特開 2022-165534 可塑化装置の材料供給装置および可塑化装置の材料供給方法

(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】P2022165534

(43)【公開日】2022-11-01

(54)【発明の名称】可塑化装置の材料供給装置および可塑化装置の材料供給方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/18 20060101AFI20221025BHJP

【ＦＩ】

B29C45/18

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021070907

(22)【出願日】2021-04-20

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-10-21

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】永田 幹男

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AB25

4F206JA07

4F206JE16

4F206JF02

4F206JF12

4F206JF23

4F206JF46

4F206JF51

4F206JL02

4F206JM01

4F206JN03

4F206JQ72

(57)【要約】

【課題】ホッパ等の貯留部から次工程への繊維材料を供給する際の供給不良を抑制する。
【解決手段】繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒがそれぞれ別の貯留部２６，５０から供給される可塑化装置１１の材料供給装置１２において、繊維材料Ｆを貯留する貯留部２６と、前記貯留部２６の下方に設けられ複数の針状部材３９が設けられた回転供給部３２と、前記回転供給部３２を回転または循環回転駆動するモータ３６と、前記モータ３６の駆動を制御可能な制御部３７と、前記回転供給部３２の下方または一側に設けられ前記回転供給部３２の針状部材３９に絡んだ繊維材料Ｆを除去する除去部４３と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維材料と樹脂材料がそれぞれ別の貯留部から供給される可塑化装置の材料供給装置において、
繊維材料を貯留する貯留部と、
前記貯留部の下方に設けられ複数の針状部材が設けられた回転供給部と、
前記回転供給部を回転または循環回転駆動するモータと、
前記モータの駆動を制御可能な制御部と、
前記回転供給部の下方または供給路とは反対側に設けられ前記回転供給部の複数の針状部材に絡んだ繊維材料を除去する除去部と、を備えた可塑化装置の材料供給装置。

【請求項2】

平行方向に向い合う側壁部を備えたホッパが備えられ、
前記ホッパの上部内側に前記貯留部が設けられ、
前記ホッパの中間部内側の前記側壁部の間に前記回転供給部の複数の針状部材が突設されたローラの回転軸が保持された、請求項１に記載の可塑化装置の材料供給装置。

【請求項3】

前記ホッパの下部には、フィードスクリュと、該フィードスクリュを回転駆動するフィードスクリュ回転用モータと、該フィードスクリュ回転用モータの回転駆動を制御可能な制御部を備えたフィードスクリュ機構が備えられ、
前記フィードスクリュ機構から供給される繊維材料が樹脂材料と合流して可塑化装置に供給される、請求項２に記載の可塑化装置の材料供給装置。

【請求項4】

繊維材料と樹脂材料がそれぞれ別の貯留部から供給される可塑化装置の材料供給方法において、
繊維材料を貯留する貯留部と、
前記貯留部の下方に設けられ複数の針状部材が設けられた回転供給部と、
前記回転供給部を回転または循環回転駆動するモータと、
前記モータの駆動を制御可能な制御部とが備えられ、
前記制御部はモータの回転速度、回転数、回転時間、回転のタイミングの少なくとも一つを制御して繊維材料の供給量の制御を行う、
可塑化装置の材料供給方法。

【請求項5】

前記繊維材料の供給量の制御は、可塑化装置のフィードゾーンのスクリュの溝部と加熱シリンダの内孔の間に前記繊維材料と前記樹脂材料が完全に充満していない飢餓状態を保って可塑化が行われるように制御される、請求項４に記載の可塑化装置の材料供給方法。

【請求項6】

前記繊維材料は、強化繊維樹脂の成形物を再処理して繊維材料のみが取り出されたリサイクル繊維材料である、請求項４または請求項５に記載の可塑化装置の材料供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維材料と樹脂材料がそれぞれ別の貯留部から供給される可塑化装置の材料供給装置および可塑化装置の材料供給方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、繊維材料と樹脂材料がそれぞれ別の貯留部から供給される可塑化装置の材料供給装置としては特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。

【0003】

特許文献１には、ホッパが取り付けられたフィード装置から炭素繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒがそれぞれ攪拌装置に供給されて攪拌されて可塑化装置に供給されることが記載されている。また特許文献２には、ホッパが取り付けられ供給量を調節可能なフィード装置から炭素繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒが供給量を調節して可塑化装置に飢餓供給し、飢餓成形を行うことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－７２９５９号公報

【特許文献2】特開２０１９－４８４３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら特許文献１および特許文献２の材料供給装置はいずれも繊維材料が貯留されるホッパから次工程のフィード装置に向けては繊維材料等を自然落下させるものであった。そのためホッパから次工程のフィード装置等への繊維材料の供給量の制御ができないものであった。具体的には前記特許文献１および特許文献２の材料供給装置においては、フィードスクリュの溝から溢れた繊維材料がホッパの細径部分でブリッジ状の塊となり、繊維材料の落下が良好にできない場合があった。また取り分け成形物を再処理して繊維材料のみが取り出されたリサイクル繊維材料の場合は、サイジング材等が付着されていない場合が殆どであり、比重が軽いこともあり、ホッパ等の貯留部から次工程への繊維材料を供給する際に供給不良が発生しやすかった。

【0006】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の請求項１に記載の可塑化装置の材料供給装置は、繊維材料と樹脂材料がそれぞれ別の貯留部から供給される可塑化装置の材料供給装置において、繊維材料を貯留する貯留部と、前記貯留部の下方に設けられ複数の針状部材が設けられた回転供給部と、前記回転供給部を回転または循環回転駆動するモータと、前記モータの駆動を制御可能な制御部と、前記回転供給部の下方または供給路とは反対側に設けられ前記回転供給部の複数の針状部材に絡んだ繊維材料を除去する除去部と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の可塑化装置の材料供給装置は、繊維材料と樹脂材料がそれぞれ別の貯留部から供給される可塑化装置の材料供給装置において、繊維材料を貯留する貯留部と、前記貯留部の下方に設けられ複数の針状部材が設けられた回転供給部と、前記回転供給部を回転または循環回転駆動するモータと、前記モータの駆動を制御可能な制御部と、前記回転供給部の下方または供給路とは反対側に設けられ前記回転供給部の複数の針状部材に絡んだ繊維材料を除去する除去部と、を備えるので良好な繊維材料の供給が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態の可塑化装置の材料供給装置の断面図である。

【図2】本実施形態の可塑化装置の材料供給装置の要部の断面図である。

【図3】本実施形態の可塑化装置の材料供給装置の要部の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本実施形態の可塑化装置の材料供給装置について図１ないし図３を参照して説明する。本実施形態の可塑化装置１１の材料供給装置１２は、繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒというように繊維材料と樹脂材料がそれぞれ別の貯留部から供給される可塑化装置の材料供給装置である。

【0011】

先に図１を参照して可塑化装置１１について説明する。本実施形態の可塑化装置は、射出成形機の射出装置である。射出装置の加熱シリンダ１３は、所定肉厚の円筒部材であり、ヒータ１３ａと図示しない熱電対がそれぞれ複数配設され、各ヒータ１３ａのゾーンごとに温度制御が可能となっている。そして加熱シリンダ１３の軸方向の中心に設けられた内孔１３ｂには計量および射出用のスクリュ１４が回転可能かつ前後進可能に配設されている。スクリュ１４にはフライト１４ａが設けられ，フライト１４ａ同士の間は溝部１４ｂが形成されている。またスクリュ１４は、後方から前方に向けてフィードゾーン１４ｃ、コンプレッションゾーン１４ｄ、メタリングゾーン（図示せず）が形成されている。そしてスクリュ１４は、計量時には前記フィードゾーン１４ｃに供給されたリサイクル炭素繊維材料等の繊維材料Ｆを含む樹脂材料Ｒを混練・可塑化しながらスクリュ１４前方の内孔１３ｂ内に送り溶融材料として貯留し、射出時はスクリュ１４の前進により前記貯留した溶融材料を図示しない金型内のキャビティ内へ射出する役割を有する。

【0012】

加熱シリンダ１３の前方には図示しないノズルが固着されており、前記射出の際はノズルを介してキャビティへの射出がなされる。また加熱シリンダ１３の後部寄りの上部には材料を供給する材料供給孔１６が設けられている。そして加熱シリンダ１３の材料供給孔１６の部分の周囲には、ハウジング部１５（前プレート）が固着されている。ハウジング部１５のうち前記加熱シリンダ１３の材料供給孔１６に接続される部分には、材料供給装置１２に接続される材料供給口１７が設けられている。

【0013】

射出成形機の可塑化装置１１である射出装置の駆動部等については公知であるので図示しての説明は省略するが、スクリュ１４を回転させるための計量用サーボモータ（計量用モータ）、スクリュ１４を前後進させるための図示しない射出用サーボモータ、射出時や計量時にスクリュ１４の軸方向にかかる力を検出する図示しないロードセル、射出装置全体を前後進させるとともにノズルを金型のノズルタッチ面に向けて押圧する図示しないノズルタッチ機構などが設けられている。計量用サーボモータと射出用サーボモータには回転数（回転角度）を検出するロータリエンコーダが備えられている。また前記計量用サーボモータおよび射出用サーボモータのロータリエンコーダやロードセル等は、可塑化装置１１等を制御するコントローラである制御部３７に接続されている。

【0014】

次に材料供給装置１２について説明する。本実施形態の材料供給装置１２は、貯留部を備えた繊維材料の供給装置２１、繊維材料のフィード装置２２、貯留部を備えた樹脂材料の供給装置２３、樹脂材料のフィード装置２４、繊維材料のフィード装置２２と樹脂材料のフィード装置２４からそれぞれ供給された繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒが混合される混合部である供給筒部１８からなっている。上記のうち貯留部を備えた繊維材料の供給装置２１が本発明の要部となる部分である。

【0015】

貯留部を備えた繊維材料の供給装置２１は、外殻部としてのホッパ２５を備えている。ホッパ２５への繊維材料Ｆの供給は、別の空気搬送等の供給装置によるものでもよく、作業者が直接繊維材料Ｆを供給するものでもよい。ホッパ２５は、上部２５ａおよび中間部２５ｂが水平方向の断面が矩形の箱型構造となっている。そしてホッパ２５の下部２５ｃは、下方に向けてホッパ内の容積が減少するように傾斜面またはテーパー面となっている。ホッパ２５は鉄やステンレス製の薄板で構成されているが、樹脂、ガラス、木など他の材質で構成されているものでもよい。

【0016】

ホッパ２５の上部２５ａ内側は、供給された繊維材料Ｆを溜めておく貯留部２６となっている。図３に示されるようにホッパ２５は、平行方向に向かい合う垂直方向の面を備えた側壁部２７，２８を備えている。また前記２面の側壁部２７，２８の端部同士を接続する２面の側壁部２９，３０もまた平行方向に向かい合う垂直方向の面を備えている。一方の側壁部２９の側の上部２５ａの内側には、繊維材料Ｆの供給方向を中央側に絞るための斜め壁部３１が取り付けられており、貯留部２６は、下方に向かうほど中央に向けて絞られ、水平方向の断面が狭くなっている。なお垂直方向の側壁部２９と斜め壁部３１は必須ではなく、側壁部２９自体が傾斜していてもよい。

【0017】

また本実施形態では、ホッパ２５の斜め壁部３１と対向する側の側壁部３０は、上部２５ａと中間部２５ｂにおいて２枚構造となっている。そして内側の側壁部３０ａは図２の矢印Ａに示されるように外側の側壁部３０ｂに対して移動可能となっており、貯留部２６の断面積や後述する回転供給部３２のローラ３３と側壁部３０ａの間の間隔が変更可能となっている。なお移動可能な内側の側壁部３０ａについては必須のものではなく、側壁部３０は１枚構造でもよい。また側壁部３０については垂直方向のものに限定されず、ホッパ２５の上部が広がっており、中間部に向けて貯留部２６が狭くなるような傾斜面を備えたものでもよい。前記貯留部２６には繊維材料Ｆの有無を検出するレベルセンサを設けてもよい。

【0018】

ホッパ２５の中間部２５ｂには回転供給部３２が設けられている。より具体的には平行方向に向い合う側壁部２７，２８の間には回転供給部３２のローラ３３の回転軸３４が回転自在に保持されている。回転軸３４は両側の側壁部２７，２８にそれぞれ設けられたベアリングからなる軸支部３５を介して取付られていてもよく、両側の側壁部２７，２８が厚肉に形成され、側壁部２７，２８の厚肉部に形成された挿通孔のみからなる軸支部に回転自在に挿通されたものでもよい。回転軸３４の一方の端部は前記軸支部３５からホッパ２５外に向けて突出しており、ホッパ２５外に設けられたモータ３６により回転可能となっている。従ってモータ３６の駆動による回転軸３４の回転とともにローラ３３も図２の矢印Ｂの方向に回転される。モータ３６はサーボモータであることが好ましく、サーボアンプを含む材料供給装置１２を制御するコントローラである制御部３７に接続されている。そして前記制御部３７は、モータ３６の回転駆動を制御可能となっている。

【0019】

より具体的には、前記制御部はモータの回転速度、回転数、回転時間、回転のタイミングの少なくとも一つを制御する。ここにおいてモータの回転速度には加速度なども含まれる。回転のタイミングとは他のフィード装置等の作動とタイミングを連動させるものなどである。なお本発明におけるモータ３６の回転数の制御は、単に電流値を制御するようなオープン制御のものも含まれる。またモータ３６の回転時間や回転のタイミングの制御についてはモータ３６に送られる電流のオン・オフ制御も含まれる。

【0020】

ホッパ２５の中間部２５ｂに水平方向に設けられる回転軸３４には、ローラ３３が固着されている。ローラ３３は鉄やステンレス等の金属製であり、ローラ３３の円筒面３３ａに硬質ゴム等の基布３８の多数の針状部材３９が形成された剣山状の針布４０を巻き付け、図示しないボルトや接着剤により固定することにより回転供給部３２が形成されている。針布４０は、多数のＵ字状の金属部材の２本の針状部材３９が、基布３８の裏面側から表面側に突出されることにより形成されるものが多い。ただしローラ３３に設けられる針状部材３９は針布４０を用いずに複数の針状部材３９を円筒面３３ａに固定したものでもよい。

【0021】

本実施形態のローラ３３の外周面３３ｂに突設形成される針状部材３９の形状については、繊維材料Ｆが絡んで外れなくなることを防止するために、それぞれ分岐はされておらず先端が尖った釘状の形状をしている。針状部材３９は、長さが１５ｍｍ、太さ１．５ｍｍである。針状部材３９の長さは、繊維材料Ｆとの関係で最適のものが選定されるのでこれに限定されるものではないが、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、更に好ましくは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが望ましい。また針状部材３９は、繊維材料Ｆの平均長さとの関係においては、これに限定されるものではないが、繊維材料Ｆの平均長さ以上であって繊維材料Ｆの平均長さの１０倍以下であることが好ましい。針状部材３９の長さが短すぎると、針状部材３９の間に繊維材料Ｆが良好に絡まず繊維材料Ｆの供給に支障が生じる場合がある。また針状部材３９の長さが長すぎると、針状部材３９に絡んだ繊維材料を除去させにくくなり、こちらも繊維材料Ｆの供給に支障が生じる場合や、繊維材料Ｆの供給量の供給量の微調整が行いにくくなる場合がある。なおローラ３３と針状部材３９の関係は、ローラ３３の外周側が針状となっていればよいので、針状部材３９が根元から分岐したものを除外するわけではない。

【0022】

また本実施形態における針状部材３９同士の間隔は、これに限定されるものではないが、基布３８の表面において、回転軸３４の軸方向における針状部材３９同士の間隔が１０ｍｍ、回転軸３４に直交する方向（帯状の針布４０の長さ方向）における針状部材３９同士の間隔が１０ｍｍとなっている。また基布３８の表面における針状部材３９同士の間隔は、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下、更に好ましくは５ｍｍ以上１３ｍｍ以下であることであることが望ましい。針状部材３９同士の間隔は、繊維材料Ｆの平均長さとの関係においては、これに限定されるものではないが、繊維材料Ｆの平均長さ以上であって５倍以下が好ましい。針状部材３９同士の間隔が小さすぎると、複数の針状部材３９の間に繊維材料が絡みにくくなるか、または針状部材３９の間に絡んだ繊維材料Ｆを除去させにくくなる場合がある。また針状部材３９同士の間隔が大きすぎるとローラ３３を回転させる前に針状部材３９同士の間から繊維材料Ｆが自重落下してしまう場合がある。またローラ３３の直径は、これに限定されるものではないが、３０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下が好ましい。

【0023】

なお、ローラ３３は、真円の円筒面を備えたものに限定されない。また回転供給部３２については、２軸以上の回転軸の間に複数の針状部材が設けられたベルトが掛け渡されたものでもよい。その場合はベルト自体が針布からなっているものでもよい。そしていずれかの回転軸がモータにより駆動されることにより、ベルト式の回転供給部３２のベルトが複数の軸の間で循環回転駆動される。その場合、回転軸の間のベルトの直線部分は、水平でもよく供給方向に向けて下降するように傾斜していてもよい。いずれにしてもベルト式の回転供給部３２の上方が貯留部２６となり、下方が材料落下空間部４２となる。

【0024】

回転供給部３２のローラ３３の回転供給時に針状部材３９が上方から下方に向けて回転移動する側には、ホッパ２５の側壁部３０のうちの移動可能な側壁部３０ａが回転軸３４と平行に対向形成されている。そして前記側壁部３０ａとローラ３３の間の部分が繊維材料Ｆの供給路４１となっている。この供給路４１の部分における針状部材３９の先端３９ａと側壁部３０ａの壁面との間隔は、先端３９ａが側壁部３０ａの壁面に当接しない最低の間隔でもよいが、繊維材料Ｆの平均長さの１／２程度の隙間が存在していてもよい。

【0025】

ホッパ２５において回転供給部３２が設けられる中間部２５ｂよりも下側の下部２５ｃは、材料落下空間部４２となっている。そして回転供給部３２のローラ３３の下方の材料落下空間部４２には、除去部４３が設けられている。本実施形態では、平行方向に向い合う側壁部２７，２８の軸支部の間には除去部４３のローラ４４の回転軸４５が回転自在に保持されている。ローラ４４についても回転供給部３２のローラ３３と同様に針布４６が巻き付けられることにより針状部材４７が複数形成されている。また除去部４３のローラ４４の回転軸４５の一方の端部４５ａは前記軸支部からホッパ２５外に向けて突出しており、ホッパ２５外に設けられたサーボモータ等のモータ４９により回転可能となっている。従ってモータ４９の駆動による回転軸４５の回転とともにローラ４４も、図２の矢印Ｃの方向に回転される。またモータ４９は制御部３７に接続され、モータ３６と同様に、モータ４９のモータの回転速度、回転数、回転時間、回転のタイミングの少なくとも一つを制御可能となっている。

【0026】

回転供給部３２のローラ３３に形成された針状部材３９が設けられる位置と、除去部４３のローラ４４に形成された針状部材４７が設けられる位置は、回転軸の軸方向において一致しておらず、両方のローラ３３，４４がそれぞれのモータ３６，４９により回転された際に双方の針状部材３９，４７同士が干渉して接触せず、回転供給部３２の針状部材３９と針状部材３９の間に、除去部４３のローラ４４に形成された針状部材４７が挿入されるようになっている。また回転供給部３２のローラ３３を回転させるモータ３６と除去部４３のローラ４４を回転させるモータ４９は、一つのモータを駆動源として別のベルト等の駆動力伝達機構により両方のローラ３３，４４を同時に回転させるものでもよい。

【0027】

なお除去部４３のローラ４４が設けられる位置は、ローラ３３の針状部材３９が通過する供給路４１とは反対側の回転供給部３２のローラ３３の回転時に針状部材３９が下方から上方に向けて回転移動される側であってもよい。また除去部４３は、回転可能なローラではなく、複数の針状部材を備えた櫛歯状の針状部材が固定的に設けられたものでもよい。その場合回転供給部３２の針状部材３９と針状部材３９の間に前記櫛歯状の針状部材が挿入されるようになっている。

【0028】

ホッパ２５の材料落下空間部４２は、ホッパ２５の中間部２５ｂの水平方向の断面が同じ部分から、前記断面が徐々に小さくなるホッパ２５の下部２５ｃにかけて形成されている。この部分では上記したように回転供給部３２のローラ３３の針状部材３９から繊維材料Ｆを除去する必要があるので、繊維材料Ｆを滞留させない空間となっている。また回転供給部３２のローラ３３と側壁部２９の間、または前記ローラ３３と側壁部２９と斜め壁部３１の間のホッパ２５内部には一定の空間部が形成されている。またホッパ２５の下部２５ｃの下端は縮径されて繊維材料Ｆの排出口４８が設けられている。なおこのホッパ２５の下部２５ｃの部分に繊維材料Ｆの有無を検出するレベルセンサを設けてもよく、排出口４８についても開閉するシャッタを設けてもよい。更には繊維材料Ｆを含むホッパ全体の重量をロードセルにより計測可能としてもよい。またホッパとは、内部空間を備えたものであれば、市販されるホッパの概念以外のものでもよい。

【0029】

次に材料供給装置１２の貯留部を備えた繊維材料の供給装置２１以外の部分について説明する。貯留部を備えた繊維材料の供給装置２１のホッパ２５の排出口４８は、繊維材料のフィード装置２２の上部の供給口５１に接続されている。繊維材料のフィード装置２２の供給筒５２は、水平方向または供給口とは反対側の排出口５４側が上側となるように傾斜して設けられ、前記供給筒５２の内部にフィードスクリュ５３が回転可能に設けられる。そしてフィードスクリュ５３はサーボモータ等のモータ５５により回転数が制御可能となっている。また繊維材料のフィード装置２２の排出口５４は、繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒが混合される混合部の供給筒部１８に接続されている。なお繊維材料のフィード装置２２は、重量計測して供給量を制御することのできる重量フィーダとしてもよい。

【0030】

また貯留部２６とは別の貯留部を備えた樹脂材料の供給装置２３は、一般的には内部に貯留部５０を備えたホッパ５６であり、ホッパ５６の下部の排出口５７は樹脂材料のフィード装置２４に接続されている。なお樹脂材料の供給装置２３の排出口５７やその近傍には、樹脂供給を制御するシャッタや大気連通を制御する機構が設けられる場合もある。樹脂材料のフィード装置２４については、繊維材料のフィード装置２２と同様であり、供給筒５８の内部にフィードスクリュ５９を備え、フィードスクリュ５９はモータ６０により回転駆動される。なお繊維材料のフィード装置２２と樹脂材料のフィード装置２４で、フィードスクリュ５３，５９は同じ形状のものでもよいが、別の形状のものにしてもよい。樹脂材料のフィード装置２４の排出口６１もまた繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒが混合される混合部である供給筒部１８に接続されている。

【0031】

本実施形態において混合部は内部が空洞の供給筒部１８であり、供給筒部１８の下端は、可塑化装置１１の材料供給口１７に接続されている。なお特許文献１のように混合部の部分にぞれぞれの材料を攪拌する回転体等の材料攪拌部を設けてもよい。また繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒは別の材料供給口から加熱シリンダ１３内に供給されるようにしてもよい。

【0032】

なお本発明において材料供給装置１２の繊維材料のフィード装置２２と樹脂材料のフィード装置２４は必須のものではなく、繊維材料Ｆは貯留部を備えた繊維材料の供給装置２１から直接、可塑化装置１１に投入されるものでもよい。また樹脂材料Ｒについても貯留部を備えた材料の供給装置２３から直接、可塑化装置１１に投入されるものでもよい。また繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒは材料供給装置１２において合流・混合されて可塑化装置１１に供給されるものではなく、可塑化装置１１の別個の供給孔からそれぞれ繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒが供給されるものでもよい。

【0033】

次に本発明の可塑化装置１１の材料供給方法、取りわけ貯留部を備えた繊維材料の供給装置２１による繊維材料Ｆの供給方法について説明する。本発明において使用される繊維材料Ｆは、長短が含まれる場合があるがある長さを備えた繊維材料の集合体であり、ロービングからそのまま送り出されるエンドレス状の繊維材料は対象ではない。繊維材料Ｆは樹脂と混合されて成形される強化繊維樹脂であり、炭素繊維、ガラス繊維、ポリイミド繊維、アラミド繊維などが相当する。

【0034】

また特に本発明は、強化繊維樹脂の成形物を再処理して繊維材料のみが取り出されたリサイクル繊維材料の材料供給に適している。リサイクル炭素繊維などのリサイクル繊維材料は、一例として最長の繊維の長さが３０ｍｍ以内であり平均繊維長さが３ｍｍから６ｍｍ程度の繊維の集合体である。そしてリサイクル繊維材料は、サイジング材などが添加されていないことが一般的であるので、比重も小さく、そのままホッパに投入しても良好に落下しないでホッパの中間部や下部にブリッジ状に堆積してしまうことも多い。

【0035】

また特に本発明は、飢餓成形の際の繊維材料Ｆの供給に適している。飢餓成形の場合の繊維材料Ｆの供給量の制御は、可塑化装置１１のスクリュ１４のフィードゾーン１４ｃの溝部１４ｂと加熱シリンダ１３の内孔１３ｂの間に繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒが完全に充満していない飢餓状態を保って可塑化が行われるように制御される。

【0036】

リサイクル炭素繊維からなる繊維材料Ｆ（以下は単に繊維材料Ｆと記載する）は、材料供給装置１２の貯留部を備えた繊維材料の供給装置２１のホッパ２５の貯留部２６に前工程の供給装置または作業者により供給される。また同様に貯留部５０を備えた樹脂材料の供給装置２３のホッパ５６の貯留部５０にも樹脂ペレットからなる樹脂材料Ｒが供給される。樹脂材料Ｒは、熱可塑性樹脂が好適に用いられるが熱硬化性樹脂であってもよい。また樹脂材料Ｒは、バージン樹脂材料であってもリサイクル樹脂材料であってもよい。

【0037】

ホッパ２５の貯留部２６に供給された繊維材料Ｆは、その一部が回転供給部３２のローラ３３の針状部材３９の間に挟まった状態となっているが、ローラ３３が回転されない状態では、供給路４１を介して下方に向けて落下されない。そしてモータ３６が駆動させてローラ３３が図２の矢印Ｂの方向に回転されると、ローラ３３の針状部材３９に挟まった繊維材料Ｆは、供給路４１の部分を針状部材３９とともに上方から下方に向けて通過しローラ３３の下方の材料落下空間部４２へと送られる。

【0038】

この際のモータ３６は、制御部３７によりモータ３６の回転速度、回転数、回転時間、回転のタイミングの少なくとも一つが制御される。より具体的には繊維材料Ｆの供給量は、モータ３６がサーボモータの場合、回転速度と回転時間により制御される。ただしローラ３３の回転数だけ別の検出手段により検出し、ローラ３３の回転数が所定の値に到達した時点でモータ３６の駆動を停止するようにしてもよく、モータ３６の回転駆動の制御方法は限定されない。またモータ３６の駆動による繊維材料Ｆの供給は、成形サイクルに同期させて、ほぼ１成形分を供給するようにしてもよく、所定の飢餓成形の条件を保つように供給してもよい。

【0039】

回転前にローラ３３の針状部材３９の上部や針状部材３９同士の間に挟まっていた繊維材料Ｆは、ローラ３３が約１／２回転して針状部材３９が下向きになって材料落下空間部４２に送られると、過半の繊維材料Ｆは自重によりローラ３３から落下して、排出口４８を介して繊維材料のフィード装置２２の供給口５１に向けて送られる。ただし一部の繊維材料Ｆは、ローラ３３の針状部材３９の間に絡んだ状態となっている。

【0040】

また回転供給部３２のローラ３３の回転の際、同時に除去部４３のローラ４４もモータ４９の駆動により図に示される矢印Ｃの方向に回転される。本実施形態では、図２に示されるように、回転供給部３２のローラ３３の回転方向と、除去部４３のローラ４４の回転方向は同じ方向である。そのためローラ３３の下側における針状部材３９の移動方向とローラ４４の上側における針状部材４７の移動方向は逆方向となる。そして回転供給部３２のローラ３３の針状部材３９の間に絡んだ繊維材料Ｆは、除去部４３のローラ４４の針状部材４７が、ローラ３３の針状部材３９と針状部材３９の間を通過することにより、針状部材４７に捕集されて除去される。また除去部が固定的に設けられた櫛歯状の針状部材である場合も同様にローラ３３の針状部材３９に絡んだ繊維材料Ｆを除去できる。また除去部４３のローラ４４の回転方向は、ローラ３３の回転方向と別方向（針状部材が交錯する部分では針状宇部材同士は同方向に回転移動）であっても両者の回転速度に大きな差を設けて、同様にローラ３３の針状部材３９に絡んだ繊維材料Ｆを除去するようにしてもよい。

【0041】

この繊維材料Ｆの供給の際、ホッパ２５の材料落下空間部４２内に繊維材料Ｆが充満してしまうと、回転供給部３２のローラ３３の針状部材３９に絡んだ繊維材料Ｆが除去できなくなるので、該繊維材料Ｆが材料落下空間部４２内に滞留しないで最適量が供給されるように、制御部３７によりモータ３６の回転速度等が制御される。

【0042】

またホッパ２５の貯留部２６の側では、繊維材料Ｆがローラ３３の針状部材３９に絡められて供給路４１に送られるたびに、上方から新しい繊維材料Ｆが自重により落下してくる。そして新しい繊維材料Ｆは、繊維材料Ｆが除去されて１回転してきたローラ３３の針状部材３９により次々と絡められて供給路４１を経由してホッパ２５の下部２５ｃの材料落下空間部４２へ送られる。この回転供給部３２により繊維材料Ｆの供給はモータ３６が停止するまで継続される。そして繊維材料のフィード装置２２に供給された繊維材料Ｆは、制御部３７により制御されるモータ５５の回転駆動により、混合部である供給筒部１８および材料供給口１７等を経て可塑化装置１１の加熱シリンダ１３の内孔１３ｂに供給される。

【0043】

また樹脂材料Ｒについては、貯留部を備えた繊維材料の供給装置２１の貯留部２６とは別の、貯留部を備えた繊維材料の供給装置２３のホッパ５６の貯留部５０に貯留されている。そして樹脂材料Ｒの自重によりホッパ５６から樹脂材料のフィード装置２４に供給される。樹脂材料のフィード装置２４に供給された樹脂材料Ｒは、制御部３７により制御されるモータ６０の回転駆動により、混合部である供給筒部１８および材料供給口１７等を経て可塑化装置１１の加熱シリンダ１３の内孔１３ｂに供給される。これらの各モータ３６，４９，５５，６０の制御は、可塑化装置１１のスクリュ１４のフィードゾーン１４ｃの溝部１４ｂと加熱シリンダ１３の内孔１３ｂの間に繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒが完全に充満していない飢餓状態を保つように回転速度、回転数、回転時間の少なくとも一つが制御される。

【0044】

なおこの際の繊維材料Ｆ等の供給量制御は、ホッパ２５、５６または繊維材料のフィード装置２２や樹脂材料のフィード装置２４に重量計を設けてその検出値から各モータ３６，４９，５５，６０の制御を行い、供給量の制御をしてもよく、可塑化装置１１の計量モータのトルク等を検出して、その検出値から各モータ３６，４９，５５，６０の制御を行い、供給量の制御をしてもよい。

【0045】

なお本発明において、可塑化装置は、スクリュを内蔵した加熱シリンダを備えた可塑化装置とプランジャを内蔵した加熱シリンダを備えた射出装置を連結したプリプラ（登録商標）式の射出成形機であってもよい。更に可塑化装置は、スクリュを備えた加熱シリンダ内で繊維材料と樹脂材料を可塑化し、加熱シリンダの先端のダイからプレス装置の下型に供給するスタンピング成形用の供給装置でもよい。更にまた可塑化装置は、繊維材料と樹脂材料を加熱シリンダ内で可塑化して先端のダイから押出す押出機の可塑化装置であってもよい。押出機の場合は、押し出された板状の強化繊維樹脂成形品を所定寸法に切断するなどして最終成形品とするものでもよく３細かく切断して強化繊維含有樹脂ペレットを造粒するものでもよい。

【0046】

また可塑化装置１１に供給される繊維材料Ｆは、まだ成形品にされたことのない繊維材料であってもよい。更に繊維材料は、炭素繊維以外にガラス繊維や他の繊維材料であってもよい。またはガラス繊維と炭素繊維といった複数種の繊維材料の混合物であってもよい。また樹脂材料Ｒについてもその種類は限定されない。

【0047】

実施形態の可塑化装置の材料供給方法では、材料の供給量を制限する飢餓成形および飢餓供給について説明した。しかし本発明は、材料供給口１７の部分に繊維材料Ｆと樹脂材料Ｒが貯留される一般的な材料供給方法を除外するものではない。この場合、１８の部分に材料の有無を検出するレベルセンサを設けてもよい。また１８の部分に加熱シリンダ１３の内孔１３ｂに向けて材料を押し込む押込装置を設けてもよい。

【0048】

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、上記の各記載を組み合わせたものや当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。

【符号の説明】

【0049】

１１ 可塑化装置
１２ 材料供給装置
１３ 加熱シリンダ
１４ スクリュ
２１ 貯留部を備えた繊維材料の供給装置
２５、５６ ホッパ
３２ 回転供給部
３３ ローラ
３４ 回転軸
３６，４９，５５，６０ モータ
３７ 制御部
３９ 針状部材
４３ 除去部
Ｆ 繊維材料
Ｒ 樹脂材料

【図1】

【図2】

【図3】