JP4332020B2

JP4332020B2 - 長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造用ダイ及び該構造体の製造方法

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Publication number: JP4332020B2
Application number: JP2003403646A
Authority: JP
Inventors: 宏康石沢; 和彦佐伯
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: JP2005161676A

Description

本発明は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造用ダイ及び該構造体の製造方法に関し、本発明によれば毛羽立ちが少ない長繊維強化熱可塑性樹脂構造体が得られる。

長繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物を製造する方法として、近年、引き抜き成形が注目されている。中でも、連続した強化用繊維束を引きながら、クロスヘッドダイにおいて熱可塑性樹脂の溶融物を含浸させたのち賦形ダイを通して所望の形状に賦形する方法は、操作が容易で、しかも繊維含有量の制御も容易である。
しかし、この方法には、得られる成形品の表面に毛羽立ちが生ずるという問題がある。これは、樹脂の含浸に先立って行われるテンションロール等による繊維の開繊、溶融樹脂の含浸をよくするためクロスヘッド内に設けられた凸状障壁等による繊維のしごき、溶融樹脂の粘性抵抗等により、連続繊維束の中の一部の繊維に破断が生じ、樹脂の含浸された連続繊維束を賦形ダイを通し過剰の樹脂を絞り除きながら賦形する時、絞り除かれた樹脂が相対的に逆方向へ流動することにともなって繊維が破断点から剥離し、これが毛羽立ちとなって現れるものと考えられる。
毛羽立ちは、繊維強化樹脂の外観を損なうのみならず、これを用いて射出成形等の２次加工に供する場合、成形加工性の劣るものとなる。例えば、毛羽立ったペレットを用いて射出成形する場合、ペレットの流動性が悪いためホッパーでブリッジングを起こし、成形不能に陥ったり、必要量の樹脂がスクリューに食い込まず、所望の形状あるいは特性を有する成形品が得られないという問題が生じる。また、毛羽立った部分の繊維が折れ、飛散することにより、作業環境を損ねるという問題もある。

このため、特開平３−２７２８３０号公報には、第１の熱可塑性樹脂と第２の熱可塑性樹脂を99〜50:1〜50（重量比）の割合で使用し、クロスヘッドで強化用繊維束に第１の熱可塑性樹脂の溶融物を含浸させたのち、さらにその表面に、第１の熱可塑性樹脂と同一か異なる第２の熱可塑性樹脂の溶融物を被覆し、賦形ダイを通して賦形する方法が開示されている（特許文献１参照）。
しかし、この方法では、第２の熱可塑性樹脂の溶融物を被覆するために、含浸工程とは別個に設けた装置で行うか、好ましくは押出機あるいはギヤポンプ等で第２の熱可塑性樹脂の溶融物を圧入して被覆する方法が用いられている。このため、設備や操作が複雑になり、また経済的でない。

また、特開２００３−４９００２号公報には、連続した長繊維束を浸漬して該繊維束内に熱可塑性溶融樹脂を含浸するための溶融樹脂槽内に、成形ノズルの上流側１０ｍｍ以内に、ペレットの長繊維含有率より５〜１５ｗｔ％高い長繊維含有率となるように、樹脂含浸長繊維束を予備的に絞る絞りノズルを設け、ガラス繊維がペレット側面で飛び出した長さの総長をｅとし、ペレットの全周をＬとしたとき、Ｅ＝（ｅ／Ｌ）×１００（％）式であらわされる飛び出し率Ｅが１〜２０％である長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造が記載されている。
しかし、該方法は、二段式絞りを用いる方法であり、飛び出し率を０にするとガラス繊維の分散が悪くなるという問題がある。

特開平３−２７２８３０号公報（請求項１〜３、第４頁右上欄７〜１８行）特開２００３−４９００２号公報（請求項２および３、段落番号００２１、図２、実施例１）

強化用繊維による毛羽立ちの抑えられた長繊維強化熱可塑性樹脂構造体を容易に且つ経済的に製造する。

本発明者は、鋭意検討した結果、後記二重ノズル構造を有するダイ７を使用して、樹脂含浸繊維ロービング３から一部の熱可塑性樹脂５を絞り取って、内側ノズル孔6'に含浸繊維ロービング４を通過させ、絞り取られた一部の熱可塑性樹脂５を外側ノズル孔6”に通過させ、内側ノズル６を出た含浸繊維ロービング４の表面に、絞り取られた熱可塑性樹脂５を被覆させることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の第１は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の樹脂含浸部（10）の抜出口（８）に設けられる長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造用のダイ（７）であって、
繊維ロービング（１）に熱可塑性樹脂（２）を溶融状態で含浸させて得られた樹脂含浸繊維ロービング（３）をダイ（７）を通過させることにより、
（ｉ）樹脂含浸繊維ロービング（３）から、含浸された熱可塑性樹脂（２）中の一部の熱可塑性樹脂（５）を絞り取って含浸繊維ロービング（４）を形成させ、（ii）形成された含浸繊維ロービング（４）の表面に、絞り取られた熱可塑性樹脂（５）の一部又は全部を被覆させ、及び
（iii）被覆されたものを所望の断面形状を有する樹脂含浸繊維ロービング（3'）に賦形させる機能を有するダイを提供する。
本発明の第２は、ダイ（７）の外筒壁（7'）、ダイ（７）の出口側に設けられて賦形ノズル孔（９）を有する先端壁（7"）、及び、外筒壁（7'）の内側に、抜出口（８）と先端壁（7"）とから離れて外筒壁（7'）に沿って設けられた内側ノズル（６）からなり、
内側ノズル（６）は、内側ノズル孔（6'）を有すると共に、外筒壁（7'）との間に外側ノズル孔（6"）を形成する二重ノズル構造であって、
内側ノズル（６）により、樹脂含浸繊維ロービング（３）から一部の熱可塑性樹脂（５）を絞り取って、内側ノズル孔（6'）に含浸繊維ロービング（４）を通過させ、絞り取られた一部の熱可塑性樹脂（５）を外側ノズル孔（6”）に通過させ、内側ノズル（６）を出た含浸繊維ロービング（４）の表面に、絞り取られた熱可塑性樹脂（５）を被覆させた後、賦形ノズル孔（９）により所望の断面形状を有する樹脂含浸繊維ロービング（3'）に賦形させる本発明の第１記載のダイを提供する。
本発明の第３は、樹脂含浸繊維ロービング（３）中の繊維／樹脂の重量比が８０％／２０％〜２０％／８０％（ここで、繊維と樹脂の合計は１００％である）である本発明の第１又は２に記載のダイを提供する。
本発明の第４は、内側ノズル孔（6'）の内径が１〜１０ｍｍであり、外側ノズル孔（6"）の内外径差（ｄ）が、０．１〜５ｍｍである本発明の第１〜３のいずれか１項に記載のダイを提供する。
本発明の第５は、含浸繊維ロービング（４）の表面に、熱可塑性樹脂（５）を被覆してなる樹脂層（5'）の厚み（ｔ）が０．０５〜２．５ｍｍである本発明の第１〜４のいずれか１項に記載のダイを提供する。
本発明の第６は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の樹脂含浸部（10）が、繊維ロービング（１）を連続的に引きながら、繊維を開繊し、溶融された熱可塑性樹脂（２）を含浸する装置である本発明の第１〜５のいずれか１項に記載のダイを提供する。
本発明の第７は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体が、ダイ（７）から抜出された樹脂含浸繊維ロービング（3'）を冷却して得られたストランド又は該ストランドをカットして得られたペレットである本発明の第１〜６のいずれか１項に記載のダイを提供する。
本発明の第８は、本発明の第１〜７のいずれか１項に記載のダイを用いた長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造方法を提供する。

強化用繊維による毛羽立ちの抑えられた長繊維強化熱可塑性樹脂構造体を容易に且つ経済的に製造することができる。

本発明により、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体を製造するには、例えば図１に示した装置を用いるのが好ましく、以下、図１を参照して説明する。長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の樹脂含浸部10に、連続した繊維ロービング１が供給される。繊維ロービング１は例えばクロスヘッド14に導かれ、押出機12から供給された溶融状態の熱可塑性樹脂２が含浸され、樹脂含浸繊維ロービング３が得られる。

樹脂の含浸に用いるクロスヘッドの形状、クロスヘッドへの繊維ロービング１及び熱可塑性樹脂２の導入方法については特に制約はなく、最適な方法が用いられる。
特に好ましいクロスヘッドは、例えば、熱可塑性樹脂２による含浸時に、繊維ロービング１の引取り方向とほぼ直角な１以上の凸状障壁を設けたものであり、このクロスヘッド14を通過させて、抜出し装置15により繊維ロービング１を引きながら熱可塑性樹脂２を含浸させることにより、樹脂含浸繊維ロービングがクロスヘッド14によってしごかれ、樹脂の含浸が促進され、好ましい樹脂含浸繊維ロービング３が得られる。
得られた樹脂含浸繊維ロービング３は、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の樹脂含浸部10の抜出口８に設けられたダイ７に送られる。

本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造用のダイ７は、下記（ｉ）〜（iii）の機能を有するダイである。
（ｉ）樹脂含浸繊維ロービング３から、含浸された熱可塑性樹脂２中の一部の熱可塑性樹脂５を絞り取って含浸繊維ロービング４を形成させ、
（ii）形成された含浸繊維ロービング４の表面に、熱可塑性樹脂５を被覆させ、及び
（iii）被覆されたものを所望の断面形状を有する樹脂含浸繊維ロービング3'に賦形させる。

ダイ７は、具体的には、例えば図１（ａ）に示す二重ノズル構造を持つものである。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるダイ７のA-A断面、B-B断面及びC-C断面を示す図である。
長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の樹脂含浸部10の抜出口８に設けられるダイ７は、外筒壁7'、外筒壁7'の出口側に設けられる先端壁7"、及び、外筒壁7'の内側に、抜出口８と先端壁7"とからそれぞれ所定距離離れて、外筒壁7'に沿って所定距離離れて設けられた内側ノズル６からなる。
先端壁7"には、樹脂含浸繊維ロービングの出口として賦形ノズル孔９が設けられている。
内側ノズル６は、内側ノズル孔6'を有すると共に、外筒壁7'との間に外側ノズル孔6”を形成する二重ノズル構造である。内側ノズル６は、例えば支柱67などによって外筒壁7'に沿って所定距離離れて設けられる。
内側ノズル６により、樹脂含浸繊維ロービング３から一部の熱可塑性樹脂５が絞り取られ、内側ノズル孔6'を含浸繊維ロービング４が通過し、絞り取られた一部の熱可塑性樹脂５は外側ノズル孔6”を通過する。
内側ノズル６を出た含浸繊維ロービング４と熱可塑性樹脂５は、内側ノズル６の後方において、含浸繊維ロービング４の表面に、熱可塑性樹脂５が被覆され、賦形ノズル孔９により所望の断面形状を有する樹脂含浸繊維ロービング3'に賦形される。
賦形ノズル孔９の形状により、ストランド状、テープ状、シート状等所望の形状に賦形される。
ダイ７は、通常多数の繊維ロービングを処理するために、上記ノズル孔が複数設けられ、１又は複数の繊維ロービングを１つのノズル孔に通す。

ダイ７の外筒壁7'は断面が方形、円などでもよい。
なお、長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の樹脂含浸部10の抜出口８の孔の形状は、下記内側ノズル６の外形断面と同じであることが好ましい。

内側ノズル６の外形断面は、円、楕円、長方形、正方形、三角形、多角形、及びこれらの複合形状でもよく、外筒壁7'の断面と同じ形状であっても異なっていてもよく、好ましくは円である。以下、説明を簡略化するために円の場合について説明する。
内側ノズル６は入り口側から出口側まで均一な形状であっても、入り口側及び／又は出口側が広口で、中間部が絞られても、入り口側及び／又は出口側が狭められた口で、中間部が拡げられてもよい。
内側ノズル６は入り口側から出口側まで均一な厚みであっても、入り口側及び／又は出口側が薄く、中間部が肉厚であってもよい。
内側ノズル６は、入り口において、樹脂含浸繊維ロービング３中の繊維が毛羽立たないで樹脂のみが絞り取られる構造のものがよい。
内側ノズル孔6'は、内側ノズル６の断面と同じ形状であっても異なっていてもよいが、好ましくは同じ形状である。内側ノズル孔6'の入り口側は、樹脂含浸繊維ロービング３が繊維を突掛けて折損しないように、滑らかに導入されやすいように、入り口側に開いたテーパー部を持つようにしてもよい。
内側ノズル孔6'の内径は１〜１０ｍｍである。

内側ノズル６の、上記いろいろな形状において、外側ノズル孔6"の内外径差（ｄ）は、０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．１５〜４ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜３ｍｍ程度である。内外径差（ｄ）が上記範囲より小さすぎると樹脂による被覆効果が小さくなって強化用繊維による毛羽立ちが多くなり、大きすぎると繊維含量が低下して経済的でなくなる。
内側ノズル６の出口側の肉厚は薄くなるようにテーパー状にして、含浸繊維ロービング４の表面に熱可塑性樹脂５が滑らかに被覆されるようにしてもよい。

賦形ノズル孔９は、内側ノズル孔6'の断面と同じ形状であっても異なっていてもよいが、好ましくは同じ形状であり、さらに好ましくは円である。
賦形ノズル孔９の内径は、１〜２０ｍｍ、好ましくは１．５〜１５ｍｍ、さらに好ましくは２〜１０ｍｍである。内側ノズル孔6'の内径が上記範囲より小さすぎると製造時にロービングの強度が低下して張力がかけられず、ペレットも折れやすくなり、大きすぎると製造時にロービングの開繊が不十分で樹脂含浸が不十分になり、ペレットも取り扱い難くなる。
図２（ｂ）において、含浸繊維ロービング４の径は内側ノズル孔6'の径で決まり、樹脂含浸繊維ロービング３の径は賦形ノズル孔９の径で決まる。
被覆された樹脂層5'を形成するためには、賦形ノズル孔９の径が内側ノズル孔6'の径以上である。製造上、好ましくは内側ノズル孔6'の孔面積と外側ノズル孔6"の孔面積の合計が、賦形ノズル孔９の孔面積以上である。
本発明では、繊維濃度により賦形ノズル孔９の孔径の異なるものを用い、賦形ノズル孔９の径が内側ノズル孔6'以上であれば内側ノズルは変えずにペレットの製造が可能であり、そうでなければ内側ノズルを変えるようにする。

樹脂含浸繊維ロービング３中の、繊維／樹脂の重量比は８０％／２０％〜２０％／８０％、好ましくは７０％／３０％〜２０％／８０％、さらに好ましくは６５％／３５％〜２５％／７５％、特に好ましくは６３％／３７％〜３０％／７０％（ここで、繊維と樹脂の合計は１００％である）である。
繊維１に対する樹脂２の含浸比率が、上記範囲より過少になると樹脂の含浸が十分に行えず、上記範囲より過大になると経済的でなくなる。

含浸繊維ロービング４の表面に、熱可塑性樹脂５を被覆してなる樹脂層5'の厚み（ｔ）は、０．０５〜２．５ｍｍ、好ましくは０．０７〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜１．５ｍｍ程度である。

ダイ７から抜出された樹脂含浸繊維ロービング3'中の繊維／樹脂の重量比は、樹脂含浸繊維ロービング３中の繊維／樹脂の重量比と同じであっても少なくてもよく、８０％／２０％〜２０％／８０％、好ましくは７０％／３０％〜２０％／８０％、さらに好ましくは６５％／３５％〜２５％／７５％、特に好ましくは６３％／３７％〜３０％／７０％（ここで、繊維と樹脂の合計は１００％である）である。
繊維１に対する樹脂２の含浸比率が、上記範囲より過少の場合は樹脂含浸が不十分となり、毛羽立ちが増大するのみならず、これを更に２次加工（例えば射出成形）した時の成形品の物性も劣り、上記範囲より過大の場合は所望の強化が得られない。

外筒壁7'又は先端壁7"に、絞り取られた熱可塑性樹脂５の余剰部5"を排出する調整孔20（図示せず）を設けてもよい。

このようにして得られた樹脂含浸繊維ロービング3'は、冷却槽17（図示せず）を経てロールのような抜出し装置15を用いて抜出す。抜出された樹脂含浸繊維ロービング3”は、そのままストランドとして成形工程等に移送することもできるが、一般的には、射出成形等に供するため、ペレタイザー16により適当な長さに切断したペレット状とするのが好ましい。ペレットの長さは３〜５０ｍｍ、好ましくは５〜４０ｍｍ、さらに好ましくは５〜３０ｍｍである。
ペレットの長さが、上記範囲より短すぎると長繊維強化の特徴が損なわれ、長すぎると成形に使用する際に、押出機のホッパーなどでブリッジを起こし、供給に不具合を生じやすい。

本発明で用いられる繊維ロービング１の材質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もしくは高軟化点の繊維、又はそれらの混合物が使用できる。繊維ロービング１の形態は、ロービング、ヤーン等の連続した繊維であればいずれも使用でき、本発明ではこれらをロービングと総称する。
また、これらの繊維は、樹脂との接着性をよくするため、表面処理剤で処理したものであってもよい。かかる強化用繊維束は、次にクロスヘッドにおいて熱可塑性樹脂の溶融物を含浸させるに先立ち、予め加熱し高温の強化用繊維束を樹脂の溶融物と接触させるのが好ましく、またテンションロール等により開繊しておくのも好ましい。

熱可塑性樹脂２の材質としては、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、生分解性樹脂、非生分解性樹脂、合成樹脂、天然産製樹脂、汎用樹脂、エンジニアリング樹脂、ポリマーアロイ等、いずれの種類の樹脂でもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；ポリスチレン；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル；ポリエチレンスクシネート、ポリブチレンアジペート、これらのカプロラクトン３元共重合体等の脂肪族ポリエステル；ナイロン６、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン46等のポリアミド；ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド等のエンジニアリング樹脂が挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合して使用してもよい。本発明のかかる第１の熱可塑性樹脂としては、通常、射出成形、押出成形等の各種成形加工に用いられるような高分子量で、これを繊維に含浸した場合、それだけで十分な補強効果を発揮するものが好ましい。

また、本発明に係る長繊維強化熱可塑性樹脂構造体には、必要に応じて、樹脂添加剤や充填剤、例えば酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤等の安定剤、帯電防止剤、潤滑剤、可塑剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、結晶化促進剤、染料や顔料等の着色剤、タルク等の充填剤を配合することも可能である。これらは、熱可塑性樹脂２に予め配合された形で用いることができる。

［実施例］
以下、実施例により本発明をさら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。

（実施例１）
本発明の二重ノズル構造を複数設けたダイ７を長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の樹脂含浸部10の抜出口８に取り付けた装置（図１参照）を用いた。
（装置の仕様）
抜出口８：隙間４ｍｍのスリット
外筒壁7'の形状：長さ２０ｍｍ（断面が四角で内側長さ２０ｍｍのホルダーに図１（ｂ）に示す円筒上リングを密に嵌め込んだもの）
内外径差（ｄ）：３ｍｍ
内側ノズル６の内孔径：実施例毎に示す。
賦形ノズル孔９の孔径：実施例毎に示す。
（原料）
ガラス繊維ロービング：径１７μｍのガラス単繊維４０００本の束。
ステンレス繊維ロービング：径１１μｍのステンレス単繊維７０００本の束。
アラミド繊維ロービング：径１２μｍのアラミド単繊維１０００本の束。
樹脂：ポリプロピレン（メルトインデックス６０ｇ／１０分のホモポリプロピレン）９８重量％とマレイン酸２重量％変性ポリプロピレン２重量％との混合物。

上記装置及び原料を使用して、溶融したポリプロピレンを押出機より供給し、ガラス繊維ロービング１０本を供給して開繊した後、クロスヘッドダイを通して繊維ロービングに樹脂を含浸させ、含浸ロービング１０本を得た。
樹脂含浸繊維ロービング３をダイ７を通過させ、内側ノズル孔６’（径１．６ｍｍ）、賦形ノズル孔９（径２．２ｍｍ）からストランドを引抜き、冷却し、ペレタイザーにより切断し、繊維濃度約５０重量％で、長さ１１ｍｍのペレットを得た。
ペレットの断面を顕微鏡で観察すると、樹脂を含浸した繊維部分は直径約１．６ｍｍの円形で、その周囲を繊維のない樹脂が厚み（ｔ）約０．３ｍｍで被覆していた。

（実施例２）
上記装置及び原料を使用して、溶融したポリプロピレンを押出機より供給し、ガラス繊維ロービング２０本を供給して、２本を１本の繊維ロービングにまとめ、開繊した後、クロスヘッドダイを通して繊維ロービングに樹脂を含浸させ、含浸ロービング１０本を得た。
ノズル孔は、賦形ノズル孔９（径２．３ｍｍ）、内側ノズル孔６’（径１．６ｍｍ）からストランドを引抜き、冷却し、ペレタイザーにより切断し、繊維濃度約７０重量％で、長さ１１ｍｍのペレットを得た。
ペレットの断面を顕微鏡で観察すると、樹脂を含浸した繊維部分は直径約１．６ｍｍの円形で、その周囲を繊維のない樹脂が厚み（ｔ）約０．４ｍｍで被覆していた。

（実施例３）
ステンレス繊維のロービングを使用し、ノズル孔として賦形ノズル孔９（径３．７ｍｍ）、内側ノズル孔６’（径３．１ｍｍ）を用いた他は、実施例１と同様に行い、繊維濃度約４０重量％で、長さ１１ｍｍのペレットを得た。
ペレットの断面は、樹脂を含浸した繊維部分は直径約３．１ｍｍの円形で、その周囲を繊維のない樹脂が厚み（ｔ）約０．３ｍｍで被覆していた。

（実施例４）
上記装置及び原料を使用して、溶融したポリプロピレンを押出機より供給し、アラミド繊維ロービング５０本を供給して、繊維ロービング５本を１本の繊維ロービングにまとめ、開繊した後、クロスヘッドダイを通して繊維ロービングに樹脂を含浸させ、含浸ロービング１０本を得た。
ノズル孔は、賦形ノズル孔９（径２．０ｍｍ）、内側ノズル孔６’（径１．６ｍｍ）からストランドを引抜き、冷却し、ペレタイザーにより切断し、繊維濃度約３０重量％で、長さ１１ｍｍのペレットを得た。
ペレットの断面を顕微鏡で観察すると、樹脂を含浸した繊維部分は直径約１．６ｍｍの円形で、その周囲を繊維のない樹脂が厚み（ｔ）約０．２ｍｍで被覆していた。

（比較例１）
内側ノズル６を設けず、賦形ノズル孔９の孔径２．２ｍｍのもののみを使用した以外は実施例１と同様に行い、繊維濃度約５０重量％で、長さ１１ｍｍ、直径約２．２ｍｍのペレットを得た。
ペレットの断面には、樹脂のみの被覆層5'は見られなかった。

（比較例２）
内側ノズル６を設けず、賦形ノズル孔９の孔径２．３ｍｍのもののみを使用した以外は実施例２と同様に行い、繊維濃度約７０重量％で、長さ１１ｍｍ、直径約２．３ｍｍのペレットを得た。
ペレットの断面には、樹脂のみの被覆層5'は見られなかった。

（比較例３）
内側ノズル６を設けず、賦形ノズル孔９の孔径３．７ｍｍのもののみを使用した以外は実施例３と同様に行い、繊維濃度約４０重量％で、長さ１１ｍｍ、直径約３．７ｍｍのペレットを得た。
ペレットの断面には、樹脂のみの被覆層5'は見られなかった。

（比較例４）
内側ノズル６を設けず、賦形ノズル孔９の孔径２．０ｍｍのもののみを使用した以外は実施例４と同様に行い、繊維濃度約３０重量％で、長さ１１ｍｍ、直径約２．０ｍｍのペレットを得た。
ペレットの断面には、樹脂のみの被覆層5'は見られなかった。

実施例１〜４で得られたペレットを任意に１００個取って観察したところ、ペレットの側面での繊維の毛羽立ち、繊維の脱落、ペレットの割れが、全く見られなかった。
比較例１〜４で得られたペレットでは、ペレットの側面での繊維の毛羽立ち、脱落又は割れが見られた。また、この操作を１０時間実施したところペレタイザーの駆動軸に繊維が堆積して、清掃を必要とした。

図１（ａ）は、本発明に係るダイが設けられた長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造装置の概念図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面を示す図である。図２（ａ）は、本発明に係る含浸繊維ロービング４の断面図である。図２（ｂ）は、本発明に係るペレットの断面図である。

符号の説明

１繊維ロービング
２熱可塑性樹脂
３樹脂含浸繊維ロービング
3' 樹脂含浸繊維ロービング
４含浸繊維ロービング
５一部の熱可塑性樹脂
5' （被覆された）樹脂層
5" 余剰部（図示せず）
６内側ノズル
6' 内側ノズル孔
6" 外側ノズル孔
７ダイ
7' 外筒壁
7" 先端壁
８抜出口
９賦形ノズル孔
10 長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置
11 繊維ロービング供給装置
12 （樹脂供給用）押出機
13 クロスヘッドダイ
14 クロスヘッド
15 抜出し装置
16 ペレタイザー
17 冷却槽（図示せず）
20 調整孔（図示せず）
67 支柱
ｄ（外側ノズル孔6"の）内外径差
ｔ（樹脂層5'の）厚み

Claims

長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の樹脂含浸部（10）の抜出口（８）に設けられる長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造用のダイ（７）であって、
繊維ロービング（１）に熱可塑性樹脂（２）を溶融状態で含浸させて得られた樹脂含浸繊維ロービング（３）をダイ（７）を通過させることにより、
（ｉ）樹脂含浸繊維ロービング（３）から、含浸された熱可塑性樹脂（２）中の一部の熱可塑性樹脂（５）を絞り取って含浸繊維ロービング（４）を形成させ、（ii）形成された含浸繊維ロービング（４）の表面に、絞り取られた熱可塑性樹脂（５）の一部又は全部を被覆させ、及び
（iii）被覆されたものを所望の断面形状を有する樹脂含浸繊維ロービング（3'）に賦形させる
機能を有するダイであって、
ダイ（７）の外筒壁（7'）、ダイ（７）の出口側に設けられて賦形ノズル孔（９）を有する先端壁（7"）、及び、外筒壁（7'）の内側に、抜出口（８）と先端壁（7"）とから離れて外筒壁（7'）に沿って設けられた内側ノズル（６）からなり、
内側ノズル（６）は、内側ノズル孔（6'）を有すると共に、外筒壁（7'）との間に外側ノズル孔（6"）を形成する二重ノズル構造であって、
内側ノズル（６）により、樹脂含浸繊維ロービング（３）から一部の熱可塑性樹脂（５）を絞り取って、内側ノズル孔（6'）に含浸繊維ロービング（４）を通過させ、絞り取られた一部の熱可塑性樹脂（５）を外側ノズル孔（6”）に通過させ、内側ノズル（６）を出た含浸繊維ロービング（４）の表面に、絞り取られた熱可塑性樹脂（５）を被覆させた後、賦形ノズル孔（９）により所望の断面形状を有する樹脂含浸繊維ロービング（3'）に賦形させるダイ。
内側ノズル孔（6'）の内径が１〜１０ｍｍであり、外側ノズル孔（6"）の内外径差（ｄ）が、０．１〜５ｍｍである請求項１に記載のダイ。
長繊維強化熱可塑性樹脂構造体製造装置の樹脂含浸部（10）が、繊維ロービング（１）を連続的に引きながら、繊維を開繊し、溶融された熱可塑性樹脂（２）を含浸する装置である請求項１又は２に記載のダイ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイを用いた長繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造方法。