巻体外周側より強化用繊維束Ｒをスムーズに取り出すことができる。
【００４１】
なお、強化用繊維束取出しガイド１１０をより高く配置することにより、取り出し角θをより小さくすることが可能であるが、これによって装置設置スペースの増大を招くこととなる。また、取り出し角θが大きいほど、強化用繊維束Ｒにかかる張力が高くなり、さらに、最遠点Ｐで強化用繊維束Ｒに毛羽立ちが発生する。これらの点を考慮すると、より好ましくは、取り出し角θは、２０〜３４°の範囲がよい。
【００４２】
また、本実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置は、強化用繊維束繰り出し装置１００を備えており、各回巻体１１，１２の内側に、それぞれ、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイド１２０を挿入している。したがって、回巻体１１，１２の最内巻層付近まで強化用繊維束Ｒが取り出されて巻層が崩落してしまっても、崩落した巻層の強化用繊維束がもつれることを防ぐことができて、当該回巻体に連結されている次の回巻体への切り替えを失敗無く確実に行うことができる。
【００４３】
よって、本実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置によれば、強化用繊維束の断線や、回巻体の切り替え失敗を引き起こすことなく、含浸ダイに対して強化用繊維束を長時間にわたり連続して供給できて、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの生産性の向上を図ることができる。
【００４４】
図７は本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置の別の全体構成を示す正面図である。傾斜形成板１３４が付加されている点以外は、図３に示す強化用繊維束繰り出し装置と同一構成である。
【００４５】
この強化用繊維束繰り出し装置１００’は、図７に示すように、回巻体載置台１３０に傾斜形成板１３４が付加されており、軸心線ＣＬが内側へ例えば１０°程度傾斜した状態で起立姿勢の回巻体１１，１２がテーブル板１３１上に載置されるようになされている。これにより、強化用繊維束繰り出し装置１００’の装置高さを低くできるという利点がある。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の実施例について説明する。図１に示す３台の強化用繊維束繰り出し装置を備えた製造装置によって長繊維強化樹脂ペレットの製造実験を行い、図３〜図５に示す強化用繊維束繰り出し装置について評価した。強化用繊維束として、ガラス繊維束を用いた。１本あたりのガラス繊維束の仕様（構成）は、ガラス繊維径（フィラメント径）１７μｍ、重量２４００ｇ／ｋｍである。回巻体の寸法は、外径：φ２８０ｍｍ、内径：φ１５０ｍｍ、高さ：３３０ｍｍである。
【００４７】
［実施例１］ 実験条件は、強化用繊維束繰り出し装置：３台、取り出し角θ：４５°，３４°、生産速度（引き取り速度）：８０ｍ／ｍｉｎ、熱可塑性樹脂：ポリプロピレン、繊維含有率：約７０％、撚りローラの撚り角度：１７．５°とした。
【００４８】
その結果、１０回の回巻体の切り替えを行い、取り出し角θが４５°の場合、３４°の場合ともに、回巻体の最内巻層付近までガラス繊維束が取り出されてもガラス繊維束のもつれを発生することがなく、１０回とも失敗なく切り替えを行うことができた。ここで、取り出し角θが４５°の場合、取り出されるガラス繊維束が回巻体上端側の外周縁部にこすれて、ガラス繊維束に多少の毛羽立ちが発生した。一方、取り出し角θが３４°の場合には、毛羽立ちが発生することなくガラス繊維束を良好に取り出すことができた。
【００４９】
［比較例１］ 芯ガイドを装着しないこと以外は、実施例１と同じ条件で製造実験を行った。その結果、取り出し角θが４５°の場合、３４°の場合ともに、回巻体の最内巻層付近にてガラス繊維束のもつれが発生し、１０回とも回巻体の切り替えに失敗した。
【００５０】
［比較例２］ 取り出し角θを４７°にしたこと以外は、実施例１と同じ条件で製造実験を行った。その結果、取り出そうとするガラス繊維束が回巻体上端側の外周縁部にひっかかることが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態による長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１における撚りローラの説明図である。
【図３】本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置の全体構成を示す正面図である。
【図４】図３に示す強化用繊維束繰り出し装置の要部を示す断面図である。
【図５】図３に示す強化用繊維束繰り出し装置における取り出し角を説明するための図であって、その（ａ）は２つの回巻体及び強化用繊維束取出しガイドの配置位置関係を示す平面図、その（ｂ）は図５（ａ）の各回巻体をそれぞれＡ矢視方向から見た正面図である。
【図６】本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置における取り出し角を説明するための別の図であって、その（ａ）は２つの回巻体及び強化用繊維束取出しガイドの配置位置関係を示す平面図、その（ｂ）は図６（ａ）の各回巻体をそれぞれＡ矢視方向から見た正面図である。
【図７】本発明にかかる強化用繊維束繰り出し装置の別の全体構成を示す正面図である。
【図８】撚りを行う引抜き法によって得られる長繊維強化樹脂ペレットを示す模式図である。
【図９】撚りを行わない引抜き法によって得られる長繊維強化樹脂ペレットを示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１，１２…回巻体、
２１…予熱用加熱装置
２３…含浸ダイ
２４…ダイノズル
２６…押出機
２５…含浸ローラ
２８…溶融樹脂
２９…冷却水槽
３０Ａ，３０Ｂ…撚りローラ
３１…ペレタイザー
１００，１００’…強化用繊維束繰り出し装置
１１０…強化用繊維束取出しガイド
１２０…芯ガイド
１３０…回巻体載置台
θ…取り出し角
Ｐ…最遠点
Ｌ…強化用繊維束パスライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化用繊維束を円筒状に回巻きしてなる回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ヘッドの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから撚りがかけられた、あるいは撚りがかけられていない樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、この長繊維強化樹脂ストランドをペレット化して長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する方法において、
一の回巻体の強化用繊維束の末端と次に強化用繊維束を取り出す回巻体の強化用繊維束の先端とを連結し、前記連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束を取り出し、かつその際に、各回巻体自体を回転させないで回巻体外周側より強化用繊維束を取り出すに際し、
前記各回巻体の内側に、それぞれ、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドを挿入し、前記複数の回巻体の上方に、前記順に取り出される強化用繊維束を通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイドを設け、
前記複数の回巻体の各々について、平面視において前記強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようにして、強化用繊維束の取り出しを行うことを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項２】
前記複数の回巻体が２つであり、連結を繰り返しながら、２つの回巻体から交互に強化用繊維束を取り出すことを特徴とする請求項１記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項３】
強化用繊維束を円筒状に回巻きしてなる回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ヘッドの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから撚りがかけられた、あるいは撚りがかけられていない樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、この長繊維強化樹脂ストランドをペレット化して長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する装置において、
一の回巻体の強化用繊維束の末端と次に強化用繊維束を取り出す回巻体の強化用繊維束の先端とが連結され、前記連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束が取り出され、かつその際に、各回巻体自体を回転させないで回巻体外周側より強化用繊維束が取り出される強化用繊維束繰り出し装置を備え、
前記強化用繊維束繰り出し装置が、前記各回巻体の内側にそれぞれ挿入され、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドと、前記複数の回巻体の上方に設けられ、前記順に取り出される強化用繊維束を通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイドとを備えるとともに、前記複数の回巻体の各々について、平面視において前記強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようになされたものであることを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置。
【請求項４】
前記複数の回巻体が２つであり、連結を繰り返しながら、２つの回巻体から交互に強化用繊維束が取り出されることを特徴とする請求項３記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置。
【請求項１】
強化用繊維束を円筒状に回巻きしてなる回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ヘッドの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから撚りがかけられた、あるいは撚りがかけられていない樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、この長繊維強化樹脂ストランドをペレット化して長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する方法において、
一の回巻体の強化用繊維束の末端と次に強化用繊維束を取り出す回巻体の強化用繊維束の先端とを連結し、前記連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束を取り出し、かつその際に、各回巻体自体を回転させないで回巻体外周側より強化用繊維束を取り出すに際し、
前記各回巻体の内側に、それぞれ、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドを挿入し、前記複数の回巻体の上方に、前記順に取り出される強化用繊維束を通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイドを設け、
前記複数の回巻体の各々について、平面視において前記強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようにして、強化用繊維束の取り出しを行うことを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項２】
前記複数の回巻体が２つであり、連結を繰り返しながら、２つの回巻体から交互に強化用繊維束を取り出すことを特徴とする請求項１記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項３】
強化用繊維束を円筒状に回巻きしてなる回巻体から連続して強化用繊維束を取り出して含浸ダイに導入し、この含浸ダイにより強化用繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させ、前記含浸ヘッドの下流側に設けられた引取り機により、前記含浸ダイから撚りがかけられた、あるいは撚りがかけられていない樹脂含浸強化用繊維束からなる長繊維強化樹脂ストランドを連続的に引き取り、この長繊維強化樹脂ストランドをペレット化して長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する装置において、
一の回巻体の強化用繊維束の末端と次に強化用繊維束を取り出す回巻体の強化用繊維束の先端とが連結され、前記連結された複数の回巻体から連続して順に強化用繊維束が取り出され、かつその際に、各回巻体自体を回転させないで回巻体外周側より強化用繊維束が取り出される強化用繊維束繰り出し装置を備え、
前記強化用繊維束繰り出し装置が、前記各回巻体の内側にそれぞれ挿入され、当該回巻体を起立姿勢に保持する芯ガイドと、前記複数の回巻体の上方に設けられ、前記順に取り出される強化用繊維束を通過させて下流側へ導く１つの強化用繊維束取出しガイドとを備えるとともに、前記複数の回巻体の各々について、平面視において前記強化用繊維束取出しガイドと当該回巻体の軸心点とを結ぶ直線の延長線が当該回巻体の外周円と交わる点を最遠点と称すると、前記軸心点と前記最遠点とを含む鉛直面に直交する方向から見ての正面視において、前記最遠点から内側かつ斜め上方へ延びる強化用繊維束パスラインと当該回巻体の軸心線とのなす取り出し角が４５°以下となるようになされたものであることを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置。
【請求項４】
前記複数の回巻体が２つであり、連結を繰り返しながら、２つの回巻体から交互に強化用繊維束が取り出されることを特徴とする請求項３記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１９６３１３（Ｐ２００９−１９６３１３Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４３２２１（Ｐ２００８−４３２２１）
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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