CN1078633C - 树脂包覆增强纤维丝的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及树脂包覆增强纤维丝的制造方法，其特征在于，由多根增强用连续纤维形成的增强纤维束呈移动状态，从配置在包围该增强纤维束，但不接触该增强纤维束的位置处的环状喷吐口，将熔融的热可塑性树脂挤压成中空圆筒状。在无压力状态下。使热可塑性树脂与上述增强纤维束的外围相接触，以此进行涂敷；制成树脂包覆增强的纤维丝。
Description
本发明是关于为在连续纤维上形成增强的热可塑性树脂成形体用的树脂包覆增强纤维丝以及，该树脂包覆增强纤维丝的制造方法。
过去，在连续纤维上增强热可塑性树脂成形体由于具有很大增强效果的优点，广泛地被利用。为了制成这种连续纤维增强热可塑性树脂成形体，通常采用将热可塑性树脂含浸在增强纤维上、形成积层，进行加热加压而成形的方法，在增强纤维丝上形成的织物和热可塑性树脂膜相互交叉进行积层，加热加压成形的方法，或者，将增强纤维丝和热可塑性树脂纤维丝的编织物进行积层，加热加压成形的方法等。但是，作为积层材料使用薄膜或薄板时，进行立体形状成形时的成形性不好。再有，使用织物时，对于增强纤维树脂含浸性不好，特别是在织物内增强纤维相互交点处，树脂含浸性更加不好。另外，在编织增强纤维丝时，纤维很容易受到损伤，构成一个增强纤维丝的单纤维数不能太多(例如，用单丝径为7μm的玻璃纤维，限度为6000根左右)，不能做到增加单纤维数来提高生产率。
因此，为了改善树脂含浸性，提出了可制作成含有预增强用的连续纤维和热可塑性树脂的丝(束、纱等)，用这种丝制作成织物，把这种织物作成形材料使用，作为这种丝有以下提案。
(a)将增强用连续纤维和热可塑性树脂纤维，以纤维状绞合作成的预塑纱。
(b)将增强用连续纤维和热可塑性树脂纤维，以纤维状，进行精梳作成的预塑纱。
(c)将热可塑性树脂粉末用兀电等办法吸附在增强用连接纤维上，制作成的预纱
(d)将增强用连续纤维通过热可塑性树脂熔融槽，制作成的予塑束。
(e)在含有增强用连续纤维和热可塑性树脂纤维的芯外围，以高压提供热可塑性树脂，使之在芯内含浸的同时形成包覆的合成丝(特表平6-506643号公报)。
然而，上述(a)～(e)所示的过去的丝分别存在以下问题。
(a)的预塑纱，需要热可塑性材料树脂的纺丝工序，和增强纤维的合捻工序，费用较高。而且在该合捻工序和后面的工序纺织、制线等工序中，易损伤增强纤维。在预塑纱的交点处容易产生含浸不良现象。
(b)的预塑纱，需要热可塑性树脂的纺丝工序，和增强纤维的合捻工序，费用较高。而且，在合捻和纺织、制线等工序中，增强纤维损伤很大。
(c)的预塑纱，树粉末吸附不均匀，难以控制树脂量，在纺织、制线等工程中，增强纤维损伤很大。
(d)的预塑纱，在预塑束中缺乏柔性，不能纺织，制线，此外，生产率也低。
(e)的合成丝，需要热可塑性树脂的纺丝工序、和增强纤维的合丝工序，费用很高。由于包覆树脂大量地浸入内部，变硬，难以纺织和制线。
本发明鉴于过去的种种问题而研制的，其目的在于提供一种树脂包覆增强纤维丝的制造方法。该方法可简便地制造增强纤维和热可塑性树脂形成的丝。生产率良好，容易纺织，制线、并具有柔性，可防止在纺织，制线等工序中损伤增强纤维。
本发明者们为了解决上述问题，经过精心研究，结果发现，在以多根增强用连续纤维形成的增强纤维束的外周，通过热可塑性树脂进行涂敷，使之只粘附到位于外周的纤维，几乎没有浸入内部，就能形成具有柔软性的树脂包覆增强纤维丝，而且，这种树脂包覆增强纤维丝能很容易地加工成织物和板等，同时，这种织物和板，作为成形材料，具有很好的特性，从而达到了本发明。
即，本发明的树脂包覆增强纤维丝，其特征是，制造纤维增强热可塑性树脂成形体所用的树脂包覆增强纤维丝，由多个增强用连续纤维形成的增强纤维束，和在该增强纤维束外周包涂的热可塑性树脂所构成，该热可塑性树脂几乎没有浸入上述增强纤维束的内部，而是粘附到位于外周的连续纤维上，进而增强用连续纤维的体积含有率为40～60％。
作为本发明中所用的增强纤维，其形态只要是连续纤维，可以是单丝，也可以是单股状。作为种类，可以使用碳纤维，玻璃纤维、氧化铝纤维等无机纤维、和芳族聚酰胺纤维等有机纤维，对此没有严格限定。将这些增强纤维，用多个形成一束，以增强纤维束的形态使用。这种增强纤维束的形态，可以只将多个连续纤维形成聚集束，或者，适当加以捻合形成纱。构成增强纤维束的增强纤维的纤维直径，纤维数量等，可根据用这种树脂包覆增强纤维丝制造的织物、板等成形材料时所要求的条件来确定。如后述的增强纤维束，为了用树脂包覆进行保护，采用后续工序时，也很少产生损伤，为此，集束了数尽可能多些。具体讲，增强纤维为碳纤维或玻璃纤维时，纤维直径为3～20μm，最好5～10μm，纤维数为2000～17000根，最好5000～15000根，另外芳族聚酰胺纤维时，纤维直径为10～14μm，纤维数600～5000根为好。
作为本发明中使用的热可塑性树脂，可以使用聚乙烯对酞酸酯、聚丁烯对酞酸酯等聚酯、耐纶6、耐纶66、耐纶12等聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、多芳香基砜、聚醚亚胺、聚亚基亚硫酸酯、聚醚醚酮等，对此没有严格限定。另外，也可以将上述热可塑性树脂几种混合使用，也可以在上述热可塑性树脂中适当添加着色剂、填充剂或阻燃剂等而使用。
在本发明的树酯包覆增强纤维丝中，增强用连续纤维的体积含有率在40～60％之间，因此，热可塑性树脂的体积含有率也选定为40～60％之间。在此，热可塑性树脂的体积含有率为40％以上它是因为若不足时，涂敷困难，同时形成的膜很薄，在后工序中易被剥落，有产生故障的危险。另外，当热可塑性树脂的体积含有率超过60％时，树脂成分过多，导致树脂包覆增强纤维丝变硬，在后工序中加工困难。进而，这种增强纤维含有率的范围要与可成形体的增强纤维含有率的范围一致，因此还具有，只用本发明的树脂包覆增强纤维丝能形成成形体之优点。
在本发明的树脂包覆增强纤维丝中，被包覆的热可塑性树脂几乎没有浸入增强纤维束的内部，而是与位于外周的连续纤维相接触。这样通过热可塑性树脂没有浸入增强纤维束的内部，使增强纤维束内部，纤维相互之间并不固定，所以能保持整体的柔软性。再者，通过被包覆的热可塑性树脂与位于增强纤维束外周的连续纤维相接触，所以热可塑性树脂包膜不易被剥落，从而防止在使用这种树脂包覆增强纤维丝的纺织，制线等后工序中因热可塑性树脂包膜剥落，而引起故障。
本发明也提供了制造上述结构的树脂包覆增强纤维的制造方法。即，本发明制造树脂包覆增强纤维丝的制造方法特征是，在移动状态下用多个增强用连续纤维形成的增强纤维束，从配置在包围该增强纤维束，但不接触该增强纤维束的位置的环状喷吐口，将熔融的热可塑性树脂挤压成中空圆筒状，在无压力状态下，使热可塑性树脂与上述增强纤维束的外周相接触，进行包涂。
以下，将详细地说明本发明的制造方法。图2是实施本发明方法所用涂敷装置的一实施例简略侧面图，图1是该涂敷装置的直角进料模的简略断面图，图3是该直角进料模头的喷吐树脂部分的简略断面图，图4是图3中A-A处的剖视图。1表示由多个增强用连续纤维形成的增强纤维束，2表示提供该增强纤维束1的给丝装置，3表示挤出熔融树脂的旋转式挤压机，4表示在增强纤维束1外周进行涂敷的直角进料模头，5表示树脂包覆增强纤维丝，6表示热可塑性树脂冷却槽，7表示卷绕装置。
直角进料模头4，在其中心处有通过增强纤维束1的纤维用孔10，在其周围有通过熔融树脂的圆筒状通路11，在其下端形成环状喷吐口12。纤维用孔的尺寸被制造要使增强纤维束1能缓慢通过。例如，将增强纤维束1的圆形断面直径定为1mm时，则纤维用孔10的内径定为2-4mm。喷吐口12要与通过增强纤维束1的纤维用孔10间隔开配置。因此，从喷吐口12吐出的熔融树脂14，在无压力下与增强纤维束1的外周相接触。当和纤维用孔10的喷吐口12间隔太大时，以圆形断面从喷吐口12吐出的树脂14要花费一定时间才能接触到增强纤维束1上，此时会产生得不到所必需的粘合力的情况，所以，通常选定在2mm以下，最好选定为1mm。
下面，说明使用上述装置制造树脂包覆增强纤维的方法。首先，将热可塑性树脂装入螺旋式挤压机3的漏斗3a内，在圆筒部3b处加热熔融，由螺旋关入直角进料模头4中，送入直角进料模头4中的熔融树脂14通过圆筒状通路11，从下端的环状喷吐口12吐成筒状。另一方面，从给丝装置2引出增强纤维束1，在直角进料模头4的中心的纤维用孔10内向下方移动。因此，从喷吐口12吐出的树脂14呈包围移动中的增强纤维束1的状态。从喷吐口12吐出的树脂14靠表面引力和冷却收缩，进而通过向下方拉引进行径向收缩，接触到增强纤维束1的外周，同时粘接在该部分的连续纤维上。从而树脂14包覆涂敷在增强纤维束1的外周。由这种涂敷形成的树脂包覆增强纤维丝5，随后通过热可塑性树脂冷却槽6，被冷却，最后卷绕在卷绕装置7上。
在以上包涂操作中，热可塑性树脂从喷吐口12吐出，在压力释放状态下，即在无压力状态下，与增强纤维束1的外周接触。由此，与增强纤维束1相接触的树脂14几乎不能浸入内部的连续纤维之间。这样，热可塑性树脂包膜只粘合在位于增强纤维束1外周的连续纤维上，从而制造出此结构的树脂包覆增强纤维丝。在此，为了确保位于增强纤维束1外周的连续纤维和包围它的热可塑性树脂包膜能良好的粘接，最好使从喷吐口12吐出的熔融树脂14在没有完全冷却固化的状态下，与增强纤维束1相接触，为此，最好使吐出的熔融树脂14，在喷吐口12下方5～30mm间，与增强纤维束1相接触。作为热可塑性树脂的吐出温度，最好采用比热可塑性树脂的熔点高30-60℃的温度，此时的熔融树脂粘度最好低于10000泊。
本发明使用上述本发明的树脂包覆增强纤维丝，也提供了制造纤维增强热可塑性树脂成形体的成形材料。以下将说明本发明的成形材料。本发明之一形态的成形材料是使用上述树脂包覆增强纤维丝进行纺织的织物。这种织物。经丝和纬丝全都使用上述树脂包覆增强纤维丝，也可以经丝和纬丝的一部分使用上述树脂包覆增强纤维丝，其余部分则使用用于该树脂包覆增强纤维丝的热可塑性树脂和同质的热可塑性树脂纤维丝。后者情况，通过调整编入织物内的热可塑性树脂纤维丝的比例，可调整用此织物获得成形体的增强纤维含有率。
在使用树脂包覆增强纤维丝和热可塑性树脂纤维丝纺织织物时，两者的配置是任意的，例如，可以使用下列组合方式。
①经丝和纬丝，双方都使用树脂包覆增强纤维丝、热可塑性树脂纤维丝。
②经丝和纬丝，只有一方使用树脂包覆增强纤维丝、热可塑性树脂纤维丝，另一方则使用树脂包覆增强纤维丝。
③经丝和纬丝一方使用树脂包覆增强纤维丝、热可塑性树脂纤维丝，另一方则只使用热可塑性树脂纤维丝。
④经丝和纬丝只有一方使用树脂包覆增强纤维丝，另一方则只使用热可塑性树脂纤维丝。
这些组合，根据所望得到成形体的特性进行适当选择。例如，在①，②组合中，由于经丝、纬丝双方都配列了增强纤维，可以得到无方向性增强的成形体。另外在③、④组合中，由于只在经丝或纬丝一方中配列了增强纤维，可以得到只在单向增强的成形体。另外，即使是③、④组合，在将该织物进行积层时，利用增强纤维的方向交差进行积层，也可以得到无方向性增强的成形体。
作为在本发明中所用织物的编织组织没有作特殊限定，可以是平织布、斜纹布等，纺织也和过去一样，通常利用纺织机进行。在该纺织工序中，经丝、纬丝又弯曲又揉搓。然而，使用本发明的树脂包覆增强纤维丝，由于具有适度的柔软性，即使弯曲也不会受到损伤，另外，易受揉搓损伤的增强纤维束，由于覆盖了一层热可塑性树脂包膜，增强纤维不能受到损伤，也不能产生毛刺等。由于这种热可塑性树脂包膜粘接在增强纤维束外周的连续纤维上，所以不可能产生剥落。这样获得的织物，构成它的增强纤维没有损伤。而且也具备柔软特性。
下面说明使用该织物的成形方法。根据所要成形体的厚度，只要将该织物数个重叠起来置于型具内就可以了。这种织物由于柔软，赋形性好，不仅适合于平坦形状，而且也适合于弯曲面的形状。再将织物置于型具内时，为了调整成形体内增强纤维的含有率。可以在织物间配置树脂薄膜，另外，为了确保必要的强度和刚性，可以配置只由增强纤维丝构成的织物，和将增强纤维合丝并浸含树脂的预成型材料等。但是，由于这些树脂薄膜和预成型材料的赋形性不好，所以使用较少些好，再者，只由增强纤维构成的织物由于含浸性差，这也要少使用为好。在装入型具内后，和过去一样进行加压加热处理。压力为5～20Kg/cm2、使用的温度为比树脂的融点适当高30～50℃。据此，热可塑性树脂熔融并浸含在增强纤维之间，而形成一块基板后通过待其冷却、固化，得到纤维增强热可塑性树脂成形体。
在树脂包覆增强纤维丝中，由于热可塑性树脂包围在增强纤维束的外周。所以利用加压加热浸含时，熔融树脂流动的距离要短，由此得到确实的含浸。另外即使在含浸困难的增强纤维相互的交点处，由于包覆树脂存在于增强纤维之间，此部分不会产生不良含浸。这样，所获得的成形体，含浸性也好，几乎没有空隙，并具有非常好的挠曲强度。
本发明的成形材料另一种形态是使用上述树脂包覆增强纤维丝制成线的格板。该格子板构成是在S方向上以螺旋状配列数根丝(以下称S方向丝)，和与它交叉方向Z方向上，以螺旋状配列数根丝(以下称Z方向丝)，但在本发明的格子板中，S方向线和Z方向丝都可以使用上述树脂包覆增强纤维丝。S方向丝和Z方向丝也可以一部分使用上述树脂包覆增强纤维丝，其余部分使用用于该树脂包覆增强纤维丝的热可塑性树脂和同质的热可塑性树脂纤维丝。后者，可通过调整加入格子板内热可塑性树脂纤维丝的比例，来调整使用该格子板荻得成形的增强纤维含有率。
在用树脂包覆增强纤维丝和热可塑性树脂纤维丝制成线格子板时，两者的配列是任意的。例如可以用以下组合方式。
⑤S方向丝和Z方向丝双方都使用树脂包覆增强纤维丝、热可塑性树脂纤维丝。
⑥S方向丝和Z方向丝中的一方，使用树脂包覆增强纤维丝、热可塑性树脂纤维丝，而另一方只使用树脂包覆增强纤维丝。
⑦S方向丝和Z方向丝中的一方，使用树脂包覆增强纤维丝、热可塑性树脂纤维系，而另一方只使用热可塑性树脂纤维丝。
⑧S方向丝和Z方向丝中的一方，只使用树脂包覆增强纤维丝，而另一方只使用热可塑性树脂纤维丝。
这些组合，可根据所望成形体的特性进行适当选择。例如，在⑤、⑥组合中，S方向丝和Z方向丝，双方都配列了增强纤维，所以可得到无方向性增强的成形体。另外，在⑦、⑧组合中，由于S方向丝和Z方向丝中只有一方配列了增强纤维，所以只能得到单一方向增强的成形体。另外，即使是⑦、⑧组合，在将这种格子板积层时，按增强纤维的方向交叉积层，仍能得到无方向性增强的成形体。
上述格子板的制线，没有使用特殊装置，可用一般的制线机。即，将予先卷绕在制线管上的树脂包覆增强纤维丝(及根据需要予先卷绕在制线管上的热可塑性树脂纤维)装在制线机的右(旋)边、左(旋)边的插管上，用制线机将其制成格子板。此时，树脂包覆增强纤维丝一边弯曲，一边揉搓，和上述纺织情况一样，使用本发明的树脂包覆增强纤维丝，由于具有适度的柔软性，即使弯曲也不会受到损伤，另外，增强纤维也不会产生损伤毛刺等。进而，由于这种热可塑性树脂包覆膜粘接在增强纤维束外周的连续纤维上，所以也不产生剥落。这样获得的格子板，构成它的增强纤维不会受到损伤，而且具柔软特性。
由于本发明的格子板形成筒状，所以适于加工成纤维增强热可塑性树脂管的成形体。以下说明使用此格子板加工成形纤维增强热可塑性树脂成形管(FRTP管)的方法。首先，根据成形体要求的厚度，将数个格子板包覆在棒芯上。此时，由于该格子板具有柔软性，所以很容易操作。在将格子板设置在棒芯上时，为了调整成形体内的增强纤维含有率，可以在格子板层之间配置树脂管。另外，为了确保必要的强度和刚性，也可以在格子板层之间配置合并有0、90°等增强纤维的含浸树脂预成形材料和增强纤维织物等。但是，由于这些树脂薄膜和预成形材料赋形性很差，少用些为好。再者，由增强纤维形成的织物，由于含浸性差，所以最好也少用些。
接着拔出棒芯，装上硅等内压用管。再将这种设置物装入规定的模具中，一边加热，一边加压向内压用管中注入氮气或空气等气体。加压压力为5～20Kg/cm2左右，使用温度比树脂融点适当高30～50℃为适宜。通过这种加热又加压，使热可塑性树脂熔融，并浸含在增强纤维之间，形成基体，随后，冷却模具，使熔融状态的热可塑性树脂基体固化，从模具中取出成形体。经过以上工序，得到在连续纤维上增强了的热可塑性树脂中空成形体。得到的成形体几乎没有空隙，显示出比增强纤维挠曲强度，扭曲强度更优良的效果。
本发明的树脂包覆增强纤维丝，虽然，其构成是在由多根连续纤维形成的增强纤维束上包覆了热可塑性树脂，但是，这种热可塑性树脂由于几乎不能浸含在增强纤维束的内部，即使树脂含有率高达40～60％，也没有关系，仍具有柔软性，而且，外周的热可塑性树脂包层保护了内部的增强纤维束，所以在纺织，制线等工序中，防止了增强纤维受到损伤。再者，热可塑性树脂包层粘附在增强纤维束外周的连续纤维上，而且具有适当的厚度，所以在纺织、制线等工序中不会被剥落。由此，作为为制作纤维增强热可塑性树脂成形体的成形材料，使用其织物或格子板作材料最好。
本发明方法是将用多根增强用连续纤维形成的增强纤维束，在移动状态下，将包围该增强纤维束的热可塑性树脂，以中空圆筒状挤出，在无压力状态下，与上述增强纤维束的外周接触，由于这样构成，所以制造出本发明的树脂包覆增强纤维丝，其中树脂没有浸含在增强纤维束的内部，而是粘附在外周的连续纤维上。这时，热可塑性树脂呈熔融状态挤出后，由于是在无压力状态下与增强纤维束外围相接触，所以处理速度(增强纤维束的移动速度)可以很大，例如可为200米/分(m/min)。为此，可提高生产效率。
由使用上述树脂包覆增强纤维丝纺织的织物形成的成形材料，由于使用了柔软的树脂包覆增强纤维丝，具有柔软性，为此赋形性很好，适于加工成具有曲面的成形体，同时，积层、赋形时的可操作性也好。同时，由于热可塑树脂均匀地涂敷在增强纤维束的外周，所以成形时的含浸性很好，即使在织物内增强纤维相互的交点处，含浸性也很好，而且，增强纤维的分散性也很好。由此可以在更短时间内，更低的压力进行成形加工。
由使用上述树脂包覆增强纤维丝制线加工成的格子板，所形成的成形材料，和织物的情况一样，由于使用了柔软的树脂包覆增强纤维丝，具有柔软性，所以赋形性很好，积层，赋形时的可操作性也好。而且，由于热可塑性树脂均匀地涂敷在增强纤维束的外周，所以成形时的含浸性很好，即使在织物内的增强纤维相互交点处，含浸性也很好，而且，增强纤维的分散性也好。为此可在短时间内，低压力下进行成形。由于这种格子板呈筒状，所以适于加工成纤维增强热可塑性树脂管状成形体。
实施例1
在以下条件下，制作树脂包覆增强纤维丝，得到如下结果。
(1)使用材料
增强纤维束：碳纤维
HTA-6KCF(东邦レ-ヨン株式会社制)
单丝数 6000根
单丝直径 7μm
热可塑性树脂：聚酰胺
PA6(宇部兴产株式会社制)
(2)涂敷条件
使用装置：图1～4所示结构
纤维用孔10的内径：3.5mm
喷吐口12的外径：7mm内径：5.5mm
直角进料模头温度：270℃
挤压机3的筒体温度：250℃
热可塑性树脂吐出量：46克/分
卷绕速度：200米/分
(3)结果
得到在增强纤维束外周具有热可塑性树脂包覆的树脂包覆增强纤维丝。所得树脂包覆增强纤维丝的增强纤维体积含有率为54％切断该树脂包覆增强纤维丝，用电子显微镜观察其断面时，形成着包围增强纤维来的垫可塑性树脂包覆，这种包覆是粘接在增强纤维来外周的连续纤维上。同时没有发现树脂含浸到增强纤维来的内部。进而，剥掉垫可塑性树脂包覆，现察内部增强纤维来时，也没有发观内部增强纤维受到损伤，因此，断定在包涂敷工序中没有发生增强纤维受到损伤。
所得树脂包覆增强纤维丝是柔软的，进行纺织试验时，没有发生损伤，纺织是可行的。
实施例2
按以下条件，制作树脂包覆增强纤维丝，所得结果如下。
(1)使用材料
增强纤维束：碳纤维
HTA-6KCF(东邦レ-ヨン株式会社制)
单丝数 6000根
单丝直径 7μm
热可塑性树脂：聚苯亚硫酸酯
PPS(大日本インキ株式会社制)
(2)涂敷条件
使用装置：图1～4所示结构
纤维用孔10的内径：3.5mm
喷吐口12的外径：7mm。内径：5.5mm
直角进料模头温度：320℃
挤压机3的筒体温度：290℃
热可塑性树脂吐出量：46g/分
卷绕速度：200m/分
(3)结果
得到在增强纤维束外周具有热可塑性树脂包覆的树脂包覆增强纤维丝。所得树脂包覆增强纤维丝的增强纤维体积含有率为54％。这种树脂包覆增强纤维丝也具有和实施例1相同的特性。
实施例3
按以下条件，制作树脂包覆增强纤维丝得到以下结果。
(1)使用材料
增强纤维束：碳纤维
HTA-6KCF(东邦レ-ヨン株式会社制)
单丝数 6000根
单丝直径 7μm
热可塑性树脂：聚酰胺
PA6(宇部兴产株式会社制)
(2)涂敷条件
使用装置：图1～4所示结构
纤维用孔10的内径：3.5mm
喷吐口12的外径：7mm。内径：5.5mm
直角进料模头温度：280℃
挤压机3的筒体温度：250℃
热可塑性树脂吐出量：30g/分
卷绕速度：130m/分
(3)结果
得到在增强纤维束外周具有热可塑性树脂包覆的树脂包覆增强纤维丝。所得树脂包覆增强纤维丝的增强纤维体积含有率为54％这种树脂包覆增强纤维丝也具有和实施例1相同的特性。
实施例4
按以下条件，制作树脂包覆增强纤维丝，得到以下结果。
(1)使用材料
增强纤维束：碳纤维
HTA-12KCF(东邦レ-ヨン株式会社制)
单丝数 12000根
单丝直径 7μm
热可塑性树脂：聚酰胺
PA6(字部兴产株式会社制)
(2)涂敷条件
使用装置：图1～4所示结构
纤维用孔10的内径：5mm
喷吐口12的外径：9mm。内径：7mm
直角进料模头温度：270℃
挤压机3的筒体温度：250℃
热可塑性树脂吐出量：30g/分
卷绕速度：65m/分
(3)结果
得到在增强纤维束外周具有热可塑性树脂包覆的树脂包覆增强纤维丝。所得树脂包覆增强纤维丝的增强纤维体积含有率为54％这种树脂包覆增强纤维丝也具有和实施例1相同的特性。
实施例5
使用实施例3的树脂包覆增强纤维丝，按以下条件，纺织织物。
纺织形式：平织
纺织密度：经10根/25mm、纬10根/25mm所得织物柔软，而且，径丝和纬丝没有发现损伤。用这种织物，按下列条件加工成平板。
积层构成：8层(ply)
成形条件：270℃，10Kgf/cm2，10分钟，通过这样成形得到厚度为2.1mm的成形体。关于此成形体的机械特怀测定结果示于表1。
比较例1
准备下列式样的由增强纤维束形成的织物和热可塑性树脂薄膜。
增强纤维织物。
使用纤维：碳纤维
T-3006KCF织物(东レ株式会社制)
单丝数 6000根
单丝直径 7μm
纺织形式：平织
纺织密度：径10根/25mm，纬10根/25mm
热可塑树脂：聚酰胺
PA6薄膜厚60μm(ュニチカ株式会社制)
使用这种增强纤维织物及热可塑性树脂薄膜，按以下条件加工成平板。
积层构成：表面由PA6薄膜形成，PA6薄膜和增强纤维织物相互交叉积层，增强纤维织物积8层。
成形条件：270℃，10Kgf/cm2，10分钟
通过这样成形，得到2.2mm厚的成形体。关于这种成形体的机械特性测定结果示检表1。根据JISK7203测定弯曲强度，根据TISK7111测定恰具冲击值，根据JISK7053测定空隙率。
表1
| 实施例5 | 比较例1 | |
| 增强纤维体积含有率(％)弯曲强度(Kgf/mm2)恰具冲击值(Kgf·cm/cm2)空隙率(％) | 5470921 | 54123821 |
从表1明显知道，用实施例5得到的成形体，与由过去的增强纤维织物得到的比较例1的成形体，具有相当优良的特性。
实施例6
用实施例4的树脂包覆增强纤维丝，按下列条件制线格子板。
纱管数：24打
角度：30°
格子板径：18mm
得到的格子板柔软，没有发现树脂包覆增强纤维丝受损伤。用这种格子板，按下列条件加工成管。
积层构成：3层(ply)
成形条件：260℃，内压10Kgf/cm2，20分钟，冷却15℃/分，80℃以下脱模。
得到的FRTP管，外径20mm，厚度1.2mm，增强纤维的体积含有率为55％。它的机械特性测定结果示于表2。
比较例2
按以下条件，制作12KCF/PA6交织型的格子板，用它以内压成形法制成FRTP管。
(1)使用材料
增强纤维束：碳纤维
HTA-12KCF(东邦レ-ヨン株式会社制)
单线丝数：12000根
单丝直径：7μm
热可塑性树脂纤维：耐纶纤维
PA6(宇部兴产株式会社制)
单丝数 72根
单丝直径 82μm
纱支数 460TEX
(2)编织条件
纱管数：48打
角度：30°
格子板直径：18mm
将左旋、右旋的碳纤维，耐纶纤维制线管，分别每间隔1个放置，将增强纤维在相互交叉方向上等量排列，制作交织型格子板
(3)内压成形
用得到的格子板，按下列条件制成FRTP形管。
积层构成：3层
成形条件：260℃，内压8kgf/cm2、10分钟、冷却15℃/分在80℃以下脱模
得到的FRTP管，外径20mm，厚度1.2mm，增强纤维的体积含有率为55％，它的机械特性测定结果示于表2。
比较例3
按以下条件，制作12KCF/PA6的1方向型格子板，用它以内压成形法加工成FRTP管。
(1)使用材料增强纤维束：碳纤维
HTA-12KCF(东邦レ-ヨン株式会社制)
单丝数：12000根
单丝直径：7μm
热可塑性树脂纤维：耐纶纤维
PA6(宇部兴产株式会社制)
单丝数：72根
单丝直径：82μm
纱支数：460TEX
(2)纺织条件
纱管数：32打
角度：30°
格子板直径：18mm
分别在左旋插管上放置碳纤维制线管，右旋插管上放置耐纶纤维的制线管，制作Z方向增强格子板。在右旋插管上放置碳纤维制线管，左旋插管上放置耐纶制线管，制作S方向增强的格子板。
(3)内压成形
用得到的格子板，按以下条件制成FRTP成形管。
积层构成：4层，将Z方向增强格子板和S方向增强格子板互交积层，制作4层。
成形条件：260℃，内压8Kgf/cm2，10分钟，冷却15℃/分，80℃以下脱模。
得到的FRTP管，外径，20mm，厚度1.1mm，增强纤维的体积含有率为55％，它的机械特性测定结果列于表2。按照JISK7203测定弯曲强度，按照JISK7053测定空隙率。
| 弯曲强度(kgf/mm2) | 空隙率(％) | |
| 实施例6比较例2比较例3 | 1107590 | 2.58.55.0 |
从表2清楚知道，用这实施例6得到的成形体，与用过去的增强纤维格子板得到的比较例2，3相比，具有更优良的特性。
正如以上说明，本发明的树脂包覆增强纤维丝，用热可塑性树脂包覆以保获由多个连续纤维形成的增强纤维束，而且，具有适度的柔软性，所以纺织、制线等工序中不发生损伤并适合作为为制作纤增强热可塑性树脂成形体的成形材料使用的织物或格子板材料使用，而且，成形时，树脂对增强纤维的含浸性好，其效果可以加工成高质量的成形体。再者，这种树脂包覆增强纤维丝，由于热可塑性树脂，对增强纤维呈一体化的包覆形态，与纤维化合增强纤维合捻或精梳形成的预成形纱相比，制造工序简单，造价便宜。进而，由于用热可塑性树脂包覆保护了增强纤维，在后工序中不会出现故障。由此，可以用很多单纤维构成增强纤维束，具有生产性能良好等效果。
用上述树脂包覆增强纤维丝纺织成的织物形成的本发明成形材料，由于使用了柔软的树脂包覆增强纤维丝，具有柔软性，为此赋形性良好，适于加工成具有曲面的成形体，同时，积层、赋形时的可操作性很好。并且由于热可塑性树脂均匀地涂敷在增强纤维束的外周，成形时的含浸性良好，即使在织物内的增强纤维相互交点处，含浸性也很好，而且，增强纤维的分散性也很好。由此，可在较短时间内，低压力下成形加工，可以制作出空，隙率低、增强效果高的成形体。
用上述树脂包覆增强纤维丝制线形成的格子板而构成的本发明成形材料，也和织物的情况一样，由于使用了柔软的树脂包覆增强纤维丝，具有柔软性，为此，赋形性很好，积层，赋形时的可操作性也很好。由于热可塑性树脂均匀地涂敷在增强纤维束的外周，成形对的含浸性很好。所以能在较短时间内，低压力下成形加工。可制作出空隙率低，增强效果高的成形体。其效果非常适于加工成纤维增强热可塑性树脂管状成形体。
本发明方法是使用多个增强用连续纤维形成的增强纤维束，呈移动状态下，将包围该增强纤维束的热可塑性树脂挤压成中空圆筒状，在无压力状况下，与上述增强纤维束的外周相接触，依此制造成本发明的树脂包覆增强纤维丝，所以，其中树脂没有含浸到增强纤维束的内部，而是粘接在外周的连续纤维上。此时，熔融的热可塑性树脂在无压力状态下，与增强纤维束的外周相接触，所以处理速度可以很大，具有可以提高生产率的效果。
图1表示在本发明制造方法中所用的涂敷装置的一个直角进料模头的实例简略断面图。
图2表示该涂敷装置的概略侧面图。
图3表示直角进料模头的树脂喷吐部分简略断面图。
图4为图3的A-A剖视图。
图中的符号为：
1增强纤维束 2给丝装置
3螺旋式挤压机 4直角进料模头
5树脂包覆增强纤维丝 6热可塑性树脂冷却槽
7卷绕装置 10纤维用孔
11圆筒状通路 12喷吐口
14树脂
Claims (1)
1.一种制造树脂包覆增强纤维丝的制造方法，其特征在于，使由多根增强周连续纤维形成的增强纤维束呈移动状态，从配置在包围该增强纤维束，但不接触该增强纤维束的位置处的环状喷吐口，将熔融的热可塑性树脂挤压成中空圆筒状，在无压力状态下，使热可塑性树脂与上述增强纤维束的外围相接触，以此进行涂敷。
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