JP2007203637A - 繊維強化樹脂成形品の成形方法および成形装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スクリュー12を備えたシリンダー11内で、強化繊維3が混入された樹脂2を前記スクリュー12の回転運動により可塑化混練する可塑化混練工程と、前記可塑化混練工程で可塑化された樹脂4に物理発泡剤5を注入するとともに、成形に必要な量の樹脂4を計量した上で、成形金型40のキャビティ内に射出する計量射出工程とを備え、前記可塑化混練工程で可塑化された後に少なくとも一つのノズル15を通過した樹脂4に物理発泡剤5を注入する発泡剤注入工程と、前記物理発泡剤5の注入位置から前記成形金型40のキャビティに至る間の樹脂流路上において、前記樹脂4中における前記物理発泡剤5の混合分散を促進させる混合分散促進工程とが設けられていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明の第1の実施形態に係る繊維強化樹脂射出成形装置の全体構成を図1に示す。繊維強化樹脂射出成形装置1の基本的な構成として、第一射出部10と第二射出部10の二つの射出ユニットと、SCF供給ユニット30および成形金型40を備えている。
1)ミキシングノズルを設けて混合を促進
まず、樹脂組成物4の流動を利用した攪拌手段として、ミキシングノズルを用いる場合について説明する。ミキシングノズル50は、図2に示すように、例えば、円筒状のノズル管体51内に、平板を右回り螺旋状に180°ひねったエレメントA52と左回り螺旋状に180°ひねったエレメントB53とを軸方向に交互に配列し、収容することにより構成される。このようなミキシングノズル50内に導入された樹脂組成物4は、軸方向に進むことで右回りと左回りとに交互にひねられ、攪拌されることによって強化繊維3や物理発泡剤5の混合分散が促進される。なお、ミキシングノズル50の内部構造は上記のものに限定されることなく、要は樹脂流路上において溶融樹脂(樹脂組成物4)を攪拌し、強化繊維3や物理発泡剤5の混合分散を促進できるものであればよく、種々の態様を採ることができる。そして、ミキシングノズル50で攪拌された樹脂組成物4を送り出す移送口54には、例えば、シャットオフノズル55が取り付けられている。
成形金型40において、図6に示すように、上記のミキシングノズル50と同様の混練攪拌機能を有するミキシング部47を、射出注入孔44(スプル)からゲート45(複数も可)に達するまでの樹脂組成物4の流路(例えば、ホットランナー部46)に埋設することも有効である。このような方法によれば、樹脂組成物4が成形金型40内(ゲート45)に流入する前に、樹脂組成物4中での物理発泡剤5の混合分散を促進することができる。このような成形金型40内の樹脂流路上で物理発泡剤5の混合分散を促進させる混合分散促進手段が設けられることにより、装置側に構造・スペース上の問題を引き起こすことなく、より簡単で確実な方法により、物理発泡剤5の混合分散を促進させることができる。なお、成形金型40に至る前(上流側)にミキシングノズル50等の混合分散促進手段を設けた場合には、成形金型40側に構造上の制約(負荷)を掛けずにおくことができる。
第二射出部20の発泡剤注入部24において、図7に示すように、注入ノズル24aの内壁に多孔質の構造体24b(例えば、金属製の多孔質部材)を配置することも有効である。これにより物理発泡剤の注入孔24cを多点化し、樹脂組成物4との接触面積を増やして、物理発泡剤5を樹脂組成物4中に速やかに拡散させる(すなわち、樹脂組成物4中における物理発泡剤5の拡散係数を高くする)ことにより、簡単で確実な方法で、物理発泡剤5の混合分散が促進される。
第二射出部20に振動付与手段(例えば、超音波振動付与手段、電磁波振動付与手段または被駆動攪拌機構)を配設し、物理発泡剤5の混合分散を促進することも有効である。
振動付与手段としては、例えば、超音波振動子(発振装置)による機械的振動の付与手段、あるいは電磁波発振器による加熱振動の付与手段を挙げることができる。超音波振動を利用する場合、図8(a)に示すように、第二射出部20のシリンダー21側壁(シリンダーバレルの外面)に超音波振動子27Aを取付け、これに不図示の超音波発振器から超音波電圧を加えることで、シリンダー21内の樹脂組成物4に振動(攪拌力)を与えることができる。なお、超音波振動子27Aの取付け部位は上記に限定されるものではない。電磁波振動付与手段を利用する場合の電磁波発振器27Bの取付けについても同様である。
第二射出部20のシリンダー21内に、図8(b)に示すように、射出ピストン22とは別に、この射出ピストン22の合流部23側の空間内に複数の穴28aが貫通開口した攪拌板28(被駆動攪拌手段に相当)を配置し、射出ピストン22の位置を固定した状態でこの攪拌板28を前後進(往復動)させる。そして、このような攪拌板28の前後進により、穴28aの中を樹脂組成物4が流動する(乱流発生)ことで物理発泡剤5の混合分散を促進することができる。そして、射出時には射出ピストン22と攪拌板28とを共に前進させることにより樹脂組成物4を成形金型40に送出する。
次に、本発明の第2の実施形態に係る繊維強化樹脂射出成形装置の全体構成を図9に示す。この繊維強化樹脂射出成形装置1Aの基本的な構成として、可塑化押出部110、計量射出部120、樹脂貯留部130、SCF供給ユニット30および成形金型40を備えている。
続いて、本発明の第3の実施形態に係る繊維強化樹脂射出成形装置1Bの全体構成を図10に示す。この射出成形装置1Bは、射出ユニットを2つ揃えている点で、第1の実施形態と同様であり、2つの射出ユニットから同時に直接成形金型40に樹脂組成物4等を射出する点で異なっている。
以下に、上記の実施形態に代えてあるいは加えて、一部機能を変更あるいは付加する変形実施例について説明する。
2 樹脂
3 強化繊維
4 溶融樹脂(樹脂組成物)
5 物理発泡剤
6 希釈樹脂
10 第一射出部(可塑化混練部)
11 シリンダー
12 スクリュー
15 シャットオフノズル
20 第二射出部(計量射出部)
21 シリンダー
22 射出ピストン
23 合流部
24 発泡剤注入部
26 シャットオフノズル
27A 超音波振動子(振動付与手段)
27B 電磁波発振器(振動付与手段)
28 攪拌板(被駆動攪拌手段)
30 SCF供給ユニット
40 成形金型
50 ミキシングノズル
Claims (22)
- スクリューを備えた材料送給シリンダー内で、強化繊維と樹脂とを可塑化混練する可塑化混練工程と、
前記可塑化混練工程で可塑化された樹脂に物理発泡剤を注入するとともに、成形に必要な量の樹脂を計量した上で、成形金型のキャビティ内に射出する計量射出工程と、
を備えた繊維強化樹脂成形品の成形方法であって、
前記可塑化混練工程で可塑化された後に少なくとも一つのノズルまたはバルブを通過した樹脂に物理発泡剤を注入する発泡剤注入工程と、
前記物理発泡剤の注入位置から前記成形金型のキャビティに至る間の樹脂流路上において、前記樹脂中における前記物理発泡剤の混合分散を促進させる混合分散促進工程とが設けられている
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形方法。 - 前記混合分散促進工程が、樹脂の流動を利用した攪拌によることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 前記樹脂の流動を利用した攪拌が、前記計量射出工程での樹脂に対する前記物理発泡剤の注入により起こされることを特徴とする請求項2に記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 前記混合分散促進工程が、樹脂に振動を付与する振動付与によることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 前記振動付与が、前記計量射出工程における超音波振動付与または電磁波振動付与によることを特徴とする請求項4に記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 前記混合分散促進工程が、樹脂流路中の攪拌部材が駆動される被駆動攪拌によることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 前記混合分散促進工程が、前記物理発泡剤が注入された樹脂中における物理発泡剤の拡散係数を高くすることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 前記混合分散促進工程が、前記キャビティ内に樹脂を流入させる前の前記成形金型内の樹脂流路上で行われるものであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 前記可塑化され、強化繊維が混入された樹脂を、前記成形金型内の樹脂流路上で前記物理発泡剤が注入された希釈樹脂に射出合流させることにより、前記物理発泡剤の混合分散を促進させることを特徴とする請求項8に記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 前記強化繊維が混入された樹脂と前記物理発泡剤が注入された希釈樹脂の粘度を略同等に設定することを特徴とする請求項9に記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 前記物理発泡剤が、超臨界状態の流体であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品の成形方法。
- 内部に樹脂が射出注入されるキャビティを有する成形金型と、
スクリューを備えた材料送給シリンダー内で、強化繊維と樹脂とを可塑化混練する可塑化混練部と、
前記可塑化混練部で可塑化された樹脂に物理発泡剤を注入するとともに、成形に必要な量の樹脂を計量した上で、前記成形金型のキャビティ内に射出する計量射出部と、
を備えた繊維強化樹脂成形品の成形装置であって、
前記可塑化混練部で可塑化された後に少なくとも一つのノズルまたはバルブを通過した樹脂に物理発泡剤を注入する発泡剤注入部と、
物理発泡剤の注入位置から成形金型のキャビティに至る間の樹脂流路上において、前記樹脂中における前記物理発泡剤の混合分散を促進させる混合分散促進手段とが設けられている
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形装置。 - 前記混合分散促進手段が、樹脂の流動を利用した攪拌手段であることを特徴とする請求項12に記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
- 前記樹脂の流動を利用した攪拌手段が、前記計量射出部での樹脂に対する前記物理発泡剤の注入によるものであることを特徴とする請求項13に記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
- 前記混合分散促進手段が、樹脂に振動を付与する振動付与手段であることを特徴とする請求項12に記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
- 前記振動付与手段が、前記計量射出部に設けられる超音波振動付与手段または電磁波振動付与手段であることを特徴とする請求項15に記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
- 前記混合分散促進手段が、樹脂流路中の攪拌部材が駆動される被駆動攪拌手段であることを特徴とする請求項12に記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
- 前記混合分散促進手段が、前記物理発泡剤が注入された樹脂中における物理発泡剤の拡散係数を高くすることを特徴とする請求項12乃至17のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
- 前記混合分散促進手段が、前記キャビティ内に樹脂を流入させる前の前記成形金型内の樹脂流路上に設けられていることを特徴とする請求項12乃至18のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
- 前記可塑化され、強化繊維が混入された樹脂を、前記成形金型内の樹脂流路上で前記物理発泡剤が注入された希釈樹脂に射出合流させることにより、前記混合分散促進手段を形成することを特徴とする請求項19に記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
- 前記可塑化され、強化繊維が混入された樹脂を樹脂貯留部に貯留し、前記計量射出部を介して成形金型内に送給することを特徴とする請求項19に記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
- 前記物理発泡剤が、超臨界状態の流体であることを特徴とする請求項12乃至21のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
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