[发明专利]短切纤维束的制造装置及其制造方法

说明书

短切纤维束的制造装置，其特征在于，具有切割辊和夹持辊，切割辊是以辊主体的旋转轴与中心轴一致的方式在该辊主体的外周安装1个或多个圆盘刀而形成的，夹持辊被配置为与所述辊主体的旋转轴方向平行，将增强纤维纱条送入所述夹持辊与所述切割辊之间从而连续地将其切断，短切纤维束的制造装置至少具有使所述切割辊旋转的旋转驱动机构，并且具有使所述切割辊在该切割辊的旋转轴方向上往复运动的往复运动驱动机构、或使所述增强纤维纱条在所述辊主体的旋转轴方向上横动的横动导纱器中的至少一者。提供一种用简便的装置连续地倾斜切断增强纤维纱条、而且能够以更小的角度进行倾斜切割的具有横动导纱器的短切纤维束的制造装置及其制造方法。

技术领域

本发明涉及在作为成型材料使用时具有良好的含浸性、流动性、成型追随性、制成纤维增强塑料时呈现出优异的力学物性的短切纤维束的制造装置及短切纤维束的制造方法。

背景技术

对于由增强纤维和基体树脂形成的纤维增强塑料而言，由于比强度、比弹性模量高、力学特性优异、具有耐气候性、耐化学药品性等高功能特性等，因此，在产业用途中也受到关注，对其的需求逐年增高。其中，作为适于三维形状等复杂形状的成型方法，使用由不连续的增强纤维(例如，碳纤维)的束状集合体(以下，有时也称为纤维束。)和基体树脂形成的成型材料，利用加热、加压成型，制造所期望的形状的成型品的技术是已知的，主要可举出SMC(sheet molding compound，片状模塑料)、使用了可冲压片材(stampable sheet)的成型等。

SMC成型品可通过以下方式得到：例如以纤维长度成为25mm左右的方式，沿纤维正交方向切断增强纤维的纤维束，向该短切纤维束中含浸作为热固性树脂的基体树脂并使其成为半固化状态，得到片状基材(SMC)，使用加热型加压机，对所述片状基材(SMC)进行加热加压。可冲压片材成型品可通过以下方式得到：暂时用红外线加热器将向已切割成例如25mm左右的短切纤维束、由连续的增强纤维形成的无纺布垫等中含浸热塑性树脂而得到的片状基材(可冲压片材)加热至热塑性树脂的熔点以上，层叠于规定温度的模具并进行冷却加压。在很多情况下，在加压前将SMC、可冲压片材切割成比成型体的形状小的尺寸，配置在成型模具上，通过加压而拉伸(使其流动)至成型体的形状从而进行成型。这是由于纤维不连续，因而增强纤维束能与树脂一起自由地流动，故即使是三维形状等复杂的形状也能追随。

另外，作为提高上述的由不连续的增强纤维形成的纤维增强塑料材料的性能的技术，已有关于将不连续纤维的切割角度相对于纤维方向设为小于90°的见解的公开(例如专利文献1～3)。所述公开中，通过使用具有倾斜的切断面的短切线束，树脂与线束端部的接合面积增大，应力集中得以避免，破坏强度提高。另外，还可举出下述这样的效果：短切线束容易开纤成单纤维，使树脂与线束接合面积增大，应力集中得以避免，破坏强度提高。

然而，实际上，关于倾斜地切断增强纤维的方法，专利文献1中完全未举出具体的方法。

专利文献2中，举出了在旋转辊上倾斜地配置有切断刀的切断辊，但由于形状复杂，因而制作费用变高，另外，也无法像通常的切割辊那样仅更换刀部分，因此，更换刀所需的成本变得非常高，在实际的生产中应用是不现实的。尤其是，对于碳纤维、芳族聚酰胺纤维等高强度纤维而言，由于纤维自身的强度高，因而刀的损耗快，该问题显著。