特開 2015-231683 複合材プレス成形システム及びこれに用いる混練押出機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-231683(P2015-231683A)

(43)【公開日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】複合材プレス成形システム及びこれに用いる混練押出機

(51)【国際特許分類】

   B29B 7/90 20060101AFI20151201BHJP

   B29C 43/02 20060101ALI20151201BHJP

   B29K 105/12 20060101ALN20151201BHJP

【ＦＩ】

   B29B7/90

   B29C43/02

   B29K105:12

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-118925(P2014-118925)

(22)【出願日】2014年6月9日

(71)【出願人】

【識別番号】000222587

【氏名又は名称】東洋機械金属株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】505264842

【氏名又は名称】茨木工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】特許業務法人 武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 玲

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 雅則

(72)【発明者】

【氏名】豊留 永久

(72)【発明者】

【氏名】八牟禮 健

【テーマコード（参考）】

4F201

4F204

【Ｆターム（参考）】

4F201AB25

4F201AJ13

4F201BA01

4F201BC02

4F201BC13

4F201BD02

4F201BK13

4F201BK74

4F201BQ16

4F201BQ35

4F201BQ57

4F204AC01

4F204AD16

4F204FA01

4F204FB01

4F204FF01

4F204FG09

4F204FN11

4F204FN15

4F204FN17

(57)【要約】

【課題】１プレス分のコンパウンドを生成できて、メンテナンスが容易な混練押出機を提供する。また、この混練押出機を備えた複合材プレス成形システムを提供する。
【解決手段】加熱シリンダ１６と、加熱シリンダ１６内に回転可能かつ前後進可能に収納されたスクリュ１７と、加熱シリンダ１６の先端に取り付けられたダイ１８とを備え、強化繊維が混練されたプラスチックのコンパウンド６を生成する混練押出機において、ダイ１８に開設されたコンパウンド押出口１８ａを開閉するシャッタ部材１９を設け、コンパウンド６の混練と押出とを間欠的に行う。シャッタ部材１９には、ダイ１８の表面からコンパウンド６を掻き落とすスクレーパ２０を備えることもできる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料プラスチックの供給口及び少なくとも強化繊維を含む充填剤の供給口を有する加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能かつ前後進可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダの先端に取り付けられたダイとを備えた混練押出機において、
前記ダイに開設されたコンパウンド押出口を開閉するシャッタ部材を備え、前記シャッタ部材を閉じた状態で、前記スクリュを回転駆動して、前記原料プラスチックと前記充填剤との混練を行い、前記加熱シリンダ内に所定量のコンパウンドが貯えられる毎に、前記シャッタを開き、かつ前記スクリュを前進駆動して、前記コンパウンド押出口より所定量のコンパウンドを外部に押し出し、しかる後に、前記シャッタを閉じて次回のコンパウンドの混練を行うという動作を繰り返すことを特徴とする混練押出機。

【請求項2】

前記シャッタ部材の一辺に、前記複合材押出口から押し出されたコンパウンドの端部を前記ダイの先端部から掻き落とすスクレーパを備えたことを特徴とする請求項１に記載の混練押出機。

【請求項3】

前記シャッタ部材にヒータを備え、当該ヒータにて前記シャッタ部材を加熱することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の混練押出機。

【請求項4】

前記ダイにヒータを備え、当該ヒータにて前記ダイを加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の混練押出機。

【請求項5】

前記ダイを、前記加熱シリンダに直接又は他の部材を介して固着される固定部と、当該固定部に着脱可能に取り付けられる可変部とから構成し、前記可変部に前記複合材押出口を開設したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の混練押出機。

【請求項6】

前記複合材押出口の形成面及びその対向面を除く前記ダイの周囲を断熱板にて覆ったことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の混練押出機。

【請求項7】

原料プラスチックの供給部と、当該供給部から供給される原料プラスチックに少なくとも強化繊維を含む充填剤を加えて混練し、生成されたコンパウンドを押し出す混練押出機と、当該混練押出機から供給される所定量のコンパウンドをプレス成形するプレス装置とを備えた複合材プレス成形システムにおいて、
前記混練押出機として、加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能かつ前後進可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダの先端に配置されたダイと、前記ダイに開設されたコンパウンド押出口を開閉するシャッタ部材を備えたものを用い、
前記混練押出機は、前記シャッタ部材を閉じた状態で、前記スクリュを回転駆動して、前記原料プラスチックと前記充填剤との混練を行い、前記加熱シリンダ内に所定量のコンパウンドが貯えられる毎に、前記シャッタを開き、かつ前記スクリュを前進駆動して、前記コンパウンド押出口より所定量のコンパウンドを外部に押し出し、しかる後に、前記シャッタを閉じて次回のコンパウンドの混練を行うという動作を繰り返すことを特徴とする複合材プレス成形システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合材プレス成形システムと、プレス成形の素材である繊維強化プラスチック材料（コンパウンド）を生成する混練押出機の構成とに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、大型の繊維強化プラスチック成形品を効率的に成形できることから、ライン上で強化繊維とプラスチック材料を直接混練し、生成されたコンパウンドを大型プレス成形機に供給してプレス成形する複合材プレス成形システムが注目されている。このシステムを用いた成形法は、ＤＭＣ(Dough Molding Compound)成形法又はＢＭＣ(Bulk Molding Compound)成形法と呼ばれる。従来、このシステムには、大型プレス成形機にコンパウンドを供給する混練押出機として、ＬＦＴ−Ｄ(Long-Fiber Thermoplastics Direct)装置が適用されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

ＬＦＴ−Ｄ装置は、図９に示すように、各種の原料プラスチックを混合してプレミックス樹脂組成物を生成するプレミックス生成部１０１と、プレミックス生成部１０１から供給されるプレミックス樹脂組成物１０２に、強化繊維１０３、フィラー１０４及び充填剤１０５を混練して押し出す第１混練押出機１０６と、第１混練押出機１０６から押し出される中間コンパウンド１０７に、強化繊維１０８をさらに加えて押し出す第２混練押出機１０９と、第２混練押出機１０９から押し出される完成コンパウンド１１０をプレス成形品のサイズに適合する大きさに切断するカッタ１１１を含んで構成される。なお、第２混練押出機１０９は、必要に応じて備えられるもので、これについては省略することもできる。また、図９中の符号１１２はプレス装置を示し、符号１１３は繊維強化プラスチック成形品を示している。

【0004】

プレミックス生成部１０１は、各種の原料プラスチック１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが貯えられた複数の原料タンク１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、各原料タンク１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃから供給される原料プラスチック１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃをプレミックスするミキシングドラム１２３と、一定量のプレミックス樹脂組成物１０２を貯える計量タンク１２４と、計量タンク１２４内に貯えられたプレミックス樹脂組成物１０２を第１混練押出機１０６に供給するポンプ１２５とからなる。

【0005】

強化繊維１０３、１０８としては、それぞれリール１１４、１１５に巻回されたエンドレス連続繊維が用いられる。リール１１４から引き出された強化繊維１０３は、その先端部から第１混練押出機１０６内に連続的に供給される。また、リール１１５から引き出された強化繊維１０８は、その先端部から第２混練押出機１０９内に連続的に供給される。

【0006】

第１及び第２の混練押出機１０６、１０９は、バンドヒータを備えた加熱シリンダ内に１本乃至２本のスクリュを回転自在に収納してなり、加熱シリンダの基端側に設けられた原料供給孔１０６ａ、１０９ａから加熱シリンダ内に上述した各種の原料を供給し、スクリュの送り機能によって原料を加熱シリンダの先端側に移送するようになっている。加熱シリンダ内に供給された原料は、その移送の過程で混練されると共に、原料中のプラスチック材料がバンドヒータの発熱、原料の混練に伴う剪断発熱及び摩擦熱によって可塑化され、所定の組成のコンパウンド１０７、１１０が生成される。第１及び第２の混練押出機１０６、１０９内に供給された強化繊維１０３、１０８は、スクリュの回転に伴う剪断力や摩擦力を受けて破断されるが、ＬＦＴ−Ｄ装置は、第１及び第２の混練押出機１０６、１０９内にエンドレス連続繊維を連続的に供給するので、完成コンパウンド１１０中に長繊維を多く残すことができ、高強度の繊維強化プラスチック成形品１１３を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１０／０３１７７６９Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載のＬＦＴ−Ｄ装置は、第２混練押出機１０９から連続的に押し出される完成コンパウンド１１０を、第２混練押出機１０９の前方（プレス装置１１２側）に配置されたカッタ１１１にて切断する構成であるので、大型、高強度かつ鋭利なカッタ１１１を備える必要がある。即ち、第２混練押出機１０９から押し出された完成コンパウンド１１０は、急速に温度が低下して硬度が高くなるので、その切断には、鋭利にして大動力で駆動される大型かつ高強度のカッタ１１１が必要となる。このため、従来のコンパウンド供給装置は、設備コストが高く、設置面積が広くなるばかりでなく、カッタ１１１のメンテナンスに多大の労力が必要になって、成形品の製造効率を十分に高めることが難しいという問題がある。

【0009】

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、繊維強化プラスチック成形品の製造に用いる１プレス分のコンパウンドを、カッタを用いることなく生成できて、メンテナンスが容易な混練押出機を提供すること、及び、この混練押出機を備えた複合材プレス成形システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、このような技術的課題を解決するため、混練押出機に関しては、原料プラスチックの供給口及び少なくとも強化繊維を含む充填剤の供給口を有する加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能かつ前後進可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダの先端に取り付けられたダイとを備えた混練押出機において、前記ダイに開設されたコンパウンド押出口を開閉するシャッタ部材を備え、前記シャッタ部材を閉じた状態で、前記スクリュを回転駆動して、前記原料プラスチックと前記充填剤との混練を行い、前記加熱シリンダ内に所定量のコンパウンドが貯えられる毎に、前記シャッタを開き、かつ前記スクリュを前進駆動して、前記コンパウンド押出口より所定量のコンパウンドを外部に押し出し、しかる後に、前記シャッタを閉じて次回のコンパウンドの混練を行うという動作を繰り返すことを特徴とする。

【0011】

混練押出機にコンパウンド押出口を開閉するシャッタ部材を備え、当該シャッタ部材を開閉することによって、コンパウンドの混練と混練押出機からのコンパウンドの押し出しとを交互に行うと、コンパウンドを１プレス分ずつ混練押出機から押し出すことができるので、従来技術とは異なり、コンパウンドを１プレス分の塊に切断するためのカッタが不要となる。従って、混練押出機を含むコンパウンド供給装置を小型化及び低コスト化できると共に、カッタのメンテナンスを不要にすることができて、複合材プレス成形システムの稼働効率を高めることができる。

【0012】

また本発明は、前記構成の混練押出機において、前記シャッタ部材の一辺に、前記コンパウンド押出口から押し出された１プレス分のコンパウンドを前記ダイの先端部から掻き落とすスクレーパを備えたことを特徴とする。

【0013】

ダイから押し出されるコンパウンドは粘性を有しており、ダイの前面に付着する。従って、シャッタ部材の一辺にスクレーパを備えると、ダイの前面に付着したコンパウンドを掻き落とすことができて、１プレス分のコンパウンドを正確に取り出すことができる。また、ダイの前面に付着したコンパウンドを掻き落とせることから、ダイの前面を常時清浄に保つことができ、ダイのメンテナンスを容易化できて、繊維強化プラスチック成形品の製造効率を高めることができる。

【0014】

また本発明は、前記構成の混練押出機において、前記シャッタ部材にヒータを備え、当該ヒータにて前記シャッタ部材を加熱することを特徴とする。

【0015】

ヒータを用いてシャッタ部材を適温に加熱すると、シャッタ部材に接するコンパウンドの温度低下による硬化を防止できるので、ダイの前面からのコンパウンドの掻き落としを容易に行うことができる。

【0016】

また本発明は、前記構成の混練押出機において、前記ダイにヒータを備え、当該ヒータにて前記ダイを加熱することを特徴とする。

【0017】

ヒータを用いてダイを適温に加熱すると、ダイ中に蓄えられたコンパウンドの温度低下による硬化を防止できるので、ダイからのコンパウンドの押し出しを容易かつ円滑に行うことができる。

【0018】

また本発明は、前記構成の混練押出機において、前記ダイを、前記加熱シリンダに直接又は他の部材を介して固着される固定部と、当該固定部に着脱可能に取り付けられる可変部とから構成し、前記可変部に前記コンパウンド押出口を開設したことを特徴とする。

【0019】

このように、コンパウンド押出口が開設された可変部を固定部に対して着脱可能に取り付ける構成にすると、コンパウンド押出口の形状が異なる適宜の可変部を選択することにより、ダイから押し出される１プレス分のコンパウンドの形状及びサイズを、製造しようとする繊維強化プラスチック成形品の形状及びサイズに合わせて適宜変更できる。よって、各種形状の繊維強化プラスチック成形品を高能率に製造できる。

【0020】

また本発明は、前記構成の混練押出機において、前記コンパウンド押出口の形成面及びその対向面を除く前記ダイの周囲を断熱板にて覆ったことを特徴とする。

【0021】

ダイの周囲を断熱板にて覆うと、ダイからの無駄な放熱を抑制できるので、ダイの内部に蓄えられたコンパウンドを適温に保持できる。また、電気ヒータを用いてダイを加熱する場合には、電気ヒータの省電力化を図ることができる。

【0022】

一方、本発明は、複合材プレス成形システムに関し、原料プラスチックの供給部と、当該供給部から供給される原料プラスチックに少なくとも強化繊維を含む充填剤を加えて混練し、生成されたコンパウンドを押し出す混練押出機と、当該混練押出機から供給される所定量のコンパウンドをプレス成形するプレス装置とを備えた複合材プレス成形システムにおいて、前記混練押出機として、加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能かつ前後進可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダの先端に配置されたダイと、前記ダイに開設されたコンパウンド押出口を開閉するシャッタ部材を備えたものを用い、前記混練押出機は、前記シャッタ部材を閉じた状態で、前記スクリュを回転駆動して、前記原料プラスチックと前記充填剤との混練を行い、前記加熱シリンダ内に所定量のコンパウンドが貯えられる毎に、前記シャッタを開き、かつ前記スクリュを前進駆動して、前記コンパウンド押出口より所定量のコンパウンドを外部に押し出し、しかる後に、前記シャッタを閉じて次回のコンパウンドの混練を行うという動作を繰り返すことを特徴とする。

【0023】

混練押出機にコンパウンド押出口を開閉するシャッタ部材を備え、当該シャッタ部材を開閉することによって、コンパウンドの混練と混練押出機からのコンパウンドの押し出しとを交互に行うと、混練押出機からコンパウンドを１プレス分ずつ押し出すことができるので、従来技術とは異なりコンパウンドを１プレス分の塊に切断するためのカッタが不要となる。従って、複合材プレス成形システムの構成を簡略化できて、複合材プレス成形システムの小型化及び低コスト化が図れると共に、カッタのメンテナンスを不要にできて、繊維強化プラスチック成形品の製造効率を高めることができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によると、混練押出機にコンパウンド押出口を開閉するシャッタ部材を備え、混練押出機からコンパウンドを１プレス分ずつ押し出せるようにしたので、コンパウンドを１プレス分ずつの塊に切断するためのカッタが不要となり、装置の小型化及び低コスト化と、繊維強化プラスチック成形品の製造効率の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】実施形態に係る複合材プレス成形システムの構成図である。

【図2】実施形態に係る混練押出機の側面図である。

【図3】実施形態に係る混練押出機に備えられるスクリュ駆動機構の平面図である。

【図4】実施形態に係る混練押出機に備えられるスクリュ駆動機構の側面図である。

【図5】実施形態に係る混練押出機の前方から見た要部斜視図である。

【図6】実施形態に係る混練押出機のシャッタ閉鎖状態の要部断面図である。

【図7】実施形態に係る混練押出機のシャッタ開放状態の要部断面図である。

【図8】実施形態に係る混練押出機の動作シーケンスを示す図である。

【図9】従来知られている複合材プレス成形システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明に係る複合材プレス成形システム及びこれに備えられる混練押出機の実施の形態について説明する。

【0027】

実施の形態に係る複合材プレス成形システムは、図１に示すように、プレミックス生成部１と、リール２と、プレミックス生成部１から供給されるプレミックス樹脂組成物３にリール２から引き出される強化繊維４を混練して押し出す混練押出機５と、混練押出機５から１プレス分ずつ押し出されるコンパウンド６をプレス成形して所要の繊維強化プラスチック成形品７を製造するプレス装置８と、混練押出機５から押し出されるコンパウンド６をプレス装置８まで移送するコンベア装置９を備えている。なお、上述の複合材プレス成形システムには、必要に応じて、フィラー及び充填剤の供給装置などの他の装置を備えることももちろん可能である。

【0028】

プレミックス生成部１としては、特許文献１に記載のプレミックス生成部１０１（図９参照）と同様のものを備えることができる。また、これに代えて、ホッパ内に貯蔵されたペレット状、フレーク状又は粉末状の原料プラスチックを直接混練押出機５内に供給するものを備えることもできる。このように、プレミックス生成部１については、繊維強化プラスチック成形品７の製造に適用されるコンパウンド６の種類に応じて適宜使い分けることができる。

【0029】

混練押出機５に供給するプレミックス樹脂組成物３又は原料プラスチックとしては、公知に属する任意の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を用いることができる。また、強化繊維４としては、ガラス繊維、カーボン繊維、合成繊維、金属繊維、有機繊維及び天然繊維を用いることができる。なお、ガラス繊維、カーボン繊維を用いる場合には、数百本のフィラメントをバインダで集束してなるストランドを用いることができる。また、数本〜数十本のストランドを引き揃えてリールに巻回したロービングを用いることもできる。

【0030】

プレス装置８は、固定金型８ａと可動金型８ｂとの間に、コンベア９を介して混練押出機５から移送されてくる１プレス分のコンパウンド６を挟み込み、可動金型８ｂを油圧等で固定金型８ａに押し付けて、所要の繊維強化プラスチック成形品７を製造する。プレス装置８については、公知に属する事項であり、かつ本発明の要旨でもないので、これ以上の説明を省略する。

【0031】

混練押出機５は、図２乃至図７に示すように、図示しない制御装置、電源装置及びエアコンプレッサなどが収納された箱状のフレーム１１と、フレーム１１上に固定されたベース盤１２と、ベース盤１２上に設置された箱状のカバーケース１３と、カバーケース１３内に収納されたスクリュ駆動機構１４とを備えている。スクリュ駆動機構１４は、図１及び図４に示すように、ベース盤１２の上面に設けられた案内レール１２ａに取り付けられる。スクリュ駆動機構１４は、加熱シリンダ取付板１５を含んで構成され、加熱シリンダ取付板１５には、加熱シリンダ１６が固定される。加熱シリンダ１６内には、図３に示すように、スクリュ駆動機構１４によって駆動されるスクリュ１７が回転可能かつ前後進可能に収納される。さらに、加熱シリンダ１６の先端部には、図５に示すように、コンパウンド押出口１８ａを有するダイ１８と、ダイ１８の表面側に配置され、コンパウンド押出口１８ａを開閉するシャッタ部材１９と、ダイ１８の表面に付着したコンパウンド６を掻き落とすスクレーパ２０と、シャッタ部材１９及びスクレーパ２０を駆動するシャッタ駆動機構２１が備えられる。

【0032】

スクリュ駆動機構１４は、図３及び図４に示すように、加熱シリンダ取付板１５と、これと対向に配置された移動板２２を有する。加熱シリンダ取付板１５は、案内レール１２ａに移動可能に固定される。これに対して、移動板２２は、案内レール１２ａに移動可能に取り付けられ、加熱シリンダ取付板１５に接近する方向及び加熱シリンダ取付板１５から離隔する方向に移動できるようになっている。移動板２２の幅方向には、２本のねじ軸２３、２４が所定の間隔を隔てて回転自在に保持されており、加熱シリンダ取付板１５には、これらのねじ軸２３、２４を螺合するナット体２５、２６が固着されている。ねじ軸２３、２４とナット体２５、２６とは、２組のボールねじ機構を構成する。さらに、移動板２２の上面には、スクリュ回転モータ２７及びスクリュ前後進モータ２８が取り付けられる。スクリュ回転モータ２７の回転軸２７ａには第１プーリ２９が固着され、スクリュ１７には第２プーリ３０が固着されていて、これら第１及び第２のプーリ２９、３０には第１タイミングベルト３１が輪掛けされる。また、スクリュ前後進モータ２８の回転軸２８ａには第３プーリ３２が固着されると共に、ねじ軸２３、２４にはそれぞれ第４及び第５のプーリ３３、３４が固着されており、第３プーリ３２と第４プーリ３３に第２タイミングベルト３５が輪掛けされると共に、第３プーリ３２と第５プーリ３４に第３タイミングベルト３６が輪掛けされる。

【0033】

従って、スクリュ回転モータ２７を回転駆動すると、その回転力が第１プーリ２９、第１タイミングベルト３１及び第２プーリ３０を介してスクリュ１７に伝達され、加熱シリンダ１６内でスクリュ１７が回転駆動される。また、スクリュ前後進モータ２８を回転駆動すると、その回転力が第３プーリ３２、第２タイミングベルト３５及び第４プーリ３３を介して第１ねじ軸２３に伝達されると共に、第３プーリ３２、第３タイミングベルト３６及び第５プーリ３４を介して第２ねじ軸２４に伝達される。これにより、第１及び第２のねじ軸２３、２４が第１及び第２のナット体２５、２６にねじ込まれて、移動板２２が加熱シリンダ取付板１５に接近する方向に前進する。

【0034】

加熱シリンダ１６は、内部にスクリュ１７を回転可能かつ前後進可能に収納可能な筒状に形成されており、図３に示すように、その基端側にプレミックス生成部１から供給されるプレミックス樹脂組成物２（原料プラスチック）の供給孔４１が開設されると共に、長さ方向の中間位置には強化繊維４の供給孔４２が開設されている。さらに、加熱シリンダ１６の外周には、図２に示すように、加熱シリンダ１６内の原料及びコンパウンドを適温に加熱するための複数のバンドヒータ４３が巻回されている。なお、加熱シリンダ１６に形成されるスクリュ挿入孔の断面形状は円形である。

【0035】

スクリュ１７は、外面にフライト（ねじ山）が形成された棒状の部材である。従って、このスクリュ１７を加熱シリンダ１６内で回転駆動すると、フライトの送り機能により、供給孔４１、４２から加熱シリンダ１６内に供給されたプレミックス樹脂組成物２及び強化繊維４が、加熱シリンダ１６の先端側に移送される。加熱シリンダ１６内に供給された各材料は、その移送の過程で混練されると共に、プレミックス樹脂組成物２がバンドヒータ４３の発熱、材料の混練に伴う剪断発熱及び摩擦熱によって可塑化され、所定のコンパウンド６が生成される。実施形態に係る混練押出機５も、従来例に係るＬＦＴ−Ｄ装置と同様に、加熱シリンダ１６内に強化繊維４としてエンドレス連続繊維を供給するので、コンパウンド６中に長繊維を多く残すことができ、高強度の繊維強化プラスチック成形品７を得ることができる。また、スクリュ１７を加熱シリンダ１６内で前進駆動することにより、コンパウンド押出口１８ａからコンパウンド６を押し出すことができる。

【0036】

ダイ１８は、図６及び図７に示すように、シリンダヘッド４４及び中継ブロック４５を介して、加熱シリンダ１６の先端部に取り付けられる。ダイ１８は、中継ブロック４５に取り付けられる固定部５１と、固定部５１に着脱自在に取り付けられる可変部５２とからなる。可変部５２には、図５に示すように、長円形のコンパウンド押出口１８ａが開設される。また、固定部５１には、加熱シリンダ１６側がスクリュ挿入孔に連通する円形で、可変部５２側がコンパウンド押出口１８ａに連通する長円形のコンパウンド流通孔５１ａが開設される。このように、ダイ１８を固定部５１及び可変部５２から構成すると、コンパウンド押出口１８ａの形状が異なる適宜の可変部を選択することにより、ダイ１８から押し出される１プレス分のコンパウンド６の形状及びサイズを、製造しようとする繊維強化プラスチック成形品の形状及びサイズに合わせて適宜変更できるので、プレス装置８による繊維強化プラスチック成形品７のプレス成形を適正化できると共に、バリの除去作業を軽減又は省略することができるので、繊維強化プラスチック成形品７の製造効率を高めることができる。なお、可変部５２の前面は、図６及び図７に示すように、円弧状に形成される。

【0037】

可変部５２の前面及びこれと対向する固定部５１の後面を除くダイ１８の周囲には、コンパウンド流通孔５１ａ内に蓄えられたコンパウンドを適温に加熱するためのカートリッジヒータ５３が設置される。また、カートリッジヒータ５３の周囲は、断熱板５４で覆われる。このように、ダイ１８の周囲にカートリッジヒータ５３を設置すると、コンパウンド流通孔５１ａ内に蓄えられたコンパウンドの硬化を防止できるので、ダイ１８からのコンパウンド６の押し出しを容易かつ円滑に行うことができる。また、カートリッジヒータ５３の周囲を断熱板５４で覆うと、ダイ１８からの無駄な放熱を抑制できるので、ダイ１８の内部に蓄えられたコンパウンド６を適温に保持できると共に、カートリッジヒータ５３の省電力化を図ることができる。

【0038】

シャッタ部材１９は、図５に示すように、可変部５２の前面を覆うに足る形状及び面積を有する長方形に形成されており、その内面は、可変部５２の前面にフィットする円弧形に形成される。また、シャッタ部材１９の外面中央部には、後述するエアシリンダ６６に連結される連結片１９ａが設けられる。シャッタ部材１９の内部には、図６及び図７に示すように、シャッタ加熱ヒータ５５が内挿される。このように、シャッタ部材１９の内部にヒータ５５を内挿すると、ヒータ５５を用いてシャッタ部材１９及びスクレーパ２０を適温に加熱できるので、シャッタ部材１９に接するコンパウンドの温度低下に伴う硬化を防止できて、ダイ１８の前面からのコンパウンドの掻き落としを容易に行うことができる。シャッタ部材１９の内面は、可変部５２の前面に接する位置に配置され、可変部５２の前面に沿って上下方向に回動される。

【0039】

一方、スクレーパ２０は、可変部５２の横幅よりも長い角棒状に形成されていて、シャッタ部材１９の下辺に取り付けられる。スクレーパ２０の下辺部は、エッジ状に形成されていて、可変部５２の前面に付着したコンパウンド６を掻き落としやすくなっている。スクレーパ２０の下辺は、可変部５２の前面に接する位置に配置され、可変部５２の前面に沿って上下方向に回動される。このように、シャッタ部材１９の一辺にスクレーパ２０を備えると、可変部５２の表面に付着したコンパウンドの掻き落としが容易になるので、１プレス分のコンパウンド６を正確に取り出すことができる。また、可変部５２の表面に付着したコンパウンド６を掻き落とせることから、可変部５２のメンテナンスが容易になって、繊維強化プラスチック成形品の製造効率を高めることができる。

【0040】

シャッタ駆動機構２１は、図５乃至図７に示すように、先端にシャッタ部材１９及びスクレーパ２０が取り付けられ、他端が連結ピン６１を介してダイ１８の側方部分に旋回可能に軸支されたアーム部材６２と、先端がダイ１８の側面部分に固着された下向きコの字形のスタンド部材６３と、スタンド部材６３の上面に相平行に起立された２本の支持部材６４と、連結ピン６５を介して支持部材６４に回動可能に取り付けられたエアシリンダ６６と、連結ピン６７を介してエアシリンダ６６のピストンロッド６６ａとシャッタ部材１９に設けられた連結片１９ａとを回動可能に連結する連結部材６８とからなる。なお、スタンド部材６３は、ダイ１８の下側に向けて取り付けることもできる。また、エアシリンダ６６のピストンロッド６６ａをシャッタ部材１９に連結する構成に代えて、アーム部材６２に連結する構成とすることもできる。本例のシャッタ駆動機構２１は、シャッタ部材１９及びスクレーパ２０の駆動源としてエアシリンダ６６を備えたが、油圧駆動源や電動駆動源を用いることもできる。

【0041】

エアシリンダ６６を伸長した状態においては、図６に示すように、シャッタ部材１９が可変部５２の前面と対向する位置に回動され、コンパウンド押出口１８ａがシャッタ部材１９によって閉止される。この状態においては、コンパウンド押出口１８ａがシャッタ部材１９によって閉止されているので、スクリュ１６を回転駆動してもコンパウンド押出口１８ａからコンパウンド６が押し出されることがなく、コンパウンド６の混練及び計量が可能になる。エアシリンダ６６を伸長状態から収縮状態に切り換えると、アーム部材６２が連結ピン６１を中心として回動し、図７に示すように、シャッタ部材１９及びスクレーパ２０が上方に移動されて、コンパウンド押出口１８ａが開放される。よって、コンパウンド押出口１８ａからのコンパウンド６の押し出しが可能になる。

【0042】

実施の形態に係る混練押出機５は、図８に示すように、シャッタ部材１９によりコンパウンド押出口１８ａの閉止と、プレミックス樹脂組成物２と強化繊維４を含むコンパウンド６の可塑化、混練及び計量と、シャッタ１９の開放と、コンパウンド押出口１８ａからのコンパウンド６の押し出しと、シャッタ部材１９によるコンパウンド押出口１８ａの閉止とをこの順に行う。シャッタ部材１９の開閉は、エアシリンダ６６を伸縮することにより行われる。また、コンパウンドの可塑化及び混練は、インライン式の射出成形機と同様に、スクリュ回転モータ２７を用いてスクリュ１７を回転駆動することにより行われ、コンパウンドの計量は、スクリュ１７の前方に送られるコンパウンドの圧力により、スクリュ１７を設定位置まで後退させることにより行われる。さらに、コンパウンド６の押し出しは、スクリュ前後進モータ２８を用いてスクリュ６を前進駆動することにより行われる。スクリュ回転モータ２７及びスクリュ前後進モータ２８の駆動制御、並びに、バンドヒータ４３、カートリッジヒータ５３及びシャッタ加熱ヒータ５５の通電制御は、フレーム１１内に備えられた図示しない制御装置により行われる。

【0043】

実施の形態に係る混練押出機５は、ダイ１８に開設されたコンパウンド押出口１８ａを開閉するシャッタ部材１９を備え、当該シャッタ部材１９を開閉することによって、コンパウンド６の混練と混練押出機５からのコンパウンド６の押し出しとを交互に行うので、コンパウンド６を１プレス分ずつ押し出すことができる。よって、混練押出機からコンパウンドを連続的に押し出す場合とは異なり、コンパウンドを１プレス分の塊に切断するためのカッタが不要となり、複合材プレス成形システムに備えられるコンパウンド供給装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。また、カッタが不要であることから、コンパウンド供給装置のメンテナンスが容易になって、繊維強化プラスチック成形品７の製造効率を高めることができる。

【0044】

上記の実施の形態においては、コンパウンドの原料プラスチックとして熱可塑性樹脂を用いる場合を例にとって説明したが、熱硬化性樹脂を用いても、同様に実施可能である。また、上記の実施の形態においては、強化繊維を連続供給してコンパウンドを生成する場合を例にとって説明したが、チョップドファイバー（カットファイバー）を用いてコンパウンドを生成することもできる。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は、繊維強化プラスチック成形品の製造に適用できる。

【符号の説明】

【0046】

１ プレミックス生成部
２ リール
３ プレミックス樹脂組成物又は原料プラスチック
４ 強化繊維
５ 混練押出機
６ コンパウンド
７ 繊維強化プラスチック成形品
８ プレス装置
９ コンベア
１１ フレーム
１４ スクリュ駆動機構
１６ 加熱シリンダ
１７ スクリュ
１８ ダイ
１８ａ コンパウンド押出口
１９ シャッタ部材
２０ スクレーパ
２１ シャッタ駆動機構
２７ スクリュ回転モータ
２８ スクリュ前後進モータ
４３ バンドヒータ
５３ カートリッジヒータ
５５ シャッタ加熱ヒータ
６２ アーム部材
６６ エアシリンダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】