JP3280874B2 - 繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置への供給方法および可塑化装置 - Google Patents
繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置への供給方法および可塑化装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維と熱可塑性樹
脂材料の可塑化装置への供給方法及び可塑化装置に関す
るもので、例えば、繊維強化樹脂製の成形品を成形する
射出機等に適用することができる。
脂材料の可塑化装置への供給方法及び可塑化装置に関す
るもので、例えば、繊維強化樹脂製の成形品を成形する
射出機等に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】従来、繊維強化樹脂製の成形品を射出成
形する場合、可塑化装置としての押出機によって、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。
形する場合、可塑化装置としての押出機によって、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。
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り、又、繊維供給口付近からの繊維
がシリンダ内のスクリューに円滑に食い込むようにする
為に、該スクリューを深溝にする等のスクリュー設計も
必要である等の欠点があった。
ダに設けられた繊維供給口から繊維を供給するだけで繊
維強化樹脂製の成形品が出来るから、繊維を含有しない
樹脂を用いた通常の射出成形とほぼ同様な作業で射出成
形できる利点がある。ところが、このものでは、押出機
のシリンダには熱可塑性樹脂供給口と繊維供給口とを各
別に設ける必要があり、又、繊維供給口付近からの繊維
がシリンダ内のスクリューに円滑に食い込むようにする
為に、該スクリューを深溝にする等のスクリュー設計も
必要である等の欠点があった。
【０００５】又、繊維強化樹脂製の成形品を射出成形す
る他の装置として、特開平２−１５３７１４号の発明が
提案されている。これは、可塑化装置としての射出機の
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。
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、可塑化装置としての射出機の
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。
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】しかしながら、このも
のでは、次の問題がある。 ．材料供給路たるホッパーの内壁面に繊維が静電気等
で付着し、これが原因で材料供給路が詰まる心配があ
る。特に、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、かさ比重が小さくなるから前記
詰まりが生じ易くなる。
のでは、次の問題がある。 ．材料供給路たるホッパーの内壁面に繊維が静電気等
で付着し、これが原因で材料供給路が詰まる心配があ
る。特に、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、かさ比重が小さくなるから前記
詰まりが生じ易くなる。
【０００８】．前記材料供給路の内壁面に付着して成
長した繊維塊がまとまって押出機や射出機に入り、該繊
維と熱可塑性樹脂材料の混合割合が不安定になる。従っ
て、この技術を用いて繊維強化樹脂製の成形品をつくる
場合は、成形品の品質を安定させることができない。
又、前記混合割合が不安定な場合は、射出機等に供給さ
れてから熱可塑性樹脂材料が溶融するまでの時間が一定
せず、早期に溶融する場合と遅く溶融する場合とでは成
形品の品質が変化するから、係る点からも、成形品の品
質の安定化を図ることができない。
長した繊維塊がまとまって押出機や射出機に入り、該繊
維と熱可塑性樹脂材料の混合割合が不安定になる。従っ
て、この技術を用いて繊維強化樹脂製の成形品をつくる
場合は、成形品の品質を安定させることができない。
又、前記混合割合が不安定な場合は、射出機等に供給さ
れてから熱可塑性樹脂材料が溶融するまでの時間が一定
せず、早期に溶融する場合と遅く溶融する場合とでは成
形品の品質が変化するから、係る点からも、成形品の品
質の安定化を図ることができない。
【０００９】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を供給する場合でも、
材料供給路の詰まりを防止できるようにすると共に、繊
維と熱可塑性樹脂材料の混合割合の安定化が図れるよう
にすることをその課題とする。
あり、かさ比重が小さな長い繊維を供給する場合でも、
材料供給路の詰まりを防止できるようにすると共に、繊
維と熱可塑性樹脂材料の混合割合の安定化が図れるよう
にすることをその課題とする。
【００１０】
【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、『繊維と熱可塑性樹脂
材料を共通の材料供給路に投入して、両者を同時に可塑
化装置に供給する方法であって、前記材料供給路が外筒
および外筒内の上部に同軸状に配設された内筒の二重筒
で構成され、前記内筒と前記外筒の間に粒状又は粉末状
の熱可塑性樹脂材料を投入しながら、内筒内に平均繊維
長が３ｍｍ〜５０ｍｍの繊維を投入し、前記内筒下端よ
り下流側の外筒内で前記繊維を包み込むように前記熱可
塑性樹脂材料を可塑化装置に供給する方法として、前記
可塑化装置が射出機または押出機であり、前記材料供給
路の下流端が前記射出機または前記押出機の材料受容口
(37)に接続可能とし、前記射出機又は前記押出機に設け
られた材料移送用のスクリュー(31)の外径をａ，該スク
リュー(31)の溝部(38)の溝底部の直径をｂ，前記溝部(3
8)の溝幅をｃ、とした場合、前記ｃが前記材料受容口(3
7)の口径以下の寸法条件下に於いては、前記溝部(38)に
於ける、前記材料受容口(37)に対応する領域が、
請求項１の発明の技術的手段は、『繊維と熱可塑性樹脂
材料を共通の材料供給路に投入して、両者を同時に可塑
化装置に供給する方法であって、前記材料供給路が外筒
および外筒内の上部に同軸状に配設された内筒の二重筒
で構成され、前記内筒と前記外筒の間に粒状又は粉末状
の熱可塑性樹脂材料を投入しながら、内筒内に平均繊維
長が３ｍｍ〜５０ｍｍの繊維を投入し、前記内筒下端よ
り下流側の外筒内で前記繊維を包み込むように前記熱可
塑性樹脂材料を可塑化装置に供給する方法として、前記
可塑化装置が射出機または押出機であり、前記材料供給
路の下流端が前記射出機または前記押出機の材料受容口
(37)に接続可能とし、前記射出機又は前記押出機に設け
られた材料移送用のスクリュー(31)の外径をａ，該スク
リュー(31)の溝部(38)の溝底部の直径をｂ，前記溝部(3
8)の溝幅をｃ、とした場合、前記ｃが前記材料受容口(3
7)の口径以下の寸法条件下に於いては、前記溝部(38)に
於ける、前記材料受容口(37)に対応する領域が、
【数３】 を満たしている』ことである。なお、請求項２のよう
に、前記ｃが前記材料受容口(37)の口径より大きい寸法
条件下に於いては、前記ｃに代えて前記材料受容口(37)
の口径を採用するようにしてもよい。
に、前記ｃが前記材料受容口(37)の口径より大きい寸法
条件下に於いては、前記ｃに代えて前記材料受容口(37)
の口径を採用するようにしてもよい。
【００１１】上記技術的手段によれば、投入された繊維
は材料供給路内で粒状又は粉末状の熱可塑性樹脂材料に
包み込まれるようにして該材料供給路内を流下する。従
って、材料供給路の内壁面に繊維が付着しそうになって
も、これが、熱可塑性樹脂材料で洗い流されるように該
樹脂材料と共に下流側に移動する。即ち、繊維が前記熱
可塑性樹脂材料で洗い流されるように除去され、該繊維
が材料供給路に溜ることはない。又、材料供給路の内壁
面には熱可塑性樹脂材料が接触し、その内側に繊維が投
入されるから、該繊維が材料供給路に於ける中心側に位
置することとなる。
は材料供給路内で粒状又は粉末状の熱可塑性樹脂材料に
包み込まれるようにして該材料供給路内を流下する。従
って、材料供給路の内壁面に繊維が付着しそうになって
も、これが、熱可塑性樹脂材料で洗い流されるように該
樹脂材料と共に下流側に移動する。即ち、繊維が前記熱
可塑性樹脂材料で洗い流されるように除去され、該繊維
が材料供給路に溜ることはない。又、材料供給路の内壁
面には熱可塑性樹脂材料が接触し、その内側に繊維が投
入されるから、該繊維が材料供給路に於ける中心側に位
置することとなる。
【００１２】そして、前記可塑化装置が射出機または押
出機であり、前記材料供給路の下流端が前記射出機また
は前記押出機の材料受容口(37)に接続可能とするので、
上記繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置への供給方法
を射出機や押出機に有効利用できる。なお、前記材料供
給路の壁面を振動させるようにしてもよく、その場合
は、材料供給路の内壁面に繊維が付着するのを一層確実
に防止することができる。又、前記振動によって、混合
された繊維と熱可塑性樹脂材料の密度が高くなる。
出機であり、前記材料供給路の下流端が前記射出機また
は前記押出機の材料受容口(37)に接続可能とするので、
上記繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置への供給方法
を射出機や押出機に有効利用できる。なお、前記材料供
給路の壁面を振動させるようにしてもよく、その場合
は、材料供給路の内壁面に繊維が付着するのを一層確実
に防止することができる。又、前記振動によって、混合
された繊維と熱可塑性樹脂材料の密度が高くなる。
【００１３】請求項３の発明は、『繊維と熱可塑性樹脂
材料が投入される共通の材料供給路を具備する繊維と熱
可塑性樹脂材料の可塑化装置であって、前記材料供給路
が外筒および外筒内の上部に同軸状に配設された内筒の
二重筒で構成され、前記内筒と前記外筒の間に粒状又は
粉末状の熱可塑性樹脂材料を投入する樹脂投入手段と、
前記内筒内に平均繊維長が３ｍｍ〜５０ｍｍの繊維を投
入する繊維投入手段と、前記熱可塑性樹脂材料が前記材
料供給路に投入されたタイミングで、前記内筒内に前記
繊維が投入されるように前記樹脂投入手段と前記繊維投
入手段を作動させる制御装置とを具備し、前記可塑化装
置が射出機又は押出機であり、前記材料供給路の下流端
が前記射出機又は前記押出機の材料受容口(37)に接続可
能とし、前記射出機又は前記押出機に設けられた材料移
送用のスクリュー(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
下の寸法条件下に於いては、前記溝部(38)に於ける、前
記材料受容口(37)に対応する領域が、
材料が投入される共通の材料供給路を具備する繊維と熱
可塑性樹脂材料の可塑化装置であって、前記材料供給路
が外筒および外筒内の上部に同軸状に配設された内筒の
二重筒で構成され、前記内筒と前記外筒の間に粒状又は
粉末状の熱可塑性樹脂材料を投入する樹脂投入手段と、
前記内筒内に平均繊維長が３ｍｍ〜５０ｍｍの繊維を投
入する繊維投入手段と、前記熱可塑性樹脂材料が前記材
料供給路に投入されたタイミングで、前記内筒内に前記
繊維が投入されるように前記樹脂投入手段と前記繊維投
入手段を作動させる制御装置とを具備し、前記可塑化装
置が射出機又は押出機であり、前記材料供給路の下流端
が前記射出機又は前記押出機の材料受容口(37)に接続可
能とし、前記射出機又は前記押出機に設けられた材料移
送用のスクリュー(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
下の寸法条件下に於いては、前記溝部(38)に於ける、前
記材料受容口(37)に対応する領域が、
【数４】 を満たしている』ものであり、このものによれば、請求
項１の発明を実施する繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化
装置が提供できる。なお、請求項４のように、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於い
ては、前記ｃに代えて前記材料受容口(37)の口径を採用
するようにしてもよい。
項１の発明を実施する繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化
装置が提供できる。なお、請求項４のように、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於い
ては、前記ｃに代えて前記材料受容口(37)の口径を採用
するようにしてもよい。
【００１４】また、請求項３の発明において、『前記樹
脂投入手段に於ける前記材料供給路中での樹脂投入部
が、前記繊維投入手段に於ける前記材料供給路中での繊
維投入部の上方に設けられている』ことがより好ましい
が、前記樹脂投入部と繊維投入部の上下関係は必ずしも
限定されるものではない。
脂投入手段に於ける前記材料供給路中での樹脂投入部
が、前記繊維投入手段に於ける前記材料供給路中での繊
維投入部の上方に設けられている』ことがより好ましい
が、前記樹脂投入部と繊維投入部の上下関係は必ずしも
限定されるものではない。
【００１５】また、請求項３の発明において、『前記材
料供給路の壁面を振動させる振動発生装置を具備』させ
た場合は、前記材料供給路の壁面を振動させることによ
って、該材料供給路への繊維の付着が一層確実に防止で
きる。又、上記振動により、材料供給路内の繊維と熱可
塑性樹脂材料の密度が高くなる。
料供給路の壁面を振動させる振動発生装置を具備』させ
た場合は、前記材料供給路の壁面を振動させることによ
って、該材料供給路への繊維の付着が一層確実に防止で
きる。又、上記振動により、材料供給路内の繊維と熱可
塑性樹脂材料の密度が高くなる。
【００１６】また、請求項３の発明において、『前記内
筒又は前記材料供給路の少なくとも一方を振動させる振
動発生装置を具備』させた場合は、繊維を供給する内筒
又は材料供給路の少なくとも一方を振動させることによ
り、これらの壁面に繊維が付着するのを確実に防止する
ことができる。
筒又は前記材料供給路の少なくとも一方を振動させる振
動発生装置を具備』させた場合は、繊維を供給する内筒
又は材料供給路の少なくとも一方を振動させることによ
り、これらの壁面に繊維が付着するのを確実に防止する
ことができる。
【００１７】なお、請求項４の発明の発明特定事項たる
繊維投入手段としては、『前記繊維を定量的に供給する
ロービングカッタ(1) 又は定量フィーダ』とするものの
ほか、種々の供給装置を使用することができる。
繊維投入手段としては、『前記繊維を定量的に供給する
ロービングカッタ(1) 又は定量フィーダ』とするものの
ほか、種々の供給装置を使用することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、投入された繊維は材料供給路内で熱可塑性樹脂材料
に包み込まれるようにして該材料供給路内を流下するか
ら、繊維が材料供給路の壁面に付着することながなく、
かさ比重が小さな長い繊維を供給する場合でも材料供給
路内が詰まることがない。
は、投入された繊維は材料供給路内で熱可塑性樹脂材料
に包み込まれるようにして該材料供給路内を流下するか
ら、繊維が材料供給路の壁面に付着することながなく、
かさ比重が小さな長い繊維を供給する場合でも材料供給
路内が詰まることがない。
【００１９】又、繊維が材料供給路内壁に付着残存しな
いから、繊維と熱可塑性樹脂材料の割合の安定化が図れ
る。従って、請求項１の発明を用いて繊維強化樹脂製の
成形品をつくる場合は、繊維と熱可塑性樹脂材料の混合
割合が安定した品質良好な成形品が得られる。
いから、繊維と熱可塑性樹脂材料の割合の安定化が図れ
る。従って、請求項１の発明を用いて繊維強化樹脂製の
成形品をつくる場合は、繊維と熱可塑性樹脂材料の混合
割合が安定した品質良好な成形品が得られる。
【００２０】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
を実施する可塑化装置を提供することができる。外筒で
包囲された内筒内に繊維を供給するから、該繊維が材料
供給路たる外筒に付着する心配が一層少なくる。
を実施する可塑化装置を提供することができる。外筒で
包囲された内筒内に繊維を供給するから、該繊維が材料
供給路たる外筒に付着する心配が一層少なくる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、上記発明の実施の形態を図
面に従って説明する。図１は、上記発明の実施の形態に
係る繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置としてスクリ
ュー式の射出機(3) を示す断面図である。
面に従って説明する。図１は、上記発明の実施の形態に
係る繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置としてスクリ
ュー式の射出機(3) を示す断面図である。
【００２２】このものでは、繊維投入手段としては、繊
維を定量的に供給するロービングカッタ(1) が使用さ
れ、又、前記繊維の投入部より上流側に熱可塑性樹脂材
料を投入する樹脂投入手段としては、定量フィーダ(2)
が使用されている。但し、繊維投入手段は、ロービング
カッタ(1) に限定される訳ではなく、予め所定の長さに
カットされたチョップドストランド繊維を定量的に定量
フィーダであっても良い。又、樹脂投入手段も、熱可塑
性樹脂材料を定量的に供給できるものであれば良く、上
記定量フィーダ(2) に限定されるものではない。
維を定量的に供給するロービングカッタ(1) が使用さ
れ、又、前記繊維の投入部より上流側に熱可塑性樹脂材
料を投入する樹脂投入手段としては、定量フィーダ(2)
が使用されている。但し、繊維投入手段は、ロービング
カッタ(1) に限定される訳ではなく、予め所定の長さに
カットされたチョップドストランド繊維を定量的に定量
フィーダであっても良い。又、樹脂投入手段も、熱可塑
性樹脂材料を定量的に供給できるものであれば良く、上
記定量フィーダ(2) に限定されるものではない。
【００２３】射出機(3) のシリンダ(39)の上流端近傍の
上壁に形成された材料受容口(37)には、ホッパ(4) の下
端が接続されており、該ホッパ(4) の内部が既述した材
料供給路となっている。又、ホッパ(4) 内の上部には、
繊維投入用の内筒(5) が設けられており、これらホッパ
(4) と内筒(5) は同軸状に配設されて二重筒を構成して
いる。従って、この実施の形態では、前記ホッパ(4) が
請求項１の発明の発明特定事項たる外筒に対応すること
となる。
上壁に形成された材料受容口(37)には、ホッパ(4) の下
端が接続されており、該ホッパ(4) の内部が既述した材
料供給路となっている。又、ホッパ(4) 内の上部には、
繊維投入用の内筒(5) が設けられており、これらホッパ
(4) と内筒(5) は同軸状に配設されて二重筒を構成して
いる。従って、この実施の形態では、前記ホッパ(4) が
請求項１の発明の発明特定事項たる外筒に対応すること
となる。
【００２４】又、上記内筒(5) の内部に所定の長さにカ
ットされた繊維が投入されるように、該内筒(5) の上部
にロービングカッタ(1) が配設されている。熱可塑性樹
脂材料は、これを定量フィーダ(2) から自然に流動降下
させ得る角度に傾斜させたシュート(6) を通って、ホッ
パ(4) と内筒(5) の間に投入されるようになっている。
尚、この実施の形態ではホッパ(4) の下端に射出機(3)
を接続しているが、熱可塑性樹脂材料を溶融させ且つこ
れと繊維を混練するスクリュー式の押出機等を接続して
も良い。
ットされた繊維が投入されるように、該内筒(5) の上部
にロービングカッタ(1) が配設されている。熱可塑性樹
脂材料は、これを定量フィーダ(2) から自然に流動降下
させ得る角度に傾斜させたシュート(6) を通って、ホッ
パ(4) と内筒(5) の間に投入されるようになっている。
尚、この実施の形態ではホッパ(4) の下端に射出機(3)
を接続しているが、熱可塑性樹脂材料を溶融させ且つこ
れと繊維を混練するスクリュー式の押出機等を接続して
も良い。
【００２５】以下、前記装置の各部について更に詳述す
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。
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。
【００２６】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。
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。
【００２７】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いなっている。繊維
(L1)(L1)の長さが前記の範囲に設定されても、これがホ
ッパ(4) 及びスクリュー(31)で円滑に下流側に供給でき
ることが確認できた。尚、実際に切断される繊維(L1)(L
1)の長さは多少の誤差を有するから、前記３ｍｍ〜５０
ｍｍに範囲を若干越えることがあるが、平均繊維長さが
当該範囲に収まっていればよい。 ［定量フィーダ(2) について］熱可塑性樹脂材料をホッ
パ(4) に投入する樹脂投入手段としての定量フィーダ
(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樹脂投入部たるシュート
(6) の先端部は、繊維投入部たる内筒(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。
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いなっている。繊維
(L1)(L1)の長さが前記の範囲に設定されても、これがホ
ッパ(4) 及びスクリュー(31)で円滑に下流側に供給でき
ることが確認できた。尚、実際に切断される繊維(L1)(L
1)の長さは多少の誤差を有するから、前記３ｍｍ〜５０
ｍｍに範囲を若干越えることがあるが、平均繊維長さが
当該範囲に収まっていればよい。 ［定量フィーダ(2) について］熱可塑性樹脂材料をホッ
パ(4) に投入する樹脂投入手段としての定量フィーダ
(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樹脂投入部たるシュート
(6) の先端部は、繊維投入部たる内筒(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。
【００２８】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。
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。
【００２９】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。尚、熱可塑性樹脂材料と、その物性
を向上させる為の変性剤や他の充填材を同時にホッパ
(4) 側に供給してもよい。 ［射出機(3) について］ 熱可塑性樹脂材料を溶融させこれと繊維を混練する射出
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。
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。尚、熱可塑性樹脂材料と、その物性
を向上させる為の変性剤や他の充填材を同時にホッパ
(4) 側に供給してもよい。 ［射出機(3) について］ 熱可塑性樹脂材料を溶融させこれと繊維を混練する射出
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。
【００３０】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、
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、
【００３１】
【数５】
【００３２】・・・・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。
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。
【００３３】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。
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。
【００３４】上記スクリュー径ａ，溝部径ｂ，溝幅ｃの
具体的な寸法は、本実施の形態ではスクリュー径ａ＝１
２ｃｍ，溝部径ｂ＝８．７ｃｍ，溝幅ｃ＝１０．８ｃｍ
に設定されており、従って、このものでは前記式の右
辺の値が、５７９ｃｍ3 に設定されている。尚、材料受
容口(37)の口径は１２ｃｍに設定した。更に、射出機
(3) 内での溶融、混練過程で、繊維の切断を抑制する為
に、スクリュー(31)としてフルフライトスクリューが採
用されており、その先端には、射出時に溶融樹脂がシリ
ンダ(39)の上流側に逆流するのを防止するチェックリン
グ機構を具備するミキシングヘッド(32)が取付けられて
いる。このスクリュー(31)はその基端部から先端部にか
けて、フィードゾーン(311) 、コンプレションゾーン(3
12) 、及びメータリングゾーン(313) の３つのゾーンに
この順序で３分割されている。前記フィードゾーン(31
1) の溝深さは１６．５ｍｍに、コンプレションゾーン
(312) の溝深さは１６．５ｍｍから５．２５ｍｍに順次
変化する寸法に、更に、メータリングゾーン(313) の溝
深さは５．２５ｍｍに夫々設定されている。又、スクリ
ュー(31)の上記フィードゾーン(311) ，コンプレション
ゾーン(312) 及びメータリングゾーン(313) の距離の比
率は、２：１：１に設定されている。又、スクリュー(3
1)のフライトピッチは１２０ｍｍに設定されており、更
に、溝幅ｃは上記したように１０．８ｃｍに設定されて
いる。
具体的な寸法は、本実施の形態ではスクリュー径ａ＝１
２ｃｍ，溝部径ｂ＝８．７ｃｍ，溝幅ｃ＝１０．８ｃｍ
に設定されており、従って、このものでは前記式の右
辺の値が、５７９ｃｍ3 に設定されている。尚、材料受
容口(37)の口径は１２ｃｍに設定した。更に、射出機
(3) 内での溶融、混練過程で、繊維の切断を抑制する為
に、スクリュー(31)としてフルフライトスクリューが採
用されており、その先端には、射出時に溶融樹脂がシリ
ンダ(39)の上流側に逆流するのを防止するチェックリン
グ機構を具備するミキシングヘッド(32)が取付けられて
いる。このスクリュー(31)はその基端部から先端部にか
けて、フィードゾーン(311) 、コンプレションゾーン(3
12) 、及びメータリングゾーン(313) の３つのゾーンに
この順序で３分割されている。前記フィードゾーン(31
1) の溝深さは１６．５ｍｍに、コンプレションゾーン
(312) の溝深さは１６．５ｍｍから５．２５ｍｍに順次
変化する寸法に、更に、メータリングゾーン(313) の溝
深さは５．２５ｍｍに夫々設定されている。又、スクリ
ュー(31)の上記フィードゾーン(311) ，コンプレション
ゾーン(312) 及びメータリングゾーン(313) の距離の比
率は、２：１：１に設定されている。又、スクリュー(3
1)のフライトピッチは１２０ｍｍに設定されており、更
に、溝幅ｃは上記したように１０．８ｃｍに設定されて
いる。
【００３５】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。
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。
【００３６】 みかけのせんだん速度＝πＤｎ／６０Ｈ ただし、Ｄ：スクリュー(31)の直径（ｍｍ） ｎ：スクリュー(31)の回転数（ｒ．ｐ．ｍ） Ｈ：溝深さ（ｍｍ） 本実施の形態では、圧縮比が３．１４のものを使用して
た。又、スクリュー(31)の回転数を６０ｒ．ｐ．ｍとす
ることによって、みかけのせんだん速度を７１．８ｓｅ
ｃ-1に設定した。
た。又、スクリュー(31)の回転数を６０ｒ．ｐ．ｍとす
ることによって、みかけのせんだん速度を７１．８ｓｅ
ｃ-1に設定した。
【００３７】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］材料供給路となるホッパ(4)
は、ロービングカッタ(1) より投入される繊維と定量フ
ィーダ(2) より投入される熱可塑性樹脂材料を射出機
(3) へ誘導するものである。
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］材料供給路となるホッパ(4)
は、ロービングカッタ(1) より投入される繊維と定量フ
ィーダ(2) より投入される熱可塑性樹脂材料を射出機
(3) へ誘導するものである。
【００３８】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、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(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。
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、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(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。
【００３９】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良い。そして、このよ
うな角度に設定することによって繊維等を材料受容口(3
7)側に円滑に供給できることが確認できた。従って、ホ
ッパ(4) が円錐形状になっている本実施の形態では、前
記傾斜角度θは前記円錐の母線と鉛直線のなす角、即
ち、前記円錐の半頂角になり、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。
傾斜角度θ（図４参照）について説明する。この傾斜角
度θは、４５°以下、望ましくは３０°以下、更に望ま
しくは１５°以下に設定するのが良い。そして、このよ
うな角度に設定することによって繊維等を材料受容口(3
7)側に円滑に供給できることが確認できた。従って、ホ
ッパ(4) が円錐形状になっている本実施の形態では、前
記傾斜角度θは前記円錐の母線と鉛直線のなす角、即
ち、前記円錐の半頂角になり、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。
【００４０】尚、ホッパ(4) が円錐ではなく、横断面が
楕円形や多角形になったものでは、その内壁面の勾配
（水平に対する勾配）の内、最も緩やかな部分の前記傾
斜角度θの値以下になるように設定する必要がある。最
も緩やかな勾配の領域でも繊維の付着防止が図れるよう
にするためである。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１５０ｍｍの間隔でホッパ(4) の壁面に沿っ
て配設している。
楕円形や多角形になったものでは、その内壁面の勾配
（水平に対する勾配）の内、最も緩やかな部分の前記傾
斜角度θの値以下になるように設定する必要がある。最
も緩やかな勾配の領域でも繊維の付着防止が図れるよう
にするためである。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１５０ｍｍの間隔でホッパ(4) の壁面に沿っ
て配設している。
【００４１】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) の材質は特に限定される
ものではないが、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。
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) の材質は特に限定される
ものではないが、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。
【００４２】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）。
従って、この実施の形態では、内筒(5) に熱可塑性樹脂
材料を衝突させる上記機構が該内筒(5) を振動させる振
動発生装置として機能する。
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）。
従って、この実施の形態では、内筒(5) に熱可塑性樹脂
材料を衝突させる上記機構が該内筒(5) を振動させる振
動発生装置として機能する。
【００４３】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。
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。
【００４４】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。
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。
【００４５】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。
(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。
【００４６】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。
(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。
【００４７】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)が(33)で軸線方向に進出
させる。すると、チェックリング機構を有するミキシン
グヘッド(32)がシリンダ(39)先端の吐出口(36)から前記
溶融樹脂を吐出させ、これが図示しない金型に注入され
て成形品が作られる。
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)が(33)で軸線方向に進出
させる。すると、チェックリング機構を有するミキシン
グヘッド(32)がシリンダ(39)先端の吐出口(36)から前記
溶融樹脂を吐出させ、これが図示しない金型に注入され
て成形品が作られる。
【００４８】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。
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。
【００４９】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。
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。
【００５０】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。このことは、既
述傾斜角度θを上記の値に設定した第１要素と既述溝部
(38)を式を満足する寸法に設定した第２要素の両要素
が共に前記溶融時間等の安定化に貢献していることを示
している。上記第１，第２要素の何れかが繊維等の材料
の移動を円滑化するのに貢献していない場合は、該材料
を一定流量でスクリュー(31)下流側に供給することがで
きないからである。
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。このことは、既
述傾斜角度θを上記の値に設定した第１要素と既述溝部
(38)を式を満足する寸法に設定した第２要素の両要素
が共に前記溶融時間等の安定化に貢献していることを示
している。上記第１，第２要素の何れかが繊維等の材料
の移動を円滑化するのに貢献していない場合は、該材料
を一定流量でスクリュー(31)下流側に供給することがで
きないからである。
【００５１】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。尚、上記実施の形態では、式の右
辺の値が５７９ｃｍ3 に設定されたスクリュー(31)を使
用したが、該値が３５０ｃｍ3 であても、成形品の重量
及び前記溶融時間は安定していた。 ［その他、各部の変形例等］ ．熱可塑性樹脂材料(P) の投入に関して上記実施の形
態では、熱可塑性樹脂材料(P) を定量フィーダ(2) から
内筒(5)に当てるようにしたが、図６に示したように、
定量フィーダ(2) をロービングカッタ(1) の上方に配設
し、内筒(5) とホッパ(4) の間隙に熱可塑性樹脂材料
(P)を自由落下させる態様で投入しても良い。このもの
では、ホッパ(4) への熱可塑性樹脂材料(P) の樹脂投入
部が繊維(L1)(L1)の繊維投入部（内筒(5) の下端）より
も上方に位置している。このものでも、熱可塑性樹脂材
料(P) がホッパ(4) の内壁面に接触しながら流下する領
域に繊維(L1)(L1)が飛散するから、該繊維(L1)(L1)が前
記熱可塑性樹脂材料(P) で包み込まれる状態になる。従
って、該ホッパ(4) に繊維(L1)(L1)が付着しても、これ
が熱可塑性樹脂材料(P) で洗い流されるように除去され
る。この方法では、図１に於けるシュート(6) が不要と
なる。 ．繊維の投入に関して上記実施の形態では、ロービン
グカッタ(1) で切断した繊維(L1)(L1)を投入したが、所
定の長さにカットされた繊維を投入できれば問題ないこ
とから、図７に示すように、予め所定長さにカットされ
たチョップドストランドを定量的に投入できる定量フィ
ーダを用いても良い。 ．ホッパ(4) について図８に示すように、繊維(L1)(L
1)と熱可塑性樹脂材料(P) をホッパ(4) 内で攪拌する為
の攪拌装置(8) を設けても良い。この攪拌装置(8) は、
モータ(82)とその回転軸に取付けられた攪拌羽根(81)を
有している。同図のように、繊維(L1)(L 1)と熱可塑性樹
脂材料(P) を攪拌することにより、これらの混合物のか
さ比重を大きくすることができ、これにより、射出機
(3) への空気の巻き込みが少なく成って処理時間の短縮
化等の効果が得られる。尚、ホッパ(4) に上部近接スイ
ッチ(41)及び下部近接スイッチ(42)を設けた場合には、
攪拌装置(8) は上部近接スイッチ(41)より上方に設ける
必要がある。 ．上記実施の形態では、射出機に本願発明を適用した
ものを例示的に説明したが、射出機(3) を押出機とする
場合でも本願発明は適用できる。
(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。尚、上記実施の形態では、式の右
辺の値が５７９ｃｍ3 に設定されたスクリュー(31)を使
用したが、該値が３５０ｃｍ3 であても、成形品の重量
及び前記溶融時間は安定していた。 ［その他、各部の変形例等］ ．熱可塑性樹脂材料(P) の投入に関して上記実施の形
態では、熱可塑性樹脂材料(P) を定量フィーダ(2) から
内筒(5)に当てるようにしたが、図６に示したように、
定量フィーダ(2) をロービングカッタ(1) の上方に配設
し、内筒(5) とホッパ(4) の間隙に熱可塑性樹脂材料
(P)を自由落下させる態様で投入しても良い。このもの
では、ホッパ(4) への熱可塑性樹脂材料(P) の樹脂投入
部が繊維(L1)(L1)の繊維投入部（内筒(5) の下端）より
も上方に位置している。このものでも、熱可塑性樹脂材
料(P) がホッパ(4) の内壁面に接触しながら流下する領
域に繊維(L1)(L1)が飛散するから、該繊維(L1)(L1)が前
記熱可塑性樹脂材料(P) で包み込まれる状態になる。従
って、該ホッパ(4) に繊維(L1)(L1)が付着しても、これ
が熱可塑性樹脂材料(P) で洗い流されるように除去され
る。この方法では、図１に於けるシュート(6) が不要と
なる。 ．繊維の投入に関して上記実施の形態では、ロービン
グカッタ(1) で切断した繊維(L1)(L1)を投入したが、所
定の長さにカットされた繊維を投入できれば問題ないこ
とから、図７に示すように、予め所定長さにカットされ
たチョップドストランドを定量的に投入できる定量フィ
ーダを用いても良い。 ．ホッパ(4) について図８に示すように、繊維(L1)(L
1)と熱可塑性樹脂材料(P) をホッパ(4) 内で攪拌する為
の攪拌装置(8) を設けても良い。この攪拌装置(8) は、
モータ(82)とその回転軸に取付けられた攪拌羽根(81)を
有している。同図のように、繊維(L1)(L 1)と熱可塑性樹
脂材料(P) を攪拌することにより、これらの混合物のか
さ比重を大きくすることができ、これにより、射出機
(3) への空気の巻き込みが少なく成って処理時間の短縮
化等の効果が得られる。尚、ホッパ(4) に上部近接スイ
ッチ(41)及び下部近接スイッチ(42)を設けた場合には、
攪拌装置(8) は上部近接スイッチ(41)より上方に設ける
必要がある。 ．上記実施の形態では、射出機に本願発明を適用した
ものを例示的に説明したが、射出機(3) を押出機とする
場合でも本願発明は適用できる。
【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
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
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
ート
【図６】ロービングカッタ(1) の上方に定量フィーダ
(2) を設ける変形例を説明する図
(2) を設ける変形例を説明する図
【図７】ロービングカッタ(1) に代えて(7) を使用する
変形例を説明する図
変形例を説明する図
【図８】攪拌装置(8) を設ける例を説明する図
【図９】図１に於けるＩＸ−ＩＸ断面図
(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 (31)・・・スクリュー (37)・・・材料受容口 (38)・・・溝部 (P) ・・・熱可塑性樹脂材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｃ 47/60 Ｂ２９Ｃ 47/60 // Ｂ２９Ｋ 101:12 Ｂ２９Ｋ 101:12 105:12 105:12 (56)参考文献 特開 昭48−10160（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−8278（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−156055（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−127124（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−197581（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−24247（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭48−8347（ＪＰ，Ｂ１) 総合化学研究所，現場マニュアル▲Ｘ Ｉ▼巻（プラスチック加工の問題点とそ の解決）プラスチックの混練加工とその 装置編，日本，総合化学研究所，ｐ59− 60 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29B 7/00 - 7/94 B29C 31/00 - 31/10 B29C 45/18 B29C 45/58 - 45/62 B29C 47/10 B29C 47/60 - 47/66
Claims (4)
- 【請求項１】 繊維と熱可塑性樹脂材料を共通の材料供
給路に投入して、両者を同時に可塑化装置に供給する方
法であって、 前記材料供給路が外筒および外筒内の上部に同軸状に配
設された内筒の二重筒で構成され、前記内筒と前記外筒
の間に粒状又は粉末状の熱可塑性樹脂材料を投入しなが
ら、内筒内に平均繊維長が３ｍｍ〜５０ｍｍの繊維を投
入し、前記内筒下端より下流側の外筒内で前記繊維を包
み込むように前記熱可塑性樹脂材料を可塑化装置に供給
する方法として、 前記可塑化装置が射出機または押出機であり、前記材料
供給路の下流端が前記射出機または前記押出機の材料受
容口(37)に接続可能とし、 前記射出機又は前記押出機に設けられた材料移送用のス
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
於いては、前記溝部(38)に於ける、前記材料受容口(37)
に対応する領域が、 【数１】 を満たしている繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置へ
の供給方法。 - 【請求項２】 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於いては、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に記載の繊維と熱
可塑性樹脂材料の可塑化装置への供給方法。 - 【請求項３】 繊維と熱可塑性樹脂材料が投入される共
通の材料供給路を具備する可塑化装置であって、 前記材料供給路が外筒および外筒内の上部に同軸状に配
設された内筒の二重筒で構成され、 前記内筒と前記外筒の間に粒状又は粉末状の熱可塑性樹
脂材料を投入する樹脂投入手段と、 前記内筒内に平均繊維長が３ｍｍ〜５０ｍｍの繊維を投
入する繊維投入手段と、 前記熱可塑性樹脂材料が前記材料供給路に投入されたタ
イミングで、前記内筒内に前記繊維が投入されるように
前記樹脂投入手段と前記繊維投入手段を作動させる制御
装置とを具備し、 前記可塑化装置が射出機又は押出機であり、前記材料供
給路の下流端が前記射出機又は前記押出機の材料受容口
(37)に接続可能とし、 前記射出機又は前記押出機に設けられた材料移送用のス
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
於いては、前記溝部(38)に於ける、前記材料受容口(37)
に対応する領域が、 【数２】 を満たしている繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置。 - 【請求項４】 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於いては、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３の繊維と熱可塑性
樹脂材料の可塑化装置。
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|---|---|---|---|
| JP34792196A JP3280874B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置への供給方法および可塑化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34792196A JP3280874B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置への供給方法および可塑化装置 |
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| JP2001340934A Division JP2002192526A (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 繊維と熱可塑性樹脂材料の可塑化装置への供給方法および可塑化装置 |
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| JPH10180806A JPH10180806A (ja) | 1998-07-07 |
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- 1996-12-26 JP JP34792196A patent/JP3280874B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| 総合化学研究所，現場マニュアル▲ＸＩ▼巻（プラスチック加工の問題点とその解決）プラスチックの混練加工とその装置編，日本，総合化学研究所，ｐ５９−６０ |
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