WO2016170996A1 - 可塑化ユニット - Google Patents

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WO2016170996A1
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fiber
fiber material
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cutter
cutting
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PCT/JP2016/061454
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岡崎　雅則
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東洋機械金属株式会社
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    • B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles

Definitions

  • the present invention relates to a plasticizing unit used for plasticizing a resin material, and more particularly to a plasticizing unit suitable for producing a composite material in which a fiber material is kneaded in a resin material.
  • the plasticizing method of the composite material includes a method in which a pellet-shaped raw material resin in which a fiber material is kneaded in advance is supplied into a heating cylinder (for example, refer to the column of conventional technology in Patent Document 1), and a pellet-shaped raw material resin.
  • a method of supplying a mixture of fiber materials cut shortly into a heating cylinder through a common raw material supply port see, for example, the column of the embodiment of the invention of Patent Document 1
  • a pellet-shaped raw material resin and a reel
  • a wound long fiber material is supplied into a heating cylinder through separate raw material supply ports (see, for example, the abstract of Patent Document 2).
  • the strength of the molded product increases as the fiber material kneaded in the resin becomes longer. Therefore, in order to produce a high-strength molded product, a long fiber material wound around a pellet-shaped raw material resin and a reel is used. It is most desirable to use a plasticizing unit in which each is supplied into the heating cylinder through separate raw material supply ports.
  • the present invention has been made in view of such a state of the art, and the object thereof is to be able to reliably supply a predetermined amount of fiber material into a heating cylinder every cycle, and to produce a homogeneous composite material continuously. It is to provide a plasticizing unit that can be manufactured in an automated manner.
  • the present invention provides a heating cylinder, a screw rotatably accommodated in the heating cylinder, a resin supply hole and a fiber supply hole opened in the heating cylinder, and the fiber supply hole.
  • the plasticizing unit including a fiber supply device for supplying a fiber material into the heating cylinder, the fiber supply device includes one or more reels wound with a long fiber material, and the reel drawn from the reel.
  • a cutting unit that cuts a long fiber material into a predetermined length; and a pressure feeding unit that pushes the fiber material of a predetermined length cut by the cutting unit into the heating cylinder through the fiber supply hole.
  • the pumping unit is attached to the heating cylinder and has a pushing cylinder whose one end communicates with the fiber supply hole, and a pushing that is slidably housed in the pushing cylinder.
  • the plasticizing unit having the above structure includes a plasticizing process for plasticizing a resin material in a heating cylinder, a cutting process for cutting a long fiber material drawn from a reel into a predetermined length, and a predetermined length that has been cut.
  • the fiber supplying step for supplying the fiber material into the heating cylinder and the kneading step for kneading the resin material and the fiber material in the heating cylinder are repeated.
  • the plasticizing step and the kneading step are performed by rotationally driving the screw, and are executed until a certain amount of composite material is stored at the tip of the heating cylinder.
  • the cutting process is performed by driving the cutting unit, and the fiber supply process is performed by driving the pumping unit.
  • the fiber feeding device is provided with a pressure feeding section, a predetermined amount of the fiber material obtained in the cutting process can be forcibly pushed into the heating cylinder every cycle, so the ratio of the fiber material contained in the plasticized resin And a homogeneous composite material can be produced.
  • the cut fiber material has a feather shape and is charged with static electricity, it collects in a dumpling form inside the cut part or the fiber supply pipe, or adheres to the wall surface of the cut part or the fiber supply pipe. For this reason, even if a predetermined amount of fiber material is cut for each cycle at the cutting section, the amount of fiber material for each cycle supplied into the heating cylinder tends to vary. Therefore, if the fiber supply device is equipped with a fiber transfer device and the fiber material in the fiber supply pipe is forced to be transferred into the head chamber of the cylinder, the predetermined amount of the fiber material cut by the cutting portion can be reliably obtained. Since it can be transferred into the head chamber of the heating cylinder, the proportion of the fiber material added to the plasticized resin for each cycle becomes uniform, and a homogeneous composite material can be stably produced.
  • the vacuum is connected to the pushing cylinder and sucks the fiber material staying in the cutting portion and the fiber supply pipe into the head chamber of the pushing cylinder.
  • a device is provided.
  • the suction force of the vacuum device can force the fiber material that has hardened into dumplings in the cutting part or fiber supply pipe or adhered to the wall of the cutting part or fiber supply pipe into the head chamber of the cylinder.
  • the fiber amount per cycle can be stabilized, and a homogeneous composite material molded product can be stably produced.
  • an exhaust pipe communicating with the vacuum device is provided on a rod chamber side of the push-in cylinder, and the vacuum device includes an inner surface of the push-in cylinder and an outer surface of the push-in piston. The fiber material staying in the cutting part and the fiber supply pipe is sucked through the gap therebetween.
  • the gap between the inner surface of the push-in cylinder and the outer surface of the push-in piston is made large enough to prevent the fiber material from passing through, so that the filter for preventing the fiber material from spreading can be omitted.
  • the apparatus and thus the plasticizing unit can be implemented at low cost.
  • an exhaust pipe communicating with the vacuum device is provided on the head chamber side of the push-in cylinder, and the exhaust pipe includes a filter for preventing fiber diffusion.
  • the suction force of the vacuum device can act on the fiber material staying in the cutting part and the fiber supply pipe.
  • the fiber material can be more reliably transferred into the head chamber of the cylinder.
  • the present invention is characterized in that, in the plasticizing unit having the above-mentioned configuration, as the fiber transfer device, a blower for blowing air into the fiber supply pipe is provided, and an exhaust pipe is provided on the head chamber side of the push-in cylinder. To do.
  • the fiber material staying in the cutting part can be drawn into the fiber supply pipe. Further, the fiber material staying in the fiber supply pipe can be pushed into the head chamber of the cylinder by being pushed by the air flow. Therefore, the amount of fibers staying in the cutting part or the fiber supply pipe can be reduced, and the transfer amount of the fiber material for each cycle can be made uniform.
  • the present invention provides the plasticizing unit having the above-described configuration, wherein the cutting portion holds a tip portion of the fiber material drawn out from the reel, and intermittently drives the fiber material in one direction so that the fiber material has a predetermined length.
  • a holding roller that is fed out every time, and a cutter that is disposed to face one of the holding rollers and that cuts the tip of the fiber material that has been fed out by the holding roller by pressing the cutting edge against the surface of the one holding roller. It is characterized by having.
  • the cutter is disposed so as to face one of the holding rollers and the fiber material is cut between the roller and the cutter, there is no need to arrange other members so as to face the cutter.
  • the feeding device and thus the plasticizing unit can be implemented in a small size.
  • the present invention is characterized in that a flat blade cutter having a linear blade edge is used as the cutter in the plasticizing unit having the above configuration.
  • the cutter drive mechanism it is only necessary to have a reciprocating drive mechanism that reciprocates in the direction in which the flat blade cutter approaches one of the holding rollers and the direction in which the flat blade cutter is separated from one of the holding rollers.
  • the fiber supply apparatus, and hence the plasticizing unit can be implemented in a small size and at a low cost.
  • the present invention is characterized in that in the plasticizing unit having the above-described configuration, a rotating cutter having a circular or arcuate cutting edge is used as the cutter.
  • This configuration requires a rotating cutter rotation mechanism and a reciprocating drive mechanism, but a higher cutting ability can be expected than when a flat blade cutter is used.
  • the present invention provides the plasticizing unit having the above-described configuration, in which a hammer for applying an impact force to the cutter pressed against the fiber material and cutting the fiber material with the impact force applied to the cutter is provided to the cutting portion. It is characterized by having.
  • the fiber material can be cut with an impact force applied by the hammer, the fiber material can be cut more easily and reliably than simply pressing the cutter.
  • the plasticizing unit of the present invention is provided with a pushing cylinder and a pushing piston in the pumping portion of the fiber material, and a fiber transfer device for feeding the fiber material staying in the cutting portion and the fiber supply pipe into the head chamber of the pushing piston.
  • a certain amount of fiber material can be reliably supplied into the heating cylinder, and a homogeneous composite material can be continuously produced.
  • FIG. 1 shows a configuration of a plasticizing unit according to the embodiment.
  • the plasticizing unit of the present example includes a heating cylinder 1, a screw 2 that is housed in the heating cylinder 1 so as to be rotatable and capable of moving forward and backward, and a fiber having a predetermined length in the heating cylinder 1. It has the fiber supply apparatus 3 which supplies material A2.
  • the heating cylinder 1 is formed in a cylindrical shape having an inner diameter capable of storing the screw 2 so that the screw 2 can be rotated and moved forward and backward, and a fiber supply hole 1a is opened on the tip side from the center in the length direction. . Further, a resin supply hole (not shown) is formed on the rear end side of the central portion in the length direction. A heater (not shown) is wound around the heating cylinder 1 to heat the resin material supplied into the heating cylinder 1 through the resin supply hole to an appropriate temperature that can be melted.
  • the screw 2 is the same as that provided in the screw in-line injection device, and screw flights are formed at a required pitch in the length direction.
  • the resin material in the heating cylinder 1 ⁇ after the supply of the fiber material A2 includes the fiber material.
  • the resin material in the heating cylinder 1 is plasticized by frictional heat and shearing heat generated inside and heat transfer from a heater wound around the heating cylinder 1.
  • the composite material of the plasticized resin and the fiber material kneaded in the heating cylinder 1 is sequentially transferred to the front of the heating cylinder 1 by the feeding action of the screw 2 and is transferred to a resin reservoir provided at the most distal portion of the heating cylinder 1.
  • the fiber supply device 3 cuts a reel 11 around which a long fiber material A1 is wound, and a long fiber material A1 drawn from the reel 11 to obtain a fiber material A2 having a predetermined length. And a pressure feeding section 13 for pushing the fiber material A2 having a predetermined length cut by the cutting section 12 into the heating cylinder 1 through the fiber supply hole 1a.
  • a pressure feeding section 13 for pushing the fiber material A2 having a predetermined length cut by the cutting section 12 into the heating cylinder 1 through the fiber supply hole 1a.
  • only one reel 11 is provided.
  • As the fiber material A1 for example, a bundle of thousands of strands having a fiber diameter of 10 to 24 ⁇ m is used.
  • the cutting part 12 includes holding rollers 14a and 14b that sandwich and hold the leading end of the long fiber material A1 drawn from the reel 11, and a cutter 15 that is arranged on a straight line passing through the center of rotation of one holding roller 14a. It has.
  • One or more guide rollers can be provided between the reel 11 and the holding rollers 14a and 14b.
  • one holding roller 14a is a driving roller rotated by a motor 16
  • the other holding roller 14b is a driven roller rotated in accordance with the rotation of one holding roller 14a. It is.
  • the holding roller 14a is intermittently rotationally driven in a direction in which the long fiber material A1 is fed out, and feeds the long fiber material A1 by a predetermined length every rotation.
  • the rotation amount of the holding roller 14a that is, the feed amount of the long fiber material A1 is adjusted according to the physical properties required for the composite material to be manufactured.
  • a flat blade cutter having a linear cutting edge can be used, and a rotating cutter having a circular or arcuate cutting edge can also be used.
  • the blade edge is disposed toward the rotation center of the holding roller 14a.
  • the rotating surface of the cutter 15 is arranged on a straight line passing through the center of rotation of the holding roller 14a.
  • the configuration of the supply device 3 can be simplified, and the plasticizing unit can be implemented in a small size and at a low cost.
  • a rotary cutter is used as the cutter 15, a rotating mechanism and a reciprocating drive mechanism of the cutter 15 are required.
  • the fiber material A1 is cut by the resultant force of the rotating force and the pressing force of the cutter 15, the flat blade cutter Higher cutting ability can be expected than when using.
  • the cutter 15 is attached to a required cutter driving mechanism and reciprocally driven in a direction approaching the holding roller 14a and a direction separating from the holding roller 14a.
  • the cutter driving mechanism includes a crank 21, a rod 22 having one end rotatably connected to the crank 21, and a slider 23 that also serves as a tool post rotatably connected to the other end of the rod 22.
  • the cutter 15 is configured with a slider crank mechanism, and the cutter 15 is attached to the slider 23 with the cutting edge facing outward.
  • the operating range of the cutter 15 is such that the blade edge abuts on the surface of the holding roller 14a or advances to a position where it slightly bites inward from the surface of the holding roller 14a, and between the holding roller 14a and the blade edge of the cutter 15 It adjusts so that it may reverse
  • the cutter 15 When the crank 21 is rotationally driven, the cutter 15 alternately moves in the direction approaching the holding roller 14a or the direction separating from the holding roller 14a via the rod 22.
  • the holding roller 14a rotates at a required timing when the cutter 15 is separated from the holding roller 14a, and feeds a predetermined amount of the fiber material A1.
  • the cutter 15 moves in a direction approaching the holding roller 14a after the delivery of the fiber material A1 is completed, and the blade edge is pressed against the surface of the holding roller 14a. Thereby, the front-end
  • the plasticizing unit of this example uses one holding roller 14a as a cutter receiver, there is no need to separately prepare a cutter receiving member, and the fiber feeder 3 and thus the plasticizing unit can be reduced in size and cost.
  • the cutter 15 can be reciprocally driven a plurality of times during one cycle after the composite material is discharged from the heating cylinder 1 until the next composite material is discharged. In this case, the number of reciprocations of the cutter 15 is adjusted according to the amount of fibers to be added to the composite material.
  • the cutting unit 12 may include a hammer mechanism that applies an impact force to the cutter 15 pressed against the fiber material A1 and cuts the fiber material A1 with the impact force applied to the cutter 15.
  • a hammer impact force is applied to the cutter 15, a large force is instantaneously applied to the fiber material A ⁇ b> 1, so that the fiber material A ⁇ b> 1 can be cut more easily and reliably than simply pressing the cutter 15.
  • FIG. 2 shows an example of the cutting unit 12 having a hammer mechanism.
  • the cutting part 12 of this example is held slidably along the moving direction of the slider 33, a cam plate 31 that is rotationally driven by a motor, a slider 33 that is connected to the cam plate 31 via a rod 32, and the slider 33.
  • a slide pin 34 and a tool post 35 fixed to the tip of the slide pin 34 are provided.
  • a first spring member 36a that constantly biases the tool post 35 toward the holding roller 14a is provided.
  • the cutting portion 12 of this example includes a hammer 37 formed in a substantially U-shape and a hammer holding member 38 that holds the hammer 37.
  • the hammer holding member 38 is fixed to the slider 33, and a second spring member 36 b that constantly urges the hammer 37 toward the tool post 35 is provided between the hammer holding member 38 and the hammer 37.
  • One end of the hammer 37 is disposed on the back side of the tool post 35, and the other end of the hammer 37 is disposed at a required position that can be operated by the cam plate 31.
  • Reference numeral 39 denotes a roller provided at the other end of the hammer 37.
  • the cutting part 12 with the hammer mechanism configured as described above rotates the cam plate 31 in the direction of the arrow A, in order of FIG. 2 (a), FIG. 2 (b), and FIG. 2 (c).
  • the position of the cutter 15 changes.
  • FIG. 2B when the roller 39 is away from the cam surface of the cam plate 31, the slider 33, the tool post 35, and the cutter 15 are located away from the holding roller 14a.
  • the hammer 37 is in close contact with the back side of the tool post 35 by the elastic force of the second spring member 36b.
  • the cam plate 31 rotates and reaches the position where the maximum lift point of the cam plate 31 presses the roller 39, the slider 33, the tool post 35, and the cutter 15 move forward as shown in FIG.
  • the pressure feeding unit 13 includes a push cylinder 41, a push piston 42 slidably housed in the push cylinder 41, an actuator 43 such as an air cylinder that reciprocates the push piston 42, and a head chamber of the push cylinder 41.
  • the fiber supply pipe 44 which connects 41a and the cutting part 12 and the fiber transfer apparatus 45 which forcibly transfers the fiber material A2 staying in the cutting part 12 and the fiber supply pipe 44 into the head chamber 41a of the cylinder 41 And have.
  • the pushing cylinder 41 has a cylindrical body with both ends opened, and is attached to the heating cylinder 1 so that the opening at the lower end communicates with the fiber supply hole 1a.
  • An actuator 43 is attached to the upper end portion of the pushing cylinder 41.
  • the pushing piston 42 is connected to the drive shaft 43 a of the actuator 43, and is driven to reciprocate within the pushing cylinder 41 by the actuator 43.
  • One end of the fiber supply pipe 24 is connected to the lower part of the pushing cylinder 41, and an exhaust pipe 46 is provided on the upper part of the pushing cylinder 41.
  • a vacuum device (vacuum pump) connected to the exhaust pipe 46 is provided as the fiber transfer device 45.
  • the vacuum device 45 When the vacuum device 45 is activated, the rod chamber 41b of the pushing cylinder, the gap between the inner surface of the pushing cylinder 41 and the outer surface of the pushing piston 42, and the head chamber 41a of the pushing cylinder 41 pass through the inside of the cutting section 12 and the fiber supply pipe 44. Can be sucked into the head chamber 41 a of the cylinder 41. Therefore, even when the fiber material A2 is hardened in a dumpling shape in the cutting part 12 or the fiber supply pipe 44 or adheres to the wall surface of the cutting part 12 or the fiber supply pipe 44, the pushing cylinder 41 is forcibly pushed by the force of the airflow.
  • the fiber amount of the fiber material A2 supplied into the heating cylinder 1 for each cycle can be stabilized, and a homogeneous composite material can be manufactured.
  • the pressure feeding section 13 of this configuration prevents the diffusion of the fiber material A2 by setting the gap between the inner surface of the push-in cylinder 41 and the outer surface of the push-in piston 42 so that the fiber material A2 does not easily pass through.
  • This filter can be omitted, so that the fiber supply device 3 and thus the plasticizing unit can be implemented at low cost.
  • the fiber material A2 does not remain in the cutting part 12 (including a state in which almost no residue remains), and the holding rollers 14a and 14b. Has stopped.
  • the piston 42 descends to the lower end, closes the fiber supply pipe 44 and opens the exhaust pipe 46.
  • the holding rollers 14a and 14b are rotated in the direction of the arrow, and the fiber material A1 having a predetermined length below the holding rollers 14a and 14b. Is paid out.
  • the cutter 15 starts to advance after the fiber material A1 having a predetermined length is fed out below the holding rollers 14a and 14b, and the cutting edge comes into contact with the surface of the holding roller 14a or is located inside the surface of the holding roller 14a. Advance until you bite. Thereby, the fiber material A1 is cut between the cutter 15 and the holding roller 14a, and the fiber material A2 having a predetermined length is stored at the bottom of the cut portion 12. Part of the fiber material A ⁇ b> 2 enters the fiber supply pipe 44. As shown in FIG. 3C, the cutter 15 cut from the fiber material A1 moves back to the original position as the crank 21 rotates.
  • the actuator 43 provided in the pumping unit 13 is activated, and the push-in piston 42 is driven up as shown in FIG. Thereby, the fiber supply pipe 44 and the head chamber 41a of the pushing cylinder 41 communicate with each other. Even when the push-in piston 42 is raised, the exhaust pipe 46 is kept open.
  • the vacuum device 45 (see FIG. 1) is activated, and the rod chamber 41b of the push-in cylinder 41 communicating with the exhaust pipe 46, the head chamber 41a of the push-in cylinder 41, the fiber supply pipe 44, and the cutting part 12 are moved. It is evacuated. As a result, a pressure difference occurs between the cutting portion 12 and the head chamber 41a of the pushing cylinder 41, and the cut fiber material A2 stored in the bottom of the cutting portion 12 and the cutting that has entered the fiber supply pipe 44. The subsequent fiber material A2 moves to the head chamber 41a of the push-in cylinder 41 through the fiber supply pipe 44 as shown in FIGS. 3 (d) and 3 (e).
  • the actuator 43 is activated to lower the piston 42, and the fiber material A2 is pushed into the heating cylinder 1 through the fiber supply hole 1a.
  • the plasticizing unit according to the embodiment forcibly pushes the fiber material A2 having a predetermined length cut by the cutting unit 12 into the pumping unit 13 of the fiber supply device 3 through the fiber supply pipe 44 and the head of the cylinder 41. Since the vacuum device 45 that moves into the chamber 41a is provided, a predetermined amount of the fiber material A2 obtained in the cutting section 12 can be reliably pushed into the heating cylinder 1 every cycle. Therefore, the ratio of the fiber material contained in the plasticized resin can be stabilized through each cycle, and a homogeneous composite material can be continuously produced.
  • the exhaust pipe 46 is connected to the upper part of the pushing cylinder 41.
  • the exhaust pipe 46 can be connected to the lower part of the pushing cylinder 41 as shown in FIG.
  • a filter 47 for preventing the diffusion of the fiber material A2 is provided in the exhaust pipe 46.
  • the inner surface of the filter 47 and the inner surface of the pushing cylinder 41 are arranged at the surface positions.
  • the vacuum device 45 that is a fiber transfer device is connected to the push-in cylinder 41, but a blower device 48 that is a fiber transfer device is provided in the fiber supply pipe 44 as shown in FIG. It can also be set as the structure connected with the trachea 49.
  • FIG. In this case, an exhaust pipe 46 provided with a filter 47 is connected to the push-in cylinder 41 in order to ensure the transfer of the fiber material A2.
  • the fiber supply pipe 44 will become a negative pressure with the airflow supplied from the air blower 48, the fiber material A2 which has stayed in the cutting part 12 will be drawn in in the fiber supply pipe 44, and a fiber supply pipe The fiber material A2 staying in 44 is pushed by the air current and transferred to the head chamber 41a of the pushing cylinder 41. Therefore, even with this configuration, a homogeneous composite material can be continuously produced.
  • the vacuum device 45 and the blower device 48 can be used together.
  • the screw 2 was accommodated in the heating cylinder 1 so that rotation and forward / backward movement were possible, it can also be set as the structure which accommodates the screw 2 in the heating cylinder 1 only so that rotation is possible.
  • the composite material is continuously extruded from the tip of the heating cylinder 1 by the feeding action of the screw 2.

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Abstract

１サイクル毎に所定量の繊維材料を加熱シリンダ内に確実に供給可能で、均質な複合材料を連続的に製造可能とするため、加熱シリンダ１内に所定量かつ所定長さの繊維材料Ａ２を供給する繊維供給装置３を、可塑化ユニットに備え、繊維供給装置３には、リール１１から引き出された長尺の繊維材料Ａ１を所定の長さに裁断する裁断部１２と、裁断部１２にて裁断された所定長さの繊維材料Ａ２を加熱シリンダ１内に押し込む圧送部１３と、裁断部１２内に滞留している繊維材料Ａ２を強制的に圧送部１３に移送する繊維移送装置４５を備え、圧送部１３としては、押し込みシリンダ４１及び押し込みピストン４２を有するものが用いられ、繊維移送装置４５としては、バキューム装置が用いられる。

Description

可塑化ユニット
　本発明は、樹脂材料の可塑化に用いる可塑化ユニットに係り、特に、樹脂材料中に繊維材料を混練した複合材料の製造に好適な可塑化ユニットに関する。
　従来、炭素繊維、ガラス繊維、植物繊維、化学繊維等の繊維材料を樹脂材料中に混練してなる複合材料を製造するための可塑化ユニットが種々知られている。複合材料の可塑化方式には、予め繊維材料が混練されたペレット状の原料樹脂を加熱シリンダ内に供給する方式（例えば特許文献１の従来の技術の欄参照。）と、ペレット状の原料樹脂と短く切断された繊維材料の混合体を共通の原料供給口を通して加熱シリンダ内に供給する方式（例えば特許文献１の発明の実施の形態の欄参照。）と、ペレット状の原料樹脂とリールに巻回された長尺の繊維材料とをそれぞれ別個の原料供給口を通して加熱シリンダ内に供給する方式とがある（例えば特許文献２の要約書参照。）。
　成形品の強度は、樹脂中に混練される繊維材料が長いほど高くなるので、高強度の成形品を製造するためには、ペレット状の原料樹脂とリールに巻回された長尺の繊維材料をそれぞれ別個の原料供給口を通して加熱シリンダ内に供給する方式の可塑化ユニットを用いることが最も望ましい。
特開２００２－１９２５２６号公報 特表２０１２－５１１４４５号公報
　しかしながら、長尺の繊維材料を安定して加熱シリンダ内に供給することは実際上困難であり、この種の可塑化ユニットで実用的なものは未だ提供されていない。その理由は、加熱シリンダ内に送り込まれた長尺の繊維材料は、スクリュの回転に伴う剪断力や摩擦力で切断されるが、切断の程度は加熱シリンダ中の樹脂の粘度やスクリュの回転数の変動によって変化するため、均質な複合材料を安定に製造することが困難である。
　本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、１サイクル毎に所定量の繊維材料を加熱シリンダ内に確実に供給可能で、均質な複合材料を連続的に製造可能な可塑化ユニットを提供することにある。
　本発明は、前記課題を解決するため、加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダに開口された樹脂供給孔及び繊維供給孔と、前記繊維供給孔を通じて前記加熱シリンダ内に繊維材料を供給する繊維供給装置を備えた可塑化ユニットにおいて、前記繊維供給装置は、長尺の繊維材料を巻回した１乃至複数のリールと、前記リールから引き出された前記長尺の繊維材料を所定の長さに裁断する裁断部と、前記裁断部にて裁断された所定長さの繊維材料を、前記繊維供給孔を通して前記加熱シリンダ内に押し込む圧送部と、を備え、前記圧送部は、前記加熱シリンダに取り付けられ、一端が前記繊維供給孔に連通する押し込みシリンダと、前記押し込みシリンダ内に摺動可能に収納された押し込みピストンと、前記押し込みシリンダのヘッド室と前記裁断部とを連通する繊維供給管と、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室内に移送する繊維移送装置と、を有することを特徴とする。
　前記構成の可塑化ユニットは、加熱シリンダ内で樹脂材料を可塑化する可塑化工程と、リールから引き出された長尺の繊維材料を所定の長さに裁断する裁断工程と、裁断された所定長さの繊維材料を加熱シリンダ内に供給する繊維供給工程と、加熱シリンダ内で樹脂材料と繊維材料を混練する混練工程を繰り返す。可塑化工程及び混練工程は、スクリュを回転駆動することにより行われ、加熱シリンダの先端部に一定量の複合材料が貯えられるまで実行される。裁断工程は裁断部を駆動することにより行われ、繊維供給工程は圧送部を駆動することにより行われる。従って、各工程を通して均質な複合材料を製造するためには、可塑化工程中に、所定量の繊維材料を加熱シリンダ内に確実に供給することが特に重要となる。繊維供給装置に圧送部を備えると、裁断工程で得られた所定量の繊維材料を１サイクル毎に加熱シリンダ内に強制的に押し込むことができるので、可塑化樹脂中に含まれる繊維材料の比率を安定させることができ、均質な複合材料を製造できる。
　しかしながら、裁断された繊維材料は、羽毛状となりかつ静電気を帯びるので、裁断部や繊維供給管の内部で団子状に集合したり、裁断部や繊維供給管の壁面に付着する。このため、裁断部にて１サイクル毎に所定量の繊維材料を裁断しても、そのままでは加熱シリンダ内に供給される１サイクル毎の繊維材料量にばらつきが生じやすい。そこで、繊維供給装置に繊維移送装置を備えて、繊維供給管内の繊維材料を押し込みシリンダのヘッド室内に強制的に移送するようにすると、裁断部にて裁断された所定量の繊維材料を確実に加熱シリンダのヘッド室内に移送できるので、１サイクル毎の可塑化樹脂中に添加される繊維材料の割合が均一となり、均質な複合材料を安定に製造することが可能になる。
　また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記繊維移送装置として、前記押し込みシリンダに連結され、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室に吸引するバキューム装置を備えたことを特徴とする。
　本構成によると、バキューム装置の吸引力により、裁断部内や繊維供給管内で団子状に固まったり裁断部や繊維供給管の壁面に付着した繊維材料を強制的に押し込みシリンダのヘッド室内に移送できるので、１サイクル毎の繊維量を安定化でき、均質な複合材料成形品を安定に製造できる。
　また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記バキューム装置に連通する排気管を前記押し込みシリンダのロッド室側に設け、前記バキューム装置は、前記押し込みシリンダの内面と前記押し込みピストンの外面との間の隙間を通して、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留した繊維材料を吸引することを特徴とする。
　本構成によると、押し込みシリンダの内面と押し込みピストンの外面との間の隙間を、繊維材料が通過しにくい大きさとすることにより、繊維材料の拡散を防止するためのフィルタを省略できるので、繊維供給装置ひいては可塑化ユニットを低コストに実施できる。
　また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記バキューム装置に連通する排気管を前記押し込みシリンダのヘッド室側に設け、前記排気管には、繊維拡散防止用のフィルタを備えたことを特徴とする。
　本構成によると、バキューム装置に連通する排気管を押し込みシリンダのロッド室側に設ける場合に比べて、裁断部内及び繊維供給管内に滞留する繊維材料にバキューム装置の強い吸引力を作用できるので、押し込みシリンダのヘッド室内への繊維材料の移送をより確実に行うことができる。
　また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記繊維移送装置として、前記繊維供給管内に空気を吹き込む送風装置を備えると共に、前記押し込みシリンダのヘッド室側に排気管を設けたことを特徴とする。
　本構成によると、繊維供給管内に空気を吹き込むことにより繊維供給管内が負圧になるので、裁断部に滞留している繊維材料を繊維供給管内に引き込むことができる。また、繊維供給管内に滞留している繊維材料を気流によって押し込みシリンダのヘッド室内に移送することができる。よって、裁断部内や繊維供給管内に滞留する繊維量を減らすことができ、１サイクル毎の繊維材料の移送量を均一化できる。
　また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記裁断部は、前記リールから引き出された前記繊維材料の先端部を保持し、一方向に間欠的に回転駆動して前記繊維材料を所定長さ毎に繰り出す保持ローラと、前記保持ローラの１つと対向に配置され、刃先を当該１つの保持ローラの表面に押し当てて前記保持ローラにより繰り出された前記繊維材料の先端部を裁断するカッタを有することを特徴とする。
　本構成によると、保持ローラの１つに対向させてカッタを配置し、当該ローラとカッタとの間で繊維材料を裁断するので、カッタに対向させて他の部材を配置する必要がなく、繊維供給装置ひいては可塑化ユニットを小型に実施できる。
　また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記カッタとして、直線状の刃先を有する平刃カッタを用いたことを特徴とする。
　本構成によると、カッタの駆動機構として、平刃カッタを保持ローラの１つに接近させる方向及び当該保持ローラの１つから離隔させる方向に往復駆動する往復駆動機構のみを備えれば良いので、繊維供給装置ひいては可塑化ユニットを小型かつ低コストに実施できる。
　また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記カッタとして、円形又は円弧状の刃先を有する回転カッタを用いたことを特徴とする。
　本構成によると、回転カッタの回転機構と往復駆動機構が必要になるが、平刃カッタを用いた場合よりも高い裁断能力を期待できる。
　また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記裁断部に、前記繊維材料に押し当てられた前記カッタに衝撃力を付与し、前記カッタに加わる衝撃力で前記繊維材料を裁断するハンマを備えたことを特徴とする。
　本構成によると、ハンマにより加えられる衝撃力で繊維材料を裁断できるので、単にカッタを押し付ける場合に比べて、繊維材料をより容易かつ確実に裁断できる。
　本発明の可塑化ユニットは、繊維材料の圧送部に押し込みシリンダ及び押し込みピストンと、裁断部内及び繊維供給管内に滞留した繊維材料を押し込みピストンのヘッド室内に移送する繊維移送装置を備えたので、所定量の繊維材料を加熱シリンダ内に確実に供給することができ、均質な複合材料を連続的に製造することができる。
実施の形態に係る可塑化ユニットの構成図である。 実施の形態に係るハンマ機構を備えた裁断部の構成図である。 実施の形態に係る可塑化ユニットの動作説明図である。 実施の形態に係る可塑化ユニットの他の構成図である。 実施の形態に係る可塑化ユニットの更に他の構成図である。
　以下、本発明に係る可塑化ユニットの実施の形態を、図を用いて説明する。
　図１に、実施の形態に係る可塑化ユニットの構成を示す。この図から明らかなように、本例の可塑化ユニットは、加熱シリンダ１と、加熱シリンダ１内に回転可能かつ前後進可能に収納されたスクリュ２と、加熱シリンダ１内に所定長さの繊維材料Ａ２を供給する繊維供給装置３を有している。
　加熱シリンダ１は、スクリュ２を回転可能かつ前後進可能に収納可能な内径を有する円筒形に形成されており、その長さ方向の中央部よりも先端側に繊維供給孔１ａが開設されている。また、長さ方向の中央部よりも後端側には、図示しない樹脂供給孔が開設されている。なお、加熱シリンダ１の周囲には、図示しないヒータが巻回されており、樹脂供給孔を通して加熱シリンダ１内に供給された樹脂材料を溶融可能な適温に加熱している。
　スクリュ２は、スクリュインライン式射出装置に備えられるものと同様のものであり、長さ方向にスクリュフライトが所要のピッチで形成されている。加熱シリンダ１内でスクリュ２を回転駆動すると、加熱シリンダ１内の樹脂材料〈繊維材料Ａ２の供給後は、繊維材料を含む。）が混練されて摩擦熱及び剪断熱が発生する。加熱シリンダ１内の樹脂材料は、内部で発生した摩擦熱及び剪断熱と、加熱シリンダ１の周囲に巻回されたヒータからの伝熱によって可塑化される。加熱シリンダ１内で混練された可塑化樹脂と繊維材料の複合材料は、スクリュ２の送り作用によって加熱シリンダ１の前方に順次移送され、加熱シリンダ１の最先端部に設けられた樹脂溜め部に貯えられる。可塑化・混練工程の終了後、スクリュ２を前進駆動すると、樹脂溜め部に貯えられた可塑化樹脂と繊維材料の複合材料が、加熱シリンダ１の先端に開口された図示しない排出口から外部に排出される。
　繊維供給装置３は、長尺の繊維材料Ａ１を巻回したリール１１と、前記リール１１から引き出された長尺の繊維材料Ａ１を裁断して、所定長さの繊維材料Ａ２を得る裁断部１２と、裁断部１２にて裁断された所定長さの繊維材料Ａ２を、繊維供給孔１ａを通して加熱シリンダ１内に押し込む圧送部１３を備えている。なお、図１の例では、リール１１が１つのみ備えられているが、複数のリール１１を備えることも勿論可能であり、複数のリール１１を備えることの方がむしろ普通である。繊維材料Ａ１としては、例えば繊維径が１０～２４μｍの素線を数千本束ねたものが用いられる。
　裁断部１２は、リール１１から引き出された長尺の繊維材料Ａ１の先端部を挟み込んで保持する保持ローラ１４ａ、１４ｂと、一方の保持ローラ１４ａの回転中心を通る直線上に配置されたカッタ１５を備えている。なお、リール１１と保持ローラ１４ａ、１４ｂとの間には、１乃至複数の案内ローラを備えることも可能である。また、裁断部１２は、繊維材料Ａ２の飛散を防ぐため、全体をカバーで覆うことが望ましい。更に、裁断部１２には、静電気による繊維材料Ａ２の付着を防止するため、静電気除去装置を付設することが望ましい。
　２つの保持ローラ１４ａ、１４ｂのうち、一方の保持ローラ１４ａは、モータ１６により回転される原動ローラであり、他方の保持ローラ１４ｂは、一方の保持ローラ１４ａの回転に伴って回転される従動ローラである。保持ローラ１４ａは、長尺の繊維材料Ａ１を繰り出す方向に間欠的に回転駆動され、１回転毎に長尺の繊維材料Ａ１を予め設定された所定長さずつ繰り出す。保持ローラ１４ａの回転量、即ち、長尺の繊維材料Ａ１の繰り出し量は、製造しようとする複合材料に求められる物性に応じて調整される。
　カッタ１５としては、直線状の刃先を有する平刃カッタを用いることもできるし、円形又は円弧状の刃先を有する回転カッタを用いることもできる。平刃カッタを用いる場合には、刃先を保持ローラ１４ａの回転中心に向けて配置する。また、回転カッタを用いる場合には、カッタ１５の回転面を保持ローラ１４ａの回転中心を通る直線上に配置する。カッタ１５として平刃カッタを用いると、カッタ駆動機構として、平刃カッタを保持ローラ１４ａに接近させる方向及び保持ローラ１４ａから離隔させる方向に往復駆動する往復駆動機構のみを備えれば良いので、繊維供給装置３の構成を簡略化でき、可塑化ユニットを小型かつ低コストに実施できる。また、カッタ１５として、回転カッタを用いると、カッタ１５の回転機構と往復駆動機構とが必要になるが、カッタ１５の回転力と押し付け力の合力で繊維材料Ａ１を裁断するので、平刃カッタを用いた場合よりも高い裁断能力を期待できる。
　カッタ１５は、平刃カッタであるか回転カッタであるかによらず、所要のカッタ駆動機構に取り付けられ、保持ローラ１４ａに接近する方向及び保持ローラ１４ａから離隔する方向に往復駆動される。図１の例では、カッタ駆動機構が、クランク２１と、一端がクランク２１に回転可能に連結されたロッド２２と、ロッド２２の他端に回転可能に連結された刃物台を兼ねるスライダ２３からなるスライダクランク機構をもって構成されており、カッタ１５は、刃先を外側に向けてスライダ２３に取り付けられている。カッタ１５の動作範囲は、刃先が保持ローラ１４ａの表面に当接するか、或いは、保持ローラ１４ａの表面よりも若干内側に食い込む程度の位置まで前進し、保持ローラ１４ａとカッタ１５の刃先との間に繊維材料Ａ１を挿通可能なスペースが形成される位置まで後退するように調整される。
　クランク２１を回転駆動すると、ロッド２２を介してカッタ１５が保持ローラ１４ａに接近する方向又は保持ローラ１４ａから離隔する方向に交互に移動する。保持ローラ１４ａは、カッタ１５が保持ローラ１４ａから離隔している所要のタイミングで回転し、所定量の繊維材料Ａ１を繰り出す。カッタ１５は、繊維材料Ａ１の繰り出しが完了した後に保持ローラ１４ａに接近する方向に移動し、刃先が保持ローラ１４ａの表面に押し当てられる。これにより、繊維材料Ａ１の先端部が裁断され、所定長さの繊維材料Ａ２が得られる。このように、本例の可塑化ユニットは、一方の保持ローラ１４ａをカッタ受けとして利用するので、カッタ受け部材を別途用意する必要がなく、繊維供給装置３ひいては可塑化ユニットを小型かつ低コストに実施できる。なお、加熱シリンダ１から複合材料が排出されてから、次の複合材料が排出されるまでの１サイクル中にカッタ１５を複数回往復駆動することもできる。この場合、カッタ１５の往復回数は、複合材料中に添加すべき繊維量に応じて調整される。
　裁断部１２には、繊維材料Ａ１に押し当てられたカッタ１５に衝撃力を付与し、カッタ１５に加わる衝撃力で繊維材料Ａ１を裁断するハンマ機構を備えることもできる。カッタ１５にハンマの衝撃力を加えると、瞬間的に大きな力が繊維材料Ａ１に加わるので、単にカッタ１５を押し付ける場合に比べて、繊維材料Ａ１の裁断をより容易かつ確実に行うことができる。
　図２に、ハンマ機構を備えた裁断部１２の一例を示す。本例の裁断部１２は、モータにより回転駆動されるカム板３１と、ロッド３２を介してカム板３１に連結されたスライダ３３と、スライダ３３の移動方向に沿って摺動自在に保持された摺動ピン３４と、摺動ピン３４の先端部に固定された刃物台３５とを備えている。スライダ３３と刃物台３５との間には、刃物台３５を常時保持ローラ１４ａ側に付勢する第１ばね部材３６ａが設けられる。また、本例の裁断部１２は、略コの字形に形成されたハンマ３７と、ハンマ３７を保持するハンマ保持部材３８を備えている。ハンマ保持部材３８はスライダ３３に固定されており、ハンマ保持部材３８とハンマ３７との間には、ハンマ３７を常時刃物台３５側に付勢する第２ばね部材３６ｂが設けられている。ハンマ３７の一端は、刃物台３５の背面側に配置され、ハンマ３７の他端は、カム板３１によって操作可能な所要の位置に配置される。符号３９は、ハンマ３７の他端に設けられたローラを示している。
　上記のように構成されたハンマ機構付きの裁断部１２は、カム板３１を矢印イの方向に回転することにより、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）の順番にカッタ１５の位置が変化する。まず、図２（ｂ）に示すように、ローラ３９がカム板３１のカム面から離れている状態においては、スライダ３３、刃物台３５及びカッタ１５が、保持ローラ１４ａから離れた位置にある。この状態においては、ハンマ３７が第２ばね部材３６ｂの弾性力により刃物台３５の背面側に密着されている。カム板３１が回転して、カム板３１の最大リフト点がローラ３９を押圧する位置に至ると、図２（ｃ）に示すように、スライダ３３、刃物台３５及びカッタ１５が前進し、カッタ１５の刃先が保持ローラ１４ａに押し当てられる。この状態においては、ハンマ３７の他端部が刃物台３５の背面から離れる。カム板３１が更に回転して、カム板３１の最大リフト点がローラ３９を乗り越えると、図２（ａ）に示すように、第２ばね部材３６ｂの弾性力によってハンマ３７が前進駆動し、その端部が刃物台３５の背面を保持ローラ１４ａ側に叩く。これにより、カッタ１５に衝撃力を付与することができる。
　圧送部１３は、押し込みシリンダ４１と、当該押し込みシリンダ４１内に摺動可能に収納された押し込みピストン４２と、当該押し込みピストン４２を往復駆動するエアシリンダ等のアクチュエータ４３と、押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａと裁断部１２とを連通する繊維供給管４４と、裁断部１２内及び繊維供給管４４内に滞留した繊維材料Ａ２を押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内に強制的に移送する繊維移送装置４５とを有する。
　押し込みシリンダ４１は、両端が開口された円筒体をもって構成されており、下端部の開口が繊維供給孔１ａと連通するようにして、加熱シリンダ１に取り付けられる。また、押し込みシリンダ４１の上端部には、アクチュエータ４３が取り付けられる。押し込みピストン４２は、アクチュエータ４３の駆動軸４３ａと連結されており、アクチュエータ４３により押し込みシリンダ４１内で往復駆動される。押し込みシリンダ４１の下部には、繊維供給管２４の一端が連結され、押し込みシリンダ４１の上部には、排気管４６が設けられる。
　図１の例では、繊維移送装置４５として、排気管４６に連結されたバキューム装置（真空ポンプ）が備えられている。バキューム装置４５を起動すると、押し込みシリンダのロッド室４１ｂ、押し込みシリンダ４１の内面と押し込みピストン４２の外面との間の隙間及び押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａを通して、裁断部１２内及び繊維供給管４４内に滞留した繊維材料Ａ２を押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内に吸引できる。よって、繊維材料Ａ２が裁断部１２内や繊維供給管４４内で団子状に固まったり、裁断部１２や繊維供給管４４の壁面に付着した場合にも、気流の力で強制的に押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内に移送できるので、１サイクル毎の加熱シリンダ１内に供給される繊維材料Ａ２の繊維量を安定化でき、均質な複合材料の製造が可能になる。また、本構成の圧送部１３は、押し込みシリンダ４１の内面と押し込みピストン４２の外面との間の隙間を、繊維材料Ａ２が通過しにくい大きさとすることにより、繊維材料Ａ２の拡散を防止するためのフィルタを省略できるので、繊維供給装置３ひいては可塑化ユニットを低コストに実施できる。但し、繊維材料Ａ２の拡散防止をより確実に行うため、排気管４６内にフィルタを設けることも勿論可能である。
　以下、図３を用いて実施の形態に係る可塑化装置の動作について説明する。
　図３（ａ）に示すように、前サイクルの繊維供給工程が終了したとき、裁断部１２には繊維材料Ａ２が残っておらず（ほとんど残っていない状態を含む。）、保持ローラ１４ａ、１４ｂは停止している。また、ピストン４２は下端部まで下降しており、繊維供給管４４を塞ぐと共に、排気管４６を開口している。
　次サイクルの繊維供給工程が開始されると、図３（ｂ）に示すように、保持ローラ１４ａ、１４ｂが矢印の方向に回転され、保持ローラ１４ａ、１４ｂの下方に所定長さの繊維材料Ａ１が繰り出される。カッタ１５は、保持ローラ１４ａ、１４ｂの下方に所定長さの繊維材料Ａ１が繰り出された後に前進駆動を開始し、刃先が保持ローラ１４ａの表面に接するか、保持ローラ１４ａの表面よりも内側に食い込むまで前進する。これにより、カッタ１５と保持ローラ１４ａとの間で繊維材料Ａ１が裁断され、裁断部１２の底部に所定長さの繊維材料Ａ２が貯えられる。また、一部の繊維材料Ａ２は、繊維供給管４４内に入り込む。繊維材料Ａ１を裁断したカッタ１５は、図３（ｃ）に示すように、クランク２１の回転に伴って原位置まで後退する。
　繊維材料Ａ１の裁断が終了した後、圧送部１３に備えられたアクチュエータ４３が起動され、図３（ｃ）に示すように、押し込みピストン４２が上昇駆動される。これにより、繊維供給管４４と押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａとが連通する。なお、押し込みピストン４２の上昇時にも、排気管４６は開状態のまま維持される。
　押し込みピストン４２の上昇後、バキューム装置４５（図１参照）が起動され、排気管４６と連通する押し込みシリンダ４１のロッド室４１ｂ、押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ、繊維供給管４４及び裁断部１２が真空引きされる。これにより、裁断部１２と押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａとの間に気圧差が生じ、裁断部１２の底部に貯えられた裁断後の繊維材料Ａ２、及び、繊維供給管４４内に侵入した裁断後の繊維材料Ａ２が、図３（ｄ）、（ｅ）に示すように、繊維供給管４４を通って押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａに移動する。
　しかる後に、図３（ｆ）に示すように、アクチュエータ４３を起動してピストン４２を下降し、繊維供給孔１ａを通して加熱シリンダ１内に繊維材料Ａ２を押し込む。
　実施の形態に係る可塑化ユニットは、繊維供給装置３の圧送部１３に、裁断部１２にて裁断された所定長さの繊維材料Ａ２を、繊維供給管４４を通して強制的に押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内に移動させるバキューム装置４５を備えたので、裁断部１２にて得られた所定量の繊維材料Ａ２を１サイクル毎に加熱シリンダ１内に確実に押し込むことができる。よって、各サイクルを通じて可塑化樹脂中に含まれる繊維材料の比率を安定させることができ、均質な複合材料を連続的に製造できる。
　なお、前記実施の形態では、押し込みシリンダ４１の上部に排気管４６を連結したが、図４に示すように、押し込みシリンダ４１の下部に排気管４６を連結することもできる。この場合には、排気管４６内に繊維材料Ａ２の拡散を防止するためのフィルタ４７を設ける。繊維材料Ａ２の供給量のバラツキをなくすため、フィルタ４７の内面と押し込みシリンダ４１の内面とは、面位置に配置することが望ましい。押し込みシリンダ４１の下部に排気管４６を連結すると、押し込みシリンダ４１の上部に排気管４６を連結する場合に比べて、裁断部１２内及び繊維供給管４４内の繊維材料Ａ２にバキューム装置４５のより強い吸引力を作用できるので、裁断部１２及び繊維供給管４４から押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内への繊維材料Ａ２の移送をより確実に行うことができる。
　また、前記実施の形態では、繊維移送装置であるバキューム装置４５を押し込みシリンダ４１に連結したが、図５に示すように、繊維移送装置である送風装置４８を繊維供給管４４に設けられた給気管４９に連結する構成とすることもできる。この場合には、繊維材料Ａ２の移送をより確実にするため、押し込みシリンダ４１には、フィルタ４７を備えた排気管４６を連結する。このようにすると、送風装置４８から供給される気流によって繊維供給管４４内が負圧となり、裁断部１２内に滞留している繊維材料Ａ２が繊維供給管４４内に引き込まれると共に、繊維供給管４４内に滞留している繊維材料Ａ２が気流に押されて、押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａに移送される。よって、本構成によっても、均質な複合材料を連続的に製造できる。勿論、バキューム装置４５と送風装置４８を併用することも可能である。
　さらに、前記実施の形態では、加熱シリンダ１内にスクリュ２を回転可能かつ前後進可能に収納したが、スクリュ２を回転可能にのみ加熱シリンダ１内に収納する構成とすることもできる。この場合には、スクリュ２の送り作用により、加熱シリンダ１の先端部から複合材料が連続的に押し出される。
　１…加熱シリンダ、１ａ…繊維供給孔、２…スクリュ、３…繊維供給装置、１１…リール、１２…裁断部、１３…圧送部、１４ａ、１４ｂ…保持ローラ、１５…カッタ、１６…モータ、１７…回転ドラム、２１…クランク、２２…ロッド、２３…刃物台を兼ねるスライダ、３１…カム板、３２…ハンマ部材、３３…弾性部材、４１…押し込みシリンダ、４２…押し込みピストン４２と、４３…エアシリンダ等のアクチュエータ、４３ａ…アクチュエータの駆動軸、４４…繊維供給管、４５…繊維移送装置（バキューム装置、送風装置）、４６…排気管、４７…フィルタ、４８…送風装置、４９…給気管
 

Claims (13)

  1. 　加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダに開口された樹脂供給孔及び繊維供給孔と、前記繊維供給孔を通じて前記加熱シリンダ内に繊維材料を供給する繊維供給装置を備えた可塑化ユニットにおいて、
    　前記繊維供給装置は、長尺の繊維材料を巻回した少なくとも１つのリールと、前記リールから引き出された前記長尺の繊維材料を所定の長さに裁断する裁断部と、前記裁断部にて裁断された所定長さの繊維材料を、前記繊維供給孔を通して前記加熱シリンダ内に押し込む圧送部と、を備え、
    　前記圧送部は、前記加熱シリンダに取り付けられ、一端が前記繊維供給孔に連通する押し込みシリンダと、前記押し込みシリンダ内に摺動可能に収納された押し込みピストンと、前記押し込みシリンダのヘッド室と前記裁断部とを連通する繊維供給管と、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室内に移送する繊維移送装置と、を有することを特徴とする可塑化ユニット。
  2. 　加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダに開口された樹脂供給孔及び繊維供給孔と、前記繊維供給孔を通じて前記加熱シリンダ内に繊維材料を供給する繊維供給装置を備えた可塑化ユニットにおいて、
    　前記繊維供給装置は、長尺の繊維材料を巻回した少なくとも１つのリールと、前記リールから引き出された前記長尺の繊維材料を所定の長さに裁断する裁断部と、前記裁断部にて裁断された所定長さの繊維材料を、前記繊維供給孔を通して前記加熱シリンダ内に押し込む圧送部と、を備え、
    　前記圧送部は、前記加熱シリンダに取り付けられ、一端が前記繊維供給孔に連通する押し込みシリンダと、前記押し込みシリンダ内に摺動可能に収納された押し込みピストンと、前記押し込みシリンダのヘッド室と前記裁断部とを連通する繊維供給管と、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室内に移送する繊維移送装置と、を有し、
    　前記繊維移送装置が、前記押し込みシリンダに連結され、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室に吸引するバキューム装置を含むことを特徴とする可塑化ユニット。
  3. 　前記バキューム装置に連通する排気管を前記押し込みシリンダのロッド室側に設け、前記バキューム装置は、前記押し込みシリンダの内面と前記押し込みピストンの外面との間の隙間を通して、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留した繊維材料を吸引することを特徴とする請求項２に記載の可塑化ユニット。
  4. 　前記バキューム装置に連通する排気管を前記押し込みシリンダのヘッド室側に設け、前記排気管には、繊維拡散防止用のフィルタを備えたことを特徴とする請求項２に記載の可塑化ユニット。
  5. 　前記繊維移送装置として、前記繊維供給管内に空気を吹き込む送風装置を備えると共に、前記押し込みシリンダのヘッド室側に排気管を設けたことを特徴とする請求項１に記載の可塑化ユニット。
  6. 　前記裁断部は、前記リールから引き出された前記繊維材料の先端部を保持し、一方向に間欠的に回転駆動して前記繊維材料を所定長さ毎に繰り出す保持ローラと、前記保持ローラの１つと対向に配置され、刃先を当該１つの保持ローラの表面に押し当てて前記保持ローラにより繰り出された前記繊維材料の先端部を裁断するカッタを有することを特徴とする請求項１に記載の可塑化ユニット。
  7. 　前記カッタとして、直線状の刃先を有する平刃カッタを用いたことを特徴とする請求項６に記載の可塑化ユニット。
  8. 　前記カッタとして、円形又は円弧状の刃先を有する回転カッタを用いたことを特徴とする請求項６に記載の可塑化ユニット。
  9. 　前記裁断部に、前記繊維材料に押し当てられた前記カッタに衝撃力を付与し、前記カッタに加わる衝撃力で前記繊維材料を裁断するハンマを備えたことを特徴とする請求項６に記載の可塑化ユニット。
  10. 　前記裁断部は、前記リールから引き出された前記繊維材料の先端部を保持し、一方向に間欠的に回転駆動して前記繊維材料を所定長さ毎に繰り出す保持ローラと、前記保持ローラの１つと対向に配置され、刃先を当該１つの保持ローラの表面に押し当てて前記保持ローラにより繰り出された前記繊維材料の先端部を裁断するカッタを有することを特徴とする請求項２に記載の可塑化ユニット。
  11. 　前記カッタとして、直線状の刃先を有する平刃カッタを用いたことを特徴とする請求項１０に記載の可塑化ユニット。
  12. 　前記カッタとして、円形又は円弧状の刃先を有する回転カッタを用いたことを特徴とする請求項１０に記載の可塑化ユニット。
  13. 　前記裁断部に、前記繊維材料に押し当てられた前記カッタに衝撃力を付与し、前記カッタに加わる衝撃力で前記繊維材料を裁断するハンマを備えたことを特徴とする請求項１０に記載の可塑化ユニット。
     
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