JP6238785B2 - 射出成形装置および繊維強化樹脂成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
繊維強化樹脂ペレットを製造するためには、繊維強化材を予め樹脂成分に含浸させる工程が必要である。このような含浸工程を経由して製造される繊維強化樹脂ペレットのコストは非常に高く、それに伴い繊維強化樹脂ペレットを使って成形した繊維強化樹脂成形体の製造コストも高い。よって、繊維強化樹脂ペレットを用いることなく繊維強化樹脂成形体を製造することができるように構成された射出成形装置、及びその製造方法が望まれる。
本発明は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂ペレット(R)及び、所定の長さの複数の繊維強化材が束ねられて形成された繊維束(S)が内部に供給される射出シリンダ(2)と、射出シリンダ内に回転可能に配設された射出スクリュー(3)と、樹脂ペレットを加熱する加熱装置(42)と、加熱装置によって加熱された樹脂ペレットを射出シリンダ内に供給する樹脂供給装置(41)と、繊維束を射出シリンダ内に供給する繊維供給装置(5)と、を備える射出成形装置であって、樹脂供給装置は、射出シリンダに取付けられ、射出シリンダ内に連通する樹脂供給空間を有し、樹脂供給空間内に樹脂ペレットが供給されるように構成され、加熱装置は、樹脂供給空間内に供給された樹脂ペレットを軟化させるように構成され、繊維供給装置は、非加熱状態の繊維束を射出シリンダ内に供給するように構成され、樹脂供給装置から樹脂供給空間内で軟化した状態の樹脂ペレットが、繊維供給装置から非加熱状態の繊維束が、射出シリンダ内に供給される、射出成形装置を提供する。
まず、ポリプロピレン樹脂を主成分とする樹脂ペレットRをホッパドライヤ4の樹脂供給ホッパ41に供給し、加熱装置42を作動させて樹脂ペレットRを樹脂供給ホッパ41内で事前に加熱した。樹脂供給空間41cの加熱温度は120℃、加熱時間は2時間である。なお、ポリプロピレン樹脂とガラス繊維とのバインダーとしての改質剤(無水マレイン酸変性ポリプロピレン)が予め樹脂ペレットR中に乾式混合(ドライブレンド)されている。また、ガラス繊維供給ホッパ5にガラス繊維束Sを供給した。ガラス繊維束Sは事前加熱されない。
成形体1の作製に用いられた樹脂ペレットRを事前に加熱することなく一定の供給速度で射出シリンダ2に供給するとともに、非加熱状態のガラス繊維束Sを一定の供給速度で射出シリンダ2内に供給した。射出シリンダ2内に供給された樹脂ペレットRは、射出スクリュー3の回転により混練されて、溶融される。また、射出シリンダ2内での射出スクリュー3の回転により溶融樹脂とガラス繊維束Sとを混合させるとともにガラス繊維束Sを解束させ、解束により解れたガラス繊維を溶融樹脂中に分散させて溶融樹脂複合体を形成した。そして、射出シリンダ2内の溶融樹脂複合体を金型MOのキャビティに射出することにより成形体2を作製した。
作製した成形体1及び成形体2の外観品質を評価した。外観評価にあたり、作製した成形体1及び成形体2の外観に現れているガラス繊維束の個数をカウントした。カウントした個数が少ないほど外観品質が良いと評価し、多いほど外観品質が悪いと評価した。
また、作製した成形体1及び成形体2の樹脂部分を燃焼により除去してガラス繊維を抽出し、抽出したガラス繊維の繊維長を測定した。そして、成形体1内のガラス繊維の平均繊維長と成形体2内のガラス繊維の平均繊維長とを比較した。
また、JIS K7162 1Aに準拠したダンベル片を成形体1及び成形体2として作製し、作製したダンベル片を用いて引張強さ及び曲げ弾性率を測定した。
Claims (10)
- 熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂ペレット及び、所定の長さの複数の繊維強化材が束ねられて形成された繊維束が内部に供給される射出シリンダと、
前記射出シリンダ内に回転可能に配設された射出スクリューと、
前記樹脂ペレットを加熱する加熱装置と、
前記加熱装置によって加熱された前記樹脂ペレットを前記射出シリンダ内に供給する樹脂供給装置と、
前記繊維束を前記射出シリンダ内に供給する繊維供給装置と、
を備える射出成形装置であって、
前記樹脂供給装置は、前記射出シリンダに取付けられ、前記射出シリンダ内に連通する樹脂供給空間を有し、前記樹脂供給空間内に前記樹脂ペレットが供給されるように構成され、
前記加熱装置は、前記樹脂供給空間内に供給された前記樹脂ペレットを軟化させるように構成され、
前記繊維供給装置は、非加熱状態の前記繊維束を前記射出シリンダ内に供給するように構成され、
前記樹脂供給装置から前記樹脂供給空間内で軟化した状態の前記樹脂ペレットが、前記繊維供給装置から非加熱状態の前記繊維束が、前記射出シリンダ内に供給される、射出成形装置。 - 請求項1に記載の射出成形装置において、
前記樹脂供給装置と前記繊維供給装置は、前記射出シリンダに別々に取り付けられる、射出成形装置。 - 請求項1又は2に記載の射出成形装置において、
前記繊維供給装置には、単位時間当たりに一定量の繊維束を前記射出シリンダ内に供給する定量供給装置が組み込まれている、射出成形装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の射出成形装置において、
前記射出スクリューの圧縮比が、1.0以上であり且つ2.0以下である、射出成形装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の射出成形装置において、
前記加熱装置は、樹脂ペレットが前記樹脂供給装置内で溶融しないように樹脂ペレットを加熱する、射出成形装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の射出成形装置において、
前記加熱装置による前記樹脂ペレットの加熱温度の上限温度Tu[℃]が、樹脂ペレットの主成分を構成する熱可塑性樹脂の融点をTm[℃]としたとき、Tm−20[℃]で表わされる、射出成形装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の射出成形装置において、
前記樹脂ペレットの主成分がポリプロピレンであり、
前記加熱装置は、前記樹脂ペレットを100℃以上であり且つ140℃以下の温度に加熱する、射出成形装置。 - 熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂ペレットを加熱し、加熱された前記樹脂ペレットを射出シリンダ内に供給する樹脂供給工程と、
所定の長さの複数の繊維強化材が束ねられて形成された繊維束を単位時間当たりに一定の割合で前記射出シリンダ内に供給する繊維供給工程と、
前記射出シリンダ内の前記樹脂ペレットを溶融させるとともに、前記射出シリンダ内に配設された射出スクリューを回転駆動させることによって前記溶融樹脂と前記射出シリンダ内の前記繊維束とを混合して、前記溶融樹脂中に前記繊維強化材が分散されてなる溶融樹脂複合体を形成する溶融樹脂複合体形成工程と、
前記射出スクリューを前進駆動させることによって前記溶融樹脂複合体を射出する射出工程と、
を含む、繊維強化樹脂成形体の製造方法であって、
前記樹脂供給工程では、前記射出シリンダに取り付けられた樹脂供給装置内に形成される樹脂供給空間内で加熱により前記樹脂ペレットを軟化させ、軟化した状態の前記樹脂ペレットを前記射出シリンダ内に供給し、
前記繊維供給工程では、非加熱状態の前記繊維束を前記射出シリンダ内に供給する、
繊維強化樹脂成形体の製造方法。 - 請求項8に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法において、
前記溶融樹脂複合体形成工程は、
前記溶融樹脂を前記射出シリンダ内の前記繊維束に含浸させる工程と、前記溶融樹脂が含浸した前記繊維束を解束する工程と、前記繊維束の解束により解れた繊維強化材を前記溶融樹脂中に分散させることにより前記溶融樹脂複合体を形成する工程とを含む、繊維強化樹脂成形体の製造方法。 - 請求項9に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法において、
前記溶融樹脂複合体形成工程は、前記溶融樹脂を前記射出シリンダ内の前記繊維束に含浸させる際に前記樹脂ペレットの粘度がMFR20[g/10min]以上の粘度となるように前記樹脂ペレットを溶融する工程をさらに含む、繊維強化樹脂成形体の製造方法。
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