纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置以及制造方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種能夠制造缺陷部分少的纖維增強熱塑性樹脂帶的方法以及裝置。所提供的裝置包括：包含容器(3a)，且容許通過其出口部排出含浸了熱塑性樹脂的所述纖維束(8)的樹脂含浸裝置(3)；被設置于所述出口部，且具有一邊使所述纖維束成為帶狀一邊容許其通過的開口的噴嘴(18)；以及一邊在接觸位置接觸于通過了噴嘴(18)的纖維束(8)，一邊進行其輸送及冷卻的主冷卻輥(20)。所述開口是長方形的狹縫，設其短邊的尺寸為T(mm)、噴嘴(18)的遠端與所述接觸位置之間的距離為L(mm)時，該尺寸T及該距離L滿足下述的(A)式和(B)式的任意其中之一。L≤1000×T?35；T＜0.08?(A)；L≤785.7×T?17.9；T≥0.08?(B)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種包含連續的纖維及含浸于該纖維的熱塑性樹脂的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置以及制造方法。
技術介紹
專利文獻1中公開了碳纖維增強熱塑性樹脂帶及其制造方法。該制造方法包括通過下游側狹縫噴嘴拔出含浸了熔融樹脂的碳素纖維來作為帶的工序、以及通過被設置在所述下游側狹縫噴嘴的下游的帶冷卻機構，將剛從該下游側狹縫噴嘴拔出的所述帶以規定降溫速度以上的速度快速冷卻的工序。在所述專利文獻1中記載了為了防止所述帶的變形，優選使構成所述帶冷卻機構的冷卻輥安裝于盡量接近所述下游側狹縫噴嘴的位置。在專利文獻1記載的實施例中，在所述下游側狹縫噴嘴的下游，所述冷卻輥被設置在噴嘴輥與冷卻輥之間的軸心距離為200mm的位置。但是，根據本專利技術人進行的試驗判明，以所述專利文獻1記載的配置，制造出的纖維增強熱塑性樹脂帶在其寬度方向上發生纖維的疏密，在極端的情況下，產生完全沒有纖維而只存在熱塑性樹脂的部分或纖維以及熱塑性樹脂均無的缺損部分。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本專利公開公報特開2007-118216號
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種能夠制造缺陷部分少的纖維增強熱塑性樹脂帶的裝置以及方法。所提供的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置包括：樹脂含浸裝置，用于將熔融的熱塑性樹脂含浸于纖維束，包括收容所述纖維束以及含浸于該纖維束的所述熱塑性樹脂的容器，其中，該容器具有出口部并且容許通過該出口部將含浸了所述熱塑性樹脂的所述纖維束排出；噴嘴，被設置在所述樹脂含浸裝置的所述容器的所述出口部，一邊使含浸了所述熱塑性樹脂的所述纖維束成為帶形狀，一邊容許該纖維束通過；以及至少一個主冷卻輥，被配置在所述噴嘴的下游側，一邊與通過了所述噴嘴的所述帶形狀的纖維束接觸，一邊將該纖維束向下游側輸送并冷卻，其中，容許所述纖維束通過的所述噴嘴的開口是具有長邊和短邊的長方形的狹縫，設所述噴嘴的遠端的所述短邊的尺寸為T(mm)、所述噴嘴的遠端與所述纖維束從所述噴嘴出來后最初接觸于所述主冷卻輥的接觸位置之間的距離為L(mm)時，該尺寸T及該距離L滿足下述的(A)式和(B)式的任意其中之一，L≤1000×T-35；T＜0.08(A)L≤785.7×T-17.9；T≥0.08(B)。此外，所提供的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造方法包括以下工序：樹脂含浸工序，使熔融的熱塑性樹脂含浸于纖維束；噴嘴通過工序，使經過所述樹脂含浸工序而含浸了所述熱塑性樹脂的所述纖維束通過噴嘴的開口而使該纖維束成為帶形狀，其中，該開口是具有長邊和短邊的長方形的狹縫；以及冷卻工序，使通過所述開口后的所述帶形狀的所述纖維束接觸于被配置在所述噴嘴的下游側的至少一個主冷卻輥，并一邊向下游側輸送一邊冷卻該纖維束，其中，設所述噴嘴的遠端的所述短邊的尺寸為T(mm)、所述噴嘴的遠端與從所述噴嘴出來后的所述纖維束最初接觸于所述主冷卻輥的接觸位置之間的距離為L(mm)時，該尺寸T及該距離L滿足下述的(A)式和(B)式的任意其中之一，L≤1000×T-35；T＜0.08(A)L≤785.7×T-17.9；T≥0.08(B)。附圖說明圖1是本專利技術的第一實施方式所涉及的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置的示意圖。圖2是所述第一實施方式所涉及的送料機(feedingmachine)的放大圖。圖3A是放大圖1所示的噴嘴的剖視正視圖。圖3B是從圖1的箭頭3B方向觀察圖1所示的噴嘴的圖。圖4A是放大所述噴嘴的變形例的正視圖。圖4B是從相當于圖1的箭頭3B方向的方向觀察圖4A所示的噴嘴的圖。圖5是從所述箭頭3B方向觀察圖1所示的帶槽輥的圖。圖6是圖1所示的樹脂含浸裝置的俯視圖。圖7是放大圖1所示的噴嘴以及冷卻輥部的剖視正視圖。圖8是表示使用圖1所示的裝置制造出的纖維增強熱塑性樹脂帶的外觀的照片。圖9是表示所述樹脂含浸裝置以及所述冷卻輥部的第一變形例的正視圖。圖10是表示所述樹脂含浸裝置以及所述冷卻輥部的第二變形例的正視圖。圖11是放大本專利技術的第二實施方式所涉及的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置的噴嘴以及冷卻輥部的剖視正視圖。圖12是表示使用圖11所示的裝置制造出的纖維增強熱塑性樹脂帶的外觀的照片。圖13是表示表1的樣本No.8的剖面的照片。圖14是表示表1的樣本No.8的剖面的照片。圖15是表示表1的樣本No.1的剖面的照片。圖16是表示制造出的纖維增強熱塑性樹脂帶的厚度T與距離L的關系的圖，所述距離L是主冷卻輥接觸于從噴嘴排出的帶形狀的纖維束的位置與噴嘴的遠端之間的距離。具體實施方式下面，參照附圖說明本專利技術的適合的實施方式。圖1表示本專利技術的第一實施方式所涉及的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置100。該制造裝置100一邊沿規定的輸送方向輸送纖維束8，一邊進行所述纖維增強熱塑性樹脂帶的制造。該制造裝置100包括送料機1、纖維預熱機2、樹脂含浸裝置3、噴嘴18、冷卻輥部4、冷卻部5、取回機6以及卷取機7，它們依次沿所述輸送方向排列。所述送料機1包括纖維繞線管11、導桿12、調節輥13以及導輥14。在纖維繞線管11纏繞有纖維束8，該纖維束8是多根例如12000根程度的纖維互相束在一起而成。在本實施方式中，所述纖維是碳素纖維。但是，本專利技術中使用的纖維并不限定于碳素纖維，也可使用玻璃纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、由包含聚苯并噻唑、聚苯并噁唑等的含雜環聚合物制得的纖維等連續纖維。此外，也能使用將非連續的纖維紡織成絲的天然植物纖維。此外，作為碳素纖維可使用聚丙烯腈(PAN)類、石油煤瀝青類、人造纖維類、木質素類等碳素纖維。所述導桿12、所述調節輥13及所述導輥14均是引導所述纖維束8的部件，具有圓形的剖面。其中，導桿12被固定為不以其中心軸為中心旋轉，而所述調節輥13及導輥14被配置成以其中心軸為中心旋轉。而且，所述調節輥13能夠在上下方向上移動。纖維束8從纖維繞線管11放出，分別接觸于導桿12、調節輥13及導輥14并被輸送。此時，向纖維束8施加恒定的張力。該張力主要通過調節輥13進行調整。如圖2所示，送料機1具有將作用于所述纖維束8的張力保持為恒定的張力調整機構31。張力調整機構31包括：具有兩端部且其中之一端部連接于所述調節輥13的軸的棒部件32；設置于棒部件32的張力附加平衡塊33；連接于棒部件32的角度檢測器34；以及使所述纖維繞線管11旋轉的馬達35以及控制器36。調節輥13被施加相當于作用于張力附加平衡塊33的重力的向下的恒定的力。角度檢測器34將所述棒部件32的兩端部中連接于所述調節輥13的軸的端部的相反側的端部支撐為能夠以水平軸為中心旋轉，并且，檢測該棒部件32的旋轉角度。所述馬達35以及所述角度檢測器34與所述控制器36電連接。控制器36根據角度檢測器34檢測出的角度調節馬達35的旋轉速度，據此，使從纖維繞線管11放出的纖維束8的張力恒定。其結果，在后述的樹脂含浸裝置3中，纖維束8穩定地開松。在本實施方式中，纖維束8的張力例如被控制為300g。此外，纖維束8的輸送速度例如為3m/分鐘。使從所述纖維繞線管11放出的所述纖維束8的張力恒定的機構并不限定于所述的張力調整機構31。例如，包括檢測纖維束8的輸送速度的檢測器；檢測纖維繞線管11的轉速的檢測器；基于檢測的輸送速度以及轉速計算出卷繞在所述纖維繞線管11的纖維本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置，其特征在于包括：樹脂含浸裝置，用于將熔融的熱塑性樹脂含浸于纖維束，包括收容所述纖維束以及含浸于該纖維束的所述熱塑性樹脂的容器，其中，該容器具有出口部并且容許通過該出口部將含浸了所述熱塑性樹脂的所述纖維束排出；噴嘴，被設置在所述樹脂含浸裝置的所述容器的所述出口部，一邊使含浸了所述熱塑性樹脂的所述纖維束成為帶形狀，一邊容許該纖維束通過；以及至少一個主冷卻輥，被配置在所述噴嘴的下游側，一邊與通過了所述噴嘴的所述帶形狀的纖維束接觸，一邊將該纖維束向下游側輸送并冷卻，其中，容許所述纖維束通過的所述噴嘴的開口是具有長邊和短邊的長方形的狹縫，設所述噴嘴的遠端的所述短邊的尺寸為T(mm)、所述噴嘴的遠端與所述纖維束從所述噴嘴出來后最初接觸于所述主冷卻輥的接觸位置之間的距離為L(mm)時，該尺寸T及該距離L滿足下述的(A)式和(B)式的任意其中之一，L≤1000×T?35；T＜0.08???(A)L≤785.7×T?17.9；T≥0.08???(B)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.07.16 JP 2014-145899;2014.10.29 JP 2014-220571.一種纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置，其特征在于包括：樹脂含浸裝置，用于將熔融的熱塑性樹脂含浸于纖維束，包括收容所述纖維束以及含浸于該纖維束的所述熱塑性樹脂的容器，其中，該容器具有出口部并且容許通過該出口部將含浸了所述熱塑性樹脂的所述纖維束排出；噴嘴，被設置在所述樹脂含浸裝置的所述容器的所述出口部，一邊使含浸了所述熱塑性樹脂的所述纖維束成為帶形狀，一邊容許該纖維束通過；以及至少一個主冷卻輥，被配置在所述噴嘴的下游側，一邊與通過了所述噴嘴的所述帶形狀的纖維束接觸，一邊將該纖維束向下游側輸送并冷卻，其中，容許所述纖維束通過的所述噴嘴的開口是具有長邊和短邊的長方形的狹縫，設所述噴嘴的遠端的所述短邊的尺寸為T(mm)、所述噴嘴的遠端與所述纖維束從所述噴嘴出來后最初接觸于所述主冷卻輥的接觸位置之間的距離為L(mm)時，該尺寸T及該距離L滿足下述的(A)式和(B)式的任意其中之一，L≤1000×T-35；T＜0.08(A)L≤785.7×T-17.9；T≥0.08(B)。2.根據權利要求1所述的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置，其特征在于，所述噴嘴呈平行于所述短邊的方向上的該噴嘴的尺寸隨著接近所述至少一個主冷卻輥而變小的遠端越來越細的形狀，所述主冷卻輥被配置在所述噴嘴的遠端與所述接觸位置之間的距離小于所述主冷卻輥的半徑的位置。3.根據權利要求1所述的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置，其特征在于，所述至少一個主冷卻輥包含隔著所述帶形狀的所述纖維束而配置在其兩側的一對主冷卻輥，該一對主冷卻輥一邊分別接觸于所述纖維束的兩面一邊冷卻該纖維束。4.根據權利要求1所述的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置，其特征在于還包括：至少一個副冷卻輥，被配置在所述至少一個主冷卻輥的下游側，一邊冷卻所述纖維束一邊輸送該纖維束。5.根據權利要求1所述的纖維增強熱塑性樹脂帶的制造裝置，其特征在于，所述樹脂含浸裝置還包括被配置在所述容器中的多個含浸用部件，其中，各所述含浸用部件具有圓形的剖面并與所述纖維束接觸，該...

【專利技術屬性】
技術研發人員：多代直行，藤浦貴保，櫻井康弘，
申請(專利權)人：株式會社神戶制鋼所，
類型：發明
國別省市：日本;JP