JP2019069527A - Kneading method and plasticizing apparatus for fiber reinforced thermoplastic resin - Google Patents

Kneading method and plasticizing apparatus for fiber reinforced thermoplastic resin Download PDF

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Abstract

To provide a kneading method for a fiber-reinforced thermoplastic resin in which a dispersibility of a reinforcing fiber is enhanced so that the reinforced fiber having an appropriate fiber length sufficiently remains.SOLUTION: A present invention is directed to a kneading method in which a thermoplastic resin and reinforcing fiber are supplied to a plasticizing apparatus (2) and screws (11) are rotated to obtain a fiber reinforced thermoplastic resin. When fed into a cylinder (9), the reinforcing fiber is fed through multiple different places. In addition, in the plasticizing apparatus (2), a clearance between a bore (17) of the cylinder (9) and the screws (11) is configured to be larger on a downstream side of a predetermined cylinder position than on an upstream side, and the reinforcing fiber is supplied into the cylinder (9) through one position on the downstream side of the cylinder. Further, the cylinder (9) is provided with a kneading section (27) having a large shear force so that the reinforcing fibers supplied from the upstream side can be sufficiently kneaded.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、射出成形機の射出装置、押出機等のシリンダとスクリュを有する可塑化装置を使用して、熱可塑性樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維とから繊維強化熱可塑性樹脂を得る混練方法、および可塑化装置に関するものである。   The present invention uses an injection device of an injection molding machine, a plasticizing device having a cylinder and a screw such as an extruder, and a fiber reinforced thermoplastic resin from thermoplastic resin and reinforcing fibers such as carbon fiber and glass fiber. The present invention relates to a mixing method and a plasticizing apparatus to be obtained.

炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維と熱可塑性樹脂とからなる繊維強化熱可塑性樹脂によって成形される成形品は強度が大きく、色々な分野に利用されている。繊維強化熱可塑性樹脂は、射出成形機の射出装置、押出機等のスクリュを備えた可塑化装置によって混練して得られる。例えば、押出機によって繊維強化熱可塑性樹脂を得るには、ホッパから熱可塑性樹脂の材料である樹脂ペレットを供給する。樹脂ペレットは押出機のシリンダの中で溶融してスクリュによって前方に送られる。シリンダの所定の位置においてシリンダ内に強化繊維を供給する。強化繊維はいわゆるロービングとして提供されている。すなわち炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維は単繊維が数十〜数百本で集束されてストランドにされ、このようなストランドが数十本撚り合わされて粗糸状にされている。このようなロービングをそのままシリンダに供給する。あるいは所定長さに切断してシリンダに供給する。そうするとスクリュの回転によって溶融樹脂と強化繊維とが混練され、強化繊維がバラバラに分散すると共に適宜切断され、繊維強化熱可塑性樹脂が得られる。押出機の先端に設けられている所定のダイから押し出すと塊状中間成形物が得られる。これを圧縮用金型に搬送して圧縮成形すると繊維強化熱可塑性樹脂からなる成形品が得られる。   Molded articles made of a fiber reinforced thermoplastic resin comprising reinforcing fibers such as carbon fibers and glass fibers and a thermoplastic resin have high strength and are used in various fields. The fiber-reinforced thermoplastic resin is obtained by kneading by a plasticizing device equipped with an injection device of an injection molding machine, a screw such as an extruder. For example, in order to obtain a fiber reinforced thermoplastic resin by an extruder, resin pellets which are materials of thermoplastic resin are supplied from a hopper. The resin pellets are melted in the cylinder of the extruder and fed forward by means of a screw. The reinforcing fibers are fed into the cylinder at predetermined positions of the cylinder. Reinforcing fibers are provided as so-called rovings. That is, reinforcing fibers such as carbon fibers and glass fibers are single-fibers gathered into tenses to hundreds, and several tens of such strands are twisted to be rough. Such roving is supplied to the cylinder as it is. Alternatively, it is cut into a predetermined length and supplied to the cylinder. Then, the molten resin and the reinforcing fiber are kneaded by the rotation of the screw, and the reinforcing fiber is dispersed separately and cut appropriately, whereby a fiber-reinforced thermoplastic resin is obtained. When it is extruded from a predetermined die provided at the tip of the extruder, a massive intermediate molded product is obtained. The product is conveyed to a compression mold and compression molded to obtain a molded product made of a fiber-reinforced thermoplastic resin.

特開２０１６−６４６０７号公報JP, 2016-64607, A

特許文献１には、熱可塑性樹脂と強化繊維とから繊維強化熱可塑性樹脂を製造するとき、ロービングとして提供される強化繊維を開繊して供給する方法が記載されている。この文献によると「開繊」とは、強化繊維束を連続して幅広く薄い状態にする工程であり、具体的な開繊方法としては、強化繊維の束を丸棒でしごいたり、水流や高圧空気流をあてたり、超音波振動で加振してばらけさせたり、あるいは開繊ローラを備えた開繊装置によって実施するようにしている。つまり物理的な力を作用させてロービングの状態で互いに拘束されている強化繊維をばらけさせるようにしている。特許文献１に記載の方法では、このように強化繊維を開繊した後に、これを所定長さに切断して切断済み強化繊維とする。そして例えば射出成形機であれば射出装置の加熱シリンダに切断済み強化繊維を供給する。そうすると加熱シリンダ内で溶融樹脂と強化繊維とが混練されて繊維強化熱可塑性樹脂が得られる。開繊せずに強化繊維束の状態で加熱シリンダに投入する従来の方法では、樹脂との混練時に強化繊維に作用する外力が束の外側と内側とで不均一になって強化繊維が折れたり切断し易いが、特許文献１に記載の方法により開繊した強化繊維を供給して樹脂と混練するようにすると強化繊維に作用する外力が一様になるので切断され難くなる。これによって繊維長分布が均一な繊維強化熱可塑性樹脂が得られる。   Patent Document 1 describes a method of opening and supplying reinforcing fibers provided as rovings when producing a fiber-reinforced thermoplastic resin from a thermoplastic resin and reinforcing fibers. According to this document, “opening” is a process of continuously making a reinforcing fiber bundle into a wide and thin state, and as a specific opening method, a bundle of reinforcing fibers is squeezed with a round bar, A high-pressure air flow is applied, or it is vibrated by ultrasonic vibration and released, or it is carried out by a fiber opening device equipped with a fiber opening roller. In other words, physical force is applied to break up the reinforcing fibers which are mutually restrained in the state of roving. In the method described in Patent Document 1, after the reinforcing fiber is opened in this manner, the fiber is cut into a predetermined length to obtain a cut reinforcing fiber. For example, in the case of an injection molding machine, the cut reinforcing fibers are supplied to the heating cylinder of the injection device. Then, the molten resin and the reinforcing fibers are kneaded in the heating cylinder to obtain a fiber reinforced thermoplastic resin. In the conventional method of feeding into the heating cylinder in the state of reinforcing fiber bundle without opening, the external force acting on the reinforcing fiber at the time of kneading with the resin becomes uneven between the outside and the inside of the bundle and the reinforcing fiber is broken Although it is easy to cut, if reinforcing fibers opened by the method described in Patent Document 1 are supplied and kneaded with a resin, the external force acting on the reinforcing fibers becomes uniform, and thus cutting becomes difficult. As a result, a fiber reinforced thermoplastic resin having a uniform fiber length distribution can be obtained.

従来の方法によっても、あるいは特許文献１に記載の方法によってもスクリュを備えた可塑化装置によって繊維強化熱可塑性樹脂を混練して得ることはできる。そしてこれを型締めした金型に直接射出する、あるいは押し出して塊状中間成形物を得て成形用金型に搬入して圧縮成形すると、成形品を得ることはできる。しかしながら解決すべき点、あるいは改善すべき点も見受けられる。繊維強化熱可塑性樹脂には、樹脂中に強化繊維が均一に分散していること、および適切な繊維長の強化繊維が多く残っていること、の２点が要求される。強化繊維の分散が不均一であれば成形品において強度の弱い部分が生じてしまうからであり、適切な繊維長の強化繊維が少なければ高い強度が得られないからである。しかしながら、これら２点の要求は二律背反の関係にある。樹脂と強化繊維の混練はスクリュを回転して実施するが、例えば、強化繊維の分散性を高めるには大きなせん断力が作用するスクリュを使用したり、シリンダの上流から強化繊維を供給して比較的長時間混練する必要がある。このようにすると強化繊維の分散性が高くなるだけなく強化繊維への樹脂の含浸も促進される。しかしながら、強化繊維は切断されて適切な繊維長の強化繊維の割合が低下し、成形品の強度が十分に得られなくなる。一方、適切な繊維長の強化繊維を多く残すには、スクリュの形状を工夫して混練時のせん断力を小さくするようにしたりシリンダの下流から強化繊維を供給して混練の時間を比較的短時間にすればよい。しかしながらこのように混練すると強化繊維の分散が不十分になって、得られる成形品において強度が均一に発現しない。従来の方法においても、あるいは特許文献１に記載の方法においても、これらの二律背反の要求を同時に満たすことはできない。一応、特許文献１に記載されている方法は、ロービングとして提供されている強化繊維を開繊して樹脂に供給し混練するようになっているので、強化繊維が束になっている場合に比して樹脂との混練時に強化繊維に作用する外力は均一になり、強化繊維の切断をある程度抑制することはできるが、強化繊維の分散性を高めるために十分に混練しようとすると、せん断力による強化繊維の切断は避けられない。つまり前記した二律背反の関係にある２つの要求を同時に満たすことはできない。   The fiber-reinforced thermoplastic resin can be obtained by kneading according to the conventional method or the method described in Patent Document 1 with a plasticizing apparatus equipped with a screw. A molded article can be obtained by directly injecting or extruding the molded product into a mold-clamped mold and carrying it into a molding mold for compression molding. However, there are some points to be solved or some points to be improved. The fiber-reinforced thermoplastic resin is required to have two points: that the reinforcing fibers are uniformly dispersed in the resin, and that many reinforcing fibers having an appropriate fiber length remain. This is because if the dispersion of the reinforcing fibers is not uniform, weak parts occur in the molded product, and if there are few reinforcing fibers of appropriate fiber length, high strength can not be obtained. However, these two requirements are in a trade-off relationship. The kneading of the resin and the reinforcing fiber is performed by rotating the screw, but for example, using a screw with a large shear force to increase the dispersibility of the reinforcing fiber, or supplying the reinforcing fiber from the upstream of the cylinder and comparing It is necessary to knead for a long time. This not only increases the dispersibility of the reinforcing fiber, but also promotes the impregnation of the resin into the reinforcing fiber. However, the reinforcing fibers are cut to reduce the proportion of reinforcing fibers having an appropriate fiber length, and sufficient strength of the molded product can not be obtained. On the other hand, in order to leave a large number of reinforcing fibers of appropriate fiber length, the screw shape should be devised to reduce the shearing force at the time of kneading, or reinforcing fibers are supplied from the downstream of the cylinder to relatively shorten the kneading time. It should be done in time. However, when such kneading is performed, the dispersion of the reinforcing fibers becomes insufficient, and the strength does not uniformly appear in the obtained molded product. Neither the conventional method nor the method described in Patent Document 1 can simultaneously satisfy these trade-off requirements. At first, in the method described in Patent Document 1, the reinforcing fibers provided as rovings are opened, supplied to the resin, and kneaded, so that the ratio in the case where the reinforcing fibers are bundled is compared. Then, the external force acting on the reinforcing fibers at the time of kneading with the resin becomes uniform, and cutting of the reinforcing fibers can be suppressed to some extent, but if it is attempted to sufficiently knead in order to enhance the dispersibility of the reinforcing fibers Cutting of reinforcing fibers is inevitable. In other words, it is impossible to simultaneously satisfy the two requirements in the above-mentioned trade-off relationship.

したがって本発明は、熱可塑性樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維とを混合・混練して繊維強化熱可塑性樹脂を得るとき、強化繊維の分散性を高めると共に適切な繊維長の強化繊維が十分に残るようにする繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法、およびそのような混練方法を実施する可塑化装置を提供することを目的としている。   Therefore, when the present invention mixes and knead | mixes a thermoplastic resin and reinforcement fibers, such as carbon fiber and glass fiber, and obtains a fiber reinforced thermoplastic resin, while improving the dispersibility of a reinforcement fiber, it is a reinforcement fiber of appropriate fiber length. It is an object of the present invention to provide a method of kneading a fiber-reinforced thermoplastic resin in which a sufficient amount of water remains sufficiently, and a plasticizing apparatus for carrying out such a kneading method.

本発明は、シリンダと該シリンダに入れられたスクリュとを備えた可塑化装置によって、前記シリンダに熱可塑性樹脂と強化繊維とを供給して前記スクリュを回転して繊維強化熱可塑性樹脂を得る混練方法を対象としている。本発明は、強化繊維をシリンダ内に供給するとき、シリンダにおいて異なる複数箇所から供給するように構成する。また、可塑化装置はシリンダのボアとスクリュのクリアランスが所定のシリンダ位置から下流側が上流側に比して大きくなるようにし、強化繊維をシリンダ内に供給する複数箇所のうち少なくとも１箇所はそのシリンダ位置の下流側から供給するように構成する。さらに、シリンダに強化繊維を供給する複数箇所のうち所定の１箇所から他の１箇所までの区間において、スクリュの形状によりせん断力を他の区間より大きくして混練するように構成する。   In the present invention, the thermoplastic resin and the reinforcing fiber are supplied to the cylinder by a plasticizing apparatus provided with a cylinder and a screw placed in the cylinder, and the screw is rotated to obtain a fiber reinforced thermoplastic resin. Targeting the method. The present invention is configured to supply reinforcing fibers into the cylinder from different points in the cylinder. In addition, the plasticizing device is configured such that the clearance between the bore of the cylinder and the screw is larger at the downstream side from the predetermined cylinder position than at the upstream side, and at least one of the plurality of places supplying reinforcing fibers into the cylinder It is configured to supply from the downstream side of the position. Furthermore, in a section from a predetermined one place to another one of a plurality of places which supply reinforcing fibers to a cylinder, the configuration is such that the shear force is made larger than other sections and kneading is performed due to the shape of the screw.

すなわち、請求項１に記載の発明は、シリンダと該シリンダに入れられたスクリュとを備えた可塑化装置によって、前記シリンダに熱可塑性樹脂と強化繊維とを供給して前記スクリュを回転して繊維強化熱可塑性樹脂を得る混練方法であって、前記強化繊維を前記シリンダ内に供給するとき、前記シリンダにおいて異なる複数箇所から供給するようにすることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の混練方法において、前記可塑化装置は前記シリンダのボアと前記スクリュのクリアランスが所定のシリンダ位置から下流側が上流側に比して大きくなるようにし、前記強化繊維を前記シリンダ内に供給する前記複数箇所のうち少なくとも１箇所は前記所定のシリンダ位置の下流側から供給することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の混練方法において、前記シリンダに前記強化繊維を供給する前記複数箇所のうち所定の１箇所から他の１箇所までの区間において、前記スクリュの形状によりせん断力を他の区間より大きくして混練することを特徴とする、繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法として構成される。 That is, according to the first aspect of the present invention, the thermoplastic resin and the reinforcing fiber are supplied to the cylinder by the plasticizing device provided with the cylinder and the screw inserted in the cylinder, and the screw is rotated to supply the fiber. A kneading method for obtaining a reinforced thermoplastic resin, wherein when the reinforcing fiber is supplied into the cylinder, the reinforcing fiber is supplied from a plurality of different places in the cylinder. Configured
The invention as set forth in claim 2 is the kneading method according to claim 1, wherein in the plasticizing device, the clearance between the bore of the cylinder and the screw is larger at the downstream side from the predetermined cylinder position than at the upstream side. The reinforcing fiber is supplied from the downstream side of the predetermined cylinder position from at least one of the plurality of places for supplying the reinforcing fiber into the cylinder, and the fiber reinforced thermoplastic resin is kneaded.
The invention according to claim 3 is the kneading method according to claim 1 or 2, wherein in the section from a predetermined one place to another one of the plurality of places supplying the reinforcing fiber to the cylinder, According to the shape of the screw, kneading is performed with a larger shearing force than in other sections, which is configured as a kneading method of a fiber reinforced thermoplastic resin.

請求項４に記載の発明は、シリンダと該シリンダ内で回転するスクリュとからなり、前記シリンダに熱可塑性樹脂が供給されて溶融されると共に強化繊維が供給されて混練されて繊維強化熱可塑性樹脂が得られる可塑化装置であって、前記シリンダには、強化繊維が投入される強化繊維投入口が複数箇所設けられ、並行して複数箇所から強化繊維が投入されるようになっていることを特徴とする可塑化装置として構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の可塑化装置において、前記複数箇所の強化繊維投入口のうち所定の１箇所から下流においては、前記シリンダのボアと前記スクリュとのクリアランスが、上流側に比して大きくなっていることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の可塑化装置として構成される。
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の可塑化装置において、前記可塑化装置はスクリュが２本の二軸押出機からなり、前記シリンダのボアは２個の同じ大きさの円が一部だけ重なり合った断面形状を呈し、これによって上下の２箇所からそれぞれ内側に向かうバレルチップが形成されており、前記複数箇所の強化繊維投入口のうち所定の１箇所から下流においては、前記ボアは少なくとも上下の一方の前記バレルチップが切断された形状になっていることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の可塑化装置として構成される。
請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれかの項に記載の可塑化装置において、所定の１箇所の前記強化繊維投入口と他の１箇所の前記強化繊維投入口の間の区間において、前記スクリュには他の区間に比して混練時のせん断力の大きなフライトが形成されていることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の可塑化装置として構成される。 The invention according to claim 4 comprises a cylinder and a screw rotating in the cylinder, and the thermoplastic resin is supplied and melted to the cylinder, and the reinforcing fiber is supplied and kneaded to be a fiber reinforced thermoplastic resin. The cylinder is provided with a plurality of reinforcing fiber inlets into which the reinforcing fibers are charged, and the reinforcing fibers are charged from a plurality of locations in parallel. It is configured as a plasticizing device as a feature.
The invention according to claim 5 is the plasticizing apparatus according to claim 4, wherein the clearance between the bore of the cylinder and the screw is downstream from a predetermined one of the plurality of reinforcing fiber input ports. And a fiber-reinforced thermoplastic resin plasticizing device characterized in that it is larger than the upstream side.
The invention according to claim 6 relates to the plasticizing apparatus according to claim 4, wherein the plasticizing apparatus comprises a twin-screw extruder having two screws, and the bore of the cylinder has two circles of the same size. Has a cross-sectional shape in which only a part overlaps each other, thereby forming barrel tips respectively directed inward from the upper and lower two places, and in the downstream from a predetermined one of the plurality of reinforcing fiber input ports, The bore is configured as a fiber reinforced thermoplastic resin plasticizing device characterized in that at least one of the upper and lower ones of the barrel tips is cut.
The invention according to claim 7 relates to the plasticizing apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein between the predetermined one reinforcing fiber inlet and the other one reinforcing fiber inlet. In the section of 3, a flight having a large shearing force at the time of kneading is formed in the screw as compared to the other sections, and the apparatus is configured as a plasticizing device for a fiber reinforced thermoplastic resin.

以上のように、本発明によると、シリンダと該シリンダに入れられたスクリュとを備えた可塑化装置によって、シリンダに熱可塑性樹脂と強化繊維とを供給してスクリュを回転して繊維強化熱可塑性樹脂を得る混練方法を対象としている。そして、強化繊維をシリンダ内に供給するとき、シリンダにおいて異なる複数箇所から供給するように構成されている。そうすると上流側で供給される強化繊維は、長い距離に渡って混練されてせん断力の作用を受けるので、混練により切断される繊維は若干多いが、樹脂中に強化繊維を均一に分散させることができる。一方、下流側で供給される強化繊維は短い距離しか混練できないので樹脂中において分散は不十分になる可能性はあるが、混練による切断を少なくすることができる。つまり適切な繊維長の強化繊維を大きい割合で残せる。これらによって、樹脂中には比較的短い強化繊維が均一に分散していると共に比較的長い繊維が所定の割合で含まれる状態になる。つまり、二律背反であると考えられていた２点の要求、すなわち繊維強化熱可塑性樹脂において強化繊維が均一に分散していること、および適切な繊維長の強化繊維が多く残っていること、のいずれも満たすことができる。強化繊維は比較的短くてもある程度の強度が発現し、適切な繊維長があれば十分に大きい強度が発現する。従って、このような繊維強化熱可塑性樹脂から成形品を成形すると、場所による強度の分布にムラができるのを抑制しつつ、全体として強度の高い成形品を得ることができる。他の発明によると、可塑化装置はシリンダのボアとスクリュのクリアランスが所定のシリンダ位置から下流側が上流側に比して大きくなるようにし、強化繊維をシリンダ内に供給する複数箇所のうち少なくとも１箇所は前記所定のシリンダ位置の下流側から供給するようにしている。そうすると、その１箇所から供給される強化繊維は、切断を十分に抑制できる。従って、樹脂中において適切な繊維長の強化繊維を十分な割合で残せることになる。さらに他の発明によると、シリンダに強化繊維を供給する複数箇所のうち所定の１箇所から他の１箇所までの区間において、スクリュの形状によりせん断力を他の区間より大きくして混練するようにしている。そうするとこの区間において強化繊維を強制的に樹脂中に分散させることができる。   As described above, according to the present invention, the thermoplastic resin and the reinforcing fiber are supplied to the cylinder by the plasticizing device provided with the cylinder and the screw inserted in the cylinder, and the screw is rotated to perform fiber reinforced thermoplasticity. The object is a kneading method for obtaining a resin. And when supplying a reinforcement fiber in a cylinder, it is comprised so that it may be supplied from several different places in a cylinder. As a result, the reinforcing fibers supplied on the upstream side are kneaded over a long distance and subjected to the action of shear force, so although there are a few more fibers cut by kneading, it is possible to uniformly disperse the reinforcing fibers in the resin it can. On the other hand, although the reinforcing fibers supplied downstream can be kneaded only for a short distance, the dispersion may be insufficient in the resin, but cutting by kneading can be reduced. In other words, a large proportion of reinforcing fibers of appropriate fiber length can be left. As a result, relatively short reinforcing fibers are uniformly dispersed in the resin and relatively long fibers are contained in a predetermined proportion. In other words, either of two requirements that were considered to be antinomics, that is, uniform dispersion of reinforcing fibers in the fiber-reinforced thermoplastic resin, and that many reinforcing fibers of appropriate fiber length remain Can also meet. Reinforcing fibers exhibit a certain degree of strength even though they are relatively short, and with an appropriate fiber length, a sufficiently large strength is developed. Therefore, when a molded article is molded from such a fiber-reinforced thermoplastic resin, it is possible to obtain a molded article having high strength as a whole while suppressing the occurrence of unevenness in the strength distribution depending on the place. According to another aspect of the invention, the plasticizing device is configured such that the clearance between the bore of the cylinder and the screw is larger at the downstream side from the predetermined cylinder position than at the upstream side, and at least one of a plurality of locations supplying reinforcing fibers into the cylinder. The portion is supplied from the downstream side of the predetermined cylinder position. Then, the reinforcing fiber supplied from the one place can fully suppress the cutting. Therefore, a sufficient proportion of reinforcing fibers of appropriate fiber length can be left in the resin. According to still another aspect of the present invention, in a section from a predetermined one place to another one of a plurality of places supplying reinforcing fibers to a cylinder, the shear force is made larger than the other sections and kneading is carried out due to the shape of the screw. ing. Then, the reinforcing fibers can be forcibly dispersed in the resin in this section.

本発明の実施の形態に係る成形装置を示す図で、その（ア）は成形装置を一部断面で示す正面図、その（イ）、（ウ）は成形装置を構成する本発明の実施の形態に係る二軸押出機についてそれぞれＸ−Ｘ、Ｙ−Ｙにおいて切断した断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a forming apparatus according to an embodiment of the present invention, wherein (A) is a front view showing the forming apparatus in a partial cross section, and (A), (C) is an embodiment of the present invention constituting It is sectional drawing cut | disconnected in XX and YY about the twin-screw extruder which concerns on a form, respectively. 二軸押出機において強化繊維と熱可塑性樹脂を混練する様子を示す図で、その（ア）は二軸押出機の上流側の断面図であり、その（イ）は二軸押出機の下流側の断面図である。It is a figure which shows a mode that a reinforced fiber and a thermoplastic resin are knead | mixed in a twin-screw extruder, The (a) is sectional drawing of the upstream side of a twin-screw extruder, The (i) is a downstream side of a twin-screw extruder. FIG. 本発明の他の実施の形態に係る成形装置を一部断面で示す正面図である。It is a front view which shows the shaping | molding apparatus which concerns on other embodiment of this invention in a partial cross section. 本発明の他の実施の形態に係る単軸スクリュの押出機の断面図であり、その（ア）は押出機の上流側の断面図、その（イ）は強化繊維投入口より下流側の断面図である。It is sectional drawing of the extruder of the single screw which concerns on other embodiment of this invention, The (a) is sectional drawing of the upstream of an extruder, The (a) is a cross section of the downstream side from a reinforced fiber injection port FIG.

本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る成形装置１は、図１の（ア）に示されているように、熱可塑性樹脂と強化繊維とを混練して繊維強化熱可塑性樹脂を得る可塑化装置、すなわち本実施の形態に係る二軸押出機２と、該二軸押出機２から押し出した塊状中間成形物を圧縮成形して成形品を得る成形用金型４と、この成形用金型４を型締めする型締装置５と、二軸押出機２から押し出された塊状中間成形物を成形用金型４に搬送するロボットアーム７とから構成されている。   An embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1A, the molding apparatus 1 according to the present embodiment is a plasticizing apparatus for kneading a thermoplastic resin and a reinforcing fiber to obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin, that is, the present embodiment. A molding die 4 for obtaining a molded product by compression molding of the massive intermediate molded product extruded from the twin-screw extruder 2, and the molding die 4 being clamped It comprises a mold clamping device 5 and a robot arm 7 for transporting the massive intermediate molded product extruded from the twin-screw extruder 2 to the molding die 4.

本実施の形態に係る二軸押出機２も、従来の二軸押出機と同様に複数個のシリンダブロック９ａ、９ｂ、…が連結されてなるシリンダ９と、このシリンダ９に入れられている２本のスクリュ１１、１１とから構成されている。シリンダ９の上流つまり後端部にはホッパ１２が設けられ熱可塑性樹脂のペレットが供給されるようになっている。次に説明するようにシリンダ９には強化繊維も供給されるようになっており、スクリュ１１、１１によって熱可塑性樹脂と強化繊維とが混練されて繊維強化熱可塑性樹脂が得られる。シリンダ９の先端には繊維強化熱可塑性樹脂が押し出される所定のダイ１５が設けられ、図には示されていないが、押し出された強化繊維熱可塑性樹脂を所定の大きさで切断するカッターがダイ１５に関連して設けられている。これによって塊状中間成形物が得られるようになっている。なお、シリンダ９の外周面には複数のヒータが設けられて、シリンダ９を加熱するようになっているが図１には示されていない。   Similarly to the conventional twin-screw extruder, the twin-screw extruder 2 according to the present embodiment also includes a cylinder 9 formed by connecting a plurality of cylinder blocks 9a, 9b,. It is comprised from the screw 11 and 11 of a book. A hopper 12 is provided upstream of the cylinder 9, that is, at a rear end portion thereof so that pellets of thermoplastic resin are supplied. As will be described next, the reinforcing fiber is also supplied to the cylinder 9, and the thermoplastic resin and the reinforcing fiber are kneaded by the screws 11, 11 to obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin. The tip of the cylinder 9 is provided with a predetermined die 15 through which the fiber reinforced thermoplastic resin is extruded, and although not shown in the figure, a cutter which cuts the extruded reinforcing fiber thermoplastic resin into a predetermined size is a die It is provided in connection with 15. This makes it possible to obtain massive intermediate moldings. A plurality of heaters are provided on the outer peripheral surface of the cylinder 9 to heat the cylinder 9, but it is not shown in FIG.

本実施の形態に係る二軸押出機２は、強化繊維の供給口が軸方向に所定の間隔を空けて２箇所設けられている点に特徴がある。すなわち、第１、２の強化繊維投入口１３、１４が設けられている。本実施の形態においては、第１の強化繊維投入口１３はシリンダ９の中央部寄りであるシリンダブロック９ｊに、第２の強化繊維投入口１４はシリンダ９の先端に近いシリンダブロック９ｍに設けられている。これらの第１、２の強化繊維投入口１３、１４に関連して、強化繊維ロール１８、１９が設けられ、ロープ状の強化繊維束、すなわちロービングが引き出され第１、２の強化繊維投入口１３、１４に供給されるようになっている。   The twin-screw extruder 2 according to the present embodiment is characterized in that the reinforcing fiber supply ports are provided in two places at predetermined intervals in the axial direction. That is, the first and second reinforcing fiber inlets 13 and 14 are provided. In the present embodiment, the first reinforcing fiber inlet 13 is provided in the cylinder block 9 j near the central portion of the cylinder 9, and the second reinforcing fiber inlet 14 is provided in the cylinder block 9 m near the tip of the cylinder 9. ing. Reinforcing fiber rolls 18 and 19 are provided in association with the first and second reinforcing fiber inlets 13 and 14, and rope-like reinforcing fiber bundles, ie, rovings are drawn out to form the first and second reinforcing fiber inlets. 13, 14 will be supplied.

本実施の形態に係る二軸押出機２はスクリュ１１、１１が入れられているシリンダ９のボア１７ａ、１７ｂにも特徴がある。第２の強化繊維投入口１４より上流側、つまり図１の（ア）において符号２０で示されている区間においては、ボア１７ａは従来の二軸押出機のボアと同様の形状に形成されている。しかしながら第２の強化繊維投入口１４近傍から下流側、つまり符号２１で示されている区間においては、ボア１７ｂは従来の二軸押出機のボアと異なる形状に形成されている。これを説明する。まず符号２０の区間において、ボア１７ａは、図１の（イ）に示されているように、水平に配置されている２個の同じ大きさの円が一部だけ重なり合った形状を呈している。これによってボア１７ａには、その上側と下側においてそれぞれ内側に向かう突起、つまりバレルチップ２３、２３が形成されている。このような形状のボア１７ａに２本のスクリュ１１、１１が入れられている。これに対して符号２１の区間において、ボア１７ｂは、図１の（ウ）に示されているように、上側のバレルチップ２３が切り取られており、この上側の部分が平面状になっている。また一部が重なり合う２個の円の直径は、図１の（イ）に示されているボア１７ａの２個の円よりも若干大きい。従ってボア１７ｂとスクリュ１１、１１とのクリアランスは、符号２４で示されているように、上流側に比して大きくなっている。   The twin screw extruder 2 according to the present embodiment is also characterized by the bores 17a and 17b of the cylinder 9 in which the screws 11 and 11 are placed. On the upstream side of the second reinforcing fiber inlet 14, that is, in the section indicated by reference numeral 20 in (a) of FIG. 1, the bore 17a is formed in the same shape as the bore of the conventional twin-screw extruder There is. However, in the section from the vicinity of the second reinforcing fiber inlet 14 to the downstream side, that is, the section indicated by reference numeral 21, the bore 17b is formed in a shape different from that of the conventional twin-screw extruder. This will be explained. First, in the section 20, as shown in FIG. 1A, the bore 17a has a shape in which two circles of the same size arranged horizontally are partially overlapped with each other. . As a result, on the upper and lower sides of the bore 17a, projections toward the inside, that is, barrel tips 23, 23 are formed. Two screws 11 and 11 are inserted into the bore 17a of such a shape. On the other hand, in the section denoted by reference numeral 21, in the bore 17b, as shown in (c) of FIG. 1, the upper barrel tip 23 is cut off, and the upper portion is planar . Also, the diameters of the two partially overlapping circles are slightly larger than the two circles of the bore 17a shown in FIG. Accordingly, the clearance between the bore 17 b and the screws 11 and 11 is larger than that on the upstream side, as indicated by reference numeral 24.

本発明の実施の形態に係る二軸押出機２は、スクリュ１１、１１のフライトの形状についても特徴がある。まず、スクリュ１１、１１は、第１、２の強化繊維投入口１３、１４の近傍において、他の区間に比して輸送力が大きくなるようにフライトが形成されている。輸送力が大きいので、第１、２の強化繊維投入口１３、１４の近傍には樹脂圧力が低下する飢餓区間２５、２６が形成される。飢餓区間２５、２６におけるフライトの形状として、例えばフライト間の溝の深さを深くしてもよいし、フライト幅を狭くしてもよい。本実施の形態においてはフライトのピッチを他の部分に比して大きくして輸送力が大きくなるようにしている。なお本実施の形態においてスクリュ１１、１１は、飢餓区間２５、２６において二重フライトになっている。   The twin-screw extruder 2 according to the embodiment of the present invention is also characterized in the shape of the flights of the screws 11. First, in the vicinity of the first and second reinforcing fiber inlets 13 and 14, the screws 11 and 11 are formed with flights such that the transportation force is larger than those in the other sections. Since the transport capacity is large, starvation sections 25 and 26 in which the resin pressure decreases are formed in the vicinity of the first and second reinforcing fiber input ports 13 and 14. As the shape of the flight in the starvation sections 25 and 26, for example, the depth of the groove between the flights may be increased or the flight width may be narrowed. In the present embodiment, the flight pitch is made larger than the other portions to increase the transport capacity. In the present embodiment, the screws 11, 11 are in double flight in the starvation sections 25, 26.

本実施の形態においてスクリュ１１、１１は、第１の強化繊維投入口１３と第２の強化繊維投入口１４で挟まれた区間において、混練の作用を強める混練区間２７が設けられている点にも特徴がある。混練区間２７には、例えばニーディングフライトを設けることもできるが、本実施の形態においてはミキシングフライトが設けられている。   In the present embodiment, the screws 11 and 11 are provided with a kneading section 27 for enhancing the kneading action in the section sandwiched between the first reinforcing fiber input port 13 and the second reinforcing fiber input port 14. There is also a feature. In the kneading section 27, for example, a kneading flight can be provided, but in the present embodiment, a mixing flight is provided.

本実施の形態において成形用金型４は、圧縮成形により成形品を成形する金型からなる。この成形用金型４を型締めする型締装置５はトグル機構によって、あるいは型締シリンダによって型締めするようになっている。   In the present embodiment, the molding die 4 is a die for molding a molded product by compression molding. The clamping device 5 for clamping the molding die 4 is adapted to be clamped by a toggle mechanism or by a clamping cylinder.

本実施の形態に係る成形装置１によって、繊維強化熱可塑性樹脂を得、成形品を成形する成形方法を説明する。本発明の実施の形態に係る二軸押出機２において、スクリュ１１、１１を回転してホッパ１２から熱可塑性樹脂のペレットを供給する。ペレットはシリンダ９において溶融して前方に送られる。溶融した樹脂の圧力は飢餓区間２５において下がる。強化繊維ロール１８から引き出したロービング、つまり強化繊維２８を第１の強化繊維投入口１３からシリンダ９内に供給する。飢餓区間２５によって樹脂圧力が低下するので、強化繊維の供給は容易に実施できる。強化繊維２８は、シリンダ９内に供給されスクリュ１１、１１の回転によって混練されるとき、その一部は図２の（ア）に示されているように２本のスクリュ１１、１１の周囲に巻かれた状態になる。強化繊維２８にはバレルチップ２３、２３において押されて強いテンションが作用し、そして符号３１、３２で示されているように、シリンダ９のボア１７ａとスクリュ１１、１１の間で摩擦が作用する。従ってこれらの作用によって切断される。また樹脂との混練によるせん断力によっても切断され、比較的短い強化繊維が樹脂中に均一に分散することになる。このような樹脂つまり繊維強化熱可塑性樹脂は混練区間２７によって、さらに強力に混練され、強化繊維の分散性がさらに大きくなる。繊維強化熱可塑性樹脂が飢餓区間２６に送られると樹脂圧力が再び低下する。強化繊維ロール１９から引き出したロービング、つまり強化繊維２９を第２の強化繊維投入口１４からシリンダ９内に供給する。符号２１で示されている区間はシリンダ９のボア１７ｂとスクリュ１１、１１のクリアランスは大きく、バレルチップ２１は下側だけしか設けられていない。第２の強化繊維投入口１４から供給された強化繊維２９は、その一部が図２の（イ）に示されているように、スクリュ１１、１１の周囲に巻かれるが、この強化繊維２９に作用するテンションは小さく、ボア１７ｂとスクリュ１１のクリアランスが大きいので摩擦も作用し難い。つまり強化繊維２９は切断されにくい。強化繊維２９は混練によるせん断力で切断されるが、切断され過ぎて細かくなることはない。そうすると繊維強化熱可塑性樹脂において適切な繊維長の強化繊維が十分に残ることになる。つまり本実施の形態に係る二軸押出機２によって得られる繊維強化熱可塑性樹脂には、比較的短い強化繊維が均一に分散していると共に適切な繊維長の強化繊維が十分に含まれることになる。図１の（ア）に示されているように、ダイ１５から所定量の繊維強化熱可塑性樹脂を押し出し、所定のカッターで切断する。そうすると塊状中間成形物が得られる。ロボットアーム７によって塊状中間成形物を把持し、型開きした成形用金型４のキャビティに搬入する。型締装置５を駆動して圧縮成形する。冷却固化を待って型開きすると、成形品が得られる。以下、同様に成形する。   A fiber reinforced thermoplastic resin is obtained by the molding apparatus 1 according to the present embodiment, and a molding method for molding a molded product will be described. In the twin-screw extruder 2 according to the embodiment of the present invention, the screws 11, 11 are rotated to supply pellets of thermoplastic resin from the hopper 12. The pellets are melted in the cylinder 9 and sent forward. The pressure of the molten resin drops in the starvation zone 25. The roving taken out of the reinforcing fiber roll 18, that is, the reinforcing fiber 28 is supplied from the first reinforcing fiber inlet 13 into the cylinder 9. As the resin pressure is reduced by the starvation zone 25, the supply of reinforcing fibers can be easily implemented. When the reinforcing fiber 28 is supplied into the cylinder 9 and kneaded by the rotation of the screws 11 and 11, a part of the reinforcing fiber 28 is around the two screws 11 and 11 as shown in FIG. It will be in a rolled state. The reinforcing fibers 28 are pushed at the barrel tips 23, 23 to exert a strong tension, and as indicated by the numerals 31, 32 there is a friction between the bores 17a of the cylinder 9 and the screws 11, 11. . Therefore, they are cleaved by these actions. Further, it is also cut by a shearing force by kneading with a resin, and relatively short reinforcing fibers are uniformly dispersed in the resin. Such a resin, that is, a fiber-reinforced thermoplastic resin is further strongly kneaded by the kneading section 27, and the dispersibility of the reinforcing fiber is further increased. When the fiber reinforced thermoplastic resin is sent to the starvation zone 26, the resin pressure decreases again. The roving taken out of the reinforcing fiber roll 19, that is, the reinforcing fiber 29 is supplied from the second reinforcing fiber inlet 14 into the cylinder 9. In the section indicated by reference numeral 21, the clearance between the bore 17b of the cylinder 9 and the screws 11, 11 is large, and the barrel tip 21 is provided only on the lower side. The reinforcing fiber 29 supplied from the second reinforcing fiber inlet 14 is wound around the screws 11 and 11 as a part of which is shown in FIG. Since the tension acting on the shaft 17 is small and the clearance between the bore 17b and the screw 11 is large, the friction is also difficult to act. That is, the reinforcing fiber 29 is difficult to cut. The reinforcing fibers 29 are cut by the shearing force by kneading, but are not cut too much and become fine. As a result, in the fiber reinforced thermoplastic resin, sufficient reinforcing fibers of appropriate fiber length will be left. That is, in the fiber-reinforced thermoplastic resin obtained by the twin-screw extruder 2 according to the present embodiment, relatively short reinforcing fibers are uniformly dispersed and, at the same time, reinforcing fibers having an appropriate fiber length are sufficiently contained. Become. As shown in FIG. 1A, a predetermined amount of fiber reinforced thermoplastic resin is extruded from the die 15 and cut by a predetermined cutter. A bulky intermediate molding is then obtained. The massive intermediate molded product is gripped by the robot arm 7 and carried into the cavity of the opened mold 4. The mold clamping device 5 is driven to perform compression molding. A mold is obtained when the mold is opened after cooling and solidification. Hereinafter, it shape | molds similarly.

本実施の形態に係る繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法は、このように可塑化装置に強化繊維を供給するとき異なる２箇所以上の複数箇所から供給することに特徴があるが、可塑化装置として、射出成形機の射出装置を使用しても本発明に係る混練方法を実施できる。図３には、第２の実施の形態に係る成形装置３５、つまり射出成形機３５が示されている。射出成形機３５の射出装置３６すなわち可塑化装置は、シリンダ３７とこのシリンダ３７内で軸方向と回転方向とに駆動されるスクリュ３８とから構成されている。シリンダ３７の後端部にはホッパ４０が設けられ、先端部寄りには強化繊維投入口４１が設けられている。スクリュ３８は強化繊維投入口４１近傍においてフライト溝が深くなっており、樹脂の圧力が低下する飢餓区間になっている。シリンダ３７の先端には射出ノズル４３が設けられ、型締装置４４によって型締めされる成形用金型４５のスプルに当接している。この第２の実施の形態に係る成形装置３５においては、ホッパ４０は熱可塑性樹脂のペレットを供給するだけでなく、強化繊維の供給も兼ねている。ホッパ４０に対応して、強化繊維供給装置４６が設けられており、強化繊維供給装置４６は強化繊維ロール４７と切断装置４８とを備えている。強化繊維ロール４７から引き出されたロービングの強化繊維は切断装置４８によって切断されてホッパ４０からシリンダ３７内に供給されるようになっている。なおホッパ４０には、図には示されていないが所定のフィーダーが設けられており、熱可塑性樹脂のペレットと強化繊維とが一定の比率でシリンダ９内に供給されるようになっている。スクリュ３８を回転するとホッパ４０から供給されたペレットと強化繊維とが前方に送られ、ペレットが溶融し、強化繊維と共に混練されて強化繊維はせん断力によって切断される。つまり比較的短い強化繊維が均一に分散した繊維強化熱可塑性樹脂が得られる。このような繊維強化熱可塑性樹脂はスクリュ３８によって送られて飢餓区間において樹脂圧力が低下する。強化繊維ロール４９から引き出されたロービングの強化繊維が強化繊維投入口４１からシリンダ３７内に供給される。ここで供給された強化繊維も混練のせん断力によってある程度切断されるが適切な繊維長の強化繊維が十分に残る。つまり、比較的短い強化繊維が均一に分散していると共に適切な繊維長の強化繊維が十分に含まれる繊維強化熱可塑性樹脂が計量される。型締装置４４によって成形用金型４５を型締めし、スクリュ３８を駆動して繊維強化熱可塑性樹脂を射出する。冷却固化を待って型開きすると成形品が得られる。   The method for kneading a fiber-reinforced thermoplastic resin according to the present embodiment is characterized in that it is fed from two or more different places when feeding reinforcing fibers to a plasticizing apparatus in this way, but as a plasticizing apparatus The kneading method according to the present invention can also be carried out using an injection device of an injection molding machine. In FIG. 3, a molding apparatus 35 according to a second embodiment, that is, an injection molding machine 35 is shown. The injection device 36 or plasticizing device of the injection molding machine 35 is composed of a cylinder 37 and a screw 38 driven in the axial direction and in the rotational direction in the cylinder 37. A hopper 40 is provided at the rear end of the cylinder 37, and a reinforcing fiber insertion port 41 is provided near the front end. In the screw 38, the flight groove is deep in the vicinity of the reinforcing fiber insertion port 41, and this is a starvation zone in which the pressure of the resin decreases. An injection nozzle 43 is provided at the tip of the cylinder 37 and abuts against the sprue of the molding die 45 clamped by the clamping device 44. In the molding apparatus 35 according to the second embodiment, the hopper 40 serves not only to supply the thermoplastic resin pellets but also to supply reinforcing fibers. A reinforcing fiber feeding device 46 is provided corresponding to the hopper 40, and the reinforcing fiber feeding device 46 is provided with a reinforcing fiber roll 47 and a cutting device 48. The reinforcing fibers of the roving pulled out of the reinforcing fiber roll 47 are cut by the cutting device 48 and supplied from the hopper 40 into the cylinder 37. Although not shown in the drawing, the hopper 40 is provided with a predetermined feeder so that pellets of thermoplastic resin and reinforcing fibers are supplied into the cylinder 9 at a constant ratio. When the screw 38 is rotated, the pellets and reinforcing fibers supplied from the hopper 40 are sent forward, the pellets are melted, and are kneaded with the reinforcing fibers, and the reinforcing fibers are cut by shear force. That is, a fiber-reinforced thermoplastic resin in which relatively short reinforcing fibers are uniformly dispersed is obtained. Such a fiber reinforced thermoplastic resin is sent by the screw 38 to reduce the resin pressure in the starvation zone. The reinforcing fiber of the roving pulled out from the reinforcing fiber roll 49 is supplied from the reinforcing fiber inlet 41 into the cylinder 37. The reinforcing fibers supplied here are also cut to some extent by the shearing force of kneading, but sufficient reinforcing fibers of appropriate fiber length remain. That is, a fiber-reinforced thermoplastic resin is weighed, in which relatively short reinforcing fibers are uniformly dispersed and the reinforcing fibers of an appropriate fiber length are sufficiently contained. The molding die 45 is clamped by the clamping device 44, and the screw 38 is driven to inject a fiber-reinforced thermoplastic resin. After cooling and solidification, the mold is opened to obtain a molded article.

本実施の形態に係る成形装置１、あるいは成形装置３５は色々な変形が可能である。例えば強化繊維の投入口は２箇所として説明したが、３箇所以上あってもよい。また強化繊維はロービングとしてそのまま供給してもよいし、切断して供給してもよい。さらにはホッパ１２、４０から供給するペレットとして強化繊維入りペレットを採用することも考えられる。この場合、シリンダ９、３７において他の１箇所からさらに強化繊維を供給すれば、実質的に２箇所から強化繊維を供給したことになる。つまり、シリンダ９、３７において異なる２箇所から強化繊維を供給したことになる。そうすると、比較的短い強化繊維が均一に分散していると共に適切な繊維長の強化繊維が十分に含まれる繊維強化熱可塑性樹脂が得られる。つまり本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法が実施できる。   The molding apparatus 1 or the molding apparatus 35 according to the present embodiment can be variously modified. For example, although the insertion port of a reinforced fiber was demonstrated as two places, there may be three or more places. The reinforcing fibers may be supplied as they are as rovings or may be cut and supplied. Furthermore, it is also conceivable to adopt pellets containing reinforcing fibers as pellets supplied from the hoppers 12 and 40. In this case, if reinforcing fibers are further supplied from one other place in the cylinders 9 and 37, the reinforcing fibers are substantially supplied from two places. That is, reinforcing fibers are supplied from two different places in the cylinders 9 and 37. In this way, a fiber-reinforced thermoplastic resin is obtained in which relatively short reinforcing fibers are uniformly dispersed and the reinforcing fibers of an appropriate fiber length are sufficiently contained. That is, the method of kneading the fiber reinforced thermoplastic resin according to the present invention can be carried out.

本実施の形態に係る成形装置１において二軸押出機２のボア１７ｂを変形することも可能である。二軸押出機２は、第２の強化繊維投入口１４の近傍から下流にかけて、ボア１７ｂとスクリュ１１、１１のクリアランスが上流に比して大きくなっていると共に、第２の強化繊維投入口１４の近傍から下流にかけて、上下のバレルチップ２３、２３の少なくとも一方が取り除かれているように説明した。しかしながら、ボア１７ａ、１７ｂとスクリュ１１、１１のクリアランスは一定にし、かつバレルチップ２３、２３は取り除かないようにしてもよい。このようにすると第２の強化繊維投入口１４から投入した強化繊維は切断されやすくはなるが、混練される時間は第１の強化繊維投入口１３から供給される強化繊維に比して短いので、適切な繊維長の強化繊維は十分に残ることになる。あるいは、このような変形とは逆の方向での変形も可能である。つまり第２の強化繊維投入口１４の近傍から下流にかけてボア１７ｂとスクリュ１１、１１のクリアランスを大きくすると共に、上下のバレルチップ２３、２３の両方を取り除いてもよい。このようにすると第２の強化繊維投入口１４から供給される強化繊維の切断はさらに抑制されることになる。   It is also possible to deform the bore 17b of the twin screw extruder 2 in the molding apparatus 1 according to the present embodiment. In the twin-screw extruder 2, the clearance between the bore 17 b and the screws 11 and 11 is larger than that in the upstream from the vicinity of the second reinforcing fiber inlet 14 to the downstream, and the second reinforcing fiber inlet 14 It has been described that at least one of the upper and lower barrel tips 23, 23 is removed from the vicinity of the lower to the downstream. However, the clearances between the bores 17a, 17b and the screws 11, 11 may be constant, and the barrel tips 23, 23 may not be removed. In this way, although the reinforcing fibers introduced from the second reinforcing fiber inlet 14 are easily cut, the time for kneading is shorter than the reinforcing fibers supplied from the first reinforcing fiber inlet 13 , Reinforcing fibers of appropriate fiber length will remain sufficiently. Alternatively, deformation in the opposite direction to such deformation is also possible. That is, the clearance between the bore 17b and the screws 11, 11 may be increased from the vicinity of the second reinforcing fiber inlet 14 to the downstream, and both of the upper and lower barrel tips 23, 23 may be removed. In this way, cutting of the reinforcing fibers supplied from the second reinforcing fiber inlet 14 is further suppressed.

本発明の実施の形態に係る繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法は、可塑化装置として単軸からなる押出機も使用できる。単軸からなる押出機によって実施する場合にも、強化繊維はシリンダにおいて異なる２箇所以上の複数箇所から供給すればよい。なお、シリンダ内において２箇所から強化繊維を供給する場合、最下流の供給箇所に対して、その上流側については、図４の（ア）に示されているように、シリンダ５０のボア５１とスクリュ５２とのクリアランスは小さくし、下流側については、図４の（イ）に示されているようにシリンダ５０のボア５１とスクリュ５２とのクリアランスを大きくするようにすることが好ましい。そうすると、押出機において上流側で供給される強化繊維は樹脂との混練によって切断されて若干短くはなるが繊維強化熱可塑性樹脂中において均一に分散することになり、下流側で供給される強化繊維は切断されにくく適切な繊維長の長さの強化繊維が十分に残ることになる。   As a method of kneading a fiber-reinforced thermoplastic resin according to an embodiment of the present invention, a single-screw extruder can also be used as a plasticizing apparatus. Also in the case of a single-screw extruder, reinforcing fibers may be supplied from two or more different places in the cylinder. When reinforcing fibers are supplied from two places in the cylinder, the bore 51 of the cylinder 50 and the upstream side with respect to the most downstream supply point, as shown in FIG. It is preferable to reduce the clearance with the screw 52 and, on the downstream side, increase the clearance between the bore 51 of the cylinder 50 and the screw 52 as shown in FIG. 4A. Then, the reinforcing fiber supplied on the upstream side in the extruder is cut by kneading with the resin and is cut slightly but dispersed uniformly in the fiber reinforced thermoplastic resin, and the reinforcing fiber supplied on the downstream side It is difficult to cut, and sufficient reinforcing fibers of appropriate fiber length will remain.

１ 成形装置 ２ 二軸押出機
４ 成形用金型 ５ 型締装置
７ ロボットアーム ９ シリンダ
１１ スクリュ １２ ホッパ
１３ 第１の強化繊維投入口 １４ 第２の強化繊維投入口
１５ ダイ
１７ａ、１７ｂ ボア
１８ 強化繊維ロール １９ 強化繊維ロール
２３ バレルチップ ２５ 飢餓区間
２６ 飢餓区間 ２７ 混練区間
２８ 強化繊維 ２９ 強化繊維
３５ 射出成形機 ３６ 射出装置
３７ シリンダ ３８ スクリュ
４０ ホッパ ４１ 強化繊維投入口
４３ 射出ノズル ４４ 型締装置
４５ 成形用金型 ４６ 強化繊維供給装置
４７ 強化繊維ロール ４８ 切断装置
４９ 強化繊維ロール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 molding apparatus 2 twin-screw extruder 4 molding mold 5 mold clamping apparatus 7 robot arm 9 cylinder 11 screw 12 hopper 13 first reinforcing fiber input port 14 second reinforcing fiber input port 15 die
17a, 17b Bore 18 Reinforcement Fiber Roll 19 Reinforcement Fiber Roll 23 Barrel Tip 25 Starvation Section 26 Starvation Section 27 Kneading Section 28 Reinforcement Section 29 Reinforcement Fiber 35 Injection Molding Machine 36 Injection Device 37 Cylinder 38 Screw 40 Hopper 41 Reinforcement Fiber Inlet 43 Injection Nozzle 44: Clamping device 45: Mold for molding 46: Reinforcing fiber supply device 47: Reinforcing fiber roll 48: Cutting device 49: Reinforcing fiber roll

Claims (7)

シリンダと該シリンダに入れられたスクリュとを備えた可塑化装置によって、前記シリンダに熱可塑性樹脂と強化繊維とを供給して前記スクリュを回転して繊維強化熱可塑性樹脂を得る混練方法であって、
前記強化繊維を前記シリンダ内に供給するとき、前記シリンダにおいて異なる複数箇所から供給するようにすることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法。 The thermoplastic resin and the reinforcing fiber are supplied to the cylinder by a plasticizing device provided with a cylinder and a screw placed in the cylinder, and the screw is rotated to obtain a fiber reinforced thermoplastic resin. ,
A method of kneading a fiber-reinforced thermoplastic resin, wherein the reinforcing fiber is supplied from a plurality of different places in the cylinder when supplied into the cylinder. 請求項１に記載の混練方法において、前記可塑化装置は前記シリンダのボアと前記スクリュのクリアランスが所定のシリンダ位置から下流側が上流側に比して大きくなるようにし、前記強化繊維を前記シリンダ内に供給する前記複数箇所のうち少なくとも１箇所は前記所定のシリンダ位置の下流側から供給することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法。   The kneading method according to claim 1, wherein the plasticizing device is configured such that the clearance between the bore of the cylinder and the screw is larger at a downstream side from a predetermined cylinder position than at an upstream side, and the reinforcing fiber is in the cylinder. A method of kneading a fiber reinforced thermoplastic resin, wherein at least one of the plurality of places to be supplied to is supplied from the downstream side of the predetermined cylinder position. 請求項１または２に記載の混練方法において、前記シリンダに前記強化繊維を供給する前記複数箇所のうち所定の１箇所から他の１箇所までの区間において、前記スクリュの形状によりせん断力を他の区間より大きくして混練することを特徴とする、繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法。   The kneading method according to claim 1 or 2, wherein in a section from a predetermined one place to another one of the plurality of places which supply the reinforcing fiber to the cylinder, a shearing force is determined according to the shape of the screw. A method of kneading a fiber-reinforced thermoplastic resin, characterized in that the kneading is performed with a length larger than that of the section. シリンダと該シリンダ内で回転するスクリュとからなり、前記シリンダに熱可塑性樹脂が供給されて溶融されると共に強化繊維が供給されて混練されて繊維強化熱可塑性樹脂が得られる可塑化装置であって、
前記シリンダには、強化繊維が投入される強化繊維投入口が複数箇所設けられ、並行して複数箇所から強化繊維が投入されるようになっていることを特徴とする可塑化装置。 A plasticizing device comprising a cylinder and a screw rotating in the cylinder, wherein the thermoplastic resin is supplied and melted to the cylinder and the reinforcing fiber is supplied and kneaded to obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin. ,
The cylinder is provided with a plurality of reinforcing fiber input ports into which reinforcing fibers are input, and the reinforcing fibers are input from a plurality of positions in parallel. 請求項４に記載の可塑化装置において、前記複数箇所の強化繊維投入口のうち所定の１箇所から下流においては、前記シリンダのボアと前記スクリュとのクリアランスが、上流側に比して大きくなっていることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の可塑化装置。   5. The plasticizing apparatus according to claim 4, wherein the clearance between the bore of the cylinder and the screw is larger than that on the upstream side downstream from a predetermined one of the plurality of reinforcing fiber input ports. A fiber-reinforced thermoplastic resin plasticizing apparatus characterized in that 請求項４に記載の可塑化装置において、前記可塑化装置はスクリュが２本の二軸押出機からなり、前記シリンダのボアは２個の同じ大きさの円が一部だけ重なり合った断面形状を呈し、これによって上下の２箇所からそれぞれ内側に向かうバレルチップが形成されており、前記複数箇所の強化繊維投入口のうち所定の１箇所から下流においては、前記ボアは少なくとも上下の一方の前記バレルチップが切断された形状になっていることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の可塑化装置。   5. The plasticizing apparatus according to claim 4, wherein the plasticizing apparatus comprises a twin screw extruder with two screws, and the bore of the cylinder has a cross-sectional shape in which two circles of the same size overlap each other. In this way, barrel tips are formed toward the inside from the upper and lower two points respectively, and in the downstream from a predetermined one of the plurality of reinforcing fiber charging ports, the bore is at least one upper and lower barrel A fiber-reinforced thermoplastic resin plasticizing apparatus characterized in that a chip is in a cut shape. 請求項４〜６のいずれかの項に記載の可塑化装置において、所定の１箇所の前記強化繊維投入口と他の１箇所の前記強化繊維投入口の間の区間において、前記スクリュには他の区間に比して混練時のせん断力の大きなフライトが形成されていることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂の可塑化装置。   The plasticizing apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein in the section between the predetermined one reinforcing fiber input port and the other one reinforcing fiber input port, the other screw A fiber reinforced thermoplastic resin plasticizing device characterized in that a flight having a large shearing force at the time of kneading is formed as compared with the section of (1).
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