JP7093073B2 - Manufacturing method and manufacturing equipment for thermoplastic resin composite materials - Google Patents
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Description
本発明は、熱可塑性樹脂複合材料の製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a thermoplastic resin composite material.
従来、熱可塑性樹脂と強化繊維とを加熱下に混練して押し出す押出機と、押出機からの押出物(成形材料)を型締めして成形するプレス機と、を備える熱可塑性樹脂複合材料の製造装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような熱可塑性樹脂複合材料の製造装置では、押出機に供給されて溶融した熱可塑性樹脂と強化繊維とが混練される。押出機は、この混練物を所定開口幅のダイから平板状に押し出す。そして、この押出物(成形材料)がプレス機の金型内に供給されて型締めされることで所定形状の熱可塑性樹脂複合材料(成形品)が製造される。
Conventionally, a thermoplastic resin composite material including an extruder in which a thermoplastic resin and a reinforcing fiber are kneaded and extruded under heating, and a press machine in which an extruder (molding material) extruded from the extruder is molded and molded. Manufacturing equipment is known (see, for example, Patent Document 1).
In such an apparatus for producing a thermoplastic resin composite material, the thermoplastic resin supplied to the extruder and melted is kneaded with the reinforcing fibers. The extruder extrudes this kneaded product into a flat plate from a die having a predetermined opening width. Then, the extruded product (molding material) is supplied into the mold of the press machine and molded to produce a thermoplastic resin composite material (molded product) having a predetermined shape.
ところで、従来の製造装置(例えば、特許文献1参照)を使用した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法では、比較的高粘度となる成形材料の金型内における流動性の向上を目的に、成形材料の温度を高く設定したい要請がある。しかし、過加熱による熱可塑性樹脂の劣化を考慮すると、成形材料の加熱温度は低く制限される。また、脱型時における成形品を十分に固化させる必要があるために、金型温度も低く制限される。そのため、従来の製造方法では、金型内での成形材料の流動距離を増加させることが極めて困難になっている。
また、従来の製造方法においては、金型内で成形材料に生じる圧力分布及び温度分布に起因して脱型後の成形品に不均一な収縮を発生させる。そのため、得られた成形品には反りなどの変形が比較的大きい問題がある。
By the way, in the method for manufacturing a thermoplastic resin composite material using a conventional manufacturing apparatus (see, for example, Patent Document 1), a molding material is used for the purpose of improving the fluidity of the molding material having a relatively high viscosity in a mold. There is a request to set the temperature of the product high. However, considering the deterioration of the thermoplastic resin due to overheating, the heating temperature of the molding material is limited to a low level. Further, the mold temperature is also limited to a low level because it is necessary to sufficiently solidify the molded product at the time of demolding. Therefore, it is extremely difficult to increase the flow distance of the molding material in the mold by the conventional manufacturing method.
Further, in the conventional manufacturing method, non-uniform shrinkage is generated in the molded product after demolding due to the pressure distribution and the temperature distribution generated in the molding material in the mold. Therefore, the obtained molded product has a problem that the deformation such as warpage is relatively large.
そこで、本発明の課題は、熱可塑性樹脂に対する過加熱を防止しつつ金型内での成形材料の流動性を向上させることができるとともに、成形品たる熱可塑性樹脂複合材料の反りなどの変形量を低減することができる熱可塑性樹脂複合材料の製造方法及び製造装置を提供することにある。 Therefore, the subject of the present invention is that it is possible to improve the fluidity of the molding material in the mold while preventing overheating of the thermoplastic resin, and the amount of deformation such as warpage of the thermoplastic resin composite material as a molded product. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a thermoplastic resin composite material capable of reducing the above.
前記課題を解決する本発明の熱可塑性樹脂複合材料の製造方法は、熱可塑性樹脂に強化繊維が分散した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法であって、熱可塑性樹脂と強化繊維とを加熱下に混錬し、この混練物を所定形状の開口を介して押し出して前記開口の形状に倣った断面形状を有する予備成形体を成形する予備成形工程と、前記予備成形体を金型内で型締めし、所定形状の前記熱可塑性樹脂複合材料を成形するプレス成形工程と、を有し、
前記予備成形体の型締め方向に対応する前記開口の第一幅は、この第一幅に交差する方向の前記開口の第二幅に渡って不均一になっており、前記開口の形状は、前記第二幅の延びる方向の少なくとも一方の端部が、前記第二幅の延びる方向の中央部よりも前記第一幅が大きく、前記中央部側から前記第一幅が大きい部位側に向かって前記第一幅が大きくなるテーパ状に形成されており、前記開口は、前記中央部として矩形部を有していることを特徴とする。
The method for producing a thermoplastic resin composite material of the present invention, which solves the above-mentioned problems, is a method for producing a thermoplastic resin composite material in which reinforcing fibers are dispersed in a thermoplastic resin, and the thermoplastic resin and the reinforcing fibers are heated under heating. A premolding step of kneading and extruding the kneaded material through an opening having a predetermined shape to form a preformed body having a cross-sectional shape that follows the shape of the opening, and molding the preformed body in a mold. It also has a press molding step of molding the thermoplastic resin composite material having a predetermined shape.
The first width of the opening corresponding to the mold clamping direction of the preformed body is non-uniform over the second width of the opening in the direction intersecting the first width, and the shape of the opening is as follows. At least one end in the extending direction of the second width has the first width larger than the central portion in the extending direction of the second width, and from the central portion side toward the portion side having the larger first width. The first width is formed in a tapered shape, and the opening is characterized by having a rectangular portion as the central portion .
また、本発明の熱可塑性樹脂複合材料の製造装置は、熱可塑性樹脂と強化繊維とを加熱下に混練して押し出す押出機と、前記押出機から押し出された押出物を型締めして熱可塑性樹脂複合材料を成形するプレス機と、を備える熱可塑性樹脂複合材料の製造装置であって、前記押出物が押し出される前記押出機のダイの開口は、前記押出物の型締め方向に対応する前記開口の第一幅が、この第一幅に交差する方向の前記開口の第二幅に渡って不均一におり、前記開口の形状は、前記第二幅の延びる方向の少なくとも一方の端部が、前記第二幅の延びる方向の中央部よりも前記第一幅が大きく、前記中央部側から前記第一幅が大きい部位側に向かって前記第一幅が大きくなるテーパ状に形成されており、前記開口は、前記中央部として矩形部を有していることを特徴とする。 Further, the apparatus for producing a thermoplastic resin composite material of the present invention is an extruder in which a thermoplastic resin and a reinforcing fiber are kneaded and extruded under heating, and an extruder extruded from the extruder is mold-clamped to be thermoplastic. A device for producing a thermoplastic resin composite material including a press machine for forming a resin composite material, wherein the opening of the die of the extruder to which the extruded product is extruded corresponds to the mold clamping direction of the extruded product. The first width of the opening is non-uniform over the second width of the opening in the direction intersecting the first width, and the shape of the opening is such that at least one end in the extending direction of the second width is. The first width is larger than the central portion in the extending direction of the second width, and the first width is formed in a tapered shape in which the first width increases from the central portion side toward the portion where the first width is large. The opening is characterized by having a rectangular portion as the central portion .
本発明によれば、熱可塑性樹脂に対する過加熱を防止しつつ、金型内での熱可塑性樹脂の流動性を向上させ、得られた熱可塑性樹脂複合材料の変形量を低減する熱可塑性樹脂複合材料の製造方法及び製造装置を提供することができる。 According to the present invention, the thermoplastic resin composite improves the fluidity of the thermoplastic resin in the mold while preventing overheating of the thermoplastic resin, and reduces the amount of deformation of the obtained thermoplastic resin composite material. It is possible to provide a method for manufacturing a material and a manufacturing apparatus.
次に、本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂複合材料の製造装置及びこの製造装置を使用して行われる熱可塑性樹脂複合材料の製造方法について詳細に説明する。以下では、まず熱可塑性樹脂複合材料について説明した後に、製造装置と製造方法とについて説明する。 Next, an apparatus for producing a thermoplastic resin composite material according to an embodiment of the present invention and a method for producing a thermoplastic resin composite material using the apparatus will be described in detail. In the following, the thermoplastic resin composite material will be described first, and then the manufacturing apparatus and the manufacturing method will be described.
≪熱可塑性樹脂複合材料≫
本実施形態での熱可塑性樹脂複合材料は、熱可塑性樹脂と、強化繊維とを主に含んで構成されている。
熱可塑性樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトンなどの結晶性樹脂;ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、AS樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテルなどの非結晶樹脂が挙げられるがこれらに限定されるものではない。中でもポリアミド樹脂が好ましい。
≪Thermoplastic resin composite material≫
The thermoplastic resin composite material in the present embodiment is mainly composed of a thermoplastic resin and reinforcing fibers.
Examples of the thermoplastic resin include crystalline resins such as high-density polyethylene, low-density polyethylene, polypropylene, polyamide resin, polyacetal, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, and polyether ether ketone; polystyrene, polyvinyl chloride, and AS. Examples thereof include, but are not limited to, non-crystalline resins such as resins, ABS resins, acrylic resins, polycarbonates, and modified polyphenylene ethers. Of these, polyamide resin is preferable.
強化繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ホウ素繊維、金属繊維(例:ステンレス繊維、アルミニウム繊維、銅繊維など)などの無機系のものや、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリメタフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリパラフェニレンイソフタルアミド繊維、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維、ジアミノジフェニルエーテルとテレフタル酸又はイソフタル酸からの縮合物から得られる繊維等の全芳香族ポリアミド繊維、あるいは、全芳香族液晶ポリエステル繊維などの有機系のものが挙げられるがこれらに限定されるものではない。中でも炭素繊維が好ましい。この炭素繊維としては、PAN系、ピッチ系のいずれでも構わない。
このような強化繊維には、熱可塑性樹脂との間の接着性を向上させるカップリング剤などによる表面処理を行うこともできる。また、強化繊維には、ポリマーなどからなる集束剤を含めることもできる。
Reinforcing fibers include, for example, inorganic fibers such as glass fiber, carbon fiber, boron fiber, and metal fiber (eg, stainless fiber, aluminum fiber, copper fiber, etc.), polyparaphenylene terephthalamide fiber, and polymetaphenylene terephthal. Total aromatic polyamide fiber such as amide fiber, polyparaphenylene isophthalamide fiber, polymethaphenylene isophthalamide fiber, fiber obtained from a condensate of diaminodiphenyl ether and terephthalic acid or isophthalic acid, total aromatic liquid crystal polyester fiber, etc. Organic type, but not limited to these. Of these, carbon fiber is preferable. The carbon fiber may be either PAN-based or pitch-based.
Such reinforcing fibers can also be surface-treated with a coupling agent or the like to improve the adhesiveness with the thermoplastic resin. Further, the reinforcing fiber may also contain a sizing agent made of a polymer or the like.
また、熱可塑性樹脂複合材料には、さらに各種添加剤を含めることもできる。
添加剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、着色剤、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤などが挙げられるがこれに限定されるものではない。
Further, various additives can be further contained in the thermoplastic resin composite material.
Known additives can be used, and examples thereof include, but are not limited to, colorants, flame retardants, antioxidants, stabilizers, ultraviolet absorbers, and antistatic agents. ..
熱可塑性樹脂複合材料における熱可塑性樹脂に対する強化繊維の含有率は、熱可塑性樹脂複合材料の用途に応じて適宜に設定することができる。例えば、車両用構成部材として熱可塑性樹脂複合材料を利用する場合には、炭素繊維の体積分率(Vf)で20%以上、60%以下が好ましい。この炭素繊維の体積分率(Vf)は、JIS K 7035(2014年)に規定される繊維体積含有率(Vf)と同義である。 The content of the reinforcing fiber with respect to the thermoplastic resin in the thermoplastic resin composite material can be appropriately set according to the use of the thermoplastic resin composite material. For example, when a thermoplastic resin composite material is used as a component for a vehicle, the volume fraction (Vf) of carbon fibers is preferably 20% or more and 60% or less. The volume fraction (Vf) of this carbon fiber is synonymous with the fiber volume fraction (Vf) defined in JIS K 7035 (2014).
このような熱可塑性樹脂複合材料は、後記するように、前記の熱可塑性樹脂、強化繊維などを所定量で含む溶融混練物がプレス成形されて得られる。
本実施形態での熱可塑性樹脂複合材料は、前記の車両構成部材として使用されるものを想定している。このような車両構成部材としては、例えば、パネル部材や、サイドシル、センタピラー、フロアクロスメンバなどの主要骨格部材が挙げられる。
しかしながら、このような熱可塑性樹脂複合材料は、その用途が前記の車両構成部材に限定されるものではなく、例えば、船舶、航空機のような車両以外の移動体の構成部材のほか、例えば建築物、各種機器装置などの構成部材にも適用することができる。
As will be described later, such a thermoplastic resin composite material is obtained by press-molding a melt-kneaded product containing the above-mentioned thermoplastic resin, reinforcing fibers, and the like in a predetermined amount.
The thermoplastic resin composite material in the present embodiment is assumed to be used as the vehicle component. Examples of such vehicle components include panel members and main skeleton members such as side sills, center pillars, and floor cross members.
However, the use of such a thermoplastic resin composite material is not limited to the above-mentioned vehicle components, for example, components of moving bodies other than vehicles such as ships and aircraft, as well as buildings, for example. , It can also be applied to constituent members such as various devices.
≪熱可塑性樹脂複合材料の製造装置≫
次に、本実施形態に係る熱可塑性樹脂複合材料の製造装置について説明する。
図1は、本実施形態に係る熱可塑性樹脂複合材料の製造装置10の構成説明図である。図2は、図1の製造装置10を構成する押出機1の部分断面図である。なお、図2中、ダイ15は仮想線(点線)で示している。
≪Manufacturing equipment for thermoplastic resin composite materials≫
Next, the apparatus for producing the thermoplastic resin composite material according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a configuration explanatory view of the thermoplastic resin composite
図1に示すように、製造装置10は、押出機1と、プレス機2とを主に備えて構成されている。
押出機1は、二軸スクリュ押出機であり、複数のシリンダブロック19が連なって形成されるシリンダ11と、このシリンダ11の内側に配置される後記のスクリュ12(図2参照)とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
The
シリンダ11の一端には、シリンダ11内に熱可塑性樹脂のペレットを供給するホッパ13が設けられている。
また、シリンダ11の他端には、ダイ15が配置されている。このダイ15については後に詳しく説明する。
At one end of the
Further, a
シリンダ11の長手方向の略中央には、強化繊維3の投入口14が設けられている。なお、本実施形態での投入口14は、繊維束からなるいわゆるロービング状の強化繊維3が供給されるものを想定している。しかし、投入口14は、予め所定長さに切断された強化繊維3が投入されるものであってもよい。
An
また、シリンダ11におけるホッパ13と強化繊維3の投入口14との間には、ガス抜きのベント16が設けられている。
図1中、符号18は、スクリュ12(図2参照)の駆動部である。この駆動部18は、図示しないモータ、変速機などを備えている。
Further, a
In FIG. 1,
図2に示すように、押出機1は、前記したように、シリンダ11の内側にスクリュ12を有している。このスクリュ12は、駆動部18(図1参照)によって軸周りに回転することによって、シリンダ11の内容物を一端側から他端側へと輸送する。つまり、本実施形態での押出機1においては、ホッパ13が配置されるシリンダ11の一端側に上流側が規定され、ダイ15が配置されるシリンダ11の他端側に下流側が規定されている。
As shown in FIG. 2, the
シリンダ11内には、上流側から下流側に向けて、樹脂フィード部11aと、輸送部11bと、混練部11cと、後輸送部11dと、を有している。そして、これらの樹脂フィード部11a、輸送部11b、混練部11c、及び後輸送部11dには、それぞれに対応してスクリュ12を構成する各スクリュエレメントが配置されている。
The
この押出機1では、ホッパ13から投入されたペレット状の熱可塑性樹脂が、樹脂フィード部11aで加熱されて溶融され、下流側に輸送される。なお、本実施形態での押出機1は、ペレット状の熱可塑性樹脂を、ホッパ13を介して投入するものを想定しているがこれに限定されずに、ホッパ13の位置に予め可塑化した熱可塑性樹脂を投入するための押出機(図示省略)をさらに備える構成とすることもできる。
In the
輸送部11bは、樹脂フィード部11aと混練部11cとの間に設けられている。輸送部11bは、投入口14から投入された強化繊維3(図1参照)を、樹脂フィード部11aで生成された溶融熱可塑性樹脂に混入させるとともに、これらを混練部11cに向けて輸送する。
The
混練部11cは、溶融熱可塑性樹脂と強化繊維3(図1参照)とを混練する。この際、強化繊維3は、ロービングの解繊・切断が促進される。切断された強化繊維3は、溶融熱可塑性樹脂に均一に分散される。
The kneading
後輸送部11dは、強化繊維3(図1参照)と溶融熱可塑性樹脂との混練物をダイ15に向けて安定的に押出すように設けられたものである。
そして、この混練物は、図1に示すように、ダイ15から押出物4として押し出される。なお、図1中、符号17は、ダイ15から押し出された押出物4を所定長さに切断するカッタである。
The
Then, as shown in FIG. 1, this kneaded product is extruded from the die 15 as an
図1に示すように、プレス機2は、上型21aと下型21bとからなる金型21と、下型21bを支持するベース22と、下型21bの上方で上型21aを支持するとともに、下型21bに対して上型21aを上下移動させる昇降部23と、を主に備えている。
金型21には、上型21aと下型21bとが上下方向に相互に重ね合わせられた内側にキャビティが形成される。
昇降部23によってベース22上の下型21bに向けて上型21aが所定圧で押圧されて型締めされることで、キャビティ内に配置された成形材料(押出物4)がプレス成形される。
図1中、符号6で示される矢示方向は、押出物4の型締め方向である。
As shown in FIG. 1, the
In the
The
In FIG. 1, the arrow indicating direction indicated by
また、本実施形態の製造装置10は、これらの押出機1及びプレス機2に加えて、図示しないが、保温炉、押出物4の搬送機構などを備えることもできる。
保温炉としては、カッタ17で所定長さに切断された押出物4を、押出機1の押出口から離れる方向に送り出すコンベヤ(図示省略)と、このコンベヤによって送り出される押出物4を所定温度に保温するヒータ(図示省略)と、を備えるものが挙げられる。
押出物4の搬送機構としては、押出物4を把持してプレス機2の金型21内に配置するマテリアルハンドリングロボット(図示省略)などが挙げられる。
Further, the
As the heat insulating furnace, a conveyor (not shown) that feeds the
Examples of the transfer mechanism of the extruded
次に、押出機1のダイ15について説明する。
図3は、押出物4の断面を含むダイ15の正面図(端面図)である。
図3に示すように、ダイ15は、押出物4が押し出される開口15aを有している。押出物4は、開口15aの形状に倣った断面形状を有している。
後に説明する熱可塑性樹脂複合材料の製造方法では、開口15aの形状に倣った断面形状の押出物4で予備成形体5(図1参照)が形成される。そして、この予備成形体5は、カッタ17(図1参照)にて所定長さに切断されることで、成形材料としてプレス機2(図1参照)に供給される。
Next, the
FIG. 3 is a front view (end view) of the die 15 including a cross section of the extruded
As shown in FIG. 3, the
In the method for producing a thermoplastic resin composite material, which will be described later, the preformed body 5 (see FIG. 1) is formed by the extruded
図3に示すように、ダイ15の開口15aは、押出物4の型締め方向6(図1で符号6を付した方向に同じ)に対応する開口15aの第一幅W1が、この第一幅W1に交差する方向(本実施形態では直交する方向)の開口15aの第二幅W2に渡って不均一になっている。
As shown in FIG. 3, the
具体的には、ダイ15の開口15aの形状は、第二幅W2の延びる方向(第二幅W2の幅方向)の両端部での第一幅W1が、第二幅W2の幅方向の中央部よりも大きくなっている。さらに具体的には、ダイ15の開口15aの形状は、第二幅W2の幅方向の中央部でこの幅方向に延びる細長い矩形部15bと、第二幅W2の幅方向の両端部のそれぞれで斜辺同士が矩形部15bを挟んで向き合うように配置される、互いに対称形状となる一対の直角台形部15cと、で形成されている。
Specifically, in the shape of the
これによりダイ15の開口15aの形状は、第二幅W2の幅方向の端部における第一幅W1、つまり直角台形部15cの高さに相当する部分が最も大きくなっている。また、開口15aには、直角台形部15cの斜辺に対応する部分によって、第二幅W2の幅方向中央から幅方向端部に向かって第一幅W1が大きくなるテーパTaが形成されている。
As a result, the shape of the
そして、このようなダイ15の開口15aから押し出されて形成される予備成形体5は、前記のように開口15aの形状に倣った断面形状を有する。つまり、予備成形体5は、開口15aの形状に倣って矩形部15bと直角台形部15cとを有する。
The preformed
また、このようなダイ15の開口15aの形状は、第二幅W2の幅方向の両端部のそれぞれにおける第一幅W1が中央部における第一幅W1よりも大きいものに限定されない。つまり、ダイ15の開口15aの形状は、第二幅W2の幅方向の両端部のうち、少なくとも一端部における第一幅W1が中央部における第一幅W1よりも大きいものであればよい。
Further, the shape of the
≪熱可塑性樹脂複合材料の製造方法≫
本実施形態の製造方法は、図1に示すように、押出機1からの押出物4(予備成形体5)を直接的にプレス機2にて成形するダイレクトプレス成形法である。
以下に、熱可塑性樹脂複合材料の製造装置10の動作について図1から図3に基づいて説明しながら、本実施形態の熱可塑性樹脂複合材料の製造方法について説明する。
≪Manufacturing method of thermoplastic resin composite material≫
As shown in FIG. 1, the manufacturing method of the present embodiment is a direct press molding method in which an extruder 4 (preformed body 5) from an
Hereinafter, the method for manufacturing the thermoplastic resin composite material of the present embodiment will be described while explaining the operation of the thermoplastic resin composite
この製造方法においては、暖機後の定常運転時の製造装置10において、ホッパ13を介してシリンダ11内に熱可塑性樹脂が投入されるとともに、投入口14から強化繊維3が供給される。
樹脂フィード部11aで加熱溶融された熱可塑性樹脂には、輸送部11bで強化繊維3が混入されて混練部11cに向けて輸送される。溶融熱可塑性樹脂と強化繊維3とは、混練部11cで混練される。これにより溶融熱可塑性樹脂には、強化繊維3が均一に分散された混練物が形成される。
In this manufacturing method, the thermoplastic resin is charged into the
Reinforcing
この混練物は、後輸送部11dを介してダイ15から押し出される。そして、ダイ15の開口15aから押し出された押出物4は、開口15aの形状に倣った断面形状を有する予備成形体5となる。
なお、ダイ15の開口15aは、特許請求の範囲にいう「所定形状の開口」に相当する。また、混練物をダイ15の開口15aから押し出して、開口15aの形状に倣った断面形状の予備成形体5を形成する工程は、特許請求の範囲にいう「予備成形工程」に相当する。
This kneaded product is extruded from the
The
次に、この製造装置10では、カッタ17にて所定長さに切断された押出物4(予備成形体5)が、プレス機2の金型21内に配置されて型締めされる。予備成形体5は、金型21内で流動し、冷却されることで所定形状の成形品(熱可塑性樹脂複合材料)となる。
なお、予備成形体5を金型21で型締めして成形品(熱可塑性樹脂複合材料)を成形する工程は、特許請求の範囲にいう「プレス成形工程」に相当する。
そして、金型21から成形品(熱可塑性樹脂複合材料)を脱型することで、一連の熱可塑性樹脂複合材料の製造方法が終了する。
Next, in the
The step of molding the preformed
Then, by removing the molded product (thermoplastic resin composite material) from the
≪作用効果≫
次に、本実施形態に係る熱可塑性樹脂複合材料の製造方法及び製造装置10が奏する作用効果について説明する。
図4は、金型21(図1参照)内での成形開始から脱型後、室温に冷却されるまでの成形材料の温度と、成形材料の比容積との関係を示すグラフである。なお、図4中、a´-b´-c´で示される線分は、金型21内での成形開始圧力が比較的低圧である成形材料の温度・比容積の相対変化を示す線分である。a-b-cで示される線分は、金型21内での成形開始圧力が比較的高圧である成形材料の温度・比容積の相対変化を示す線分である。また、図4のグラフの縦軸で示される比容積は、その増大方向が成形材料の膨張を表し、その減少方向が成形材料の収縮を表している。
≪Action effect≫
Next, the method for manufacturing the thermoplastic resin composite material and the action and effect of the
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of the molding material from the start of molding in the mold 21 (see FIG. 1) to the time when the mold is removed and cooled to room temperature, and the specific volume of the molding material. In FIG. 4, the line segment indicated by a'-b'-c'is a line segment showing a relative change in temperature and specific volume of the molding material in which the molding start pressure in the
図4に示すように、a´-b´-c´線分及びa-b-c線分で示される成形材料(予備成形体5(図1参照))のそれぞれは、金型21(図1参照)内に供給された後、下型21b(図1参照)に向かって降下する上型21a(図1参照)が成形材料に接触することでプレス成形が開始する。
金型21(図1参照)内で成形を開始する際の成形材料の温度は、図4中、「成形樹脂温度」で示している。
As shown in FIG. 4, each of the molding materials (pre-molded body 5 (see FIG. 1)) represented by the a'-b'-c' line segment and the ab-c line segment is a mold 21 (FIG. 1). After being supplied into the
The temperature of the molding material at the start of molding in the mold 21 (see FIG. 1) is shown by "molding resin temperature" in FIG.
下型21b上に配置された成形材料に対して上型21aが接触した後、さらに上型21aが降下して下型21bに近づくにつれて、成形材料は金型21内で流動し広がっていく。成形材料は金型21に冷却されて温度を下げていく。それとともに成形材料は金型21内で型締めされて比容積はこの温度降下にともなって減少する。そして、金型21内で結晶化又は固化することで成形材料の比容積は急激に減少する。成形材料の結晶化が終了すると比容積の減少率は緩慢となる。その後、成形材料は、室温に冷却されるまで、大凡この緩慢な減少率で室温まで比容積が推移するが、成形材料の温度が金型温度に到達した際に、金型21から脱型される。
脱型後、成形材料は、外気に晒されることで室温まで放冷される。
After the
After demolding, the molding material is exposed to the outside air and allowed to cool to room temperature.
つまり成形材料は、図4に示すように、金型21(図1参照)による成形開始から室温に放冷されるまでの比容積の差分によって、収縮量が決定される。
したがって、成形開始時の成形材料の温度が低いほど、また成形開始圧力が高いほど、成形材料の収縮量が小さくなる。
That is, as shown in FIG. 4, the shrinkage amount of the molding material is determined by the difference in the specific volume from the start of molding by the mold 21 (see FIG. 1) to the cooling to room temperature.
Therefore, the lower the temperature of the molding material at the start of molding and the higher the starting pressure of molding, the smaller the shrinkage amount of the molding material.
次に参照する図5は、型締めによる予備成形体5(成形材料)の流動パターンを説明するための概略図である。図5(a)は、本発明の実施例の流動パターンを示し、図5(b)は、比較例の流動パターンを示している。また、図5(a)及び(b)中、白抜き矢印を挟んで型締め前と型締め時の予備成形体5(成形材料)の様子をそれぞれ表している。 FIG. 5 to be referred to next is a schematic view for explaining the flow pattern of the preformed body 5 (molding material) by molding. FIG. 5 (a) shows the flow pattern of the embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b) shows the flow pattern of the comparative example. Further, in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the state of the preformed body 5 (molding material) before and during mold clamping is shown with a white arrow in between.
なお、図5(a)及び(b)において、符号Aは、予備成形体5(成形材料)が下型21b上に配置された際の下型接触層である。符号Bは、下型接触層Aに隣接する下側内層である。符号Cは、予備成形体5(成形材料)の表層である。符号Dは、表層Cに隣接する上側内層である。符号Eは、下側内層Bと上側内層Dとの間の中央層である。
In FIGS. 5A and 5B, reference numeral A is a lower mold contact layer when the preformed body 5 (molding material) is arranged on the
まず、比較例の予備成形体5(成形材料)における流動パターンについて説明する。
図5(b)に示すように、下型21b上に配置する比較例の予備成形体5の形状は、略平板状のものを想定している(図5(b)中、型締め前の図参照)。
この比較例において、予備成形体5を下型21b上に配置した後、型締め直前における予備成形体5の各層A,B,C,D,Eにおける温度の大小関係は、次のようになっている。
下型接触層A<下側内層B<表層C<上側内層D<中央層E
また、予備成形体5の各層A,B,C,D,Eにおける粘度の大小関係は、次のようになっている。
下型接触層A>下側内層B>表層C>上側内層D≫中央層E
First, the flow pattern in the preformed body 5 (molding material) of the comparative example will be described.
As shown in FIG. 5 (b), the shape of the preformed
In this comparative example, after the preformed
Lower contact layer A <Lower inner layer B <Surface layer C <Upper inner layer D <Central layer E
Further, the magnitude relationship of the viscosities of each layer A, B, C, D, and E of the preformed
Lower contact layer A> Lower inner layer B> Surface layer C> Upper inner layer D >> Central layer E
そして、予備成形体5に対して上型21a及び下型21bによる型締めが開始すると(図5(b)中、型締め時の図参照)、予備成形体5の各層A,B,C,D,Eは、次のような順番で冷却が開始されていく。
下型接触層A>下側内層B>表層C>上側内層D>中央層E
その結果、下型21b上で固化層(スキン層)を形成する下型接触層Aを覆うように、下側内層Bが流動する。
次いで、上型21aに接触することで冷却が促進された表層Cが固化するとともに、この固化層を覆うように上側内層Dが流動する。
Then, when the mold clamping by the
Lower contact layer A> Lower inner layer B> Surface layer C> Upper inner layer D> Central layer E
As a result, the lower inner layer B flows so as to cover the lower mold contact layer A forming the solidified layer (skin layer) on the
Next, the surface layer C whose cooling is promoted by contacting with the
そして、最も冷却開始のタイミングが遅く、最も粘度が低い中央層Eは、下側内層Bと上側内層Dとの間から符号7の矢示方向に湧き出し流れ(ファウンテンフロー)を形成する。つまり、高い温度で低圧の中央層Eが上型21aと下型21bとの間を優先的に広がっていく。
このような中央層Eの湧き出し流れ(ファウンテンフロー)で上型21aと下型21bとの間に広がった高温・低圧部分は、図4に示したように、冷却後の収縮量が大きくなる。つまり、図5(b)に示すように、中央層Eの湧き出し流れ(ファウンテンフロー)にて広がった部分は、収縮量増大領域Ct2を形成する。
Then, the central layer E having the latest cooling start timing and the lowest viscosity forms a spring flow (fountain flow) from between the lower inner layer B and the upper inner layer D in the direction indicated by the arrow of
As shown in FIG. 4, the high-temperature and low-pressure portions that spread between the
次に、本発明の実施例の予備成形体5(成形材料)における流動パターンについて説明する。
図5(a)に示すように、下型21b上に配置する比較例の予備成形体5の形状は、図3に示したものと同様のものを想定している(図5(a)中、型締め前の図参照)。
つまり、この実施例の予備成形体5は、矩形部15bと、この矩形部15bを挟むように形成された一対の直角台形部15cとを有している。
そして、実施例の予備成形体5は、比較例の予備成形体5と異なって、表層Cと上側内層Dとが一対の直角台形部15cに対応して二分されている。
なお、このような予備成形体5の各層A,B,C,D,Eにおける温度及び粘度の大小関係、並びに各層A,B,C,D,Eの冷却開始のタイミングは、前記比較例のものを同様である。
Next, the flow pattern in the preformed body 5 (molding material) of the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 5A, the shape of the preformed
That is, the preformed
In the preformed
The magnitude relationship between the temperature and viscosity of each of the layers A, B, C, D, and E of the preformed
そして、予備成形体5に対して上型21a及び下型21bによる型締めが開始すると(図5(a)中、型締め時の図参照)、下型21b上で固化層(スキン層)を形成する下型接触層Aを覆うように、下側内層Bが流動する。
Then, when the mold clamping by the
次いで、二分された表層Cのそれぞれが上型21aに接触することで固化するとともに、二分された表層Cのそれぞれの固化層を覆うように上側内層Dが流動する。つまり、実施例における上側内層Dは、比較例における上側内層Dよりも上型21aに沿った流動距離が長くなる。
そのため、下側内層Bと上側内層Dとの間からの湧き出し流れ7にて形成される収縮量増大領域Ct1は、比較例の収縮量増大領域Ct2よりも狭められる(Ct1<Ct2)。
したがって、実施例における湧き出し流れ7に起因する成形品(熱可塑性樹脂複合材料)の収縮は、比較例よりも抑制される。
Next, each of the bisected surface layers C is solidified by coming into contact with the
Therefore, the contraction amount increase region Ct1 formed by the
Therefore, the shrinkage of the molded product (thermoplastic resin composite material) due to the
本実施形態に係る熱可塑性樹脂複合材料の製造方法及び製造装置10は、熱可塑性樹脂と強化繊維との混錬物を所定形状の開口15aから押し出した押出物4(予備成形体5)を直接金型21内で型締めして熱可塑性樹脂複合材料を製造する。
In the method and
このような製造方法及び製造装置10によれば、予備成形体5の温度を高温に維持したまま金型21内へ投入可能となる。また、予備成形体5を構成する混錬物は高温で柔らかく、開口15aの形状に倣って形成される押出物4で予備成形体5が容易に形成される。したがって、この製造方法によれば、混練物を予備成形体5に成形するための設備を別途に配置する必要がない。よって、本実施形態によれば、熱可塑性樹脂複合材料の製造設備の小型化が可能となる。
According to such a manufacturing method and the
また、本実施形態に係る熱可塑性樹脂複合材料の製造方法及び製造装置10によれば、押出機1から排出された予備成形体5をそのまま金型21内へ投入可能であるため、金型21内への投入に係る時間が増加せず、予備成形体5の成形が容易になる。
Further, according to the method for manufacturing the thermoplastic resin composite material and the
また、本実施形態の製造方法及び製造装置10は、開口15aの形状が、第二幅W2の延びる方向の少なくとも一方の端部での第一幅W1が最も大きい。
Further, in the manufacturing method and
一般に、成形材料をプレス機でダイレクトプレス成形をする際に、成形材料の外側の方が金型への接触面積が大きいために急速に冷えやすい。成形材料が急速に冷えると(成形材料の低下温度幅が大きいと)、収縮量が大きくなる。そのため成形材料の中心部分と外側部分とで収縮量に差が生まれて成形品に反りなどの変形が生じる。 Generally, when the molding material is directly press-molded by a press machine, the outer side of the molding material has a larger contact area with the die, so that it tends to cool rapidly. When the molding material cools rapidly (when the temperature range of the molding material decreases is large), the amount of shrinkage increases. Therefore, a difference in the amount of shrinkage occurs between the central portion and the outer portion of the molded material, and the molded product is deformed such as warped.
これに対して本実施形態では、予備成形体5の厚みが厚い部分は金型21の型締めの際、厚みの薄い部分よりも先に金型21に当接する。そして、金型21と当接した部分から熱引きが行われて、硬化(固化)が先に始まる。つまり、前記のように湧き出し流れ(ファウンテンフロー)が弱くなるため、収縮変形が小さくなる。よって成形後金型21から取り出しても成形品(熱可塑性樹脂複合材料)の変形が抑制される。
On the other hand, in the present embodiment, the thick portion of the preformed
また、本実施形態では、第二幅W2の幅方向端部で成形材料が多く配置されるため、金型21内の隅部に対する成形材料の流動が促進される。これにより本実施形態によれば、ヒケのない成形品(熱可塑性樹脂複合材料)を得ることができる。
Further, in the present embodiment, since a large amount of the molding material is arranged at the widthwise end portion of the second width W2, the flow of the molding material to the corner portion in the
本実施形態の製造方法及び製造装置10は、開口15aにおける第二幅W2の中央部側から端部側に向かってテーパTaが形成されている。予備成形体5(成形材料)は、この開口15aの形状に倣って形成されるので同様のテーパTaが形成される。ちなみに、第一幅W1は、金型21による型締め方向6に一致している。
In the manufacturing method and
このような本実施形態によれば、予備成形体5(成形材料)が金型21で型締めされる際に、第一幅W1が厚い予備成形体5(成形材料)の端部は、テーパによって第二幅W2の幅方向の外側に向かって容易に流動することができる。したがって、金型21内の隅部に対する成形材料の流動が促進される。これにより本実施形態によれば、ヒケのない成形品(熱可塑性樹脂複合材料)を得ることができる。
According to this embodiment, when the preformed body 5 (molding material) is molded by the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更することができる。
前記実施形態では、予備成形体5として、矩形部15bと、この矩形部15bを挟むように形成された一対の直角台形部15cとを有するものについて説明したが、予備成形体5はこれに限定されるものではない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the preformed
図6(a)及び(b)は、変形例に係る予備成形体5の構成説明図である。
図6(a)に示すように、予備成形体5は、前記実施形態での直角台形部15c(図3参照)に代えて、中央部の矩形部15bよりも第一幅W1よりも大きい第一幅W1を有する矩形部15dを有している。
6 (a) and 6 (b) are structural explanatory views of the preformed
As shown in FIG. 6A, the preformed
また、予備成形体5は、図6(b)に示すように、一対の矩形部15d同士と矩形部15cとを一体に繋ぐ縦壁部15eを有する構成とすることもできる。
このような予備成形体5は、図6(a)に示すように、ダイ15を固定ダイ150と、固定ダイ150に対して進退可能な可動ダイ151とによって構成することで成形可能となる。
つまり、縦壁部15eの成形時には、可動ダイ151の下縁8aを二点鎖線で示す下線8bまで移動させ、矩形部15c,15dの成形時には、可動ダイ151の下縁8aを図6(a)に示す位置に復元することで、図6(b)に示す予備成形体5を得ることができる。
また、固定ダイ150によって成形した樹脂に、別途加熱しておいた樹脂を金型に配置する前に積層することによって縦壁部15eを有する予備成形体5を成形することも可能である。
Further, as shown in FIG. 6B, the preformed
As shown in FIG. 6A, such a
That is, when the
It is also possible to form the preformed
次に、本発明が奏する作用効果を検証した実施例について説明する。
図7(a)は実施例で使用した予備成形体5(成形材料)の斜視図である。図7(b)は比較例で使用した予備成形体50(成形材料)の斜視図である。
図7(a)に示すように、実施例の予備成形体5は、前記実施形態に係る予備成形体5(図3参照)と同様に、矩形部15bと、直角台形部15cとを備えている。
この予備成形体5は、熱可塑性樹脂としての6ナイロンに対して強化繊維としての炭素繊維の体積分率(Vf)が30%となるように含むものを想定している。
Next, an example in which the action and effect of the present invention have been verified will be described.
FIG. 7A is a perspective view of the preformed body 5 (molding material) used in the examples. FIG. 7B is a perspective view of the preformed body 50 (molding material) used in the comparative example.
As shown in FIG. 7A, the preformed
It is assumed that the preformed
予備成形体5の押出幅Wは180mmであり、押出長さLは700mmである。また、図示しないが、予備成形体5の最大高さt1は45mmであり、予備成形体5の矩形部15bの高さt2は6mmである。また、予備成形体5の直角台形部15cにおける上底の長さW´1は15mmであり、下底の長さW´3は42mmである。
そして、後記の「成形材料の流動距離」の測定では、図7(a)中、点線で区画した予備成形体5の4分の1サイズのものを試料Sとして設定した。
The extrusion width W of the preformed
Then, in the measurement of the “flow distance of the molding material” described later, in FIG. 7A, a sample S having a quarter size of the preformed
図7(b)に示すように、比較例の予備成形体50は、実施例の予備成形体5と体積が略同じの平板体(直方体)である。この予備成形体50は、予備成形体5と同様に、熱可塑性樹脂としての6ナイロンに対して強化繊維としての炭素繊維の体積分率(Vf)が30%となるように含むものを想定している。
ちなみに、予備成形体50の押出幅Wは180mmであり、押出長さLは700mmであり、高さt´は17.8mmである。
そして、後記の「成形材料の流動距離」の測定では、図7(b)中、点線で区画した予備成形体50の4分の1サイズのものを試料Sとして設定した。
As shown in FIG. 7B, the preformed
Incidentally, the extrusion width W of the preformed
Then, in the measurement of the “flow distance of the molding material” described later, in FIG. 7 (b), a sample S having a size of 1/4 of the preformed
図8(a)は実施例で使用した予備成形体5(成形材料)の平面図である。
そして、後記の「成形材料の温度分布」、「成形材料の圧力分布」及び「成形品の反り量分布」の測定では、図8(a)中、点線で区画した予備成形体5の4分の1サイズのものを試料Sとして設定した。
FIG. 8A is a plan view of the preformed body 5 (molding material) used in the examples.
Then, in the measurement of the "temperature distribution of the molding material", the "pressure distribution of the molding material" and the "warp amount distribution of the molded product" described later, in FIG. One size of the sample S was set as the sample S.
図8(b)は比較例で使用した予備成形体50(成形材料)の平面図である。
そして、後記の「成形材料の温度分布」、「成形材料の圧力分布」及び「成形品の反り量分布」の測定では、図8(b)中、点線で区画した予備成形体50の4分の1サイズのものを試料Sとして設定した。
なお、図8(a)及び(b)に示す「対称軸」は、予備成形体5,50のXY平面の中央部において、XY平面に直交する方向(図8紙面の直交方向)に延びる軸である(以下、図9から図15において同じ)。
FIG. 8B is a plan view of the preformed body 50 (molding material) used in the comparative example.
Then, in the measurement of the "temperature distribution of the molding material", the "pressure distribution of the molding material" and the "warp amount distribution of the molded product" described later, in FIG. One size of the sample S was set as the sample S.
The "axis of symmetry" shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) is an axis extending in a direction orthogonal to the XY plane (orthogonal direction on the paper surface of FIG. 8) in the central portion of the XY plane of the preformed
本実施例では、(1)金型内での成形材料(試料S)の流動距離、(2)型締め充填後の成形材料(試料S)の温度分布、(3)型締め充填後の成形材料(試料S)の圧力分布、及び(4)脱型後の成形品の反り量分布についてCAE(computer aided engineering)による測定試験を行った。
なお、予備成形体5,50の成形条件は、次のように設定した。
押出物の温度:265℃
金型温度:180℃
押出物と空気(25℃)の熱伝達係数:10W/m2℃
押出物と金型間の熱伝達係数:1000W/m2℃
初期型開き:50mm
流動距離測定時のプレス速度:3mm/s
流動距離測定時のプレス力:200t
反り量測定時のプレス速度:50mm/s
反り量測定時のプレス力:700t
In this embodiment, (1) the flow distance of the molding material (sample S) in the mold, (2) the temperature distribution of the molding material (sample S) after the mold clamping and filling, and (3) the molding after the mold clamping and filling. The pressure distribution of the material (sample S) and (4) the warp amount distribution of the molded product after demolding were measured and tested by CAE (computer aided engineering).
The molding conditions for the preformed
Extruded temperature: 265 ° C
Mold temperature: 180 ° C
Heat transfer coefficient of extruded product and air (25 ° C): 10 W / m 2 ° C
Heat transfer coefficient between extruded product and mold: 1000 W / m 2 ° C
Initial mold opening: 50 mm
Press speed when measuring flow distance: 3 mm / s
Pressing force when measuring flow distance: 200t
Press speed when measuring the amount of warpage: 50 mm / s
Pressing force when measuring the amount of warpage: 700t
(1)金型内での成形材料の流動距離の測定結果を図9から図12に示す。
図9から図12は、実施例の予備成形体5(試料S(図7(a)参照))と、比較例の予備成形体50とについて、型締め開始から所定時間経過後の流動距離(第1ステージから第4ステージ)の測定結果を示す比較図である。
図9は、型締め開始から1.60[sec]経過後の流動距離比較図である。図10は、型締め開始から、実施例で10.70[sec]経過後、比較例で10.80[sec]経過後の流動距離比較図である。図11は、型締め開始から、12.00[sec]経過後の流動距離比較図である。図12は、型締め開始から、実施例で16.01[sec]経過後、比較例で16.00[sec]経過後の流動距離比較図である。
また、予備成形体5,50の流動距離比較は、比較例の予備成形体50の流動先端を基準に行っている。
なお、図9から図12において、予備成形体5,50には、経過時間に応じた温度分布を高温(白抜き)、中温(網掛け)、及び低温(黒塗り)で表している。
(1) The measurement results of the flow distance of the molding material in the mold are shown in FIGS. 9 to 12.
9 to 12 show the flow distances of the preformed
FIG. 9 is a flow distance comparison diagram after 1.60 [sec] has elapsed from the start of mold clamping. FIG. 10 is a flow distance comparison diagram after 10.70 [sec] has elapsed in the examples and 10.80 [sec] has elapsed in the comparative example from the start of mold clamping. FIG. 11 is a flow distance comparison diagram after 12.00 [sec] has elapsed from the start of mold clamping. FIG. 12 is a flow distance comparison diagram after 16.01 [sec] has elapsed in the examples and 16.00 [sec] has elapsed in the comparative example from the start of mold clamping.
Further, the flow distance comparison of the preformed
In FIGS. 9 to 12, the temperature distributions of the preformed
図9から図12に示すように、実施例の予備成形体5の金型内での流動距離は、比較例の予備成形体50と比べて、第1ステージから第4ステージの全てにおいて長いことが確認された。
また、図12に示すように、金型内に広がった実施例の予備成形体5の温度は、比較例の予備成形体50に比べて低く、収縮量が小さくなることが確認された。
As shown in FIGS. 9 to 12, the flow distance of the preformed
Further, as shown in FIG. 12, it was confirmed that the temperature of the preformed
(2)型締め充填後の成形材料(試料S)の温度分布の測定結果を図13(a)及び(b)に示す。
図13(a)は、型締め充填後の実施例の予備成形体5における温度分布を示す平面図である。図13(b)は、型締め充填後の比較例の予備成形体50における温度分布を示す平面図である。
なお、温度分布は、T1<T2<T3<T4<T4<T5の大小関係を表す網掛けで表現している。
(2) The measurement results of the temperature distribution of the molding material (sample S) after mold clamping and filling are shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b).
FIG. 13A is a plan view showing the temperature distribution in the preformed
The temperature distribution is represented by a shaded pattern representing the magnitude relationship of T1 <T2 <T3 <T4 <T4 <T5.
図13(a)及び(b)に示すように、実施例の予備成形体5は、比較例の予備成形体50と異なって、対称軸に近い領域で温度が低いT1領域が現れている。
これにより実施例の予備成形体5は、比較例の予備成形体50と比べて収縮量が小さくなることが確認された。
As shown in FIGS. 13A and 13B, unlike the preformed
As a result, it was confirmed that the preformed
(3)型締め充填後の成形材料(試料S)の圧力分布の測定結果を図14(a)及び(b)に示す。
図14(a)は、型締め充填後の実施例の予備成形体5における圧力分布を示す平面図である。図14(b)は、型締め充填後の比較例の予備成形体50における圧力分布を示す平面図である。
なお、圧力分布は、P1<P2<P3<P4<P5の大小関係を表す網掛けで表現している。
(3) The measurement results of the pressure distribution of the molding material (sample S) after mold clamping and filling are shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b).
FIG. 14A is a plan view showing the pressure distribution in the preformed
The pressure distribution is represented by a shaded pattern representing the magnitude relationship of P1 <P2 <P3 <P4 <P5.
図14(a)及び(b)に示すように、実施例の予備成形体5は、比較例の予備成形体50と比べて、対称軸に近い領域で、圧力の高いP5領域が広いことが確認された。
これにより実施例の予備成形体5は、比較例の予備成形体50と比べて収縮量が小さくなることが確認された。
As shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), the preformed
As a result, it was confirmed that the preformed
(4)脱型後における成形品(熱可塑性樹脂複合材料)の反り量分布の測定結果を図15(a)及び(b)に示す。
図15(a)は、脱型後における実施例の成形品(熱可塑性樹脂複合材料)の反り量分布を示す平面図である。図15(b)は、脱型後における比較例の成形品(熱可塑性樹脂複合材料)の反り量分布を示す平面図である。
なお、反り量分布は、Wp1<Wp2<Wp3<Wp4<Wp5の大小関係を表す網掛けで表現している。
(4) The measurement results of the warp amount distribution of the molded product (thermoplastic resin composite material) after demolding are shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b).
FIG. 15A is a plan view showing the warp amount distribution of the molded product (thermoplastic resin composite material) of the example after demolding. FIG. 15B is a plan view showing the warp amount distribution of the molded product (thermoplastic resin composite material) of the comparative example after demolding.
The warp amount distribution is represented by a shading that represents the magnitude relationship of Wp1 <Wp2 <Wp3 <Wp4 <Wp5.
図15(a)及び(b)に示すように、実施例の成形品(熱可塑性樹脂複合材料)は、比較例の成形品(熱可塑性樹脂複合材料)と異なって、最も反り量が大きいWp5領域がなく、反り量が比較的大きいWp4領域も小さいことが確認された。また、実施例の成形品(熱可塑性樹脂複合材料)は、反り量が比較的小さいWp1領域及びWp2領域が広いことも確認された。 As shown in FIGS. 15A and 15B, the molded product (thermoplastic resin composite material) of the example is different from the molded product (thermoplastic resin composite material) of the comparative example, and Wp5 has the largest amount of warpage. It was confirmed that the Wp4 region, which has no region and has a relatively large amount of warpage, is also small. It was also confirmed that the molded product (thermoplastic resin composite material) of the example had a wide Wp1 region and Wp2 region in which the amount of warpage was relatively small.
1 押出機
2 プレス機
3 強化繊維
4 押出物
5 予備成形体
6 型締め方向
7 湧出し流れ
10 製造装置
11 シリンダ
11a 樹脂フィード部
11b 輸送部
11c 混練部
11d 後輸送部
12 スクリュ
15 ダイ
15a ダイの開口
21 金型
21a 上型
21b 下型
W1 開口の第一幅
W2 開口の第二幅
1
Claims (3)
熱可塑性樹脂と強化繊維とを加熱下に混錬し、この混練物を所定形状の開口を介して押し出して前記開口の形状に倣った断面形状を有する予備成形体を成形する予備成形工程と、
前記予備成形体を金型内で型締めし、所定形状の前記熱可塑性樹脂複合材料を成形するプレス成形工程と、を有し、
前記予備成形体の型締め方向に対応する前記開口の第一幅は、この第一幅に交差する方向の前記開口の第二幅に渡って不均一になっており、
前記開口の形状は、前記第二幅の延びる方向の少なくとも一方の端部が、前記第二幅の延びる方向の中央部よりも前記第一幅が大きく、前記中央部側から前記第一幅が大きい部位側に向かって前記第一幅が大きくなるテーパ状に形成されており、
前記開口は、前記中央部として矩形部を有していることを特徴とする熱可塑性樹脂複合材料の製造方法。 It is a method for manufacturing a thermoplastic resin composite material in which reinforcing fibers are dispersed in a thermoplastic resin.
A preforming step of kneading the thermoplastic resin and the reinforcing fiber under heating and extruding the kneaded material through an opening having a predetermined shape to form a preformed body having a cross-sectional shape that follows the shape of the opening.
It has a press molding step of molding the preformed body in a mold and molding the thermoplastic resin composite material having a predetermined shape.
The first width of the opening corresponding to the mold clamping direction of the preformed body is non-uniform over the second width of the opening in the direction intersecting the first width .
The shape of the opening is such that at least one end in the extending direction of the second width has a larger first width than the central portion in the extending direction of the second width, and the first width is from the central portion side. It is formed in a tapered shape in which the first width increases toward the larger part side.
A method for producing a thermoplastic resin composite material , wherein the opening has a rectangular portion as the central portion .
前記開口の形状は、前記第二幅の延びる方向の少なくとも一方の端部での前記第一幅が最も大きいことを特徴とする熱可塑性樹脂複合材料の製造方法。 In the method for producing a thermoplastic resin composite material according to claim 1,
A method for producing a thermoplastic resin composite material, wherein the shape of the opening has the largest first width at at least one end in the extending direction of the second width.
前記押出機から押し出された押出物を型締めして熱可塑性樹脂複合材料を成形するプレス機と、を備える熱可塑性樹脂複合材料の製造装置であって、
前記押出物が押し出される前記押出機のダイの開口は、前記押出物の型締め方向に対応する前記開口の第一幅が、この第一幅に交差する方向の前記開口の第二幅に渡って不均一になっており、
前記開口の形状は、前記第二幅の延びる方向の少なくとも一方の端部が、前記第二幅の延びる方向の中央部よりも前記第一幅が大きく、前記中央部側から前記第一幅が大きい部位側に向かって前記第一幅が大きくなるテーパ状に形成されており、
前記開口は、前記中央部として矩形部を有していることを特徴とする熱可塑性樹脂複合材料の製造装置。 An extruder that kneads and extrudes thermoplastic resin and reinforcing fibers under heating,
A device for producing a thermoplastic resin composite material, comprising: a press machine for molding an extruded product extruded from the extruder to form a thermoplastic resin composite material.
The opening of the die of the extruder from which the extruder is extruded extends over the second width of the opening in a direction in which the first width of the opening corresponding to the mold clamping direction of the extruder intersects the first width. Is uneven ,
The shape of the opening is such that at least one end in the extending direction of the second width has a larger first width than the central portion in the extending direction of the second width, and the first width is from the central portion side. It is formed in a tapered shape in which the first width increases toward the larger part side.
An apparatus for producing a thermoplastic resin composite material , wherein the opening has a rectangular portion as the central portion .
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