JP2825956B2 - 繊維強化樹脂成形材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化樹脂成形材料の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は強化繊維を均一に分散した繊維強化樹脂成形
材料の製造方法に関し、詳細には強化繊維の切断装置を
特別に設ける必要がなく、従って強化繊維が外気中に飛
散するのを防止することのできる繊維強化樹脂成形材料
の製造方法に関するものである。
材料の製造方法に関し、詳細には強化繊維の切断装置を
特別に設ける必要がなく、従って強化繊維が外気中に飛
散するのを防止することのできる繊維強化樹脂成形材料
の製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 樹脂材料に強化繊維（必要により更に無機質充填剤）
を分散した、BMC（バルク・モールディング・コンパウ
ンド）に代表される繊維強化樹脂成形材料を製造するに
当たっては、例えば樹脂材料と無機質充填剤の混合物中
へ、1/4〜１インチ程度の長さに切断した短繊維状の強
化繊維を混合し、例えば双腕式ニーダーによって混練し
て前記強化繊維を均一に分散させることが行われてい
る。以上は、バッチ式BMCの製造方法であるが、連続混
練方法を用いる場合は、スクリュー式混練装置の中に、
上記諸材料を定量的に供給し、かつ混練することがあ
る。
を分散した、BMC（バルク・モールディング・コンパウ
ンド）に代表される繊維強化樹脂成形材料を製造するに
当たっては、例えば樹脂材料と無機質充填剤の混合物中
へ、1/4〜１インチ程度の長さに切断した短繊維状の強
化繊維を混合し、例えば双腕式ニーダーによって混練し
て前記強化繊維を均一に分散させることが行われてい
る。以上は、バッチ式BMCの製造方法であるが、連続混
練方法を用いる場合は、スクリュー式混練装置の中に、
上記諸材料を定量的に供給し、かつ混練することがあ
る。
上記強化繊維としてはガラス繊維を使うことが多く、
ガラス繊維メーカーから搬入されたガラスロービングを
チョッパ装置によって任意長さの短繊維に切断した後、
ガラス短繊維フィーダを通して上記混練装置内へ装入す
るのが一般的であった。
ガラス繊維メーカーから搬入されたガラスロービングを
チョッパ装置によって任意長さの短繊維に切断した後、
ガラス短繊維フィーダを通して上記混練装置内へ装入す
るのが一般的であった。
ところがガラスロービングを切断する為の専用のチョ
ッパ装置を設ける従来方式では設備コスト及び製造コス
トが増大し、且つさらに重要な問題として前記チョッパ
装置やガラス短繊維フィーダから短繊維が空気中に飛散
し、工場内の作業環境を悪化させるという不具合があっ
た。
ッパ装置を設ける従来方式では設備コスト及び製造コス
トが増大し、且つさらに重要な問題として前記チョッパ
装置やガラス短繊維フィーダから短繊維が空気中に飛散
し、工場内の作業環境を悪化させるという不具合があっ
た。
［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明者らは、チョッパ装置を併設する必要が
なく、従って短繊維が外気中に飛散することがなく、し
かも強化繊維が期待通りの強化性能を発揮することので
きる適正長さで樹脂材料中に分散された、繊維強化樹脂
成形材料の製造方法を提供することを目的として研究を
重ね、本発明を完成した。
なく、従って短繊維が外気中に飛散することがなく、し
かも強化繊維が期待通りの強化性能を発揮することので
きる適正長さで樹脂材料中に分散された、繊維強化樹脂
成形材料の製造方法を提供することを目的として研究を
重ね、本発明を完成した。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成し得た本発明は、多軸スクリュー混練
装置によって樹脂材料を混練しつつ、該混練装置へ強化
繊維を長繊維状態で供給し、該強化繊維を前記混練装置
内で切断し、樹脂材料中に短繊維状の強化繊維として分
散させることを要旨とするものである。
装置によって樹脂材料を混練しつつ、該混練装置へ強化
繊維を長繊維状態で供給し、該強化繊維を前記混練装置
内で切断し、樹脂材料中に短繊維状の強化繊維として分
散させることを要旨とするものである。
［作用］ 本発明においては強化繊維を長繊維のまま混練装置内
へ装入する方法であるので、チョッパ装置やガラス短繊
維フィーダが不要となり、また短繊維状態に切断された
ものが空気中に飛散することは全くなくなった。また上
記長繊維は多軸スクリュー式混練装置において強く混練
されることにより、1mm程度から数十mmに至る各種長さ
の短繊維に切断・分散されることになり、補強効果につ
いては従来方法に十分比肩し得るものである。
へ装入する方法であるので、チョッパ装置やガラス短繊
維フィーダが不要となり、また短繊維状態に切断された
ものが空気中に飛散することは全くなくなった。また上
記長繊維は多軸スクリュー式混練装置において強く混練
されることにより、1mm程度から数十mmに至る各種長さ
の短繊維に切断・分散されることになり、補強効果につ
いては従来方法に十分比肩し得るものである。
なお上記多軸スクリュー式混練装置においては、混練
用スクリューの下流側に逆流用スクリューを併設したも
のを使用することが好ましく、これによって長繊維の切
断をより確実になし得ると共に、樹脂材料への分散を均
一に行なうことができる様になる。
用スクリューの下流側に逆流用スクリューを併設したも
のを使用することが好ましく、これによって長繊維の切
断をより確実になし得ると共に、樹脂材料への分散を均
一に行なうことができる様になる。
［実施例］ 本発明に使用される混練装置構造の実施例 第１図は２軸スクリュー式混練装置の縦断面図、第２
図は第１図のII−II線断面矢視図である。該混練装置１
はケーシング11と該ケーシング11内に互いに歯合して配
設される回転スクリュー軸15a,15bを主要構成部材とす
る。該ケーシング11には樹脂材料供給部13a、充填材供
給部13b及び強化繊維供給部13cが形成され、図示しない
定量供給装置やホッパー等を介して熱硬化性樹脂材料、
無機質充填材及び強化繊維（以下単に両材料ということ
もある）がケーシング11内へ定量的に装入される。上記
強化繊維供給部13cにおいては巻回されたガラスロービ
ングＦを巻きほどきながらケーシング11内へ連続的に定
量供給する。このときガラスロービングＦは樹脂材料の
移送流にのって引きずり込まれる様にケーシング11内へ
送給される。従って特別な供給手段を必要としない。も
っともガラスロービングＦをケーシング11内へ積極的に
挿入するために、ローラ式フィーダ等の供給手段を別に
用いることを排除するものではない。
図は第１図のII−II線断面矢視図である。該混練装置１
はケーシング11と該ケーシング11内に互いに歯合して配
設される回転スクリュー軸15a,15bを主要構成部材とす
る。該ケーシング11には樹脂材料供給部13a、充填材供
給部13b及び強化繊維供給部13cが形成され、図示しない
定量供給装置やホッパー等を介して熱硬化性樹脂材料、
無機質充填材及び強化繊維（以下単に両材料ということ
もある）がケーシング11内へ定量的に装入される。上記
強化繊維供給部13cにおいては巻回されたガラスロービ
ングＦを巻きほどきながらケーシング11内へ連続的に定
量供給する。このときガラスロービングＦは樹脂材料の
移送流にのって引きずり込まれる様にケーシング11内へ
送給される。従って特別な供給手段を必要としない。も
っともガラスロービングＦをケーシング11内へ積極的に
挿入するために、ローラ式フィーダ等の供給手段を別に
用いることを排除するものではない。
また前記ケーシング11の材料搬送方向下流側には脱気
口18及び成形材料吐出口14が形成され、該脱気口18は真
空ポンプ19に接続され、一方前記吐出口14の下流側に
は、必要により成形材料の形状を調整する保形装置２が
設けられる。さらにケーシング11には水冷チャンバ12が
形成され、水等の冷却媒体が導入され、熱硬化性樹脂の
変質を防止する。
口18及び成形材料吐出口14が形成され、該脱気口18は真
空ポンプ19に接続され、一方前記吐出口14の下流側に
は、必要により成形材料の形状を調整する保形装置２が
設けられる。さらにケーシング11には水冷チャンバ12が
形成され、水等の冷却媒体が導入され、熱硬化性樹脂の
変質を防止する。
他方平行に歯合する様に配設されたスクリュー軸15a,
15bには搬送羽根16A,混練羽根16B及び逆流羽根16Cが形
成される。該搬送羽根16Aはスクリュー軸の回転によっ
て装入材料又は成形材料の吐出口14の配設位置方向へ向
けて移動させるらせん状の羽根である（第３図参照）。
また混練羽根16Bは第４図に示す様な楕円形又は多角形
状の板状のものであり、隣接して歯合される混練羽根16
B,16B同士によって材料を押し潰す様に強く混練する。
さらに逆流羽根16Cは第５図に示す様に、前記搬送羽根1
6Aとは逆方向のらせん状羽根であり、成形材料等を搬送
羽根16Aの搬送とは逆方向、すなわち押し戻す方向に搬
送する様な作用を発揮し、このことによって混練の効果
が非常に大きなものとなる。
15bには搬送羽根16A,混練羽根16B及び逆流羽根16Cが形
成される。該搬送羽根16Aはスクリュー軸の回転によっ
て装入材料又は成形材料の吐出口14の配設位置方向へ向
けて移動させるらせん状の羽根である（第３図参照）。
また混練羽根16Bは第４図に示す様な楕円形又は多角形
状の板状のものであり、隣接して歯合される混練羽根16
B,16B同士によって材料を押し潰す様に強く混練する。
さらに逆流羽根16Cは第５図に示す様に、前記搬送羽根1
6Aとは逆方向のらせん状羽根であり、成形材料等を搬送
羽根16Aの搬送とは逆方向、すなわち押し戻す方向に搬
送する様な作用を発揮し、このことによって混練の効果
が非常に大きなものとなる。
第１図の例においては左側から順に搬送羽根16A、混
練羽根16B、逆流羽根16C及び搬送羽根16A、混練羽根16
B、逆流羽根16C並びに搬送羽根16Aが配列され、各羽根
の配設位置に対応して搬送部T1、充填材混練部M1、逆流
部R1及び搬送部T2、強化繊維混練部M2、逆流部R2並びに
搬送部T3が構成されることになる。上記搬送部、混練部
及び逆流部は任意の順に、或は任意の省略を行なったも
のであっても良い。
練羽根16B、逆流羽根16C及び搬送羽根16A、混練羽根16
B、逆流羽根16C並びに搬送羽根16Aが配列され、各羽根
の配設位置に対応して搬送部T1、充填材混練部M1、逆流
部R1及び搬送部T2、強化繊維混練部M2、逆流部R2並びに
搬送部T3が構成されることになる。上記搬送部、混練部
及び逆流部は任意の順に、或は任意の省略を行なったも
のであっても良い。
なお上記回転スクリュー軸15a,15bにおける各羽根16A
〜16Cの形状は第３〜５図にしめしたものに限定され
ず、希望する混練度に応じて山ピッチ、山高さ及び山幅
等を任意に変更したものであっても良い。また各スクリ
ュー軸15a,15bのらせん方向は第６図（Ａ）に示す同方
向、又は第６図（Ｂ）に示す異方向のいずれであっても
良く、スクリュー軸の回転方向（同方向又は異方向）に
応じて選択すれば良い。
〜16Cの形状は第３〜５図にしめしたものに限定され
ず、希望する混練度に応じて山ピッチ、山高さ及び山幅
等を任意に変更したものであっても良い。また各スクリ
ュー軸15a,15bのらせん方向は第６図（Ａ）に示す同方
向、又は第６図（Ｂ）に示す異方向のいずれであっても
良く、スクリュー軸の回転方向（同方向又は異方向）に
応じて選択すれば良い。
本発明に使用する材料の実施例 熱硬化性樹脂としては例えばラジカル重合活性を有す
るポリマーとラジカル重合性単量体及びラジカル重合開
始剤の混合物を用いることができる。該ラジカル重合活
性を有するポリマーとしては不飽和ポリエステル、エポ
キシ変性ポリ（メタ）アクリレート等が非限定に例示さ
れる。またラジカル重合性単量体としては限定されない
が、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等
の芳香族ビニル化合物やメチル（メタ）アクリレート、
２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の（メ
タ）アクリル酸エステル等が推奨される。これらの混合
割合はラジカル重合活性を有するポリマー50〜90重量％
に対し、ラジカル重合性単量体50〜10重量％、及び微量
のラジカル重合開始剤を含んだものとすることが好まし
く、必要により増粘剤、着色剤、離型剤等を添加する。
ただし本発明に適用される樹脂材料の種類については、
一切制限されるものではない。一方無機質充填剤として
は炭酸カルシウム、クレー、水酸化アルミニウム、ガラ
ス、シリカ等の粉末又はこれらの混合物が例示される。
他方強化繊維はガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊
維等が非限定的に例示され、繊維束の本数は成形材料の
製造速度に応じて任意に選定される。尚これら補助材料
の種類についても一切制限されない。
るポリマーとラジカル重合性単量体及びラジカル重合開
始剤の混合物を用いることができる。該ラジカル重合活
性を有するポリマーとしては不飽和ポリエステル、エポ
キシ変性ポリ（メタ）アクリレート等が非限定に例示さ
れる。またラジカル重合性単量体としては限定されない
が、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等
の芳香族ビニル化合物やメチル（メタ）アクリレート、
２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の（メ
タ）アクリル酸エステル等が推奨される。これらの混合
割合はラジカル重合活性を有するポリマー50〜90重量％
に対し、ラジカル重合性単量体50〜10重量％、及び微量
のラジカル重合開始剤を含んだものとすることが好まし
く、必要により増粘剤、着色剤、離型剤等を添加する。
ただし本発明に適用される樹脂材料の種類については、
一切制限されるものではない。一方無機質充填剤として
は炭酸カルシウム、クレー、水酸化アルミニウム、ガラ
ス、シリカ等の粉末又はこれらの混合物が例示される。
他方強化繊維はガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊
維等が非限定的に例示され、繊維束の本数は成形材料の
製造速度に応じて任意に選定される。尚これら補助材料
の種類についても一切制限されない。
成形材料製造方法の実施例 第１図に示す混練機１を用いたバルクモールディング
コンパウンド（以下BMCという）の製造例を以下に説明
する。上記の熱硬化性樹脂及び無機質充填材を各供給口
13a,13bを介して、一定の比率で連続的にケーシング11
内に定量装入する。搬送部T1において両材料を混合しつ
つ充填材混練部M1へ送給する。次いで両材料は逆流部R1
における押し戻し作用を受けつつ、該充填材混練部M1に
おいて強い混練が行なわれる。そして搬送部T1における
上流側からの押出圧力によって混練物は搬送部T2へ送り
込まれる。さらに該搬送部T2に設けられた強化繊維供給
部13cより強化繊維が成形材料1000kg当たり20〜300kgの
割合でケーシング11内へ連続的に装入される。これらの
材料は強化繊維混練部M2において前述と同様に逆流部R2
の作用を受けて強く混練されると共に、ガラスロービン
グＦはケーシング11内で各種寸法に切断される。そして
成形材１として搬送部T3を若干の調整を受けつつ吐出口
14方向へ移動される。なお搬送部T3における脱気口18を
設けた脱気部Ｓにおいて、上記混練物を減圧雰囲気に晒
し、混練物中に混在している空気を抜気し、気泡の少な
い成形材料とすることが推奨される。そして吐出口14よ
り連続的に吐出される成形材料を保形装置２を通して塊
状又はシート状に加工し成形用樹脂材料として回収す
る。
コンパウンド（以下BMCという）の製造例を以下に説明
する。上記の熱硬化性樹脂及び無機質充填材を各供給口
13a,13bを介して、一定の比率で連続的にケーシング11
内に定量装入する。搬送部T1において両材料を混合しつ
つ充填材混練部M1へ送給する。次いで両材料は逆流部R1
における押し戻し作用を受けつつ、該充填材混練部M1に
おいて強い混練が行なわれる。そして搬送部T1における
上流側からの押出圧力によって混練物は搬送部T2へ送り
込まれる。さらに該搬送部T2に設けられた強化繊維供給
部13cより強化繊維が成形材料1000kg当たり20〜300kgの
割合でケーシング11内へ連続的に装入される。これらの
材料は強化繊維混練部M2において前述と同様に逆流部R2
の作用を受けて強く混練されると共に、ガラスロービン
グＦはケーシング11内で各種寸法に切断される。そして
成形材１として搬送部T3を若干の調整を受けつつ吐出口
14方向へ移動される。なお搬送部T3における脱気口18を
設けた脱気部Ｓにおいて、上記混練物を減圧雰囲気に晒
し、混練物中に混在している空気を抜気し、気泡の少な
い成形材料とすることが推奨される。そして吐出口14よ
り連続的に吐出される成形材料を保形装置２を通して塊
状又はシート状に加工し成形用樹脂材料として回収す
る。
［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、混練装置全
体を小型に形成できると共に、短繊維の空気中への飛散
を完全に防止し環境の悪化を防げる様になった。さらに
成形材料中には各種長さの強化繊維を均一に分散できる
こととなり、安定な強度を持つ成形用樹脂材料を製造で
きる様になった。
体を小型に形成できると共に、短繊維の空気中への飛散
を完全に防止し環境の悪化を防げる様になった。さらに
成形材料中には各種長さの強化繊維を均一に分散できる
こととなり、安定な強度を持つ成形用樹脂材料を製造で
きる様になった。
第１図は本発明に使用する混練機の実施を示す側断面
図、第２図は第１図のII−II線断面矢視図、第３図，第
４図及び第５図は混練羽根の形状例を示す説明図、第６
図（Ａ），（Ｂ）は回転スクリュー軸の混練羽根の組合
せ例を示す平面説明図である。 １……混練装置、２……保形装置 11……ケーシング 15a,15b……回転スクリュー軸 18……脱気口、19……真空ポンプ
図、第２図は第１図のII−II線断面矢視図、第３図，第
４図及び第５図は混練羽根の形状例を示す説明図、第６
図（Ａ），（Ｂ）は回転スクリュー軸の混練羽根の組合
せ例を示す平面説明図である。 １……混練装置、２……保形装置 11……ケーシング 15a,15b……回転スクリュー軸 18……脱気口、19……真空ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−94053（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29B 11/16,15/08 - 15/14 B32B 1/00 - 35/00 B29C 67/14 C08J 5/24
Claims (1)
- 【請求項１】多軸スクリュー混練装置によって樹脂材料
を混練しつつ、該混練装置へ強化繊維を長繊維状態で供
給し、該強化繊維を前記混練装置内で切断し、樹脂材料
中に短繊維状の強化繊維として分散させることを特徴と
する繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2244729A JP2825956B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | 繊維強化樹脂成形材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2244729A JP2825956B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | 繊維強化樹脂成形材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04125110A JPH04125110A (ja) | 1992-04-24 |
| JP2825956B2 true JP2825956B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=17123029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2244729A Expired - Lifetime JP2825956B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | 繊維強化樹脂成形材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2825956B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950003362A (ko) * | 1993-07-21 | 1995-02-16 | 마에다 가츠노스케 | 섬유강화 열가소성수지구조물과 그 제조방법 및 압출기 |
| JP2909577B2 (ja) * | 1993-10-29 | 1999-06-23 | トヨタ自動車株式会社 | 樹脂廃材の再生方法及び装置 |
| DE10152246A1 (de) * | 2001-10-23 | 2003-05-08 | Krauss Maffei Kunststofftech | Kunststoffverarbeitende Maschine zum Herstellen von faserbeladenen thermoplastischen Kunststoffprodukten |
| JP5846998B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-01-20 | 東芝機械株式会社 | 可塑化装置、射出装置、射出成形装置、押出機、及び成形品の製造方法 |
| JP5941727B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-06-29 | 東芝機械株式会社 | スクリュ、可塑化装置、射出装置、射出成形装置、押出機、及び成形品の製造方法 |
| JP2018079597A (ja) * | 2016-11-15 | 2018-05-24 | トヨタ自動車株式会社 | 繊維強化樹脂材の製造方法 |
-
1990
- 1990-09-14 JP JP2244729A patent/JP2825956B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04125110A (ja) | 1992-04-24 |
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