JP2014104597A - Plasticization apparatus and plasticization method of resin material including textile material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasticization apparatus and a plasticization method of a resin material that includes a textile material in which breakage of a textile material is reduced as much as possible, and a fiber of an on-target fiber length can be kept in a fraction of more than constant.SOLUTION: A plasticization apparatus 1 of a resin material r including a textile material f includes: a screw 5 disposed in an inner hole 2a of a heating cylinder 2; a resin supply hole 10 that is penetration-formed toward the inner hole 2a of the heating cylinder 2; a resin material feeder 6 that is disposed to communicate with the resin material supply hole 10; a textile material supply hole 27 that is penetration-formed performing eccentricity to an inner hole center 2b of the heating cylinder 2 at a front side than the resin supply hole 10; and a textile material feeder 7 that has a pushing-in mechanism 28 that is disposed to communicate with the textile material supply hole 27 and pushes the textile material in the inner hole 2a of the heating cylinder 2.

Description

本発明は、繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置および可塑化方法に関する。 The present invention relates to a plasticizing apparatus and a plasticizing method for a resin material containing a fiber material.

ガラス繊維や炭素繊維などの繊維材料を含む樹脂材料をスクリュが備えられた射出装置において可塑化し、射出を行うものとして、特許文献1ないし特許文献3に記載されたものが知られている。特許文献1は第1図に示されるように、シリンダ(加熱筒)の後方に樹脂材料の主原料投入口が設けられ、その前方にガラス繊維等の副原料投入口が設けられている。また副原料投入口の設けられている部分に対応する位置のスクリュはスクリュの軸の直径が前後の部分よりも細くなっている。従って前記の軸の直径が細くなっている部分で樹脂材料の圧力が開放された状態で、副原料投入口から繊維材料が供給されるようになっている。 Patent Documents 1 to 3 have been known as examples of plasticizing and injecting a resin material containing a fiber material such as glass fiber or carbon fiber in an injection device provided with a screw. In Patent Document 1, as shown in FIG. 1, a main raw material inlet for resin material is provided behind a cylinder (heating cylinder), and an auxiliary raw material inlet such as glass fiber is provided in front thereof. Further, the screw at the position corresponding to the portion where the auxiliary raw material inlet is provided has a screw shaft with a diameter smaller than that of the front and rear portions. Accordingly, the fiber material is supplied from the auxiliary raw material inlet in a state where the pressure of the resin material is released at the portion where the diameter of the shaft is thin.

また特許文献2についても加熱筒の中間部にガラスファイバー等の繊維を供給する入口パイプが接続されている。そして特許文献2では、5頁の図に示されるように、ガラスファイバー等はリールから供給され、減摩材とともにスクリュにより入口パイプを通じて加熱筒内に送られるようになっている。また特許文献3は、加熱筒の中間部にフィラー等の供給孔が設けられ、前記供給孔に対してスクリュ式の供給装置が接続されている。 Also in Patent Document 2, an inlet pipe for supplying fibers such as glass fibers is connected to an intermediate portion of the heating cylinder. And in patent document 2, as FIG. 5 shows, glass fiber etc. are supplied from a reel, and are sent in a heating cylinder through an inlet pipe with a screw with an antifriction material. In Patent Document 3, a supply hole such as a filler is provided in an intermediate portion of the heating cylinder, and a screw-type supply device is connected to the supply hole.

特開昭61−277421号公報(請求項1、図1)JP-A-61-277421 (Claim 1, FIG. 1) 特開昭47−2191号公報(請求項1、図面)JP 47-2191 A (Claim 1, drawing) 特開平4−156320号公報(第5頁右下欄、第5図)JP-A-4-156320 (page 5, right lower column, FIG. 5)

上記の特許文献1は、繊維材料の副投入装置の上にはホッパしか設けられておらず、嵩の高い繊維材料を加熱筒内に有効に押込むことができないという問題があるものであった。また特許文献2は、スクリュを用いるので、特許文献1よりも繊維材料を押込む力はあるが、スクリュの部分から加熱筒の内孔までの間は入口パイプで接続されており、やはり嵩の高い繊維材料を加熱筒内に押込む際に問題があるものであった。その点特許文献3は、入口パイプに相当する供給路の部分が短くて、特許文献2よりはスクリュにより加熱筒内孔にフィラー等を押込めるものと言える。しかしながら特許文献3についても、加熱筒内にはスクリュの回転軌跡に対して放射方向(略直角方向)からフィラー等を押込むようにしているので、スクリュの溝に対しては必ずしも良好にフィラー等が食い込んで加熱筒前方に送ることができるものではなかった。 The above-mentioned Patent Document 1 has a problem that only a hopper is provided on the fiber material sub-input device, and a bulky fiber material cannot be effectively pushed into the heating cylinder. . In addition, Patent Document 2 uses a screw, so there is more force to push the fiber material than Patent Document 1, but the portion from the screw to the inner hole of the heating cylinder is connected by an inlet pipe, which is also bulky. There was a problem when pushing high fiber materials into the heating cylinder. In that respect, Patent Document 3 has a short supply path portion corresponding to the inlet pipe, and it can be said that Patent Document 2 pushes a filler or the like into the heating cylinder inner hole by a screw. However, also in Patent Document 3, since the filler or the like is pushed into the heating cylinder from the radial direction (substantially perpendicular direction) with respect to the rotation trajectory of the screw, the filler or the like bites into the screw groove. It could not be sent to the front of the heating cylinder.

また上記の文献において繊維材料供給装置の押込み力を強力にすることも考えられるが、無理やりに繊維材料を押込む場合には繊維材料が切断され、狙い通りの繊維長のものを一定以上の比率に保つことができなくなることが考えられる。そこで本発明の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置および可塑化方法は、上記の問題に鑑みて、加熱筒のスクリュの溝に良好に繊維材料を食い込ませて前方へ送ることが可能であり、またその際に、繊維材料の折損や切断を極力減少させ、狙い通りの繊維長の繊維を一定以上の比率に保つことができる繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置および可塑化方法を提供することを目的とする。 In the above document, it is possible to increase the pushing force of the fiber material supply device. However, when the fiber material is forcibly pushed in, the fiber material is cut, and the fiber length is as high as a certain ratio. It is considered that it is impossible to keep it at the same time. Therefore, in view of the above problems, the plasticizing apparatus and the plasticizing method for the resin material including the fiber material of the present invention can feed the fiber material well into the groove of the screw of the heating cylinder and send it forward. In addition, at that time, a plasticizing apparatus and a plasticizing method for a resin material including a fiber material capable of reducing the breakage and cutting of the fiber material as much as possible and maintaining a fiber having a desired fiber length at a certain ratio or more are provided. The purpose is to do.

また次善の課題として、繊維材料が炭素繊維である場合に、良好な炭素繊維と樹脂材料の混合を行い、所定の強度を有する炭素繊維と樹脂の複合成形品を成形することを目的とする。 Also, as a suboptimal issue, when the fiber material is carbon fiber, the object is to mix a good carbon fiber and a resin material to form a composite molded product of carbon fiber and resin having a predetermined strength. .

本発明の請求項1に記載の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置は、樹脂材料と繊維材料を加熱筒内でスクリュにより可塑化するとともに混合する繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置において、加熱筒の内孔に配設されたスクリュと、加熱筒の内孔に向けて貫通形成された樹脂材料供給孔と、前記樹脂材料供給孔に連通して設けられた樹脂材料供給装置と、前記樹脂供給孔よりも前方に加熱筒の内孔中心に対して偏芯して貫通形成された繊維材料供給孔と、前記繊維材料供給孔に連通して設けられた繊維材料を前記加熱筒の内孔に押込む押込み機構を有する繊維材料供給装置とが備えられたことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasticizing apparatus for a resin material including a fibrous material. The plasticizing apparatus for a resin material includes a fibrous material for plasticizing and mixing the resin material and the fibrous material with a screw in a heating cylinder. A screw disposed in the inner hole of the heating cylinder, a resin material supply hole penetratingly formed toward the inner hole of the heating cylinder, a resin material supply device provided in communication with the resin material supply hole, A fiber material supply hole formed eccentrically with respect to the center of the inner hole of the heating cylinder in front of the resin supply hole, and a fiber material provided in communication with the fiber material supply hole are connected to the heating cylinder. And a fiber material supply device having a pushing mechanism for pushing into the inner hole.

本発明の請求項2に記載の可塑化装置は、請求項1において、前記繊維材料供給孔は、スクリュのフライトの回転軌跡の方向と繊維材料の供給方向が一致する側に偏芯して加熱筒に設けられていることを特徴とする。 The plasticizing device according to a second aspect of the present invention is the plasticizing device according to the first aspect, wherein the fiber material supply hole is eccentrically heated to a side where the direction of the rotation trajectory of the screw flight coincides with the fiber material supply direction. It is provided in the cylinder.

本発明の請求項3に記載の可塑化装置は、請求項1または請求項2において、前記繊維材料供給孔に対応する部分のスクリュの溝部の溝深さは、供給される繊維材料の長さよりも深いことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the plasticizing apparatus according to the first or second aspect, wherein the groove depth of the screw groove portion corresponding to the fiber material supply hole is greater than the length of the fiber material to be supplied. It is also characterized by deepness.

本発明の請求項4に記載の可塑化装置は、請求項ないし請求項3のいずれか1項において、前記スクリュは、後方からフィードゾーン、第1のコンプレッションゾーン、第1のメタリングゾーン、圧力開放ゾーン、第2のコンプレッションゾーン、第2のメタリングゾーンを備えており、前記繊維材料供給孔は、圧力開放ゾーンまたは第2のコンプレッションゾーンにおける中間位置よりも後方に対向するように設けられていることを特徴とする。 A plasticizing device according to a fourth aspect of the present invention is the plasticizing device according to any one of the first to third aspects, wherein the screw includes a feed zone, a first compression zone, a first metering zone, a pressure from the rear. An opening zone, a second compression zone, and a second metering zone are provided, and the fiber material supply hole is provided so as to face rearward from an intermediate position in the pressure release zone or the second compression zone. It is characterized by being.

本発明の請求項5に記載の可塑化装置は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記スクリュは、第2のメタリングゾーンに複数の凸部または複数の凹部が形成されたミキシング部が形成されていることを特徴とする。 A plasticizing device according to a fifth aspect of the present invention is the plasticizing device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the screw has a plurality of convex portions or a plurality of concave portions formed in a second metering zone. A mixing portion is formed.

本発明の請求項6に記載の可塑化方法は、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置の繊維材料供給装置から加熱筒の内孔に押込まれる繊維材料は、炭素繊維であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a plasticizing method comprising: a fiber material supplying device of a plasticizing apparatus for a resin material containing a fiber material according to any one of the first to fifth aspects; The fiber material to be pressed into is a carbon fiber.

本発明の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置は、樹脂材料と繊維材料を加熱筒内でスクリュにより可塑化するとともに混合する繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置において、加熱筒の内孔に配設されたスクリュと、加熱筒の内孔に向けて貫通形成された樹脂材料供給孔と、前記樹脂材料供給孔に連通して設けられた樹脂材料供給装置と、前記樹脂供給孔よりも前方に加熱筒の内孔中心に対して偏芯して貫通形成された繊維材料供給孔と、前記繊維材料供給孔に連通して設けられた繊維材料を前記加熱筒の内孔に押込む押込み機構を有する繊維材料供給装置とが備えられているので、溶融樹脂との混合時に繊維材料の折損や切断を極力減少させ、狙い通りの繊維長の繊維材料が一定以上の比率に保たれた繊維材料と樹脂の複合成形品を成形するための可塑化を行うことがができる。 An apparatus for plasticizing a resin material containing a fiber material according to the present invention is a plasticizer for a resin material containing a fiber material for plasticizing and mixing the resin material and the fiber material with a screw in the heating cylinder. A resin material supply hole provided in communication with the resin material supply hole, a resin material supply hole provided in communication with the resin material supply hole, and a resin material supply hole. A fiber material supply hole that is formed in a forward direction eccentrically with respect to the center of the inner hole of the heating cylinder, and a push that pushes the fiber material provided in communication with the fiber material supply hole into the inner hole of the heating cylinder Fiber material supply device with a mechanism is provided, so that fiber material breakage and cutting are reduced as much as possible when mixing with molten resin, and the fiber material with the desired fiber length is kept at a certain ratio or more Molding composite moldings of materials and resins It can be carried out plasticization of the order.

本実施形態の可塑化装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the plasticizing apparatus of this embodiment. 図1におけるA−A線における断面図である。It is sectional drawing in the AA line in FIG.

図1は、本実施形態の可塑化装置の概略断面図である。ただし図1において繊維材料供給装置の部分は図2のB−B線に沿った断面となっている。本実施形態の可塑化装置1は、スタンピング成形を行うための可塑化装置1であり、加熱筒2の前方のノズル3にはダイ(Tダイ)4が取付けられている。そして加熱筒2の軸芯に沿って設けられた内孔2aにはスクリュ5が回転可能かつ前後進可能に設けられている。また加熱筒2の後部(後端ではない)には、樹脂材料供給装置6が設けられている。また加熱筒2において樹脂材料供給装置6よりも前方には、繊維材料供給装置7が設けられている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the plasticizing apparatus of the present embodiment. However, in FIG. 1, the part of the fiber material supply device has a cross section along the line BB in FIG. The plasticizing apparatus 1 of the present embodiment is a plasticizing apparatus 1 for performing stamping molding, and a die (T die) 4 is attached to a nozzle 3 in front of the heating cylinder 2. And the screw 5 is provided in the inner hole 2a provided along the axial center of the heating cylinder 2 so that rotation and forward / backward movement are possible. A resin material supply device 6 is provided at the rear portion (not the rear end) of the heating cylinder 2. Further, a fiber material supply device 7 is provided in front of the resin material supply device 6 in the heating cylinder 2.

可塑化装置1は図示しない移動装置のサーボモータにより全体が前後進移動可能とんっている。そして可塑化装置1の移動とともに図示しないプレス装置の下型8のキャビティ形成面8aに対してノズル3のダイ4が水平方向に移動されるようになっている。スクリュ5は、図示しないスクリュ回転用のサーボモータにより回転数を制御して回転駆動されるようになっている。またスクリュ5は、図示しない射出用のサーボモータにより前後進移動可能となっている。スクリュ5の前後進は、ボールネジとボールネジナットを使用した公知の機構により行われる。なお可塑化装置1の移動装置のサーボモータ、スクリュ回転用のサーボモータ、射出用のサーボモータについては、油圧機構等の別の駆動源を用いたものでもよい。 The plasticizing device 1 can be moved forward and backward by a servo motor of a moving device (not shown). Along with the movement of the plasticizing apparatus 1, the die 4 of the nozzle 3 is moved in the horizontal direction with respect to the cavity forming surface 8a of the lower mold 8 of the pressing apparatus (not shown). The screw 5 is driven to rotate by controlling the number of rotations by a screw rotation servomotor (not shown). The screw 5 can be moved forward and backward by an injection servo motor (not shown). The screw 5 is moved forward and backward by a known mechanism using a ball screw and a ball screw nut. In addition, about the servomotor of the moving apparatus of the plasticizing apparatus 1, the servomotor for screw rotation, and the servomotor for injection | emission, what used another drive sources, such as a hydraulic mechanism, may be used.

加熱筒2は、樹脂材料供給装置6に近い後部ゾーンからノズル3に近い前部ゾーンまで各ゾーン毎に図示しない電気ヒータが設けられ温度制御可能となっている。加熱筒2の後部にはハウジングブロック9が固定されており、加熱筒2の内孔2aに向けてハウジングブロック9と加熱筒2の上部を鉛直方向に貫通形成して樹脂材料供給孔10が形成されている。そして前記樹脂材料材料供給孔10に連通して樹脂材料供給装置6が設けられている。樹脂材料供給装置6は、樹脂材料供給孔10の周囲のハウジングブロック9に縦方向に固定される供給筒の上部に横方向に供給筒11が固定され、供給筒11の内部にはフィードスクリュ12がモータ13により回転自在に取付けられている。また供給筒11の後部の供給孔の上部には樹脂材料rを貯留するホッパ14が取付けられている。なお樹脂材料供給装置6については、上記に限定されず、フィードスクリュ12を使用しないものでもよい。ただし樹脂材料供給装置6は、加熱筒2の内孔2aへ樹脂材料rの供給量を調整して供給可能であることが望ましい。 The heating cylinder 2 is provided with an electric heater (not shown) for each zone from the rear zone close to the resin material supply device 6 to the front zone close to the nozzle 3 so that the temperature can be controlled. A housing block 9 is fixed to the rear part of the heating cylinder 2, and a resin material supply hole 10 is formed by vertically penetrating the housing block 9 and the upper part of the heating cylinder 2 toward the inner hole 2a of the heating cylinder 2. Has been. A resin material supply device 6 is provided in communication with the resin material material supply hole 10. In the resin material supply device 6, a supply cylinder 11 is fixed in the horizontal direction at an upper part of a supply cylinder fixed in a vertical direction to a housing block 9 around the resin material supply hole 10, and a feed screw 12 is provided inside the supply cylinder 11. Is rotatably attached by a motor 13. A hopper 14 for storing the resin material r is attached to the upper part of the supply hole at the rear of the supply cylinder 11. In addition, about the resin material supply apparatus 6, it is not limited above, The thing which does not use the feed screw 12 may be used. However, it is desirable that the resin material supply device 6 be able to supply the resin material r by adjusting the supply amount of the resin material r to the inner hole 2 a of the heating cylinder 2.

加熱筒2の前方には電気ヒータが取付けられたシリンダヘッド15が固定され、シリンダヘッド15の前方には内部にノズル孔3aが形成され外部に電気ヒータが取付けられたノズル3が取付けられている。ノズル孔3aは加熱筒2の内孔2aと連通している。そしてノズル3にはノズル孔3aの開閉を行うためのロータリ式の開閉バルブ16が取付けられている。なお開閉バルブ16については、ニードル式のシャットオフバルブなど他の方式でもよく、射出成形を行う場合は必須のものではない。またノズル3の先端にはダイ(Tダイ)04が固定されている。そしてダイ4内でノズル孔3aに連通される流路は下方に向けられダイ4の下面の所定幅の供給孔17に接続されている。 A cylinder head 15 to which an electric heater is attached is fixed in front of the heating cylinder 2, and a nozzle 3 having a nozzle hole 3 a formed therein and attached to the outside is attached to the front of the cylinder head 15. . The nozzle hole 3 a communicates with the inner hole 2 a of the heating cylinder 2. The nozzle 3 is provided with a rotary opening / closing valve 16 for opening and closing the nozzle hole 3a. The open / close valve 16 may be other types such as a needle type shut-off valve, and is not essential when performing injection molding. A die (T die) 04 is fixed to the tip of the nozzle 3. A flow path communicating with the nozzle hole 3 a in the die 4 is directed downward and connected to a supply hole 17 having a predetermined width on the lower surface of the die 4.

本実施形態のスクリュ5は、長さLと直径Dの比であるL/Dが28と比較的長いスクリュ5が取付けられている。そしてスクリュ5のフライト5aは一定の間隔に設けられており、サブフライト等は形成されていない。スクリュ5のゾーンとしては、後方から順に、スクリュ軸5bが一定の細い状態に形成されるフィードゾーン18、スクリュ軸5bがテーパー状に太くなるなるよう形成される第1コンプレッションゾーン19、スクリュ軸5bが太い状態に形成される第1メタリングゾーン20、スクリュ軸5bが再び細くなり一定の細さに形成される圧力開放ゾーン21、スクリュ軸5bが再びテーパー状に太くなるように形成される第2コンプレッションゾーン22、スクリュ軸5bが再び太い状態に形成される第2メタリングゾーン23が設けられている。また2メタリングゾーン23にはフライト5aの形成されている部分以外に、フライト5aを有さずに、複数の凸部または複数の凹部が形成されたミキシング部24が形成されている。そしてミキシング部24の前方には逆流防止弁25が設けられ、その前方には三角錐状のスクリュヘッド26が設けられている。スクリュ5の圧力開放ゾーン21のスクリュ軸5bが一定の細さに形成される部分の前後方向の中心位置21aは、スクリュ5にフライト5aがある部分全体の中では後方から16/28の位置にある。即ち圧力開放ゾーン21のスクリュ軸5bが一定の細さに形成される部分の前後方向の中心位置21aは、スクリュ5全体の中間位置よりも前方に位置することが望ましく、後方から19/28までの範囲であることが望ましい。なおスクリュ5のL/Dについては、上記に限定されず24〜36程度が望ましい。スクリュ5の長さに応じてそれぞれのゾーンの長さも調節されて設けられる。 The screw 5 of the present embodiment is provided with a relatively long screw 5 having a ratio L / D of 28, which is a ratio of the length L to the diameter D. The flights 5a of the screw 5 are provided at regular intervals, and no subflight or the like is formed. The zones of the screw 5 include, in order from the rear, a feed zone 18 in which the screw shaft 5b is formed in a certain thin state, a first compression zone 19 in which the screw shaft 5b is formed to be tapered and thick, and a screw shaft 5b. The first metering zone 20 is formed in a thick state, the screw shaft 5b is thinned again, the pressure release zone 21 is formed in a constant thinness, and the screw shaft 5b is formed so as to be thickened again in a tapered shape. A second compression zone 22 and a second metering zone 23 in which the screw shaft 5b is formed thick again are provided. In addition to the portion where the flight 5a is formed, the 2 metering zone 23 is formed with a mixing portion 24 in which a plurality of convex portions or a plurality of concave portions are formed without the flight 5a. A backflow prevention valve 25 is provided in front of the mixing section 24, and a triangular pyramid screw head 26 is provided in front of the mixing section 24. The center position 21a in the front-rear direction of the portion where the screw shaft 5b of the pressure release zone 21 of the screw 5 is formed to have a constant thinness is 16/28 from the rear in the entire portion where the flight 5a is in the screw 5. is there. That is, it is desirable that the center position 21a in the front-rear direction of the portion where the screw shaft 5b of the pressure release zone 21 is formed to have a certain thinness is located forward of the intermediate position of the entire screw 5, from the rear to 19/28. It is desirable to be in the range. The L / D of the screw 5 is not limited to the above and is preferably about 24 to 36. The length of each zone is also adjusted according to the length of the screw 5.

スクリュ5の圧縮比は、一例として第1コンプレッションゾーン19のスクリュ5の圧縮比が1.8〜3、第2コンプレッションゾーン22のスクリュ5の圧縮比が1.2〜2.0の範囲内とすることが望ましい。繊維材料供給孔27に対応する部分のスクリュ5の溝部5bの溝深さdは、供給される繊維材料の長さ(平均長さ)よりも深いことが望ましい。従って本実施形態では、圧力開放ゾーン21の溝深さd(フライト高さ)が、繊維材料の長さ(平均長さ)よりも深い(長い)ことになる。 As an example, the compression ratio of the screw 5 is such that the compression ratio of the screw 5 in the first compression zone 19 is 1.8 to 3, and the compression ratio of the screw 5 in the second compression zone 22 is in the range of 1.2 to 2.0. It is desirable to do. The groove depth d of the groove portion 5b of the screw 5 corresponding to the fiber material supply hole 27 is desirably deeper than the length (average length) of the fiber material to be supplied. Therefore, in this embodiment, the groove depth d (flight height) of the pressure release zone 21 is deeper (longer) than the length (average length) of the fiber material.

スクリュ5の表面処理については、窒化チタン(Tin)や窒化クロム(CrN)、タングステンカーバイト(WCC)、硬質クロムメッキなどの硬質コーティングがなされていることが好ましい。 About the surface treatment of the screw 5, it is preferable that hard coating, such as titanium nitride (Tin), chromium nitride (CrN), tungsten carbide (WCC), and hard chrome plating, is made.

本実施形態においてスクリュ5は、第1コンプレッションゾーン19と第1メタリングゾーン20を備えるが、フィードゾーンとコンプレッションゾーンとメタリングゾーンが形成された一般的なスクリュやスクリュ軸が一定の太さのスクリュであってもよい。即ち、繊維材料が繊維材料供給装置7から供給される位置までに加熱筒2からの伝熱により十分に樹脂材料r1が溶融されていることと、繊維材料が供給される位置においてスクリュ5のフライト5a間に溶融樹脂r1以外の空間が確保されていることが満たされれば、図1以外の他の形状のスクリュであってもよい。これらのスクリュにおいても、。繊維材料供給孔に対応する部分のスクリュの溝部の溝深さは、供給される繊維材料の長さ(平均長さ)よりも深い(長い)ことが望ましい。 In this embodiment, the screw 5 includes a first compression zone 19 and a first metering zone 20, but a general screw or a screw shaft in which a feed zone, a compression zone, and a metering zone are formed has a constant thickness. A screw may be used. That is, the resin material r1 is sufficiently melted by the heat transfer from the heating cylinder 2 up to the position where the fiber material is supplied from the fiber material supply device 7, and the flight of the screw 5 at the position where the fiber material is supplied. As long as it is satisfied that a space other than the molten resin r1 is secured between 5a, the screw may have a shape other than that shown in FIG. Even in these screws. It is desirable that the groove depth of the groove portion of the screw corresponding to the fiber material supply hole is deeper (longer) than the length (average length) of the fiber material to be supplied.

加熱筒2を前方から見た断面図である図2にも示されるように、樹脂材料供給孔10よりも前方の加熱筒2の中間部であって、スクリュ5の圧力開放ゾーン21に対向する部分の上部には、繊維材料供給孔27が加熱筒2の内孔中心2bに向けて偏芯して貫通形成されている。なお繊維材料供給孔27が設けられる位置は、第2コンプレッションゾーン22の中間位置22aよりも後方なら第2コンプレッションゾーン22に対向する位置でもよい。繊維材料供給孔27とスクリュ5の位置関係は、スクリュ5が可塑化や射出(樹脂供給)により前後進するので、必ずしも同じ位置に正対しているわけではない。しかしスクリュ5が前後進しても、圧力開放ゾーン21か第2コンプレッションゾーン22における中間位置22aよりも後方に常時対向するように設けられていることが望ましい。 As shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view of the heating cylinder 2 as viewed from the front, it is an intermediate portion of the heating cylinder 2 ahead of the resin material supply hole 10 and faces the pressure release zone 21 of the screw 5. In the upper part of the portion, a fiber material supply hole 27 is formed so as to be eccentric and directed toward the inner hole center 2b of the heating cylinder 2. The position where the fiber material supply hole 27 is provided may be a position facing the second compression zone 22 as long as it is behind the intermediate position 22 a of the second compression zone 22. The positional relationship between the fiber material supply hole 27 and the screw 5 does not necessarily face the same position because the screw 5 moves back and forth by plasticization or injection (resin supply). However, it is desirable that the screw 5 is provided so as to always face the rear of the intermediate position 22a in the pressure release zone 21 or the second compression zone 22 even when the screw 5 moves forward and backward.

繊維材料供給孔27と加熱筒2の周方向との配置関係については、繊維材料供給孔27は、加熱筒2の中心(スクリュ軸5bの中心)の真上の位置を外して一側方(図2においては右側)に形成されている。更に説明すると図2において、スクリュ5は時計方向に回転(前方から見て右回転)されるが、繊維材料供給孔27についても内孔中心2bよりもスクリュ5の回転方向である右方向に偏芯して形成される。なお繊維材料供給孔27は、加熱筒2の内孔中心2bの真上位置を含むように形成してもよく、図2のように含まないように形成してもよい。また繊維材料供給孔27は、図2のように加熱筒2の内孔2aの側面端2cを含むように形成してもよく、含まないように形成してもよい。更には図示はしないが、繊維材料供給孔27の下方の加熱筒2の内孔2aの側方を拡張したものでもよい。その場合、内孔2aは真円とはならず、スクリュ5と図2において内孔2aの側面端2cに相当する部分の間に一定幅の間隙が形成される。そして前記においては間隙が形成された部分の上方、または間隙が形成された部分とスクリュ5の上方に繊維材料供給孔27を設けられる。 Regarding the positional relationship between the fiber material supply hole 27 and the circumferential direction of the heating cylinder 2, the fiber material supply hole 27 is removed from the center of the heating cylinder 2 (center of the screw shaft 5 b) on one side ( It is formed on the right side in FIG. More specifically, in FIG. 2, the screw 5 is rotated clockwise (right rotation as viewed from the front), but the fiber material supply hole 27 is also biased to the right, which is the rotation direction of the screw 5, from the inner hole center 2b. It is formed with a core. The fiber material supply hole 27 may be formed so as to include a position directly above the inner hole center 2b of the heating cylinder 2, or may be formed so as not to be included as shown in FIG. Further, the fiber material supply hole 27 may be formed so as to include the side end 2c of the inner hole 2a of the heating cylinder 2 as shown in FIG. Further, although not shown, the side of the inner hole 2a of the heating cylinder 2 below the fiber material supply hole 27 may be expanded. In this case, the inner hole 2a is not a perfect circle, and a gap having a constant width is formed between the screw 5 and the portion corresponding to the side surface end 2c of the inner hole 2a in FIG. In the above, the fiber material supply hole 27 is provided above the portion where the gap is formed, or above the portion where the gap is formed and the screw 5.

また本実施形態の図1,図2では、繊維材料供給孔27の形状(方向)は、垂直方向に形成されているが、一例として鉛直線に対して0〜45°の範囲で斜め方向に繊維材料供給孔27を形成してもよい。更には、繊維材料供給孔27のスクリュ軸5bの軸方向の形状についても、垂直方向に限定されず、一例として加熱筒前方に向けて鉛直線に対して0〜60°の範囲で斜め方向に形成してもよい。 Moreover, in FIG. 1, FIG. 2 of this embodiment, although the shape (direction) of the fiber material supply hole 27 is formed in the perpendicular direction, as an example, it is diagonally in the range of 0 to 45 ° with respect to the vertical line. The fiber material supply hole 27 may be formed. Furthermore, the shape of the fiber material supply hole 27 in the axial direction of the screw shaft 5b is not limited to the vertical direction, and as an example, in the oblique direction in the range of 0 to 60 ° with respect to the vertical line toward the front of the heating cylinder. It may be formed.

前記繊維材料供給孔27に連通して繊維材料fを前記加熱筒2の内孔2aに押込む押込み機能を有する繊維材料供給装置7が設けられている。繊維材料供給装置7は、垂直方向に設けられた供給筒28の先端がテーパー状に先細に形成され繊維材料供給孔27に接続されている。より具体的には、繊維材料供給孔27の周囲の加熱筒2と供給筒28の先端が接続・固定されている。そして供給筒28の内部にスクリュ29が電動モータ30により回転自在、かつ前後進不能に内蔵されている。本実施形態ではスクリュ29は、供給筒28内部の円筒の部分に収納されているが、テーパー状の部分にもフライトや軸が先細となるスクリュが位置するような形状としてもよい。 There is provided a fiber material supply device 7 that communicates with the fiber material supply hole 27 and has a pushing function of pushing the fiber material f into the inner hole 2 a of the heating cylinder 2. In the fiber material supply device 7, the tip of a supply tube 28 provided in the vertical direction is tapered and connected to the fiber material supply hole 27. More specifically, the heating cylinder 2 around the fiber material supply hole 27 and the tip of the supply cylinder 28 are connected and fixed. A screw 29 is built in the supply cylinder 28 so that it can be rotated by the electric motor 30 and cannot be moved forward and backward. In the present embodiment, the screw 29 is housed in a cylindrical portion inside the supply tube 28, but it may be shaped such that a flight or a screw with a tapered shaft is located in a tapered portion.

そして前記スクリュ29と電動モータ30が押込み機構に相当し、スクリュ29が回転すると繊維材料fが強制的に下方へ送られ、繊維材料供給孔27を介して加熱筒2の内孔2aへ送り込まれる。また供給筒28の上部の側方には、ホッパ31から接続される管と連通する繊維材料fの供給孔32が設けられている。本実施形態では、切断された繊維材料fはホッパ31から接続される管と供給孔32を介して供給筒28内に供給される。しかしホッパ31からも供給筒28内へもスクリュ等により強制的に繊維材料を供給するものでもよい。 The screw 29 and the electric motor 30 correspond to a pushing mechanism, and when the screw 29 rotates, the fiber material f is forcibly sent downward and sent to the inner hole 2a of the heating cylinder 2 through the fiber material supply hole 27. . Further, a supply hole 32 for the fiber material f communicating with a pipe connected from the hopper 31 is provided on the side of the upper portion of the supply cylinder 28. In the present embodiment, the cut fiber material f is supplied into the supply cylinder 28 via the pipe connected from the hopper 31 and the supply hole 32. However, the fiber material may be forcibly supplied from the hopper 31 into the supply cylinder 28 by a screw or the like.

なお繊維材料供給装置7についても、繊維材料供給孔27の応用例と同じく垂直方向に限定されず、鉛直方向に対して角度を持って形成されたものでもよい。また繊維材料供給装置7は、プランジャ式の押込み装置により、加熱筒2の内孔2aに繊維材料を押し込むものでもよい。また本実施形態では、繊維材料供給装置7は、予め切断された繊維材料fがホッパ31に貯留されているが、図示しないリールから巻き出された繊維材料fが図示しない切断装置により切断されて、繊維材料供給装置7に供給されるものでもよい。 The fiber material supply device 7 is not limited to the vertical direction as in the application example of the fiber material supply hole 27, and may be formed with an angle with respect to the vertical direction. The fiber material supply device 7 may be a device that pushes the fiber material into the inner hole 2a of the heating cylinder 2 by a plunger-type pushing device. In this embodiment, the fiber material supply device 7 stores the fiber material f that has been cut in advance in the hopper 31, but the fiber material f that has been unwound from a reel (not shown) is cut by a cutting device (not shown). Further, it may be supplied to the fiber material supply device 7.

次に本実施形態の可塑化装置1を用いた繊維材料fを含む樹脂材料rの可塑化方法について記載する。本実施形態に使用される繊維材料fは、可塑化時に折損や切断により長繊維が残せないことが問題となる繊維材料が有効に用いられるが、一例として炭素繊維fが用いられる。また樹脂材料rについても限定はされないが一例としてポリプロピレンが用いられる。 Next, the plasticizing method of the resin material r containing the fiber material f using the plasticizing apparatus 1 of this embodiment is described. As the fiber material f used in the present embodiment, a fiber material in which it is a problem that a long fiber cannot be left due to breakage or cutting at the time of plasticization is effectively used. As an example, a carbon fiber f is used. The resin material r is not limited, but polypropylene is used as an example.

樹脂材料供給装置6のホッパ14に貯留されている樹脂材料r(ポリプロピレンペレット)は、フィードスクリュ12の回転速度および/または回転時間を制御することにより、加熱筒2の内孔2aに供給される。この際に樹脂材料rの供給量を制限する飢餓供給を行うことが望ましく、常時スクリュ5のフィードゾーン18の溝容積に対して20〜70%程度になるように供給が行われる。 The resin material r (polypropylene pellets) stored in the hopper 14 of the resin material supply device 6 is supplied to the inner hole 2a of the heating cylinder 2 by controlling the rotation speed and / or rotation time of the feed screw 12. . At this time, it is desirable to perform a starvation supply that limits the supply amount of the resin material r, and the supply is always performed so as to be about 20 to 70% with respect to the groove volume of the feed zone 18 of the screw 5.

可塑化時のスクリュ5の回転速度は、可塑化装置1のスクリュ径にもよるが、50〜100r.p.m.程度が望ましい。スクリュ回転速度(回転数)を比較的低速にすることにより、後述する炭素繊維fと溶融樹脂r1とを混合する際の炭素繊維fの折損や切断を減少させることができる。また可塑化時の背圧は、0MPaにすることが望ましい。これによりやはり炭素繊維fの折損や切断を減少させることができる。なお背圧については、1MPa以下、より一層望ましくは0.5MPa以下の低圧の背圧を付与するものでもよい。供給された樹脂材料rはスクリュ5の回転とともに最初に樹脂材料供給孔10を介して供給されたフィードゾーン18から前方の第1コンプレッションゾーン19へ送られる。第1コンプレッションゾーン19ではスクリュ軸5bの軸径がテーパー状に太くなっており、樹脂材料rが送られる溝部の深さが浅くなるにつれて、前記樹脂材料rには加熱筒2の内孔2aとの間でせん断発熱が加えられる。また加熱筒2に設けられた電気ヒータからも樹脂材料rに熱が加えられ、樹脂材料rの溶融が進行する。 The rotational speed of the screw 5 during plasticization depends on the screw diameter of the plasticizing apparatus 1, but is 50 to 100 r. p. m. Degree is desirable. By making the screw rotation speed (rotation speed) relatively low, breakage and cutting of the carbon fiber f when the carbon fiber f and the molten resin r1 described later are mixed can be reduced. The back pressure during plasticization is preferably 0 MPa. Thereby, breakage and cutting of the carbon fiber f can also be reduced. As for the back pressure, a low pressure back pressure of 1 MPa or less, more desirably 0.5 MPa or less may be applied. The supplied resin material r is sent to the front first compression zone 19 from the feed zone 18 first supplied through the resin material supply hole 10 as the screw 5 rotates. In the first compression zone 19, the shaft diameter of the screw shaft 5b is increased in a taper shape. Shear exotherm is applied between. Heat is also applied to the resin material r from the electric heater provided in the heating cylinder 2, and the melting of the resin material r proceeds.

次の第1メタリングゾーン20では更にせん断発熱と加熱筒2からの伝熱により樹脂材料rは完全に溶融状態となる。溶融状態となった溶融樹脂r1は更に第1メタリングゾーン20からスクリュ5の前方の圧力開放ゾーン21へ送られる。次に圧力開放ゾーン21ではスクリュ軸5bがテーパー状に細くなっており、溶融樹脂r1の圧力が開放される。なお圧力開放ゾーン21はスクリュ軸5bがテーパー状に細くなっている部分とスクリュ軸5bが細い状態で一定の部分があるが、そのどちらの部分でもスクリュ5のフライト5a間の溝部には溶融樹脂r1が充満していない状態で溶融樹脂r1は前方へ送られる。 In the next first metering zone 20, the resin material r is completely melted by shear heat generation and heat transfer from the heating cylinder 2. The molten resin r1 in a molten state is further sent from the first metering zone 20 to the pressure release zone 21 in front of the screw 5. Next, in the pressure release zone 21, the screw shaft 5b is tapered and the pressure of the molten resin r1 is released. The pressure release zone 21 has a portion where the screw shaft 5b is tapered and a certain portion where the screw shaft 5b is thin. In either of these portions, a molten resin is present in the groove between the flights 5a of the screw 5. The molten resin r1 is sent forward in a state where r1 is not full.

そして圧力開放ゾーン21に対応する加熱筒2の上部に偏芯して設けられた繊維材料供給孔27を介して繊維材料供給装置7から炭素繊維fが供給される。本実施形態では、炭素繊維fは太さが7μmであって9mmの長さのものが準備され供給される。しかし炭素繊維fは前記に限定されず、長さは5〜15mmのものが望ましい。炭素繊維fは、ホッパ31からスクリュ29の押込み機構により下方に向けて強制的に送られ、繊維材料供給孔27を介して加熱筒2の内孔2aに設けられたスクリュ5のフライト5a間の溝部に供給される。可塑化時には加熱筒2前方に炭素繊維を含む溶融樹脂r1が貯留されるとともにスクリュ5は後退されるので、スクリュ5と繊維材料供給孔27の対応関係はいつも同じ位置ではないが、スクリュ5の圧力開放ゾーン21のいずれかの部分が繊維材料供給孔27と対向するようになっている。 Then, the carbon fiber f is supplied from the fiber material supply device 7 through the fiber material supply hole 27 provided eccentrically on the upper portion of the heating cylinder 2 corresponding to the pressure release zone 21. In the present embodiment, the carbon fiber f having a thickness of 7 μm and a length of 9 mm is prepared and supplied. However, the carbon fiber f is not limited to the above, and a length of 5 to 15 mm is desirable. The carbon fiber f is forcibly sent downward from the hopper 31 by the pushing mechanism of the screw 29, and between the flights 5a of the screw 5 provided in the inner hole 2a of the heating cylinder 2 through the fiber material supply hole 27. Supplied to the groove. At the time of plasticization, the molten resin r1 containing carbon fibers is stored in front of the heating cylinder 2 and the screw 5 is retracted, so that the correspondence between the screw 5 and the fiber material supply hole 27 is not always the same position. Any part of the pressure release zone 21 faces the fiber material supply hole 27.

この際に図2に示されるように、繊維材料供給孔27は、加熱筒2の内孔中心2bに対して偏芯して貫通形成されており、スクリュ5のフライト5aが回転されていく側に形成されている。従って繊維材料供給孔27からの炭素繊維fの落下方向とスクリュ5のフライト5aの回転軌跡の方向が略一致しており、炭素繊維fは良好にスクリュ5の溝部内に供給され前方へ送られる。またこの際にスクリュ5の溝部内の溶融樹脂r1は、圧力が開放されており、溝部内には隙間がある状態なので、炭素繊維fと溶融樹脂r1との混合が妨げられず、また溶融樹脂r1が繊維材料供給孔27から溢れ出してきたり、繊維材料供給孔27を塞いでしまうということがない。また繊維材料供給装置7により溶融樹脂r1を押し退けて炭素繊維fを無理やり押し込まないので炭素繊維fの折損や切断が極力防止される。そしてまたスクリュ5の大気開放ゾーン21の溝深さdは、供給される炭素繊維fの長さである9mmよりも深く(長く)なっているので、炭素繊維fの折損がより一層防止される。 At this time, as shown in FIG. 2, the fiber material supply hole 27 is formed eccentrically with respect to the inner hole center 2 b of the heating cylinder 2, and the side on which the flight 5 a of the screw 5 is rotated. Is formed. Accordingly, the falling direction of the carbon fiber f from the fiber material supply hole 27 and the direction of the rotation trajectory of the flight 5a of the screw 5 substantially coincide with each other, and the carbon fiber f is satisfactorily supplied into the groove portion of the screw 5 and sent forward. . At this time, since the pressure of the molten resin r1 in the groove portion of the screw 5 is released and there is a gap in the groove portion, mixing of the carbon fiber f and the molten resin r1 is not hindered, and the molten resin r1 does not overflow from the fiber material supply hole 27 and does not block the fiber material supply hole 27. Further, the carbon fiber f is prevented from being broken or cut as much as possible because the carbon fiber f is not forcedly pushed away by pushing the molten resin r1 away by the fiber material supply device 7. Further, since the groove depth d of the open air zone 21 of the screw 5 is deeper (longer) than 9 mm which is the length of the supplied carbon fiber f, breakage of the carbon fiber f is further prevented. .

炭素繊維fの供給は可塑化の間、継続されていることが望ましく、供給量の調整は電動モータ30によるスクリュ5の回転速度を調整することにより行われる。すなわち可塑化装置1のメインのスクリュ5の回転と繊維材料供給装置7のスクリュ29の回転は連動して行われることが一般的である。炭素繊維fの供給量は、樹脂材料rであるポリプロピレンと炭素繊維fを混合した複合物の全重量に対して、炭素繊維fの重量が15〜40重量%となるように行うことが望ましい。これ以上炭素繊維fの比率が少ないと炭素繊維と樹脂材料の複合成形品において所望の強度が出せない場合が多く、これ以上炭素繊維fの比率が高いと良好な混合が行えない場合が多い。 The supply of the carbon fiber f is preferably continued during the plasticization, and the supply amount is adjusted by adjusting the rotational speed of the screw 5 by the electric motor 30. That is, the rotation of the main screw 5 of the plasticizing apparatus 1 and the rotation of the screw 29 of the fiber material supply apparatus 7 are generally performed in conjunction with each other. The supply amount of the carbon fiber f is desirably set so that the weight of the carbon fiber f is 15 to 40% by weight with respect to the total weight of the composite material obtained by mixing the polypropylene which is the resin material r and the carbon fiber f. If the ratio of the carbon fiber f is too small, a desired strength cannot often be obtained in the composite molded product of the carbon fiber and the resin material. If the ratio of the carbon fiber f is too high, good mixing cannot be performed in many cases.

そして前記圧力開放ゾーン21で炭素繊維fが投入された後、溶融樹脂r1と炭素繊維fは混合されながら第2コンプレッションゾーン22に送られる。第2コンプレッションゾーン22においては炭素繊維fを含む溶融樹脂r1は再び徐々に溝内での密度が高められるとともに混合されて第2メタリングゾーン23に送られ、更に圧縮されるとともに昇温される。また第2メタリングゾーン23のうちの前方に形成されたミキシング部24により更に炭素繊維fと溶融樹脂r1の混合が促進される。そして本実施形態では、溶融樹脂r1に混合された炭素繊維fの長さは、平均4mm程度は確保され、炭素繊維と樹脂材料の複合成形品を成形した際に十分な強度が確保される。 After the carbon fiber f is introduced in the pressure release zone 21, the molten resin r1 and the carbon fiber f are sent to the second compression zone 22 while being mixed. In the second compression zone 22, the molten resin r <b> 1 containing the carbon fibers f is gradually increased in density again and mixed, sent to the second metering zone 23, and further compressed and heated. . Further, mixing of the carbon fiber f and the molten resin r1 is further promoted by the mixing portion 24 formed in front of the second metering zone 23. In this embodiment, the average length of the carbon fibers f mixed with the molten resin r1 is secured to about 4 mm, and sufficient strength is secured when a composite molded product of carbon fibers and a resin material is molded.

そして混合された炭素繊維fを含む溶融樹脂r1は逆流防止弁25を通過して加熱筒2の内孔2aのスクリュ5の前方に貯留される。この際に可塑化装置1のノズル3はロータリバルブまたはシャットオフバルブ等の開閉バルブ16により閉鎖されている。そしてスクリュ回転用のサーボモータによりスクリュ回転が継続され、スクリュ5の前方への炭素繊維fを含む溶融樹脂r1の貯留が進行するとともにスクリュ5が後退し、所定位置までスクリュ5が後退するとスクリュ回転は停止され、可塑化工程は終了される。 The molten resin r1 containing the mixed carbon fiber f passes through the backflow prevention valve 25 and is stored in front of the screw 5 in the inner hole 2a of the heating cylinder 2. At this time, the nozzle 3 of the plasticizing apparatus 1 is closed by an on-off valve 16 such as a rotary valve or a shut-off valve. Then, the screw rotation is continued by the servo motor for rotating the screw, the storage of the molten resin r1 containing the carbon fiber f in front of the screw 5 advances, the screw 5 moves backward, and the screw 5 moves backward to a predetermined position. Is stopped and the plasticizing process is terminated.

次に図示しないプレス装置の側でも前回の成形が完了し、上型と下型8が型開されると、加熱された下型8の上方に可塑化装置1のノズル3のダイ4が図示しない移動装置によって移動される。そして下型8上の所定位置にダイ4が移動終了すると、ノズル3の開閉バルブ16が開放されるとともに、射出用のサーボモータの駆動によりスクリュ5が前進駆動されて、下型8のキャビティ形成面8aへ炭素繊維fを含む溶融樹脂r1が供給される。そして炭素繊維fを含む溶融樹脂r1が供給が終了すると可塑化装置1およびダイ4は下型8上から後退移動される。 Next, when the previous molding is completed on the side of the pressing device (not shown) and the upper die and the lower die 8 are opened, the die 4 of the nozzle 3 of the plasticizing device 1 is shown above the heated lower die 8. Not moved by the moving device. When the die 4 finishes moving to a predetermined position on the lower die 8, the opening / closing valve 16 of the nozzle 3 is opened, and the screw 5 is driven forward by the drive of the injection servo motor, whereby the cavity of the lower die 8 is formed. Molten resin r1 containing carbon fiber f is supplied to surface 8a. When the supply of the molten resin r1 containing the carbon fiber f is completed, the plasticizing apparatus 1 and the die 4 are moved backward from the lower mold 8.

次にプレス装置では、同じく加熱された上型が下降して下型8と型合せされ、炭素繊維fを含む溶融樹脂r1はキャビティ形状に応じて圧縮成形される。上型と下型8は、冷却機能も有しており、溶融樹脂r1が冷却固化された状態で型開がなされ、炭素繊維と樹脂の複合成形品が成形される。なおプレス装置は、下型8が水平方向に移動可能であって、炭素繊維fを含む溶融樹脂r1が供給されるステージが上型の下方以外の部分で行われるものでもよい。また下型が上昇してプレス成形を行うものなどでもよい。 Next, in the press apparatus, the heated upper die is lowered and matched with the lower die 8, and the molten resin r1 containing the carbon fiber f is compression-molded according to the cavity shape. The upper mold and the lower mold 8 also have a cooling function. The mold is opened in a state where the molten resin r1 is cooled and solidified, and a composite molded product of carbon fiber and resin is molded. The press apparatus may be such that the lower mold 8 is movable in the horizontal direction and the stage to which the molten resin r1 containing the carbon fiber f is supplied is performed at a portion other than the lower part of the upper mold. Moreover, what lowers a raise and performs press molding may be used.

更には下型8のキャビティ形成面8aには予め炭素繊維シートまたはプリプレグシートが配置されており、その上に炭素繊維fを含む溶融樹脂r1が供給されるものや、供給された炭素繊維fを含む溶融樹脂r1の上に更に炭素繊維シートまたはプリプレグシートを載置するものでもよく、それらを複層にすることも考えられる。またプレス装置で成形後に僅かにキャビティを開いた空間に、別の溶融樹脂(炭素繊維を含む場合と含まない場合がある)を射出し、多層成形品を成形するものでもよい。 Furthermore, a carbon fiber sheet or a prepreg sheet is arranged in advance on the cavity forming surface 8a of the lower mold 8, and the one on which the molten resin r1 containing the carbon fiber f is supplied or the supplied carbon fiber f is used. A carbon fiber sheet or a prepreg sheet may be further placed on the molten resin r1 to be included, and it is also conceivable to make them into multiple layers. Further, a multilayer molded product may be molded by injecting another molten resin (which may or may not include carbon fiber) into a space in which a cavity is slightly opened after molding by a press device.

更にまた、可塑化装置1の加熱筒2内を真空ポンプにより真空吸引するものでもよい。その場合、加熱筒後部の樹脂材料供給孔10を介してか、加熱筒の前記樹脂材料供給孔10よりも後方から真空吸引することが望ましい。またプレス装置についても上型と下型が型合せされた際にできる空間を真空ポンプにより真空吸引してから加圧するものでもよい。また可塑化装置1とプレス装置の全体、またはノズル3から下型8へ炭素繊維fを含む溶融樹脂r1が供給される主要部を真空チャンバに入れて、ノズル3から下型8へ炭素繊維fを含む溶融樹脂r1が供給される過程も真空状態としてもよい。 Furthermore, the inside of the heating cylinder 2 of the plasticizing apparatus 1 may be vacuumed by a vacuum pump. In that case, it is desirable to perform vacuum suction from the rear side of the resin material supply hole 10 of the heating cylinder through the resin material supply hole 10 at the rear of the heating cylinder. In addition, the press device may be a device that pressurizes a space formed when the upper die and the lower die are combined by vacuum suction with a vacuum pump. Further, the entire plasticizing apparatus 1 and the press apparatus, or the main part to which the molten resin r1 containing the carbon fiber f is supplied from the nozzle 3 to the lower mold 8 is put in a vacuum chamber, and the carbon fiber f is transferred from the nozzle 3 to the lower mold 8. The process of supplying the molten resin r1 containing may also be in a vacuum state.

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。可塑化装置は、スクリュにより射出動作も行うインライン式の射出装置のスクリュであってもよい。また可塑化装置からプランジャ装置に接続され、プランジャ装置により射出動作を行って射出成形やスタンピング成形を行うものでもよい。この場合、可塑化装置はスクリュが前後進されるものでもよく、前後進されないで一定位置で回転されるものでもよい。更には可塑化装置は、スクリュ回転とともに前方のダイから繊維材料を含む溶融材料が押出される押出機に用いられたものでもよい。 Although the present invention is not enumerated one by one, it is not limited to that of the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention is applied to those modified by a person skilled in the art based on the gist of the present invention. is there. The plasticizing device may be an in-line type injection device screw that also performs an injection operation with a screw. Further, the plasticizer may be connected to the plunger device, and injection molding or stamping molding may be performed by performing an injection operation with the plunger device. In this case, the plasticizing device may be one in which the screw is moved forward and backward, or may be rotated in a fixed position without being moved forward and backward. Furthermore, the plasticizing apparatus may be used in an extruder in which a molten material including a fiber material is extruded from a front die as the screw rotates.

また使用される繊維材料は、炭素繊維の他、ガラス繊維、ケプラー繊維、アルミ等の金属繊維、天然繊維等の他の種類の繊維材料であってもよい。更に樹脂材料rについても限定はされず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、またはその混合材料でもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル等が挙げられ、他の種類の熱可塑性樹脂でもよい。 The fiber material used may be carbon fiber, glass fiber, Kepler fiber, metal fiber such as aluminum, and other types of fiber material such as natural fiber. Further, the resin material r is not limited, and may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a mixed material thereof. Examples of the thermoplastic resin include polypropylene, polyethylene, polystyrene, ABS resin, AS resin, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyamide, polyacetal, polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, and the like, and other types of thermoplastic resins may be used.

1 可塑化装置
2 加熱筒
2a 内孔
3 ノズル
5 スクリュ
5a フライト
5b スクリュ軸
6 樹脂供給装置
7 繊維材料供給装置
8 下型
10 樹脂材料供給孔
21 圧力開放ゾーン
27 繊維材料供給孔
d 溝深さ
f 繊維材料(炭素繊維)
r 樹脂材料
r1 溶融樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasticization apparatus 2 Heating cylinder 2a Inner hole 3 Nozzle 5 Screw 5a Flight 5b Screw shaft 6 Resin supply apparatus 7 Fiber material supply apparatus 8 Lower mold | type 10 Resin material supply hole 21 Pressure release zone 27 Fiber material supply hole d Groove depth f Fiber material (carbon fiber)
r Resin material r1 Molten resin

Claims (6)

樹脂材料と繊維材料を加熱筒内でスクリュにより可塑化するとともに混合する繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置において、
加熱筒の内孔に配設されたスクリュと、
加熱筒の内孔に向けて貫通形成された樹脂材料供給孔と、
前記樹脂材料供給孔に連通して設けられた樹脂材料供給装置と、
前記樹脂供給孔よりも前方に加熱筒の内孔中心に対して偏芯して貫通形成された繊維材料供給孔と、
前記繊維材料供給孔に連通して設けられた繊維材料を前記加熱筒の内孔に押込む押込み機構を有する繊維材料供給装置とが備えられたことを特徴とする繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置。
In a plasticizing apparatus for a resin material including a fiber material that is plasticized and mixed with a screw in a heating cylinder with a resin material and a fiber material,
A screw disposed in the inner hole of the heating cylinder;
A resin material supply hole formed through the inner hole of the heating cylinder;
A resin material supply device provided in communication with the resin material supply hole;
A fiber material supply hole that is eccentrically formed with respect to the center of the inner hole of the heating cylinder in front of the resin supply hole; and
And a fiber material supply device having a pushing mechanism for pushing the fiber material provided in communication with the fiber material supply hole into the inner hole of the heating cylinder. Device.
前記繊維材料供給孔は、スクリュのフライトの回転軌跡の方向と繊維材料の供給方向が一致する側に偏芯して加熱筒に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置。 2. The fiber material according to claim 1, wherein the fiber material supply hole is provided in the heating cylinder so as to be eccentric to a side where a direction of rotation of the flight of the screw coincides with a supply direction of the fiber material. A resin material plasticizing apparatus. 前記繊維材料供給孔に対応する部分のスクリュの溝部の溝深さは、供給される繊維材料の長さよりも深いことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置。 The resin material containing the fiber material according to claim 1 or 2, wherein a groove depth of a screw portion of a screw corresponding to the fiber material supply hole is deeper than a length of the fiber material to be supplied. Plasticizing equipment. 前記スクリュは、後方からフィードゾーン、第1のコンプレッションゾーン、第1のメタリングゾーン、圧力開放ゾーン、第2のコンプレッションゾーン、第2のメタリングゾーンを備えており、前記繊維材料供給孔は、圧力開放ゾーンまたは第2のコンプレッションゾーンにおける中間位置よりも後方に対向するように設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置。 The screw includes a feed zone, a first compression zone, a first metering zone, a pressure release zone, a second compression zone, and a second metering zone from the rear, and the fiber material supply hole includes: The resin material containing the fiber material according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin material is provided so as to face rearward of an intermediate position in the pressure release zone or the second compression zone. Plasticizing equipment. 前記スクリュは、第2のメタリングゾーンに複数の凸部または複数の凹部が形成されたミキシング部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置。 5. The screw according to claim 1, wherein the screw has a mixing portion in which a plurality of convex portions or a plurality of concave portions are formed in the second metering zone. An apparatus for plasticizing resin materials including fiber materials. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置の繊維材料供給装置から加熱筒の内孔に押込まれる繊維材料は、炭素繊維であることを特徴とする繊維材料を含む樹脂材料の可塑化方法。
The fiber material pushed into the inner hole of the heating cylinder from the fiber material supply device of the plasticizing device for the resin material containing the fiber material according to any one of claims 1 to 5 is a carbon fiber. A method for plasticizing a resin material including a fibrous material.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015199200A (en) * 2014-04-04 2015-11-12 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 injection molding machine
JP2015208879A (en) * 2014-04-24 2015-11-24 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 Injection molding machine
JP2016016582A (en) * 2014-07-08 2016-02-01 東洋機械金属株式会社 Press molding system for composite material, and metered amount extruder for compound
JP6069470B1 (en) * 2015-12-09 2017-02-01 東芝機械株式会社 Injection device, injection molding machine and injection method
JP2017132239A (en) * 2016-01-26 2017-08-03 エフテックス有限会社 Injection molding method of carbon fiber reinforced and modified polypropylene resin
JP2018127563A (en) * 2017-02-10 2018-08-16 三井化学株式会社 Method for producing injection-molded object composed of fiber-reinforced resin composition

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4883168A (en) * 1972-02-10 1973-11-06
JPS60141519A (en) * 1983-12-29 1985-07-26 Kobe Steel Ltd Method and apparatus for mixing synthetic resin with glass fibre
JPS62204918A (en) * 1986-03-06 1987-09-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Plasticization of plastic, rubber or the like and similar device therefor
JPH02153714A (en) * 1988-12-06 1990-06-13 Toyo Mach & Metal Co Ltd Injection molding equipment
JPH04156320A (en) * 1990-10-19 1992-05-28 Nissei Plastics Ind Co Injection molding method and injection molder
JPH06198688A (en) * 1992-12-29 1994-07-19 Polyplastics Co Resin molded item and manufacture thereof
JPH08155951A (en) * 1994-11-29 1996-06-18 Sumitomo Chem Co Ltd Method and apparatus for mixing reinforcing fiber with molten resin
JPH08197581A (en) * 1995-01-23 1996-08-06 Sumitomo Chem Co Ltd Screw device in injection machine
JPH08207097A (en) * 1995-02-08 1996-08-13 Japan Steel Works Ltd:The Plasticizing injection and screw preplasticizing type plasticizing injection device
JP2007015382A (en) * 2005-07-05 2007-01-25 Johns Manville Internatl Inc Method and system for producing long fibers reinforcing product and product obtained by the same

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4883168A (en) * 1972-02-10 1973-11-06
JPS60141519A (en) * 1983-12-29 1985-07-26 Kobe Steel Ltd Method and apparatus for mixing synthetic resin with glass fibre
JPS62204918A (en) * 1986-03-06 1987-09-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Plasticization of plastic, rubber or the like and similar device therefor
JPH02153714A (en) * 1988-12-06 1990-06-13 Toyo Mach & Metal Co Ltd Injection molding equipment
JPH04156320A (en) * 1990-10-19 1992-05-28 Nissei Plastics Ind Co Injection molding method and injection molder
JPH06198688A (en) * 1992-12-29 1994-07-19 Polyplastics Co Resin molded item and manufacture thereof
JPH08155951A (en) * 1994-11-29 1996-06-18 Sumitomo Chem Co Ltd Method and apparatus for mixing reinforcing fiber with molten resin
JPH08197581A (en) * 1995-01-23 1996-08-06 Sumitomo Chem Co Ltd Screw device in injection machine
JPH08207097A (en) * 1995-02-08 1996-08-13 Japan Steel Works Ltd:The Plasticizing injection and screw preplasticizing type plasticizing injection device
JP2007015382A (en) * 2005-07-05 2007-01-25 Johns Manville Internatl Inc Method and system for producing long fibers reinforcing product and product obtained by the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015199200A (en) * 2014-04-04 2015-11-12 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 injection molding machine
JP2015208879A (en) * 2014-04-24 2015-11-24 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 Injection molding machine
JP2016016582A (en) * 2014-07-08 2016-02-01 東洋機械金属株式会社 Press molding system for composite material, and metered amount extruder for compound
JP6069470B1 (en) * 2015-12-09 2017-02-01 東芝機械株式会社 Injection device, injection molding machine and injection method
JP2017105044A (en) * 2015-12-09 2017-06-15 東芝機械株式会社 Injection device, injection molding machine and injection method
JP2017132239A (en) * 2016-01-26 2017-08-03 エフテックス有限会社 Injection molding method of carbon fiber reinforced and modified polypropylene resin
JP2018127563A (en) * 2017-02-10 2018-08-16 三井化学株式会社 Method for producing injection-molded object composed of fiber-reinforced resin composition

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