纤维增强热塑性树脂带的制造装置以及制造方法与流程

本发明涉及一种包含连续的纤维及含浸于该纤维的热塑性树脂的纤维增强热塑性树脂带的制造装置以及制造方法。

背景技术：

专利文献1中公开了碳纤维增强热塑性树脂带及其制造方法。该制造方法包括通过下游侧狭缝喷嘴拔出含浸了熔融树脂的碳素纤维来作为带的工序、以及通过被设置在所述下游侧狭缝喷嘴的下游的带冷却机构，将刚从该下游侧狭缝喷嘴拔出的所述带以规定降温速度以上的速度快速冷却的工序。

在所述专利文献1中记载了为了防止所述带的变形，优选使构成所述带冷却机构的冷却辊安装于尽量接近所述下游侧狭缝喷嘴的位置。在专利文献1记载的实施例中，在所述下游侧狭缝喷嘴的下游，所述冷却辊被设置在喷嘴辊与冷却辊之间的轴心距离为200mm的位置。

但是，根据本发明人进行的试验判明，以所述专利文献1记载的配置，制造出的纤维增强热塑性树脂带在其宽度方向上发生纤维的疏密，在极端的情况下，产生完全没有纤维而只存在热塑性树脂的部分或纤维以及热塑性树脂均无的缺损部分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2007-118216号

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够制造缺陷部分少的纤维增强热塑性树脂带的装置以及方法。

所提供的纤维增强热塑性树脂带的制造装置包括：树脂含浸装置，用于将熔融的热塑性树脂含浸于纤维束，包括收容所述纤维束以及含浸于该纤维束的所述热塑性树脂的容器，其中，该容器具有出口部并且容许通过该出口部将含浸了所述热塑性树脂的所述纤维束排出；喷嘴，被设置在所述树脂含浸装置的所述容器的所述出口部，一边使含浸了所述热塑性树脂的所述纤维束成为带形状，一边容许该纤维束通过；以及至少一个主冷却辊，被配置在所述喷嘴的下游侧，一边与通过了所述喷嘴的所述带形状的纤维束接触，一边将该纤维束向下游侧输送并冷却，其中，容许所述纤维束通过的所述喷嘴的开口是具有长边和短边的长方形的狭缝，设所述喷嘴的远端的所述短边的尺寸为T(mm)、所述喷嘴的远端与所述纤维束从所述喷嘴出来后最初接触于所述主冷却辊的接触位置之间的距离为L(mm)时，该尺寸T及该距离L满足下述的(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，所提供的纤维增强热塑性树脂带的制造方法包括以下工序：树脂含浸工序，使熔融的热塑性树脂含浸于纤维束；喷嘴通过工序，使经过所述树脂含浸工序而含浸了所述热塑性树脂的所述纤维束通过喷嘴的开口而使该纤维束成为带形状，其中，该开口是具有长边和短边的长方形的狭缝；以及冷却工序，使通过所述开口后的所述带形状的所述纤维束接触于被配置在所述喷嘴的下游侧的至少一个主冷却辊，并一边向下游侧输送一边冷却该纤维束，其中，设所述喷嘴的远端的所述短边的尺寸为T(mm)、所述喷嘴的远端与从所述喷嘴出来后的所述纤维束最初接触于所述主冷却辊的接触位置之间的距离为L(mm)时，该尺寸T及该距离L满足下述的(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)。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的纤维增强热塑性树脂带的制造装置的示意图。

图2是所述第一实施方式所涉及的送料机(feeding machine)的放大图。

图3A是放大图1所示的喷嘴的剖视正视图。

图3B是从图1的箭头3B方向观察图1所示的喷嘴的图。

图4A是放大所述喷嘴的变形例的正视图。

图4B是从相当于图1的箭头3B方向的方向观察图4A所示的喷嘴的图。

图5是从所述箭头3B方向观察图1所示的带槽辊的图。

图6是图1所示的树脂含浸装置的俯视图。

图7是放大图1所示的喷嘴以及冷却辊部的剖视正视图。

图8是表示使用图1所示的装置制造出的纤维增强热塑性树脂带的外观的照片。

图9是表示所述树脂含浸装置以及所述冷却辊部的第一变形例的正视图。

图10是表示所述树脂含浸装置以及所述冷却辊部的第二变形例的正视图。

图11是放大本发明的第二实施方式所涉及的纤维增强热塑性树脂带的制造装置的喷嘴以及冷却辊部的剖视正视图。

图12是表示使用图11所示的装置制造出的纤维增强热塑性树脂带的外观的照片。

图13是表示表1的样本No.8的剖面的照片。

图14是表示表1的样本No.8的剖面的照片。

图15是表示表1的样本No.1的剖面的照片。

图16是表示制造出的纤维增强热塑性树脂带的厚度T与距离L的关系的图，所述距离L是主冷却辊接触于从喷嘴排出的带形状的纤维束的位置与喷嘴的远端之间的距离。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的适合的实施方式。

图1表示本发明的第一实施方式所涉及的纤维增强热塑性树脂带的制造装置100。该制造装置100一边沿规定的输送方向输送纤维束8，一边进行所述纤维增强热塑性树脂带的制造。该制造装置100包括送料机1、纤维预热机2、树脂含浸装置3、喷嘴18、冷却辊部4、冷却部5、取回机6以及卷取机7，它们依次沿所述输送方向排列。

所述送料机1包括纤维绕线管11、导杆12、调节辊13以及导辊14。

在纤维绕线管11缠绕有纤维束8，该纤维束8是多根例如12000根程度的纤维互相束在一起而成。在本实施方式中，所述纤维是碳素纤维。但是，本发明中使用的纤维并不限定于碳素纤维，也可使用玻璃纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维、金属纤维、由包含聚苯并噻唑、聚苯并噁唑等的含杂环聚合物制得的纤维等连续纤维。此外，也能使用将非连续的纤维纺织成丝的天然植物纤维。此外，作为碳素纤维可使用聚丙烯腈(PAN)类、石油煤沥青类、人造纤维类、木质素类等碳素纤维。

所述导杆12、所述调节辊13及所述导辊14均是引导所述纤维束8的部件，具有圆形的剖面。其中，导杆12被固定为不以其中心轴为中心旋转，而所述调节辊13及导辊14被配置成以其中心轴为中心旋转。而且，所述调节辊13能够在上下方向上移动。

纤维束8从纤维绕线管11放出，分别接触于导杆12、调节辊13及导辊14并被输送。此时，向纤维束8施加恒定的张力。该张力主要通过调节辊13进行调整。

如图2所示，送料机1具有将作用于所述纤维束8的张力保持为恒定的张力调整机构31。张力调整机构31包括：具有两端部且其中之一端部连接于所述调节辊13的轴的棒部件32；设置于棒部件32的张力附加平衡块33；连接于棒部件32的角度检测器34；以及使所述纤维绕线管11旋转的马达35以及控制器36。

调节辊13被施加相当于作用于张力附加平衡块33的重力的向下的恒定的力。角度检测器34将所述棒部件32的两端部中连接于所述调节辊13的轴的端部的相反侧的端部支撑为能够以水平轴为中心旋转，并且，检测该棒部件32的旋转角度。

所述马达35以及所述角度检测器34与所述控制器36电连接。控制器36根据角度检测器34检测出的角度调节马达35的旋转速度，据此，使从纤维绕线管11放出的纤维束8的张力恒定。其结果，在后述的树脂含浸装置3中，纤维束8稳定地开松。在本实施方式中，纤维束8的张力例如被控制为300g。此外，纤维束8的输送速度例如为3m/分钟。

使从所述纤维绕线管11放出的所述纤维束8的张力恒定的机构并不限定于所述的张力调整机构31。例如，包括检测纤维束8的输送速度的检测器；检测纤维绕线管11的转速的检测器；基于检测的输送速度以及转速计算出卷绕在所述纤维绕线管11的纤维束8的直径，并使粉末离合器等工作从而调整所述纤维绕线管11的制动力矩的机构也能使纤维束8的张力恒定。此外，在制造宽幅的带时，优选用于构成该带的纤维从多个纤维绕线管11放出。例如，优选分别为相当于所述送料机1的多个送料机，且该多个送料机互相并列配置。

如图1所示，从所述送料机1放出的纤维束8被输送到所述纤维预热机2。纤维预热机2将纤维束8加热至约100℃，据此，附着于纤维束8的上胶剂(sizing agent)软化。该上胶剂用于使多个纤维上胶而容易处理。该上胶剂的软化使接下来的工序的纤维束8的开松以及向纤维束8的热塑性树脂的含浸变得容易。纤维预热机2可使用公知的装置。

从所述纤维预热机2搬出的纤维束8经由所述导辊15而被输送到树脂含浸装置3。导辊15具有圆形的剖面并以其中心轴为中心旋转。代替该导辊15也可以使用具有圆形的剖面但不以其中心轴为中心旋转的导杆。

所述树脂含浸装置3用于使所述纤维束8开松，并且使熔融的热塑性树脂含浸于该纤维束8。树脂含浸装置3具有容器3a、挤出机17以及多个含浸辊16。

所述容器3a呈在所述纤维束8的所述搬送方向上长的筒状，在该容器3a内贮存熔融的热塑性树脂。容器3a内的熔融的热塑性树脂的温度例如为230℃。此外，所述容器3a具有出口部，容许含浸了所述热塑性树脂的所述纤维束通过该出口部从该容器3a排出。

所述挤出机17向容器3a内供给熔融的热塑性树脂。该热塑性树脂具有适当的MFR。该MFR是合成树脂的流动性的指数(熔体流动速率：Melt Flow Rate)，被设定为例如30～115[g/10分钟]的范围内的任意值。

在本实施方式中，所述热塑性树脂是聚丙烯。但是，本发明中使用的热塑性树脂并不限定于聚丙烯。该热塑性树脂可使用例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(尼龙6、尼龙66等)、聚缩醛、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮等。

所述多个含浸辊16分别是被配置在所述容器3a中的含浸用部件。这些含浸辊16沿所述纤维束8的所述输送方向以规定的间隔而被配置。这些含浸辊16之间的间隔并不限定于等间隔。各含浸辊16具有圆形的剖面，通过以其中心轴为中心旋转，一边接触于所述纤维束8，一边将该纤维束8输送到所述输送方向的下游侧。所述多个含浸辊16的至少一部分也可为具有圆形的剖面但不以其中心轴为中心旋转的导杆。

所述纤维束8在贮存熔融的热塑性树脂的所述容器3a内分别接触于所述多个含浸辊16，并以锯齿状通过容器3a内。即，纤维束8交替进行与特定的含浸辊16的下表面的接触和与其下一个含浸辊16的上表面的接触，并在容器3a内沿所述输送方向通过。该通过时，所述各含浸辊16使所述纤维束8开松，进而熔融的热塑性树脂含浸于其开松的纤维束8。

所述含浸辊16的个数根据纤维束8的开松程度以及向纤维束8的热塑性树脂的含浸程度而被调整。如果含浸辊16的个数过多，则纤维束8过于开松，纤维束8的宽度方向的两端的纤维密度变高。而且，如果含浸辊16的个数过多，则向纤维束8作用过度的张力而容易引起纤维断开。反之，如果含浸辊16的个数过少，则纤维束8的开松不充分，纤维束8的宽度方向的中央的纤维密度变高，或向纤维束8的热塑性树脂的含浸不充分。

所述喷嘴18被设置在所述容器3a的所述出口部。该喷嘴18是一边对从容器3a排出的纤维束8的形状进行整形一边容许其通过的部件。喷嘴18具有开口，该开口是具有长边及短边的长方形的狭缝s。因此，通过了喷嘴18的纤维束8呈扁平的带形状。即，喷嘴18一边使含浸了热塑性树脂的纤维束8成为带形状，一边容许其通过。下面，将含浸了所述热塑性树脂且通过了所述喷嘴18的纤维束8称为带9。所述喷嘴18的温度例如为230℃。

图3A是所述喷嘴18的放大图，图3B是从图1的箭头3B的方向观察所述喷嘴18的图。如这些图3A、图3B所示，所述喷嘴18具有一对喷嘴部件18a、18b。该一对喷嘴部件18a、18b在该实施方式中上下排列且具有互相上下相向的面。这些面中的远端侧的部分，也就是说，喷嘴部件18a的远端侧的内表面18c以及喷嘴部件18b的远端侧的内表面18c具有垂直于纤维束8的输送方向的法线。

该第一实施方式所涉及的喷嘴18还包括左右一对垫片41及左右一对导板42。

所述一对垫片41分别夹在所述喷嘴部件18a的左右两端与所述喷嘴部件18b的左右两端之间，据此，规定所述喷嘴部件18a、18b的远端侧的内表面18c、18c之间的上下方向的间隙的尺寸。该尺寸相当于构成所述狭缝s的长方形的短边的尺寸T。换言之，所述一对垫片41能够使在所述喷嘴部件18a、18b之间形成具有所述尺寸T的短边的长方形的狭缝s。所述纤维束8通过该狭缝s，从而制造出纤维增强热塑性树脂带，且其厚度被控制为作为喷嘴18的远端的开口的所述狭缝s的厚度、即所述开口的短边的尺寸T。

所述一对导板42在所述喷嘴18的远端以阻止所述垫片41接触于通过所述喷嘴18的纤维束8的方式被配置。所述一对导板42使用螺丝等而被安装于所述喷嘴18的远端的开口部分。所述一对导板42被配置成该一对导板42之间隔开间隔W。该间隔W是相当于所制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度的尺寸，相当于构成所述狭缝s的长方形的长边的尺寸。据此，以通过喷嘴18的纤维束8的宽度与要制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度一致的方式该纤维束8被整形。在本实施方式中，一对导板42的间隔W、即要制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度为15mm。但是，该间隔W的具体的尺寸并不限定。所述尺寸T及间隔W，也就是说，所制造的纤维增强热塑性树脂带的厚度及宽度能够通过所述垫片41的更换及所述一对导板42的位置的变更而容易变更。

图4A、图4B是放大表示所述喷嘴18的变形例的图。如这些图4A、图4B所示，也可在所述一对喷嘴部件18a、18b的至少一方、在图4A、图4B中为喷嘴部件18a上形成有划定狭缝s的槽18d。该结构无需所述一对垫片41及所述一对导板42而能够削减部件个数。此外，通过更换形成有所述槽18d的喷嘴部件，能够容易变更所要制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度以及厚度。

图1所示的所述多个含浸辊16中靠近喷嘴18侧的含浸辊16如图5所示是设有槽19a的带槽辊19。另外，本实施方式包括一个带槽辊19，但也可在靠近喷嘴18的位置设置两个以上的带槽辊。此外，也可以代替含浸辊16而设置导杆来作为含浸用部件的情况下，该导杆也可以具有槽。

图5是从图1的箭头3B的方向观察所述带槽辊19的图。如该图5所示，所述槽19a被设置在所述带槽辊19的轴向中央，且具有与所述一对导板42之间的间隔W、即所制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度同等的宽度。所述纤维束18以通过该槽19a内的方式被输送。由此，带槽辊19防止开松的纤维束8的宽度大于所要制造的纤维增强热塑性树脂带的目标宽度。

另外，考虑到变更所制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度时的便利性，相对于带槽辊19位于上游侧的含浸辊16也可为没有槽的平辊。反之，也可为含浸辊16全部为带槽辊19。

如作为所述树脂含浸装置3的俯视图的图6所示，纤维束8的中心、喷嘴18的中心以及带槽辊19的中心相互一致。这些中心彼此一致则能够抑制所要制造的纤维增强热塑性树脂带内的纤维密度发生偏差。所述图6除了示出所述树脂含浸装置3以外，还示出后述的主冷却辊20。

如图1所示，通过了所述喷嘴18的带9被输送到冷却辊部4。冷却辊部4包括从所述带9的输送方向的上游至下游依次排列的主冷却辊20以及副冷却辊21。该主冷却辊20以及副冷却辊21具有圆形的剖面，且以其中心轴为中心旋转。通过转动接头(未图示)向该主冷却辊20以及副冷却辊21供给冷却水，该冷却水将所述主冷却辊20以及副冷却辊21的温度保持为恒定温度(例如20℃前后)。所述主冷却辊20被配置在所述喷嘴18的下游侧，在规定的接触位置接触于所述带9，一边将该带9输送到下游侧一边冷却。所述副冷却辊21被配置在所述主冷却辊20的下游侧，一边将带9进一步向下游侧输送一边冷却。所述带9以规定的接触面积分别与所述主冷却辊20以及副冷却辊21面接触。

通过了所述喷嘴18的带9的温度为所述热塑性树脂的熔点以上。因此，刚通过喷嘴18后的带9中热塑性树脂未固化，具有在输送过程中在宽度方向上发生纤维的疏密的倾向。对此，在该装置中，主冷却辊20以刚通过所述喷嘴18后的带9首先被主冷却辊20快速冷却的方式被配置。该第一实施方式所涉及的主冷却辊20冷却带9的表(表侧)面、即图1所示的上表面。而且，带9在主冷却辊20的下游侧被副冷却辊21冷却。所述副冷却辊21冷却带9的背面、即图1所示的下表面。据此，在带9的宽度方向上发生纤维的疏密之前包含在带9的热塑性树脂固化。所述副冷却辊21被配置在阻止所述带9的厚度方向上产生的冷却不均使所述带9发生“翘曲”的位置。

图7是所述喷嘴18及冷却辊部4的放大图。该图7所示的距离L、即所述喷嘴18的远端与所述接触位置、即所述主冷却辊20与所述带9接触的位置之间的距离L基于所述喷嘴18的远端的开口的短边的尺寸(图3B所示的狭缝s的宽度)T而被设定。具体而言，该尺寸T(mm)及该距离L(mm)以满足下述的(A)式及下述的(B)式的任意一方的方式被设定。

L≤1000×T-35；T＜0.08 (A)

L≤785.7×T-17.9；T≥0.08 (B)

所述接触位置是以所述喷嘴18的远端作为始点时的距离L的终点，并且是从喷嘴18出来的带9最初接触于所述主冷却辊20的位置。主冷却辊20和带9在该位置及其下游侧的特定区域以规定的接触面积面接触。也就是说，所述接触位置是所述带9与所述主冷却辊20接触的区域的上游侧端的位置。

如上所述，刚通过喷嘴18后的带9被主冷却辊20快速冷却，这使得在纤维发生疏密之前使热塑性树脂固化，由此抑制在带9的宽度方向上发生纤维的疏密。

另一方面，所述喷嘴18的远端与所述纤维束8最初接触于所述主冷却辊20的接触位置之间的距离L优选被设定为5mm以上。如果想缩小该距离L，则需也要缩小主冷却辊20的直径，但是想让主冷却辊20保持所需的强度以及所需的冷却能力，则该主冷却辊20需要具有某种程度的大小的直径。考虑到这点，所述距离L优选被设定为5mm以上。

所述主冷却辊20的周速被设定为大于所述带9(通过了喷嘴18的纤维束8)的输送速度的高速度。例如，该主冷却辊20的周速被设定为带9的输送速度的1.5倍以上且2.0倍以下的速度。

如果所述主冷却辊20的周速与带9的输送速度相同程度，则有时发生含浸于纤维束8的热塑性树脂的一部分附着于主冷却辊20的表面的现象。如此附着于主冷却辊20的表面的热塑性树脂使带9的表面产生局部的凹凸，有可能使带9的表面的平滑性下降。

图8是表示制造出的纤维增强热塑性树脂带的外观的照片。图8所示的两根纤维增强热塑性树脂带中，下侧的带表面平滑而上侧的带的表面的箭头所示的部位局部地产生了凹凸。

作为抑制所述凹凸的方法，有效的是具备如图6所示的使所述主冷却辊20旋转的马达25等辊驱动部，通过该辊驱动部使所述主冷却辊20的周速高于带9的输送速度。据此，能够抑制主冷却辊20的表面上附着熔融的热塑性树脂的一部分的现象。主冷却辊20的周速只要是在带9与主冷却辊20之间发生打滑的速度即可。如果考虑装置的元件的寿命，主冷却辊20的周速如上所述优选带9即通过了喷嘴18的纤维束8的输送速度的1.5倍以上且2.0倍以下。

图9是放大所述树脂含浸装置3及冷却辊部4的第一变形例的图。如该图9所示，代替所述单一的主冷却辊20，也可以具备以夹持带9的方式配置的一对主冷却辊22、23。而且，作为被设置在该一对主冷却辊22、23的下游侧的副冷却辊，也可以具备至少一对(图9中为排列在带9的输送方向上的两对)副冷却辊26、27。所述一对主冷却辊22、23能够同时冷却所述带9的表面及背面，据此，防止表背的任意一面偏向被冷却，能够有效地抑制因该冷却的偏向而发生带9的翘曲。

图10表示所述树脂含装置3及冷却辊部4的第二变形例。如该图10所示，也可以单一的主冷却辊24、至少一个(图10中为排列在带9的输送方向的三个)副冷却辊28沿所述输送方向排列，所述带9一边分别接触于这些冷却辊24、28、…一边以锯齿状被输送。即，带9也可以一边交替地受基于该带9的表面与主冷却辊24及偶数号的副冷却辊28的接触的表面的冷却和基于该带9的背面与奇数号的副冷却辊28的接触的该背面的冷却，一边被输送至下游侧。该图10所示的配置中，相较于图7所示的主冷却辊20及副冷却辊21与带9的总接触面积，多个冷却辊24、28与带9的总接触面积广，能够更有效率地冷却带9。

如上所述，在冷却辊部4被冷却的带9被输送到图1所示的所述冷却部5。冷却部5对带9进行水冷。冷却部5例如为水冷池。冷却部5也可为对带9进行空冷的部件。此外，如果通过冷却辊部4的冷却充分，则也可省略冷却部5。

在所述冷却部5被冷却的带9被输送到图1所示的所述取回机6。取回机6回收被冷却的带9。卷取机7缠绕被取回机6回收的带9。另外，取回机6是使带9进而纤维束8以规定的速度输送的装置。为了简化结构，也可以使卷取机7兼备取回机6的功能，即回收带9并使该带9以规定的速度输送的功能。

如以上所述，在本实施方式中，喷嘴18的远端与作为主冷却辊20和带9最初接触的位置的接触位置之间的距离L与喷嘴18的远端的开口的短边的尺寸T的关系被设定为满足所述(A)式及(B)式的任意一方。即，刚通过所述喷嘴18后的带9中热塑性树脂未固化，具有在输送过程中在宽度方向上发生纤维的疏密的倾向，但是以满足所述(A)式或(B)式的方式被配置的主冷却辊20能够将刚通过喷嘴18后的带9快速冷却，从而能够在带9的宽度方向上发生纤维的疏密之前使热塑性树脂固化，据此，能够减少在带9的宽度方向上发生纤维的疏密的情况。

具体而言，喷嘴18的远端与主冷却辊20和带9接触的位置之间的距离L被设定为：当喷嘴18的远端的开口的短边的尺寸(图3B所示的狭缝s的宽度)T小于0.08mm时满足所述的(A)式，当喷嘴18的远端的开口的短边的尺寸T为0.08mm以上时满足所述的(B)式。据此，能够在带9的宽度方向上发生纤维的疏密之前使热塑性树脂适当地固化。此外，如果是满足所述的(A)、(B)式的距离L，则无需使冷却辊进一步接近喷嘴。

此外，除了所述主冷却辊20以外还配置至少一个副冷却辊21，这能够将带9更充分地冷却。另外，只使用单一的主冷却辊来只冷却带9的表面及背面的其中一方，则带9会产生翘曲，相对于此，使用所述主冷却辊20及副冷却辊21来冷却所述带9的表面及背面，则能够有效地抑制带9的翘曲。

另外，所述树脂含浸装置3包含多个含浸用部件、以及这些含浸用部件中至少最靠近喷嘴18的含浸用部件如上所述为带槽辊19，该带槽辊19具有与所要制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度相同尺寸的宽度的槽19a，容许纤维束8通过该槽19a内，这些能够防止开松的纤维束8的宽度大于要制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度。这使得能够制造出具有所需的宽度的纤维增强热塑性树脂带。

在所述第一实施方式中，所述喷嘴18包含一对导板42，一对导板42在喷嘴18的远端的开口部分隔开与所要制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度相同尺寸的间隔而被安装。该一对导板42容易使通过喷嘴18的开口的纤维束8的宽度与所要制造的纤维增强热塑性树脂带的目标宽度一致。也就是说，能够容易地制造出具有所需的宽度的纤维增强热塑性树脂带。此外，即使在通过喷嘴18的开口的纤维束8的宽度方向上发生纤维的疏密，纤维束8的宽度被整形的同时纤维的疏密在宽度方向上均匀化。据此，能够使纤维在所要制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度方向上均匀分布。

此外，在所述第一实施方式中，将作用于纤维束8的张力保持恒定则抑制所述纤维的疏密的效果提高。如果在树脂含浸装置3的容器3a内作用于纤维束8的张力较大地变动，则纤维束8的开松不稳定，在宽度方向上发生纤维的疏密。相对于此，将作用于纤维束8的张力保持恒定则能够使纤维束8稳定开松，据此，能够减少在宽度方向上发生纤维的疏密的情况。因此，能够使所制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度方向的纤维均匀分布。此外，将作用于纤维束8的张力保持恒定，则能够使纤维束8稳定地直线前进。

另外，主冷却辊20的周速高于带9(通过了喷嘴18的纤维束8)的输送速度，优选带9的输送速度的1.5倍以上且2.0倍以下，则防止熔融的热塑性树脂的一部分附着于主冷却辊20的表面的现象，据此，能够制造出表面平滑的纤维增强热塑性树脂带。

图11是本发明的第二实施方式所涉及的喷嘴18及冷却辊部4的放大图。该实施方式所涉及的喷嘴18呈随着朝向所述主冷却辊20而平行于所述开口的短边的方向的尺寸变小的形状、即远端越来越细的形状。该形状能够使主冷却辊20的一部分相对于喷嘴18的远端配置在上游侧。即，能够将主冷却辊20配置在喷嘴18的远端与作为主冷却辊20和带9最初接触的位置的接触位置之间的距离L小于主冷却辊20的半径R的位置。由此，在图11所示的第二实施方式中，主冷却辊20被配置在喷嘴18的远端与冷却辊20和带9的接触位置之间的距离L小于冷却辊20的半径R的位置。此外，所述形状能够在使所述距离L小于所述主冷却辊20的半径R的情况下，使该主冷却辊20的半径R增大。这使得能够更快速地冷却刚通过喷嘴18后的带9。另外，由于能够在采用此种配置的情况下增大冷却辊20的半径R，因此，能够使冷却辊20大型化。据此，冷却辊20的冷却能力提高，因此，能够高效率地冷却带9。

下面，说明所述距离L及所述尺寸T满足所述(A)式或(B)式有效的根据。

本发明人为了找出所述距离L的适合的范围，以不同的参数制造了纤维增强热塑性树脂带，并进行了评价有无缺陷部分的试验，该缺陷部分是没有热塑性树脂和/或碳纤维的部分(以下称为缺陷部分)。在此，使用将东丽株式会社制造的碳纤维东丽卡T300捆扎12000根的束作为纤维束8。此外，使用聚丙烯来作为热塑性树脂。另外，纤维束8的输送速度为3m/分钟。并且，将喷嘴18的远端与冷却辊20和带9接触的位置之间的距离L[mm](以下称为距离L)、相当于所要制造的纤维增强热塑性树脂带的厚度的狭缝s的短边的尺寸T[mm]、以及作为合成树脂的流动性的指数的树脂的MFR(熔体流动速率)分别作为参数。在此，设所要制造的纤维增强热塑性树脂带的厚度与喷嘴18的远端的开口的短边的尺寸T(参照图3B)为相同尺寸(以下，有时将带的厚度也标记为厚度T)。

在表1示出该试验的结果的一部分。

表1

图12是表示制造出的纤维增强热塑性树脂带的外观的照片。在该外观照片中，纤维增强热塑性树脂带的宽度是15mm，黑的部分是碳纤维，白的部分是没有碳纤维的部分即缺陷部分。在图12中，上侧表示没有白的部分的带，下侧表示有白的部分的带。

评价的结果，在距离L为10mm的情况下，不管带的厚度T以及MFR如何，没有发生缺陷部分。另一方面，在距离L为180mm的情况下，不管带的厚度T以及MFR如何，发生了缺陷部分。此外，在距离L为45mm的情况下，当带的厚度T为0.08mm时没有发生缺陷部分，但当带的厚度T为0.06mm和0.07mm时发生了缺陷部分。

图13及图14是表示样本No.8的剖面的照片。在图13中，可知存在没有热塑性树脂以及碳纤维的缺陷部分。在图14中，可知存在没有热塑性树脂的缺陷部分。另一方面，图15是表示样本No.1的剖面的照片。在图15中，可知热塑性树脂以及碳纤维均匀分布。

图16表示如上所述地制造了具有15mm的宽度的纤维增强热塑性树脂带时的另外的综合结果。图16表示喷嘴18的远端的开口的短边的尺寸T、与冷却辊20和带9接触的位置与喷嘴18的远端之间的距离L之间的关系。与所述一样，设制造出的纤维增强热塑性树脂带的厚度与喷嘴18的远端的开口的短边的尺寸T(参照图3B)相同尺寸，并将其标记为厚度T。图中，“○”表示没有发生不存在碳纤维的缺陷部分的带，“×”表示发生了不存在碳纤维的缺陷部分的带。

所述试验的结果明确示出：当带的厚度即所述短边的尺寸T(mm)小于0.08mm时距离L(mm)满足以下的(A)式、当带的厚度T即所述短边的尺寸T(mm)为0.08mm以上时距离L(mm)满足以下的(B)式，这使得能够制造出缺陷部分少的纤维增强热塑性树脂带。

L≤1000×T-35 (A)

L≤785.7×T-17.9 (B)

以上说明了本发明的实施方式，但这只是例示了具体例，不特别限定本发明，具体的结构等能够适当变更设计。此外，发明的实施方式中记载的作用及效果只是列举了本发明产生的最适的作用及效果，本发明的作用及效果并不限定于本发明的实施方式中记载的作用及效果。

例如，在上述的本发明的实施方式中，树脂含浸装置3具有使纤维束8开松的功能，但本发明并不限定于此。例如，也可以具备被配置在树脂含浸装置3的上游、更具体而言纤维预热机2与树脂含浸装置3之间的开松机，由开松机使纤维束8开松。或者，也可以已开松的纤维束被缠绕在纤维绕线管11上并从送料机1放出其已开松的纤维束8。

如上所述，提供能够制造缺陷部分少的纤维增强热塑性树脂带的装置以及方法。

所提供的纤维增强热塑性树脂带的制造装置包括：树脂含浸装置，用于将熔融的热塑性树脂含浸于纤维束，包括收容所述纤维束以及含浸于该纤维束的所述热塑性树脂的容器，其中，该容器具有出口部并且容许通过该出口部将含浸了所述热塑性树脂的所述纤维束排出；喷嘴，被设置在所述树脂含浸装置的所述容器的所述出口部，一边使含浸了所述热塑性树脂的所述纤维束成为带形状，一边容许该纤维束通过；以及至少一个主冷却辊，被配置在所述喷嘴的下游侧，一边与通过了所述喷嘴的所述带形状的纤维束接触，一边将该纤维束向下游侧输送并冷却，其中，容许所述纤维束通过的所述喷嘴的开口是具有长边和短边的长方形的狭缝，设所述喷嘴的远端的所述短边的尺寸为T(mm)、所述喷嘴的远端与所述纤维束从所述喷嘴出来后最初接触于所述主冷却辊的接触位置之间的距离为L(mm)时，该尺寸T及该距离L满足下述的(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)。

根据该装置，以所述距离L满足所述(A)式或(B)式的方式配置所述主冷却辊，这使得所述主冷却辊能够快速冷却刚从所述喷嘴出来后的纤维束，能够在带的宽度方向上发生纤维的疏密之前使热塑性树脂固化。这能够抑制在带的宽度方向上发生纤维的疏密。

此外，所述距离L(mm)优选被设定为5mm以上。

在该装置中，优选：所述喷嘴呈平行于所述短边的方向上的该喷嘴的尺寸随着接近所述至少一个主冷却辊而变小的远端越来越细的形状，所述主冷却辊被配置在所述喷嘴的远端与所述接触位置之间的距离小于所述主冷却辊的半径的位置。该喷嘴的形状能够使主冷却辊的一部分相对于喷嘴的远端配置在上游侧，据此，在使所述距离L小于所述主冷却辊的半径R的情况下，增大该主冷却辊的半径R。这使得能够在缩短所述距离L的情况下使主冷却辊大型化，以提高其冷却能力。

也可以为：所述至少一个主冷却辊包含隔着所述带形状的所述纤维束而配置在其两侧的一对主冷却辊，该一对主冷却辊一边分别接触于所述纤维束的两面一边冷却该纤维束。该一对主冷却辊通过同时冷却所述纤维束的两面，能够有效地抑制任意其中一面被偏向冷却而引起带的翘曲。

所述装置也可以还包括：至少一个副冷却辊，被配置在所述至少一个主冷却辊的下游侧，一边冷却所述纤维束一边输送该纤维束。

所述树脂含浸装置优选还包括被配置在所述容器中的多个含浸用部件，其中，各所述含浸用部件具有圆形的剖面并与所述纤维束接触，该多个所述含浸用部件中包含最接近所述喷嘴的含浸用部件的至少一个含浸用部件具有槽，且容许所述纤维束通过该槽内，其中，所述槽具有平行于所制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度的方向的宽度。具有该槽的含浸用部件能够防止开松的纤维束的宽度大于所要制造的纤维增强热塑性树脂带的宽度，据此，能够制造出具有所需的宽度的纤维增强热塑性树脂带。

作为所述喷嘴适合包括：喷嘴部件，规定所述开口的短边方向的尺寸；以及一对导板，隔开规定所述开口的长边方向的尺寸的间隔而安装于所述喷嘴部件的远端。在该喷嘴中，通过所述喷嘴部件的更换以及所述一对导板的位置变更，能够容易进行所述开口的长边以及短边的调节。

该装置优选还包括：张力调整机构，将作用于所述纤维束的张力保持恒定。该张力调整机构通过将所述张力保持恒定，能够提高抑制所述纤维的疏密的效果。

所述装置优选还包括：辊驱动部，以使所述主冷却辊的周速高于所述纤维束的输送速度的方式，更优选为该输送速度的1.5倍以上且2.0倍以下的方式，使该主冷却辊旋转。该辊驱动部通过使所述主冷却辊相对于所述纤维束打滑，抑制该纤维束所含的热塑性树脂附着于该主冷却辊，据此，能够制造出表面平滑的纤维增强热塑性树脂带。

此外，所提供的纤维增强热塑性树脂带的制造装置包括以下工序：树脂含浸工序，使熔融的热塑性树脂含浸于纤维束；喷嘴通过工序，使经过所述树脂含浸工序而含浸了所述热塑性树脂的所述纤维束通过喷嘴的开口而使该纤维束成为带形状，其中，该开口是具有长边和短边的长方形的狭缝；以及冷却工序，使通过所述开口后的所述带形状的所述纤维束接触于被配置在所述喷嘴的下游侧的至少一个主冷却辊，并一边向下游侧输送一边冷却该纤维束，其中，设所述喷嘴的远端的所述短边的尺寸为T(mm)、所述喷嘴的远端与从所述喷嘴出来后的所述纤维束最初接触于所述主冷却辊的接触位置之间的距离为L(mm)时，该尺寸T及该距离L满足下述的(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)。

在该方法中，也优选以使所述主冷却辊的周速高于所述纤维束的输送速度的方式，更优选为该输送速度的1.5倍以上且2.0倍以下的方式，使该主冷却辊旋转。