JPH10180807A - 繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置及び、これを具備する可塑化装置 - Google Patents

繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置及び、これを具備する可塑化装置

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JPH10180807A JP8350879A JP35087996A JPH10180807A JP H10180807 A JPH10180807 A JP H10180807A JP 8350879 A JP8350879 A JP 8350879A JP 35087996 A JP35087996 A JP 35087996A JP H10180807 A JPH10180807 A JP H10180807A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂の射出機や押出機のスクリュー式移送手
段を備えた可塑化装置の構造の簡略化に貢献できるると
ともに、該可塑化装置に、熱可塑性樹脂材料や繊維を円
滑に、安定して供給できるようにする。 【解決手段】 下端開放部が吐出口(45)となった筒状の
材料供給路を具備し、前記材料供給路に投入された平均
繊維長が３ｍｍ〜５０ｍｍの繊維(L1)(L1)と粒状又は粉
末状の熱可塑性樹脂材料(P) を前記吐出口(45)から可塑
化装置に供給する繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置で
あって、前記吐出口(45)の中心部を含む鉛直面と前記材
料供給路の内壁面が交わってできる交差線の鉛直線に対
する角度が、前記内壁面全域に於いて、０°以上で且つ
３０°以下の範囲に設定されていること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維と熱可塑性樹
脂材料の供給装置及びこれを具備する可塑化装置に関す
るもので、例えば、繊維強化樹脂製の成形品の成形に使
用される可塑化装置、例えば射出機や押出機等に適用す
ることができる。
【０００２】
【従来の技術】従来、繊維強化樹脂製の成形品を射出成
形する場合、押出機によって、熱可塑性樹脂材料の溶融
とこれと繊維との混練を行い、これによって、熱可塑性
樹脂中に強化繊維が含まれた繊維強化樹脂ペレットをつ
くり、これを射出機に供給して再び溶融と混練を行った
後に金型内に供給し、その後、前記金型内の繊維強化樹
脂を冷却硬化させて成形品を成形するものが知られてい
る。
【０００３】そして、繊維と熱可塑性樹脂とを混練する
押出機を具備する射出成形装置としては特開平４−２８
６６１７号公報に開示されたものが知られている。この
ものでは、押出機のシリンダに熱可塑性樹脂供給口とそ
の下流側の繊維供給口とが設けられており、熱可塑性樹
脂供給口から供給された熱可塑性樹脂材料をシリンダに
具備させたヒータで加熱しながらスクリュー式の移送手
段により前記繊維供給口側に移送させ、これによって加
熱溶融された樹脂に繊維供給口から供給した繊維を添加
し、更にその下流側で前記繊維と溶融した樹脂を混練す
る。そして、これによって得られた繊維強化樹脂を用い
て射出成形する。
【０００４】この方法による場合には、押出機のシリン
ダに設けられた繊維供給口から繊維を供給するだけで繊
維強化樹脂製の成形品が出来るから、繊維を含有しない
樹脂を用いた通常の射出成形とほぼ同様な作業で射出成
形できる利点がある。ところが、このものでは、押出機
のシリンダには熱可塑性樹脂供給口と繊維供給口とを各
別に設ける必要があり、又、繊維供給口からの繊維がシ
リンダ内のスクリューに円滑に食い込むようにする為
に、スクリューを深溝にする等のスクリュー設計も必要
である等の欠点を有していた。
【０００５】又、繊維強化樹脂製の成形品を射出成形す
る他の装置として、特開平２−１５３７１４号の発明が
提案されている。これは、射出機のシリンダに熱可塑性
樹脂材料と繊維を直接供給するものであるが、このもの
でも、前記シリンダに熱可塑性樹脂供給口と繊維供給口
を各別に形成する必要があり、かつ繊維供給口には、繊
維をシリンダ内に押し込む為の押込み装置を設ける必要
がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本願は、かかる点に鑑
みてなされたものであり、樹脂の射出機や押出機のスク
リュー式移送手段を備えた可塑化装置の構造の簡略化に
貢献できるるとともに、該可塑化装置に、熱可塑性樹脂
材料や繊維を円滑に、安定して供給できるようにするこ
とをその課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為の
請求項１の発明の技術的手段は、『下端開放部が吐出口
となった筒状の材料供給路を具備し、前記材料供給路に
投入された平均繊維長が３ｍｍ〜５０ｍｍの繊維と粒状
又は粉末状の熱可塑性樹脂材料を前記吐出口から可塑化
装置に供給する繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置であ
って、前記吐出口の中心部を含む鉛直面と前記材料供給
路の内壁面が交わってできる交差線の鉛直線に対する角
度が、前記内壁面全域に於いて、０°以上で且つ３０°
以下の範囲に設定されている』ことである。
【０００８】上記技術的手段によれば、繊維と熱可塑性
樹脂材料を、共通の材料供給路から同時に、円滑に、且
つ安定して射出機や押出機等の可塑化装置に供給するこ
とができる。請求項１の発明において、『前記材料供給
路の壁面を振動させる振動発生装置を具備』させた請求
項２の発明では、材料供給路の壁面が振動するから、該
壁面に繊維が静電気等で付着する現象が生じにくくなる
と共に、繊維等の移動が促進される。
【０００９】請求項１又は請求項２の発明において、
『前記材料供給路内の繊維と熱可塑性樹脂材料を攪拌す
る攪拌装置を具備』する請求項３の発明では、攪拌装置
によって繊維と熱可塑性樹脂材料が確実に混合され、均
一性の改善を図ることができる。請求項４の発明は、請
求項１の発明の繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置を具
備し、該供給装置から供給される繊維と熱可塑性樹脂材
料を材料受容口より同時に取り入れて可塑化しながらス
クリューで下流側に移送する移送手段からなる可塑化装
置であって、『前記スクリュー(31)の外径をａ，該スク
リュー(31)の溝部(38)の溝底部の直径をｂ，前記溝部(3
8)の溝幅をｃ、とした場合、前記ｃが前記材料受容口(3
7)の口径以下の寸法条件下においては、前記溝部(38)に
於ける前記材料受容口(37)に対応する部分が、
【００１０】
【数２】
【００１１】を満たしている』ものであり、繊維強化熱
可塑性樹脂成形品を製造するための射出機や押出機とし
て有効に利用することができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、繊維と熱可塑性樹脂材料を吐出口から可塑化装置に
供給するための供給装置において、前記吐出口の中心部
を含む鉛直面と材料供給路の内壁面が交わってできる交
差線と鉛直線の成す角の大きさが前記値に設定されてい
るから、実施の形態で説明する後述のテスト結果から明
らかなように、繊維や熱可塑性樹脂材料が、円滑に、安
定して可塑化装置に供給できる。
【００１３】又、繊維と熱可塑性樹脂材料を共通の吐出
口から可塑化装置に供給できるから、これら繊維と熱可
塑性樹脂材料の供給口を各別に形成する必要がなく、可
塑化装置の構造の簡略化に貢献することができる。請求
項２の発明では、材料供給路の壁面の振動によって繊維
と熱可塑性樹脂材料の移動が助長されるからこれらが一
層円滑に可塑化装置へ供給される。
【００１４】請求項３の発明では、繊維と熱可塑性樹脂
材料が攪拌混合されるから、可塑化装置に供給される繊
維等の混合割合が安定する。請求項４の発明によれば、
スクリュー(31)の溝部(38)であって材料受容口(37)に対
応する部分が上記演算式で規定される寸法になっている
から、実施の形態で説明する後述のテスト結果から明ら
かなように、繊維と熱可塑性樹脂材料がスクリュー(31)
に円滑に供給される。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、上記発明の実施の形態を図
面に従って説明する。図１は、本発明の実施の形態に係
る繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置を具備し且つ該供
給装置から供給される繊維と熱可塑性樹脂材料を材料受
容口より同時に取り入れて可塑化しながらスクリューで
下流側に移送する移送手段からなる可塑化装置の例を示
す断面図である。
【００１６】この図において、繊維と熱可塑性樹脂材料
の供給装置は、下端が開放部となった筒状の材料供給路
であるホッパ(4) から構成されており、該ホッパ(4) の
上部には、所定の長さの繊維を供給するための手段、た
とえば繊維を所定の長さに切断して供給するためのロー
ビングカッタ(1) や所定の長さに切断されたチョップド
ストランド繊維を定量的に供給するための定量フィーダ
が配設されているが、この例ではロービングカッタ(1)
が配設されている。
【００１７】ホッパ(4) には、定量フィーダ(2) などの
熱可塑性樹脂材料を定量的に供給するための手段が設け
られており、この例では、定量フィーダ(2) からの粒状
または粉末状の熱可塑性樹脂材料は、該熱可塑性樹脂材
料を自然に流動落下させ得る角度に傾斜させたシュート
(6) を介してホッパ(4) 内に供給されるようになってい
る。
【００１８】又、可塑化装置、例えば射出機は、前記ホ
ッパ(4) から供給される繊維と熱可塑性樹脂材料を受け
入れるための材料受容口(37)および供給された繊維と熱
可塑性樹脂材料を可塑化しながら下流側に移送するため
の移送手段であるスクリュー(31)及びシリンダ(39)とか
ら構成されており、繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置
である前記ホッパ(4) の下端開放部である吐出口(45)は
前記シリンダ(39)の材料受容口(37)に接続されている。
【００１９】以下、このような図１で例示された装置の
各部について詳述する。 ［ロービングカッタ(1) について］ロービングカッタ
(1) は、図１，図２に示すように、リール(19)に巻き取
られた多数本の長尺強化繊維(L) (L) を扁平に広げた状
態で送り出すフィードロール(11)(11)と、これの出口側
に設けられ且つ前記長尺強化繊維(L) (L) の移送幅より
も長いカッティングロール(12)とから成り、該カッティ
ングロール(12)は下方のフィードロール(11)に対して回
転状態で対接する複数の刃(121) (121) を具備してい
る。従って、前記刃(121) (121) とフィードロール(11)
(11)によって長尺強化繊維(L) が一定長さの繊維(L1)(L
1)に切断される。
【００２０】又、カッティングロール(12)は、図１に於
いて時計方向に回転するようになっており、これによ
り、繊維(L1)(L1)が確実に内筒(5) 内に落下するように
構成されている。この実施の形態では、長尺強化繊維
(L) としての４本の２４００ｔｅｘのロービングガラス
繊維を、フィードロール(11)(11)に送り込み、これによ
って１４ｍｍの長さの繊維(L1)(L1)が得られるようにな
っている。又、ロービングカッタ(1) からの繊維(L1)(L
1)の落下量は２．２Ｋｇ／ｍｉｎに設定されている。
【００２１】尚、前記カッティングロール(12)による長
尺強化繊維(L) の切断長さは該カッティングロール(12)
に植設した刃(121) (121) のピッチによって決定され、
それぞれの目的に応じて適宜設定されるが、あまり繊維
が短いと最終成形品の強度が低下するため、この例では
該切断によって形成される繊維(L1)(L1)の長さは３ｍｍ
〜５０ｍｍの範囲に設定できるようになっている。この
範囲にある場合には、ホッパ(4) 及びスクリュー(31)に
より円滑に下流側に供給することができる。尚、実際に
切断される繊維(L1)(L1)の長さは多少の誤差を有するか
ら前記３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲を若干越えることがある
が、請求項１及び請求項４の発明の発明特定事項として
記載したように、平均繊維長さが当該範囲に収まってい
ればよい。 ［定量フィーダ(2) について］熱可塑性樹脂材料をホッ
パ(4) に投入する定量フィーダ(2) は、図３に示すよう
に、ペレット状（粉末状であってもよい）の熱可塑性樹
脂材料を溜めておく樹脂ホッパ(21)と、該樹脂ホッパ(2
1)からの熱可塑性樹脂材料をシュート(6) へ定量的に供
給するコンベア(22)とから構成されており、前記シュー
ト(6) の下流端はホッパ(4) 内に侵入している（図１参
照）。
【００２２】尚、コンベア(22)の速度は、これを駆動す
るモータ(23)の回転数によって決まり、従って、モータ
(23)の単位時間の回転数によって、単位時間当たりの熱
可塑性樹脂材料の投入量が決定される。この実施の形態
では、熱可塑性樹脂材料の投入量は５．１Ｋｇ／ｍｉｎ
に設定されている。尚、熱可塑性樹脂材料と、その物性
を向上させる為の変性剤や他の充填材を同時にホッパ
(4) 側に供給してもよい。 ［射出機(3) について］熱可塑性樹脂材料を溶融させこ
れと繊維を混練する可塑化装置としての射出機(3) は、
図４に示すように、公知の一般的なスクリュー式の射出
機と基本的には同じであり、後述するようにスクリュー
(31)は回転に伴って軸線方向に後退移動するが、前記溝
部(38)に於ける材料受容口(37)に対応する領域は、前記
後退移動中常に、次の式を満足する寸法に設定されるの
が好ましい。
【００２３】即ち、材料受容口(37)の口径ｄ（ｃｍ）が
スクリュー(31)の溝幅ｃ（ｃｍ）と同じであるかそれよ
り大きい通常の場合には、フライトを含めたスクリュー
(31)の外径をａ（ｃｍ），溝底部の直径をｂ（ｃｍ）と
すると、上記溝部(38)に於ける材料受容口(37)に対応す
る領域の寸法は、
【００２４】
【数３】
【００２５】・・・・に設定されていることが好まし
い。上記式を満足するように外径ａ等を設定すると、
スクリュー(31)に材料が円滑に食い込むことが確認でき
る。尚、フライトの根元と溝底の境界部は、通常は円弧
状に形成されているが、上記式の溝部径ｂの値は、フ
ライト間で最も小さい部分の値を選択する。
【００２６】尚、材料受容口(37)が溝幅ｃよりも小さい
時は、該溝幅ｃに代えて材料受容口(37)の口径ｄを式
の左辺に代入し、該式を満足するようにスクリュー(3
1)の外径ａ及び溝部の直径ｂを設定すればよい。又、射
出機の場合は、スクリュー(31)が回転に伴って軸線方向
に後退移動するため、材料受容口(37)の下方の溝部(38)
も前記軸線方向に移動するが、上記したように、材料受
容口(37)の下にくる全ての溝部(38)が上記式を満たす
ようにする。
【００２７】上記スクリュー径ａ，溝部径ｂ，溝幅ｃの
具体的な寸法は、本実施の形態ではスクリュー径ａ＝１
２ｃｍ，溝部径ｂ＝８．７ｃｍ，溝幅ｃ＝１０．８ｃｍ
に設定されており、従って、このものでは前記式の右
辺の値が、５７９ｃｍ3 に設定されている。尚、材料受
容口(37)の口径は１２ｃｍに設定した。更に、射出機
(3) 内での溶融、混練過程で、繊維の切断を抑制する為
に、スクリュー(31)としてフルフライトスクリューが採
用されており、その先端には、射出時に溶融樹脂がシリ
ンダ(39)の上流側に逆流するのを防止するチェックリン
グ機構を具備するミキシングヘッド(32)が取付けられて
いる。このスクリュー(31)はその基端部から先端部にか
けて、フィードゾーン(311) 、コンプレションゾーン(3
12) 、及びメータリングゾーン(313) の３つのゾーンに
この順序で３分割されている。前記フィードゾーン(31
1) の溝深さは１６．５ｍｍに、コンプレションゾーン
(312) の溝深さは１６．５ｍｍから５．２５ｍｍに順次
変化する寸法に、更に、メータリングゾーン(313) の溝
深さは５．２５ｍｍに夫々設定されている。又、スクリ
ュー(31)の上記フィードゾーン(311) ，コンプレション
ゾーン(312) 及びメータリングゾーン(313) の距離の比
率は、２：１：１に設定されている。又、スクリュー(3
1)のフライトピッチは１２０ｍｍに設定されており、更
に、溝幅ｃは上記したように１０．８ｃｍに設定されて
いる。
【００２８】尚、このスクリュー(31)の圧縮比は４以下
に、みかけのせんだん速度は１００ｓｅｃ-1に設定され
ることが望ましい。ここで、上記圧縮比は次の式で与え
られる。圧縮比＝フィードゾーン(311) の溝深さ／メー
タリングゾーン(313) の溝深さ又、みかけのせんだん速
度は次の式で与えられる。
【００２９】 みかけのせんだん速度＝πＤｎ／６０Ｈ ただし、Ｄ：スクリュー(31)の直径（ｍｍ） ｎ：スクリュー(31)の回転数（ｒ．ｐ．ｍ） Ｈ：溝深さ（ｍｍ） 本実施の形態では、圧縮比が３．１４のものを使用して
た。又、スクリュー(31)の回転数を６０ｒ．ｐ．ｍとす
ることによって、みかけのせんだん速度を７１．８ｓｅ
ｃ-1に設定した。
【００３０】又、前記スクリュー(31)はスクリュー駆動
装置(33)によって回転駆動されると共に、軸線方向に往
復移動される。 ［ホッパ(4) について］繊維と熱可塑性樹脂材料の供給
装置であり、材料供給路となるホッパ(4) は、ロービン
グカッタ(1) より投入される繊維と定量フィーダ(2) よ
り投入される熱可塑性樹脂材料を射出機(3) に供給する
ものである。
【００３１】ホッパ(4) の材質は特に限定されるもので
はないが、静電気が発生しにくいものを使用するのが望
ましい。また、必要に応じて、静電気によって繊維が付
着する場所に静電気除去エアーを吹きかける静電気除去
装置を設けてもよい。さらに、ホッパ(4) 内に於ける繊
維及び熱可塑性樹脂材料の貯留量が一定範囲におさまる
ようにすることが、熱可塑性樹脂材料を溶融させるまで
の所要時間等の安定性に繋がることから、この実施の形
態では上記ホッパ(4) の側部に上部近接スイッチ(41)と
その下方に位置する下部近接スイッチ(42)が設けられて
いる。そして、繊維及び熱可塑性樹脂材料の貯留量が下
部近接スイッチ(42)以下になると、ロービングカッタ
(1) 及び定量フィーダ(2) の作動が開始して、繊維及び
熱可塑性樹脂材料をホッパ(4) 内に投入し始め、これら
の貯留量が(41)まで増加すると、ロービングカッタ(1)
及び定量フィーダ(2) の作動が停止するようになってお
り、その具体的な制御は後述する。
【００３２】次に、前記吐出口(45)の中心部を含む鉛直
面と材料供給路の内壁面が交わってできる交差線と鉛直
線との成す角の大きさ、即ち、傾斜角度θ（図４参照）
について説明する。この傾斜角度θは、４５°以下、望
ましくは３０°以下、更に望ましくは１５°以下に設定
するのが良い。そして、このような角度に設定すること
によって繊維等を吐出口(45)及び材料受容口(37)側に円
滑に供給できることが確認できた。従って、ホッパ(4)
が円錐形状になっている本実施の形態では、前記傾斜角
θは前記円錐の母線と鉛直線のなす角、即ち、前記円錐
の半頂角となり、具体的には、前記傾斜角度θとして１
０°に設定されたホッパ(4) を採用した。
【００３３】尚、ホッパ(4) が円錐ではなく、横断面が
楕円形や多角形になったものでは、その内壁面の勾配
（水平に対する勾配）の内、最も緩やかな部分が前記傾
斜角度θの以下になるように設定する必要がある。即
ち、ホッパ(4) の内壁面全域に於ける前記角を前記傾斜
角度θ以下の範囲に設定する必要がある。最も緩やかな
勾配の領域でも繊維の付着防止が図れるようにするため
である。
【００３４】尚、本実施の形態では、ホッパ(4) は、ポ
リエチレンテレフタートのフィルム（厚みは０．４ｍ
ｍ）の外面に補強用のステンレスを重ねた材料で形成し
ている。又、上部近接スイッチ(41)と下部近接スイッチ
(42)は１５０ｍｍの間隔でホッパ(4) の壁面に沿って配
設している。又、この実施の形態では、ホッパ(4) の内
壁面に繊維等が付着するのを一層確実に防止する為に、
該ホッパ(4) の外面に振動発生装置(43)を設けて該ホッ
パ(4) を振動させるようにしている。 ［攪拌装置(60)について］供給された熱可塑性樹脂材料
及び繊維をホッパ(4) 内で均一に混合せしめるために
は、供給された両者をホッパ(4) 内で攪拌することが好
ましく、そのための攪拌装置(60)としては種々の形態を
とりうるが、該攪拌装置(60)は、この例では図１，図６
に示すように、ホッパ(4) の内部に於いて上部近接スイ
ッチ(41)より高位に設けられた攪拌羽根(61)と、これを
回転させるモータ(62)から構成されている。
【００３５】上記攪拌羽根(61)は、ロービングカッタ
(1) からの繊維(L1)(L1)とシュート(6) からの熱可塑性
樹脂材料の合流点の下流側に位置し、合流後の繊維と熱
可塑性樹脂材料を攪拌・混合する。この場合、繊維(L1)
(L1)の解繊を回避する為に、強い剪断を掛けずに攪拌す
るのが好ましい。この為、本実施の形態では、上記のよ
うに攪拌羽根(61)をモータ(62)で回転させる形式の攪拌
装置(60)を用いており、その回転速度を６００ｒ．ｐ．
ｍに設定している。
【００３６】尚、ホッパ(4) 内に攪拌羽根(61)を挿入配
設する為に必要な間隙がホッパ(4)の上端開口周縁部と
ロービングカッタ(1) 等の間に確保するのが困難な構造
となっている場合は、図７に示すように、ホッパ(4) の
側壁にモータ(64)の回転軸(640) を水平方向に貫通させ
てその端部を軸受(69)で支持し、該回転軸(640) に攪拌
羽根(63)を取付けてもよい。このものでも、熱可塑性樹
脂材料と繊維(L1)(L1)が攪拌羽根(63)に衝突して攪拌さ
れる。
【００３７】尚、攪拌装置(60)は、上記攪拌羽根(61)で
攪拌する形式のものに限定されず、合流後の繊維と熱可
塑性樹脂材料が衝突してその流れをランダムに変えるこ
とができる拡散部材でもよく、これらの混合割合を均一
化する機能を具備するものであればよい。 ［成形動作について］上記装置は、図５に示すフローチ
ャートに基づいた制御動作を行う制御装置によって制御
されようになっており、該制御装置には、同図の（イ）
のフローチャートに従って動作する第１コンピュータ
と、（ロ）のフローチャートに従って動作する第２コン
ピュータの２つコンピュータが組み込まれている。
【００３８】上記装置の動作を同図のフローチャートに
基づいて説明する。定量フィーダ(2) の樹脂ホッパ(21)
にペレット状の熱可塑性樹脂材料（例えばポリプロピレ
ン樹脂）を投入すると共に、リール(19)から引き出した
長尺強化繊維(L) の先端をフィードロール(11)(11)間に
挿入した状態で装置を動作させると、第１，第２コンピ
ュータが作動し始める。
【００３９】第１コンピュータが始動すると、ステップ
(ST1) でロービングカッタ(1) と定量フィーダ(2) と更
に攪拌装置(60)が駆動させられる。尚、定量フィーダ
(2) とロービングカッタ(1) は同時に駆動させてもよい
し異なるタイミングで駆動させてもよいが、熱可塑性樹
脂材料と繊維が同時にホッパ(4) に供給できるタイミン
グで上記定量フィーダ(2) 等を駆動させる。
【００４０】上記ロービングカッタ(1) と定量フィーダ
(2) が始動すると、ロービングカッタ(1) の作動によっ
て繊維(L1)(L1)が形成されてこれが内筒(5) の繊維排出
口(52)からホッパ(4) 内に落下する。一方、定量フィー
ダ(2) から供給される熱可塑性樹脂材料(P) はシュート
(6) を経て、その先端からホッパ(4) 内に投入される。
すると、これら繊維(L1)(L1)と熱可塑性樹脂材料(P)
が、攪拌装置(60)の攪拌羽根(61)に当たると共にこれで
攪拌混合され、この混合物がホッパ(4) に貯留される。
【００４１】次に、ホッパ(4) 内に供給された上記熱可
塑性樹脂材料(P) 等の貯留量が増加してその上面が上部
近接スイッチ(41)部分まで上昇すると、該上部近接スイ
ッチ(41)が検知信号を出力し、該検知信号によってロー
ビングカッタ(1) と定量フィーダ(2) と更に攪拌装置(6
0)が停止される（ステップ(ST2) (ST3) ）。一方、上記
上部近接スイッチ(41)から検知信号が出力されると、第
２コンピュータが図５の（ロ）に示すステップ(ST11)か
らステップ(ST12)を実行して射出機(3) を駆動させる。
即ち、スクリュー駆動装置(33)でスクリュー(31)を回転
させながら軸線方向に後退させる共に、シリンダ(39)の
外面に添設された図示しないヒータを発熱させる。する
と、ホッパ(4) の下端から材料受容口(37)を介してシリ
ンダ(39)内に熱可塑性樹脂材料(P) 等が供給され、これ
がスクリュー(31)の先端側に移送されると共にこれが上
記ヒータで加熱されて次第に溶融して行く。やがてスク
リュー(31)の先端部に於ける溶融樹脂の貯留量が設定値
に達すると、スクリュー(31)の回転を停止させ（ステッ
プ(ST13)(ST14)）、その後、スクリュー(31)をスクリュ
ー駆動装置(33)で軸線方向に進出させる。すると、チェ
ックリング機構を有するミキシングヘッド(32)がシリン
ダ(39)先端の吐出口(36)から前記溶融樹脂を吐出させ、
これが図示しない金型に注入されて成形品が作られる。
【００４２】尚、上記動作の途中で、ホッパ(4) 内の熱
可塑性樹脂材料(P) 等の貯留量が下部近接スイッチ(42)
以下に減少すると、第１コンピュータが図５の（イ）に
示すステップ(ST4) を実行し、再びステップ(ST1) でロ
ービングカッタ(1) 等を作動させる。これにより、ホッ
パ(4) 内に於ける熱可塑性樹脂材料(P) 等の貯留量が常
に上部近接スイッチ(41)と下部近接スイッチ(42)の間に
保たれる。
【００４３】上記実施の形態の射出機を用いて、既述し
たポリプロピレン樹脂とロービングガラス繊維を溶融混
合して繊維強化樹脂製の成形品を製造する場合、ロービ
ングカッタ(1) から繊維長１４ｍｍの繊維(L1)(L1)を
２．２Ｋｇ／ｍｉｎの速度で供給し、定量フィーダ(2)
から上記樹脂のペレットを５．１Ｋｇ／ｍｉｎで供給し
た。その結果、２Ｋｇのガラス繊維強化ポリプロピレン
樹脂を溶融状態にするのに約１８ｓｅｃの時間を要した
が、この時間は常に安定しており、ホッパ(4) での繊維
及び熱可塑性樹脂材料の詰まりもなく、円滑に射出機
(3) に供給された。
【００４４】尚、上記ホッパ(4) の内面の既述傾斜角度
θを既述したように０°以上で３０°以下に設定してい
ると、ホッパ(4) の内壁に繊維等が殆ど付着しないこと
は既述した通りであるが、上記傾斜角度θが５０°のホ
ッパ(4) を使用した場合には上記と同じ条件であって
も、繊維がホッパ(4) の内壁面に付着することが確認さ
れた。
【００４５】尚、上記実施の形態では、式の右辺の値
が５７９ｃｍ3 に設定されたスクリュー(31)を使用した
が、該値が３５０ｃｍ3 であても、繊維等が円滑にスク
リュー(31)に供給された。 ［その他、各部の変形例等］ ．熱可塑性樹脂材料(P) の投入に関して上記実施の形
態では、落下途中の繊維(L1)(L1)に対してシュート(6)
からの熱可塑性樹脂材料(P) を横方向から合流させるも
のを提示的に開示したが、図８に示したように、定量フ
ィーダ(2) をロービングカッタ(1) の上方に配設し、内
筒(80)とホッパ(4) の間隙に熱可塑性樹脂材料(P) を自
由落下させる態様で投入しても良い。このものでは、繊
維(L1)(L1)が熱可塑性樹脂材料(P) で包囲される態様で
攪拌羽根(63)部分まで流下して該部分で攪拌混合され
る。この方法では、図１に於けるシュート(6) が不要と
なる。 ．繊維の投入に関して本発明の、ホッパ(4) からなる
繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置において、繊維及び
熱可塑性樹脂材料は直接ホッパ(4) に供給されてもよい
が、図９に示すように、ホッパ(4) 内に少なくとも下端
が開放されている内筒(5) を設け、繊維をこの内筒(5)
を経由してホッパ(4) 内に供給し、熱可塑性樹脂材料は
この内筒(5) の外周とホッパ(4) の内周面との間に供給
することが、両者をより均一に混合し、円滑に可塑化装
置に導くことができる点で好ましい。
【００４６】この場合、内筒(5) の材質は既述ホッパ
(4) と同様に、静電気が発生しにくい材質で構成するの
が望ましい。又、前記内筒(5) の形状は、その上下両端
の繊維投入口(51)と繊維排出口(52)の大きさを同じにし
てもよく、又、何れが大きくてもよいが、図示したもの
のように、逆円錐形のものを使用する場合は、鉛直線に
対する内壁面の傾斜角度θ’は３０°以下にするのが良
く、望ましくは１５°以下にするのが良い。この角度に
設定すると、繊維(L1)(L1)の付着防止効果を顕著に発揮
するからである。又、内筒(5) の内壁面に繊維(L1)(L1)
が付着するのを一層確実に防止する為に該内筒(5) を振
動させるバイブレータ等の振動発生装置を設けても良
い。又、シュート(6) から供給される熱可塑性樹脂材料
(P) を内筒(5) に衝突させることによって、該内筒(5)
を振動させてもよい。更に、内筒(5)の下方で合流する
熱可塑性樹脂材料(P) と繊維(L1)(L1)を攪拌混合する攪
拌羽根を設けても良い。
【００４７】又、既述した図１のものではロービングカ
ッタで繊維(L1)(L1)を形成するようにしたものを例示し
たが、図９に示すように、予め所定長さにカットされた
チョップドストランドを定量的に投入できる定量フィー
ダ(7) からの繊維(L1)(L1)を上記内筒(5) 内に投入する
ようにしてもよい。 ．攪拌装置(60)に関して既述各実施の形態では、モー
タで回転される攪拌羽根を具備する攪拌装置で熱可塑性
樹脂材料(P) と繊維を攪拌混合する構成としたが、図１
０に示すように、定量フィーダ(2) (7) からの熱可塑性
樹脂材料(P) と繊維(L1)(L1)が投入される内筒(5) の下
端開口部に下方から臨むようにワイヤ(67)で吊された円
錐状の拡散部材(66)を設けてもよい。このものでは、内
筒(5) の下端から落下する熱可塑性樹脂材料(P) と繊維
(L1)(L1)が前記拡散部材(66)に衝突して流れの方向がラ
ンダムに変更せしめられ、これにより、熱可塑性樹脂材
料(P) と繊維(L1)(L1)が攪拌混合される。 ．上記実施の形態は可塑化装置として射出機を例示し
て説明したが、可塑化装置が樹脂の押出機である場合で
も本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明する射出機の全体図
【図２】図１に於けるロービングカッタ(1) と内筒(5)
の関係説明図
【図３】図１に現れる定量フィーダ(2) の詳細図
【図４】図１の射出機に於けるホッパ(4) と内筒(5) の
内壁面の傾斜角度θの説明と、スクリュー(31)の各ゾー
ンを説明する図
【図５】図１の射出機の制御動作を説明するフローチャ
ート
【図６】攪拌装置(60)の配設部の説明図
【図７】攪拌装置(60)の変形例の説明図
【図８】内筒(80)の上方から熱可塑性樹脂材料を供給す
る変形例を説明する図
【図９】内筒(5) を介して供給する繊維(L1)(L1)の下方
で熱可塑性樹脂材料(P) を合流させる変形例の説明図
【図１０】攪拌装置の変形例の説明図
【符号の説明】
(1) ・・・ロービングカッタ (2) ・・・定量フィーダ (3) ・・・射出機 (4) ・・・ホッパ (6) ・・・シュート (31)・・・スクリュー (37)・・・材料受容口 (39)・・・シリンダ (45)・・・吐出口 (60)・・・攪拌装置 (L1)・・・繊維 (P) ・・・熱可塑性樹脂材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 105:12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下端開放部が吐出口となった筒状の材料
    供給路を具備し、前記材料供給路に投入された平均繊維
    長が３ｍｍ〜５０ｍｍの繊維と粒状又は粉末状の熱可塑
    性樹脂材料を前記吐出口から可塑化装置に供給する繊維
    と熱可塑性樹脂材料の供給装置であって、 前記吐出口の中心部を含む鉛直面と前記材料供給路の内
    壁面が交わってできる交差線の鉛直線に対する角度が、
    前記内壁面全域に於いて、０°以上で且つ３０°以下の
    範囲に設定されている繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装
    置。
  2. 【請求項２】 前記材料供給路の壁面を振動させる振動
    発生装置を具備する請求項１の繊維と熱可塑性樹脂材料
    の供給装置。
  3. 【請求項３】 前記材料供給路内の繊維と熱可塑性樹脂
    材料を攪拌する攪拌装置を具備する請求項１又は請求項
    ２の繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置。
  4. 【請求項４】 繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置を具
    備し、該供給装置から供給される前記繊維と前記熱可塑
    性樹脂材料をスクリューで下流側に移送する移送手段か
    らなる可塑化装置であって、 前記繊維と熱可塑性樹脂材料の供給装置は、 下端開放部が吐出口となった筒状の材料供給路を具備
    し、前記材料供給路に投入された平均繊維長が３ｍｍ〜
    ５０ｍｍの繊維と粒状又は粉末状の熱可塑性樹脂材料を
    前記吐出口から前記移送手段に供給するするものであ
    り、更に、前記吐出口の中心部を含む鉛直面と前記材料
    供給路の内壁面が交わってできる交差線の鉛直線に対す
    る角度が、前記内壁面全域に於いて、０°以上で且つ３
    ０°以下の範囲に設定されており、 前記移送手段は、 前記吐出口に繋がる材料受容口(37)を具備するシリンダ
    (39)と、前記材料受容口(37)から前記シリンダ(39)内に
    取り入れられた前記繊維と前記熱可塑性樹脂材料を下流
    側に移送するスクリュー(31)を具備し、 前記スクリュー(31)の外径をａ，該スクリュー(31)の溝
    部(38)の溝底部の直径をｂ，前記溝部(38)の溝幅をｃ、
    とした場合、 前記ｃが前記材料受容口(37)の口径以下の寸法条件下に
    おいては、前記溝部(38)に於ける前記材料受容口(37)に
    対応する部分が、 【数１】 を満たしている、可塑化装置。
  5. 【請求項５】 前記材料供給路内の繊維と熱可塑性樹脂
    材料を攪拌する攪拌装置を具備する請求項４に記載の可
    塑化装置。
  6. 【請求項６】 可塑化装置が樹脂の押出機である請求項
    ４又は請求項５に記載の可塑化装置。
  7. 【請求項７】 可塑化装置が樹脂の射出機である請求項
    ４又は請求項５に記載の可塑化装置。
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