JPH10180823A

JPH10180823A - 可塑化装置

Info

Publication number: JPH10180823A
Application number: JP8347922A
Authority: JP
Inventors: Masato Matsumoto; 正人松本; Takeo Kitayama; 威夫北山; Shigeyoshi Matsubara; 重義松原
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-07
Anticipated expiration: 2016-12-26
Also published as: JP3236234B2

Abstract

(57)【要約】【課題】かさ比重が小さな長い繊維と熱可塑性樹脂材
料とを一緒にスクリューに供給する場合でも、これらを
スクリューに円滑に食い込み得る可塑化装置を提供する
こと。【解決手段】その内部に繊維と熱可塑性樹脂材料を一
緒に取り入れる為の材料受容口(37)が構成壁に形成され
たシリンダ(39)と、前記シリンダ(39)内に挿入され且つ
前記材料受容口(37)から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)と
を具備す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(38)の溝幅をｃ、とした場合、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、
｛（ａ／２）² −（ｂ／２）² ｝π×ｃ≧Ｖ（但しＶは
３５０ｃｍ³ 、より好ましくは５５０ｃｍ³ ）を満たし
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、可塑化装置に関す
るもので、例えば、熱可塑性樹脂材料の溶融とこれと繊
維の混練を行う射出機や押出機に使用できる。

【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る。

【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】上記した従来の各射出成形装置が有する前
記欠点をなくす発明として、特開平６−８２７８号に開
示されたものがある。これは、単一の材料供給路を介し
て射出機に熱可塑性樹脂材料と繊維を一緒に供給するも
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このものでは、ペレッ
ト状の熱可塑性樹脂材料の大きさとほぼ同程度（３mm程
度）の短い繊維を使用する場合には、該繊維と熱可塑性
樹脂材料が円滑にスクリューに食い込まれるが、最終成
形品に残存する繊維を長くすべく長い繊維を使用する場
合は該繊維のかさ比重が小さくなるから、これらがスク
リューに円滑に食い込みにくくなるという問題があっ
た。

【０００８】本願は、かかる点に鑑みてなされたもので
あり、かさ比重が小さな長い繊維と熱可塑性樹脂材料と
を一緒にスクリューに供給する場合でも、これらがスク
リューに円滑に食い込まれるようにすることをその課題
とする。

【０００９】

【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、『その内部に繊維と熱
可塑性樹脂材料を一緒に取り入れる為の材料受容口(37)
が構成壁に形成され且つ該材料受容口(37)の下流側に吐
出口(36)が形成されたシリンダ(39)と、前記シリンダ(3
9)内に挿入され且つ前記材料受容口(37)から取り入れら
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)とを具備す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(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、

【００１０】

【数３】

【００１１】を満たしている』ことである。又、請求項
２の発明の発明の技術的手段は、『その内部に繊維と熱
可塑性樹脂材料を一緒に取り入れる為の材料受容口(37)
が構成壁に形成され且つ該材料受容口(37)の下流側に吐
出口(36)が形成されたシリンダ(39)と、前記シリンダ(3
9)内に挿入され且つ前記材料受容口(37)から取り入れら
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)とを具備す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(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、

【００１２】

【数４】

【００１３】を満たしている』ことである。このもので
は、請求項１の発明に比べて、材料受容口(37)に対応す
る部分の溝部(38)の容積が大きくなる。請求項３の発明
は、請求項１又は請求項２の発明において『前記ｃが前
記材料受容口(37)の口径より大きい寸法条件下において
は、前記ｃに代えて前記材料受容口(37)の口径を採用す
る』するものである。スクリュー(31)に形成された溝部
(38)のうち、材料受容口(37)に対応する部分の溝幅が、
前記材料受容口(37)の口径より大きい場合、前記材料受
容口(37)から溝部(38)への繊維等の供給量は材料受容口
(37)の口径に依存する。このことから、上記請求項３の
発明は、前記溝幅たるｃの値に代えて材料受容口(37)の
口径を使用したものである。

【００１４】請求項１〜請求項４に記載の発明は、請求
項５及び請求項６の発明のように樹脂の押出機や射出機
に適用することができる。

【００１５】

【発明の効果】上記発明は次の特有の効果を有する。請
求項１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確なように、繊維と熱可塑性樹脂
材料がスクリュー(31)に円滑に食い込む。

【００１６】請求項２の発明によれば、材料受容口(37)
に対応する部分の溝部(38)の容積が請求項１の発明に比
べて大きくなるから、請求項１の発明に比べて一層円滑
に繊維と熱可塑性樹脂材料がスクリュー(31)に食い込ま
れる。請求項３の発明では、前記溝部(38)のうち材料受
容口(37)に対応する部分の溝幅が前記材料受容口(37)の
口径より大きい場合に、繊維等の円滑な食い込みが確保
できる。

【００１７】請求項５及び請求項６の発明では、請求項
１〜請求項４に記載の可塑化装置を樹脂の押出機や射出
機として適用することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本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
る可塑化装置を、射出機に適用した場合の例を示す断面
図である。本発明の可塑化装置を使用するにあたって、
該可塑化装置の材料受容口(37)には、通常、所定長さの
繊維及び粒状又は粉体状の熱可塑性樹脂材料を一緒に供
給するためのホッパ(4) が設けられている。

【００１９】図１では、係るホッパ(4) として、繊維投
入用の内筒(5) がホッパ内上部に同軸状に配設された部
分的に二重筒の構造となったホッパ(4) が示されてい
る。該内筒(5) の上部には、ホッパ(4) 内に所定の長さ
の繊維を供給するための手段、たとえば内筒(5) の内部
に所定の長さに切断された繊維が投入できるようにロー
ビングカッタ(1) や予め所定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
ダが配設されるが、この例ではロービングカッタ(1) が
配設されている。

【００２０】また、このホッパ(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) の内壁と内筒(5) の外壁との間に供給さ
れるようになっている。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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、
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、長さが
前記３ｍｍ未満の繊維(L₁)(L₁)を使用する場合にも、ス
クリュー(31)等で円滑に下流側に供給することはできる
が、繊維長が短くなって最終成形品の強度が低下すると
いう問題がある。［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(21)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) 内に侵入して内筒(5) の外壁近傍まで延長されてい
る（図１参照）。よって、ホッパ(4) への熱可塑性樹脂
材料の投入部たるシュート(6) の先端部は、繊維の投入
部たる内筒(5) の下端より上流側に位置している。尚、
前記シュート(4) の先端は、前記内筒(5) の下端と同一
高さ位置であってもよい。

【００２４】シュート(6) のホッパ(4) への取付け方法
は特に限定されないが、図９に示すように、シュート
(6) の中心軸がホッパ(4) の中心軸から若干ずれた方向
となるように取付け、シュート(6) から投入される粒状
又は粉末状の熱可塑性樹脂材料の投入方向がホッパ(4)
の中心軸と交差しないようにするのが好ましい。この場
合には、シュート(6) から投入される熱可塑性樹脂材料
はホッパ(4) の内壁面を円周方向に滑りながら降下する
こととなり、これにより、熱可塑性樹脂材料は、その内
部に繊維を包み込むようにしながら螺旋状にホッパ(4)
の下部に向けて流下し易くなる。又、前記熱可塑性樹脂
材料は内筒(5) の下端以下に於けるホッパ(4) 内面全域
に接触しながら流下する。従って、ロービングカッタ
(1) から投入された繊維(L₁)(L₁)がホッパ(4) の内壁面
に飛散しても、前記螺旋軌道を描いてホッパ(4) 内面に
沿って流下する熱可塑性樹脂材料で前記繊維(L₁)(L₁)が
洗い流される状態になり、これにより、該繊維(L₁)(L₁)
が熱可塑性樹脂材料と共にホッパ(4) の下部に貯留され
る。

【００２５】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が５．１Ｋｇ／ｍｉｎ
に設定されている。又、この実施の形態では長さが３ｍ
ｍの柱状に形成されたペレット状の熱可塑性樹脂材料を
処理するようにしている。但し、ペレットの長さが５０
ｍｍ以下であればスクリュー(31)への円滑な食い込みが
確保できることが確認された。又、球状その他の形状の
ペレットであっても、上記柱状ペレットの長さに対応す
る外径寸法、即ち、粒度が上記５０ｍｍ以下であればス
クリュー(31)に円滑に食い込まれる。

【００２６】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］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。

【００２７】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、

【００２８】

【数５】

【００２９】・・・・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。

【００３０】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。

【００３１】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、樹脂中に繊維をより確実に分散させ
るためのミキシングヘッド(32)が取付けられている。

【００３２】このミキシングヘッド(32)は、具体的には
図６〜図８に示す構造を有している。即ち、スクリュー
(31)の先端は小径軸部(315) となっていると共に、その
外周には凹部(316) (316) が形成されている。最も上流
側に設けられた凹部(316) は、小径軸部(315) とその上
流側の大径部(317) の境界部に形成されたバルブシート
(318) に凹溝(319) を介して繋がっている。又、最下流
部に位置する凹部(316) は、上記小径軸部(315) の先端
に連設された円錐状の頭部(321) の外周の吐出溝(322)
に凹溝(323) を介して繋がっている。そして、上記小径
軸部(315) に外嵌したチェックリング(325) には中継孔
(326) (326) が穿設されている。従って、図６，図８に
示すように、チェックリング(325) が頭部(321) 側に進
出している状態では、スクリュー(31)の溝部(38)の下流
端→バルブシート(318) →凹溝(319) →最上流部の凹部
(316) →該凹部(316) に繋がる中継孔(326) →前記中継
孔(326) の下流側に繋がる凹溝(316) →・・・→凹溝(3
23) →吐出溝(322) と繊維等が流れてシリンダ(39)の下
流端部に貯留される。又、図７に示すように、チェック
リング(325) に形成された中継孔(326) を介して円周方
向に隣接する凹部(316) (316) 間で繊維等が円周方向に
移動する。この円周方向への移動とミキシングヘッド(3
2)の軸線方向下流側への移動が合成され、これにより、
繊維と溶融した樹脂がより確実に混練される。又、射出
時チェックリング(325) が小径軸部(315) に対して軸線
方向に後退すると、該チェックリング(325) の上流側端
部とバルブシート(318) が接触し、これにより、射出時
に於ける溶融樹脂等の逆流が防止できる。

【００３３】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(312) 、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(311) 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(31)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。

【００３４】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。

【００３５】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で、Ｌ／Ｄが２２
のものを使用した。但しＤは、材料受容口(37)からミキ
シングヘッド(32)までの長さである。又、スクリュー(3
1)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７１．８ｓｅｃ^-1に設定した。

【００３６】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］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) へ誘導するもので
ある。

【００３７】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、図１に例示し
たものでは、上記ホッパ(4) の側部には上部近接スイッ
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、
これらの貯留量が上部近接スイッチ(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。尚、ホッパ(4) 内の繊維等の貯留量を制御するた
めに使用する前記上部近接スイッチ(41)及び下部近接ス
イッチ(42)は必ずしも設ける必要はない。

【００３８】次に、ホッパ(4) の内壁面と鉛直線の成す
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好ましく、このような
角度に設定することによって繊維等を材料受容口(37)側
に円滑に供給することができる。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１０°に設
定されたホッパ(4) を採用した。

【００３９】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、その内壁面の勾配の
内、最も緩やかな部分の勾配が前記θの値以下になるよ
うに設定することが、繊維の付着防止のために好まし
い。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０．４ｍｍ）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１
５０ｍｍの間隔でホッパ(4) の壁面に沿って配設してい
る。

【００４０】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。［内筒(5) について］内筒(5) は、ホッパ(4) 内の上部
に於いてこれと同軸状に配設されていると共に、円錐形
に形成されており、繊維をホッパ(4) の中央付近に誘導
する機能を具備する。内筒(5) の材質は、繊維(L₁)(L₁)
の付着を抑制する為には、ホッパ(4)と同様に静電気が
発生しにくいものが望ましい。前記内筒(5) の上下両端
の繊維投入口(51)と繊維排出口(52)の大きさは同じであ
っても良く、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、繊維の付着防止効果を顕著に発揮するか
らである。

【００４１】本実施の形態に使用している内筒(5) は、
ポリエチレンテレフタートフィルム（厚み０．４ｍｍ）
で形成されていると共に、該内筒(5) の繊維投入口(51)
の直径は６５ｍｍに設定され、更に前記傾斜角度θ’は
ホッパ(4) と同様に１０°に設定されている。又、本実
施の形態では、内筒(5) の内面に繊維が付着するのを一
層確実に防止する為に、定量フィーダ(2) から投入され
る熱可塑性樹脂材料を内筒(5) に衝突させることによっ
てその壁面を振動させるようにしている（図１参照）。

【００４２】また、内筒(5) の内壁面に繊維が付着する
のを一層確実に防止するために該内筒(5) を振動させる
為のバイブレータ等の特別な振動発生装置を設けても良
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。

【００４３】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。

【００４４】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) 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が、定量フィーダ(2)
を駆動させた後にロービングカッタ(1) を駆動させても
よいし、又、その逆に定量フィーダ(2) を駆動させる前
にロービングカッタ(1) を駆動させてもよく、熱可塑性
樹脂材料と繊維が同時にホッパ(4) 内に供給できるタイ
ミングで上記定量フィーダ(2) 等を駆動させればよい。

【００４５】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。
シュート(6) から投入された熱可塑性樹脂材料(P) は、
場合によりその内の一部が内筒(5) に衝突してこれを振
動させつつ、ホッパ(4) の内壁面に沿うように、そし
て、内筒(5) から投入される繊維(L₁)(L₁)を包み込むよ
うにしながら、ホッパ(4) 内を流下する。従って、該流
下領域に投入された上記繊維(L₁)(L₁)がホッパ(4) の内
壁面に向けて飛散しても、前記繊維(L₁)(L₁)が飛散する
前記内壁面に前記熱可塑性樹脂材料(P) が接触しながら
流下するから、前記繊維(L₁)(L₁)が前記熱可塑性樹脂材
料(P) で洗い流されるようにホッパ(4) の内壁面から除
去される。これにより、該ホッパ(4) の内面に繊維(L₁)
(L₁)が大量に付着することがない。

【００４６】次に、ホッパ(4) 内に投入された上記熱可
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) が停止される（ス
テップ(ST2) (ST3) ）。一方、上記上部近接スイッチ(4
1)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。をすると、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)(ST1
4)）、その後、スクリュー(31)をスクリュー駆動装置(3
3)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。

【００４７】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) 及び定量フィーダ(2) 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。

【００４８】尚、上記実施の形態では、ホッパ(4) の中
心軸近傍に繊維が集中しその周りに熱可塑性樹脂材料が
多量に存在する。又、上記したように、ホッパ(4) の内
壁面に繊維(L₁)(L₁)が殆ど付着しない為に、熱可塑性樹
脂材料(P) と繊維(L₁)(L₁)の混合割合が一定に成る。従
って、成形品の品質が安定すると共に、熱可塑性樹脂材
料(P) が射出機(3) に供給されてから溶融するまでの時
間が一定し、この点からも、成形品の品質が安定する。

【００４９】因に、上記実施の形態の装置を用いて、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の速度で内筒(5) に投入し、定量
フィーダ(2) から上記樹脂のペレットを５．１Ｋｇ／ｍ
ｉｎで内筒(5) に当てながら、ホッパ(4) 内に投入し
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いた。又、成形品の重量及
び前記溶融時間は極めて安定していた。

【００５０】又、上記実施の形態のものでは、ホッパ
(4) での繊維及び樹脂の詰まりもなく、円滑に射出機
(3) に供給された。次に、他の実施の形態について説明
する。このものでは、溝部(38)に於ける材料受容口(37)
に対応する領域が、ａ＝１２ｃｍ，ｂ＝８．７ｃｍ，ｃ
＝６．５ｃｍに設定されている点を除いて、既述第１番
目の実施の形態と同一に構成されていている。従って、
このものでは、式の右辺の値が約３４９ｃｍ³ とな
る。この実施の形態に於いても、２Ｋｇのガラス繊維強
化ポリプロピレン樹脂を溶融するのに、２４ｓｅｃの時
間を要したが当該所要時間は極めて安定していた。又、
このときの成形品の重量も極めて安定しており、ホッパ
(4) での繊維及び樹脂の詰まりもなく、更に、円滑に射
出機(3) に供給された。

【００５１】次に、上記各実施の形態の可塑化装置の効
果を定量的に調べる為に、スクリュー(31)の溝部(38)に
於ける材料受容口(37)に対応する領域の、スクリュー(3
1)の外径ａ＝７ｃｍ，溝部径ｂ＝４．９ｃｍ，溝幅ｃ＝
５．５ｃｍに設定してテストを行った。即ち、式の右
辺が１０８ｃｍ³ のものを使用してテストを行った。こ
の場合、繊維長１４ｍｍのガラス繊維と熱可塑性樹脂材
料を既述各実施の形態と同様に供給した結果、ガラス繊
維及び熱可塑性樹脂材料が詰まり、熱可塑性樹脂材料が
溶融するまでの時間が不安定であった。

【００５２】このテスト結果から、式の右辺が３４９
ｃｍ³ である実施の形態２のもの、及び、この値が５７
９ｃｍ³ である実施例１のものは、この値が１０８ｃｍ
³ である上記比較例に比べて繊維と熱可塑性樹脂材料が
材料受容口(37)からスクリュー(31)内に円滑に食い込ま
れることが確認できた。尚、上記比較例のものでは、材
料受容口(37)の口径は７ｃｍであり、Ｌ／Ｄは１３．５
であった。

【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，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】ミキシングヘッド(32)部分の一部切欠の斜視図

【図７】図６に現れるチェックリング(325) と小径軸部
(315) の関係説明図示す横断面図

【図８】図６に現れるチェックリング(325) と小径軸部
(315) の関係説明図

【図９】図１に於けるＩＸ−ＩＸ断面図

【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 (5) ・・・内筒 (37)・・・材料受容口 (38)・・・溝部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その内部に繊維と熱可塑性樹脂材料を一
緒に取り入れる為の材料受容口(37)が構成壁に形成され
且つ該材料受容口(37)の下流側に吐出口(36)が形成され
たシリンダ(39)と、前記シリンダ(39)内に挿入され且つ前記材料受容口(37)
から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)とを具備する可塑化装
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(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。
【請求項２】その内部に繊維と熱可塑性樹脂材料を一
緒に取り入れる為の材料受容口(37)が構成壁に形成され
且つ該材料受容口(37)の下流側に吐出口(36)が形成され
たシリンダ(39)と、前記シリンダ(39)内に挿入され且つ前記材料受容口(37)
から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)とを具備する可塑化装
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(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２】を満たしている可塑化装置。
【請求項３】前記ｃが前記材料受容口(37)の口径より
大きい寸法条件下においては、前記ｃに代えて前記材料
受容口(37)の口径を採用する請求項１又は請求項２に記
載の可塑化装置。
【請求項４】処理する繊維の長さ及び熱可塑性樹脂材
料の粒度が５０ｍｍ以下である、請求項１から請求項３
に記載の何れかの可塑化装置。
【請求項５】可塑化装置が樹脂の押出機である請求項
１から請求項４に記載の何れかの可塑化装置。
【請求項６】可塑化装置が樹脂の射出機である請求項
１から請求項４に記載の何れかの可塑化装置。