(57)【要約】【課題】押出機から押し出された溶融熱可塑性樹脂が未だ固化していない状態の比較的長繊維の強化繊維を含む繊維強化熱可塑性樹脂組成物の切断を好適に行うことができる繊維強化樹脂切断装置を提供する。【解決手段】本発明に係る繊維強化樹脂切断装置10は、押出機から前方に押し出される繊維強化樹脂25を挟み込んで固定する上下動可能な上及び下固定刃13と、この挟み込まれた繊維強化樹脂25を前記上又は下固定刃13の前面に沿ってそれぞれ移動して切り込む上下動可能な上及び下切断刃15と、その切り込んだ状態の上及び下切断刃15を前方に移動させる前後進可能な移動手段17とを有し、前記繊維強化樹脂を引きちぎって所定長さに切断してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機から前方に押し出される繊維強化樹脂を挟み込んで固定する上下動可能な上及び下固定刃と、この挟み込まれた繊維強化樹脂を前記上又は下固定刃の前面に沿ってそれぞれ移動して切り込む上下動可能な上及び下切断刃と、その切り込んだ状態の上及び下切断刃を前方に移動させる前後進可能な移動手段とを有し、前記繊維強化樹脂を引きちぎって所定長さに切断する繊維強化樹脂切断装置。
【請求項２】
上及び下切断刃は、一方が鋸刃状の歯を有し、他方が歯を有しない平板状であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂切断装置。
【請求項３】
上及び下切断刃は、食い違うように切り込むことができるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の繊維強化樹脂切断装置。
【請求項４】
繊維強化樹脂に含有される強化繊維は、炭素繊維であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の繊維強化樹脂切断装置。
【請求項５】
繊維強化樹脂に含有される炭素繊維の繊維長は、１mm以上であることを特徴とする請求項４に記載の繊維強化樹脂切断装置。
【請求項６】
切断された繊維強化樹脂を受け取り、その受け取った繊維強化樹脂を所定位置に排出する移動台を有することを特徴とする請求項１〜５に記載の繊維強化樹脂切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押し出されて未だ溶融熱可塑性樹脂が固化していない繊維強化熱可塑性樹脂組成物の切断に使用される繊維強化樹脂切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
押出機により連続的に押し出された繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、一般的に切断できる程度に固化された後、ペレタイザーなどにより切断されてペレット化され、その後射出成形などに供されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に、押出機により押し出された炭素繊維に反芳香族ポリアミド樹脂を含浸させたストランドを冷却槽により冷却・固化させた後、ペレタイザーで切断する方法が記載されている。特許文献２に、強化用連続炭素繊維に酸基含有ポリオレフィン系樹脂を引き抜き法により含浸させて得られた繊維強化熱可塑性樹脂組成物を切断可能な温度まで冷却した後切断するとの記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2011-245755号公報
【特許文献２】特開2011-63029号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１又は２に示されるように、繊維強化熱可塑性樹脂組成物がストランドのようなものである場合は、成形された繊維強化熱可塑性樹脂組成物を切断可能な程度に冷却・固化した後、工具鋼又はダイヤモンド製の切断刃を用いたペレタイザーなどにより容易に切断することができる。しかしながら、繊維強化熱可塑性樹脂組成物が炭素繊維を含有するものであってその容量が大きなものである場合は、切断刃の損傷が問題になる。
【０００６】
一方、押出機から押し出された繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、作業効率やエネルギー効率の観点から、一旦冷却・固化することなく高温状態のままで次の加工工程に持ち込まれるのが望ましい場合がある。このような場合に、繊維強化熱可塑性樹脂組成物が高温状態にあって強化繊維が短小である場合は、強化繊維は切断されるというより押出機側又は切断される側のいずれかに分塊されるので、繊維強化熱可塑性樹脂組成物の切断は容易である。しかしながら、繊維強化熱可塑性樹脂組成物の強化繊維が長大である場合は、繊維強化熱可塑性樹脂組成物の切断は容易ではない。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、押出機から押し出され未だ溶融熱可塑性樹脂が固化していない状態の繊維強化熱可塑性樹脂組成物（繊維強化樹脂）、なかでも比較的長繊維の強化繊維を含むものの切断を好適に行うことができる繊維強化樹脂切断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る繊維強化樹脂切断装置は、押出機から前方に押し出される繊維強化樹脂を挟み込んで固定する上下動可能な上及び下固定刃と、この挟み込まれた繊維強化樹脂を前記上又は下固定刃の前面に沿ってそれぞれ移動して切り込む上下動可能な上及び下切断刃と、その切り込んだ状態の上及び下切断刃を前方に移動させる前後進可能な移動手段とを有し、前記繊維強化樹脂を引きちぎって所定長さに切断してなる。
【０００９】
上記発明において、上及び下切断刃は、一方が鋸刃状の歯を有し、他方が歯を有しない平板状であるものがよい。この上及び下切断刃は、食い違うように切り込むことができるようにすることができる。
【００１０】
また、繊維強化樹脂に含有される強化繊維は炭素繊維とすることができる。繊維強化樹脂に含有される炭素繊維の繊維長が、１mm以上の場合に、本発明に係る繊維強化樹脂切断装置を好適に使用することができる。
【００１１】
また、本発明に係る繊維強化樹脂切断装置は、切断された繊維強化樹脂を受け取り、その受け取った繊維強化樹脂を所定位置に排出する移動台を有するものが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、押出機から押し出された溶融熱可塑性樹脂が未だ固化していない状態の比較的長繊維の強化繊維を含む繊維強化樹脂（繊維強化熱可塑性樹脂組成物）の切断を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る繊維強化樹脂切断装置の構成と作動を示す模式図である。
【図２】図１の繊維強化樹脂切断装置の上及び下切断刃を示す模式図である。
【図３】繊維強化樹脂の切断試験を行った結果を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を基に説明する。図１は、本発明に係る繊維強化樹脂切断装置の構成と作動を示す模式図である。本繊維強化樹脂切断装置10は、図１（ａ）に示すように、押出機20から前方に押し出される繊維強化樹脂25を挟み込んで固定する上下動可能な上及び下固定刃13（13A、13B）と、この挟み込まれた繊維強化樹脂25を上又は下固定刃13の前面に沿ってそれぞれ移動して切り込む上下動可能な上及び下切断刃15（15A、15B）と、その切り込んだ状態の上及び下切断刃15を前方に移動させる前後進可能な移動手段17とを有している。この移動手段17を前方に移動することによって、繊維強化樹脂25を所定長さに引きちぎって切断することができる。
【００１５】
上及び下固定刃13（13A、13B）は、上固定刃13A、下固定刃13Bをそれぞれ上下動させ又所定位置に停止・固定させることができるようになっており、所定間隔で押出機20から前方に押し出される繊維強化樹脂25を所定の強さで挟み込んで固定することができるようになっている。上固定刃13A、下固定刃13Bの相対する部分は、繊維強化樹脂25を挟み込み・固定できる形状であればよく、平板状とすることができる。
【００１６】
上及び下切断刃15（15A、15B）は、上切断刃15A、下切断刃15Bをそれぞれ上下動させ又所定位置に停止・固定させることができるようになっており、上切断刃15Aは上固定刃13Aに沿って上下動し、下切断刃15Bは下固定刃13Bに沿って上下動するようになっている。上切断刃15A又は下切断刃15Bの何れかは、繊維強化樹脂25を容易に切り込むことができるように鋸刃状の歯を有するのがよい（図２）。上切断刃15Aと下切断刃15Bは、相互に対向して近接できるようになっていればよく、図２に示すように、食い違うように切り込むことができるようにすることができる。上切断刃15Aと下切断刃15Bが、食い違うように切り込むことができるようになっていると、繊維長の長い強化繊維を含有する繊維強化樹脂25の切断を確実に行うことができ、また、上切断刃15Aと下切断刃15Bの位置制御が容易である。繊維に剛性がある場合は長繊維になることでスプリングバックにより、吐出口の高さより厚くなることが有るので、上切断刃15A、下切断刃15Bの上下動の可動域は吐出口の高さの２倍以上を確保しておくことが望ましい。
【００１７】
移動手段17は、上及び下固定刃13で固定され、上及び下切断刃15に切り込まれた状態の繊維強化樹脂25において、上及び下切断刃15を前方に移動させることができ、繊維強化樹脂25を引きちぎって切断することができるようになっていればよい。移動手段17の作動タイミング、移動量は、適宜決めることができるようになっている。
【００１８】
繊維強化樹脂25の切断された部分は、これを受け取り、その受け取った切断部分を所定位置に排出することができる移動台28を有するのがよい。
【００１９】
押出機20は、公知の押出機を使用することができる。繊維強化樹脂25は、繊維長が1mm以上の炭素繊維を含有するものがよい。このような繊維強化樹脂25は、切断が容易でないからである。すなわち、本繊維強化樹脂切断装置10は、繊維長が1mm以上の炭素繊維を含有する繊維強化樹脂25の切断に使用される。本繊維強化樹脂切断装置10は、好ましくは、繊維長が1〜30mm以下の炭素繊維を含有する繊維強化樹脂25の切断に使用される。
【００２０】
以下に、この繊維強化樹脂切断装置10により繊維強化樹脂25を切断する工程について説明する。図１（ａ）に示すように押出機から押し出された繊維強化樹脂25は、図１（ｂ）に示すように、上及び下固定刃13で固定され、上及び下切断刃15に切り込まれる。次に、図１（ｃ）に示すように、この繊維強化樹脂25に切り込んだ上及び下切断刃15を前方に移動させる。これによって、繊維強化樹脂25は引きちぎられるように切断される。次に、上及び下切断刃15を上下動させると、引きちぎられた繊維強化樹脂25の切断部分は、移動台により受け取られ、所定の位置に排出される（図１（ｄ））。そして、上及び下固定刃13を上下動させ、次のサイクルに備える（図１（ｅ））。
【実施例１】
【００２１】
ポリアミド６樹脂に繊維長の異なる炭素繊維を含有する繊維強化樹脂25の切断試験を行った。繊維強化樹脂25の切断は、本発明に係る繊維強化樹脂切断装置を使用して切断する方法（発明例）と、二軸押出機の吐出口付近で作業員が板厚2ｍｍのステンレス製のへらを使用した手作業で切断する方法（比較例1〜３）により行った。強化繊維樹脂25は、株式会社日本製鋼所製二軸押出機を用い、ポリアミド６樹脂と繊維径7μmの単繊維を束ねたロービング状態の炭素繊維を押し出すことにより作製した。このとき、二軸押出機のスクリュエレメントの構成やスクリュ回転速度を調整し、強化繊維樹脂25に含有される炭素繊維の繊維長を調整した。繊維長は、繊維強化樹脂25を電気炉により550℃で６時間加熱し、樹脂分を焼き飛ばした後、残った炭素繊維を目視により計測した。繊維強化樹脂25の炭素繊維含有率は体積比で30%であった。繊維強化樹脂25の吐出温度は265℃であった。二軸押出機は、吐出口のサイズが幅600×厚さ10（mm）であった。
【００２２】
図３に、本発明に係る繊維強化樹脂切断装置により繊維強化樹脂25を切断した切断片を示す。この切断片の上下が切断面であり、引きちぎられた様子が観察されるが、切断面は比較的滑らかである。
【００２３】
表１に、発明例と比較例の切断結果を示す。へらによる切断は、繊維長が長いほど難しく、繊維長が数mm以上、特に10mmを越えると難しくなることが分かる。繊維長が20mmを越えると、本発明に係る繊維強化樹脂切断装置によらなければ繊維強化樹脂25の切断は困難であることが分かる。
【００２４】
【表１】
2015009288.tif 000003
【符号の説明】
【００２５】
10    繊維強化樹脂切断装置
13、13A、13B    上及び下固定刃
15、15A、15B    上及び下切断刃
17    移動手段
20    押出機
25    繊維強化樹脂
28    移動台
【図１】
2015009288.tif 000004
【図２】
2015009288.tif 000005
【図３】
2015009288.tif 000006