制造连续纤维加强的树脂浸渍结构的方法,生产柱状产品的方法,及装置的制作方法

专利名称：制造连续纤维加强的树脂浸渍结构的方法,生产柱状产品的方法,及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造树脂浸渍结构的方法，它包括对一束几乎是无端头的连续纤维进行开松，然后用树脂对已开松的束进行浸渍；一种用这样制造的树脂浸渍结构生产柱状产品的方法；和一种对由连续纤维构成的束进行开松并同时用树脂浸渍的装置。
背景技术：
已经有一些公知的生产连续纤维加强的树脂浸渍结构的方法和装置，它通过沿着一个折线使一束作为加强材料的连续纤维束与数个按顺序地布置在一个用于开松和树脂浸渍装置中的开松部件相接触(或者是使之围绕这些部件运动)并且同时用一种树脂对已经开松的(疏松的)连续纤维进行浸渍。例如在以下列出的专利文献中公开了各种技术。
从公开文献中可以了解到，在这些技术中，连续纤维束要与(开松)短轴或(开松)辊接触，以便开松和浸渍连续纤维束。结果已经证明，连续纤维受到很大程度的破坏，这又导致起毛松散的形成，因此很难稳定地生产连续纤维加强的树脂浸渍结构。以下对每种现有技术做更详细的说明。
(文献1)日本专利公告第63(1988)-37694号(公告文献)和相关的书面决定(审例第2(1990)-17153号)公告文献和书面决定公开或提出了一种方法，它包括在一个张力的作用下使布置在一个带状图案中的加强纤维束穿过一个扩张器，使束与扩张器的表面接触，同时将一种具有不小于100NS/m2的熔体粘度的热塑性聚合物输送到在加强纤维束和扩张器之间形成的一个间隙中，由此用聚合物浸渍纤维束。
(文献2)日本专利待公开文献第63(1988)-264326号(公告文献)在这个公告文献中，提出了一种浸渍方法，它包括将纤维束布置或分布在一个网状的(申请人注该术语相同于“带状”)图案中，然后将束用一种熔化树脂进行涂覆，接着使被涂覆的纤维束穿越一个用于开松和浸渍的装置内的一个特定的折线形障碍区域。
(文献3)日本已审查专利公告第5(1993)-68327号(公告文献)
该公告文献提出了一种浸渍方法，它包括通过一个挤压机的一个弓形头的顶部挤压出熔化树脂并同时在一个张力的作用下使一系列的纤维在与弓形头接触时穿越弓形头。
(文献4)日本专利公开文献第4(1992)-278311号(公告文献)该公告文献提出了一种浸渍方法，其中在一个开松和浸渍的装置中，一个节流结构设置在纤维的流道中，纤维要与节流结构接触，由此对纤维开松并同时用树脂对纤维浸渍。
<发明人对(文献1)至(文献4)的评论>
这些方法当然能提供树脂浸渍能力极佳的单方向加强的树脂浸渍结构。但是在所有这些方法中，由于加强纤维束在通过(围绕)短轴或凸出的部分时要与这些短轴或凸出部接触，因此纤维将受到严重的破坏。结果，发现这些方法具有一个问题，即由于纤维的断裂很容易形成松散。松散的形成损害了所要的树脂浸渍结构的任何稳定的生产率，最终导致开松和浸渍装置的运行中断。
(文献5)日本专利待公开文献第6(1994)-254857号(公告文献)该公告文献提出了一种浸渍方法，它包括将纤维束挤压在一些旋转的辊上，这些辊沿着一个折线图案设置在一个模箱中，同时将纤维束压出模箱，由此引起纤维束的开松，然后向已经开松的纤维供给一种树脂，由此用该树脂对纤维浸渍。
设计这种方法是为了通过旋转辊子而减少对纤维的破坏，并且可将取出速度提高到某一个程度(20米/分钟)。但是，调查结果表明，当在本方法中也施加一个张力时，纤维束很可以会与辊子接触(或者被挤压到辊子上)。相应地已经发现采用这种方法容易形成松散，并且仍然很难保证稳定的生产率。
(文献6)日本专利待公开文献第6(1994)-91645号(公告文献)该公告文献提出了一种浸渍方法，它包括将纤维束供给一个S形的模中，从而使纤维束在一个张力的作用下穿过(围绕)S形区域的凸出部并且使纤维束与其接触，同时通过在凸出部的顶端形成的排出口排出一种熔化树脂，由此逐步地在三个位置处对束进行浸渍。
(文献7)日本专利待公开文献第6(1994)-143440号(公告文献)该公告文献提出了一种浸渍方法，它包括对纤维束预先加热，然后用熔化树脂涂布纤维束并使纤维穿过(围绕)至少8个交替布置的凸出部同时使纤维与它们接触。
<发明人对(文献6)至(文献7)的评论>
已经说过，这些方法可以获得不小于(20米/分钟)的取出速度，这是因为采用了改进部件例如用于逐步浸渍加强纤维和预先加热纤维的部件。
但是，作为申请人调查的结果，发现这些方法常常伴随松散的形成。因此，它很难保证稳定的生产率。这是因为纤维束在张力的作用下通过(围绕)凸出部时与这些凸出部接触。
(文献8)日本专利待公开文献第63(1989)-132036号(公告文献)该公告文献提出了一种浸渍方法，它包括将提供了树脂的纤维束输送到一个开松和浸渍装置内的上下辊子之间形成的间隙中，由此挤压纤维束，从而对加强纤维束进行机械地树脂浸渍。
(文献9)日本专利待公开文献第1(1989)-208118号(公告文献)。
该公告文献提出了一种浸渍方法，它包括用一个开松和浸渍装置内的上下辊子，亦即一个凸辊子和凹辊子的组合，挤压提供了树脂的纤维束，由此挤压纤维束，从而对加强纤维束进行机械地树脂浸渍。
<发明人对(文献8)至(文献9)的评论>
在上述每个技术中，对连续纤维束的开松和对已经开松的纤维束的树脂浸渍都是通过只在上下辊子之间的接触点处作用在束上的压缩力实施的，因此，纤维和辊子之间的接触时间相当短，即使采用至少两对辊子。结果发现浸渍能力仍然有改善的余地。此外，由于纤维束被上下辊子直接挤压，因此束在开松期间受到严重破坏。结果发现，纤维形成严重的松散并且生产率很低。
本发明概述本发明的目的是消除上述传统技术中的各种缺陷并提供一种在高的取出速度下和同时保持高水平的稳定生产率下连续地生产连续纤维加强的树脂浸渍结构的技术。更具体地，本发明的目的是提供一种作为本发明上述技术内容的生产方法(后面有时称为本发明的方法)以及一种用于实施本发明的方法的装置(后面有时称为本发明的装置)。
按照本发明，提供了一种用于生产由基本上单方向排列的连续纤维加强的树脂浸渍结构的方法，该方法包括对一束几乎是无端头的连续纤维束进行开松同时用一种熔化树脂对其浸渍，其中，连续纤维束被浸入一个熔化树脂池中并且该连续纤维束同时通过在一对开松短轴之间形成的间隙，开松短轴这样设置在束的两侧，即使得连续纤维被夹在短轴之间但不与任何短轴接触，由此对纤维进行开松和用树脂对开松的纤维束进行浸渍。
按照本发明的另一个方面，提供了一种用于生产一种柱状产品的方法，该柱状产品由一种用连续纤维加强的树脂浸渍结构构成，该结构是用基本上单方向排列的连续纤维加强并通过将一束几乎是无端头的连续纤维束进行开松并且同时用一种熔化树脂对其进行浸渍而生产得到的，其中，连续纤维束被浸入一个熔化树脂池中，同时穿过在一对开松短轴之间形成的间隙，开松短轴这样地设置在束的两侧，即使得连续纤维被夹在短轴之间但不与任何短轴接触，由此对纤维进行开松和用树脂对开松的纤维束进行浸渍，然后将所获得的用单方向排列的连续纤维加强的树脂浸渍结构切割成具有所要求的长度的小段。
按照本发明的另一个方面，提供了一种用于生产一种树脂浸渍的、用连续纤维加强的结构的装置(一种用于开松和树脂浸渍的装置)，该结构包括作为加强材料的单方向排列的连续纤维和一种存在于纤维之间的树脂，其中该装置至少包括一个区域，在一个熔化树脂供给系统中形成的熔化树脂流过该区域，所述熔化树脂通过一个引入孔供到该区域中并以一预定的数量储存在其中，一个引入连续纤维束的开口，它设置在位于所述区域的上游侧的一个端壁上或者一个顶板上，至少一对开松短轴，它们大约垂直地设置在所述区域中，使得引入其中的连续纤维束被浸入熔化树脂中并且能够不与短轴接触地从中穿过，一个形状决定喷嘴，它沿着连续纤维束的移动方向设置在下游侧，以便将从引入开口引入的纤维束拉出所述的区域，同时使束不与短轴接触地穿过在开松短轴对之间形成的间隙，和一个用于从形状决定喷嘴拉出的连续纤维加强树脂结构的取出系统。
按照本发明的另一个方面，提供了一种用于生产由连续纤维加强的树脂浸渍结构的装置(一种用于多次开松和浸渍的装置)，该结构包括单方向排列的连续加强纤维和一种存在于纤维之间的树脂，其中该装置至少包括一个区域，在一个熔化树脂供给系统中形成的熔化树脂流过该区域，所述熔化树脂通过一个引入孔供到该区域中并以一预定的数量储存在其中，至少两个引入连续纤维束的开口，它们设置在位于浸渍区域的上游侧的一个端壁上或者一个顶板上，至少三个开松短轴，它们大约垂直地设置在所述区域中，使得引入其中的连续纤维束被浸入熔化树脂中并且能够不与短轴接触地从中穿过，一个形状决定喷嘴，它沿着连续纤维束的移动方向设置在下游侧，以便将从引入开口引入的纤维束拉出所述的区域，同时使束不与短轴接触地穿过在开松短轴之间形成的间隙，一个用于从形状决定喷嘴拉出的连续纤维加强的树脂结构的取出系统。
附图的简要描述

图1示出一个用于生产一种树脂浸渍结构(由连续纤维加强的树脂浸渍结构)的实施例，这种结构用在单方向上排列的连续纤维加强并且是用本发明的方法生产的，图中是一个按照本发明的第一方面的装置的一个垂直横截面示意图，其中一根连续纤维粗纱通过一个开口被引入到该装置中，该开口设置在按照第一方面构成的装置的上游侧端壁上，用于引入一束连续纤维束。
图2是按照本发明的第二方面的装置的一个实施例的垂直横截面示意图，用于生产一种由连续纤维加强的树脂浸渍结构，这种结构由在单方向上排列的连续纤维加强并且是用本发明的方法生产的，其中一组连续纤维粗纱在上游侧上从装置的上部引入到该装置中。
图3示出一个按照本发明的第三方面的装置，它用于生产一种由连续纤维加强的树脂浸渍结构，这种结构用在单方向上排列的连续纤维加强并且是用本发明的方法生产的，更具体地，该图是按照一个实施例的一个装置的垂直横截面示意图，其中一个连续纤维粗纱经一个设置在装置上游侧的端壁上的连续纤维束引入开口引入到装置中，上开松短轴相对于下开松短轴朝着上游侧平行地偏移(向一侧偏移)。
图4是按照本发明的开松和树脂浸渍装置的一个基本实施例的一个垂直横截面示意图，用于生产一种由连续纤维加强的树脂浸渍结构，每个结构用在单方向上排列的连续纤维加强并且是用本发明的方法生产的。
图5是按照本发明的开松和树脂浸渍装置的一个改型实施例1的一个垂直横截面示意图，用于生产一种由连续纤维加强的树脂浸渍结构，每个结构用在单方向上排列的连续纤维加强并且是用本发明的方法生产的。
图6是按照本发明的开松和树脂浸渍装置的一个改型实施例2的一个垂直横截面示意图，用于生产一种由连续纤维加强的树脂浸渍结构，每个结构用在单方向上排列的连续纤维加强并且是用本发明的方法生产的。
图7是按照本发明的开松和树脂浸渍装置的一个改型实施例3的一个垂直横截面示意图，用于生产一种由连续纤维加强的树脂浸渍结构，每个结构用在单方向上排列的连续纤维加强并且是用本发明的方法生产的。
图8是一个传统开松和树脂浸渍装置的一个纵截面示意图，用于按照比较例子的方法生产一种由连续纤维加强的树脂浸渍结构，其中一个连续纤维粗纱沿着一个折线图案围绕只包括一个单独系列的开松短轴运动。
图9是按照另一个实施例的一个传统开松和树脂浸渍装置的一个纵截面示意图，用于按照比较例子的方法生产由连续纤维加强的树脂浸渍结构。
图10是按照另一个实施例的一个传统开松和树脂浸渍装置的一个纵截面示意图，用于按照比较例子的方法生产由连续纤维加强的树脂浸渍结构。
图11是按照另一个实施例的一个传统开松和树脂浸渍装置的一个纵截面示意图，用于生产由连续纤维加强的树脂浸渍结构，该结构用在单方向上排列的连续纤维加强并且是用比较例子的方法生产的。
图12是按照另一个实施例的一个传统开松和树脂浸渍装置的一个纵截面示意图，用于按照比较例子的方法生产由连续纤维加强的树脂浸渍结构。
下面具体地描述本发明的生产由连续纤维加强的树脂浸渍结构的方法，生产由连续纤维加强的树脂浸渍结构组成的柱状产品的方法，和用于生产树脂浸渍结构的装置。
首先，对照附图1对本发明的生产由连续纤维加强的树脂浸渍结构的方法(后面有时称为连续纤维加强的结构)进行说明。
图1是一个装置(按照本发明的一个第一方面的开松和树脂浸渍装置)的一个垂直横截面示意图，该装置用于生产一种由在单方向上排列的连续纤维加强的树脂浸渍结构，即一种连续纤维加强的树脂结构。
在图中，标号1代表第一开松和树脂浸渍装置，其中相对于纤维束2的移动方向在上游侧的端壁上设有一个开口3，用于将一连续纤维束2引入装置1中，和一个决定形状的喷嘴6，它相对于连续纤维束2的移动方向设置在下游侧的另一个端壁上，以便从装置1抽拉出连续纤维加强的树脂结构7，该结构经受开松处理并由树脂浸渍。
在图1所示的装置1中，连续纤维束引入开口3和决定形状的喷嘴6是这样成形的，即使得连续纤维束2在经受开松并在通过装置1期间进行树脂浸渍以便将纤维束转变成连续纤维加强的树脂结构7时，连续纤维束2不与任何布置在装置1中的开松短轴4接触。
在装置1中采用的连续纤维引入开口3的尺寸和形状最好符合及对应于连续纤维束2的横截面的尺寸和形状，亦即是一个长方形的。此外，如果采用一束连续纤维束在产生的连续纤维加强的树脂结构中连续纤维含量不够时，可以将一些横向设置并相互平行的连续纤维束2引入装置1中。这时，连续纤维引入开口3最好是一个长方形的，以便它能与沿横向布置成一排的纤维束的横截面的形状相匹配。
在第一开松和树脂浸渍装置1中，在一个溶化树脂供给系统中(未示出)形成的溶化树脂通过在装置1上形成的引入口5引入到第一装置1中。一般一个挤压机用作这种溶化树脂供给装置，其中通常使用的是一种螺旋挤压机。此处可以采用各种螺旋挤压机，它可以是一个单螺旋挤压机，或者是一个多螺旋挤压机，例如是一个双螺旋挤压机。
通过图1所示的装置1的连续纤维引入开口3引入到装置1中的连续纤维束2“基本上是无端头的”，其意思是指当连续纤维束2供到装置1中时它具有一个称为粗纱的形状，但是实际上粗纱的长度当然是有限的，但是它不是长度不到1米的较短粗纱。
在装置1工作时，可以在紧接着第一卷玻璃纤维粗纱2要完全消耗完之前将该卷粗纱的最后部分与随后的粗纱缠绕并连接起来，以便装置1可以在很长的一段时间中连续工作。
按照本发明的方法开松的连续纤维束2包括无机连续纤维束，有机连续纤维束和包括了无机连续纤维束和有机连续纤维束的复合连续纤维束。
在无机连续纤维束中，最通常采用的是玻璃纤维，其玻璃原材料通常采用的是属于硅酸盐类的E玻璃。但是玻璃原材料并不局限于这一种，其中的例子当然还有包含可以根据实际应用的情况选用的碳酸钾玻璃，阻热玻璃如硼硅酸盐玻璃和石英玻璃的纤维。其它无机纤维例如包括金属纤维，石棉和碳纤维。
在另一方面，有机连续纤维的例子有全芳香烃聚酰胺(商业名Aramid或类似名称)纤维，全芳香烃聚脂(商业名KEVLAR)纤维或尼龙MXD6(间亚二甲苯基二胺和已二酸的共聚物)，它们具有极佳的物理特性如拉伸强度，弯曲强度，拉伸冲击强度和耐热性(高熔点)。
这些无机连续纤维和有机连续纤维不仅作为单纤维使用，而且也以粗纱的形式使用，这些粗纱都是用一种胶合剂将许多单纤维结合成一束而获得的。
本发明将以连续玻璃纤维作为例子进行进一步的说明，这种连续玻璃纤维一般被广泛地采用，但是作为加强材料的其它连续纤维可以用对连续玻璃纤维所采用的相同方式进行使用，除了那些需要满足特殊要求的情况以外。
在本发明中作为树脂的加强材料所使用的连续玻璃纤维是通常的玻璃粗纱，并且合适地具有一个范围为6-30μm的平均纤维直径和一些范围为500-6000根的组成束的纤维；最好是一个范围为9-23μm的平均纤维直径和一些范围为1000-4000根的单纤维(组成束的纤维)。至少两个这样的玻璃粗纱可以在将它们纱线增倍后进行使用，视具体的情况而定。在应用本发明的开松和树脂浸渍装置1生产的连续纤维加强的树脂结构中存在的加强纤维的长度近似相等于连续纤维加强的树脂结构的长度。换言之，连续纤维加强的树脂结构7是通过将一个基本上无头的连续纤维束2进行开松和用树脂浸渍，然后使之拉制成型而产生的，因此在所得到的结构中的纤维长度一般与该结构的长度相同。
顺便地，这样引入开松和树脂浸渍装置1中的连续纤维束2在当它朝着下游方向移动时被开松，同时被逐渐转变成几乎单个的纤维。此处使用的术语“连续纤维”的概念一般包含引入到开松和树脂浸渍装置1中的“连续纤维束”和存在于主开松阶段的过程中的“连续纤维”。
充入开松和树脂浸渍装置1并用于在连续纤维束2进行开松时对连续纤维束2浸渍的熔化树脂可以合适地采用一种热塑性树脂。在此处可以采用的这种热塑性树脂的例子有晶状热塑性树脂如聚烯烃树脂，聚酰胺(尼龙)和聚脂树脂。这些晶状热塑性树脂可以单独使用或者任意组合地使用。在这些晶状热塑性树脂中，从它们的特性和价格上来看，对一般的应用情况而言，最好采用聚烯烃树脂。此处采用的术语“聚烯烃树脂”包含例如通常具有大约2-10个碳原子的α-烯烃的晶状均聚物或共聚物；各包括至少两个这种晶状均聚物的复合物；各包括至少两个这种晶状共聚物的复合物；或各包括至少一个这种晶状均聚物和至少一个这种晶状共聚物的复合物。
具有2-10个碳原子的α-烯烃的例子包含乙烯，丙烯，1-丁烯，1-戊烯，1-己烯，4-甲基-1-戊烯，1-辛烯和1-癸烯，它们可以是均聚合的，或至少其中的两个是共聚合的。
在这些晶状聚烯烃(所谓的“聚合α-烯烃”)中，从实用的观点来看，晶状聚丙烯被最广泛地应用。而且，如果按照本发明所生产的连续纤维加强的树脂结构是在低温下使用，则最好使用聚乙烯树脂而不是聚丙烯树脂，而如果是在高温下使用，则合适的是采用聚-4-甲基-1-戊烯树脂。进一步地，如果它是在温度高于200度的条件下使用，则合适的是采用各种具有高耐热性的聚酰胺树脂和聚脂树脂。可以在此采用的聚酰胺树脂的例子是开环添加聚合型尼龙如6-尼龙和缩聚型尼龙如6，6尼龙。另外，如果结构必须具有更高的耐热性，则有例如已经使用的半芳香烃聚酰胺树脂或全芳香烃聚酰胺树脂(ARAMID树脂)。优选的半芳香烃聚酰胺树脂的例子是间亚二甲苯基二胺和己二酸的共缩聚型聚合物(所谓“尼龙MXD6)，优选的全芳香烃聚酰胺树脂的例子是间亚二甲苯基二胺和对苯二酸的共缩聚型聚合物(例如，以商业名“Kelimide”销售的产品)。
此外，在本发明中应用的聚脂(树脂)是脂族二醇和芳族二羧酸的共缩聚物，最常应用是例如1，2-亚乙基二醇(或“环氧乙烷(oxilane))与对苯二酸(“聚乙烯对苯二酸盐”(缩写为“PET”))的共缩聚物。具有更高耐热性的聚脂的例子是对苯二酸的共缩聚物，其中1，4-丁二醇替代1，2-亚乙基二醇作为脂族二醇组分(“聚-1，4-丁二醇对苯二酸盐”(缩写为“PBT”))。
上述第一开松和树脂浸渍装置1配置了至少一对开松短轴41，它们以所要求的距离布置在其中，使得连续纤维束2不会与这些开松短轴接触。
构成成对的开松短轴41的固定开松短轴4具有实现以下功能所要求的元件和特性，即连续纤维束2夹带的树脂的流动被拦阻起来，而产生一种树脂紊流。在图1中，装置所配置的固定开松短轴各有一个垂直于开松短轴4的纵轴线的圆形横截面。除了上述圆形形状外，固定开松短轴4的截面形状例如还可以是一个三角形的或四角形的，其中它们的尖端部可以切掉和倒圆，以便形成一个凸起的多边形状如所谓的“倒圆多边形状”。就此而言，横截面的形状可以是一个具有大量顶端的多边形状，如五角形，六角形或八角形形状等或此处有效地使用的是具有能够用短轴的尽可能宽的面积拦阻树脂流动的横截面形状的多边形形状。
除了圆形形状外，短轴还可以具有诸如六角形，八角形或十二角形的多角形横截面，该多角形的顶端(或缘边)被倒圆，亦即是所谓的“倒圆多边形状”的横截面。因此，短轴可以具有一个能够用短轴的尽可能宽的面积拦阻树脂流动的横截面形状。
固定的开松短轴4的表面不需要抛光成一个特别平滑的表面，而用例如一台车床简单切削一根棒材所获得的表面平滑度在大多数情况下是足够的。顺便地，在采用具有一个三角形横截面的固定开松短轴4的情况下，可以用一根角铁代替从一个圆棒上切下的部件，即将角铁的边设置成作为顶边(亦即以屋顶的形式)。
图1所示的实施例包括在装置1中的三个开松区域，该区域包括三组成对的开松短轴41，每对包括固定的开松短轴41u和41d，开松短轴42u和42d或固定的开松短轴43u和43d，它们组成对应的开松短轴对41。
成对的开松短轴41从上游侧开始沿着连续纤维束2移动的方向布置，使得构成一对的固定开松短轴4被设置在连续纤维束的上下侧，短轴41大约垂直于纤维束的运行方向。这些开松短轴4一般固定在开松和树脂浸渍装置1的一个侧壁(未示出)上，该侧壁大约垂直于纤维束的运行方向并平行于连续纤维束2的移动方向。
在本发明的开松和树脂浸渍装置中，术语“上和下，右和左，以及前面和后面”或类似术语只是为针对附图便于对本发明进行说明而使用的，而并不代表装置1中的绝对的位置关系。
而且，此处使用的术语“开松阶段”是指从以上述方式被引入开松和树脂浸渍装置中的连续纤维束首先通过在成对的短轴之间形成的间隙所处的位置延伸到被逐渐进行开松的纤维束通过最后的成对开松短轴所处的位置的这个阶段。
连续纤维束2穿越在两个这样固定的开松短轴4之间形成的间隙，同时不与这两个固定的开松短轴4接触，并在熔化的树脂中朝着一个决定形状的喷嘴6移动。这样，开始时其形状是一束的连续纤维在连续纤维束2朝着决定形状的喷嘴6向下移动期间被逐渐开松。开松和树脂浸渍装置1中充填了一种熔化的树脂，在对连续纤维束2进行开松时树脂渗入到被开松的连续纤维中。
就固定的开松短轴而言，每对开松短轴包括一组布置在上下位置上的两个短轴。在图1中，连续纤维束首先遇到的成对的开松短轴41包括一个位于连续纤维束2上方的固定的开松短轴41u和位于连续纤维束2下方的固定的开松短轴41d。这些固定的开松短轴41u和开松短轴41d在它们之间形成一个间隙，该间隙设计成能使连续纤维束2从其中通过同时又不与这些短轴41u和41d接触。
在这一点上，这样布置这些固定的开松短轴41u和开松短轴41d，即使得连接一个在距连续纤维束最近的并大约平行于纤维束的上固定开松短轴41u的表面上的平面(“上平面(Pu)”)和一个在距连续纤维束最近的并大约平行于纤维束的下固定开松短轴41d的表面上的平面(“下平面(Pd)”)的垂直线的长度(H以后也称为“限定间距”)，和构成连续纤维束的单根纤维的平均直径(D)一般满足关系10D≤H≤500D，最好20D≤H≤300D。
而且，当如图1所示设置多个成对的开松短轴时，在固定的开松短轴42u和42d之间和在开松短轴43u和43d之间的限定间距(H)的值是这样设置，即使得每个限定间距和构成连续纤维束2的单根纤维的平均直径(D)满足以下关系10D≤H≤500D，最好20D≤H≤300D。
在本发明的开松步骤中，要被开松的连续纤维束2在通过一个充满熔化树脂的熔池(一个槽池区域)时被熔化树脂浸渍，同时不与作为开松部件的成对的开松短轴41接触。为此，重要的是成对的开松短轴41的限定间距(H)要比由开松形成的单根纤维的平均直径(D)足够地大。如果上述要求不能满足，那么要求连续纤维束2通过在构成成对的开松短轴41的开松短轴之间形成的间隙而又不与这些开松短轴接触则是相当困难的。
如果连续纤维束是各具有束数目为4000的玻璃粗纱，以及构成纤维束间距的单根纤维的直径(D)假定为例如约17μm，限定(H)的范围则一般为170μm≤H≤8500μm，最好为340μm≤H≤5100μm。当然人们已经提出了束数目和单根纤维的直径与上面所给规格不同的各种各样的连续纤维束产品，已经知道其单根纤维的平均直径(D)的范围在9--23μm和束数目的范围在1000--4000的许多产品。
使连续纤维束2至少一次穿过开松短轴对同时又不与固定的开松短轴接触，这样使连续纤维束2受到开松。
在图1所示的实施例中，三对开松短轴41从上游侧开始沿着连续纤维束2的移动方向布置。在该装置1中，连续纤维束2通过穿越这三对开松短轴3之间的间隙同时又不与固定的开松短轴41u，41d，42u，42d，43u，43d接触而逐渐受到开松。在此，当纤维束逐渐通过开松阶段时被充填在装置1中的熔化树脂浸渍，这样就形成了一个按照本发明的连续纤维加强的树脂结构7。
在图1所示的开松和树脂浸渍装置1中，成对的开松短轴41最好包括上开松短轴41u和下开松短轴41d，它们是这样布置的，使得他们从上侧和下侧将连续纤维束2夹在中间并且它们没有任何旋转，最好在朝着下游的方向上系统地设置三对这样的开松短轴。
另外，最好设置至少五个这种成对的开松短轴，以便改善开松程度和被开松的连续纤维由树脂浸渍的能力。
在上述生产装置中的每个相邻的成对开松短轴之间的最小间距没有特别的限制，但是最小间距(例如在包括固定的开松短轴41u和41d的成对开松短轴和包括固定的开松短轴42u和42d的成对开松短轴之间的最小间距)一般设定在不小于15mm的水平上，当例如每个开松短轴是一个具有圆形截面和直径为10mm的杆时的情况下，最好不小于25mm。
在一种传统采用的方法中，当对纤维束2(粗纱)进行开松时要将连续纤维束2与开松短轴4接触。但是在本发明中，是使连续纤维束2在一个熔化树脂储存区中穿越在不会发生任何旋转的成对的开松短轴41u和41d之间形成的间隙同时又不与开松短轴的表面接触时被开松的。随着连续纤维的开松，树脂浸入到在被开松的连续纤维之间形成的空隙中。
连续纤维束2受到足够的开松，尽管纤维束2和被开松的连续纤维仅仅在固定的开松短轴4的附近运行并且没有与它们接触。这个事实与常规的理解是相矛盾的。虽然开松机理没有弄清楚，可以认识到在连续纤维束2通过开松和树脂浸渍装置1的期间，熔化的树脂在固定的开松短轴4的上游侧上升。
从这个事实可以假设，纤维束2的移动伴随着沿束的移动方向在其表面附近的熔化树脂的流动。同时，这样产生的树脂流与成对的上下固定开松短轴41u和41d的上游侧壁相冲撞，因此引起流动方向的变化并离开纤维束，而产生一个漩流，其中水平轴线作为它的中心。
如果以固定的开松短轴4u为例，树脂流产生一个向上指向的逆时针漩流并返回到上游侧，然后下降并且几乎是垂直地与连续纤维束2冲撞，而在下固定的开松短轴4u附近的树脂流的行为与在上开松短轴4u附近的树脂流相反。更具体地说，与下固定的开松短轴4u冲撞的树脂流产生一个顺时针漩流，它返回到上游侧，然后上升并且大约向上地与连续纤维束2相冲撞。因此，可以理解为后一个树脂流和向下与束相冲撞的树脂流一起用于开松纤维束2。
顺便地，即使在至少设置了三对固定的开松短轴4(每对包括一个上下短轴的组合)的复式开松和树脂浸渍装置中(后面将要详细说明)，也可以考虑上述相同的漩流可能在各成对的开松短轴附近产生，因此连续纤维束的开松由漩流的作用来实施。
更具体地，以下的要求应该在本发明的方法中得到满足连续纤维束在开松阶段穿越在开松短轴之间形成的间隙并且不与短轴相接触；垂直间距(或限定间距)亦即构成一对的短轴之间的距离与连续纤维的平均直径的比值必须设定在一个特定的范围；连续纤维束在开松期间应该大致线性地运行并且在移动方向上没有任何变化。
如前所述，在本发明中，非接触的开松和浸渍意外地能达到高浸渍能力和高生产率，即使在高速开松和高速取出的情况下，在所述情况下在以前由于各种如起毛松散之类的缺陷人们认为是不会容易地实现的。
如前面已详细所讨论的那样，按照本发明的连续纤维加强的树脂结构和柱状产品可以采用图1所示的本发明的第一开松和树脂浸渍装置来生产，但是连续纤维加强的树脂结构也可以采用图2所示的本发明的第二开松和树脂浸渍装置11来生产。
在图2中，编号11代表该第二开松和树脂浸渍装置，该装置在沿着纤维2的移动方向的上游顶板上配置了一个用于将连续纤维束2引入第二装置11中的开口3。
通过连续纤维束引入开口3引入到第二开松和树脂浸渍装置11中的连续纤维束2的移动方向用一个转动短轴8来改变，从而连续纤维束2通过在上下开松短轴41u和41d之间形成的间隙同时又不与这些固定的开松短轴4接触，并且以连续纤维加强的树脂结构7的形式通过形状决定喷嘴6取出。
在图2中，每个成对开松短轴的位置和共有部件的设置与图1中所描述的相同，并且所有与图1中所示的部件是共有的部件，其编号是相同的。
而且，在本发明的开松和树脂浸渍装置11中，成对的固定的开松短轴4不一定要求是垂直布置的，如图3所示。
例如，如图3所示，成对的固定开松短轴4也可以以这样一种方式将连续纤维束2夹在中间，即，构成从上下方向将沿着水平方向移动的连续纤维束2夹在其中间的开松短轴对41的上固定开松短轴41u，在保持它的大约水平的位置的同时，在一个朝上游侧倾斜的位置上从向下的方向与连续纤维束2相接触，而下固定开松短轴41d在一个朝下游侧倾斜的位置上从向上的方向与连续纤维束2相接触。
同样地布置了上固定开松短轴42u和43u和下固定开松短轴42d和43d。在本发明中，连续纤维束2的这种被夹在中间的状态也称为“斜夹”。
因此，当两个固定开松短轴4u和4d布置得使连续纤维束2被这样斜夹时，那么如图3所示，上下固定开松短轴41u和41d则这样布置，使得与连续纤维束2在其上移动的平面垂直的平面以一个满足以下关系的角度与包含了固定开松短轴41u和41d的两个中轴线的平面u-d相交一般-45°≤α≤+45°，最好为-35°≤α≤+35°。
因此，与图3所示的实施例相反，在一个实施例中，固定开松短轴4布置得斜夹连续纤维束2，下固定开松短轴41d设置在由于连续纤维束2移动而产生的熔化树脂流的上游侧，而上固定开松短轴41u设置在由于连续纤维束2移动而产生的熔化树脂流的下游侧。在这种情况下，其它固定开松短轴42d，43d和42u，43u通常以相同的方式布置。
而且，在一个扩展的实施例中，每个固定的开松短轴4可以这样布置，使得在一对开松短轴41中的上下固定开松短轴41u和41d分别从连续纤维束2的上游侧和下游侧将连续纤维束2夹在中间，在另一对开松短轴42中的上下固定开松短轴42u和42d分别从连续纤维束2的下游侧和上游侧将连续纤维束2夹在中间，和在第三对开松短轴43中的上下固定开松短轴43u和43d分别从连续纤维束2的正上方和正下方的方向将连续纤维束2夹在中间。在图2和3中，所有与图1中所描述的部件相同的部件采用相同的编号。
如上所述，本发明的连续纤维加强的树脂结构7例如可以用图1-3中所示的开松和树脂浸渍装置生产，但是后面将要详细说明的一种复式开松和树脂浸渍装置可以在本发明的连续纤维加强的树脂结构7的生产方法中使用。
在本发明的方法中使用的复式开松和树脂浸渍装置至少包括一个区域，在一个供给系统中形成的熔化树脂流过该区域，所述熔化树脂是通过一个引入孔供给到该区域中并以一个预定的数量储存在其中；至少两个用于引入连续纤维束的开口，它们位于设置在用于浸渍的区域的上游的一个端壁或一个顶板上；至少三个(三对)固定开松短轴4，这些短轴大致垂直地设置在该区域中，使得引入到其中的连续纤维束2被浸入在熔化树脂中并且不与这些短轴相接触地从该区域中通过；一个沿着连续纤维束2的移动方向设置在下游侧的形状决定喷嘴6，用于抽拉从开口3引入的连续纤维束2，以便在连续纤维束2不与短轴4接触的情况下穿越在开松短轴4之间形成的间隙的同时将连续纤维束2从该区域中引出；一个用于从形状决定喷嘴拉出的连续纤维加强的树脂结构7的取出系统。
图4是第一复式开松和树脂浸渍装置的一个实施例的横截面示意图。
如图4所示，一些连续纤维束2u1和2d1被引入按照本发明的复式开松和树脂浸渍装置1(缩写为“复式装置1”)中。
在图4中，位于上方的上连续纤维束2u1通过一个设置在装置1的左侧壁1wL上的上连续纤维束引入开口3u1被引入到复式开松和树脂浸渍装置1中，而位于下方的下连续纤维束2d1通过一个设置在上连续纤维束引入开口3u1下面的位于装置1的左侧壁1wL上的下连续纤维束引入开口3u1被引入到复式开松和树脂浸渍装置1中。在这个实施例中使用的连续纤维束2u1和2d1可以与图1所示的开松和树脂浸渍装置中的相同。另外，固定的开松短轴4的形状、结构、材料、尺寸等与前面结合图1所示实施例中所讨论的那些相同。
如前面结合图1所示实施例中所讨论的那样，复式开松和树脂浸渍装置1中充填了一种熔化树脂。注入其中的熔化树脂是在一个熔化树脂供给系统(未示出)中获得的并通过树脂引入开口5输入到复式装置1中。
该复式开松和树脂浸渍装置1配置了数个大致垂直对齐的固定开松短轴4。更具体地，复式开松和树脂浸渍装置1包括上固定开松短轴4u1，中间开松短轴4m1和下固定开松短轴4d1，它们大致沿垂直线对齐。为此，上固定开松短轴4u1和中间开松短轴4m1布置成形成一个间隙，上连续纤维束2u1可以穿过该间隙同时不与这些短轴接触。中间开松短轴4m1和下固定开松短轴4d1这样设置，使得下连续纤维束2d1可以穿过该间隙同时不与这些短轴接触。就上连续纤维束2u1而言，上固定开松短轴4u1和中间开松短轴4m1构成一对，对上连续纤维束2u1进行开松。
另一方面，就下连续纤维束2d1而言，中间固定开松短轴4m1和下固定开松短轴4d1构成一对，对通过在这两个固定开松短轴之间构成的间隙的下连续纤维束2d1进行开松。
装配在本发明的复式装置1上的固定开松短轴4一般是一个管状或棒状的部件(以下广义地称为“棒状部件”)，例如一个大致为圆筒形(空心的)部件或柱形(实心的)部件。这些固定开松短轴4的母线一般是直线。而且，固定开松短轴4的直径一般在大约5-50mm的范围中，其长度原则上可以与本发明的复式开松和树脂浸渍装置1的横向内部尺寸相同并且可以例如在大约200-500mm的范围，只要固定开松短轴4的长度也受平行布置的粗纱数目的影响(布置在一个水平的列上的同时被引入到装置中的粗纱的数目)。
而且，构成对的上固定开松短轴4u，中间固定开松短轴4m和下固定开松短轴4d是这样固定的，使得它们在连续纤维束2u1，2d1运动时不会转动。这些固定开松短轴4u，4m和4d不能转动地固定到装置上这个事实对于在上游侧产生熔化树脂的漩流是非常重要的。
但是，如果要求在包括上固定开松短轴4u，中间固定开松短轴4m的成对的开松短轴的上游侧和在包括中间固定开松短轴4m和下固定开松短轴4d的成对的开松短轴的上游侧产生一个更加强烈的漩流，那么这些固定开松短轴4u，4m和4d要以一个角速度转动，该角速度足以产生一个与连续纤维束2u1，2d1的前进矢量相反的矢量，这样的实施例也属于本发明的范畴。
在本发明的复式开松和树脂浸渍装置1中，连续纤维束2u1，2d1各从其右手侧(下游侧)通过设置在图4中的左侧壁1wL上的相应的连续纤维束引入开口3u1，3d1引入到装置中。纤维束穿过夹在构成一对的上固定开松短轴4u1和下固定开松短轴4m1之间的通道或者穿过夹在构成一对的固定开松短轴4m1和固定开松短轴4d1之间的通道，由此进行开松，同时没有与固定开松短轴4u1，4m1和4d1接触，熔化树脂则浸入到被这样分离的一些连续纤维中和/或者浸入它们之间。为此，如果上固定开松短轴4u1和下固定开松短轴4d1都是可以转动的，那么中间固定开松短轴4m1一般是固定的，以便不会引起旋转运动。
在本发明的复式开松和树脂浸渍装置1中的主要开松阶段中，要进行开松的连续纤维束2u1和2d1穿过熔化树脂同时没有与任何固定开松短轴4接触，并且与构成一对开松短轴的每个固定开松短轴4相间一个间距，该间距在某一个特定的范围内。由连续纤维束2u1和2d1穿过的在一对开松短轴之间形成的间隙最好位于一个所希望的范围内，以便保证对纤维束的开松，尽管如上所述连续纤维束2不与任何固定开松短轴4接触。构成一特定对的开松短轴的短轴之间的垂直距离(h)此处称为“限定间距(H)”。限定间距(H)和构成要进行开松的连续纤维束2的单根纤维平均直径(D)最好满足由一个不等式表示的下列关系。
即以下关系通常10D≤H≤500D，最好20D≤H≤300D，该关系式是在限定间距(H)和连续纤维的平均直径(D)之间建立的。
在本发明的复式开松和树脂浸渍装置1中，如果选择大致布置在垂直方向上的开松短轴4u，4m和4d的三个阶段，则上固定开松短轴4u和中间固定开松短轴4m构成一对，中间固定开松短轴4m和下固定开松短轴4d构成一对。在这种情况下，前一对的限定间距(Hu)和后一对的限定间距(Hd)可以是相同的或者是不同的。本发明的效果，亦即，“不会造成任何起毛松散的开松和浸渍”，通过在连续纤维束下进行开松的过程中减小间距(H)常常可以肯定地在任一对中实现。
在图4中示出了一个实施例，其中固定开松短轴4中的三个(或三个级)布置在垂直方向。布置在垂直方向的固定开松短轴4当然不能少于三个(或三个级)，最好是3-5个。
在图4中，固定开松短轴4中的三个(奇数)布置在垂直方向，因此中间固定开松短轴4m1不仅用作一个下固定开松短轴，以便为上连续纤维束2u1构成一对，而且用作一个上固定开松短轴，以便为下连续纤维束2d1构成一对。但是，如果在垂直方向布置了偶数目的固定开松短轴4，每对开松短轴则可以由两个特别设计的固定开松短轴形成。
图4中示出的实施例对应于一个复式开松和树脂浸渍装置1，其中三个固定开松短轴布置在垂直方向，并且在沿着连续纤维束2的移动方向的下游侧设置了两组附加的固定开松短轴，其中每组中的短轴沿着垂直方向布置，以便由此给出成对的开松短轴。第二组固定开松短轴包括由4u2，4m2和4d2表示的三个固定开松短轴，第三组固定开松短轴包括由4u3，4m3和4d3表示的三个固定开松短轴。在该第二组固定开松短轴和第三组固定开松短轴中，每个固定开松短轴或类似件的安装位置与上面针对第一组固定开松短轴所描述的情况类似。图4中示出了一个配置了三组固定开松短轴的复式开松和树脂浸渍装置1，但是该装置当然也可以配置1-3组固定开松短轴，或者不少于四组，最好不少于五组的固定开松短轴。
连续纤维束2u1和2d1通过穿越在以前述方式布置的开松短轴之间形成的间隙(h)而受到开松并同时被树脂浸渍，并通过阶段取出，即，在复式开松和树脂浸渍装置1的下游端壁1wR上形成的上下形状决定喷嘴6u1和6d1，由此得到连续纤维加强的树脂结构7u1和7d1。
由图4中可见，在本发明的方法中使用的复式开松和树脂浸渍装置1包括一个由一个上游端壁1wL，一个下游端壁1wR，左右侧壁(未示出)，一个底板1wB和一个顶板1wA组成的槽池部分；在上游端壁1wL上形成的一些连续纤维引入开口3u1和3d1；具有至少三个沿垂直方向布置的固定开松短轴4u1，4m1和4d1的成对开松短轴；和在下游端壁1wR上形成的用于取出连续纤维束2的形状决定喷嘴6u1和6d1，该连续纤维束2通过穿越成对开松短轴而受到开松并同时被用树脂浸渍。在本发明的复式开松和树脂浸渍装置11中，连续纤维引入开口3可以在顶板1wA上形成，如图5所示。如果连续纤维引入开口3在顶板1wA形成，那么引入装置中的连续纤维束2的移动方向在连续纤维束2在遇到最初的成对开松短轴之前必须改变到这样一个方向，在该方向上，纤维束不会与任何固定开松短轴接触，以便在通过使纤维束穿越在固定开松短轴4之间形成的间隙而受到开松而不与任何短轴4接触之后，通过形状决定喷嘴6取出被开松的(丝化的)连续纤维束2。
在图5中，编号11代表这个第二复式开松和树脂浸渍装置，该装置配置了开口3，用于将连续纤维束2u1和2d1引入第二复式开松和树脂浸渍装置11，该开口沿着连续纤维束2的移动方向在上游侧的顶板1wA上形成。
然后用旋转短轴8u和8d改变通过连续纤维引入开口3引入到第二复式开松和树脂浸渍装置11中的连续纤维束2u1和2d1的移动方向，以便它们穿越在上固定开松短轴4u1和中间固定开松短轴4m1之间和在中间固定开松短轴4m1和下固定开松短轴4d1之间形成的间隙同时不与这些短轴接触，然后通过形状决定喷嘴6u1和6d1取出。这些旋转短轴8的数目一般取决于被引入复式装置11中的相应连续纤维束2的数目。
另外，图6示出了一个第三复式开松和树脂浸渍装置12，它配置了一些在上游侧的端板1wL上形成的连续纤维引入开口3u1和3d1，其中在前面结合图4所示的装置进行说明的以同样方式引入装置中的连续纤维束2u1和2d1通过穿越该装置并且不与任何固定开松短轴4接触而受到开松，并同时被用树脂浸渍，然后通过一个形状决定喷嘴61取出单个的呈组合单体形式的连续纤维加强的树脂结构71。
在第三复式开松和树脂浸渍装置12的情况下，最好将下游侧旋转短轴9u1和9d1在最后的固定开松短轴4u3，4m3和4d3的下游侧上装配到装置上，以便连续纤维束2u1和2d1穿越在包含固定开松短轴41，42和43的成对开松短轴之间形成的间隙的同时不与任何固定开松短轴4接触，然后通过形状决定喷嘴61取出作为单个的连续纤维加强的树脂结构71的纤维束。
另外，在本发明的复式开松和树脂浸渍装置中，构成对的固定开松短轴4u，4m和4d不必设置在与连续纤维束2的移动方向相垂直的方向上。
图7示出了一个第四复式开松和树脂浸渍装置13，它对应于固定开松短轴4布置在与一个垂直于连续纤维束2的移动方向的平面上的位置相偏移的位置上的实施例。
更具体地，在图7中，在成对的开松短轴4中，两个固定开松短轴41构成一对，并且这些固定开松短轴4u1，4m1和4d1一般是不能转动地几乎垂直地固定在开松和树脂浸渍装置的侧壁上。换言之，构成开松短轴对的这些固定开松短轴4u1，4m1和4d1的安装位置是这样选择的，即，在与纤维束在其上移动的平面近似垂直的平面内，固定开松短轴4的中心轴线相对于连续纤维束2u1和2d1是对称的。
但是，这样布置这些成对开松短轴就足够了，即，当连续纤维束2u1和2d1移动到下游侧，穿越在固定开松短轴4u1和4m1之间和在固定开松短轴4m1和4d1之间形成的间隙(hu和hd)时，连续纤维束2u1和2d1不与任何固定开松短轴4接触，并且对连续纤维束2u1和2d1的开松受熔化树脂流的影响。
换言之，如图7所示，向上或向下地将沿着一个水平方向移动的连续纤维束2u1和2d1夹在中间的并保持近似水平状态的固定开松短轴4u1，4m1和4d1例如可以这样设计，即让其从分别稍微偏向上游和下游方向的位置靠近连续纤维束2u1和2d1。更具体地，固定开松短轴可以这样布置，使得固定开松短轴4u1从稍微上游侧靠近连续纤维束2u1，而固定开松短轴4m1从稍微下游侧靠近连续纤维束2u1，并且固定开松短轴4m1从稍微下游侧靠近连续纤维束2d1，而固定开松短轴4d1从稍微上游侧靠近连续纤维束2d1。在本发明中，这种将连续纤维束2夹心的实施例在下面也称为“复式斜夹”。
因此，当布置一些固定开松短轴使得它们这样斜夹连续纤维束时，沿着垂直方向相互相邻的两个固定开松短轴4u，如图7所示，是这样布置的，即，垂直于连续纤维束2在其上移动的平面的平面以一个角度“α”与包含这些固定开松短轴的两个中心轴线的平面相交，其中角“α”满足以下的关系一般地，-45°≤α≤+45°，最好为，-35°≤α≤+35°。
因此，作为对固定开松短轴进行布置以便实现这种对连续纤维束的复式斜夹的一个实施例，下固定开松短轴可以设置在与图7所示实施例的位置相反的位置上。顺便地，上述是在由编号为4u1，4m1和4d1代表的固定开松短轴的安装位置的基础上进行说明的。在对连续纤维束进行复式斜夹的情况下，其它固定开松短轴也以上述说明的相同方式布置。
顺便地，在图5-7中，与图4中所描述的部件相同的所有部件采用相同的编号。
最好是在将通过设置在上述开松和树脂浸渍装置或复式开松和树脂浸渍装置的下游侧的形状决定喷嘴取出的连续纤维加强的树脂结构冷却后，使用布置在形状决定喷嘴附近的切割该结构的工具(未示出)将树脂浸渍结构切割成具有所要求的长度的小段，由此可以生产出柱状产品。柱状产品的平均长度的范围一般为3-50mm，最好为5-25mm。具有这种长度的柱状产品可以适应大多数的应用情况。切割工具不局限于上述这一种。通常从开松和树脂浸渍装置中取出的连续纤维加强的树脂结构用水冷却，然后用一个绳股切割器切成段，以获得柱状产品。
连续纤维加强的树脂结构在开松和树脂浸渍装置中用熔化树脂浸渍的连续纤维可以通过一个合适选择的形状决定喷嘴从装置中取出，并且如果必要，还可以穿过另一个形状决定喷嘴或一个形状决定辊，从而使连续纤维加强的树脂结构具有各种形状。
连续纤维加强的树脂结构可以例如是由具有各种形状的多种材料构成，如棒形(它有时可被称为股线材或棒材)，例如，具有圆形或方形截面的棒材；带状件；片状件；板材；和其它各种形状的截面。这些连续纤维加强的树脂结构在这种形状下使用或者通过再加热形成所要求的形状后而用于各种应用情况。而且，通过切割具有圆形截面和直径约为1-3mm的棒材而获得的柱状产品可以用作注模或挤压模塑的材料。
本发明的效果当本发明的连续纤维加强的树脂结构(该结构例如是一个“片材”和一个“棒材”)是采用本发明的开松和树脂浸渍装置制造的时，可以获得以下列举的各种效果。
(1)纤维没有被损坏，即使在连续纤维加强的树脂结构的取出速度增加到20-30米/分钟。因此，本发明能够长时间地连续稳定地生产树脂结构而不会出现任何起毛松散。
(2)令人惊奇地，可以达到一个极佳的浸渍能力，尽管连续纤维(束)不与固定开松短轴接触。因此，上述连续纤维加强的树脂结构展示出极佳的机械强度。
(3)此外，固定开松短轴基本上不会因对连续纤维束进行开松而受任何损坏和磨损。
(4)当采用连续纤维粗纱时，本发明可以容易地长时间连续生产树脂结构，这种树脂结构的生产不能用一个单根的粗纱来获得。这是因为，本发明可以完全消除在接头部分缠结的粗纱分离的可能性，并且装置可以在一个接一个补充粗纱的同时连续地运转。
(5)而且，如果采用根据本发明的复式开松和树脂浸渍装置的方法，则可以同时地加工多个连续纤维束而不会引起由于粗纱之间的干涉而造成的问题，因此能够高效率地生产连续纤维加强的树脂结构。
(6)再者，如果这样生产的连续纤维加强的树脂结构被切割成具有所要求的长度的段，具有与柱状产品的长度大致相同的连续纤维的柱状产品是在其中单方向布置的。
(7)本发明的开松和树脂浸渍装置和复式开松和树脂浸渍装置在生产连续纤维加强的树脂结构和如前面所述的那些柱状产品中具有很高的有效性。
例子以下就应用本发明的开松和树脂浸渍装置1生产用连续纤维加强的一种单方向加强的树脂结构而言，通过例子对本发明进行说明。
(1)树脂浸渍的能力产生股线材，棒材等形式的单方向加强的树脂结构被切割成长度大约为100mm的段，然后将其一端(10mm)浸入一种丙醇中的甲基红溶液中(该溶液是这样配制的将1mL的盐酸加入到50mL的甲基红的饱和丙醇溶液中，作为显色指示剂，以便调节溶液的Ph值，从而提高其显色的能力)保持30分钟，测定显色指示剂溶液升起的液体表面高度。这样，具有低的液体表面高度的试样则定义为树脂浸渍的能力是极佳的。测定的每个值都是对10个试样进行10次独立测量的算术平均值。评估结果的详细结果列于表1中。
用于测定的评估标准和在以下表1和2中列出的评估结果见下(1.1)液面高度(mm)评估结果小于20 极佳不小于20，小于40 良好不小于40，小于60 不好不小于60，小于80 差不小于80 不能接受(1.2)抗弯强度(MPa)根据JISK-7203(1.3)稳定生产率(这是在穿越一个形状决定喷嘴之后发生起毛松散的次数的基础上进行评估的)没有观测到 极佳不小于1次，小于5次 良好不小于5次，小于10次不好不小于10次 差出现中断 不能接受(1.4)涉及对被连接部分的通过的看法(特别地，在通过固定开松短轴之间的间隙时被连接部分的行为)没有问题地通过 状态良好由于分离而中断 分离(此处使用的术语“被连接部分”是指玻璃纤维粗纱被缠结的端部部分，其中至少两个纤维相互加在一起)。
例1五个玻璃纤维粗纱(2)(平均的单根纤维直径17μm；线性重量2310克/千米；集束数4000)平行地布置，通过一个狭缝形的纤维供给开口(3)被输入图1所示的开松和树脂浸渍装置(1)中，穿过该装置并在下游侧被连续地取出。同时，一种变异的聚丙烯晶体熔点(Tm；由DSC方法测定)160C；MFR(21.2N；230C)130克/10分钟；用顺丁烯二酐变异通过一个挤压机(没有示出)引入到装置(1)中并且将拉成细丝的连续纤维(2F)用熔化树脂进行充分地浸渍。
在三对固定开松短轴(41u和41d)，(42u和42d)和(43u和43d)的每一对中，在上下固定开松短轴(4u)和(4d)之间的所有限定间距(间隙)(H41，H42和H43)都设定为1mm(＝60D)。在开松和树脂浸渍装置(1)中的温度调节到270C用连续玻璃纤维单方向加强的树脂浸渍结构(7)在30米/分钟的速度下以棒材的形式取出。
装置在大约每卷粗纱2.5小时的速率下运行大约10小时，此时，在紧接着一卷玻璃纤维粗纱(2)要完全用完之前，将该玻璃纤维粗纱的最后部分通过卷入而连接到随后的粗纱的开始部分上。结果，在运行期间没有发现粗纱产生任何松散，粗纱之间的连接部分顺利地通过装置(1)。
引入开松和树脂浸渍装置(1)中的玻璃纤维粗纱(2)通过形状决定喷嘴(6；内径4mm)以一种连续的纤维加强的树脂棒(7)的形式取出，形状决定喷嘴是设置在装置(1)的下游侧端壁(1wR)上的一个出口，树脂棒(7)被做成大约圆形截面的形状。
所生产的棒(7)的以重量计的玻璃纤维成分被发现为61％，树脂浸渍能力被判定为“极佳”并且具有398MPa的抗弯强度。其稳定生产率被评估为“极佳”，关于连接部分的通过的看法也被判定为“状态良好”。这些结果被总结于下面的表1中。
例2除了采用了图2所示的装置作为开松和树脂浸渍装置(11)以外，根据例1中所采用的相同的步骤和条件制造的一个连续纤维加强的树脂棒(7)并且对它的各种特性进行了评估。上述装置是按照如下方式运行的一个连续玻璃纤维粗纱(2)从上游测引入装置(11)中，接着使粗纱围绕设置在装置的最上游侧的旋转短轴(8)运动，由此使粗纱大约指向水平方向。然后，粗纱穿过三对固定开松短轴(41u和41d；42u和42d；43u和43d；)同时不与这些短轴接触，以对粗纱进行开松和浸渍，然后通过一个设置在装置(1)的出口处的一个形状决定喷嘴(6)(内径4mm)作为一个连续的纤维加强的树脂棒(7)的形式取出。在这个例子中，在构成一对的上下固定开松短轴(4u)和(4d)之间的所有限定间距(间隙)(H41，H42和H43)都设定为1mm(＝60D)的数量级。
所生产的棒(7)的以重量计的玻璃纤维成分被发现为61％，树脂浸渍能力被判定为“极佳”并且具有404MPa的抗弯强度。其稳定生产率被评估为“极佳”，关于粗纱(2)的连接部分的通过的看法也被判定为“状态良好”。这些结果被总结于下面的表1中。
在装置运行期间没有发现玻璃纤维粗纱(2)产生任何松散，与例1中采用的相同的粗纱(2)的连接部分能够没有问题地通过，即使是在固定开松短轴(4)和形状决定喷嘴(6)内和其周围的区域。
例3在本例中作为开松和树脂浸渍装置(12)采用的是图3所示的装置。图3所示的装置与图1所示的开松和树脂浸渍装置(1)相似，但三对固定开松短轴(41u和41d；42u和42d；43u和43d；)中的三个上固定开松短轴(41u，42u和43u)朝着玻璃纤维粗纱(2)供给侧(上游侧)平行地偏移，从而一条连接构成一对的上下固定开松短轴(4u)和(4d)的中心轴线的直线(有时称为“直线u-d”)与玻璃纤维粗纱(2)的垂直线以一个30度的角(交割角)相交割(朝向左手侧)(朝上游侧倾斜)，而其它成对的短轴即42u和42d以及43u和43d的交割角也设为30度(朝朝向左手侧)，并且构成相应的每一对的上下固定开松短轴(4u)和(4d)之间的限定间距(H41，H42和H43)都设定为1mm(＝60D)。
除了采用了图3所示的开松和树脂浸渍装置(12)以外，根据例1中所采用的相同的步骤和条件制造的一个连续纤维加强的树脂棒(7)并且对它的各种测定的特性进行了评估。
所生产的棒(7)的以重量计的玻璃纤维成分被发现为61％，稳定生产率和树脂浸渍能力被判定为“极佳”并且棒具有392MPa的抗弯强度。关于粗纱(2)的连接部分的通过的看法也被判定为“状态良好”。这些结果被总结于下面的表1中。
在装置运行期间没有发现玻璃纤维粗纱(2)产生任何起毛松散，即使是在固定开松短轴(4)和形状决定喷嘴(6)内和其周围的区域中。
例4在本例采用的开松和树脂浸渍装置(13)中，构成相应的每一对，亦即，装配到图1所示的开松和树脂浸渍装置(1)上的三对固定开松短轴(41u和41d；42u和42d；43u和43d；)的上下固定开松短轴(4u)和(4d)之间的限定间距(H41，H42和H43)的值都设为0.43mm(＝25D)。除了采用了开松和树脂浸渍装置(13)以外，根据例1中所采用的相同的步骤和条件制造的一个连续纤维加强的树脂棒(7)并且对它的各种测定的特性进行了评估。
所生产的棒(7)的以重量计的玻璃纤维成分被发现为61％，稳定生产率和树脂浸渍能力都被判定为“极佳”并且棒具有392MPa的抗弯强度。关于粗纱(2)的连接部分的通过的看法也被判定为“状态良好”。这些结果被总结于下面的表1中。
在装置运行期间没有发现玻璃纤维粗纱(2)产生任何起毛松散，即使是在固定开松短轴(4)和形状决定喷嘴(6)内和其周围的区域中。
例5
除了在本例中采用的开松和树脂浸渍装置(15)中，构成相应的每一对，亦即，装配到图1所示的开松和树脂浸渍装置(1)上的三对固定开松短轴(41u和41d；42u和42d；43u和43d；)的上下固定开松短轴(4u)和(4d)之间的限定间距(H41，H42和H43)的值都设为43mm(＝250D)以外，按照例1中所采用的相同的步骤和条件制造了一个连续纤维加强的树脂棒(7)。
产生的棒(7)的以重量计的玻璃纤维成分被发现为61％，稳定生产率和树脂浸渍能力都被判定为“极佳”并且棒具有388MPa的抗弯强度。关于粗纱(2)的连接部分的通过的看法也被判定为“状态良好”。这些结果被总结于下面的表1中。
在上述装置(14)运行期间没有发现玻璃纤维粗纱(2)产生任何松散，即使是在固定开松短轴(4)和形状决定喷嘴(6)内和其周围的区域中。
例6除了在本例中采用的开松和树脂浸渍装置(15)中，装配到图1所示的开松和树脂浸渍装置(1)上的三对固定开松短轴(41u和41d；42u和42d；43u和43d；)中的上下固定开松短轴(4u)和(4d)之间的限定间距(H41，H42和H43)都调节到6.8mm(＝400D)并将取出速度提高到35米/分钟以外，按照例1中所采用的相同的步骤和条件制造了一个连续纤维加强的树脂棒(7)。
棒(7)的以重量计的玻璃纤维成分被发现为61％，稳定生产率被判定为“极佳”，树脂浸渍能力都被判定为“良好”并且其抗弯强度为379MPa。关于其连接部分的通过的看法也被判定为“状态良好”。获得这些结果被列于下面的表1中。
在上述装置(15)运行期间没有发现玻璃纤维粗纱(2)产生任何起毛松散，即使是在固定开松短轴(4)和形状决定喷嘴(6)内和其周围的区域中。
例7按照例1中所采用的相同的步骤和条件，采用图1所示的开松和树脂浸渍装置(1)制造了一个连续纤维加强的树脂棒(7)，但将装置(1)中的温度变为240C，并且构成相应的每一对(4ud)的固定开松短轴之间的限定间距(H4)都设为1.7mm(＝100D)。测定和评估了棒(7)的各种特性。
所生产的棒(7)的以重量计的玻璃纤维成分被发现为61％，树脂浸渍能力和稳定生产率都被判定为“极佳”并且棒具有388MPa的抗弯强度。关于粗纱(2)的连接部分的通过的看法也被判定为“状态良好”。这些结果被总结于下面的表1中。
例8按照例1中所采用的相同的步骤和条件，采用图1所示的开松和树脂浸渍装置(1)制造了一个连续纤维加强的树脂棒(7)，但采用了作为热塑性树脂的6，6-聚酰胺树脂(相对粘度2.50(使用98％的硫酸溶液，如JISK6810限定的)；商业名尼龙2015B；可从UBE工业有限公司获得))。
所生产的棒(7)的以重量计的玻璃纤维成分被发现为57％，树脂浸渍能力被判定为“极佳”和稳定生产率都被判定为“良好”并且棒具有477MPa的抗弯强度。关于粗纱(2)的连接部分的通过的看法也被判定为“状态良好”。这些结果被总结于下面的表1中。
例9将一种顺丁烯二酐变异的聚丙烯((MAH-PP)MFR(21.2N；230C)130克/10分钟)作为热塑性树脂在其熔化状态下供入装置(1)中，采用一个允许同时引入5个平行布置的玻璃纤维粗纱(2)的连续纤维引入开口(3)，由此引入5个平行布置的连续纤维束(2)，以近似平行的关系布置了5个具有圆形截面的喷嘴(内径2.4mm)，构成4对固定开松短轴(4ud)的固定开松短轴之间的所有限定间距(H41，H42，H43和H44)都调节到1.4mm(＝85D)，温度改变到260C。除以上条件之外，根据例1中所采用的相同的步骤和条件，采用图1所示的开松和树脂浸渍装置(1)，对例1中用的相同的过程进行了重复。
所产生的5个连续纤维加强的树脂条(7)的玻璃纤维含量用重量计时为40％，树脂浸渍能力和稳定生产率都被判定为“极佳”。加强的条(7)被切成具有10mm长的小段，然后用于注模中，以得到一个试验小样。试样(4mm厚×10mm长×100mm宽)发现具有201MPa的抗弯强度。这些结果被总结于表1中。
例10除了将矩形的形状决定喷嘴的尺寸变为0.24mm长×60mm宽以外，按照例1中所采用的相同的步骤和条件制造了一个用基本上是单方向布置的片状连续玻璃纤维加强的结构(7)。
它的稳定生产率都被判定为“极佳”，因为在开松和树脂浸渍装置(1)的整个运行期间没有发现任何松散(现象)。而且，在前面的玻璃粗纱(7)的末端部分和随后的玻璃粗纱(7)的开始部分之间的连接部分令人满足地通过了上述装置(1)。所产生的加强型片材的玻璃成分以重量计为60％，沿着加强纤维的方向在一个任意的位置切割加强型片材(7)，以获得一个带材(100mm长×10mm宽)，然后通过重复例1中所采用的相同的步骤测定其树脂浸渍能力，它被判定为“极佳”。
类似地，沿着加强纤维的方向在另一个任意的位置切割加强型片材(7)，以获得一个带材(10mm长×10mm宽)。
将12张这种片材叠放起来，同时将其中所含的加强纤维沿着一个方向布置，接着在200C的温度和0.2MPa的压力下进行加热加压，得到一个加强的层压材料。用层压材料做一个试样(100mm长×10mm宽×2.8mm厚)，对其抗弯强度进行测定，得到的值为608MPa。
比较例1在该例中，不同的是采用了具有以下结构如图4所示开松和树脂浸渍装置(16)的装置，并且一个玻璃纤维粗纱(2)沿着一个折线路径围绕每个固定开松短轴(4)的表面运动，除此之外，在例1中所述的相同条件下重复了例1中所用的相同的步骤，以试图制造出一个连续纤维加强的树脂棒(7)，并测定其特性和评估这样测定的结果。结果发现，在加强棒(7)的取出速度在20米/分钟时频繁出现起毛松散现象，开松和树脂浸渍装置(16)的运行不能实行。
顺便地，在固定开松短轴(4)的上部处由图4中的一个虚线描述的圆表示本发明的开松和树脂浸渍装置(16)可以配置以所要求的间隔布置在这些位置处的上固定开松短轴(4u)。这些结果总结在表1中。
比较例2除了位于最上游侧的旋转短轴(8)以外，拆除图2所示的开松和树脂浸渍装置(11)中的所有固定开松短轴(4)(或者将这些短轴转移到远离玻璃纤维粗纱的位置上)，由此组装一个试验装置(17)。
除了采用了图4所示的试验装置(17)之外，按照例2中所述的相同步骤和条件制造出一个连续纤维加强的树脂棒(7)。在装置(17)运行期间没有发现玻璃纤维粗纱(2)产生任何松散，粗纱(2)的连接部分令人满足地通过了上述装置，由此给出一个连续纤维加强的树脂棒(7)。
但是，棒(7)的树脂浸渍能力都被判定为“差”，其抗弯强度为发现为处于231MPa的不令人满意的水平，而只有稳定生产率被判定为“良好”。这些结果总结在表1中。
比较例3采用一个在机械上与例1中所用的装置(1)类似的开松和树脂浸渍装置(18)，按照例1中所用的相同的步骤和条件制造出一个连续纤维加强的树脂棒(7)，不同的是将构成一对的上下固定开松短轴(4u)和(4d)之间的限定间距(H41，H42，和H43)设定到0.1mm(＝6D)的水平上，其中的上下固定开松短轴(4u)和(4d)用于三对固定开松短轴(41u和41d；42u和42d；43u和43d；)，它们装配在图1所示的装置(1)上。棒(7)的树脂浸渍能力被评估为“极佳”，其抗弯强度为385MPa，但是装置的运行是不充分的，因为其稳定生产率被判定为“差”，这还要在下面详细说明。这些结果总结在表1中。
当运行上述装置(18)时，引入装置的玻璃纤维粗纱(2)与至少一个固定开松短轴(4)接触并发现有严重的粗纱(2)松散现象。这要归结于上述最小距离(h)太小。而且粗纱(2)的连接部分在装置(18)中被相互断开，因此发生需要暂时停下装置来更换粗纱(2)的事故。
比较例4采用一个在机械上与例1中所用的装置(1)类似的开松和树脂浸渍装置(19)，按照例1中所用的相同的步骤和条件制造出一个连续纤维加强的树脂棒(7)，不同的是将构成一对的上下固定开松短轴(4u)和(4d)之间的限定间距(H41，H42，和H43)设定到10.2mm(＝600D)的水平上，其中的上下固定开松短轴(4u)和(4d)用于三对固定开松短轴(41u和41d；42u和42d；43u和43d；)，它们装配在图1所示的装置(1)上。
该棒(7)的树脂浸渍能力被判定为“差”，其抗弯强度为243MPa，而只有稳定生产率被判定为“极佳”。这些结果总结在表1中。
比较例5拆除图1所示的开松和树脂浸渍装置(1)中的三个上固定开松短轴(41u，42u和43u)，由此组装一个试验装置(20)。然后按照例1中所用的相同的步骤和条件制造出一个连续纤维加强的树脂棒(7)，不同的是采用了图4所示的开松和树脂浸渍装置(20)，并且这样设计制造方法，使得玻璃纤维粗纱(2)从剩下的固定开松短轴(41d，42d和43d)的上方通过。
所产生的棒(7)以重量计的玻璃纤维成分为61％，其树脂浸渍能力被判定为“差”，其抗弯强度为260MPa，而只有稳定生产率被判定为“极佳”。这些结果总结在表1中。
在用上述装置(20)运行时，即使在棒的取出速度设置在30米/分钟的水平时也没有看到粗纱(2)有任何松散现象，粗纱的连接部分令人满足地通过了装置(4)，完成了对装置规定的运行。
表1(1)

c.状态和结果表1(2)

C条件和结果H构成一对的开松短轴之间的距离；D构成玻璃纤维粗纱的单根纤维的平均直径(在本情况中为17mm)；MAH-PP顺丁烯二酐变异的PP；6，6-NL6，6尼龙(6，6-聚酰胺树脂)连接部分将玻璃纤维粗纱相互连接的一个部分分离将玻璃纤维粗纱的连接部分分开*用试件(试样)测定的值，按照本说明书中公开的说明对稳定生产率、树脂浸渍能力、抗弯强度和关于连接部分的通过的看法进行了测定和/或评估；**层压产品的测量值。
例11图4是一个复式开松和树脂浸渍装置的纵截面示意图。其中采用了，一个复式开松和树脂浸渍装置(1)，作为复式开松和树脂浸渍装置(1；一个开松和树脂浸渍模子)，它有200mm宽(在垂直于纵向的方向上的长度)并包括一个具有箱子形状的容器(其横截面是矩形的，如图4所示)；三组朝着下游方向布置的固定开松短轴(4)，其中每组中的短轴设置在构成容器的侧壁(沿着纵向延伸的壁，未示出)之间并垂直地布置在三个级中；布置在上游端壁(1wL)上两级中的上粗纱供给喷嘴(3u)和下粗纱供给喷嘴(3d)。十二个玻璃纤维粗纱(4)被分成两组，其中包括6个水平布置的粗纱的一组通过上粗纱供给喷嘴(u)引入复式开松和树脂浸渍装置(1)中，类似地，包括6个同样水平布置的粗纱的另一组通过下粗纱供给喷嘴(d)引入装置中。
在以下的说明书中，通过下面的一个装置作为例子对本发明进行解释，该装置包括上下，两级，粗纱(2u1和2d1)；上下，两级，加强股材(7u和7d)；和在装置(1)的下游端壁(1wR)上形成的上下，两级，形状决定喷嘴(6u1和6d1)。更具体地，在图4所示的装置的较深部分中，附加地设置了5个系列的上下，两级，粗纱(2u2至2u6和2d2至2d5)；上下，两级，粗纱供给喷嘴(3u2至3u6和3d2至3d6)；上下，两级，加强股材(7u2至7u6和7d2至7d6)；和在装置(1)的下游端壁(1wR)上形成的上下，两级，形状决定喷嘴(6u2至6u6和6d2至6d6)。
但是，在本发明中，以下只对每个附图中所示的前面的系列进行说明，因为该说明也适用于其它5个系列的情况，因此省略对它们的解释，以避免重复。
更具体地，上述布置如下〖粗纱引入喷嘴〗在图4中示出的上粗纱引入喷嘴(缩写为“上喷嘴”)中有上喷嘴(3u1)，同时下喷嘴(3d1)也在该图中示出。
〖固定开松短轴〗按上述格局布置的固定开松短轴(4)是由上级固定开松短轴(4u1，4u2和4u3)；中级固定开松短轴(4m1，4m2和4m3)；和下级固定开松短轴(4d1，4d2和4d3)组成。
〖粗纱〗上述玻璃纤维粗纱(2)大致地被分成两组，即，上级粗纱(2u)和下级粗纱(2d)，图4中所示的粗纱是上级粗纱(2u1)和下级粗纱(2d1)。
在一个熔化和揉压装置(未示出)例如挤压机中形成的一种熔化的热塑性树脂通过一个在装置(1)的底板(1wb)上形成的熔化树脂引入开口(5)输入到装置(1)中。在引入装置中的12个粗纱(2)当中位于上级的上级粗纱(2u1)穿过在上级固定开松短轴(4u1)和中级固定开松短轴(4m1)之间的间隙，同时不与这些短轴接触，而位于下级的下级粗纱(2d1)穿过在中级固定开松短轴(4m1)和下级固定开松短轴(4d1)之间的间隙，同时不与这些短轴接触。
然后，这样形成的拉成细丝的产品(2u1和2d1)用熔化树脂浸渍，得到包括连续纤维(2)和树脂的复合物(7；也称为“加强股材”)，位于上级的上加强股材(7u1)和位于下级的下加强股材(7d1)通过位于复式开松和树脂浸渍装置(1)的下游端壁(1wR)处的上级形状决定喷嘴(6u1；内径2.4mm)和下级形状决定喷嘴(6d1)利用一个取出装置(未示出)被还原，由此得到两个加强股材，亦即，上级和下级加强股材(7u1)和(7d1)。
在这一点上，装置上每个粗纱配置了一个形状决定喷嘴，在图4中所示的形状决定喷嘴(图4中所示的装置的前喷嘴)对应于上级和下级形状决定喷嘴(6u1)和(6d1)。
在复式开松和树脂浸渍装置(1)的运行期间没有发现任何起毛松散现象，第一和第二卷粗纱的连接部分也令人满意地通过了装置(其稳定生产率被判定为“极佳”)。
这些上级和下级加强股材(7ud)被切成小段，以得到加强丸(具有平均长度10mm)。
加强丸(7)用于注模中，以形成试样。当测定和评估加强股材(7)的树脂浸渍能力和这样形成的试样的抗弯强度时，获得了好的结果，其中，前者被判定为“极佳”，后者为“215MPa”。这些结果总结在表1中。
为此，从挤压机供给的热塑性树脂是一种顺丁烯二酐变异的聚丙烯(MFR(230C；21.2N)130克/10分钟)；所用的玻璃纤维粗纱(2)是一种可以从NipponElectricGlass有限公司获得的产品，它具有平均单根纤维直径17μm和线性克重2310克/千米；在构成一对的上下固定开松短轴(全部有6个部分)之间的间隙设为1mm(＝60D)；复式开松和树脂浸渍装置(1)在温度为270C下运行；所产生的复合物的取出速度调节为30米/分钟。
例12除了采用图5所示的复式开松和树脂浸渍装置(11)之外，本例对例11所用的相同的步骤和条件进行了重复，以获得一个加强的股材(7)，然后将其细切而获得加强的丸(具有10mm的平均长度)。更具体地，12个玻璃纤维粗纱(2)(每一级用6个粗纱)通过位于装置顶板的上游侧的连续纤维引入开口(3)引入复式开松和树脂浸渍装置(11)中，然后使每个粗纱这样地与对应的上游旋转短轴(8u或8d；有两个这样的短轴设置在装置内的上级和下级中)接触，使得它们围绕每个短轴的下侧运动，由此将移动方向转变成水平方向。
随后，用例11中采用的相同的步骤对粗纱进行处理，得到两个加强的股材(7u1和7d1)。尽管在装置运行期间粗纱(2)始终与上游旋转短轴接触，但在装置运行期间没有发现任何松散现象，第一和第二卷粗纱(2)的连接(卷入)部分能令人满意地通过了装置(其稳定生产率被判定为“良好”)。
对所产生的两个加强的股材(7u1和7d1)的树脂浸渍能力进行了检测并将其细切而获得加强的丸，然后将加强的丸进行注模以获得试样(试件)和测定其抗弯强度。由此获得了好的结果，即，前者被判定为“极佳”，后者为“222MPa”。这些结果列于下面的表2中。
例13图6所示的复式开松和树脂浸渍装置(12；也称为“开松和浸渍模”)是这样构成的一个装置，即在图4的装置上再配置上下两个下游旋转短轴(9u1和9d1)，它们垂直地布置在下游最后的固定开松短轴的下游侧。
采用复式装置(12)，12个玻璃纤维粗纱(2)被分成上下两组(每组包括6个粗纱)并且属于每个组的粗纱被水平地布置，接着通过在装置(12)的上游端壁(12wL)上形成的两个上级和下级粗纱引入开口(3u1)和(3d1)将这两个组引入复式开松和树脂浸渍装置(12)中。
随后，将在一个熔化和揉压装置(未示出)中形成的一种顺丁烯二酐变异的聚丙烯树脂熔体(MFR(230C；21.2N)130克/10分钟)引入到复式装置(12)中，由此使粗纱线以例11中相同的方式得到开松和树脂浸渍。
在构成一对(共6对)的上下固定开松短轴(4ud)之间形成的间隙对所有的对都设为1mm(＝60D)。在该复式装置(12)中，在上级(涉及短轴的位置的相对关系)固定开松短轴和下级(涉及短轴的位置的相对关系)固定开松短轴之间的间隙都设为一个单一的值即1mm(＝60D)。该复式装置(12)在温度为270C下运行并且所产生的加强股材(71)的取出速度为30米/分钟。
在大约4个小时内将消耗一卷上述玻璃纤维粗纱(2)，相应地配置了第二卷粗纱(2)。更具体地，在工作期间，当第一卷粗纱接近它的最末端时，通过在一个距离上卷入而将粗纱(2)的末端部分连接到第二个粗纱(2)的开始部分上，由此使装置的运行继续下去。
在本例13中，在装置运行期间没有发现任何起毛松散现象，相继的两个粗纱(2)之间的连接部分能令人满意地通过了装置(12)(亦即，其稳定生产率被判定为“良好”)。
这些上级和下级连续纤维复合材料(2u1和2d1)在装置(12)中被开松并且用熔化树脂浸渍，通过使它们与布置在最后的固定开松短轴和短轴下游的形状决定喷嘴(61；内径6.3mm)之间的每个相应的上或下游旋转短轴(9u1或9d1)的表面相接触，而改变了它们的移动方向，由此将这些复合物汇集到相同的形状决定喷嘴(61)上。
所产生的单根加强股材(71；加强棒)的连续玻璃纤维含量为60％(以重量计)。在该加强棒(71)没有做任何处理下对它的树脂浸渍能力和抗弯强度进行了检测。
这样，就树脂浸渍能力和抗弯强度对加强棒做了检测或评估，由此获得了好的结果，即，前者被判定为“极佳”，后者为“403MPa”。这些结果列于下面的表2中。
例14在本例中所用的复式开松和树脂浸渍装置(13)是这样的一个装置，即，在图5所示的复式装置(1)中，系统地布置在上级中的三个固定开松短轴(4u1，4u2和4u3)和系统地布置在下级中的三个固定开松短轴(4d1，4d2和4d3)朝着装置(1)的下游方向水平地偏移，并且在连接上级和下级固定开松短轴(4u)和(4d)的中心的线和一条垂直于连续纤维(2)(共三个部分)的运动方向的线之间形成的所有的相交角(a)都设为+40度(图中用“+”代表逆时针方向)。
除了采用复式装置(13)外，对例11中所用的相同的步骤和条件进行了重复，得到上级和下级两个加强股材(7u1和7d1)，接着将其细切得到加强丸(7；具有10mm的平均长度)。加强丸(7)按照例11中的相同方式进行注模，得到试样。
检测了股材(7)的树脂浸渍能力并检测了所产生的试样的抗弯强度，并评估了这些结果。由此获得了好的结果，即，前者被判定为“极佳”，后者为“200MPa”。这些结果总结于下面的表2中。
在复式开松和树脂浸渍装置(13)的运行期间没有发现任何起毛松散现象，玻璃纤维粗纱(2)的连接部分能令人满意地通过复式装置(13)(亦即，其稳定生产率被判定为“极佳”)。
例15在本例中所用的复式开松和树脂浸渍装置(14)是这样的一个装置，即，在图5所示的复式装置(1)中，在上级和下级固定开松短轴之间的间隙，或例如在上级和中级固定开松短轴(4u1)和(4m1)之间的间隙(hu1)，或在中级和下级固定开松短轴(4m1)和(4d1)之间的间隙(hd1)(共6个部分)都设在0.5mm(＝30D)的水平上。
除了采用复式装置(14)外，对例11中所用的相同的步骤和条件进行了重复，得到上级和下级两个加强股材(7u1和7d1)，接着将其细切得到加强丸(7；具有10mm的平均长度)。加强丸(7)按照例11中的相同方式进行注模，得到试样。
检测了股材(7)的树脂浸渍能力并检测了所产生的试样的抗弯强度，并评估了这些结果。由此获得了好的结果，即，前者被判定为“极佳”，后者为“224MPa”。这些结果总结于下面的表2中。
在复式开松和树脂浸渍装置(14)的运行期间没有发现任何松散现象，该上级和下级的两个连续玻璃纤维粗纱(2u1和2d1)中的每个的连接部分能令人满意地通过复式装置(14)(亦即，其稳定生产率被判定为“极佳”)。
例16在本例中所用的复式开松和树脂浸渍装置(15)是这样的一个装置，即，在图5所示的复式装置(1)中，在上级和下级固定开松短轴之间的间隙，亦即在上级和中级固定开松短轴(4u1)和(4m1)之间的间隙(hu1)，或在中级和下级固定开松短轴(4m1)和(4d1)之间的间隙(hd1)(共6个部分)都设在4.3mm(＝250D)的水平上。除了采用复式装置(15)外，对例11中所用的相同的步骤和条件进行了重复，得到两个，亦即上级和下级加强股材(7u1和7d1)，接着将其细切得到加强丸(具有10mm的平均长度)。
加强丸(7)按照例11中的相同方式进行注模，得到试样。检测了股材(7)的树脂浸渍能力并检测了所产生的试样的抗弯强度，并评估了这些结果。由此获得了好的结果，即，前者被判定为“极佳”，后者为“21OMPa”。
在复式开松和树脂浸渍装置(15)的运行期间没有发现任何松散现象，连续玻璃纤维粗纱(2)的连接部分能令人满意地通过复式装置(15)，亦即，其稳定生产率被判定为“极佳”。这些结果总结于下面的表2中。
例17在本例中所用的复式开松和树脂浸渍装置(16)是这样的一个装置，即，在图5所示的复式装置(1)中，在上级和下级固定开松短轴之间的间隙(hu1和hd1)(共6个部分)都设在6.8mm(＝400D)的水平上。除了采用复式装置(16)外，对例11中所用的相同的步骤和条件进行了重复，得到两个，亦即上级和下级加强股材(7u1和7d1)，接着将其细切得到加强丸(具有10mm的平均长度)。
加强丸(7)按照例11中的相同方式进行注模，得到试样。检测了股材(7)的树脂浸渍能力并检测了所产生的试样的抗弯强度，并评估了这些结果。由此获得了好的结果，即，前者被判定为“良好”，后者为“197MPa”。
在复式开松和树脂浸渍装置(16)的运行期间没有发现任何松散现象，连续玻璃纤维粗纱(2)的连接部分能令人满意地通过复式装置(16)，亦即，其稳定生产率被判定为“极佳”。这些结果总结于下面的表2中。
比较例6除了采用图9所示的大约为箱形的复式开松和树脂浸渍装置(17)外，曾经试图按照例11中所用的相同的步骤和条件来获取上级和下级加强股材(7u1和7d1)。更具体地，复式装置(17)具有200mm的宽度(在连续纤维在一个水平平面中的运动方向的垂直方向上的长度)，并且配置上下两级固定开松短轴(4u和4d)，它们设置在右手侧壁(未示出)和左手侧壁(未示出)之间并且在这两个侧壁中沿折线形布置。但是，由于以下的原因，所产生的股材的稳定生产率被判定为“不能接受”。
包括上述上下两级连续纤维加强材料(2u1和2d1)和一种树脂在复合材料通过分别在复式开松和树脂浸渍装置(17)的下游端壁(17wR)上形成的上下两级形状决定喷嘴(17u1和17d1)取出，由此获得加强股材(7u1和7d1)。为此，股材的取出速度设为30米/分钟。但是施加到连续纤维粗纱(2u1和2d1)上的张力变得极高，因此粗纱的松散频繁发生，使得装置在短的时间内不能运行。
因此，不能测定树脂浸渍能力和抗弯强度。这些结果总结于下面的表2中。
比较例7利用一个复式开松和树脂浸渍装置(18)，通过重复例12中所用的相同的步骤和条件制造了上下两级加强股材(7u1和7d1)，其中复式开松和树脂浸渍装置(18)是这样的一个装置，即，在复式装置(11)中，拆除所有的固定开松短轴(4)，只保留在上游侧上的两个旋转短轴(8u1和8d1)，如图10中所示，然后将加强股材细切，获得加强丸(7)。按照例11中的相同步骤和条件对所产生的加强丸(7)进行注模，得到试样。对其树脂浸渍能力和抗弯强度进行了检测和评估。
在生产加强股材(7)期间，松散现象不是非常明显，粗纱(2)的连接部分能令人满意地通过复式装置，亦即，其稳定生产率被判定为“良好”。但是，所产生的加强股材(7)的树脂浸渍能力被列于“不能接受”之列并且其抗弯强度为“121MPa”，该值没有达到所要求的水平。这些结果总结于下面的表2中。
比较例8利用一个复式开松和树脂浸渍装置(19)，通过重复例12中所用的相同的步骤和条件制造了一个加强股材(71；在图中所示的前面的股材)，其中复式开松和树脂浸渍装置(19)是这样的一个装置，即，在复式装置(12)中，拆除所有的固定开松短轴(4)，只保留在下游侧上的两个旋转短轴(9u和9d)，如图11中所示对所产生的加强棒(71)的树脂浸渍能力和抗弯强度进行了检测和评估。这样获得的结果总结于下面的表2中。
在生产加强股材(7)期间，松散现象不是非常明显，粗纱(2)的连接部分能令人满意地通过复式装置，亦即，其稳定生产率被判定为“良好”。但是，所产生的加强棒(7)的树脂浸渍能力被发现是不够的并且其抗弯强度为“251MPa”，该值没有达到所要求的水平。
比较例9利用一个复式开松和树脂浸渍装置(20)，通过重复例11中所用的相同的步骤和条件制造了上下两级加强股材(71)，其中复式开松和树脂浸渍装置(20)是这样的一个装置，即，在复式装置(1)中，在构成一对的上级和下级固定开松短轴之间的间隙(hu1和hd1)都设为0.1mm(＝6D)。所产生的加强股材被细切成加强丸(7)，然后将加强丸(7)按照例11中的相同步骤和条件进行注模，得到试样。
检测和评估了加强股材(7)的树脂浸渍能力和所产生的试样的抗弯强度。由此获得了好的结果，即，前者被判定为“极佳”，后者为“216MPa”。但是，其稳定生产率被判定为“不好”。这样获得的结果总结于下面的表2中。
由于在生产加强股材(7)期间粗纱(2)经常与固定开松短轴(4)接触，松散现象频繁发生。而且，粗纱(2)的连接部分在复式装置中引起分离，因此复式装置的运行要被中断一次，以便更换粗纱。
比较例10利用一个复式开松和树脂浸渍装置(21)，通过重复例10中所用的相同的步骤和条件制造了上下两级加强股材(7)，其中复式开松和树脂浸渍装置(21)是这样的一个装置，即，在例11中所用的复式装置(1)中，在构成一对的上级和下级固定开松短轴之间的间隙(hu1和hd1)都设为10.2mm(＝600D)。所产生的加强股材被细切成加强丸(7)，然后将加强丸(7)按照例11中的相同步骤和条件进行注模，得到试样。
检测和评估了加强股材(7)的树脂浸渍能力和用加强丸(7)制造的试样的抗弯强度。由此，前者被判定为“不好”，后者为“138MPa”。但是，其稳定生产率被判定为“极佳”。这样获得的结果总结于下面的表2中。
在生产加强股材(7)期间粗纱(2)不与固定开松短轴(4)接触，结果，没有发现任何松散现象并且粗纱(2)的连接部分能令人满意地通过复式开松和树脂浸渍装置。但是，加强股材(7)的树脂浸渍能力不够的原因可以归结于在复式装置(21)内的固定开松短轴的上下级之间的距离太宽这个事实。
比较例11在本例中所采用的复式开松和树脂浸渍装置(22)是这样一个装置，即，在图12所示的复式装置(1)中，上下固定开松短轴(4u和4d；共6个短轴)都拆除，只留下三个中级固定开松短轴(4m1，4m2和4m3)，它们被夹在上级和下级连续纤维粗纱(2u1)和(2d1)之间。
除了采用复式装置(22)外，按照例12中所用的相同步骤和条件制造了上下两级加强股材(7u1和7d1)。所产生的加强股材被细切成加强丸(7)(平均长度10mm)，然后将加强丸(7)按照例11中的相同步骤和条件进行注模，得到试样。
检测和评估了所产生的加强股材(7)的树脂浸渍能力和试样的抗弯强度。结果，前者被判定为“不好”，后者为“129MPa”。在另一方面，其稳定生产率被判定为“极佳”。这样获得的结果总结于下面的表2中。
表2(1)

表2(2)

注*1表示该特性不能测定，因为不能获得任何模制品，而“没有测定”意指可以制造每个模制品，但是没有测定每个相应的特性。
权利要求
1.用于生产一种树脂浸渍的、用基本上单方向排列的连续纤维加强的结构的方法，该方法包括对一束实际上无头的连续纤维束进行开松并且用一种熔化树脂浸渍，其中，连续纤维束被浸入一个熔化树脂池中，同时使之通过在开松短轴之间形成的间隙，开松短轴构成对并且这样设置在束的两侧，即使得连续纤维被夹在短轴之间而不与任何短轴接触，由此对纤维进行开松和用树脂对开松的纤维束进行浸渍。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，成对的开松短轴包括一个上级开松短轴和一个下级开松短轴，它们构成一对，在上下级开松短轴之间形成的间隙(H)和构成连续纤维束的单根纤维的平均直径(D)满足以下关系10D≤H≤500D。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，成对的开松短轴包括一个上级开松短轴和一个下级开松短轴，它们构成一对，在上下级开松短轴之间形成的间隙(H)和构成连续纤维束的单根纤维的平均直径(D)满足以下关系20D≤H≤300D。
4.用于生产一种柱状产品的方法，该柱状产品由一种树脂浸渍的、用连续纤维加强的结构构成，该结构用基本上单方向排列的连续纤维加强并通过将一束实际上无头的连续纤维束进行开松并且用一种熔化树脂进行浸渍而生产得到，其中，连续纤维束被浸入一个熔化树脂池中，同时使之穿过在开松短轴之间形成的间隙，开松短轴构成对并且这样设置在束的两侧，使得连续纤维被夹在短轴之间但不与任何短轴接触，由此对纤维进行开松和用树脂进行浸渍，由此获得一种树脂浸渍的、用单方向排列的连续纤维加强的结构；然后将所获得的树脂浸渍的结构切割成具有所要求的长度的小段。
5.用于生产一种树脂浸渍的、用连续纤维加强的结构的装置，该结构包括作为加强材料的单方向排列的连续纤维和一种在纤维之间穿透的树脂，其中该装置至少包括一个区域，在一个熔化树脂供给系统中形成的熔化树脂流过该区域，所述熔化树脂通过一个引入孔供到该区域中并以一预定的数量储存在其中，一个引入连续纤维束的开口，它设置在位于浸渍区域上游侧的一个端壁上或者一个顶板上，至少一对开松短轴，它们大致垂直地以预定的间隙设置在所述区域中，使得引入其中的连续纤维束被浸入熔化树脂中并且能够不与短轴接触地从中穿过，一个形状决定喷嘴，它沿着连续纤维束的移动方向设置在下游侧，以便将从引入开口引入的纤维束拉出所述的区域，同时使束不与短轴接触地穿过在短轴之间形成的间隙，一个用于从形状决定喷嘴拉出的连续纤维加强的树脂结构的取出系统。
6.按照权利要求5所述的生产装置，其中，成对的开松短轴包括一个上级开松短轴和一个下级开松短轴，并且在沿着从连续纤维引入侧至下游侧的方向上至少在不少于三个位置处设置这种成对的开松短轴。
7.按照权利要求5或6所述的生产装置，其中，在构成成对的开松短轴的上下级开松短轴之间形成的间隙(H)和构成连续纤维束的单根纤维的平均直径(D)满足以下关系10D≤H≤500D。
8.按照权利要求5或6所述的生产装置，其中，在构成成对的开松短轴的上下级开松短轴之间形成的间隙(H)和构成连续纤维束的单根纤维的平均直径(D)满足以下关系10D≤H≤300D。
9.用于生产一种用连续纤维加强的连续树脂浸渍结构的装置，该结构包括作为加强材料的单方向排列的连续纤维和一种在纤维之间穿透的树脂，其中该装置至少包括一个区域，在一个熔化树脂供给系统中形成的熔化树脂流过该区域，所述熔化树脂通过一个引入孔供到该区域中并以一预定的数量储存在其中，至少两个引入连续纤维束的开口，它们设置在位于浸渍区域上游侧的一个端壁上或者一个顶板上，至少三个开松短轴，它们大致垂直地以预定的间隙设置在所述区域中，使得引入其中的连续纤维束被浸入熔化树脂中并且使之能够不与短轴接触地从此处穿过，一个形状决定喷嘴，它沿着连续纤维束的移动方向设置在下游侧，以便将从引入开口引入的纤维束拉出所述的区域，同时使束不与短轴接触地穿过在开松短轴之间形成的间隙，一个用于从形状决定喷嘴拉出的连续纤维加强的树脂结构的取出系统。
10.按照权利要求5所述的生产装置，其中，至少三个开松短轴大致垂直地布置，以构成一组开松短轴，并且在沿着从连续纤维引入侧至下游侧的方向上至少在不少于三个位置处设置该组开松短轴。
11.按照权利要求9至10中之一所述的生产装置，其中，在固定开松短轴组中的两个固定开松短轴之间形成的、由连续纤维束穿过的间隙(H)和构成连续纤维束的单根纤维的平均直径(D)满足以下关系10D≤H≤500D。
12.按照权利要求9至10中之一所述的生产装置，其中，在固定开松短轴组中的两个固定开松短轴之间形成的、由连续纤维束穿过的间隙(H)和构成连续纤维束的单根纤维的平均直径(D)满足以下关系20D≤H≤500D。
全文摘要
本发明涉及一种生产树脂浸渍的、用连续纤维加强的结构的方法,其中,一束实际上无头的连续纤维束被浸入一个熔化树脂池中,同时穿过在构成对的开松短轴之间形成的间隙,开松短轴这样设置在束的两侧,使得连续纤维被夹在短轴之间但不与任何短轴接触,由此对纤维进行开松和用树脂进行浸渍。此外,上述连续纤维加强树脂结构可以切割成具有所要求的长度的小段,以获得柱状产品。本发明连续纤维加强树脂浸渍结构可以用一种开松和树脂浸渍装置生产,该开松和树脂浸渍装置包括一个引入连续纤维束的开口,它设置在一个端壁上或者一个顶板上,端壁或顶板布置在一个熔化树脂流过的一个区域的上游侧上,所述熔化树脂以一预定的数量储存在其中;至少一对或多对开松短轴,其中,一对的中的开松短轴大约垂直地以预定的间隙设置,使得引入其中的连续纤维束被浸入熔化树脂中并且能够不与短轴接触地从此处穿过;一个形状决定喷嘴,它使这样引入的纤维束不与短轴接触地穿过在成对的开松短轴之间形成的间隙;和一个用于连续纤维加强树脂结构的取出机构。
文档编号B29B15/12GK1207702SQ96199703
公开日1999年2月10日 申请日期1996年11月25日 优先权日1995年11月30日
发明者齐藤晃一, 米内山力男, 坂井康宏, 石川真范 申请人:智索股份有限公司