JP2009292115A - Resin molding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリュと、スクリュを内部に収容したシリンダと、シリンダに熱を供給するヒータと、シリンダの基端部に設けられた第1の開口と、シリンダの先端部に設けられた第2の開口と、を備えた樹脂成形機に関する。 The present invention includes a screw, a cylinder in which the screw is housed, a heater for supplying heat to the cylinder, a first opening provided at the base end of the cylinder, and a second provided at the tip of the cylinder. And an opening for the resin molding machine.
熱可塑性樹脂をベースとした樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」と呼ぶ)として、例えば、ペレット形状の成形材料(バージンペレット)が、射出成形によって所望の形状の成形品に成形されるが、このとき、成形品とともにスプールやランナー等の端材が発生する。このような端材は、成形品から切り離されて粉砕されたあとに押出成形によって造粒されてリペレットとなり、該リペレットをバージンペレットと所定の割合で混合して射出成形することによってリサイクルされている。 As a resin composition based on a thermoplastic resin (hereinafter simply referred to as “resin composition”), for example, a pellet-shaped molding material (virgin pellet) is molded into a molded product having a desired shape by injection molding. However, at this time, end materials such as a spool and a runner are generated together with the molded product. Such end materials are separated from the molded product and pulverized, and then granulated by extrusion molding into repellets, which are recycled by mixing the repellets with virgin pellets at a predetermined ratio and performing injection molding. .
前述した押出成形に用いられる樹脂成形機は、例えば、軸部と該軸部の外周面から立設されたフライトとを有したスクリュと、スクリュを内部に収容したシリンダと、シリンダ内に熱を供給するヒータと、シリンダの基端部に設けられ且つ該シリンダ内に樹脂組成物が供給されるホッパー口(第1の開口に相当)と、シリンダの先端部に設けられ且つ該シリンダ内で溶融混練された樹脂組成物が吐出される吐出口(第2の開口に相当)と、を少なくとも備えている。 The resin molding machine used for the above-described extrusion molding includes, for example, a screw having a shaft portion and a flight erected from the outer peripheral surface of the shaft portion, a cylinder housing the screw therein, and heat in the cylinder. A heater to be supplied, a hopper port (corresponding to the first opening) provided at the base end of the cylinder and supplied with the resin composition, and provided at the tip of the cylinder and melted in the cylinder And a discharge port (corresponding to the second opening) through which the kneaded resin composition is discharged.
スクリュは、シリンダ内のホッパー口側に配され且つ軸部の外径が一定に形成された供給部と、供給部に連なり且つ軸部の外径が供給部から離れるにしたがって徐々に大きく形成された圧縮部と、圧縮部に連なりシリンダ内の吐出口側に配され且つ軸部の外径が一定に形成された計量部と、を備えている。供給部の軸部の外周面とフライトの先端との間の距離は、計量部の軸部の外周面とフライトの先端との間の距離より大きく形成されている。計量部の前記距離に対する供給部の前記距離の比率(以下、「距離比率」と呼ぶ)は、例えば、2.4〜3.2とされている(例えば、特許文献1参照)。 The screw is arranged on the hopper opening side in the cylinder and has a supply portion in which the outer diameter of the shaft portion is formed constant, and the screw is formed to gradually increase as the outer diameter of the shaft portion is separated from the supply portion. And a metering unit that is connected to the compression unit and is disposed on the discharge port side in the cylinder and has a constant outer diameter of the shaft portion. The distance between the outer peripheral surface of the shaft portion of the supply unit and the tip of the flight is formed to be larger than the distance between the outer peripheral surface of the shaft portion of the measuring unit and the tip of the flight. The ratio of the distance of the supply unit to the distance of the measuring unit (hereinafter referred to as “distance ratio”) is, for example, 2.4 to 3.2 (see, for example, Patent Document 1).
前述した射出成形時の端材は、ホッパー口からシリンダ内に供給される。そして、該端材は、シリンダ内をホッパー口(スクリュの供給部側)から吐出口(スクリュの計量部側)に向かって搬送される間に、前述した構成のスクリュによって大きな剪断力を受けるとともにヒータから熱を供給されて十分に溶融混練され、吐出口から吐出されて線状に成形されたあとに短く切断されて再ペレット化され、リペレットとなる。 The above-described end material at the time of injection molding is supplied into the cylinder from the hopper port. And while this end material is conveyed in a cylinder toward a discharge port (screw measurement part side) from a hopper opening (screw supply part side), while receiving a big shearing force by the screw of the structure mentioned above. Heat is supplied from the heater and melted and kneaded sufficiently. After being discharged from the discharge port and formed into a linear shape, it is cut into short pieces and re-pelletized to form repellets.
ところで、前述した樹脂組成物は、熱可塑性樹脂からなるベース樹脂と、ガラス繊維やカーボン繊維等の繊維状充填材と、から構成されることがある(以下、「繊維強化樹脂組成物」と呼ぶ)。繊維状充填材によって、繊維強化樹脂組成物の機械的強度が向上する。 By the way, the resin composition mentioned above may be comprised from the base resin which consists of thermoplastic resins, and fibrous fillers, such as glass fiber and a carbon fiber (henceforth a "fiber reinforced resin composition"). ). The mechanical strength of the fiber reinforced resin composition is improved by the fibrous filler.
しかしながら、前述した特許文献1に記載された樹脂成形機を用いて繊維強化樹脂組成物の端材を再ペレット化すると、該端材に作用する剪断力が大きいので、繊維状充填材が折損してしまうという問題があった。そして、このように繊維状充填材が折損したリペレットをバージンペレットと混合して射出成形すると、バージンペレットのみの場合と比較して成形品の機械的強度が低下してしまうので、該端材のリサイクルが不可能であるといった問題があった。
However, when the end material of the fiber reinforced resin composition is re-pelletized using the resin molding machine described in
そこで、本発明者らは、該端材に作用する剪断力とスクリュ形状との関係に着目して、検討を重ねた結果、スクリュの距離比率によって該端材に作用する剪断力が変化することに気づき、そして、実験を経て最適な距離比率を見いだした(特許文献2)。特許文献2に記載された樹脂成形機によれば、スクリュの距離比率を1.2以上且つ1.95以下とすることで、該端材に作用する剪断力を適正にすることができ、そのため、上述した繊維状充填材の折損を防止することができた。
しかしながら、特許文献2に記載された樹脂成形機では、スクリュの回転数を150rpmとしているので、十分な吐出量を得ることができず、リペレットを短時間に大量に生産することができないという問題があった。また、十分な吐出量を得るためにスクリュの回転数をあげると、今度は端材に作用する剪断力が増加してしまい、繊維状充填材の折損が発生してしまうという問題があった。
However, in the resin molding machine described in
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、繊維状充填材の折損を防止するとともに、十分な吐出量を得ることができる樹脂成形機を提供することを目的としている。 The present invention aims to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a resin molding machine capable of preventing the fibrous filler from being broken and obtaining a sufficient discharge amount.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、軸部と該軸部の外周面から立設されたフライトとを有したスクリュと、前記スクリュを内部に収容したシリンダと、前記シリンダ内に熱を供給するヒータと、前記シリンダの基端部に設けられ且つ該シリンダ内にベース樹脂と繊維状充填材とからなる繊維強化樹脂組成物が供給される第1の開口と、前記シリンダの先端部に設けられ且つ該シリンダ内で溶融混練された前記繊維強化樹脂組成物が吐出される第2の開口と、を備えた樹脂成形機において、前記スクリュが、前記第1の開口側に配され且つ前記軸部の外径がその長手方向に一定に形成された供給部と、前記供給部に連なる圧縮部と、前記圧縮部に連なり且つ前記軸部の外径がその長手方向に一定に形成された計量部と、を備え、そして、前記計量部の前記軸部の外周面と前記フライトの先端との間の距離に対する前記供給部の前記軸部の外周面と前記フライトの先端との間の距離の比率が、1.0以上で且つ1.2以下であるとともに、前記スクリュの回転数が、170rpm以上で且つ200rpm以下であることを特徴とする樹脂成形機である。
In order to achieve the above object, the invention described in
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記計量部の長さに対する前記供給部の長さの比率が、3以上で且つ4以下であるとともに、前記計量部の長さに対する前記圧縮部の長さの比率が、2.5以上で且つ3.6以下であることを特徴とするものである。
The invention described in
請求項3に記載された発明は、請求項1又は2に記載された発明において、前記シリンダ内の前記供給部が配される部分に熱を供給する前記ヒータの温度が、前記ベース樹脂の分解開始温度より50℃低い温度以上で且つ前記分解開始温度より20℃低い温度以下であるとともに、前記シリンダ内の前記計量部が配される部分に熱を供給する前記ヒータの温度が、前記シリンダ内の前記供給部が配される部分に熱を供給する前記ヒータの温度より低く、前記ベース樹脂の溶融温度より35℃高い温度以上で且つ前記溶融温度より75℃高い温度以下であることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the temperature of the heater that supplies heat to a portion of the cylinder where the supply unit is disposed is the decomposition of the base resin. The temperature of the heater that is at least 50 ° C. lower than the start temperature and less than or equal to 20 ° C. lower than the decomposition start temperature, and that supplies heat to the portion of the cylinder where the metering unit is disposed, The temperature is lower than the temperature of the heater that supplies heat to the portion where the supply unit is disposed, and is not lower than a temperature that is 35 ° C. higher than the melting temperature of the base resin and 75 ° C. higher than the melting temperature. To do.
請求項4に記載された発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載された発明において、前記計量部が、前記第2の開口側の端部に前記繊維強化樹脂組成物の混練を促進する混練部を備えていることを特徴とするものである。
The invention described in claim 4 is the invention described in any one of
請求項5に記載された発明は、請求項4に記載された発明において、前記スクリュが、前記混練部に連なり設けられた延長部を有し、そして、前記延長部の前記混練部側の端部近傍に前記シリンダ内で発生したガスを排出するための第3の開口が設けられていることを特徴とするものである。 The invention described in claim 5 is the invention described in claim 4, wherein the screw has an extension portion provided continuously to the kneading portion, and an end of the extension portion on the kneading portion side. A third opening for discharging the gas generated in the cylinder is provided near the portion.
請求項1に記載された発明によれば、計量部の軸部の外周面とフライトの先端との間の距離に対する供給部の軸部の外周面とフライトの先端との間の距離の比率が、1.0以上で且つ1.2以下であるとともに、スクリュの回転数が、170rpm以上で且つ200rpm以下であるので、繊維強化樹脂組成物に対する剪断力と繊維強化樹脂組成物の吐出量とを適切に均衡させることができる。
According to the invention described in
請求項2に記載された発明によれば、計量部の長さに対する供給部の長さの比率が、3以上で且つ4以下であるとともに、計量部の長さに対する圧縮部の長さの比率が、2.5以上で且つ3.6以下であるので、計量部の長さに対して供給部の長さを十分に長くすることができ、そのため、繊維強化樹脂組成物の予熱を十分に行うことができ、また、計量部の長さに対して圧縮部の長さを十分に長くすることができ、そのため、計量部に向かい圧縮部の軸部の外径が徐々に大きくなる割合を小さくすることができる。
According to the invention described in
請求項3に記載された発明によれば、シリンダ内の供給部が配される部分に熱を供給するヒータの温度が、繊維強化樹脂組成物のベース樹脂の分解開始温度より50℃低い温度以上で且つ該分解開始温度より20℃低い温度以下であるとともに、シリンダ内の計量部が配される部分に熱を供給するヒータの温度が、シリンダ内の供給部が配される部分に熱を供給するヒータの温度より低く、ベース樹脂の溶融温度より35℃高い温度以上で且つ該溶融温度より75℃高い温度以下であるので、供給部においてベース樹脂が変質する分解開始温度に近い温度を供給することができ、また、計量部においてベース樹脂の溶融温度より高い温度を供給することができる。
According to the invention described in
請求項4に記載された発明によれば、計量部が、第2の開口側の端部に繊維強化樹脂組成物の混練を促進する混練部を備えているので、計量部において繊維強化樹脂組成物を十分に混練することができる。 According to the invention described in claim 4, since the measuring part includes the kneading part for promoting the kneading of the fiber reinforced resin composition at the end on the second opening side, the fiber reinforced resin composition in the measuring part. The product can be sufficiently kneaded.
請求項5に記載された発明によれば、スクリュが、混練部に連なり設けられた延長部を有し、そして、延長部の混練部側の近傍に前記シリンダ内で発生したガスを排出するための第3の開口が設けられているので、延長部の第3の開口が設けられた部分に、混練部によって十分に混練された繊維強化樹脂組成物を供給することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the screw has an extension portion provided continuously to the kneading portion, and discharges the gas generated in the cylinder in the vicinity of the kneading portion side of the extension portion. Since the third opening is provided, the fiber reinforced resin composition sufficiently kneaded by the kneading part can be supplied to the part of the extension part where the third opening is provided.
以上説明したように、請求項1に記載された発明によれば、繊維強化樹脂組成物に対する剪断力と繊維強化樹脂組成物の吐出量とを適切に均衡させることができるので、繊維状充填材の折損を防止するとともに、十分な吐出量を得ることができる。
As described above, according to the invention described in
請求項2に記載された発明によれば、繊維強化樹脂組成物の予熱を十分に行うことができ、また、圧縮部の長手方向に沿って圧縮部の軸部の外径が徐々に大きくなる割合を小さくすることができるので、十分に予熱を行うことにより繊維強化樹脂組成物の溶融を促進するとともに、圧縮部の軸部の外径が徐々に大きくなる割合を小さくすることにより繊維強化樹脂組成物にゆっくりと剪断力を加えることができ、そのため、繊維状充填材の折損を防止することができる。
According to the invention described in
請求項3に記載された発明によれば、供給部においてベース樹脂が変質する分解開始温度に近い温度を供給することができ、また、計量部においてベース樹脂の溶融温度より高い温度を供給することができるので、繊維強化樹脂組成物を十分に溶融させることができるとともに、繊維強化樹脂組成物の計量まで溶融状態を保つことができ、そのため、繊維強化樹脂組成物の不十分な溶融による繊維状充填材の折損や成形物の樹脂ムラを防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, the supply unit can supply a temperature close to the decomposition start temperature at which the base resin changes in quality, and the metering unit supplies a temperature higher than the melting temperature of the base resin. Therefore, the fiber reinforced resin composition can be sufficiently melted and the molten state can be maintained until the measurement of the fiber reinforced resin composition. It is possible to prevent breakage of the filler and uneven resin of the molded product.
請求項4に記載された発明によれば、混練部によって繊維強化樹脂組成物を十分に混練することができるので、計量後の繊維強化樹脂組成物に溶融が不十分なものが含まれてしまうことを防止することができる。 According to the invention described in claim 4, since the fiber reinforced resin composition can be sufficiently kneaded by the kneading part, the fiber reinforced resin composition after the measurement includes those which are not sufficiently melted. This can be prevented.
請求項5に記載された発明によれば、延長部の第3の開口が設けられた部分に、混練部によって十分に混練された繊維強化樹脂組成物を供給することができるので、第3の開口部から溶融が不十分な繊維強化樹脂組成物が吐出されてしまうことなく、シリンダ内の空気や揮発性物質を排出することができる。 According to the invention described in claim 5, since the fiber reinforced resin composition sufficiently kneaded by the kneading portion can be supplied to the portion of the extension portion where the third opening is provided, Air and volatile substances in the cylinder can be discharged without discharging a fiber-reinforced resin composition that is insufficiently melted from the opening.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態を示す樹脂成形機を図1〜図4を参照して説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, the resin molding machine which shows the 1st Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIGS.
本発明の一実施形態にかかる樹脂成形機1は、例えば繊維強化樹脂組成物の射出成形時に成形品とともに発生するスプールやランナー等の端材を再ペレット化してリペレットを造粒する押出成形機である。樹脂成形機1は、図1に示すように、スクリュ2と、シリンダ3と、第1の開口としてのホッパー口4と、第2の開口としての吐出口5と、スクリュ駆動部(図示せず)と、ヒータ7と、を備えている。繊維強化樹脂組成物は、ベース樹脂と、繊維状充填材と、からなる。
A
スクリュ2は、全体として長尺な略円柱状に形成されている。スクリュ2は、繊維状充填材による摩耗を低減させるため、耐摩耗性の高い金属部材から形成されている。図2に示すように、スクリュ2の外径D(即ち、スクリュ2の軸心と後述するフライト22の先端22aとの間の距離の二倍値)は、略一定に形成されている。スクリュ2は、スクリュ2の外径Dに対するスクリュ2の長さLの比率(スクリュ2の長さ/スクリュ2の外径、即ち、スクリュ2のL/D)が36になるように形成されている。スクリュ2は、軸部21と、フライト22と、溝23と、を有している。
The
軸部21は、長尺な円柱状に形成されている。フライト22は、軸部21の外周面21aから立設されている。フライト22は、軸部21の長手方向の略全長に亘って設けられ、螺旋状に形成されている。溝23は、軸部21の外周面21aと、軸部21の外周面21aと略直交し且つ互いに間隔をあけて相対するフライト22の外表面と、から構成され、断面形状が略コの字状に形成されている。溝23は、螺旋状に形成されたフライト22の間に形成され、フライト22と同様にスクリュ2の外周面に螺旋状に形成されている。繊維強化樹脂組成物は、溝23内を通ってホッパー口4から吐出口5に向かって搬送される。
The
また、スクリュ2は、ホッパー口4側に配される供給部24と、供給部24に連なる圧縮部25と、圧縮部25に連なり吐出口5側に配される計量部26と、を備えている。供給部24と圧縮部25と計量部26とは、それぞれ、スクリュ2の長手方向に沿った一部分の呼称である。供給部24と圧縮部25と計量部26とは、スクリュ2の長手方向に沿って並んで設けられている。
The
供給部24は、ホッパー口4からシリンダ3内に供給された繊維強化樹脂組成物を圧縮部25に向かって搬送し、搬送する間にヒータ7から供給される熱によって繊維強化樹脂組成物を予熱して圧縮部25に供給する。供給部24の軸部21の外径はその長手方向に一定に形成されている。
The
圧縮部25は、供給部24から搬送された繊維強化樹脂組成物を計量部26に向かって搬送する間に、ヒータ7から供給される熱及びシリンダ3の内面との間に生じる剪断力によって繊維強化樹脂組成物を溶融する。圧縮部25の軸部21の外径は、その長手方向に一定に形成され又は供給部24から離れて計量部26に向かうにしたがって徐々に大きく形成されている。
The compressing
計量部26は、圧縮部で溶融された繊維強化樹脂組成物を一定時間に一定量(即ち、計量して)、吐出口5に向かって搬送する。計量部26の軸部21の外径はその長手方向に一定に形成されているとともに、供給部24の軸部21の外径と同じ又は供給部24の軸部21の外径より大きく形成されている。また、計量部26は、吐出口5側の端部及びその近傍に繊維強化樹脂組成物の混練を促進するための混練部26aを備えている。
The
混練部26aは、例えば、図3に示すように、フライト22より周方向に対する傾斜が大きくなるように形成されたサブフライト221を有するBM型のスクリュ形状や、図4に示すように、計量部26の吐出口5側に、スクリュ2の軸心方向に対して同方向に傾斜され且つ交互に配設された凹部及び凸部を有するダルメージ型のスクリュ形状等に形成されている。
As shown in FIG. 3, the kneading
このように、計量部26に混練部26aを設けることにより、繊維強化樹脂組成物を十分に混練することができ、計量部26に至るまで溶融せずに残っている繊維強化樹脂組成物を確実に溶融させることができるので、溶け残った繊維強化樹脂組成物が吐出口5の手前に滞留することを防止することができ、そのため、吐出口5からの吐出量を一定にすることができる。
Thus, by providing the kneading
スクリュ2は、計量部26の軸部21の外周面21aとフライト22の先端22aとの間の距離D3に対する供給部の軸部21の外周面21aとフライト22の先端22aとの間の距離D1の比率D1/D3(即ち、上述した距離比率)が、1.0以上で且つ1.2以下となるように形成されている。そして、スクリュ2は、170rpm以上で且つ200rpm以下の回転数で回転される。この比率D1/D3が1.0より小さくなると、若しくは、回転数が170rpmより小さくなると、剪断力が小さくなりすぎて繊維強化樹脂組成物を十分に溶融することができない。特に、比率D1/D3が1.0より小さいと、繊維強化樹脂組成物が圧縮されなくなるため、繊維強化樹脂組成物に含まれる空気等を抜くことができなくなる。また、比率D1/D3が1.2より大きくなると、若しくは、回転数が200rpmより大きくなると、剪断力が大きくなりすぎて多くの繊維状充填材が折損してしまう。
The
また、スクリュ2は、計量部26の長さL3に対する供給部24の長さL1の比率L1/L3が、3以上で且つ4以下であるとともに、計量部26の長さL3に対する圧縮部25の長さL2の比率L2/L3が、2.5以上で且つ3.6以下となるように形成されている。このようにすることで、供給部24において繊維強化樹脂組成物を十分に予熱して溶融させることができるとともに、圧縮部25での圧力による繊維状充填材の折損を防止することができる。特に、供給部24の長さL1が、圧縮部25の長さL2と同一または概ね同一で且つ計量部26の長さL3より長くなるように形成されていることが好ましい。本実施形態においては、供給部24の長さL1を500mm、圧縮部の長さL2を500mm、計量部の長さL3を140mmにしている。
Further, in the
シリンダ3は、図1に示すように、円筒状に設けられ、スクリュ2を内部に収容する。シリンダ3は、繊維状充填材による摩耗を低減させるため、耐摩耗性の高い金属部材から形成されている。シリンダ3の内径は、略一定に形成されるとともに、スクリュ2の外径よりわずかに大きく設けられている。
As shown in FIG. 1, the
ホッパー口4は、シリンダ3内に連なった開口である。ホッパー口4は、シリンダ3の基端部3aに設けられている。ホッパー口4を介して、シリンダ3内に繊維強化樹脂組成物が供給される。ホッパー口4には、鉛直方向に配置されたホッパー41が取り付けられている。ホッパー41は、全体形状が略漏斗状に形成されている。ホッパー41内には前述した端材を粉砕した繊維強化樹脂組成物が収納され、ホッパー口4に繊維強化樹脂組成物を供給する。
The hopper port 4 is an opening continuous in the
吐出口5は、シリンダ3内に連なった開口である。吐出口5は、シリンダ3の先端部3bに設けられている。シリンダ3内で溶融混練された繊維強化樹脂組成物は、吐出口5を通ってシリンダ3外に吐出される。吐出口5には、ブレーカプレート51と、ダイ54と、が取り付けられている。
The discharge port 5 is an opening continuous in the
ブレーカプレート51は、金属部材等から形成され、平板円状に形成されている。ブレーカプレート51には、該プレートの厚さ方向に沿って該プレートを貫通した孔が複数設けられている。
The
前述した構成のブレーカプレート51は、シリンダ3内の背圧を上げて繊維強化樹脂組成物の流れを制御することによって繊維強化樹脂組成物を確実に溶融する機能も有する。これによって、例えば、比率D1/D3が小さい(即ち、剪断力が小さい)スクリュ2によってもより確実に繊維強化樹脂組成物を溶融することができる。
The
ダイ54は、金属部材等から形成され、例えば、筒状に形成されている。ブレーカプレート51を通った溶融した繊維強化樹脂組成物は、ダイ54内を通って所望の形状に成形される。
The
スクリュ駆動部は、モータ等から構成されている。スクリュ駆動部は、シリンダ内に収容されたスクリュ2を、その軸心を中心に回転自在に軸支するとともに、該軸心を中心としてスクリュ2を回転駆動する。
The screw drive unit is composed of a motor or the like. The screw driving unit pivotally supports the
ヒータ7は、図1に示すように、シリンダ3の外壁に沿い全周に亘って埋設されている。ヒータ7は、帯板状のプレートヒータである。ヒータ7は、勿論、バンド状のバンドヒータであっても良い。ヒータ7はシリンダ3内に熱を供給し、この熱によってシリンダ3内の繊維強化樹脂組成物を溶融(加熱流動化)する。ヒータ7はシリンダ3の長手方向に沿って複数設けられている。
As shown in FIG. 1, the
ヒータ7は、シリンダ3内のスクリュ2の供給部24が配される部分に熱を供給するヒータ71と、供給部24が配される部分と圧縮部25が配される部分とにまたがって熱を供給するヒータ72と、圧縮部25が配される部分に熱を供給するヒータ73と、圧縮部25が配される部分と計量部26が配される部分とにまたがって熱を供給するヒータ74と、ブレーカプレート51及びダイ54に熱を供給するヒータ75と、からなり、各部分に異なる温度の熱を供給可能である。
The
ヒータ71及びヒータ72は、後述する繊維強化樹脂組成物のベース樹脂が変質する温度である分解開始温度より50℃低い温度以上で且つ該分解開始温度より20℃低い温度以下の温度(好ましくは分解開始温度より20℃低い温度)をシリンダ3に供給するように設定されている。また、ヒータ73及びヒータ74は、ヒータ71及びヒータ72より低い温度であるとともに、上述のベース樹脂が溶融する溶融温度より35℃高い温度以上で且つ該溶融温度より75℃高い温度以下の温度(好ましくは溶融温度より35℃高い温度)をシリンダ3に供給するように設定されている。
The
本実施形態においては、分解開始温度が350℃、溶融温度が225℃のベース樹脂を用いており、そして、ヒータ71及びヒータ72がそれぞれ330℃の熱をシリンダ3に供給するように設定され、ヒータ73、ヒータ74、及び、ヒータ75がそれぞれ260℃の熱をシリンダ3に供給するように設定されている。
In the present embodiment, a base resin having a decomposition start temperature of 350 ° C. and a melting temperature of 225 ° C. is used, and the
なお、これら設定は一例であり、他にも、例えば、ヒータ71を分解開始温度より50℃低い温度以上で且つ分解開始温度より20℃低い温度以下の温度(好ましくは、分解開始温度より20℃低い温度)をシリンダ3に供給するように設定し、ヒータ72からヒータ74に向かって徐々に温度が低くなるように設定するとともに、ヒータ74を溶融温度より35℃高い温度以上で溶融温度より75℃高い温度以下の温度(好ましくは、溶融温度より35℃高い温度)をシリンダ3に供給するように設定してもよい。
These settings are merely examples. For example, the temperature of the
繊維強化樹脂組成物は、ベース樹脂と繊維状充填材とから構成される。ベース樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂が多く用いられる。不飽和ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート等が挙げられる。また、ベース樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド樹脂等を用いても良い。なお、ベース樹脂は、これらのみに限定されるものではなく、本発明の目的に反しない限りこれら以外のベース樹脂であっても良い。 The fiber reinforced resin composition is composed of a base resin and a fibrous filler. As the base resin, an unsaturated polyester resin is often used. Examples of the unsaturated polyester resin include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polycyclohexane terephthalate. The base resin may be polypropylene, polyethylene, polyamide resin, or the like. In addition, base resin is not limited only to these, Base resins other than these may be sufficient unless it is contrary to the objective of this invention.
繊維状充填材は、例えば、ガラス繊維(グラスファイバ)、カーボン繊維、アラミド繊維等が挙げられる。繊維状充填材は、ベース樹脂に添加され、ベース樹脂の機械的強度を向上させる。繊維状充填材の硬度が比較的高い場合、シリンダ3内で繊維強化樹脂組成物が溶融される際に大きな剪断力を受けると繊維状充填材が折損して繊維状充填材による強度向上性が低下してしまう。なお、繊維状充填材は、これらのみに限定されるものではなく、本発明の目的に反しない限りこれら以外の繊維状充填材であっても良い。
Examples of the fibrous filler include glass fiber (glass fiber), carbon fiber, and aramid fiber. The fibrous filler is added to the base resin and improves the mechanical strength of the base resin. When the fibrous filler has a relatively high hardness, when the fiber reinforced resin composition is melted in the
前述した繊維強化樹脂組成物としては、例えば、ベース樹脂としてのポリブチレンテレフタレートに繊維状充填材としてのガラス繊維を30%含有させた、トレコン 1101−G30(東レ社製)が挙げられる。この繊維強化樹脂組成物は、初期形状はペレット形状となっている。なお、繊維強化樹脂組成物は、これらのみに限定されるものではなく、本発明の目的に反しない限りこれら以外の繊維強化樹脂組成物であっても良い。 Examples of the fiber reinforced resin composition described above include Toraycon 1101-G30 (manufactured by Toray Industries, Inc.), in which 30% glass fiber as a fibrous filler is contained in polybutylene terephthalate as a base resin. This fiber reinforced resin composition has an initial shape of a pellet shape. In addition, a fiber reinforced resin composition is not limited only to these, As long as it is not contrary to the objective of this invention, fiber reinforced resin compositions other than these may be sufficient.
前述した構成の樹脂成形機1を用いて繊維強化樹脂組成物を成形する際には、まず、前述した端材をホッパー41に投入して、該端材をシリンダ3のホッパー口4からシリンダ3内に供給する、繊維強化樹脂組成物は、スクリュ2の供給部24の溝23内に供給され、スクリュ2が回転することによって供給部24の溝23内から圧縮部25の溝23内、計量部26の溝23内へと順次搬送される。
When the fiber reinforced resin composition is molded using the
供給部24では、ヒータ71及びヒータ72から供給される熱によって繊維強化樹脂組成物が予熱及び溶融される。圧縮部25には供給部24において溶融された繊維強化樹脂組成物が搬送され、圧縮部25ではヒータ72及びヒータ73から供給される熱によって溶融状態を維持しつつ、繊維強化樹脂組成物を計量部26へ搬送する。
In the
そして、溶融された繊維強化樹脂組成物は、計量部26においてヒータ74から供給される熱によって溶融状態を維持しつつ、混練部26aにおいてさらに混練を促進されたあと、ブレーカプレート51、及び、ダイ54へと搬送される。繊維強化樹脂組成物は、ダイ54を通り抜けたあとに冷却固化され、線状に成形されたあとに短く切断されて再ペレット化され、リペレットとなる。
The melted fiber reinforced resin composition is maintained in a molten state by the heat supplied from the
本実施形態では、計量部26の軸部21の外周面21aとフライト22の先端22aとの間の距離D3に対する供給部24の軸部21の外周面21aとフライト22の先端22aとの間の距離D1の比率D1/D3が、1.0以上で且つ1.2以下であるとともに、スクリュ2の回転数が、170rpm以上で且つ200rpm以下であるので、繊維強化樹脂組成物に対する剪断力と繊維強化樹脂組成物の吐出量とを適切に均衡させることができる。
In this embodiment, the distance between the outer
また、計量部26の長さL3に対する供給部24の長さL1の比率L1/L3が、3以上で且つ4以下であるとともに、計量部26の長さL3に対する圧縮部25の長さL2の比率L2/L3が、2.5以上で且つ3.6以下であるので、計量部26の長さL3に対して供給部24の長さL1を十分に長くすることができ、そのため、繊維強化樹脂組成物の予熱を十分に行うことができ、また、計量部26の長さL3に対して圧縮部25の長さL2を十分に長くすることができ、そのため、計量部26に向かい圧縮部25の軸部21の外径が徐々に大きくなる割合を小さくすることができる。
The ratio L1 / L3 of the length L1 of the
また、シリンダ3内の供給部24が配される部分に熱を供給するヒータ71及びヒータ72の温度が、繊維強化樹脂組成物のベース樹脂の分解開始温度より50℃低い温度以上で且つ該分解開始温度より20℃低い温度以下であるとともに、シリンダ3内の計量部26が配される部分に熱を供給するヒータ74の温度が、シリンダ3内の供給部24が配される部分に熱を供給するヒータの温度より低く、ベース樹脂の溶融温度より35℃高い温度以上で且つ該溶融温度より75℃高い温度以下であるので、供給部24においてベース樹脂が変質する分解開始温度に近い温度を供給することができ、また、計量部26においてベース樹脂の溶融温度より高い温度を供給することができる。
Further, the temperature of the
また、計量部26が、吐出口5側の端部に繊維強化樹脂組成物の混練を促進する混練部26aを備えているので、計量部26において繊維強化樹脂組成物を十分に混練することができる。
In addition, since the measuring
以上より、本発明によれば、繊維強化樹脂組成物に対する剪断力と繊維強化樹脂組成物の吐出量とを適切に均衡させることができるので、繊維状充填材の折損を防止するとともに、十分な吐出量を得ることができる。 As described above, according to the present invention, the shearing force on the fiber reinforced resin composition and the discharge amount of the fiber reinforced resin composition can be appropriately balanced, so that the fibrous filler can be prevented from being broken and sufficient. A discharge amount can be obtained.
また、供給部24において繊維強化樹脂組成物の予熱を十分に行うことができ、また、圧縮部25の長手方向に沿って圧縮部25の軸部21の外径が徐々に大きくなる割合を小さくすることができるので、十分に予熱を行うことにより繊維強化樹脂組成物の溶融を促進するとともに、圧縮部25の軸部21の外径が徐々に大きくなる割合を小さくすることにより繊維強化樹脂組成物にゆっくりと剪断力を加えることができ、そのため、繊維状充填材の折損を防止することができる。
Further, the fiber reinforced resin composition can be sufficiently preheated in the
また、供給部24においてベース樹脂が変質する分解開始温度に近い温度を供給することができ、また、計量部26においてベース樹脂の溶融温度より高い温度を供給することができるので、繊維強化樹脂組成物を十分に溶融させることができるとともに、繊維強化樹脂組成物の計量まで溶融状態を保つことができ、そのため、繊維強化樹脂組成物の不十分な溶融による繊維状充填材の折損や成形物の樹脂ムラを防止することができる。
Further, since the
また、混練部26aによって繊維強化樹脂組成物を十分に混練することができるので、計量後の繊維強化樹脂組成物に溶融が不十分なものが含まれることがなくなり、ブレーカプレート51やダイ54の手前で溶け残った繊維強化樹脂組成物が滞留してしまうことを防止することができる。
In addition, since the fiber reinforced resin composition can be sufficiently kneaded by the kneading
(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態を示す樹脂成形機を、図5を参照して説明する。上述した第1の実施形態は、シリンダ内の空気等を抜くためのベント孔を備えないノーベント式の樹脂成形機であったが、この第2の実施形態はベント孔を備えたベント式の樹脂成形機である。
(Second Embodiment)
Below, the resin molding machine which shows the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. The first embodiment described above is a no vent type resin molding machine that does not include a vent hole for extracting air or the like in the cylinder. However, the second embodiment is a vent type resin that includes a vent hole. It is a molding machine.
図5は、本発明に係るベント式の樹脂成形機1Aを示した図である。樹脂成形機1Aは、図5に示すように、スクリュ102と、シリンダ3と、第1の開口としてのホッパー口4と、第2の開口としての吐出口5と、第3の開口としてのベント孔6と、スクリュ駆動部(図示せず、第1の実施形態と同一のもの)と、ヒータ8と、を備えている。同図において、前述した第1の実施形態と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
FIG. 5 is a view showing a bent type resin molding machine 1A according to the present invention. As shown in FIG. 5, the resin molding machine 1A includes a
スクリュ102は、全体として長尺な略円柱状に形成されている。スクリュ102は、繊維状充填材による摩耗を低減させるため、耐摩耗性の高い金属部材から形成されている。スクリュ102の外径(即ち、スクリュ2の軸心と後述するフライト22の先端22aとの間の距離の二倍値)は、略一定に形成されている。
The
スクリュ102は、長尺な円柱形状に形成された軸部21と、軸部21の外周面から立設し且つ軸部21の長手方向の略全長に亘って螺旋状に形成されたフライト22と、軸部21の外周面と、軸部21の外周面と略直交し且つ互いに間隔をあけて相対するフライト22の外表面と、から構成され、断面形状が略コの字状に形成された溝23と、を有している。溝23も、フライト22と同様に、軸部21の長手方向の略全長に亘って螺旋状に形成されている。
The
スクリュ102は、ホッパー口4側に配される第1ステージ部S1と、第1ステージ部S1に連なり吐出口5側に配される第2ステージ部S2と、を備えている。第1ステージ部S1と第2ステージ部S2とは、それぞれスクリュ102の長手方向に沿った一部分の呼称である。
The
第1ステージ部S1は、上述した第1の実施形態におけるスクリュ2と同じ形状に形成されており、供給部24、圧縮部25、及び、計量部26がシリンダ3の基端部3aから先端部3bに向かって順次連接して設けられている。また、計量部26には、その吐出口5側の端部及びその近傍に混練部26aが設けられている。
The first stage portion S1 is formed in the same shape as the
第2ステージ部S2は、請求項中の延長部に相当し、第1ステージ部S1の吐出口5側の端部に連ねて設けられている。第2ステージ部S2は、第1ステージ部S1の計量部26に連なるベント部27と、ベント部27に連なる第2圧縮部28と、第2圧縮部28に連なり吐出口5近傍に配された第2計量部29と、を備えている。ベント部27と第2圧縮部28と第2計量部とは、それぞれスクリュ102の長手方向に沿った一部分の呼称である。
The second stage portion S2 corresponds to an extension portion in the claims, and is provided continuously to the end portion on the discharge port 5 side of the first stage portion S1. The second stage part S2 is arranged in the vicinity of the discharge port 5 and connected to the
ベント部27は、その軸部21の外径が第1ステージ部S1の計量部26より小さく且つ長手方向に一定に形成されている。第2圧縮部28は、ベント部27に連なり且つその軸部21の外径がベント部27から離れるにしたがって徐々に大きく形成されている。第2計量部29は、第2圧縮部28に連なり且つその軸部21の外径が長手方向に一定に形成されている。本実施形態において、ベント部27の長さを300mm、第2圧縮部28の長さを125mm、第2計量部29の長さを250mmにしている。
The
ベント孔6は、シリンダ3内に連なった開口である。ベント孔6は、第2ステージ部S2の第1ステージ部S1と連接された端部近傍(即ち、第2ステージ部S2の混練部26a側の端部近傍)に、上方に向けて開口されている。ベント孔6は、繊維強化樹脂組成物に含まれる空気若しくは揮発性物質をシリンダ3から排出して、成形品に気泡が生じることを防ぐ。
The vent hole 6 is an opening continuous in the
ヒータ8は、第1の実施形態におけるヒータ7と同一のものであり、シリンダ3の外壁に沿い全周に亘って埋設されている。ヒータ8は、シリンダ3内のスクリュ102の供給部24が配される部分に熱を供給するヒータ81と、供給部24が配される部分と圧縮部25が配される部分とにまたがって熱を供給するヒータ82と、圧縮部25が配される部分に熱を供給するヒータ83と、圧縮部25が配される部分と計量部26が配される部分とベント部27が配される部分とにまたがって熱を供給するヒータ84と、ベント部27が配される部分と第2圧縮部28が配される部分とにまたがって熱を供給するヒータ85と、第2圧縮部28が配される部分と第2計量部29が配される部分にまたがって熱を供給するヒータ86と、第2計量部29が配される部分とブレーカプレート51及びダイ54に熱を供給するヒータ87と、からなり、各部分に異なる温度の熱を供給可能である。
The
ヒータ81、ヒータ82、及び、ヒータ83は、繊維強化樹脂組成物のベース樹脂の分解開始温度より50℃低い温度以上で且つ該分解開始温度より20℃低い温度以下の温度(好ましくは分解開始温度より20℃低い温度)をシリンダ3に供給するように設定されている。また、ヒータ84、ヒータ85、ヒータ86、及び、ヒータ87は、ヒータ81、ヒータ82、及び、ヒータ83より低い温度であるとともに、上述のベース樹脂の溶融温度より35℃高い温度以上で且つ該溶融温度より75℃高い温度以下の温度(好ましくは溶融温度より35℃高い温度)をシリンダ3に供給するように設定されている。
The
本実施形態においては、分解開始温度が350℃、溶融温度が225℃のベース樹脂を用いており、そして、ヒータ81、ヒータ82、及び、ヒータ83がそれぞれ330℃の熱をシリンダ3に供給するように設定され、ヒータ84、ヒータ85、ヒータ86、及び、ヒータ87がそれぞれ260℃の熱をシリンダ3に供給するように設定されている。
In this embodiment, a base resin having a decomposition start temperature of 350 ° C. and a melting temperature of 225 ° C. is used, and the
なお、これら設定は一例であり、他にも、例えば、ヒータ81を分解開始温度より50℃低い温度以上で且つ分解開始温度より20℃低い温度以下の温度(好ましくは、分解開始温度より20℃低い温度)をシリンダ3に供給するように設定し、ヒータ82からヒータ87に向かって徐々に温度が低くなるように設定するとともに、ヒータ87を溶融温度より35℃高い温度以上で且つ溶融温度より75℃高い温度以下の温度(好ましくは、溶融温度より35℃高い温度)をシリンダ3に供給するように設定してもよい。
These settings are merely examples. For example, the temperature of the
前述した構成の樹脂成形機1Aを用いて繊維強化樹脂組成物を成形する際には、まず、前述した端材をホッパー41に投入して、該端材をシリンダ3のホッパー口4からシリンダ3内に供給する、繊維強化樹脂組成物は、スクリュ102の供給部24の溝23内に供給され、スクリュ102が回転することによって供給部24の溝23内、圧縮部25の溝23内、計量部26の溝23内、ベント部27の溝23内、第2圧縮部28の溝23内、及び、第2計量部29の溝23内、へと順次搬送される。
When the fiber reinforced resin composition is molded using the resin molding machine 1A having the above-described configuration, first, the above-described end material is put into the
供給部24では、ヒータ81及びヒータ82から供給される熱によって繊維強化樹脂組成物が予熱及び溶融される。圧縮部25には供給部24において溶融された繊維強化樹脂組成物が搬送され、圧縮部25ではヒータ82及びヒータ83から供給される熱によって溶融状態を維持しつつ、繊維強化樹脂組成物を計量部26へ搬送する。
In the
そして、溶融された繊維強化樹脂組成物は、計量部においてヒータ84から供給される熱によって溶融状態を維持しつつ、混練部26aにおいてさらに混練を促進されたあと、ベント部27を通過しつつ、繊維強化樹脂組成物に含まれていた空気又は揮発性物質がシリンダ3内からベント孔6を通って排出される。
The melted fiber reinforced resin composition is maintained in a molten state by the heat supplied from the
そして、ベント部27を通過した繊維強化樹脂組成物は、ヒータ85、ヒータ86,ヒータ87によって供給される熱によって溶融状態を維持しつつ、第2圧縮部28において再度圧縮されながら第2計量部29に搬送され、第2計量部29において所定の吐出量に計量されたのち、ブレーカプレート51、及び、ダイ54へと搬送される。繊維強化樹脂組成物は、ダイ54を通り抜けたあとに冷却固化され、線状に成形されたあとに短く切断されて再ペレット化され、リペレットとなる。
Then, the fiber reinforced resin composition that has passed through the
本実施形態では、スクリュ102が、混練部26aに連なり設けられた第2ステージ部S2を有し、そして、第2ステージ部S2の混練部26a側の近傍にシリンダ3内で発生したガスを排出するためのベント孔6が設けられているので、第2ステージ部S2のベント孔6が設けられた部分に、混練部26aによって十分に混練された繊維強化樹脂組成物を供給することができる。
In the present embodiment, the
以上より、本発明によれば、第1の実施形態における効果に加えて、第2ステージ部S2のベント孔6が設けられた部分に、混練部26aによって十分に混練された繊維強化樹脂組成物を供給することができるので、ベント孔6から溶融が不十分な繊維強化樹脂組成物が吐出されてしまうことなく、シリンダ3内の空気や揮発性物質を排出することができる。
As mentioned above, according to this invention, in addition to the effect in 1st Embodiment, the fiber reinforced resin composition fully kneaded by the kneading
本発明者らは、上述した第1の実施形態で示した樹脂成形機1と、繊維強化樹脂組成物として、東レ社製 トレコン1101−G30(成形前の繊維状充填材の長さ410μm、溶融温度225℃、分解開始温度350℃)と、を用い、以下に示す試験を実施して本発明の効果を確認した。
The present inventors, as the
(試験1)
試験1では、樹脂成形機1のスクリュ2の形状(即ち、上述した比率D1/D3)及びスクリュ2の回転数と、樹脂成形機1の吐出量及び繊維状充填材の長さと、の関係について確認を行った。
(Test 1)
In
樹脂成形機1に組み込まれ、全長Lと外径Dの比L/Dが36、供給部24の長さL1が500mm、圧縮部25の長さL2が500mm、計量部26の長さL3が140mm、に同一に形成され、比率D1/D3がそれぞれ異なる(比率D1/D3=1、1.2、1.4、1.6、1.8の5種類)ように形成された複数のスクリュ2を作製する。そして、ヒータ71の温度を330℃、ヒータ72の温度を330℃、ヒータ73の温度を260℃、ヒータ74の温度を260℃、ヒータ75の温度を260℃、に設定し、上記複数のスクリュ2のそれぞれにおいて、回転数を90、130、170、200、250rpmとして押出成形を行い、繊維強化樹脂組成物の吐出量および吐出された繊維強化樹脂組成物に含まれる繊維状充填材の長さ(任意に抽出した200本の繊維状充填材の平均長さ)を測定し、以下の判定基準に基づいて判定を行った。
○ 吐出量100kg/h以上で且つ繊維状充填材の長さ400μm以上
× 吐出量100kg/h未満、若しくは、繊維状充填材の長さ400μm未満
測定結果及び判定を表1に示す。
Incorporated into the
○ The discharge amount is 100 kg / h or more and the length of the fibrous filler is 400 μm or more × The discharge amount is less than 100 kg / h or the length of the fibrous filler is less than 400 μm.
表1の測定結果から、比率D1/D3が1若しくは1.2で、回転数が170rpm若しくは200rpmの組み合わせのときのみ上述の判定基準を満足し、(即ち、○)、それ以外の場合は、吐出量が不足したり、繊維状充填材の長さが短くなったりして、判定基準を満足しなかった(即ち、×)。したがって、スクリュ2の比率D1/D3を1.0以上で且つ1.2以下にするとともに、スクリュ2の回転数を170rpm以上で200rpm以下にすることで、繊維状充填材の折損を防止するとともに、十分な吐出量を得られることが、上述の測定から明らかになった。
From the measurement result of Table 1, the above-mentioned criterion is satisfied only when the ratio D1 / D3 is 1 or 1.2 and the rotational speed is 170 rpm or 200 rpm (ie, ◯), otherwise The amount of discharge was insufficient or the length of the fibrous filler was shortened, so that the determination criteria were not satisfied (ie, x). Accordingly, the ratio D1 / D3 of the
(試験2)
試験2では、樹脂成形機1のスクリュ2の形状(即ち、供給部24の長さL1、圧縮部25の長さL2、計量部26の長さL3)と、繊維強化樹脂組成物の溶融状態と、の関係について確認を行った。
(Test 2)
In
樹脂成形機1に組み込まれ、全長Lと外径Dの比L/Dが36、比率D1/D3が1.2、に同一に形成され、計量部26の長さL3に対する供給部24の長さL1の比率L1/L3、及び、計量部26の長さL3に対する圧縮部25の長さL2の比率L2/L3がそれぞれ異なる(比率L1/L3=0.5〜6.5で間隔0.5刻み、比率L2/L3=0.5〜6.5で間隔0.5刻み(一部の間隔は0.6若しくは0.4))ように形成された複数のスクリュ2を作製する。そして、ヒータ71の温度を330℃、ヒータ72の温度を330℃、ヒータ73の温度を260℃、ヒータ74の温度を260℃、に設定し、スクリュ2の回転数を180rpmとして押出成形を行い、吐出された繊維強化樹脂組成物を目視して、その溶融状態について以下の判定基準に基づいて判定を行った。
○ 繊維強化樹脂組成物が均一に混練されており、溶融が十分に行われている。
× 繊維強化樹脂組成物に溶融ムラがあり、溶融が不十分な箇所が確認された。
判定結果を表2に示す。
Built in the
○ The fiber reinforced resin composition is uniformly kneaded and sufficiently melted.
× The fiber reinforced resin composition has uneven melting, and a portion where the melting was insufficient was confirmed.
Table 2 shows the determination results.
表2の判定結果から、比率L1/L3が3、3.5、若しくは、4で、且つ、比率L2/L3が2.5、3、若しくは、3.6の組み合わせのときのみ判定結果が良好(即ち、○)となり、それ以外のときは、判定結果が不正(即ち、×)となった。したがって、スクリュ2の比率L1/L3を3以上で且つ4以下にするとともに、比率L2/L3を2.5以上で且つ3.6以下にすることで、繊維強化樹脂組成物を十分に溶融できることが、上述の測定から明らかになった。
From the determination result of Table 2, the determination result is good only when the ratio L1 / L3 is 3, 3.5, or 4 and the ratio L2 / L3 is 2.5, 3, or 3.6. (I.e., ◯). Otherwise, the determination result was incorrect (i.e., x). Therefore, the fiber reinforced resin composition can be sufficiently melted by setting the ratio L1 / L3 of the
(試験3)
試験3では、樹脂成形機1のヒータ7の温度設定と、繊維強化樹脂組成物の溶融状態及び繊維状充填材の折損状態と、の関係について確認を行った。
(Test 3)
In
樹脂成形機1に組み込まれ、全長Lと外径Dとの比L/Dが36、供給部24の長さL1が500mm、圧縮部25の長さL2が500mm、計量部26の長さL3が140mm、比率D1/D3が1.2、に形成されたスクリュ2を作製する。このスクリュ2の回転数は180rpmに設定されている。そして、ヒータ71及びヒータ72と、ヒータ73及びヒータ74と、の温度の組み合わせがそれぞれ異なる(ヒータ71及びヒータ72=200、230、260、300、330、360、ヒータ73及びヒータ74=200、230、260、300、330、360)ように設定し、ヒータ75の温度をヒータ74の温度と同一に設定して、押出成形を行い、吐出された繊維強化樹脂組成物を目視するとともに、吐出された繊維強化樹脂組成物に含まれる繊維状充填材の折損状態(任意に抽出した200本の繊維状充填材の折損の有無)を確認して、以下の判定基準に基づいて判定を行った。
◎ 溶融状態良好且つ繊維状充填材の折損がほとんど無し(折損割合5%未満)
○ 溶融状態良好且つ繊維状充填材の折損が少ない(折損割合20%未満)
△ 溶融状態良好且つ繊維状充填材の折損が少ない(折損割合20%未満)がシリンダ内に留まる時間が長いとベース樹脂の分解発生
× 溶融不十分、溶融状態は良好であるが繊維状充填材の折損が多い(折損割合20%以上)、若しくは、ベース樹脂の分解発生
判定結果を表3に示す。
Incorporated into the
◎ Good melt condition and almost no breakage of fibrous filler (breakage ratio less than 5%)
○ Good melt condition and little breakage of fibrous filler (breakage ratio less than 20%)
△ Good melting state and little breakage of fibrous filler (breakage ratio less than 20%) but long staying in cylinder causes base resin to be decomposed × insufficiently melted, molten state is good but fibrous filler Table 3 shows the results of determining whether or not the base resin is decomposed (breakage ratio is 20% or more).
表3の判定結果から、ヒータ71及びヒータ72の温度が300℃若しくは330℃で、且つ、ヒータ73及びヒータ74の温度が260℃若しくは300の組み合わせのときのみ、許容できる判定結果(即ち、◎、○、△)となり、それ以外のときは、繊維強化樹脂組成物の溶融状態及び繊維状充填材の折損状態の少なくとも一方が不正となる判定結果(即ち、×)となった。したがって、供給部24に熱を供給するヒータ71及びヒータ72の温度を300℃以上で且つ330℃以下(即ち、分解開始温度より50℃低い温度以上で且つ分解開始温度より20℃低い温度以下)にするとともに、計量部26に熱を供給するヒータ74の温度を260℃以上で且つ300℃以下(即ち、溶融温度より35℃高い温度以上で且つ溶融温度より75℃高い温度以下)にすることで、繊維強化樹脂組成物の溶融状態を良好にできるとともに、繊維状充填材の折損を少なくすることができることが、上述の測定から明らかになった。また、特に、ヒータ71及びヒータ72の温度を330℃にするとともに、ヒータ73及び74の温度を260℃にすることで、最も良好な溶融状態が得られ且つ繊維状充填材の折損を防止できることが判った。
From the determination results shown in Table 3, only when the temperature of the
なお、上述した各実施形態の樹脂成形機において示した構成は一例であって、樹脂成形機の構成や繊維強化樹脂組成物の種類等によって、スクリュ形状やヒータ配置及び温度等は適宜調整されるものである。 In addition, the structure shown in the resin molding machine of each embodiment mentioned above is an example, Comprising: A screw shape, heater arrangement | positioning, temperature, etc. are suitably adjusted with the structure of a resin molding machine, the kind of fiber reinforced resin composition, etc. Is.
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, embodiment mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1、1A 樹脂成形機
2、102 スクリュ
3 シリンダ
4 ホッパー口(第1の開口)
5 吐出口(第2の開口)
6 ベント孔(第3の開口)
7、8 ヒータ
21 軸部
22 フライト
23 溝
24 供給部
25 圧縮部
26 計量部
26a 混練部
27 ベント部
28 第2圧縮部
29 第2計量部
D1 供給部の軸部の外周面とフライトの先端との間の距離
D3 計量部の軸部の外周面とフライトの先端との間の距離
L1 供給部の長さ
L2 圧縮部の長さ
L3 計量部の長さ
S1 第1ステージ部
S2 第2ステージ部(延長部)
1, 1A
5 Discharge port (second opening)
6 Vent hole (third opening)
7, 8
Claims (5)
前記スクリュが、前記第1の開口側に配され且つ前記軸部の外径がその長手方向に一定に形成された供給部と、前記供給部に連なる圧縮部と、前記圧縮部に連なり且つ前記軸部の外径がその長手方向に一定に形成された計量部と、を備え、そして、
前記計量部の前記軸部の外周面と前記フライトの先端との間の距離に対する前記供給部の前記軸部の外周面と前記フライトの先端との間の距離の比率が、1.0以上で且つ1.2以下であるとともに、
前記スクリュの回転数が、170rpm以上で且つ200rpm以下である
ことを特徴とする樹脂成形機。 A screw having a shaft portion and a flight erected from the outer peripheral surface of the shaft portion; a cylinder housing the screw therein; a heater for supplying heat into the cylinder; and a base end portion of the cylinder A first opening through which a fiber-reinforced resin composition comprising a base resin and a fibrous filler is supplied, and the melt-kneaded material provided in the tip of the cylinder and melt-kneaded in the cylinder. In a resin molding machine provided with a second opening from which the fiber-reinforced resin composition is discharged,
The screw is disposed on the first opening side and the shaft portion has a constant outer diameter formed in the longitudinal direction thereof, a compression portion connected to the supply portion, a compression portion connected to the compression portion, and the compression portion A measuring portion having an outer diameter of the shaft portion formed constant in its longitudinal direction, and
The ratio of the distance between the outer peripheral surface of the shaft portion of the supply unit and the front end of the flight to the distance between the outer peripheral surface of the shaft portion of the measuring unit and the front end of the flight is 1.0 or more. And 1.2 or less,
The resin molding machine characterized in that the number of rotations of the screw is 170 rpm or more and 200 rpm or less.
前記計量部の長さに対する前記圧縮部の長さの比率が、2.5以上で且つ3.6以下であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂成形機。 The ratio of the length of the supply unit to the length of the measuring unit is 3 or more and 4 or less,
2. The resin molding machine according to claim 1, wherein a ratio of a length of the compression unit to a length of the measuring unit is 2.5 or more and 3.6 or less.
前記シリンダ内の前記計量部が配される部分に熱を供給する前記ヒータの温度が、前記シリンダ内の前記供給部が配される部分に熱を供給する前記ヒータの温度より低く、前記ベース樹脂の溶融温度より35℃高い温度以上で且つ前記溶融温度より75℃高い温度以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂成形機。 The temperature of the heater that supplies heat to a portion of the cylinder where the supply unit is disposed is not less than 50 ° C. lower than the decomposition start temperature of the base resin and not more than 20 ° C. lower than the decomposition start temperature. With
A temperature of the heater that supplies heat to a portion of the cylinder in which the metering unit is disposed is lower than a temperature of the heater that supplies heat to a portion of the cylinder in which the supply unit is disposed; The resin molding machine according to claim 1, wherein the temperature is 35 ° C. higher than the melting temperature and 75 ° C. lower than the melting temperature.
前記延長部の前記混練部側の端部近傍に前記シリンダ内で発生したガスを排出するための第3の開口が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の樹脂成形機。 The screw has an extension part connected to the kneading part; and
The resin molding machine according to claim 4, wherein a third opening for discharging gas generated in the cylinder is provided in the vicinity of the end of the extension portion on the kneading portion side.
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