JP5649244B2 - ベント式射出成形機のベント口より長繊維及び/又は各種添加物を直接投入する樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
後者の場合、繊維材を原料樹脂ペレットとともにホッパから押出成形機の混練部に投入し、樹脂を溶融するとともに繊維材を樹脂中に分散させれば、樹脂中に繊維材が均質に分散されるので、この繊維が均質の分散した樹脂をペレットとし、これを原料に射出成形して繊維強化製品を製造することが、一般的に広く採用されている。
この方法によれば、押出機の上流から供給される溶融樹脂に対し前記繊維材が混合されるので、繊維材への大きな剪断力の付加が避けられ、少なくとも1mm以上の繊維長を維持できるとしている。
しかし、この従来方法では、射出工程のほかに、ペレット化工程が不可欠で、しかも夫々の工程で樹脂を溶融するので、コストが大きくなるといった問題があった。
この装置を使用すれば、原料は通常の樹脂ペレットと繊維束で済み、繊維入りペレットを使用した場合と比べ材料コストは約半分となるとしている。
しかし、この装置は、射出成形機と混練機を一体化したものなので、装置が大型となり、操作も複雑となるという問題がある。
さらに、各種添加物をこのベント口から投入しても樹脂中に均一に配合されることも確認できた。
射出工程ではスクリュの回転が停止するが、繊維束も、それ以上吸引されずに静止状態となり、射出工程が終了し、スクリュが回転すると繊維束も再び溶融樹脂中に吸引されるので、樹脂中の繊維の分散状態は、市販の繊維強化樹脂ペレットと同様、均質に保たれる(図4参照)。
(1)ベントアップし難いベント式射出成形機のベント口から強化用繊維材及び/又は添加物を供給することを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
(2)強化用繊維材が長尺の炭素繊維である(1)の樹脂成形体の製造方法。
(3)ベントアップし難いベント式射出成形機が、原料供給部、第1ステージ、ミキシング部、第2ステージからなり、前記ミキシング部直後にベント部を備えたベント式射出成形機用可塑化ユニットにおいて、第2ステージを3条以上の多条形状としたベント式射出成形機用可塑化ユニットであることを特徴とする(1)又は(2)の樹脂成形体の製造方法。
(4)ベントアップし難いベント式射出成形機の原料供給部が、原料供給部のモニタ手段と原料供給量の調整手段を備え、原料供給部のシリンダ内に常に少量の原料が滞留する程度に原料の供給量を調整することを特徴とすることを特徴とする(1)ないし(3)の何れかに記載の樹脂成形体の製造方法。
また、混練部では過度の圧力や剪断力が加わらないため、繊維が必要以上に分断されず、比較的長繊維のまま維持されるので、強度の優れた繊維強化成形品を製造することができる。
さらに、各種添加物をベント口より投入できれば、ホッパより投入した場合と比べ高圧や高温に晒される時間が少なくて済むので、特に高圧や高温で劣化し易い添加物の場合は有利である。
また、各種添加物はマトリックス樹脂が溶融状態で投入されるので、分散効果も飛躍的に向上し、ダルメージの後に投入するので、フライトのねじ山部への残留物が激減し、添加物として着色剤を使用した場合、色抜けがよくなる。特に、従来取り扱いが難しかった嵩比重の異なる添加物の分散や、分解までの耐熱温度や耐熱時間の異なる添加物には絶大な効果が期待できる。
2 シリンダ
3 スクリュ
4 第1ステージ
5 第2ステージ
6 一条ねじ部
7 ミキシング部
8 多条ねじ部
9 ベント部兼繊維材供給部
10 ヒータ
11 ホッパ
12 スクリュフィーダ
13 シリンダの原料供給部
14 モニター
15 繊維材
以下、本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法に好適に使用できるベントアップし難いベント式射出成形機の実施例を図面に沿って説明するが、本発明はこれに限定されず、何らかのベントアップ抑制手段が付加されたベント式射出成形機であればよいことは、本件発明の趣旨から明らかである。
シリンダ2内にはスクリュ3が配され、スクリュ3は、一条ねじ部6とミキシング部7からなる第1ステージ4と3条以上の多条ねじ部からなる第2ステージを有し、第2ステージには溶融樹脂中の揮発成分を揮散させるベント部9が設けられている。
第2ステージ5のスクリュ部のピッチ幅は、スクリュ軸の直径Dの1.1〜1.3が好ましく、第1ステージ4のスクリュ部のピッチ幅の1.2〜1.6程度とすることが好ましい。1.6倍を超えるとねじ溝の側壁と溶融樹脂との摩擦が大きくなり好ましくない。
上記の射出成形機(L/D=25.7、18t)を使用し、樹脂ペレットをホッパから、繊維材として7μmφ×12,000本の炭素繊維束をベント口から供給し(図2,3参照)、繊維強化樹脂成形品を製造した。
マトリックス樹脂としては、ポリカーボネート(ユーピロン S−3000 三菱エンジニアリングプラスチック)、ABS樹脂(スタイラック 121 旭化成)、ナイロン(TY−102ND 東洋紡)、ポリ乳酸(PLA−3001−DK ユニチカ)を使用し、7μmφ炭素繊維としては、TOHO製、東レ製、三菱製を使用した。
何れの樹脂を使用しても、製品中の繊維は大部分が数百mmで、製品全てに繊維材が均質に分散しており、市販の繊維含有ペレットと差異はなかった。マトリックス樹脂としてナイロンを使用した製品を溶剤で溶解し、内部の炭素繊維の状態を撮影した写真を図4に示す。
Claims (2)
- 原料供給部、第1ステージ、ミキシング部(混練部)、第2ステージからなり、前記ミキシング部直後にベント部を備え、第2ステージを3条以上の多条形状とし、原料供給部が、原料供給部のシリンダ内に常に少量の原料が滞留する程度に原料の供給量を調整することが可能なベント式射出成形機のベント口から強化用繊維材及び/又は添加物を供給することを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
- 強化用繊維材が長尺の炭素繊維である請求項1記載の樹脂成形体の製造方法。
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