JPH0584838A - Preparation of filament reinforced structure - Google Patents

Preparation of filament reinforced structure

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JPH0584838A
JPH0584838A JP3038510A JP3851091A JPH0584838A JP H0584838 A JPH0584838 A JP H0584838A JP 3038510 A JP3038510 A JP 3038510A JP 3851091 A JP3851091 A JP 3851091A JP H0584838 A JPH0584838 A JP H0584838A
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JP
Japan
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fiber bundle
tension
guide roll
fiber
reinforced resin
Prior art date
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Application number
JP3038510A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Yokouchi
満 横内
Harufumi Murakami
治史 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polyplastics Co Ltd
Original Assignee
Polyplastics Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Polyplastics Co Ltd filed Critical Polyplastics Co Ltd
Priority to JP3038510A priority Critical patent/JPH0584838A/en
Publication of JPH0584838A publication Critical patent/JPH0584838A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a high strength and stable product with improved uniformity of resin impregnation and a good surface with less fluffing by impregnating a resin into a fiber bundle without torsion and break in the process of drawing out the fiber bundle from a pakage-a hollow cylinder of reinforcing fiber bundle aggregate. CONSTITUTION:A rotary driving device is installed which rotates a table 6 according to the signal detected by a tension sensor. A hollow cylinder of a reinforcing fiber bundle aggregate 12 with a guide roller 10 penetrated into its void is placed on the table. The fiber bundle 26, being wound on the guide roller 10, is drawn out from the inner side of the hollow cylinder of the reinforcing fiber bundle aggregate 12 to the outside of the void. The tension generated in the fiber bundle 26 is detected by the tension sensor of the guide roller 10. The drawing out of the fiber bundle 26 is carried out while the table 6 being rotated intermittently or continuously in the backward direction to the unwinding direction of the fiber bundle 26 which is to be impregnated with a resin.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は長繊維で強化された樹脂
構造物の製造方法に関する。更に詳しくは、無芯円筒状
に巻き取られた強化用繊維束集合体から内取り方式で繊
維束を取り出す際に生じる繊維束の撚れを効果的に解消
し、これに樹脂を含浸させることにより、繊維束に対す
る樹脂の均一な含浸とこれに伴う高強度かつ安定した物
性の繊維強化樹脂構造物の製造を可能にした長繊維強化
樹脂構造物の製造方法に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a resin structure reinforced with long fibers. More specifically, it is possible to effectively eliminate the twist of the fiber bundle that occurs when the fiber bundle is taken out from the reinforcing fiber bundle assembly that is wound into a coreless cylindrical shape by the internal feeding method, and impregnate this with a resin. Thus, the present invention relates to a method for producing a long fiber reinforced resin structure, which enables the uniform impregnation of a resin into a fiber bundle and the resulting production of a fiber reinforced resin structure having high strength and stable physical properties.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】熱可塑
性樹脂を連続繊維で補強した長尺の繊維強化樹脂構造物
は、短繊維で補強されたものに比べてはるかに優れた力
学的特性を有し、また、これを切断してペレット状等の
成形材料とすることもできるなどの利点があるため、近
年、特に期待されている。かかる長尺の繊維強化熱可塑
性樹脂構造物は、一般に、連続した強化用繊維束をクロ
スヘッド押出機を通して引きながら熱可塑性樹脂を含浸
した後、ダイを通して引き抜いたり(米国特許第399372
6 号明細書)、連続した強化用繊維束を引きながら溶融
熱可塑性樹脂に浸漬して濡らした後、ダイを通して引き
抜いたり(特開昭57−181852号公報)する、いわゆるプ
ルトルージョン法によって製造されており、所望により
任意の長さに切断される。
2. Description of the Related Art A long fiber-reinforced resin structure in which a thermoplastic resin is reinforced with continuous fibers has much better mechanical properties than those reinforced with short fibers. Since it has the advantage that it can be cut into pellets or the like to have a molding material, it has been particularly expected in recent years. Such a long fiber-reinforced thermoplastic resin structure is generally impregnated with a thermoplastic resin while drawing a continuous reinforcing fiber bundle through a crosshead extruder, and then withdrawn through a die (US Pat. No. 399372).
No. 6), a continuous reinforcing fiber bundle is drawn, immersed in a molten thermoplastic resin to wet it, and then pulled out through a die (JP-A-57-181852). And is cut to an arbitrary length as desired.

【0003】一方、熱硬化性樹脂を用い、これを連続繊
維で補強した構造物も、ガラスロービング等の繊維に未
硬化樹脂を被覆した後、張力を加えながら回転する枠に
巻き付けた後に硬化させるいわゆるフィラメントワイン
ディング法や、半硬化状態のプレプレグにするプリフォ
ーミング法、更に異形断面に整形した後完全硬化させる
プルトルージョン法など特殊な方法で種々の強化物が製
造されている。
On the other hand, a structure in which a thermosetting resin is used and which is reinforced with continuous fibers is also cured by coating a fiber such as glass roving with an uncured resin and then winding it around a rotating frame while applying tension. Various reinforcements are manufactured by a special method such as a so-called filament winding method, a preforming method for forming a prepreg in a semi-cured state, and a pultrusion method for shaping a deformed section and then completely curing it.

【0004】かかる繊維強化樹脂構造物の製造におい
て、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のいずれを用い
た場合にも、連続補強繊維束にマトリックス樹脂が充分
に含浸していることが必要であり、また、マトリックス
樹脂を均一に含浸させることは、機械的な特性はもちろ
んのこと製品の外観上からも重要である。このため、一
般には、集束された繊維束を張力下テンションバーある
いはロールを通過させることにより開繊して溶融状態あ
るいは液状の樹脂を含浸させる方法がとられるが、この
時、繊維束に撚りがかることは繊維束の不充分な開繊と
これに伴う不均一な含浸を引き起こすもとになるもので
あり、また、繊維束の開繊工程等において繊維の破断を
引き起こす原因にもなるものであり、このような撚れの
発生は避けなければならない。
In the production of such a fiber-reinforced resin structure, whether a thermoplastic resin or a thermosetting resin is used, it is necessary that the continuous reinforcing fiber bundle is sufficiently impregnated with the matrix resin, Further, the uniform impregnation of the matrix resin is important not only from the mechanical properties but also from the appearance of the product. For this reason, generally, a method of opening the fiber bundle by passing it through a tension bar or a roll under tension and impregnating it with a resin in a molten state or a liquid is taken, but at this time, the fiber bundle is twisted. This causes insufficient opening of the fiber bundle and uneven impregnation associated therewith, and also causes breakage of the fibers in the fiber bundle opening process. The occurrence of such twist must be avoided.

【0005】ところで、上記の如き繊維強化樹脂構造物
の製造において、通常使用される強化繊維束は、直径4
〜25μmのガラス繊維、炭化繊維、金属繊維、有機繊維
等のモノフィラメントが適当なサイジング剤で集束され
偏平化された繊維束を無芯円筒状に巻き取った集合体、
いわゆるロービングパッケージ等として供給される。
By the way, in the production of the fiber reinforced resin structure as described above, a reinforced fiber bundle usually used has a diameter of 4 mm.
An assembly in which monofilaments of glass fibers, carbonized fibers, metal fibers, organic fibers and the like having a thickness of up to 25 μm are bundled with an appropriate sizing agent and flattened into a coreless cylindrical shape,
It is supplied as a so-called roving package.

【0006】かかるパッケージから繊維束を取り出し樹
脂を含浸させるにあたり、パッケージから繊維束を取り
出す方法としては、外取り法と内取り法の2つの方法が
ある。外取り法はパッケージを回転させながらパッケー
ジ外周側から繊維束を取り出す方法であり、繊維束に撚
りがからない利点はあるが、パッケージに保護カバーを
使用することができないため運搬等の作業時にパッケー
ジくずれを起こし易く、また、パッケージ自体を回転さ
せるため取り出した繊維束にかかる負荷が大きくなり、
繊維の破断による毛羽立ちが起こりやすいという問題が
ある。また、取り出される繊維束がパッケージから離れ
る際に繊維の一部がパッケージ側に残り易く、解舒性が
悪いという欠点も有する。
There are two methods for taking out the fiber bundle from the package when taking out the fiber bundle from the package and impregnating it with the resin. The external removal method is a method of taking out the fiber bundle from the outer circumference of the package while rotating the package.It has the advantage that the fiber bundle is not twisted, but since a protective cover cannot be used for the package, the package cannot be used during transportation. It is easy to collapse, and the load on the extracted fiber bundle increases because the package itself rotates.
There is a problem that fluffing is likely to occur due to fiber breakage. Further, when the taken out fiber bundle separates from the package, a part of the fibers is likely to remain on the package side, and the unwinding property is poor.

【0007】これに対し内取り法はパッケージ内周側か
ら繊維束を取り出す方法であり、取り出した繊維束にか
かる負荷が軽く、かつ荷崩れ及び汚染防止を兼ねた保護
カバーが使用できるため作業性が良い方法とされてい
る。また、解舒性も良好である。しかしながら、パッケ
ージを固定させて内周側から繊維束を取り出していく
と、繊維束をパッケージ内周に沿って一巻取り出す毎に
必ず一回の撚りが繊維束に加わるという短所をともな
う。このように繊維束に撚れが生じることは、前述した
如く、長繊維強化樹脂構造物の製造において、繊維束の
不充分な開繊とこれに伴う樹脂の不充分かつ不均一な含
浸の原因になり、また、開繊工程等における繊維の破断
とこれによる毛羽立ちの原因にもなる。かかる内取り法
において、繊維束の撚れを解消させるためには、繊維束
を一巻取り出す毎にパッケージ自体を繊維束巻き戻し方
向とは逆方向に1回転させることが考えられ、例えば、
中央部に円柱あるいは円筒状の突設物が設けられた回転
可能なテーブルにパッケージを載せ、繊維束を円柱ある
いは円筒状の突設物に巻き付かせつつ引き出すことによ
り、繊維束と突設物の摩擦抵抗を利用してテーブルひい
てはパッケージを回転させる方法が考えられるが、この
方法では引き出された繊維束にかかる負荷(張力)が大
きく、繊維の破断が起き易くなるため充分な改善策とは
言い難い。
On the other hand, the internal taking-in method is a method of taking out the fiber bundle from the inner peripheral side of the package, and the load applied to the taken-out fiber bundle is light, and a protective cover for preventing load collapse and contamination can be used, thus improving workability. Is considered a good method. Further, the unwinding property is also good. However, when the package is fixed and the fiber bundle is taken out from the inner circumference side, there is a disadvantage in that one twist is always added to the fiber bundle every time the fiber bundle is taken out once along the inner circumference of the package. As described above, the twisting of the fiber bundle is a cause of insufficient opening of the fiber bundle and accompanying insufficient and uneven impregnation of the resin in the production of the long fiber reinforced resin structure. In addition, it also causes breakage of fibers in the opening process and the like, which causes fuzzing. In such an internal arrangement method, in order to eliminate the twist of the fiber bundle, it is conceivable that the package itself is rotated once in the direction opposite to the fiber bundle rewinding direction every time one winding of the fiber bundle is taken out.
By placing the package on a rotatable table having a columnar or cylindrical protrusion in the center, and pulling out the fiber bundle while winding the fiber bundle around the columnar or cylindrical protrusion, A method of rotating the table and then the package by utilizing the frictional resistance of is possible, but this method requires a large load (tensile force) on the drawn fiber bundle, and the fiber breaks easily. Hard to say.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、連続し
た強化用繊維束を引きながら樹脂を含浸させる長繊維強
化樹脂構造物の製造において、無芯円筒状に巻き取られ
た強化用繊維束集合体、即ちパッケージから繊維束を取
り出すに際して生じる上記の如き問題を解決し、撚れや
破断のない繊維束に樹脂を含浸させることにより、期待
される力学的特性に極めて近い、優れた特性をもち、か
つ表面状態等も良い長繊維強化樹脂構造物を効率よく製
造する方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to manufacture a continuous fiber-reinforced resin structure in which a continuous reinforcing fiber bundle is drawn while impregnating a resin. By solving the above problems that occur when a fiber bundle is taken out from a bundle aggregate, that is, a package, and impregnating a fiber bundle without twists or breaks with a resin, it is possible to obtain excellent properties that are extremely close to the expected mechanical properties. It is to provide a method for efficiently producing a long fiber reinforced resin structure having a good surface condition and the like.

【0009】本発明によれば、上記の如き本発明の目的
は、装置フレームに回転可能に支承されたテーブルと、
テーブル中央部に突設された案内ロールと、案内ロール
にかかる繊維束の張力を検出するため案内ロールに設け
られた張力センサと、張力センサで検出した信号に基づ
いてテーブルを回転させる回転駆動手段を有してなる装
置を用い、無芯円筒状に巻き取られた強化用繊維束集合
体をその空洞部に案内ロールが貫通する状態でテーブル
に載せ、繊維束を案内ロールに巻き付かせつつ無芯円筒
状繊維束集合体の内周から空洞外へ巻き出すに際して繊
維束に生じる張力を案内ロールの張力センサで検出し、
その検出信号に基づいてテーブルを繊維束巻き戻し方向
とは逆方向に断続的もしくは連続的に回転させながら連
続的に繊維束の取出を行い、これを引きながら樹脂を含
浸させることを特徴とする長繊維強化樹脂構造物の製造
法により達成される。
According to the present invention, an object of the present invention as described above is a table rotatably supported by an apparatus frame,
A guide roll protruding from the central part of the table, a tension sensor provided on the guide roll for detecting the tension of the fiber bundle applied to the guide roll, and a rotation driving means for rotating the table based on the signal detected by the tension sensor. Using a device having, while placing the reinforcing fiber bundle assembly wound in a coreless cylindrical shape on the table in a state where the guide roll penetrates the cavity, while winding the fiber bundle around the guide roll. The tension sensor of the guide roll detects the tension generated in the fiber bundle when unwinding from the inner circumference of the coreless cylindrical fiber bundle assembly to the outside of the cavity,
Based on the detection signal, the table is intermittently or continuously rotated in the direction opposite to the fiber bundle rewinding direction to continuously extract the fiber bundle, and the resin is impregnated while pulling the fiber bundle. This is achieved by a method of manufacturing a long fiber reinforced resin structure.

【0010】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明において長繊維強化樹脂構造物を製造するにあたり用
いられる強化用繊維の種類としては特に制約はなく、例
えばガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、芳香族ポリアミ
ド繊維等の高融点(高軟化点)繊維等がいずれも使用で
きる。これらの繊維は、公知の表面処理剤で処理したも
のであってもよい。本発明は、かかる繊維が集束され、
無芯円筒状に巻き取られた集合体、例えばロービングパ
ッケージを用い、その内周側から繊維束を取り出し、こ
れに樹脂を含浸させる長繊維強化樹脂構造物の製造法の
改良に係わるものであり、無芯円筒状に巻き取られた強
化用繊維束の集合体から繊維束を取り出すにあたり、装
置フレームに回転可能に支承されたテーブルと、テーブ
ル中央部に突設された案内ロールと、案内ロールにかか
る繊維束の張力を検出するため案内ロールに設けられた
張力センサと、張力センサで検出した信号に基づいてテ
ーブルを回転させる回転駆動手段を有してなる装置を用
い、実質的に撚れがからない状態で繊維束を取り出し、
これに樹脂を含浸させることを特徴とする。より具体的
には、無芯円筒状に巻き取られた強化用繊維束の集合体
を、その空洞部に案内ロールが貫通するようにテーブル
に載せ、繊維束を案内ロールに巻き付かせつつ繊維束集
合体の内周部から空洞外へ取り出す。この時、繊維束に
生じる張力により案内ロールは引張り力及び巻き絞め力
等の圧力を受けるので、これを案内ロールに設けられた
センサ(張力センサ)で検出する。
The present invention will be described in more detail below. There is no particular limitation on the type of reinforcing fiber used in producing the long fiber reinforced resin structure in the present invention, for example, a high melting point (high softening point) of glass fiber, carbon fiber, metal fiber, aromatic polyamide fiber, etc. Any fiber or the like can be used. These fibers may be treated with a known surface treatment agent. The present invention provides that such fibers are bundled,
The present invention relates to an improvement in a manufacturing method of a long fiber reinforced resin structure in which an aggregate wound in a coreless cylindrical shape, for example, a roving package is used, a fiber bundle is taken out from the inner peripheral side and impregnated with a resin. When taking out a fiber bundle from an assembly of reinforcing fiber bundles wound in a coreless cylindrical shape, a table rotatably supported by an apparatus frame, a guide roll protruding from the center of the table, and a guide roll Using a device having a tension sensor provided on the guide roll for detecting the tension of the fiber bundle and a rotation driving means for rotating the table based on the signal detected by the tension sensor, Take out the fiber bundle without touching it,
This is characterized by being impregnated with a resin. More specifically, an assembly of reinforcing fiber bundles wound into a coreless cylinder is placed on a table so that the guide roll penetrates through the hollow portion, and the fiber bundle is wound around the guide rolls. The bundle is taken out of the cavity from the inner peripheral portion. At this time, the guide roll receives a pressure such as a pulling force and a coiling force due to the tension generated in the fiber bundle, and this is detected by a sensor (tension sensor) provided on the guide roll.

【0011】張力センサは、繊維束の張力を案内ロール
上において他の物理量に変換するものであり、案内ロー
ルに付設されるものでも案内ロール自体からなるもので
もよい。例えば、図2〜3に示す如く、案内ロールが張
力センサとして起立方向へ弾性的に付勢されると共に繊
維束の張力に応じて倒伏方向へ傾斜可能とされたもので
は、繊維束の張力に応じて案内ロールに加わる引っ張り
力が張力センサである案内ロール自体の傾斜によって検
出される。また、図4に示す如く、案内ロールが遠心方
向へ弾性的に付勢された揺動体を張力センサとして側面
に備えると共に該揺動体が繊維束の張力に応じて求心方
向へ傾斜可能とされたものでは、繊維束の張力に応じて
案内ロールに加わる巻き絞め力が揺動体の傾斜によって
検出される。さらに、図5〜6に示す如く、案内ロール
が遠心方向へ弾性的に付勢された複数の分割側壁を張力
センサとして備えると共に該分割側壁が繊維束の張力に
応じて求心方向へ傾斜可能とされたものでは、繊維束の
張力に応じて案内ロールに加わる巻き絞め力が分割側壁
の傾斜によって検出されることになる。
The tension sensor converts the tension of the fiber bundle into another physical quantity on the guide roll and may be attached to the guide roll or the guide roll itself. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, when the guide roll is elastically biased as a tension sensor in the upright direction and is tiltable in the fall direction according to the tension of the fiber bundle, the tension of the fiber bundle is Accordingly, the pulling force applied to the guide roll is detected by the inclination of the guide roll itself, which is a tension sensor. Further, as shown in FIG. 4, the guide roll is provided with an oscillating body elastically biased in the centrifugal direction on the side surface as a tension sensor, and the oscillating body can be tilted in the centripetal direction according to the tension of the fiber bundle. In the thing, the winding tightening force applied to the guide roll according to the tension of the fiber bundle is detected by the inclination of the oscillator. Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the guide roll includes a plurality of divided side walls elastically biased in the centrifugal direction as tension sensors, and the divided side walls can be inclined in the centripetal direction according to the tension of the fiber bundle. In this case, the winding tightening force applied to the guide roll according to the tension of the fiber bundle is detected by the inclination of the divided side wall.

【0012】前記張力センサの傾斜出力は、必要に応じ
て変位その他の物理量を介して検出信号とされる。例え
ば、テーブル回転軸に可動ロッドが軸線方向へ変位可能
に挿通されると共に張力センサ可動部分、即ち案内ロー
ル自体や揺動体及び分割側壁の可動部分が傾斜−変位変
換機構を介して該可動ロッドと係合され、可動ロッドに
対して変位センサが設置されたものでは、張力センサの
傾斜出力が可動ロッドの変位に変換されてテーブル回転
軸の軸線方向へ伝送され、可動ロッドの変位が変位セン
サで検出される。また、前記分割側壁からなる張力セン
サを備えるものにおいて、案内ロール内部の中心軸線上
に変位センサが分割側壁と対向して配置されたもので
は、張力センサの傾斜出力が変位センサによって半径方
向への分割側壁の変位に変換される。該変位センサとし
て例えば分割側壁の変位を静電容量によって検出する静
電容量式のものを好適に使用することが出来る。
The tilt output of the tension sensor is used as a detection signal via displacement and other physical quantities as necessary. For example, the movable rod is inserted through the table rotation shaft so as to be displaceable in the axial direction, and the tension sensor movable portion, that is, the movable portion of the guide roll itself, the oscillating body, and the divided side wall is connected to the movable rod through the inclination-displacement conversion mechanism. In the case where the displacement sensor is installed on the movable rod when engaged, the tilt output of the tension sensor is converted into the displacement of the movable rod and transmitted in the axial direction of the table rotation shaft, and the displacement of the movable rod is detected by the displacement sensor. To be detected. Further, in the one provided with the tension sensor composed of the divided side wall, in the case where the displacement sensor is arranged on the central axis of the guide roll so as to face the divided side wall, the inclination output of the tension sensor is changed in the radial direction by the displacement sensor. Converted to the displacement of the dividing side wall. As the displacement sensor, for example, a capacitance type sensor that detects the displacement of the divided side wall by capacitance can be preferably used.

【0013】上記の如く、繊維束にかかる張力は、案内
ロールに設けられた張力センサによって検出され、必要
に応じて他の物理量を介して検出信号とされ、その検出
信号に基づいてテーブルの回転駆動手段を作動させ、テ
ーブルを繊維巻戻し方向(図7のAの方向)とは逆方向
(図7のBの方向)に断続的もしくは連続的に回転させ
る。テーブル上にのせられた繊維束集合体は、テーブル
と共に回転する。テーブルの回転は、無心円筒状繊維束
集合体の内周に沿って1巻き分繊維束を巻き戻す毎に平
均1回の割合で行われ、これによって、繊維束に生じる
撚れは実質上解消される。
As described above, the tension applied to the fiber bundle is detected by the tension sensor provided on the guide roll, and is made a detection signal via another physical quantity as necessary, and the table is rotated based on the detection signal. The drive means is actuated to intermittently or continuously rotate the table in the direction opposite to the fiber rewinding direction (direction A in FIG. 7) (direction B in FIG. 7). The fiber bundle assembly placed on the table rotates together with the table. The table is rotated at an average of once every time the unwound fiber bundle is rewound along the inner circumference of the uncentered cylindrical fiber bundle assembly, whereby the twist generated in the fiber bundle is substantially eliminated. To be done.

【0014】1例として、図2〜3の装置を例にとっ
て、繊維束の撚れ解消機構について説明する。案内ロー
ルには、繊維束にかかる張力によって傾斜し、特定張力
(案内ロール傾斜)でON−OFFする張力センサが設
けられ、その信号によりテーブル回転駆動機構が作動
し、テーブルが1回転するように設定されているものと
する。通常、無芯円筒状に巻き取られた繊維束集合体の
内周側から繊維束を取り出すと、内周に沿って1巻き分
取り出す毎に繊維束に1回の撚れが生じ、このままでは
この撚れは解消することはできない。
As an example, the mechanism for eliminating the twist of the fiber bundle will be described by taking the apparatus shown in FIGS. The guide roll is provided with a tension sensor that is inclined by the tension applied to the fiber bundle and turned on and off at a specific tension (guide roll inclination), and the signal is used to operate the table rotation drive mechanism so that the table rotates once. It is assumed that it is set. Usually, when a fiber bundle is taken out from the inner peripheral side of a fiber bundle assembly wound in a coreless cylindrical shape, one twist is generated in the fiber bundle every time one roll is taken out along the inner circumference, and as it is, This twist cannot be eliminated.

【0015】これに対し上記の装置を用いた場合、繊維
束集合体の内周に沿って繊維束を1巻き分取り出す毎に
繊維束は案内ロールに1回ずつ巻き付けられ、取り出さ
れた繊維束には張力が生じる。この張力により案内ロー
ルは傾斜し、ある特定張力、即ち案内ロールが特定の傾
斜になった時張力センサが作動し、その信号によりテー
ブルが繊維束取り出し方向とは逆方向に1回転すること
により、張力が緩和されると共に、繊維束に生ずる撚れ
が1回分ずつ解消される。もし、何らかの事情により繊
維束が一度に複数回案内ロールに巻き付いた場合におい
ても、特定張力以下になるまで張力センサが複数回作動
し、テーブルを複数回回転させることにより張力が緩和
されると共に、繊維束に生ずる撚れが解消される。
On the other hand, when the above-mentioned device is used, the fiber bundle is wound around the guide roll once each time one winding of the fiber bundle is taken out along the inner circumference of the fiber bundle assembly, and the taken-out fiber bundle is taken out. Tension is generated in. This tension causes the guide roll to tilt, and when a certain specific tension, that is, when the guide roll has a particular tilt, the tension sensor operates, and the signal causes the table to rotate once in the direction opposite to the fiber bundle take-out direction. The tension is relieved, and the twist generated in the fiber bundle is eliminated once. If, for some reason, the fiber bundle is wound around the guide roll multiple times at a time, the tension sensor operates multiple times until the tension falls below the specific tension, and the tension is relieved by rotating the table multiple times, The twist that occurs in the fiber bundle is eliminated.

【0016】上記のようにして実質上撚れを起こすこと
なく引き出された繊維束は、好ましくはテンションロー
ル、テンションバー等により開繊したのち樹脂による含
浸に供される。含浸法としては特に制約はなく、含浸ダ
イを用いる方法、含浸浴槽を用いる方法等、公知の含浸
法がいずれも可能である。
The fiber bundle extracted as described above without substantially twisting is preferably opened by a tension roll, a tension bar or the like and then impregnated with a resin. The impregnation method is not particularly limited, and any known impregnation method such as a method using an impregnation die or a method using an impregnation bath can be used.

【0017】本発明において、かかる含浸に用いられる
樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも
使用可能であり、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、ポリエチレンテレフタレートや
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、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 等のポリアミド、ポリアセタール、
ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、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公知の熱可塑性樹脂又はそれら
の共重合体、変性体等が、また熱硬化性樹脂としては例
えば不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリ
ウレタン、等あるいはこれらのプレポリマー等が挙げら
れる。特に、得られる繊維強化構造物の成形加工が容易
な点で熱可塑性樹脂を用いて含浸したものが好ましく、
また、そのための含浸法としては、操作性の点で含浸ダ
イ、特に図1の如くクロスヘッドダイを用いるのが好ま
しい。
In the present invention, the resin used for such impregnation may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin, and examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. Polyester, nylon 6, nylon 66, nylon 11, nylon 12, nylon
610, polyamide such as nylon 612, polyacetal,
Polycarbonate, thermoplastic polyurethane, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polysulfone, polyetherketone, polyetheramide,
Known thermoplastic resins such as polyetherimide or copolymers or modified products thereof, and examples of the thermosetting resin include unsaturated polyester, epoxy resin, thermosetting polyurethane, and the like, or prepolymers thereof. Can be mentioned. In particular, it is preferable that the obtained fiber reinforced structure is impregnated with a thermoplastic resin in terms of easy molding and processing,
Further, as an impregnation method therefor, it is preferable to use an impregnation die, particularly a crosshead die as shown in FIG. 1, from the viewpoint of operability.

【0018】次に、樹脂の含浸された連続繊維は、賦形
ダイ等を通すことにより所望の形状、例えばストランド
状、棒状、リボン状、テープ状、シート状、板状、ある
いは特殊形状等に整えられ、引取りロールを用いて引き
取られる。引き取った繊維強化樹脂構造物は、そのまま
の形であるいはこれを任意の長さに切断して、成形ある
いは他の加工に供することができる。
Next, the continuous fiber impregnated with the resin is passed through a shaping die or the like into a desired shape such as a strand shape, a rod shape, a ribbon shape, a tape shape, a sheet shape, a plate shape, or a special shape. It is trimmed and picked up using a pick-up roll. The fiber-reinforced resin structure thus taken can be used as it is or after being cut to an arbitrary length and then subjected to molding or other processing.

【0019】本発明は、上記の如く、長繊維強化樹脂構
造物の製造法に特徴を有するものであり、その組成、例
えば、強化用繊維の含有量については特に制約はない
が、得られる構造物の諸物性の面から、強化用繊維の配
合量としては20〜80重量%(組成物中)が好ましく、特
に好ましいのは30〜70重量%(組成物中)である。
The present invention is characterized by the method for producing a long fiber reinforced resin structure as described above, and the composition thereof, for example, the content of the reinforcing fiber is not particularly limited, but the structure obtained is obtained. From the viewpoint of various physical properties of the product, the compounding amount of the reinforcing fiber is preferably 20 to 80% by weight (in the composition), and particularly preferably 30 to 70% by weight (in the composition).

【0020】また、本発明によって得られる長繊維強化
樹脂構造物には、目的、用途に応じて、一般に樹脂に添
加される各種の物質、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
顔料等の着色剤等あるいは粉粒状、板状の無機充填材や
有機充填材を配合することも可能である。
In addition, the long fiber reinforced resin structure obtained by the present invention contains various substances generally added to the resin, such as an antioxidant and a heat stabilizer, depending on the purpose and application.
Stabilizers such as UV absorbers, antistatic agents, lubricants, plasticizers, release agents, flame retardants, flame retardant aids, crystallization accelerators, coloring agents such as dyes and pigments, etc. It is also possible to mix an inorganic filler or an organic filler.

【0021】[0021]

【実施例】以下、実施例により更に具体的に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0022】実施例1〜3及び比較例1 長繊維強化樹脂構造体を調製するにあたり、図1に示す
装置を用いた。図1中における繊維束集合体からの繊維
束の取り出し装置として、実施例1〜3においては、各
々、図2〜6の構造の繊維束取り出し装置を用いた。ま
ず、繊維束集合体としてガラスロービングパッケージを
用い、内取り方式でロービングを取り出すにあたり、図
2〜6に示した繊維束取り出し装置を用いることによ
り、ロービングを無撚状態で取り出した。次に、このガ
ラスロービングをテンションロールで開繊したのち、ク
ロスヘッドダイを通して引きながらポリプロピレン樹脂
を含浸させ、ダイで賦形しストランド状にして引取り、
これを12mmのペレット状に切断した。尚、繊維含有量は
40重量%になるよう調整した。
Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 In preparing long fiber reinforced resin structures, the apparatus shown in FIG. 1 was used. As the device for taking out the fiber bundle from the fiber bundle assembly in FIG. 1, in Examples 1 to 3, the device for taking out the fiber bundle having the structure of FIGS. 2 to 6 was used. First, a glass roving package was used as the fiber bundle assembly, and when the roving was taken out by the internal take-in method, the roving was taken out in a non-twisted state by using the fiber bundle take-out device shown in FIGS. Next, after opening this glass roving with a tension roll, it is impregnated with a polypropylene resin while being drawn through a crosshead die, shaped with a die and taken out into a strand,
This was cut into 12 mm pellets. The fiber content is
It was adjusted to 40% by weight.

【0023】比較のため、図2〜6の如き繊維束取り出
し装置を用いることなく、ガラスロービングパッケージ
を固定したままロービングを取り出し、撚れのあるロー
ビングに対し同様にしてポリプロピレン樹脂を含浸さ
せ、ペレット状のものを得た。
For comparison, the roving was taken out with the glass roving package fixed without using the fiber bundle take-out device as shown in FIGS. 2 to 6, and the polypropylene resin was impregnated into the twisted roving in the same manner and pelletized. I got a shape.

【0024】評価は、下記の方法で行い、結果を表1に
示す。 〔ストランドの毛羽立ち状態〕ストランドの毛羽立ち状
態を肉眼で観察した。 〔ストランド切れ(運転停止頻度)〕5時間運転する際
のストランド切れの回数を測定した。 〔ペレタイザーにおける繊維の飛散〕ストランドを切断
しペレット化する際の繊維の飛散状態を観察した。不均
一な含浸、樹脂と繊維の密着性不良等により繊維の飛散
が多くなる。 〔物性〕ペレット状繊維強化構造物を用い、射出成形に
より試験片を作成し、物性を測定した。
The evaluation was carried out by the following method, and the results are shown in Table 1. [Fluffing state of strands] The fluffing state of strands was observed with the naked eye. [Strand break (operation stop frequency)] The number of strand breaks during 5 hours of operation was measured. [Fiber Scattering in Pelletizer] The state of fiber scattering when the strand was cut and pelletized was observed. Non-uniform impregnation, poor adhesion between resin and fiber, and other factors result in increased fiber scattering. [Physical Properties] A pellet-shaped fiber reinforced structure was used to prepare a test piece by injection molding, and the physical properties were measured.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の説明並びに実施例により明らかな
ように、本発明の長繊維強化樹脂構造物の製造法によれ
ば、無芯円筒状に巻き取られた強化用繊維束集合体から
撚れを生じさせることなく繊維束を取り出すことが可能
であり、これに樹脂を含浸させることにより繊維束に対
する樹脂の含浸性、含浸の均一性は著しく向上する。こ
れにより毛羽立ち等が少なく表面状態の良い、高強度で
安定した物性の長繊維強化樹脂構造物を得ることが可能
であり、本発明の方法は極めて工業的価値の高いもので
ある。
As is apparent from the above description and examples, according to the method for producing a long fiber reinforced resin structure of the present invention, twisting is carried out from a reinforcing fiber bundle aggregate wound in a coreless cylindrical shape. It is possible to take out the fiber bundle without causing this, and by impregnating the fiber bundle with the resin, the impregnation property of the resin into the fiber bundle and the uniformity of the impregnation are significantly improved. As a result, it is possible to obtain a high-strength and stable physical-fiber-reinforced resin structure having less surface fluff and a good surface condition, and the method of the present invention is of extremely high industrial value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に使用する製造装置全体の1例を示す略
示図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the entire manufacturing apparatus used in the present invention.

【図2】本発明に使用する繊維束取り出し装置の縦断面
図である。
FIG. 2 is a vertical sectional view of a fiber bundle take-out device used in the present invention.

【図3】図2に示す繊維束取り出し装置の案内ロール傾
斜時の要部縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a main part of the fiber bundle take-out device shown in FIG. 2 when a guide roll is inclined.

【図4】本発明に使用する繊維束取り出し装置の別の例
の縦断面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of another example of the fiber bundle extracting device used in the present invention.

【図5】本発明に使用する繊維束取り出し装置の更に別
の例の縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical sectional view of still another example of the fiber bundle take-out device used in the present invention.

【図6】図5に示す繊維束取り出し装置の案内ロールの
要部斜視図である。
6 is a perspective view of a main part of a guide roll of the fiber bundle take-out device shown in FIG.

【図7】繊維束巻き出し方向と、繊維束集合体(テーブ
ル)の回転方向の関係を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a relationship between a fiber bundle unwinding direction and a rotation direction of a fiber bundle aggregate (table).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…繊維束取り出し装置 2…ロービングパッケージ 3…クロスヘッドダイ 4…押出機 5…装置フレーム 6…テーブル 7…テーブル回転軸 8…軸受 9…従動プーリ 10…案内ロール 12…繊維束集合体(パッケージ) 13…可動ロッド 14…球面体 15…クリップ 16…スライダ 17…クリップ 18…軸受 19…クリップ 20…圧縮コイルバネ 21…変位センサ 22…回転制御装置 23…モータ 24…原動プーリ 25…タイミングベルト 26…繊維束 27…揺動体 28…カム 29…クリップ 30…分割側壁 31…固定ロッド 32…変位センサ 33…増幅器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fiber bundle take-out device 2 ... Roving package 3 ... Cross head die 4 ... Extruder 5 ... Device frame 6 ... Table 7 ... Table rotating shaft 8 ... Bearing 9 ... Followed pulley 10 ... Guide roll 12 ... Fiber bundle assembly (package ) 13 ... Movable rod 14 ... Spherical body 15 ... Clip 16 ... Slider 17 ... Clip 18 ... Bearing 19 ... Clip 20 ... Compression coil spring 21 ... Displacement sensor 22 ... Rotation control device 23 ... Motor 24 ... Driving pulley 25 ... Timing belt 26 ... Fiber bundle 27 ... Oscillator 28 ... Cam 29 ... Clip 30 ... Dividing side wall 31 ... Fixed rod 32 ... Displacement sensor 33 ... Amplifier

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 装置フレームに回転可能に支承されたテ
ーブルと、テーブル中央部に突設された案内ロールと、
案内ロールにかかる繊維束の張力を検出するため案内ロ
ールに設けられた張力センサと、張力センサで検出した
信号に基づいてテーブルを回転させる回転駆動手段を有
してなる装置を用い、無芯円筒状に巻き取られた強化用
繊維束集合体をその空洞部に案内ロールが貫通する状態
でテーブルに載せ、繊維束を案内ロールに巻き付かせつ
つ無芯円筒状繊維束集合体の内周から空洞外へ巻き出す
に際して繊維束に生じる張力を案内ロールの張力センサ
で検出し、その検出信号に基づいてテーブルを繊維束巻
き戻し方向とは逆方向に断続的もしくは連続的に回転さ
せながら連続的に繊維束の取出を行い、これを引きなが
ら樹脂を含浸させることを特徴とする長繊維強化樹脂構
造物の製造法。
1. A table rotatably supported by an apparatus frame, a guide roll projectingly provided in the center of the table,
Using a tension sensor provided on the guide roll for detecting the tension of the fiber bundle applied to the guide roll, and a device having a rotation driving means for rotating the table based on the signal detected by the tension sensor, a coreless cylinder is used. The reinforcing fiber bundle assembly wound in a circular shape is placed on the table in a state where the guide roll penetrates into the hollow portion, and the fiber bundle is wound around the guide roll from the inner circumference of the coreless cylindrical fiber bundle assembly. The tension generated in the fiber bundle when unwinding out of the cavity is detected by the tension sensor of the guide roll, and based on the detection signal, the table is intermittently or continuously rotated in the direction opposite to the fiber bundle rewinding direction and continuously. A method for producing a long-fiber-reinforced resin structure, characterized in that a fiber bundle is taken out of and the resin is impregnated while pulling the fiber bundle.
【請求項2】 案内ロールが張力センサとして起立方向
へ弾性的に付勢されると共に繊維束の張力に応じて倒伏
方向へ傾斜可能とされたものであり、案内ロールの傾斜
によって繊維束の張力を検出し、その検出信号に基づい
てテーブルを回転させながら繊維束の取り出しを行う請
求項1記載の長繊維強化樹脂構造物の製造法。
2. The guide roll is a tension sensor that is elastically biased in the upright direction and is tiltable in the fall direction according to the tension of the fiber bundle, and the tension of the fiber bundle is tilted by the inclination of the guide roll. The method for producing a long fiber reinforced resin structure according to claim 1, wherein the fiber bundle is taken out while detecting the temperature and rotating the table based on the detection signal.
【請求項3】 案内ロールが遠心方向へ弾性的に付勢さ
れた揺動体を張力センサとして側面に備えると共に該揺
動体が繊維束の張力に応じて求心方向へ傾斜可能とされ
たものであり、繊維束の張力に応じて案内ロールに加わ
る巻き絞め力を揺動体の傾斜によって検出し、その検出
信号に基づいてテーブルを回転させながら繊維束の取り
出しを行う請求項1記載の長繊維強化樹脂構造物の製造
法。
3. The guide roll is provided with an oscillating body elastically biased in the centrifugal direction on the side surface as a tension sensor, and the oscillating body is capable of inclining in a centripetal direction according to the tension of the fiber bundle. The long fiber reinforced resin according to claim 1, wherein the winding tightening force applied to the guide roll according to the tension of the fiber bundle is detected by the inclination of the oscillating body, and the fiber bundle is taken out while rotating the table based on the detection signal. Structure manufacturing method.
【請求項4】 案内ロールが遠心方向へ弾性的に付勢さ
れた複数の分割側壁を張力センサとして備えると共に該
分割側壁が繊維束の張力に応じて求心方向へ傾斜可能と
されたものであり、繊維束の張力に応じて案内ロールに
加わる巻き絞め力を分割側壁の傾斜によって検出し、そ
の検出信号に基づいてテーブルを回転させながら繊維束
の取り出しを行う請求項1記載の長繊維強化樹脂構造物
の製造法。
4. The guide roll is provided with a plurality of divided side walls elastically biased in the centrifugal direction as a tension sensor, and the divided side walls are tiltable in a centripetal direction according to the tension of the fiber bundle. The long fiber reinforced resin according to claim 1, wherein the winding tightening force applied to the guide roll according to the tension of the fiber bundle is detected by the inclination of the divided side wall, and the fiber bundle is taken out while rotating the table based on the detection signal. Structure manufacturing method.
【請求項5】 強化用繊維束に対する樹脂の含浸をクロ
スヘッドダイを用いて行う請求項1〜4のいずれか1項
記載の長繊維強化樹脂構造物の製造法。
5. The method for producing a long fiber reinforced resin structure according to claim 1, wherein the reinforcing fiber bundle is impregnated with the resin using a crosshead die.
【請求項6】 長繊維強化樹脂構造物がストランド状、
棒状、リボン状、テープ状、シート状または板状もしく
はこれらを任意の長さに切断したものである請求項1〜
5のいずれか1項記載の長繊維強化樹脂構造物の製造
法。
6. The long fiber reinforced resin structure is in the form of a strand,
A rod-shaped, ribbon-shaped, tape-shaped, sheet-shaped or plate-shaped or these are cut to an arbitrary length.
6. The method for producing a long fiber reinforced resin structure according to any one of 5 above.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5534210A (en) * 1994-01-26 1996-07-09 Polyplastics Co., Ltd. Method of taking out a fiber bundle and method of manufacturing a resin structure reinforced with long fibers
WO2016029526A1 (en) * 2014-08-30 2016-03-03 海安南京大学高新技术研究院 Method for continuously producing strengthened aramid fiber optical cable core
CN120423384A (en) * 2025-07-10 2025-08-05 济南市佳新纤维有限公司 A fiber bundle collector for polypropylene fiber production

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