CN116691027A - 纤维强化树脂制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供利用简单的操作制造比较长的纤维残留的纤维强化树脂的纤维强化树脂制造装置。该纤维强化树脂制造装置包括原料供给部、第1螺杆部、混合部即混炼部以及第2螺杆部，在紧接所述混合部之后具备用于供给强化用纤维材料的开口部，将第2螺杆部的螺杆设为两头以上的多头形状，并且沿着旋转轴线方向形成有多个缺口。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用排气式注射成型机的纤维强化树脂的制造装置。特别是涉及一种将玻璃纤维、碳纤维的一部分以长纤维的状态残留并均匀地分散于树脂而成的纤维强化树脂的制造装置。
背景技术
在注射成型中，为了提高成型品的物理特性，以往已知有使树脂含有玻璃纤维、碳纤维等纤维、各种添加物。
作为使树脂含有纤维材料的方法，已知有使熔融树脂浸渗于纤维束、将其冷却固化并切断，而制造混入了纤维束的颗粒的方法(专利文献1)、向挤出机直接供给纤维材料的方法，但利用前者的方法得到的颗粒存在在之后的注射成型工序中纤维和树脂分离这样的问题。
在后者的情况下，只要将纤维材料与原料树脂颗粒一同从料斗投入到挤出成型机的混炼部，使树脂熔融并且使纤维材料分散于树脂中，纤维材料就均质地分散于树脂中，因此通常广泛地采用将该均质地分散有纤维的树脂做成颗粒，以该颗粒为原料进行注射成型而制造纤维强化产品的做法。
但是，即便使用长条的纤维材料，在与树脂的混炼过程中也施加较大的压力、剪切力，因此存在这样的问题：由纤维切断导致纤维材料的短小化发展到所需程度以上，使用该颗粒得到的产品的强度没有得到提高。
为了解决这样的问题，在专利文献1中，从挤出成型机的侧进料用供给口或排气孔部供给纤维材料，制造纤维强化树脂颗粒。
采用该方法，由于所述纤维材料与从挤出机的上游供给的熔融树脂混合，因此避免了对纤维材料施加很大的剪切力，减轻了纤维切断。
并且，为了使用这样的含有长纤维的原料颗粒而通过注射成型来制造产品，在注射成型机中需要经过混炼·熔融工序，为了尽量使纤维不切断，提出了改良螺杆的形状的方法(专利文献2、3)。
利用以上那样的改良技术，能够制造由含有比较长的纤维的纤维强化树脂构成的注射成型品。
但是，在该以往方法中，除了注射工序之外，颗粒化工序也是不可缺少的，而且在各个工序中使树脂熔融，因此存在成本增加这样的问题。
为了解决这些问题，在专利文献4中公开了这样的技术：通过使用不易发生升压(日文：ベントアップ)的排气式注射成型机，从排气口供给纤维材料并使其从上游混合于熔融树脂，从而能够直接稳定地制造由均质地分散有比较长的纤维的纤维强化树脂构成的成型品。
但是，在该技术中，也需要为了使纤维均匀地分散于树脂中而充分地搅拌，未能避免纤维的粉碎细化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－654号公报
专利文献2：日本特开平08－318561号公报
专利文献3：日本特开2005－169646号公报
专利文献4：日本特许第5649244号
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于，解决上述以往技术的问题，提供利用简单的装置使比较长条的纤维残留且均匀地分散于树脂中的纤维强化树脂的制造装置。
用于解决问题的方案
本发明的概要如下所述。
〔1〕一种纤维强化树脂制造装置，其包括原料供给部、第1螺杆部、混合部即混炼部以及第2螺杆部，在紧接所述混合部之后具备用于供给强化用纤维材料的开口部，将第2螺杆部的螺杆设为两头以上的多头形状，并且沿着旋转轴线方向形成有多个缺口。
〔2〕根据〔1〕的纤维强化树脂制造装置，其中，所述缺口在所述旋转轴线的方向上逐个错开预定角度地形成。
〔3〕根据〔1〕或〔2〕的纤维强化树脂制造装置，其中，所述缺口在与所述旋转轴线的方向相交的截面中在相对于旋转轴线对称的位置分别形成有两个。
〔4〕根据〔1〕～〔3〕中的任一个纤维强化树脂制造装置，其中，所述缺口沿着所述旋转轴线的方向在旋转方向上逐个错开90度地形成。
〔5〕根据〔1〕～〔4〕中的任一个纤维强化树脂制造装置，其中，所述缺口的至少一部分沿着所述旋转轴线的方向间隔剔除地形成。
根据本发明，由于在向树脂混合纤维的第2螺杆部的螺杆形成有缺口，因此添加于树脂的纤维的一部分进入该缺口，防止粉碎细化。
对于本发明的形成于螺杆的“缺口”，既可以从螺杆叶片的前端部设置缺口部，也可以在螺杆叶片设置开口部。此外，优选的是，缺口部的深度为螺杆叶片的高度的1/4～与叶片的高度相等，其宽度为缺口部的深度的1/2倍～2.5倍左右，若缺口部的开口面积太大，则螺杆的移送力下降，易于发生升压，若缺口部的开口面积太小，则进入缺口部的纤维的量变少，因此无法充分地达到本发明的效果。
通过在螺杆的旋转轴线的方向上逐个错开预定角度地形成本发明的缺口部，从而取得螺杆的重量平衡，因此能够减少与螺杆的旋转相伴的轴的抖动而稳定地运转。
此外，通过在与螺杆的旋转轴线的方向相交的截面中在相对于旋转轴线对称的位置分别形成两个本发明的缺口部，从而能够增加进入缺口部的纤维的量，由于缺口部存在于点对称的位置，因此散布在矩阵中的纤维的到缺口部为止的平均距离变短。
此外，通过沿着螺杆的旋转轴线的方向逐个错开90度地形成本发明的缺口部，从而矩阵中的纤维除了沿着旋转方向分散之外，还朝向缺口而向与旋转方向相反的方向分散，因此矩阵中的纤维的分散性得到提高。
并且，只要沿着螺杆的旋转轴线的方向间隔剔除地形成本发明的缺口部的至少一部分，就能够使纤维进入在一部分形成的缺口，抑制纤维长度的断裂，并通过在没有缺口的部位可靠地进行纤维和矩阵树脂的混炼，提高纤维的矩阵树脂中的分散性。
发明的效果
像以上说明的那样，根据本发明，利用装置和操作都简单的纤维强化树脂制造装置能够得到比较长的纤维残留的纤维均匀地分散、强度得到提高的纤维强化树脂。
附图说明
图1是本发明所使用的纤维强化树脂制造装置的整体图。
图2是在本发明中使用的形成有缺口的第2螺杆(类型1)的立体图。
图3是在本发明中使用的形成有缺口的第2螺杆(类型2)的立体图。
图4是在本发明中使用的形成有缺口的第2螺杆(类型3)的立体图。
图5是在本发明中使用的形成有缺口的第2螺杆(类型1～3)的侧视图。
附图标记说明
1、原料供给装置；2、缸；3、螺杆；4、第1载物台；5、第2载物台；6、单头螺纹部；7、混合部；8、多头螺纹部；9、排气部兼纤维材料供给部；10、加热器；11、料斗；12、螺杆送料器；13、缸的原料供给部；14、监视器；15、纤维材料；16、缺口。
具体实施方式
以下，按照附图说明本发明的纤维强化树脂制造装置的实施例，但根据本案发明的主旨可明确本发明并不限定于此。
图1是纤维强化树脂制造装置的整体图，包括原料供给装置1和缸部2，在缸部2安装有加热用加热器10。
在缸2内配置有螺杆3，螺杆3具有由单头螺纹部6和混合部7构成的第1载物台4和由两头以上的多头螺纹部构成的第2载物台，在第2载物台设有使熔融树脂中的挥发成分挥发的排气部9，并且在第2载物台的螺杆3形成有后述的缺口16。
纤维强化树脂制造装置的原料供给装置1由料斗11、能够调整供给量的螺杆送料器12、以及能够视觉确认缸内的原料供给部13的原料供给状态的监视器14构成。图1中的圆框内示出监视器14显示缸内的原料供给部13的原料供给状态的画面。
料斗11内的原料树脂颗粒被螺杆送料器12控制供给量并落下到缸2的原料供给部13。该原料供给部13的原料颗粒的供给状态由设于供给装置内的拍摄部件拍摄，能够由监视器14始终进行视觉确认。
原料颗粒的供给量调整为，像上述圆框内的监视器画面显示那样，成为落下到原料供给部13的螺杆3上的颗粒始终少量滞留于原料供给部13的状态。通过这样调整原料颗粒的供给量，从而在缸内始终存在所需最小限度的原料，缸的第1载物台内的压力稳定。
也能够在操作者视觉确认监视器的同时利用手动进行上述原料颗粒的供给量的调整，但也可以利用监视器画面的分析软件自动地调整供给量。
第1载物台4的单头螺纹部6可以是以往那样的螺杆设计，混合部7也可以采用以往众所周知的螺杆槽(日文：ダルメージ)型、阻挡(日文：バリヤ)型、副螺棱(日文：サブフライト)型、波纹(日文：ウェーブ型)等。
第2载物台5的螺杆3设为两头以上的多头螺纹部8。
另一方面，即使过度增大头数，也会使各个螺纹槽变窄，树脂与槽侧壁的摩擦阻力变大，产生发生纤维的切断等问题，因此优选为5头以下。
通过使第2载物台5的螺杆部的间距宽度比第1载物台4的螺杆部的间距宽度小，从而能够使来自第1载物台4的熔融树脂不滞留在排气部而顺畅地移送。
第2载物台5的螺杆部的间距宽度优选为螺杆轴的直径D的1.1～1.3，优选为第1载物台4的螺杆部的间距宽度的1.2～1.6左右。若大于1.6倍，则螺纹槽的侧壁与熔融树脂的摩擦变大，而不优选。
在第2载物台5的螺杆3形成有图2～图5所示的缺口16。图2～图4是第2载物台5的三头螺杆3的立体图，图2(类型1)是缺口16错开90度地在对称位置形成有两处的例子，图3(类型2)是缺口16错开90度地在对称位置形成有一处的例子，图4(类型3)是缺口16间隔剔除地形成于固定位置的例子。
图5是第2载物台5的两头螺杆3(类型1～3)的侧视图，利用图示的位置的剖视图示出各类型的缺口的位置关系。
Claims (5)
1.一种纤维强化树脂制造装置，其中，
该纤维强化树脂制造装置包括原料供给部、第1螺杆部、混合部即混炼部以及第2螺杆部，在紧接所述混合部之后具备用于供给强化用纤维材料的开口部，将第2螺杆部的螺杆设为两头以上的多头形状，并且沿着旋转轴线方向形成有多个缺口。
2.根据权利要求1所述的纤维强化树脂制造装置，其中，
所述缺口在所述旋转轴线的方向上逐个错开预定角度。
3.根据权利要求1或2所述的纤维强化树脂制造装置，其中，
所述缺口在与所述旋转轴线的方向相交的截面中在相对于旋转轴线对称的位置分别形成有两个。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的纤维强化树脂制造装置，其中，
所述缺口沿着所述旋转轴线的方向在旋转方向上逐个错开90度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的纤维强化树脂制造装置，其中，
所述缺口的至少一部分沿着所述旋转轴线的方向间隔剔除。
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