JP2019030977A - Method of molding reinforcing fiber-containing resin molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に関し、特に、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法に関する。 The present invention relates to a method for molding a reinforced fiber-containing resin molded product, and in particular, an injection including a heating cylinder, a screw fitted into the heating cylinder, and a distribution mixing backflow prevention valve provided at the tip of the screw. The present invention relates to a method for molding a reinforcing fiber-containing resin molded product by using an apparatus and introducing a molding material containing a thermoplastic resin material and reinforcing fibers into the heating cylinder.
樹脂成形品を成形するための射出成形に関連する従来の技術として、たとえば特許文献1、2が知られている。特許文献1には、先端にミキシング部と逆流防止弁を設けた射出成形用一軸可塑化スクリュが開示されている。そして、特許文献1には、スクリュの計量部に設けられた偏心フライトA,B,Cを超える樹脂が局部せん断を受け、未溶融樹脂の溶融が促進されることが記載されている(段落[0019])。
For example,
一方、特許文献2には、スクリュー式射出機を用いて強化繊維含有熱可塑性樹脂組成物を成形型に射出方法及びこれを実施する射出装置に関する発明が開示されている。そして、特許文献2には、スクリュー式射出機内のスクリューとしてはフルフライトスクリューが採用され、先端にはチェックリング機構を具備するミキシングヘッドが取り付けられていることが記載されている(段落[0022])。
On the other hand,
上記従来の技術のうち特許文献1記載のものにあっては、樹脂材料に強化繊維を用いることと前記樹脂と繊維を分配混合させることについては、記載されていない。したがって、強化繊維含有樹脂成形品を成形する際にどのような成形条件が最適であるかについて、特許文献1には開示されていない。
Among the above-mentioned conventional techniques, those described in
また、特許文献2記載のものにあっては、溶融押出機から押し出された溶融樹脂をロービングカッターで裁断された強化繊維と共にスクリュー式射出機に投入して、スクリューによって先端に移送する。このときに、スクリューによる溶融樹脂と強化繊維との混合が不足し、また、樹脂材料が強化繊維を適切に分配し得る溶融状態でミキシングヘッドに送られず、その結果充分に開繊されない可能性があり、さらに流動抵抗の大きい強化繊維がミキシングヘッドのチェックリング機構で引っ掛かり詰まり発生する可能性があるなどの問題があった。
Moreover, in the thing of
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、樹脂材料に強化繊維を適切に分配混合して、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することができる方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a method capable of appropriately distributing and mixing reinforcing fibers in a resin material and molding a reinforcing fiber-containing resin molded product having good quality such as strength. The purpose is to do.
請求項1の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法であって、前記スクリュの前記分配混合逆流防止弁の上流側に、前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記溶融促進部で前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項1の発明では、スクリュの分配混合逆流防止弁の上流側に溶融促進部を設けておき、かかる溶融促進部で成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態で、分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、強化繊維が樹脂材料に適切に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
In order to achieve the above object, the invention related to the method for molding a reinforced fiber-containing resin molded article according to
According to the first aspect of the present invention, a melting promoting portion is provided upstream of the screw mixing and mixing backflow prevention valve, and the resin material of the molding material is reliably melted sufficiently in the melting promoting portion, thereby preventing the mixing and mixing backflow prevention. Send to valve. Therefore, the reinforcing fiber is appropriately distributed and mixed with the resin material in the distributed mixing and backflow prevention valve. In addition, since the resin material of the molding material is sufficiently melted and has fluidity, the reinforcing fiber is not caught by the distribution mixing backflow prevention valve and clogged. After that, when the molding material in which the reinforcing fibers are properly distributed and mixed is stored in front of the heating cylinder, the screw is advanced in the axial direction and injected into the molding die. Is formed.
請求項2の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明において、前記スクリュのフライト部から送られた前記成形材料の前記樹脂材料を前記溶融促進部で充分に溶融させることを特徴とする。
請求項2の発明では、請求項1に記載の発明において、スクリュのフライト部により混練された成形材料の樹脂材料を溶融促進部で充分に溶融させる。そのため、その後に送られる分配混合逆流防止弁で、強化繊維が樹脂材料により適切に分配混合する。
In order to achieve the above object, the invention according to the molding method of the reinforcing fiber-containing resin molded article of
In the invention of
請求項3の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法であって、前記加熱筒のなかで最高温度に設定される範囲の温度を、前記樹脂の融点よりも20〜140℃高く設定し、前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記加熱筒の、前記分配混合逆流防止弁の上流の位置で前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項3の発明では、加熱筒のなかで最高温度に設定される範囲の温度を、樹脂材料の融点よりも20〜140℃高く設定することにより、成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態で、分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、強化繊維が樹脂材料に適切に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
In order to achieve the above object, the invention related to the method for molding a reinforcing fiber-containing resin molded article according to
In the invention of
請求項4の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法であって、前記スクリュを、40〜120min-1の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を0〜5MPaとして、前記成形材料を加熱するとともに混練して、前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項4の発明では、スクリュを、40〜120min-1の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を0〜5MPaとして、成形材料を加熱するとともに混練して、樹脂材料の溶融を促進させることにより、成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態で、分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、強化繊維が樹脂材料に適切に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
In order to achieve the above object, the invention related to a method for molding a reinforcing fiber-containing resin molded article according to
In the invention of
請求項5の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明において、前記強化繊維に、繊維長が2〜30mm、直径が8〜17μmのガラス繊維、または、繊維長が2〜30mm、直径が7〜10μmの炭素繊維を用いることを特徴とする。
請求項5の発明では、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明において、繊維長が2〜30mm、直径が8〜17μmのガラス繊維、または、繊維長が2〜30mm、直径が7〜10μmの炭素繊維といった分配が比較的困難な成形材料であっても、適切に分配混合して強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することが具現化される。
In order to achieve the above object, the invention according to the method for molding a reinforcing fiber-containing resin molded article according to claim 5 is the invention according to any one of
In invention of Claim 5, in the invention of any one of Claims 1-4, fiber length is 2-30 mm, the diameter is 8-17 micrometers glass fiber, or fiber length is 2-30 mm, and a diameter is. Even if it is a molding material that is relatively difficult to distribute, such as 7 to 10 μm carbon fiber, it is realized to appropriately distribute and mix and mold a reinforced fiber-containing resin molded product having good quality such as strength.
請求項6の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明において、前記樹脂材料にスチレン系樹脂を用い、前記強化繊維にガラス繊維を用いることを特徴とする。
請求項6の発明では、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明において、樹脂材料にスチレン系樹脂を用い、強化繊維にガラス繊維を用いることにより、ガラス繊維がスチレン系樹脂に適切に分配混合し、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することが具現化される。
In order to achieve the above object, the invention related to the method for molding a reinforcing fiber-containing resin molded article according to claim 6 uses a styrene resin as the resin material in the invention according to any one of
In invention of Claim 6, in the invention of any one of Claims 1-4, glass fiber is suitable for styrene resin by using a styrene resin for a resin material and using a glass fiber for a reinforcing fiber. It is realized to form a reinforced fiber-containing resin molded product having good quality such as strength by distributing and mixing.
請求項7の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項1〜6のいずれか1項に記載の発明において、前記樹脂材料と前記強化繊維とを合わせた全体の材料に対する前記強化繊維の比率を、10〜60重量%とすることを特徴とする。
請求項7の発明では、請求項1〜6のいずれか1項に記載の発明において、前記樹脂材料と前記強化繊維とを合わせた全体の材料に対する前記強化繊維の比率を、10〜60重量%であっても、強化繊維が樹脂材料に適切に分配混合され、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することが具現化される。
In order to achieve the above object, the invention according to the method for molding a reinforcing fiber-containing resin molded article according to claim 7 is characterized in that in the invention according to any one of
In invention of Claim 7, in the invention of any one of Claims 1-6, the ratio of the said reinforcement fiber with respect to the whole material which match | combined the said resin material and the said reinforcement fiber is 10 to 60 weight%. Even so, it is realized that the reinforcing fiber is appropriately distributed and mixed with the resin material, and a reinforcing fiber-containing resin molded article having good quality such as strength is formed.
本発明によれば、強化繊維を樹脂材料に適切に分配混合して、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することができる。 According to the present invention, a reinforcing fiber-containing resin molded article having good quality such as strength can be formed by appropriately distributing and mixing reinforcing fibers with a resin material.
最初に、本発明に使用する成形装置の実施の一形態を図1に基づいて説明する。本実施の形態における成形装置は、成形材料供給装置1と、射出装置2と、成形型3と、型締め装置4とを備えている。
First, an embodiment of a molding apparatus used in the present invention will be described with reference to FIG. The molding apparatus in the present embodiment includes a molding
成形材料供給装置1は、樹脂材料と強化繊維をそれぞれ個別に供給するフィード装置10と、各フィード装置10により供給する樹脂材料と強化繊維との重量を計測する重量計測手段11とを備えている。各フィード装置10は、ホッパ12aを有するシリンダ12と、シリンダ12内に嵌挿されたフィードスクリュ13と、フィードスクリュ13を軸周りに制御可能に回転駆動するサーボモータ14とを備えている。重量計測手段11は、たとえばシリンダ12の下方にロードセルを設けることにより構成することができる。各フィード装置10は、重量計測手段11により計測された樹脂材料と強化繊維の重量をそれぞれ計測しながらフィードスクリュ13を駆動するサーボモータ14の単位時間当たりの回転数を制御して、樹脂材料と強化繊維の供給量を制御することができ、また、単にフィードスクリュ13の単位時間当たりの回転数を設定することにより樹脂材料と強化繊維の供給量を制御することもできる。また、成形材料供給装置1は、樹脂材料からなるペレットに強化繊維を含有させたものを供給するものでもよく、あるいは、糸状の連続した強化繊維を直接射出装置2の加熱筒20の落下孔20a内に供給し、若しくは、糸状の連続した強化繊維を射出装置2の加熱筒20の落下孔20a上で所定の長さに切断して、落下孔20a内に供給するものとすることもできる。
The molding
射出装置2は、加熱筒20と、加熱筒20内に軸周りに回転可能に、且つ、軸方向に移動可能に嵌挿されたスクリュ21と、成形型3にタッチするノズル22aを有するシリンダヘッド22と、加熱筒20を制御可能に加熱する加熱手段23とを備えている。加熱筒20の基端側(上流側ともいい、図においては右側となる)の上方には、成形材料を投入する落下孔20aが形成されており、落下孔20aには各フィード装置10から供給される成形材料を落下孔20aに案内するシュート24が設けられている。加熱手段23は、加熱筒20およびノズル22aを含むシリンダヘッド22に複数設けられてそれぞれ所定の温度に制御可能に加熱するもので、通電により発熱するバンドヒータを採用することが一般的である。加熱筒20とシリンダヘッド22は、その適切な温度が範囲を区切って設定されている。バンドヒータ23は、加熱筒21とシリンダヘッド22の、それぞれ適切な温度が設定された範囲に応じて設けられる。また、加熱筒20の落下孔20aの周囲には加熱筒20に投入する際に成形材料が不用意に加熱されないようにするための冷却手段(図示は省略する)が設けられている。
The
スクリュ21は、基端側から前方前端側(図の左側)に向かって、フライト部25と、溶融促進部26と、分配混合逆流防止弁27と、スクリュヘッド28とを備えている。スクリュ21のフライト部25は、基端側から先端側に向かって、フィードゾーンAと、コンプレッションゾーンBと、メタリングゾーンCとが形成されている。スクリュ21の軸部21aの径は、フィードゾーンAが比較的小径であり、メタリングゾーンCが比較的大径であり、コンプレッションゾーンBがフィードゾーンAから連続する比較的小径からメタリングゾーンCに連続する比較的大径に漸次変化するよう設定されている。
The
本実施の形態におけるスクリュ21は、直径Dに対するフライト部25の基端側端部から溶融促進部26の先端側まで(分配混合逆流防止弁27の後述するスペーサまで)の長さLの比L/Dが18に設定されている。しかしながら、スクリュ21のL/Dはこれに限定されることはなく、18〜28程度に設定することができる。なお、スクリュ21の直径Dは、特に限定されることはないが、30〜200mm程度のものが多く使用される。
The
また、スクリュ21の圧縮比、すなわちスクリュ21のフライト部25と軸部21aにより形成される溝の、フィードゾーンAとメタリングゾーンCとの容積比は、1.5〜2.5、より好ましくは、1.7〜1.8に設定することができる。なお、スクリュ21の表面と加熱筒20の内孔の表面は、特に強化繊維としてガラス繊維を用いる場合、耐摩耗加工処理を予め施しておくことが望ましい。
Further, the compression ratio of the
分配混合逆流防止弁27は、スクリュ21の溶融促進部26の前方に設けられたスペーサ50と、このスペーサ50とスクリュヘッド28との間に軸方向に移動可能に設けられた円筒状のリング51とを備えている。
The distribution mixing
スペーサ50は、加熱筒20の内孔20bよりも小さい径で成形されている。そのため、スペーサ50の外周面と加熱筒20の内孔20bとの間には、成形材料を送ることが可能な隙間が形成されている。また、リング51の端面51aは、軸方向に後退移動してスペーサ50に当接したときに、スペーサ50の外周面と加熱筒20の内孔20bとの間の隙間を閉塞することができるよう設計されている。さらに、スクリュヘッド28の後端には、リング51が前進移動したときに当接しリング51の前進動を規制するストッパ28aが形成されている。スペーサ50とスクリュヘッド28との間の軸部52には、複数の凹部53が配設されている。また、リング51には、複数の穴54が形成されている。さらに、軸部52は、その外径が、リング51の内径よりも小さく設計されている。軸部52の凹部53とリング51の穴54は、少なくともリング51が前進移動してスクリュヘッド28のストッパ28aに当接した状態で、軸方向に互いに隣接する凹部53、53の間にリング51の穴54が位置する(軸方向に互いに隣接する穴54、54の間に凹部53が位置すると言い換えることもできる。)関係に配置されている。
The
スクリュ21の軸周りの回転により溶融促進部26からスペーサ50の外周面と加熱筒20の内孔20bとの間の隙間を介して成形材料が前方に送られるときには、その成形材料の圧力によりリング51が軸方向前方に移動する。そして、軸部52に形成された凹部53と、リング51と軸部52との間の空間55と、リング51の穴54とを交互に蛇行するように送り出され、これにより成形材料の樹脂材料に強化繊維が分配混合される。また、スクリュ21が後退した状態から前進して成形材料を射出するときには、成形材料の圧力によりリング51が軸方向後方に軸部52に対して相対的に移動してスペーサ50に当接し、リング51の後端面51aがスペーサ50の外周面と加熱筒20の内孔20bとの間の隙間を閉塞して成形材料の逆流を防止する。
When the molding material is fed forward from the
溶融促進部26は、分配混合逆流防止弁27の上流側、すなわち、スクリュ21の基端側に配設され、樹脂材料の溶融を促進するもので、図1に示した実施の形態の場合、スクリュ21のフライト部25の先端側端部と分配混合逆流防止弁27との間に配設されており、メタリングゾーンCにおける軸部21aよりもさらに大径に設計された円筒状の外周面により構成されている。このように溶融促進部26の外周面を大径に設計することにより、加熱筒20の内孔20bに対する間隔が狭くなり、その結果、バンドヒータ23により加熱された加熱筒20の熱を成形材料に伝導する(この加熱を外部加熱といい、スクリュ21の軸周りの回転によるせん断加熱と区別することにする。)ことにより、強化樹脂を折ることなく樹脂材料の溶融を促進することができる。
The
なお、溶融促進部26は、図1に示した実施の形態に限定されることはなく、図2に示したように、スクリュ21の軸部21aに複数の突起26aを形成してなるダルメージ部により構成することもできる。また、溶融促進部26は、樹脂材料の溶融を促進することができるものであれば、図1、図2に示した実施の形態に限定されることはなく、図示は省略するが、複数の凹部や、複数の突条若しくは溝により構成することもできる。そして、溶融促進部26を複数の凹部や、複数の突条若しくは溝により構成する場合、これらの複数の凹部や突条若しくは溝を軸方向に延びるように配列することもでき、また軸方向に対して所定の角度で、らせん状に配列することもできる。さらに、溶融促進部26は、スクリュ21のフライト部25をメタリングゾーンCから前方に向かって延長させることにより構成したり、かかる延長したフライト部を所定の間隔で切り欠いて断続的としたものや、所謂サブフライトのようにスクリュ21のメタリングゾーンC等のフライト部25よりも低い(径が小さい)サブフライトを設け、あるいは、スクリュ21のメタリングゾーンC等のフライト部25よりも軸方向に短い(狭い)ピッチで溶融促進用フライト部を形成したり、所謂偏心フライト部を複数形成することにより構成することもできる。これらの場合、溶融促進部26におけるスクリュ21の軸部21aから加熱筒20の内孔20bまでの高さは、メタリングゾーンCにおける軸部21aから加熱筒20の内孔20bまでの高さの1.0〜0.4倍に、すなわち、溶融促進部26におけるスクリュ21の軸部21aの径は、メタリングゾーンCにおける軸部21aの径よりも太くなるように設定することが望ましい。上記図1に示した以外に例示した溶融促進部を採用する場合、樹脂材料の溶融を促進するだけでなく、樹脂材材料に強化繊維を分配混合する機能も有する。
The
分配混合逆流防止弁27のさらに前方の先端にはスクリュヘッド28が配設されている。スクリュヘッド28のストッパ28aには、加熱筒20の前方に成形材料を送ることができる溝29が周方向に複数形成されている。スクリュヘッド28のストッパ28aよりの前方は、略円錐形に設計することができ、また、分配混合部50と加熱筒20の前方とを連通して、分配混合された成形材料を分配混合部50から加熱筒20の前方に送ることができる溝(図示は省略する)を複数形成することもできる。
A
成形型3は、固定型30と可動型31とにより構成されており、両型30、31を型閉じすることにより成形品の形状に応じた形状のキャビティ32を形成するものである。型締め装置4は、固定型30を取り付ける固定盤40と、可動型31を取り付ける可動盤41と、固定盤40を端部に支持するとともに可動盤41が中間部に挿通されて可動盤41を固定盤40に対して近接・遠退移動可能に支持するタイバー42と、可動盤41を固定盤40に対して近接・遠退移動させて開閉するとともに、可動型31を固定型30に対して型閉じしたときに所定の力で型締めする型開閉手段(図示は省略する)と、を備えている。
The molding die 3 is composed of a fixed
次に、本発明の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法の実施の一形態を、上述したように構成された成形装置を用いる場合により、詳細に説明する。なお、この実施の形態では、熱可塑性の樹脂としてポリプロピレンのペレットを採用し、また、強化繊維として、ガラス繊維を採用することとする。そして、ガラス繊維は、繊維長が2〜30mm(より好ましくは繊維長が3〜15mm)で直径が6〜17μmのものであり、さらに結束材で結束されたものを採用することとする。さらに成形材料には、ポリプロピレンとガラス繊維の他に改質剤などの添加剤を含み、成形材料全体に対して10〜60重量%、好ましくは20〜40重量%のガラス繊維を含有するものとする。 Next, an embodiment of the method for molding a reinforced fiber-containing resin molded product of the present invention will be described in detail by using a molding apparatus configured as described above. In this embodiment, polypropylene pellets are employed as the thermoplastic resin, and glass fibers are employed as the reinforcing fibers. The glass fiber has a fiber length of 2 to 30 mm (more preferably, a fiber length of 3 to 15 mm), a diameter of 6 to 17 μm, and a glass fiber that is further bound with a binding material. Further, the molding material contains additives such as a modifier in addition to polypropylene and glass fiber, and contains 10 to 60% by weight, preferably 20 to 40% by weight of glass fiber with respect to the whole molding material. To do.
強化繊維含有樹脂成形品を成形するに先立って、この実施の形態では、スクリュ21のフライト部25のメタリングゾーンCにおける前方先端と、分配混合逆流防止弁27の逆流防止弁部51との間に、溶融促進部26を設けておく。
Prior to molding the reinforced fiber-containing resin molded product, in this embodiment, between the front tip in the metering zone C of the
強化繊維含有樹脂成形品を成形するに際して、ポリプロピレンのペレットと結束されたガラス繊維は、各フィード装置10のホッパ12aにそれぞれ個別に投入される。成形材料に含まれるポリプロピレン、ガラス繊維、および添加剤は、各フィード装置10のシリンダ12に設けられたロードセル11により正確に重量が計測され、この計測結果に基づいてサーボモータ14を制御することにより、設定された比率で正確な量の成形材料を射出装置2の加熱筒20内に投入することができる。
When molding a reinforced fiber-containing resin molded product, the glass fibers bound with the polypropylene pellets are individually fed into the
射出装置2の加熱筒20内におけるスクリュ21の軸周りの単位時間当たりの回転数(回転速度)は、40〜120回転/分(min-1)、より好ましくは50〜100回転/分(min-1)程度であり、スクリュ21の周速では5000〜15000mm/分程度とする。スクリュ21の回転数は、成形材料の種類や、スクリュ21の径などに応じて適切に制御することができる。
The rotation speed (rotational speed) around the axis of the
加熱筒20内に供給された成形材料は、軸周りに回転駆動されるスクリュ21のフライト部25に沿って、フィードゾーンAからコンプレッションゾーンB、メタリングゾーンCに順次送られる。このとき、加熱筒20とノズルを含むシリンダヘッド22の各位置は、バンドヒータ23によりそれぞれの位置に適した温度に加熱されている。加熱筒20との間に形成されるスクリュ21の、フィードゾーンA、コンプレッションゾーンB、メタリングゾーンCの空間が次第に狭くなることにより、成形材料のポリプロピレンはスクリュ21の回転によってせん断発熱し、また、バンドヒータ23により加熱された加熱筒20から伝導される熱によって外部加熱される。そのため、ポリプロピレンは、加熱筒20の上流側であるフィードゾーンAから、コンプレッションゾーンBを介して下流側であるメタリングゾーンCまで送られるまでにほぼ溶融可塑化され、また、ガラス繊維が分散混合されることとなる。
The molding material supplied into the
ここで、成形材料に含まれるガラス繊維は、加熱筒20内でスクリュ21の回転等により過度のストレスを受けると折れてしまい、設定された長さのガラス繊維を含有する成形品を成形することができなくなる。この場合には、強度など品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することができない。一方、成形材料に含まれるポリプロピレンが十分に溶融可塑化されていないと、ガラス繊維を均一に混合させることができない。ガラス繊維を均一に混合させることができないと、やはり、強度など品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することができない。
Here, the glass fiber contained in the molding material is broken when subjected to excessive stress in the
そこで、本実施の形態では、スクリュ21のフライト部25から成形材料を溶融促進部26に送る。さらに、本実施の形態では、加熱筒20とシリンダヘッド22に設けられたバンドヒータ23のうちで、ノズル22aを除いて前方先端側から2番目に位置するバンドヒータ23aよって加熱される加熱筒20の範囲を最高温度に設定する。この前方先端側から2番目のバンドヒータ23aによって加熱される範囲における加熱筒20の温度は、たとえば280°C程度とすることができる。さらにまた、本実施の形態では、スクリュ21の回転速度を上述したように40〜120min-1、より好ましくは50〜100min-1に設定し、また、スクリュ21の背圧を後述するように0〜5MPaに設定する。なお、ポリプロピレンの融点は、一般的な射出成形で採用されるホモポリマーのもので、160〜165°Cであるが、ポリプロピレンの種類による融点に応じて、さらには、熱可塑性の樹脂としてポリプロピレン以外を採用する場合にはその熱可塑性の樹脂の種類による融点に応じて、加熱筒20の加熱温度を設定することができる。ここで、前記において、熱可塑性の樹脂材料の融点と加熱筒20の加熱温度の設定との関係は、次のとおりである。すなわち、シリンダヘッド22を含む加熱筒20の最高温度に設定する範囲(通常は、加熱筒20の前方先端に位置するシリンダヘッド22か、または、加熱筒20のシリンダヘッド22が取り付けられる前方近傍の範囲である。)の温度を、前記融点の温度に対して20〜140°C(より好ましくは20〜70°C)高く設定する。
Therefore, in the present embodiment, the molding material is sent from the
スクリュ21の軸周りの回転により可塑化溶融されたポリプロピレンとこれに混合された分散したガラス繊維とを含む成形材料は、フライト部25から溶融促進部26に送り出される。図1に示した実施の形態における溶融促進部26では、フライト部25のメタリングゾーンCよりも流路の幅(高さ)が狭い(溶融促進部26におけるスクリュ21の軸部21aの径がメタリングゾーンCにおけるスクリュ21の軸部21aの径以上の大きさを有する)ため、バンドヒータ23により加熱筒20を介して成形材料がより一層外部加熱される。そのため、フライト部25で溶融可塑化された成形材料のポリプロピレンがさらに溶融を促進され、その結果、ポリプロピレンの溶融残りがなくなり、ポリプロピレンが充分に溶融された状態となる。ここで、樹脂材料であるポリプロピレンが充分に溶融された状態とは、分配混合逆流防止弁27で強化繊維であるガラス繊維をポリプロピレンに適切に分配混合するのに充分な程度に、フライト部25で溶融可塑化されたポリプロピレンをさらに溶融することをいい、溶融されていない状態のポリプロピレンが残っておらず、完全に溶融された状態を意味する。
A molding material containing polypropylene plasticized and melted by rotation about the axis of the
また、図2に示した実施の形態においては、溶融促進部26におけるスクリュ21の軸部21aの径がメタリングゾーンCにおけるスクリュ21の軸部21aの径とほぼ同じであるが、溶融促進部26におけるスクリュ21の軸部21aにダルメージ部などの複数の突起26a等を形成したことにより、バンドヒータ23によりポリプロピレンが外部加熱されることにより溶融が促進されるだけでなく、ポリプロピレンに対するガラス繊維の分配も促進される。
In the embodiment shown in FIG. 2, the diameter of the
溶融促進部26でポリプロピレンが充分に溶融された状態の成形材料は、スクリュ21の軸周りの回転により、さらに溶融促進部26から分配混合逆流防止弁27に送られる。このとき、上流(スクリュ21の基端側)から下流(スクリュ21の前方先端側)に向かって送られる成形材料の圧力により軸部52に対して相対的に前進移動しており、分配混合逆流防止弁27のリング51の後端面51aがスクリュ21に設けられたスペーサ50から離間した状態となっている。そのため、成形材料は、スペーサ50の外周側面と加熱筒20の内孔20bとの間を通って、スペーサ50の前方に流入する。そして、成形材料は、軸部52に形成された凹部53と、リング51と軸部52との間の空間55と、リング51の穴54とを交互に通る。このときの成形材料は、スクリュ21の軸方向と平行に直線状に流れるのではなく、蛇行して流れることとなる。そのため、成形材料は、溶融促進部26でせん断発熱することなく外部加熱されて充分に溶融した状態とされたポリプロピレンに分配混合部50でガラス繊維が均一な分布で分配混合される。その後、分配混合された成形材料は、その大部分がストッパ28aの溝29を通り、加熱筒20内の前方に送られる。
The molding material in which the polypropylene is sufficiently melted in the
加熱筒20の前方に成形材料が送られ貯留されるのに伴って、スクリュ21は軸方向に後退移動する。このときのスクリュ21の背圧は、樹脂圧換算で0〜5MPaとなるよう設定されている。このようにスクリュ21の背圧を設定することにより、ガラス繊維にストレスを与えることがなく、したがって、ガラス繊維が折れることなく所定の長さを保有したままポリプロピレンに混合されて、加熱筒20の前方に送られ貯留されることとなる。
As the molding material is sent and stored in front of the
加熱筒20の前方に貯留された成形材料が設定された量に達し(計量工程)、その結果スクリュ21が所定の位置まで後退すると、成形材料の次のサイクルにおける射出工程に備えて射出装置2は待機状態とされる。この待機状態のとき、スクリュ21を軸周りに逆方向に回転させたりスクリュ21を軸方向に前進させることにより、成形材料の圧力でリング51を軸部52に対して相対的に軸方向後方に移動させ、リング51の後端面51aをスペーサ50に当接させ、スペーサ50の外周面と加熱筒20の内孔20bとの間の隙間を閉塞するようにしてもよい。
When the molding material stored in front of the
なお、射出装置2により所定量の成形材料を加熱筒20の前方に貯留させる成形材料の計量工程と同時に、前のサイクルでキャビティ32に成形材料が充填され成形品が安定した形状となるまで、例えば金型の温度が40°C程度(望ましくは35〜50°Cの範囲)となるまで冷却されている(成形品の冷却工程)。即ち、成形材料の計量工程と成形品の冷却工程は、一部重複して同時に行われる。一般に、成形品の冷却工程は、成形材料の計量工程よりも時間がかかる場合が多い。そのため、射出装置2は、計量工程後に成形品の冷却工程が完了するまで待機状態とされる。
In addition, at the same time as the molding material measuring step of storing a predetermined amount of molding material in front of the
成形品の冷却工程が完了すると、型締め装置4により固定型30から可動型31を離型して型開きし、成形品を成形型3から取り出し、その後、型締め装置4により固定型30に対して可動型31を型閉じして型締めし、加熱筒のノズルを固定型にノズルタッチさせて、スクリュ21を軸方向に前進させて加熱筒20の前方に貯留された所定量の成形材料をキャビティ32内に射出充填する。射出充填時には、成形材料の圧力により、リング51が軸部52に対して相対的に軸方向後方に移動し、リング51の後端面51aがスペーサ50に当接してスペーサ50の外周面と加熱筒20の内孔20bとの間の隙間を閉塞して成形材料の逆流を防止する。
When the cooling process of the molded product is completed, the
このときの射出速度は、20〜90mm/sec(より望ましくは、30〜70mm/sec)とすることができる。ここで、一般的な射出成形における射出速度は、100mm/sec程度である。これに対して本実施の形態では、一般的な射出成形における射出速度よりも遅い射出速度で射出させる。このように、ガラス繊維を含む成形材料の射出速度を、一般的な射出成形における射出速度よりも遅くすることにより、ガラス繊維の折損を防止して、設定された長さのガラス繊維を含有する成形品を成形することができる、 The injection speed at this time can be 20 to 90 mm / sec (more desirably 30 to 70 mm / sec). Here, the injection speed in general injection molding is about 100 mm / sec. In contrast, in the present embodiment, the injection is performed at an injection speed that is slower than the injection speed in general injection molding. Thus, the glass fiber of the set length is contained by preventing the glass fiber from breaking by making the injection speed of the molding material containing glass fiber slower than the injection speed in general injection molding. The molded product can be molded,
なお、熱可塑性の樹脂は、ポリプロピレン以外に、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレートなどの結晶性樹脂や、GPPS若しくはHIPS等やAS,ABSといったスチレン系樹脂、アクリル、ポリカーボネートなどの非晶性樹脂も用いることができる。 In addition to polypropylene, thermoplastic resins include crystalline resins such as polyethylene, polyamide, polyacetal, and polyethylene terephthalate, styrene resins such as GPPS or HIPS, AS, and ABS, and amorphous resins such as acrylic and polycarbonate. Can be used.
また、成形品として特に家電用部品を成形する場合の成形材料は、熱可塑性の樹脂としてスチレン系樹脂と、強化繊維としてガラス繊維とを組み合わせる場合もある。この場合においては、スチレン系樹脂の融点と定義付けする溶融温度が100°Cである。この溶融温度を略ガラス転移温度Tgと同じと想定し、この溶融温度に80〜140°Cをプラスした、180〜240°Cを加熱筒20およびシリンダヘッド22(ノズル22aを除く)の最高温度に設定することができる。そして、この最高加熱温度は、加熱筒20とノズル22aを除くシリンダヘッド22の最前方または最前方から2番目の位置に設けられたバンドヒータ23の設定温度とすることができる。
Moreover, the molding material in the case of shape | molding the components for household appliances especially as a molded article may combine a styrene resin as a thermoplastic resin, and a glass fiber as a reinforced fiber. In this case, the melting temperature defined as the melting point of the styrene resin is 100 ° C. Assuming that this melting temperature is substantially the same as the glass transition temperature Tg, the maximum temperature of the
さらに、強化繊維は、ガラス繊維に限定されることはなく、炭素繊維、ガラス繊維と炭素繊維の混合物など、他の繊維を採用することもできる。炭素繊維を採用する場合、その含有率は、成形材料全体の10〜60重量%(好ましくは20〜40重量%)であり、繊維長は2〜30mm(より好ましくは繊維長は3〜15mm)で、繊維の径は5〜15μm(好ましくは7〜8μm)とすることが好ましい。本発明では、炭素繊維の径が7〜8μmと細いものであっても、良好に分配混合することができる。本発明では、炭素繊維の径が7〜8mmと細いものであっても、良好に分配混合することができる。さらに強化繊維は、リサイクル繊維であってもよい。 Furthermore, the reinforcing fibers are not limited to glass fibers, and other fibers such as carbon fibers and a mixture of glass fibers and carbon fibers can also be adopted. When carbon fiber is employed, the content is 10 to 60% by weight (preferably 20 to 40% by weight) of the entire molding material, and the fiber length is 2 to 30 mm (more preferably the fiber length is 3 to 15 mm). The fiber diameter is preferably 5 to 15 μm (preferably 7 to 8 μm). In the present invention, even if the diameter of the carbon fiber is as thin as 7 to 8 μm, it can be distributed and mixed well. In the present invention, even if the diameter of the carbon fiber is as thin as 7 to 8 mm, it can be distributed and mixed well. Further, the reinforcing fiber may be a recycled fiber.
さらに成形材料は、熱可塑性の樹脂材料と強化繊維が主な比率を占めるが、樹脂材料と強化繊維はともに一種類でない場合もある。さらに添加材は、改質剤以外に、着色剤、滑剤、難燃剤、安定剤等を必要に応じて含む場合もある。 Furthermore, although the thermoplastic resin material and the reinforcing fiber occupy the main proportion of the molding material, both the resin material and the reinforcing fiber may not be one type. Furthermore, the additive may contain a colorant, a lubricant, a flame retardant, a stabilizer and the like as necessary in addition to the modifier.
ここで、基準となる成形条件と成形条件を異ならせたテスト1〜4とで、本実施の形態により成形した実施例における成形品の品質を評価した結果を表1に示す。
Here, Table 1 shows the results of evaluating the quality of the molded product in the example molded according to the present embodiment in
表1に示した実施例における熱可塑性の樹脂材料は、いずれの場合も、ポリプロピレンを採用した。また、強化繊維は、いずれの場合も、長さが10mmのガラス繊維を採用した。そして、射出装置2のスクリュ21は、フライト部25がフィードゾーンA、コンプレッションゾーンB、及びメタリングゾーンCにわたって連続するフルフライトスクリュを用いた。成形型3の冷却温度は40°Cに設定し、加熱筒20のそれぞれバンドヒータ23が設けられる各範囲の中で、最も高く設定する範囲の温度(樹脂温度)を280°Cに設定し、計量工程におけるスクリュ21の背圧をそれぞれ0MPaに設定した。
In each case, polypropylene was used as the thermoplastic resin material in the examples shown in Table 1. In each case, glass fibers having a length of 10 mm were used as the reinforcing fibers. And the
スクリュの回転速度は、基準とテスト1〜2がそれぞれ50rpmで、テスト3〜4が100rpmに設定されている。また計量工程に要する時間は、基準とテスト1〜2がそれぞれ16秒で、テスト3〜4が7.6秒に設定されている。
The rotation speed of the screw is set to 50 rpm for the reference and
成形材料の射出開始から次の成形品を成形するための成形材料を射出するまでの1サイクルタイムは、いずれも48秒であるが、射出速度を、基準でその射出装置が有する能力となる最高射出速度の70%、テスト1で30%、テスト2で50%、テスト3で30%、テスト4で50%に設定した。
The one cycle time from the start of injection of the molding material to the injection of the molding material for molding the next molded product is 48 seconds in all cases, but the injection speed is the highest that the injection device has as a standard on the basis of the injection speed. The injection speed was set to 70%, 30% for
各成形条件による成形品の品質の評価は、たとえば成形品の曲げ強度や、曲げ弾性率、衝撃試験、繊維長分布、繊維長などの強度や外観に基づいて行った。実施例の結果は、テスト1〜4のいずれの成形条件により成形された成形品でも、基準となる成形条件により成形された成形品と同様の良好な品質の評価を得ることができた。
Evaluation of the quality of the molded product under each molding condition was performed based on, for example, the strength and appearance of the molded product such as bending strength, bending elastic modulus, impact test, fiber length distribution, fiber length, and the like. As a result of the example, evaluation of good quality similar to that of a molded product molded under the standard molding conditions could be obtained for molded products molded under any of the molding conditions of
ここで、上述した構成をまとめると、以下の通りとなる。
1.スクリュ21の分配混合逆流防止弁27の上流側に予め設けられた溶融促進部26で、フライト部25から送られた成形材料の樹脂材料を充分に溶融させた状態として、この成形材料を分配混合逆流防止弁27に送り、充分に溶融した樹脂材料と強化繊維を分配混合逆流防止弁27で分配混合する。
2.加熱筒20の、スクリュ21の分配混合逆流防止弁27の上流側の溶融促進部26と対応する位置から前方先端側を、樹脂材料の融点よりも20〜140℃高く加熱する。
3.スクリュの回転速度を40〜120min-1、より好ましくは50〜100min-1に設定し、スクリュの背圧を0〜5MPaに設定する。
Here, the above-described configuration is summarized as follows.
1. In the state where the resin material of the molding material sent from the
2. The front tip side of the
3. The rotational speed of the
上記1〜3の構成は、それぞれ、充分に溶融した状態の成形材料と共に、強化樹脂の折損を可能な限り防止して分配混合逆流防止弁に送り、樹脂材料に強化繊維を分配混合させることができる。したがって、上記1〜3の構成は、適宜単独または組み合わせて行うことができる。
Each of the
1:成形材料供給装置、 2:射出装置、 3:成形型、 4:型締装置、 20:加熱筒、 21:スクリュ、 23:バンドヒータ(加熱手段)、 25:フライト部、 26:溶融促進部、27:分配混合逆流防止弁、 50:スペーサ、 51:逆流防止弁部 1: Molding material supply device, 2: Injection device, 3: Mold, 4: Clamping device, 20: Heating cylinder, 21: Screw, 23: Band heater (heating means), 25: Flight part, 26: Melting promotion 27: Distributive mixing backflow prevention valve 50: Spacer 51: Backflow prevention valve
一方、特許文献2には、スクリュー式射出機を用いて強化繊維含有熱可塑性樹脂組成物を成形型に射出する方法及びこれを実施する射出装置に関する発明が開示されている。そして、特許文献2には、スクリュー式射出機内のスクリューとしてはフルフライトスクリューが採用され、先端にはチェックリング機構を具備するミキシングヘッドが取り付けられていることが記載されている(段落[0022])。
On the other hand,
請求項1の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられ、溶融された樹脂材料と強化繊維とを混合して、樹脂材料に強化繊維を均一に分配し、また、加熱筒の前方に成形材料を貯留するときには成形材料が加熱筒の前方に流動し、且つ射出時には成形材料が加熱筒の後方に逆流しないようにする分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に前記熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法において、前記スクリュのフライト部と前記分配混合逆流防止弁との間に、前記スクリュの前記フライト部における軸部の径よりも大径に構成されて前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記分配混合逆流防止弁で前記強化繊維を前記樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に前記溶融促進部により前記成形材料を前記加熱筒の内孔に近づけて前記加熱筒からの熱を伝導し前記樹脂材料を充分に加熱し溶融させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に分配の促進された成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項1の発明では、スクリュのフライト部と分配混合逆流防止弁との間に溶融促進部を設けておく。かかる溶融促進部は、スクリュの前記フライト部における軸部の径よりも大径に構成されている。スクリュのフライト部で加熱混練された成形材料は、溶融促進部で、加熱筒の内孔に近づき、加熱筒からの熱が伝導されて、分配混合逆流防止弁で強化繊維を樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に、充分に加熱され溶融する。この状態で、成形材料を分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、充分に溶融された状態の樹脂材料に対して強化繊維の分配が促進され、その結果、強化繊維が均一に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
In order to achieve the above object, the invention related to the method for molding a reinforcing fiber-containing resin molded article according to
In the invention of
請求項2の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられ、溶融された樹脂材料と強化繊維とを混合して、樹脂材料に強化繊維を均一に分配し、また、加熱筒の前方に成形材料を貯留するときには成形材料が加熱筒の前方に流動し、且つ射出時には成形材料が加熱筒の後方に逆流しないようにする分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に前記熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法において、前記スクリュのフライト部と前記分配混合逆流防止弁との間に、複数の突起を有し、前記成形材料の強化繊維を樹脂材料に分配混合することにより前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記分配混合逆流防止弁で前記強化繊維を前記樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に前記溶融促進部により前記成形材料を前記加熱筒の内孔に近づけて前記加熱筒からの熱を伝導し前記樹脂材料を充分に加熱し溶融させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に分配の促進された成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項2の発明では、スクリュのフライト部と分配混合逆流防止弁との間に溶融促進部を設けておく。かかる溶融促進部は、複数の突起を有しており、成形材料の強化繊維を樹脂材料に分配混合することにより樹脂材料の溶融を促進するものである。スクリュのフライト部で加熱混練された成形材料は、溶融促進部で、複数の突起により強化繊維が樹脂材料に分配混合されて、分配混合逆流防止弁で強化繊維を樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に、充分に溶融する。この状態で、成形材料を分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、充分に溶融された状態の樹脂材料に対して強化繊維の分配が促進され、その結果、強化繊維が均一に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
In order to achieve the above object, the invention related to the method for molding a reinforcing fiber-containing resin molded article according to
In the invention of
請求項3の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項1または2のいずれかに記載の発明において、前記加熱筒のなかで前記溶融促進部と対応する位置から前方側の温度を、前記樹脂材料の融点よりも20〜140℃高い範囲に設定することを特徴とする。
請求項3の発明では、請求項1または2のいずれかに記載の発明において、加熱筒のなかで溶融促進部と対応する位置から前方側の温度を、樹脂材料の融点よりも20〜140℃高く設定することにより、成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態とすることができる。
The invention according to method of molding a reinforced fiber-containing resin molded article according to
In the invention of
請求項4の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記スクリュを、40〜120min-1の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を0〜5MPaとすることを特徴とする。
請求項4の発明では、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、スクリュを、40〜120min-1の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を0〜5MPaとして、フライト部で成形材料を加熱するとともに混練し、その後、溶融促進部で、樹脂材料の溶融を促進させることにより、成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態で、分配混合逆流防止弁に送ることができる。
The invention according to the molding method of reinforcing fiber-containing resin molded article according to
In invention of
成形材料供給装置1は、樹脂材料と強化繊維をそれぞれ個別に供給するフィード装置10と、各フィード装置10により供給する樹脂材料と強化繊維との重量を計測する重量計測手段11とを備えている。各フィード装置10は、ホッパ12aを有するシリンダ12と、シリンダ12内に嵌挿されたフィードスクリュ13と、フィードスクリュ13を軸周りに制御可能に回転駆動するサーボモータ14とを備えている。重量計測手段11は、たとえばシリンダ12の下方にロードセルを設けることにより構成することができる。各フィード装置10は、重量計測手段11により樹脂材料と強化繊維の重量をそれぞれ計測しながらフィードスクリュ13を駆動するサーボモータ14の単位時間当たりの回転数を制御して、樹脂材料と強化繊維の供給量を制御することができ、また、単にフィードスクリュ13の単位時間当たりの回転数を設定することにより樹脂材料と強化繊維の供給量を制御することもできる。また、成形材料供給装置1は、樹脂材料からなるペレットに強化繊維を含有させたものを供給するものでもよく、あるいは、糸状の連続した強化繊維を直接射出装置2の加熱筒20の落下孔20a内に供給し、若しくは、糸状の連続した強化繊維を射出装置2の加熱筒20の落下孔20a上で所定の長さに切断して、落下孔20a内に供給するものとすることもできる。
The molding
また、スクリュ21の圧縮比、すなわちスクリュ21のフライト部25と軸部21aにより形成される溝の、フィードゾーンAとメタリングゾーンCとの容積比は、1.5〜2.5、より好ましくは、1.7〜1.8に設定することができる。なお、スクリュ21の表面と加熱筒20の内孔20bの表面は、特に強化繊維としてガラス繊維を用いる場合、耐摩耗加工処理を予め施しておくことが望ましい。
Further, the compression ratio of the
スペーサ50は、加熱筒20の内孔20bよりも小さい径で成形されている。そのため、スペーサ50の外周面と加熱筒20の内孔20bとの間には、成形材料を送ることが可能な隙間が形成されている。また、リング51の後端面51aは、軸方向に後退移動してスペーサ50に当接したときに、スペーサ50の外周面と加熱筒20の内孔20bとの間の隙間を閉塞することができるよう設計されている。さらに、スクリュヘッド28の後端には、リング51が前進移動したときに当接しリング51の前進動を規制するストッパ28aが形成されている。スペーサ50とスクリュヘッド28との間の軸部52には、複数の凹部53が配設されている。また、リング51には、複数の穴54が形成されている。さらに、軸部52は、その外径が、リング51の内径よりも小さく設計されている。軸部52の凹部53とリング51の穴54は、リング51が前進移動してスクリュヘッド28のストッパ28aに当接した状態で、軸方向に互いに隣接する凹部53、53の間にリング51の穴54が位置する(軸方向に互いに隣接する穴54、54の間に凹部53が位置すると言い換えることもできる。)関係に配置されている。
The
分配混合逆流防止弁27のさらに前方の先端にはスクリュヘッド28が配設されている。スクリュヘッド28のストッパ28aには、加熱筒20の前方に成形材料を送ることができる溝29が周方向に複数形成されている。スクリュヘッド28のストッパ28aよりの前方は、略円錐形に設計することができ、また、分配混合逆流防止弁27と加熱筒20の前方とを連通して、分配混合された成形材料を分配混合逆流防止弁27から加熱筒20の前方に送ることができる溝(図示は省略する)を円筒状部分に複数形成することもできる。
A
溶融促進部26でポリプロピレンが充分に溶融された状態の成形材料は、スクリュ21の軸周りの回転により、さらに溶融促進部26から分配混合逆流防止弁27に送られる。このとき、上流(スクリュ21の基端側)から下流(スクリュ21の前方先端側)に向かって送られる成形材料の圧力により軸部52に対して相対的に前進移動しており、分配混合逆流防止弁27のリング51の後端面51aがスクリュ21に設けられたスペーサ50から離間した状態となっている。そのため、成形材料は、スペーサ50の外周側面と加熱筒20の内孔20bとの間を通って、スペーサ50の前方に流入する。そして、成形材料は、軸部52に形成された凹部53と、リング51と軸部52との間の空間55と、リング51の穴54とを交互に通る。このときの成形材料は、スクリュ21の軸方向と平行に直線状に流れるのではなく、蛇行して流れることとなる。そのため、成形材料は、溶融促進部26でせん断発熱することなく外部加熱されて充分に溶融した状態とされたポリプロピレンに分配混合逆流防止弁27でガラス繊維が均一な分布で分配混合される。その後、分配混合された成形材料は、その大部分がストッパ28aの溝29を通り、加熱筒20内の前方に送られる。
The molding material in which the polypropylene is sufficiently melted in the
また、成形品として特に家電用部品を成形する場合の成形材料は、熱可塑性の樹脂としてスチレン系樹脂と、強化繊維としてガラス繊維とを組み合わせる場合もある。この場合においては、スチレン系樹脂の融点と定義付けする溶融温度が100°Cである。この溶融温度を略ガラス転移温度Tgと同じと想定し、この溶融温度に80〜140°Cをプラスした、180〜240°Cを加熱筒20およびシリンダヘッド22(ノズル22aを除く)の最高温度に設定することができる。そして、この最高加熱温度は、バンドヒータ23のなかで加熱筒20とノズル22aを除くシリンダヘッド22の最前方または最前方から2番目の位置に設けられたバンドヒータ23aの設定温度とすることができる。
Moreover, the molding material in the case of shape | molding the components for household appliances especially as a molded article may combine a styrene resin as a thermoplastic resin, and a glass fiber as a reinforced fiber. In this case, the melting temperature defined as the melting point of the styrene resin is 100 ° C. Assuming that this melting temperature is substantially the same as the glass transition temperature Tg, the maximum temperature of the
Claims (7)
前記スクリュの前記分配混合逆流防止弁の上流側に、前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、
前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記溶融促進部で前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、
前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出する
ことを特徴とする強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。 Using an injection device comprising a heating cylinder, a screw fitted in the heating cylinder, and a distribution mixing backflow prevention valve provided on the tip side of the screw, a thermoplastic resin material and a reinforcement are provided in the heating cylinder A method of charging a molding material containing fibers and molding a reinforced fiber-containing resin molded article,
On the upstream side of the distribution mixing backflow prevention valve of the screw, a melting promoting part for promoting melting of the resin material is provided,
The molding material in a state where the resin material is sufficiently melted by rotating the screw around the axis, heating and kneading the molding material, and promoting the melting of the resin material in the melting accelerating portion. Sending to the distribution mixing backflow prevention valve, promoting the distribution of the reinforcing fibers of the molding material in the distribution mixing backflow prevention valve, storing the molding material in front of the heating cylinder,
A method for molding a reinforced fiber-containing resin molded product, wherein the screw is advanced in the axial direction and the molding material stored in front of the heating cylinder is injected into a molding die.
前記加熱筒のなかで最高温度に設定される範囲の温度を、前記樹脂材料の融点よりも20〜140℃高い範囲に設定し、
前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記前記加熱筒の、前記分配混合逆流防止弁の上流の位置で前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、
前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出する
ことを特徴とする強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。 Using an injection device comprising a heating cylinder, a screw fitted in the heating cylinder, and a distribution mixing backflow prevention valve provided on the tip side of the screw, a thermoplastic resin material and a reinforcement are provided in the heating cylinder A method of charging a molding material containing fibers and molding a reinforced fiber-containing resin molded article,
The temperature in the range set to the highest temperature in the heating cylinder is set to a range 20 to 140 ° C. higher than the melting point of the resin material,
The resin material is rotated by rotating the screw around an axis to heat and knead the molding material, and to promote melting of the resin material at a position upstream of the distributing and mixing check valve in the heating cylinder. The molding material in a sufficiently melted state is sent to the distribution mixing backflow prevention valve, and the distribution mixing backflow prevention valve promotes the distribution of the reinforcing fibers of the molding material to the front of the heating cylinder. Store material,
A method for molding a reinforced fiber-containing resin molded product, wherein the screw is advanced in the axial direction and the molding material stored in front of the heating cylinder is injected into a molding die.
前記スクリュを、40〜120min-1の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を0〜5MPaとして、前記成形材料を加熱するとともに混練して、前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、
前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出する
ことを特徴とする強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。 Using an injection device comprising a heating cylinder, a screw fitted in the heating cylinder, and a distribution mixing backflow prevention valve provided on the tip side of the screw, a thermoplastic resin material and a reinforcement are provided in the heating cylinder A method of charging a molding material containing fibers and molding a reinforced fiber-containing resin molded article,
The screw is rotated around the axis at a rotational speed of 40 to 120 min −1 , the back pressure is set to 0 to 5 MPa, the molding material is heated and kneaded to promote melting of the resin material, The molding material in a state where the resin material is sufficiently melted is sent to the distribution / mixing backflow prevention valve, and the distribution / mixing backflow prevention valve promotes the distribution of the reinforcing fibers of the molding material in front of the heating cylinder. The molding material is stored in
A method for molding a reinforced fiber-containing resin molded product, wherein the screw is advanced in the axial direction and the molding material stored in front of the heating cylinder is injected into a molding die.
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