(57)【要約】【課題】溶融樹脂材料の品質が低下し難い溶融樹脂充填装置を提供する。【解決手段】繊維が混合された樹脂材料Ａを収容可能に、軸芯Ｘを鉛直方向に沿わせてある縦シリンダ３と、縦シリンダ３内に収容された樹脂材料Ａを加熱溶融可能なヒータ４と、縦シリンダ３内で溶融された溶融樹脂材料を、当該縦シリンダ３の下端側に配設した連通口１４を介して受け取る横シリンダ８と、連通口１４を開閉自在な開閉部材１５と、横シリンダ８内に収容された溶融樹脂材料を金型に向けて押出可能なプランジャ９とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維が混合された樹脂材料を収容可能に、軸芯を鉛直方向に沿わせてある縦シリンダと、
前記縦シリンダ内に収容された樹脂材料を加熱溶融可能なヒータと、
前記縦シリンダ内で溶融された溶融樹脂材料を、当該縦シリンダの下端側に配設した連通口を介して受け取る横シリンダと、
前記連通口を開閉自在な開閉部材と、
前記横シリンダ内に収容された溶融樹脂材料を金型に向けて押出可能なプランジャとを備えた溶融樹脂充填装置。
【請求項２】
前記縦シリンダ内で溶融された溶融樹脂材料を前記連通口を通して前記横シリンダ内に向けて押出可能な押出機構が、前記縦シリンダ内に設けられている請求項１記載の溶融樹脂充填装置。
【請求項３】
前記押出機構が、螺旋翼と、当該螺旋翼に同芯状に固定された回転軸とを備えたスクリューで構成され、
前記スクリューに対して前記ヒータを少なくとも前記回転軸の内部に装備してある請求項２記載の溶融樹脂充填装置。
【請求項４】
多数の貫通孔を形成してある多孔板が、前記連通口に装着されている請求項１〜３のいずれか１項記載の溶融樹脂充填装置。
【請求項５】
前記縦シリンダの内径が全長に亘って一定に設定され、前記連通口の内径が前記縦シリンダと同じ内径に設定されている請求項１〜４のいずれか１項記載の溶融樹脂充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維が混合された樹脂材料を収容可能なシリンダと、シリンダ内に収容された樹脂材料を加熱溶融する溶融手段と、シリンダ内で溶融された溶融樹脂材料を受け取る横シリンダと、横シリンダ内に収容された溶融樹脂材料を金型に向けて押出可能なプランジャとを備えた溶融樹脂充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記溶融樹脂充填装置は、繊維補強された樹脂製品を成形できるように、繊維が混合された樹脂材料を可塑化用のシリンダ内に収容して加熱溶融し、その加熱溶融した溶融樹脂材料を横シリンダ内に収容してプランジャで金型に向けて押出可能に構成してある。
上記溶融樹脂充填装置では、従来、繊維が混合された樹脂材料としての樹脂ペレットを収容可能なシリンダが軸芯を鉛直方向に対して傾斜させて設けられ、そのシリンダ内に収容された樹脂ペレットを加熱溶融させるための可塑化スクリューを当該シリンダ内に同芯状に設けてある（例えば、特許文献１参照）。
可塑化スクリューは、螺旋翼の回転で樹脂ペレットを強制的に圧縮することにより樹脂ペレットに剪断力や摩擦力を作用させて、その際に発生する剪断熱や摩擦熱により樹脂ペレットを加熱溶融させる。
可塑化スクリューは、樹脂ペレットがシリンダ内に供給された際における、その樹脂ペレットに混合された繊維の螺旋翼による損傷を防止するために、ペレット供給部におけるスクリュー溝の深さを樹脂ペレットの長さ寸法よりも大きくしてある。
シリンダ内で溶融された溶融樹脂材料は、可塑化スクリューの回転に伴って横シリンダ内のプランジャ前方に押し出され、プランジャの前進により金型に向けて押し出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２０７０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の溶融樹脂充填装置は、繊維が混合された樹脂材料を加熱溶融させるために、螺旋翼の回転により樹脂材料を強制的に圧縮して、樹脂材料に剪断力や摩擦力を作用させる。
このため、樹脂材料を加熱溶融させる際に、樹脂材料に混合された繊維が折損するなどの損傷を受け易く、溶融樹脂材料の品質が低下して成形品の強度を確保できないおそれがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、溶融樹脂材料の品質が低下し難い溶融樹脂充填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】
【０００５】
本発明による溶融樹脂充填装置の第１特徴構成は、繊維が混合された樹脂材料を収容可能に、軸芯を鉛直方向に沿わせてある縦シリンダと、前記縦シリンダ内に収容された樹脂材料を加熱溶融可能なヒータと、前記縦シリンダ内で溶融された溶融樹脂材料を、当該縦シリンダの下端側に配設した連通口を介して受け取る横シリンダと、前記連通口を開閉自在な開閉部材と、前記横シリンダ内に収容された溶融樹脂材料を金型に向けて押出可能なプランジャとを備えた点にある。
【０００６】
本構成の溶融樹脂充填装置は、繊維が混合された樹脂材料を収容可能に、軸芯を鉛直方向に沿わせてある縦シリンダと、縦シリンダ内に収容された樹脂材料を加熱溶融可能なヒータとを備えている。
このため、繊維が混合された樹脂材料を加熱溶融するにあたって、樹脂材料に剪断力や摩擦力を作用させることなく、縦シリンダ内に収容した樹脂材料をヒータで加熱溶融することができる。
また、縦シリンダは軸芯を鉛直方向に沿わせてあり、縦シリンダ内で溶融された溶融樹脂材料を、当該縦シリンダの下端側に配設した連通口を介して受け取る横シリンダと、連通口を開閉自在な開閉部材とを備えている。
このため、縦シリンダの下端側に配設した連通口を開放することにより、縦シリンダ内で溶融された溶融樹脂材料を、その連通口を通して横シリンダ内に主に自重で能率良く流入させて、当該横シリンダ内に収容することができる。
横シリンダ内に収容された溶融樹脂材料は、プランジャにより金型に向けて押し出すことができる。
したがって、樹脂材料を加熱溶融させる際に、樹脂材料に混合された繊維が損傷を受け難い。
よって、本構成の溶融樹脂充填装置であれば、溶融樹脂材料の品質が低下し難い。
【０００７】
本発明の第２特徴構成は、前記縦シリンダ内で溶融された溶融樹脂材料を前記連通口を通して前記横シリンダ内に向けて押出可能な押出機構が、前記縦シリンダ内に設けられている点にある。
【０００８】
本構成であれば、縦シリンダ内で溶融された溶融樹脂材料を、横シリンダ内に自重で流入させるだけでなく、押出機構で横シリンダ内に向けて積極的に押し出すことができる。
したがって、溶融樹脂材料を横シリンダ内に迅速に流入させて、プランジャによる金型に向けての押出動作を開始できるまでの時間を短縮することができる。
【０００９】
本発明の第３特徴構成は、前記押出機構が、螺旋翼と、当該螺旋翼に同芯状に固定された回転軸とを備えたスクリューで構成され、前記スクリューに対して前記ヒータを少なくとも前記回転軸の内部に装備してある点にある。
【００１０】
本構成であれば、溶融樹脂材料を螺旋翼の回転で横シリンダ内に向けて押し出すことができる。
そのうえ、樹脂材料を加熱溶融可能なヒータを少なくとも回転軸の内部に装備してあるので、樹脂材料の加熱溶融時に、樹脂材料を縦シリンダの内部から積極的に加熱することができると共に、そのヒータの熱を螺旋翼を介して縦シリンダ内の樹脂材料に伝導させることができ、縦シリンダ内に収容された樹脂材料を均一に加熱溶融し易い。
【００１１】
本発明の第４特徴構成は、多数の貫通孔を形成してある多孔板が、前記連通口に装着されている点にある。
【００１２】
本構成であれば、溶融樹脂材料が連通口を通過する際の抵抗が大きくなり、溶融樹脂材料を多孔板の縦シリンダ側に滞留させて、それらの溶融樹脂材料を多孔板に沿って分散させることができる。
したがって、溶融樹脂材料を、連通口の一部に片寄らせずに、連通口の全体を通して横シリンダ内に流入させて、横シリンダ内に収容された溶融樹脂材料の温度の均一化や繊維の分散などを図ることができる。
このときき、樹脂材料中の繊維どうしが絡んでいる場合でも、樹脂材料が別の孔を通ることで繊維の絡まりを解消する効果が期待できる。
また、溶融樹脂材料が横シリンダ内に流入するに伴うプランジャの後退位置に基づいて横シリンダ内に収容された溶融樹脂材料を計量する場合に、精度良く迅速に計量し易い。
【００１３】
本発明の第５特徴構成は、前記縦シリンダの内径が全長に亘って一定に設定され、前記連通口の内径が前記縦シリンダと同じ内径に設定されている点にある。
【００１４】
本構成であれば、溶融樹脂材料が縦シリンダから横シリンダに移動する経路の断面積の変化が少ないため、溶融樹脂材料が縦シリンダを下降する際の流通抵抗の変化が少なくなり、溶融樹脂材料を横シリンダ内に円滑に流入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】溶融樹脂充填装置の側面断面図である。
【図２】溶融樹脂充填装置の正面断面図である。
【図３】樹脂材料が加熱溶融された状態を示す正面断面図である。
【図４】溶融樹脂材料が縦シリンダ内に流入した状態を示す側面断面図である。
【図５】多孔板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は、樹脂の射出成形機に装備される本発明による溶融樹脂充填装置を示す。
溶融樹脂充填装置は、繊維が混合された固形の熱可塑性樹脂材料としての繊維強化熱可塑性樹脂ペレット（以下、単に樹脂ペレットという）Ａを加熱溶融して可塑化させる可塑化装置１と、可塑化装置１によって樹脂ペレットＡが加熱溶融された溶融樹脂材料Ｂを金型（図示せず）に射出する射出装置２とを有する。
【００１７】
樹脂ペレットＡは、本実施形態では、熱可塑性樹脂を溶融させた溶融樹脂に繊維長が６〜１２mm程度の炭素繊維やアラミド繊維，ガラス繊維などの長繊維を混合して固化させたものであって、６〜１２mm程度のペレット長さを有している。
【００１８】
可塑化装置１は、樹脂ペレットＡを収容可能に、シリンダ軸芯Ｘを鉛直方向に沿わせてある縦シリンダ３と、縦シリンダ３内に収容された樹脂ペレットＡを加熱溶融可能なヒータ４と、縦シリンダ３内に樹脂ペレットＡを供給するためのホッパ（図示せず）などを備えている。
【００１９】
縦シリンダ３は、内径が全長に亘って一定の円筒形の加熱筒５と、加熱筒５の上端外周側に設けてある上部フランジ６と、加熱筒５の下端外周側に設けてある下部フランジ７とを有する。
加熱筒５の外周面には、縦シリンダ３内に収容された樹脂ペレットＡを加熱溶融可能なヒータ４としてのバンドヒータ４ａを巻き付けてある。
【００２０】
射出装置２は、シリンダ軸芯Ｙを水平方向に沿わせてある横シリンダ８と、横シリンダ８内に収容された溶融樹脂材料Ｂを金型（図示せず）に向けて押出可能なプランジャ９とを備えている。
【００２１】
横シリンダ８は、縦シリンダ３の下部フランジ７がボルト連結される平面視で円環状の連結ベース１０と、プランジャ９による押出動作で溶融樹脂材料Ｂを金型のキャビティに充填するノズル１１とを有する。
横シリンダ８の周壁には、多数の保温用のバンドヒータ１２を巻き付けてある。
【００２２】
溶融樹脂材料Ｂの流入口１３を、横シリンダ８の周壁のうちのノズル１１の側に近い上向きの周壁部分に縦シリンダ３の内径と同じ径で、かつ、シリンダ軸芯Ｘと同芯で貫通形成してある。
連結ベース１０は、縦シリンダ３の内径と同じ内径を有し、流入口１３の上縁側に同芯状に固定してある。
【００２３】
したがって、連結ベース１０の内周側と横シリンダ８に形成した流入口１３とで、縦シリンダ３の下端側に配設した連通口１４が形成されており、連通口１４の内径が縦シリンダ３と同じ内径に設定されている。
【００２４】
連結ベース１０には、連通口１４を開閉自在な開閉部材としてのシャッタ板１５が、連通口１４を全開する位置と全閉する位置とに亘ってスライド移動自在に設けられている。
縦シリンダ３内で溶融された溶融樹脂材料Ｂは、シャッタ板１５の移動で全開させた連通口１４を通して横シリンダ８内に自重で流下移動する。
【００２５】
溶融樹脂材料Ｂを連通口１４を介して通して横シリンダ８内に流下移動させる際は、ノズル１１を塞いでおくのが望ましい。
したがって、横シリンダ８は、縦シリンダ３内で溶融された溶融樹脂材料Ｂを、図４に示すように連通口１４を介して受け取る。
【００２６】
下部フランジ７と連結ベース１０との間の連通口部分に、図５に示すように直径が５〜２０mm程度の多数の貫通孔１６ａを形成してある多孔板１６が装着されている。
【００２７】
縦シリンダ３内には、縦シリンダ３内で溶融された溶融樹脂材料Ｂを、連通口１４を通して横シリンダ８内に向けて押出可能な押出機構１７が設けられている。
押出機構１７は、螺旋翼１８と、当該螺旋翼１８に同芯状に固定された回転軸１９とを備えたスクリュー（インペラ）で構成されている。
尚、螺旋翼１８のピッチ間距離は１０〜２０mmが望ましく、フライト角度は５〜２０度が望ましい。
【００２８】
スクリュー（押出機構）１７は、縦シリンダ３の上端部に固定した支持枠２０に、縦シリンダ３のシリンダ軸芯Ｘと同芯で駆動回転自在に吊り下げ支持されている。
支持枠２０は、断熱材２１を挟んで、上部フランジ６にボルト固定されている。
【００２９】
縦シリンダ３内に収容された樹脂ペレットＡを加熱溶融可能なヒータ４として、加熱筒５に巻き付けてあるバンドヒータ４ａに加えて、シーズヒータなどのカートリッジヒータ４ｂをスクリュー１７の回転軸１９の内部に埋め込んである。
【００３０】
したがって、縦シリンダ３内の樹脂ペレットＡは、図１，図２に示すように、連通口１４をシャッタ板１５で全閉してある状態で、バンドヒータ４ａとカートリッジヒータ４ｂとにより、縦シリンダ３の内外から加熱されて、図３に示すように溶融樹脂材料Ｂに溶融される。
【００３１】
バンドヒータ４ａ及びカートリッジヒータ４ｂの発熱量は、樹脂ペレットＡが所定温度で加熱溶融されるように、縦シリンダ３内に収容されている樹脂ペレットＡ又は溶融樹脂材料Ｂの温度を測定する温度センサ（図示せず）による測定結果に基づいて、測定温度が設定温度になるようにフィードバック制御される。
【００３２】
図３に示すように縦シリンダ３内で加熱溶融された溶融樹脂材料Ｂは、連通口１４を全開することで横シリンダ８内に向けて自重で流下する。
尚、このとき、スクリュー１７を駆動することで、溶融樹脂材料Ｂの流下を促進させることができる。
【００３３】
プランジャ９は、溶融樹脂材料Ｂの横シリンダ８内への流下を開始させる際は図１に示すように連通口１４の近くに待機させてあり、溶融樹脂材料Ｂが横シリンダ８に流入するに伴って、溶融樹脂材料Ｂの圧力で図４に示すように後退移動する。
【００３４】
溶融樹脂材料Ｂの横シリンダ８への流入量はプランジャ９の後退移動量に基づいて計量される。
所定量の溶融樹脂材料Ｂが横シリンダ８に流入すると、連通口１４をシャッタ板１５で全閉して、油圧シリンダあるいは電動モータを用いた駆動装置（図示せず）によるプランジャ９の前進移動で溶融樹脂材料Ｂを金型に向けて押し出す。
【００３５】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による溶融樹脂充填装置は、溶融樹脂材料を射出成形するために装備されるものであっても、溶融樹脂材料を押出成形するために装備されるものであってもよい。
２．本発明による溶融樹脂充填装置は、繊維長が６mm未満の短繊維を混合して固化させた樹脂材料を加熱溶融するものであってもよい。
３．本発明による溶融樹脂充填装置は、樹脂とチョップド（ガラス繊維・炭素繊維）、樹脂とロービング（ガラス繊維・炭素繊維）、を加熱溶融するものであってもよい。さらに、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブを含有させてもよい。
４．本発明による溶融樹脂充填装置は、縦シリンダ内に装備したプランジャで溶融樹脂材料を連通口を通して横シリンダ内に押出可能な押出機構が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
３  縦シリンダ
４  ヒータ
８  横シリンダ
９  プランジャ
１４  連通口
１５  開閉部材
１６  多孔板
１６ａ  貫通孔
１７  押出機構（スクリュー）
１８  螺旋翼
１９  回転軸
Ａ  樹脂材料
Ｂ  溶融樹脂材料
Ｘ  軸芯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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