JP7056512B2

JP7056512B2 - Fiber reinforced plastic manufacturing equipment

Info

Publication number: JP7056512B2
Application number: JP2018200978A
Authority: JP
Inventors: 康介櫻井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2038-10-25
Also published as: JP2020066186A

Description

本発明は、繊維強化樹脂の製造装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing a fiber reinforced resin.

下記特許文献１には、繊維ボードの製造方法が開示されている。また、下記特許文献２には、繊維強化樹脂成形体の製造装置が開示されている。特許文献２に開示された繊維強化樹脂成形体の製造装置は、混練装置を備えている。熱可塑性樹脂と繊維とが混練装置によって加圧状態で混練されることによって中間基材（特許文献２では、混練物と称している）が形成される。ところで、混練装置によって混練された中間基材内では、繊維が分散されているが、これらの繊維が互いに絡み合っている。このように繊維が絡み合った状態の中間基材が混練装置から大気圧下の混練装置外に吐出されると、繊維のスプリングバックや気圧の変化等によって中間基材が膨張して中間基材の厚さ寸法が増加することがあり、薄い中間基材を形成することが難しい。 The following Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a fiber board. Further, Patent Document 2 below discloses an apparatus for manufacturing a fiber-reinforced resin molded product. The apparatus for producing a fiber-reinforced resin molded product disclosed in Patent Document 2 includes a kneading apparatus. An intermediate base material (referred to as a kneaded product in Patent Document 2) is formed by kneading the thermoplastic resin and the fiber in a pressurized state by a kneading device. By the way, in the intermediate base material kneaded by the kneading device, the fibers are dispersed, but these fibers are entangled with each other. When the intermediate base material in which the fibers are entangled in this way is discharged from the kneading device to the outside of the kneading device under atmospheric pressure, the intermediate base material expands due to the springback of the fibers, changes in atmospheric pressure, etc. The thickness dimension may increase, making it difficult to form a thin intermediate substrate.

特開２０１０－２８０１８６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-280186 特開２０１８－１４４２８７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-144287

本発明は、上記事実を考慮して、薄い中間基材を形成できる繊維強化樹脂の製造装置を得ることが目的である。 It is an object of the present invention to obtain a fiber reinforced resin manufacturing apparatus capable of forming a thin intermediate base material in consideration of the above facts.

請求項１に記載の繊維強化樹脂の製造装置は、合成樹脂材と繊維とを内側で混練して前記合成樹脂材内で前記繊維を分散させて繊維強化樹脂の中間基材を形成する混練装置と、内部空間を外部から遮断して気密可能とされ、前記混練装置における前記中間基材の出口が外部とは気密された状態で接続され、前記混練装置から出た前記中間基材が内部に供給される気密部と、前記気密部の内側に配置され、前記気密部内に供給された前記中間基材をカーディングして前記中間基材に含まれる前記繊維の向きを整えるカーディング装置と、前記混練装置での前記中間基材の加工条件の少なくとも１つと当該加工条件に対応する前記気密部の内側の環境条件との差異を、前記加工条件と前記気密部の外側の環境条件との差異よりも小さくする調整部と、を備えている。 The fiber-reinforced resin manufacturing apparatus according to claim 1 is a kneading device in which a synthetic resin material and a fiber are kneaded inside to disperse the fiber in the synthetic resin material to form an intermediate base material of the fiber-reinforced resin. The internal space is cut off from the outside to allow airtightness, the outlet of the intermediate base material in the kneading device is connected to the outside in an airtight state, and the intermediate base material discharged from the kneading device is inside. An airtight portion to be supplied, a carding device arranged inside the airtight portion, and a carding device for carding the intermediate base material supplied in the airtight portion to adjust the orientation of the fibers contained in the intermediate base material. The difference between at least one of the processing conditions of the intermediate base material in the kneading device and the environmental condition inside the airtight portion corresponding to the processing condition, and the difference between the processing condition and the environmental condition outside the airtight portion. It is equipped with an adjustment unit that makes it smaller than.

請求項１に記載の繊維強化樹脂の製造装置では、合成樹脂材と繊維とが混練装置によって混練され、合成樹脂材内で繊維が分散された繊維強化樹脂の中間基材が形成される。混練装置における中間基材の出口は、気密部の外部とは遮断された状態で気密部に接続されており、混練装置の出口から出た中間基材は、気密部内に供給される。気密部内にはカーディング装置が配置されており、気密部内に供給された中間基材は、カーディング装置によってカーディングされる。中間基材は、カーディングされることによって中間基材内の繊維の方向が整えられるため、中間基材内の繊維のスプリングバック等による中間基材の膨張等が抑制される。 In the fiber-reinforced resin manufacturing apparatus according to claim 1, the synthetic resin material and the fiber are kneaded by the kneading device to form an intermediate base material of the fiber-reinforced resin in which the fiber is dispersed in the synthetic resin material. The outlet of the intermediate base material in the kneading device is connected to the airtight portion in a state of being shielded from the outside of the airtight portion, and the intermediate base material exiting from the outlet of the kneading device is supplied into the airtight portion. A carding device is arranged in the airtight portion, and the intermediate base material supplied in the airtight portion is carded by the carding device. Since the direction of the fibers in the intermediate base material is adjusted by carding the intermediate base material, expansion of the intermediate base material due to springback of the fibers in the intermediate base material is suppressed.

また、混練装置での中間基材の加工条件の少なくとも１つと、この加工条件に対応する気密部の内側の環境条件との差異は、調整部によって気密部の外側の環境条件と混練装置での加工条件との差異よりも小さくされる。このため、中間基材が混練装置の出口から出た際に、環境条件が急激に変化することによる中間基材の変化を抑制できる。 Further, the difference between at least one of the processing conditions of the intermediate base material in the kneading device and the environmental condition inside the airtight part corresponding to this processing condition is determined by the adjusting part in terms of the environmental condition outside the airtight part and the kneading device. It is made smaller than the difference from the processing conditions. Therefore, when the intermediate base material comes out of the outlet of the kneading device, it is possible to suppress the change of the intermediate base material due to the sudden change in the environmental conditions.

なお、本発明における「環境条件」とは、例えば、温度、圧力（気圧）、周囲の気体の材質等であり、環境条件の変化による中間基材の変化とは、中間基材の体積、質量、材質等の変化である。 The "environmental condition" in the present invention is, for example, temperature, pressure (atmospheric pressure), material of surrounding gas, etc., and the change of the intermediate base material due to the change of the environmental condition is the volume and mass of the intermediate base material. , Material, etc.

以上説明したように、請求項１に記載の繊維強化樹脂の製造装置では、中間基材の膨張等が抑制されるため、中間基材を薄くできる。 As described above, in the fiber-reinforced resin manufacturing apparatus according to claim 1, since the expansion of the intermediate base material is suppressed, the intermediate base material can be made thinner.

本発明の一実施の形態に係る繊維強化樹脂の製造装置が適用された成形品製造装置の一部を部分的に断面で示す側面図である。It is a side view which shows a part of the molded article manufacturing apparatus to which the fiber reinforced plastic manufacturing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is applied partially in cross-section.

＜本実施の形態の構成＞
図１には、本発明の繊維強化樹脂の製造装置が適用された成形品製造装置１０が示されている。この成形品製造装置１０は、混練装置１２を備えている。混練装置１２は、装置本体１４を備えている。装置本体１４の長手方向は、図１の矢印Ｗ方向及びその反対方向とされている。装置本体１４の長手方向一方の側（図１の矢印Ｗ方向とは反対側）には、材料投入部としてのホッパ１６が設けられている。ホッパ１６は、例えば、漏斗状とされている。 <Structure of the present embodiment>
FIG. 1 shows a molded product manufacturing apparatus 10 to which the fiber reinforced plastic manufacturing apparatus of the present invention is applied. The molded product manufacturing apparatus 10 includes a kneading apparatus 12. The kneading device 12 includes a device main body 14. The longitudinal direction of the apparatus main body 14 is the arrow W direction in FIG. 1 and the opposite direction. A hopper 16 as a material charging portion is provided on one side of the apparatus main body 14 in the longitudinal direction (the side opposite to the arrow W direction in FIG. 1). The hopper 16 is, for example, funnel-shaped.

繊維強化樹脂材の原料としての合成樹脂材の一態様である熱可塑性合成樹脂材にガラス、炭素等によって形成された繊維（一例として長繊維）が含まれたペレット１８、強化剤、添加剤等の諸材料がホッパ１６へ投入されると、諸材料は、装置本体１４の内側へ入る。なお、本実施の形態では、諸材料が同一のホッパ１６へ投入される構成であるが、例えば、複数のホッパ１６を装置本体１４に設けて、諸材料が互いに異なるホッパ１６に投入される構成にしてもよい。 Pellets 18 containing fibers (long fibers as an example) formed of glass, carbon, etc. in a thermoplastic synthetic resin material, which is one aspect of a synthetic resin material as a raw material for a fiber reinforced resin material, a reinforcing agent, an additive, etc. When the various materials of the above are charged into the hopper 16, the various materials enter the inside of the apparatus main body 14. In the present embodiment, various materials are charged into the same hopper 16, but for example, a plurality of hoppers 16 are provided in the main body 14 of the apparatus, and various materials are charged into different hoppers 16. You may do it.

また、装置本体１４の内側には、一対のスクリュー２０（図１では、一方のスクリュー２０のみを図示している）が設けられている。これらのスクリュー２０の回転軸方向は、装置本体１４の長手方向とされ、図１における紙面奥行き方向に並んで配置されている。これらのスクリュー２０の一方の螺旋形状は、他方の螺旋形状とは反対とされている。また、これらのスクリュー２０の回転軸方向基端側（図１の矢印Ｗ方向とは反対側）の端部は、直接又はギヤ等の駆動力伝達装置を介して間接的に駆動装置（図示省略）へ機械的に連結されている。駆動装置は、例えば、電動モータやガソリンや軽油等を燃料とするエンジンとされており、駆動装置から出力された駆動力によって両スクリュー２０が互いに反対方向へ回転される。 Further, a pair of screws 20 (in FIG. 1, only one screw 20 is shown) is provided inside the main body 14 of the apparatus. The rotation axis direction of these screws 20 is the longitudinal direction of the main body 14 of the apparatus, and the screws 20 are arranged side by side in the depth direction of the paper surface in FIG. The spiral shape of one of these screws 20 is opposite to the spiral shape of the other. Further, the end portion of these screws 20 on the base end side in the rotation axis direction (opposite to the arrow W direction in FIG. 1) is a drive device (not shown) either directly or indirectly via a drive force transmission device such as a gear. ) Is mechanically connected. The drive device is, for example, an electric motor or an engine that uses gasoline, light oil, or the like as fuel, and both screws 20 are rotated in opposite directions by the drive force output from the drive device.

さらに、装置本体１４には、加熱ジャケット等の加熱装置（図示省略）が設けられており、装置本体１４内のペレット１８が加熱装置によって加熱されると、ペレット１８が溶融される。この状態で、上記の一対のスクリュー２０が回転されると、スクリュー２０の羽根によって溶融されたペレット１８、強化剤、添加剤等が混ぜられながら練られる（すなわち、混練される）。これによって、ペレット１８に含まれる繊維は、ペレット１８が溶融されることによって形成された溶融樹脂内に分散されて中間基材２２が形成される。 Further, the apparatus main body 14 is provided with a heating device (not shown) such as a heating jacket, and when the pellet 18 in the apparatus main body 14 is heated by the heating device, the pellet 18 is melted. When the pair of screws 20 are rotated in this state, the pellets 18, the reinforcing agent, the additive and the like melted by the blades of the screws 20 are kneaded (that is, kneaded) while being mixed. As a result, the fibers contained in the pellet 18 are dispersed in the molten resin formed by melting the pellet 18, and the intermediate base material 22 is formed.

また、このように一対のスクリュー２０が回転されると、中間基材２２は、両スクリュー２０の羽根によって混練されながら装置本体１４の長手方向他方の側（図１の矢印Ｗ方向側）へ移動される。装置本体１４の長手方向他端部には、出口としての吐出部２４が形成されており、装置本体１４の長手方向他端部に到達した中間基材２２は、吐出部２４から装置本体１４の外側へ吐出される。 Further, when the pair of screws 20 are rotated in this way, the intermediate base material 22 moves to the other side in the longitudinal direction of the apparatus main body 14 (the arrow W direction side in FIG. 1) while being kneaded by the blades of both screws 20. Will be done. A discharge portion 24 as an outlet is formed at the other end in the longitudinal direction of the apparatus main body 14, and the intermediate base material 22 that reaches the other end in the longitudinal direction of the apparatus main body 14 is transferred from the discharge portion 24 to the apparatus main body 14. It is discharged to the outside.

混練装置１２の装置本体１４の長手方向他方の側の側方には、気密部としての気密室２６が設けられている。気密室２６は、隔壁２８によって気密室２６の外部に対して密封状態で遮断されている。気密室２６の混練装置１２側の隔壁２８には、入口部３０が形成されている。入口部３０には、混練装置１２の吐出部２４が接続されている。混練装置１２の吐出部２４から吐出された中間基材２２は、隔壁２８の入口部３０を通って気密室２６の内側へ供給される。 An airtight chamber 26 as an airtight portion is provided on the side of the other side of the device main body 14 of the kneading device 12 in the longitudinal direction. The airtight chamber 26 is sealed from the outside of the airtight chamber 26 by a partition wall 28 in a sealed state. An inlet portion 30 is formed in the partition wall 28 on the kneading device 12 side of the airtight chamber 26. The discharge portion 24 of the kneading device 12 is connected to the inlet portion 30. The intermediate base material 22 discharged from the discharge portion 24 of the kneading device 12 is supplied to the inside of the airtight chamber 26 through the inlet portion 30 of the partition wall 28.

また、入口部３０には、入口遮断部（図示省略）が設けられており、入口遮断部は、入口部３０を開閉でき、入口遮断部による入口部３０の閉止状態では、気密室２６の外部に対して入口部３０を密封状態で遮断できる。ここで、気密室２６の入口部３０は、気密室２６及び混練装置１２の装置本体１４の各々の外部とは遮断された状態で混練装置１２の装置本体１４の吐出部２４へ接続されている。このため、吐出部２４から吐出された中間基材２２は、気密室２６及び装置本体１４の外部の大気に晒されることなく気密室２６内へ供給される。 Further, the entrance portion 30 is provided with an entrance blocking portion (not shown), and the entrance blocking portion can open and close the entrance portion 30, and when the entrance portion 30 is closed by the entrance blocking portion, the outside of the airtight chamber 26 is provided. The inlet portion 30 can be shut off in a sealed state. Here, the inlet portion 30 of the airtight chamber 26 is connected to the discharge portion 24 of the device main body 14 of the kneading device 12 in a state of being shielded from the outside of each of the airtight chamber 26 and the device main body 14 of the kneading device 12. .. Therefore, the intermediate base material 22 discharged from the discharge unit 24 is supplied into the airtight chamber 26 without being exposed to the atmosphere outside the airtight chamber 26 and the apparatus main body 14.

一方、気密室２６の隔壁２６には、第１ダクト３２、第２ダクト３４、第３ダクト３６の各々の一端が接続されている。第１ダクト３２の他端は、調整部としてのポンプ３８へ接続されている。ポンプ３８が作動されると、気密室２６内の気体（空気等）がポンプ３８に吸い込まれ、気密室２６の外部へ排気される。 On the other hand, one end of each of the first duct 32, the second duct 34, and the third duct 36 is connected to the partition wall 26 of the airtight chamber 26. The other end of the first duct 32 is connected to the pump 38 as an adjusting portion. When the pump 38 is operated, the gas (air or the like) in the airtight chamber 26 is sucked into the pump 38 and exhausted to the outside of the airtight chamber 26.

これに対して、第２ダクト３４の他端は、加熱装置として調整部を構成するヒータ４０に接続されている。ヒータ４０では、上述した中間基材２２を形成する合成樹脂材の溶融温度以上の熱風が生成される。ヒータ４０において生成された熱風は、第２ダクト３４を通って気密室２６内へ供給可能である。したがって、ヒータ４０において生成された熱風が気密室２６内へ供給されることによって、環境条件の一態様である気密室２６内の温度を中間基材２２を形成する合成樹脂材の溶融温度以上にできる。 On the other hand, the other end of the second duct 34 is connected to the heater 40 constituting the adjusting portion as a heating device. In the heater 40, hot air equal to or higher than the melting temperature of the synthetic resin material forming the intermediate base material 22 described above is generated. The hot air generated in the heater 40 can be supplied into the airtight chamber 26 through the second duct 34. Therefore, by supplying the hot air generated in the heater 40 into the airtight chamber 26, the temperature in the airtight chamber 26, which is one aspect of the environmental conditions, becomes higher than the melting temperature of the synthetic resin material forming the intermediate base material 22. can.

また、第３ダクト３６の他端は、調整部としてのガス供給装置４２へ接続されている。ガス供給装置４２は、不活性ガスの一態様である窒素ガスのガスタンクとされており、ガス供給装置４２に設けられたバルブ（図示省略）が開放されると、ガス供給装置４２から窒素ガスが第３ダクト３６へ放出される。第３ダクト３６に放出された窒素ガスは、第３ダクト３６を通って気密室２６内へ供給される。したがって、気密室２６内の空気をポンプ３８によって気密室２６の外部へ排気し、ガス供給装置４２からの窒素ガスを気密室２６内へ供給すると、気密室２６内の窒素濃度を気密室２６の外側よりも高くでき、気密室２６内の酸素濃度を気密室２６の外側よりも低くできる。 Further, the other end of the third duct 36 is connected to the gas supply device 42 as an adjusting portion. The gas supply device 42 is a gas tank for nitrogen gas, which is an aspect of an inert gas, and when a valve (not shown) provided in the gas supply device 42 is opened, nitrogen gas is released from the gas supply device 42. It is discharged to the third duct 36. The nitrogen gas released into the third duct 36 is supplied into the airtight chamber 26 through the third duct 36. Therefore, when the air in the airtight chamber 26 is exhausted to the outside of the airtight chamber 26 by the pump 38 and the nitrogen gas from the gas supply device 42 is supplied into the airtight chamber 26, the nitrogen concentration in the airtight chamber 26 is adjusted to the airtight chamber 26. It can be higher than the outside, and the oxygen concentration in the airtight chamber 26 can be lower than the outside of the airtight chamber 26.

しかも、気密室２６は、気密室２６の外部に対して密封状態で遮断されるため、気密室２６内へ供給される窒素ガスの量を調整することによって、環境条件の一態様である気密室２６の内部の気圧を気密室２６の外部の気圧（例えば、大気圧）よりも高くできる。なお、本実施の形態では、ガス供給装置４２をガスタンクとしたが、例えば、空気から窒素を分離する窒素製造装置をガス供給装置としてもよい。また、本実施の形態では、不活性ガスの一態様として窒素を適用したが、アルゴン等の他の不活性ガスを適用してもよい。 Moreover, since the airtight chamber 26 is shielded from the outside of the airtight chamber 26 in a sealed state, the airtight chamber is an aspect of environmental conditions by adjusting the amount of nitrogen gas supplied into the airtight chamber 26. The pressure inside the 26 can be higher than the pressure outside the airtight chamber 26 (eg, atmospheric pressure). In the present embodiment, the gas supply device 42 is used as a gas tank, but for example, a nitrogen production device that separates nitrogen from air may be used as a gas supply device. Further, in the present embodiment, nitrogen is applied as one aspect of the inert gas, but another inert gas such as argon may be applied.

一方、気密室２６内の入口部３０側には、第１搬送装置４４が設けられている。第１搬送装置４４は、円柱形状又は円筒形状の複数のローラ４６と無端ベルト４８とによって構成されたローラコンベアとされている。入口部３０から気密室２６内に入った中間基材２２は、第１搬送装置４４の無端ベルト４８上に載置されて入口部３０とは反対側へ搬送される。 On the other hand, a first transfer device 44 is provided on the entrance portion 30 side in the airtight chamber 26. The first transfer device 44 is a roller conveyor composed of a plurality of cylindrical or cylindrical rollers 46 and an endless belt 48. The intermediate base material 22 that has entered the airtight chamber 26 from the inlet portion 30 is placed on the endless belt 48 of the first transport device 44 and is conveyed to the side opposite to the inlet portion 30.

また、気密室２６の内側には円柱形状又は円筒形状の一対の圧延ローラ５０が設けられている。圧延ローラ５０の回転軸方向は、第１搬送装置４４による中間基材２２の搬送方向に対して直交していると共に、一対の圧延ローラ５０の対向方向は、第１搬送装置４４による中間基材２２の搬送方向に対して直交している。一対の圧延ローラ５０の間には、所定の大きさの隙間が形成されており、第１搬送装置４４によって搬送された中間基材２２が一対の圧延ローラ５０の間を通ることによって、中間基材２２の厚さ寸法が両圧延ローラ５０の間の隙間の大きさ程度のシート状にされる。 Further, a pair of cylindrical or cylindrical rolling rollers 50 are provided inside the airtight chamber 26. The rotation axis direction of the rolling roller 50 is orthogonal to the transport direction of the intermediate base material 22 by the first transfer device 44, and the opposite direction of the pair of rolling rollers 50 is the intermediate base material by the first transfer device 44. It is orthogonal to the transport direction of 22. A gap having a predetermined size is formed between the pair of rolling rollers 50, and the intermediate base material 22 conveyed by the first transfer device 44 passes between the pair of rolling rollers 50 to form an intermediate group. The thickness of the material 22 is formed into a sheet having a thickness of about the size of the gap between the rolling rollers 50.

さらに、気密室２６の内側にはカーディング装置５２が設けられている。カーディング装置５２は、第１搬送装置４４を挟んで入口部３０とは反対側に配置されている。カーディング装置５２は、円柱形状又は円筒形状のメインドラム５４を備えている。圧延ローラ５０によってシート状とされた中間基材２２は、上流側搬送ローラ５６によってメインドラム５４の外周部に貼り付けられる。メインドラム５４は、図１における右周り方向へ回転され、メインドラム５４に貼り付けられた中間基材２２は、メインドラム５４と共に回動される。 Further, a carding device 52 is provided inside the airtight chamber 26. The carding device 52 is arranged on the side opposite to the inlet portion 30 with the first transport device 44 interposed therebetween. The carding device 52 includes a cylindrical or cylindrical main drum 54. The intermediate base material 22 formed into a sheet by the rolling roller 50 is attached to the outer peripheral portion of the main drum 54 by the upstream transfer roller 56. The main drum 54 is rotated in the clockwise direction in FIG. 1, and the intermediate base material 22 attached to the main drum 54 is rotated together with the main drum 54.

メインドラム５４の径方向外側には、円柱形状又は円筒形状の第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２を含んで構成されるシリンダ対５８が複数設けられており、これらのシリンダ対５８の第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２は、図１における左周り方向へ回転される。シリンダ対５８の第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２の外周部には、例えば、針状の突起（図示省略）が多数形成されており、第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２が回転されると、第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２の多数の突起のうち、メインドラム５４側へ向いた突起の先端側が中間基材２２の内側に入る。このように中間基材２２の内側に第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２の突起が入ることで中間基材２２内の繊維が梳かれ、中間基材２２内の繊維の方向（繊維の長手方向）がメインドラム５４による中間基材２２の搬送方向に沿うように整えられる。 A plurality of cylinder pairs 58 including a cylindrical or cylindrical first cylinder 60 and a second cylinder 62 are provided on the radial outer side of the main drum 54, and the first cylinder of these cylinder pairs 58 is provided. The 60 and the second cylinder 62 are rotated in the counterclockwise direction in FIG. For example, a large number of needle-shaped protrusions (not shown) are formed on the outer peripheral portions of the first cylinder 60 and the second cylinder 62 of the cylinder pair 58, and when the first cylinder 60 and the second cylinder 62 are rotated. Of the large number of protrusions of the first cylinder 60 and the second cylinder 62, the tip end side of the protrusion facing the main drum 54 side enters the inside of the intermediate base material 22. By inserting the protrusions of the first cylinder 60 and the second cylinder 62 inside the intermediate base material 22 in this way, the fibers in the intermediate base material 22 are combed, and the direction of the fibers in the intermediate base material 22 (longitudinal direction of the fibers). ) Is arranged along the transport direction of the intermediate base material 22 by the main drum 54.

また、メインドラム５４を挟んで上流側搬送ローラ５６とは反対側には、下流側搬送ローラ６４等によって構成される第２搬送装置６６が設けられており、シリンダ対５８の第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２によって繊維の方向が整えられた中間基材２２は、下流側搬送ローラ６４によってメインドラム５４から剥がされ、第２搬送装置６６によって搬送される。第２搬送装置６６による中間基材２２の搬送経路上には、カッター（図示省略）が設けられている。カッターは、第２搬送装置６６による中間基材２２の搬送方向に対して直交する方向に中間基材２２を切断できる。 Further, a second transport device 66 composed of a downstream transport roller 64 and the like is provided on the opposite side of the main drum 54 from the upstream transport roller 56, and the first cylinder 60 of the cylinder to 58 and the first cylinder 60 of the cylinder to 58 are provided. The intermediate base material 22 whose fibers are oriented by the second cylinder 62 is peeled off from the main drum 54 by the downstream transfer roller 64, and is conveyed by the second transfer device 66. A cutter (not shown) is provided on the transport path of the intermediate base material 22 by the second transport device 66. The cutter can cut the intermediate base material 22 in a direction orthogonal to the transport direction of the intermediate base material 22 by the second transport device 66.

一方、気密室２６の隔壁２８には、出口部６８が形成されており、第２搬送装置６６によって搬送された中間基材２２は、出口部６８へ向けて移動され、中間基材２２は、出口部６８を通って気密室２６の外へ出る。また、出口部６８には、出口遮断部（図示省略）が設けられており、出口遮断部は、出口部６８を開閉でき、出口遮断部による出口部６８の閉止状態では、気密室２６の外部に対して出口部６８を密封状態で遮断できる。 On the other hand, the partition wall 28 of the airtight chamber 26 is formed with an outlet portion 68, and the intermediate base material 22 conveyed by the second transfer device 66 is moved toward the outlet portion 68, and the intermediate base material 22 is moved toward the outlet portion 68. It goes out of the airtight chamber 26 through the exit portion 68. Further, the outlet portion 68 is provided with an outlet cutoff portion (not shown), and the outlet cutoff portion can open and close the outlet portion 68, and when the outlet portion 68 is closed by the outlet cutoff portion, the outside of the airtight chamber 26. However, the outlet portion 68 can be shut off in a sealed state.

気密室２６の出口部６８の外側には、第３搬送装置７０が設けられている。第３搬送装置７０は、複数のローラ７２と無端ベルト７４とによって構成されたローラコンベアとされている。出口部６８から気密室２６の外に出た中間基材２２は、第３搬送装置７０の無端ベルト７４上に載置されて出口部６８とは反対側へ搬送される。第３搬送装置７０は、ヒータ等の加熱装置（図示省略）を備えており、無端ベルト７４は、加熱装置によって直接又はローラ７２等を介して間接的に加熱される。これによって、第３搬送装置７０による中間基材２２の搬送中に中間基材２２の温度が低下することを抑制できる。 A third transfer device 70 is provided on the outside of the outlet portion 68 of the airtight chamber 26. The third transfer device 70 is a roller conveyor composed of a plurality of rollers 72 and an endless belt 74. The intermediate base material 22 that has come out of the airtight chamber 26 from the outlet portion 68 is placed on the endless belt 74 of the third transport device 70 and transported to the side opposite to the outlet portion 68. The third transfer device 70 includes a heating device (not shown) such as a heater, and the endless belt 74 is heated directly by the heating device or indirectly via a roller 72 or the like. As a result, it is possible to prevent the temperature of the intermediate base material 22 from dropping during the transportation of the intermediate base material 22 by the third transfer device 70.

さらに、第３搬送装置７０の出口部６８とは反対側には、第４搬送装置７６が設けられており、更に、第４搬送装置７６の側方にはプレス成形装置７８が設けられている。第４搬送装置７６は、アーム８０を備えており、第３搬送装置７０の無端ベルト７４上の中間基材２２が第３搬送装置７０上の所定の位置まで移動されると、第４搬送装置７６のアーム８０は、中間基材２２を把持できる。 Further, a fourth transport device 76 is provided on the side opposite to the outlet portion 68 of the third transport device 70, and a press molding device 78 is further provided on the side of the fourth transport device 76. .. The fourth transfer device 76 includes an arm 80, and when the intermediate base material 22 on the endless belt 74 of the third transfer device 70 is moved to a predetermined position on the third transfer device 70, the fourth transfer device 76 is provided. The arm 80 of 76 can grip the intermediate base material 22.

アーム８０は、中間基材２２を把持した状態で移動でき、アーム８０は、プレス成形装置７８の金型８２の下型８４上へ中間基材２２を移動させる。中間基材２２が下型８４上に配置された状態で金型８２の上型８６が下降されて金型８２が閉じられることによって中間基材２２が所定の形状に成形される。第４搬送装置７６は、ヒータ等の加熱装置（図示省略）を備えており、アーム８０における中間基材２２の把持部分は、加熱装置によって直接又は間接的に加熱される。これによって、第４搬送装置７６による中間基材２２の搬送中に中間基材２２の温度が低下することを抑制できる。 The arm 80 can be moved while gripping the intermediate base material 22, and the arm 80 moves the intermediate base material 22 onto the lower die 84 of the die 82 of the press forming apparatus 78. The intermediate base material 22 is formed into a predetermined shape by lowering the upper mold 86 of the mold 82 and closing the mold 82 while the intermediate base material 22 is arranged on the lower mold 84. The fourth transfer device 76 includes a heating device (not shown) such as a heater, and the gripped portion of the intermediate base material 22 in the arm 80 is directly or indirectly heated by the heating device. As a result, it is possible to prevent the temperature of the intermediate base material 22 from dropping during the transportation of the intermediate base material 22 by the fourth transfer device 76.

＜本実施の形態の作用、効果＞
次に、本実施の形態の作用並びに効果について説明する。 <Action and effect of this embodiment>
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

本成形品製造装置１０では、先ず、ペレット１８、強化剤、添加剤等の諸材料が混練装置１２のホッパ１６に投入される。ホッパ１６に投入された諸材料は、混練装置１２の装置本体１４の内側に入る。装置本体１４の内側では、ペレット１８、強化剤、添加剤等の諸材料が加熱されて溶融される。さらに、装置本体１４の内側では、回転するスクリュー２０の羽根によってペレット１８、強化剤、添加剤等の諸材料が混練されると共に、スクリュー２０の羽根によって加圧される。 In the molded product manufacturing apparatus 10, first, various materials such as pellets 18, strengthening agents, and additives are put into the hopper 16 of the kneading apparatus 12. The various materials charged into the hopper 16 enter the inside of the apparatus main body 14 of the kneading apparatus 12. Inside the main body 14, various materials such as pellets 18, strengthening agents, and additives are heated and melted. Further, inside the main body 14 of the apparatus, various materials such as pellets 18, reinforcing agents, and additives are kneaded by the blades of the rotating screw 20, and are pressurized by the blades of the screw 20.

このスクリュー２０の羽根による混練、加圧によって中間基材２２が形成され、更に、中間基材２２内でペレット１８に含まれている繊維が分散される。この状態では、中間基材２２内の繊維の方向（繊維の長手方向）は、様々な方向を向いている（すなわち、繊維の方向は定まっていない）。しかも、中間基材２２が混練されることによって繊維の少なくとも一部が互いに絡み合う。 The intermediate base material 22 is formed by kneading and pressurizing with the blades of the screw 20, and further, the fibers contained in the pellet 18 are dispersed in the intermediate base material 22. In this state, the directions of the fibers in the intermediate base material 22 (longitudinal directions of the fibers) are oriented in various directions (that is, the directions of the fibers are not fixed). Moreover, by kneading the intermediate base material 22, at least a part of the fibers are entangled with each other.

さらに、中間基材２２は、スクリュー２０の回転によって混練装置１２の吐出部２４へ向けて移動される。吐出部２４から混練装置１２の外側へ出た中間基材２２は、気密室２６の隔壁２８の入口部３０を通って気密室２６の内側へ移動される。気密室２６内に入った中間基材２２は、第１搬送装置４４の無端ベルト４８上に載置される。ここで、上記のように、この状態では、中間基材２２内の繊維の方向は定まっていない。このため、互いに絡み合う繊維のスプリングバック等によって中間基材２２は、第１搬送装置４４の無端ベルト４８上で膨張される。 Further, the intermediate base material 22 is moved toward the discharge portion 24 of the kneading device 12 by the rotation of the screw 20. The intermediate base material 22 protruding from the discharge portion 24 to the outside of the kneading device 12 is moved to the inside of the airtight chamber 26 through the inlet portion 30 of the partition wall 28 of the airtight chamber 26. The intermediate base material 22 that has entered the airtight chamber 26 is placed on the endless belt 48 of the first transfer device 44. Here, as described above, in this state, the direction of the fibers in the intermediate base material 22 is not determined. Therefore, the intermediate base material 22 is expanded on the endless belt 48 of the first transport device 44 by the springback of the fibers entwined with each other.

無端ベルト４８上の中間基材２２は、無端ベルト４８の回転によって搬送され、圧延ローラ５０の間を通る。これによって、中間基材２２は、薄肉のシート状に成形される。このように、シート状にされた中間基材２２は、上流側搬送ローラ５６によってカーディング装置５２のメインドラム５４の外周部に貼り付けられる。メインドラム５４の外周部に貼り付けられた中間基材２２は、メインドラム５４の回転によってメインドラム５４と共に回動される。 The intermediate base material 22 on the endless belt 48 is conveyed by the rotation of the endless belt 48 and passes between the rolling rollers 50. As a result, the intermediate base material 22 is formed into a thin sheet. In this way, the sheet-shaped intermediate base material 22 is attached to the outer peripheral portion of the main drum 54 of the carding device 52 by the upstream transfer roller 56. The intermediate base material 22 attached to the outer peripheral portion of the main drum 54 is rotated together with the main drum 54 by the rotation of the main drum 54.

この状態で、シリンダ対５８の第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２がメインドラム５４の回転方向とは反対方向へ回転されると、第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２の突起が中間基材２２内に入り、中間基材２２内の繊維が第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２の突起によって梳かれる。これによって、中間基材２２内の繊維の方向が、概ね、メインドラム５４による中間基材２２の搬送方向に整えられると共に、互いに絡み合っていた繊維が解される。このように互いに絡み合っていた繊維が解れ、しかも、繊維の方向が整えられることによって繊維のスプリングバック等による中間基材２２の膨張が抑制され、圧延ローラ５０によってシート状とされた中間基材２２の厚さ寸法の増加を抑制できる。これによって、中間基材２２の形状をシート状で維持できる。 In this state, when the first cylinder 60 and the second cylinder 62 of the cylinder pair 58 are rotated in the direction opposite to the rotation direction of the main drum 54, the protrusions of the first cylinder 60 and the second cylinder 62 are exposed to the intermediate base material 22. The fibers in the intermediate base material 22 are combed by the protrusions of the first cylinder 60 and the second cylinder 62. As a result, the direction of the fibers in the intermediate base material 22 is generally adjusted to the transport direction of the intermediate base material 22 by the main drum 54, and the fibers entwined with each other are unraveled. By unraveling the fibers entwined with each other and adjusting the direction of the fibers in this way, the expansion of the intermediate base material 22 due to the springback of the fibers is suppressed, and the intermediate base material 22 formed into a sheet by the rolling roller 50. It is possible to suppress an increase in the thickness dimension of. As a result, the shape of the intermediate base material 22 can be maintained in the form of a sheet.

また、気密室２６内にはヒータ４０によって生成された熱風が供給され、気密室２６内の温度は、中間基材２２を形成する合成樹脂材の溶融温度以上に保たれている。上記のように、混練装置１２では、ペレット１８を含んだ中間基材２２の諸材料が溶融されるまで加熱される。したがって、混練装置１２での中間基材２２の加工条件の一態様である加工温度と、この加工温度に対応する環境条件の一態様である気密室２６内の温度との差異は、気密室２６内の温度と混練装置１２内を除いた気密室２６外の温度との差異よりも小さい。 Further, hot air generated by the heater 40 is supplied to the airtight chamber 26, and the temperature inside the airtight chamber 26 is maintained at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the synthetic resin material forming the intermediate base material 22. As described above, in the kneading apparatus 12, the materials of the intermediate base material 22 including the pellets 18 are heated until they are melted. Therefore, the difference between the processing temperature, which is one aspect of the processing conditions of the intermediate base material 22 in the kneading device 12, and the temperature in the airtight chamber 26, which is one aspect of the environmental conditions corresponding to this processing temperature, is the airtight chamber 26. It is smaller than the difference between the temperature inside and the temperature outside the airtight chamber 26 excluding the inside of the kneading device 12.

このため、気密室２６内での中間基材２２の温度低下による中間基材２２の硬化が抑制され、中間基材２２を圧延ローラ５０によって容易にシート状にできる。しかも、気密室２６内では、シート状に成形された中間基材２２の硬化が抑制される。このため、カーディング装置５２のシリンダ対５８の第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２の突起を中間基材２２内に入れることができ、第１シリンダ６０及び第２シリンダ６２の突起によって中間基材２２内の繊維を容易に梳くことができる。 Therefore, the curing of the intermediate base material 22 due to the temperature drop of the intermediate base material 22 in the airtight chamber 26 is suppressed, and the intermediate base material 22 can be easily formed into a sheet by the rolling roller 50. Moreover, in the airtight chamber 26, the curing of the intermediate base material 22 formed into a sheet shape is suppressed. Therefore, the protrusions of the first cylinder 60 and the second cylinder 62 of the cylinder pair 58 of the carding device 52 can be put in the intermediate base material 22, and the protrusions of the first cylinder 60 and the second cylinder 62 allow the intermediate base material. The fibers in 22 can be easily combed.

さらに、気密室２６内の空気がポンプ３８によって気密室２６外へ排気され、気密室２６内にガス供給装置４２からの窒素ガスが供給されることによって、気密室２６内の窒素濃度は、気密室２６の外側よりも高くされ、気密室２６内の酸素濃度は、気密室２６の外側よりも低くされる。これによって、上記のように、中間基材２２の合成樹脂材の酸化が抑制され、合成樹脂材が酸化して分解されるような合成樹脂材の劣化を抑制できる。 Further, the air in the airtight chamber 26 is exhausted to the outside of the airtight chamber 26 by the pump 38, and the nitrogen gas from the gas supply device 42 is supplied into the airtight chamber 26, so that the nitrogen concentration in the airtight chamber 26 becomes air. It is made higher than the outside of the closed chamber 26, and the oxygen concentration in the airtight chamber 26 is lower than that outside the closed chamber 26. As a result, as described above, the oxidation of the synthetic resin material of the intermediate base material 22 is suppressed, and the deterioration of the synthetic resin material such that the synthetic resin material is oxidized and decomposed can be suppressed.

また、気密室２６は、密封状態で気密室２６の外部とは遮断されているため、ポンプ３８による空気の排気量よりもガス供給装置４２からの窒素ガスの供給量を多くすると、気密室２６の内圧が気密室２６の外部の大気圧よりも高くなる。一方で、上記のように、本実施の形態では、混練装置１２では中間基材２２が加圧される。 Further, since the airtight chamber 26 is sealed from the outside of the airtight chamber 26 in a sealed state, if the amount of nitrogen gas supplied from the gas supply device 42 is larger than the amount of air exhausted by the pump 38, the airtight chamber 26 The internal pressure of the airtight chamber 26 becomes higher than the atmospheric pressure outside the airtight chamber 26. On the other hand, as described above, in the present embodiment, the intermediate base material 22 is pressurized in the kneading device 12.

ここで、気密室２６の内圧が気密室２６の外部の大気圧よりも高くされると、混練装置１２での中間基材２２の加工条件の一態様である加工圧力と、この加工圧力に対応する環境条件の一態様である気密室２６内の内圧との差異が、気密室２６の内圧と混練装置１２内を除いた気密室２６外の大気圧との差異よりも小さくなる。このように、気密室２６の内圧を大気圧よりも高くすることによって、気密室２６内に供給された中間基材２２が膨張することを抑制でき、これによっても、中間基材２２の形状をシート状で維持できる。 Here, when the internal pressure of the airtight chamber 26 is made higher than the atmospheric pressure outside the airtight chamber 26, it corresponds to the processing pressure which is one aspect of the processing conditions of the intermediate base material 22 in the kneading device 12 and this processing pressure. The difference between the internal pressure inside the airtight chamber 26, which is one aspect of the environmental conditions, is smaller than the difference between the internal pressure inside the airtight chamber 26 and the atmospheric pressure outside the airtight chamber 26 excluding the inside of the kneading device 12. In this way, by making the internal pressure of the airtight chamber 26 higher than the atmospheric pressure, it is possible to suppress the expansion of the intermediate base material 22 supplied into the airtight chamber 26, and this also makes the shape of the intermediate base material 22 change. Can be maintained in sheet form.

次いで、下流側搬送ローラ６４によってカーディング装置５２のメインドラム５４から剥がされたシート状の中間基材２２は、第２搬送装置６６によって気密室２６の出口部６８へ搬送され、この第２搬送装置６６での搬送途中で中間基材２２は、カッターによって第２搬送装置６６による搬送方向に対して直交する方向に切断される。 Next, the sheet-shaped intermediate base material 22 peeled off from the main drum 54 of the carding device 52 by the downstream transfer roller 64 is conveyed to the outlet portion 68 of the airtight chamber 26 by the second transfer device 66, and the second transfer is performed. During the transfer by the device 66, the intermediate base material 22 is cut by a cutter in a direction orthogonal to the transfer direction by the second transfer device 66.

さらに、第２搬送装置６６によって気密室２６の出口部６８まで搬送された中間基材２２は、気密室２６の出口部６８を通る。出口部６８を通って気密室２６外へ出た中間基材２２は、第３搬送装置７０、第４搬送装置７６によってプレス成形装置７８の金型８２の下型８４上に配置され、プレス成形装置７８によって所定形状の薄肉の成形品に成形される。ここで、第３搬送装置７０の無端ベルト７４及び第４搬送装置７６のアーム８０における中間基材２２の把持部分は加熱されている。このため、中間基材２２が第３搬送装置７０及び第４搬送装置７６によってプレス成形装置７８の金型８２の下型８４上に配置されるまでの間に中間基材２２の温度が低下することを抑制でき、中間基材２２の温度低下よる中間基材２２の硬化を抑制できる。 Further, the intermediate base material 22 transported to the outlet portion 68 of the airtight chamber 26 by the second transport device 66 passes through the outlet portion 68 of the airtight chamber 26. The intermediate base material 22 that has flowed out of the airtight chamber 26 through the outlet portion 68 is arranged on the lower die 84 of the die 82 of the press forming device 78 by the third transfer device 70 and the fourth transfer device 76, and is press-molded. It is molded into a thin-walled molded product having a predetermined shape by the device 78. Here, the gripping portion of the intermediate base material 22 in the endless belt 74 of the third transfer device 70 and the arm 80 of the fourth transfer device 76 is heated. Therefore, the temperature of the intermediate base material 22 drops until the intermediate base material 22 is placed on the lower die 84 of the die 82 of the press forming device 78 by the third transfer device 70 and the fourth transfer device 76. This can be suppressed, and the curing of the intermediate base material 22 due to the temperature drop of the intermediate base material 22 can be suppressed.

以上のように、本実施の形態では、中間基材２２の膨張が抑制され、中間基材２２の形状が薄肉のシート状で維持されたままプレス成形装置７８によって成形品に成形できる。このため、薄い成形品を容易に得ることができ、成形品の軽量化が可能になると共に成形品の材料コストを低減できる。 As described above, in the present embodiment, the expansion of the intermediate base material 22 is suppressed, and the intermediate base material 22 can be molded into a molded product by the press molding apparatus 78 while the shape of the intermediate base material 22 is maintained in the form of a thin sheet. Therefore, a thin molded product can be easily obtained, the weight of the molded product can be reduced, and the material cost of the molded product can be reduced.

なお、本実施の形態では、中間基材２２内の繊維の方向がカーディング装置５２によって整えられる構成である。しかしながら、中間基材２２に含まれる全ての繊維の方向がカーディング装置５２によって整えられる構成でなくてもよい。また、カーディング装置５２よって整えられた繊維の方向が全て同一の方向でなくてもよく、一例としては、繊維の長手方向が互い直交しない程度であればよい。 In this embodiment, the direction of the fibers in the intermediate base material 22 is adjusted by the carding device 52. However, the orientation of all the fibers contained in the intermediate base material 22 does not have to be adjusted by the carding device 52. Further, the directions of the fibers arranged by the carding device 52 do not have to be all the same, and as an example, the longitudinal directions of the fibers may not be orthogonal to each other.

また、本実施の形態では、気密室２６内の温度及び内圧の双方を、混練装置１２における中間基材２２の加工条件に対応する環境条件とした。しかしながら、混練装置１２における中間基材２２の加工条件に対応する気密室２６内の環境条件は、温度及び内圧の一方であってもよいし、温度及び内圧とは異なる条件であってもよい。 Further, in the present embodiment, both the temperature and the internal pressure in the airtight chamber 26 are set as environmental conditions corresponding to the processing conditions of the intermediate base material 22 in the kneading device 12. However, the environmental conditions in the airtight chamber 26 corresponding to the processing conditions of the intermediate base material 22 in the kneading apparatus 12 may be one of the temperature and the internal pressure, or may be different from the temperature and the internal pressure.

さらに、本実施の形態では、第３搬送装置７０の無端ベルト７４が加熱装置によって加熱され、第４搬送装置７６のアーム８０における中間基材２２の把持部分が加熱装置によって加熱される構成であった。しかしながら、第３搬送装置７０の無端ベルト７４及び第４搬送装置７６のアーム８０における中間基材２２の把持部分の一方のみが加熱される構成であってもよいし、第３搬送装置７０の無端ベルト７４及び第４搬送装置７６のアーム８０における中間基材２２の把持部分の双方が加熱されない構成であってもよい。 Further, in the present embodiment, the endless belt 74 of the third transfer device 70 is heated by the heating device, and the gripped portion of the intermediate base material 22 in the arm 80 of the fourth transfer device 76 is heated by the heating device. rice field. However, only one of the gripping portions of the intermediate base material 22 in the endless belt 74 of the third transfer device 70 and the arm 80 of the fourth transfer device 76 may be heated, or the endless of the third transfer device 70 may be heated. Both the gripping portion of the intermediate base material 22 in the arm 80 of the belt 74 and the fourth transport device 76 may not be heated.

１０成形品製造装置（繊維強化樹脂の製造装置）
１２混練装置
１８ペレット（合成樹脂材、繊維）
２２中間基材
２６気密室（気密部）
３８ポンプ（調整部）
４０ヒータ（調整部）
４２ガス供給装置（調整部）
５２カーディング装置 10 Molded product manufacturing equipment (fiber reinforced plastic manufacturing equipment)
12 Kneading device 18 Pellets (synthetic resin material, fiber)
22 Intermediate base material 26 Airtight chamber (airtight part)
38 Pump (adjustment part)
40 Heater (adjustment part)
42 Gas supply device (adjustment unit)
52 Carding equipment

Claims

A kneading device that kneads the synthetic resin material and the fiber inside and disperses the fiber in the synthetic resin material to form an intermediate base material of the fiber reinforced resin.
The internal space is shielded from the outside to allow airtightness, the outlet of the intermediate base material in the kneading device is connected to the outside in an airtight state, and the intermediate base material discharged from the kneading device is supplied to the inside. Airtight part and
A carding device arranged inside the airtight portion and carding the intermediate base material supplied into the airtight portion to adjust the orientation of the fibers contained in the intermediate base material.
The difference between at least one of the processing conditions of the intermediate base material in the kneading device and the environmental condition inside the airtight portion corresponding to the processing condition, and the difference between the processing condition and the environmental condition outside the airtight portion. Adjustment part to make it smaller than
A fiber reinforced plastic manufacturing device.