JPH08164523A

JPH08164523A - 繊維強化複合材料の加熱方法及びその装置

Info

Publication number: JPH08164523A
Application number: JP31100394A
Authority: JP
Inventors: Takao Yokumoto; 貴生浴本; Tatsuo Kono; 達夫河野; Keiichi Otani; 啓一大谷; Kotaro Morimoto; 浩太郎森本; Toshiaki Okumura; 俊明奥村; Masahiro Tomita; 正博冨田; Katsumi Ogawa; 勝美小川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱ガスを予備成形体へ連続的に供給するこ
とにより熱効率を高めるとともに、加熱時間を短縮さ
せ、それにより生産性を高めることのできる繊維強化複
合材料の加熱方法及びその装置を提供する。【構成】熱可塑性樹脂中に補強用繊維を分散して塊状
に形成したガス通過性を有する複合材料予備成形体を、
狭い通路から広い通路に向けて順次移送し得る筒体から
なり、その一方端に複合材料予備成形体の導入口を有
し、他方端に該成形体の排出口を有する加熱室と、加熱
室の導入口部に設けられ、導入された複合材料予備成形
体を排出口に向けて押圧する押圧手段と、排出口を開閉
する仕切手段と、広い通路内に加熱ガスを供給する加熱
ガス供給手段と、を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
成形品を成形する前段階として製造される、塊状予備成
形体の加熱方法及びそれに用いる加熱装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂中に補強用繊維が均
一に分散された複合材料は、最終的な商品形状に成形さ
れる前の予備成形体として例えば塊状に成形される。そ
してその予備成形体から最終的な商品形状を得る過程に
おいては、加熱が加えられる。この際、予備成形体の加
熱方法として、通常、赤外線ヒータや伝熱ヒータによる
加熱や、熱風加熱等が採用されているが、いずれも予備
成形体の外面側から熱を加えるものであったため、均一
な加熱が得られず、また昇温に長時間を要するというも
のであった。そこで、塊状の予備成形体に複数の孔を形
成し、熱風炉に装入してその孔内に熱風を流すことによ
り、予備成形体の内部側と外部側の両側から加熱する方
法、または複数の孔内に棒状ヒータを装入して加熱する
方法が実現されている（特開平3 −182307号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
予備成形体の加熱方法は、１つの塊状予備成形体を１つ
の加熱チャンバーで加熱しており、加熱終了時にガスの
供給をストップするために加熱処理できる量が極めて少
なく、熱効率が極めて悪いものであった。このように、
従来の予備成形体の加熱方法では、予備成形体を連続的
に加熱処理することができず、また、加熱に要する時間
が長くなることが避けられないため、二次成形への予備
成形体の供給が遅れ生産能力が低いという問題があっ
た。

【０００４】本発明は以上のような従来の予備成形体の
加熱方法における課題を考慮してなされたものであり、
加熱ガスを多段に積層された予備成形体へ連続的に供給
することにより熱効率を高めるとともに、加熱時間を短
縮させ、それにより生産性を高めることのできる繊維強
化複合材料の加熱方法及びその装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑性樹脂
中に補強用繊維を分散して塊状に形成したガス通過性を
有する複合材料予備成形体を、狭い通路から広い通路に
向けて順次移送し得る筒状加熱室内に挿入し、広い通路
から加熱ガスを導入し、その広い通路内の複合材料予備
成形体についてはその開放面から侵入させた加熱ガスに
よって加熱溶融するとともに、狭い通路内を移送中の複
合材料予備成形体についてはその成形体に侵入した加熱
ガスによって予備加熱する繊維強化複合材料の加熱方法
である。

【０００６】本発明は、熱可塑性樹脂中に補強用繊維を
分散して塊状に形成したガス通過性を有する複合材料予
備成形体を、狭い通路から広い通路に向けて順次移送し
得る筒体からなり、その一方端に複合材料予備成形体の
導入口を有し、他方端に該成形体の排出口を有する加熱
室と、加熱室の導入口部に設けられ、導入された複合材
料予備成形体を排出口に向けて押圧する押圧手段と、排
出口を開閉する仕切手段と、広い通路内に加熱ガスを供
給する加熱ガス供給手段と、を備えた繊維強化複合材料
の加熱装置である。

【０００７】本発明の加熱装置において、通気性材料か
らなる遮断部材を、加熱室内における密着状態で移送す
る終端に開閉自在に設け、移送される複合材料予備成形
体をその遮断部材の前面で停止させるとともに、遮断部
材を介して加熱ガスを導入することが好ましい。本発明
の加熱装置の排出口には、溶融した複合材料予備成形体
を定量押し出しする押出装置を接続することができる。

【０００８】本発明における狭い通路とは、塊状予備成
形体の外表面側を加熱ガスが流れずに内部を流れるよう
にするためのものであり、通路と塊状予備成形体とのク
リアランスが極めて小さいことから、狭い通路と呼ぶも
のである。なお、この狭い通路は、樹脂の融点〜融点−
５０℃の範囲で温度制御されることが好ましく、それに
より予備成形体を効率よく加熱することができる。

【０００９】また、本発明における予備成形体とは、熱
可塑性樹脂中に補強用繊維を分散させて塊状に形成した
ものを示し、その予備成形体を製造する際にミキシング
される熱可塑性樹脂とは、ポリプロピレン等の汎用樹脂
及びナイロン，ＰＥＴ等のエンジニアリングプラスチッ
クが含まれ、強化用繊維とは、ガラス繊維，炭素繊維及
びアラミド繊維等の有機物繊維が含まれる。また、加熱
ガスとは、Ｎ₂ ガス，Ａｒガス等の不活性ガス、空気、
燃焼排ガスを使用することができる。

【００１０】

【作用】本発明に従えば、複合材料予備成形体の先頭は
密着が開放された状態、すなわち、複合材料予備成形体
中の強化繊維が加熱によりスプリングバックを起こして
膨張し、加熱ガスが通過しやすい状態で開放面から加熱
され、一方、密着状態で加熱室内を移送する複合材料予
備成形体については、加熱ガスがその外表面を流れずに
内部にのみに流れ、予熱されるよう作用する。

【００１１】

【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の複合材料予備成形
体（以下、単に予備成形体と呼ぶ）の加熱方法に使用す
る加熱装置の実施例を示したものである。

【００１２】同図において加熱装置Ｈは、予備成形体Ｐ
を狭い通路（密着状態）から広い通路（密着開放状態）
に一列に移送し得る筒体からなり、その一方端に予備成
形体Ｐの導入口としての投入口１を有し他方端に排出口
２を有する加熱室３と、この加熱室３内に収納された予
備成形体Ｐの両側を仕切ることにより加熱室３内に隔室
３ａを形成する仕切手段としてのシャッタ４ａ及びシャ
ッタ４ｂと、加熱室３の投入口１部に設けられ、加熱室
３内に投入された予備成形体Ｐを排出口２に向けて押圧
する押圧手段としてのプッシャ５と、隔室３ａ内に加熱
ガスを供給する加熱ガス供給手段６とから基本的に構成
されている。

【００１３】以下各部の構成について詳しく説明する。
加熱室３は垂直方向に配置された縦型のものであり、そ
の上端に予備成形体Ｐを投入口１へ供給するための通路
３ｂが水平方向に延設されている。この通路３ｂから水
平方向（矢印Ａ方向）に供給される予備成形体Ｐは、加
熱室３内に投入されて向きを下向きに変えて移送される
ようになっている。

【００１４】プッシャ５は非作動時には予備成形体Ｐの
挿入を阻害しない位置、すなわち加熱室３の天板３ｃの
位置で待機し、動作時にはシリンダ５ａから延出されて
加熱室３内に収容された予備成形体Ｐを下向きに押圧す
るようになっている。また、シャッタ４ａはプッシャ５
が延出する際は右方向（矢印Ｂ方向）に移動して加熱室
３内の上端側を“開”にしている。そしてシャッタ４ａ
が開いている時は、通路３ｂに設けられたシャッタ７が
閉じ、またその逆に、シャッタ７が開いている時はシャ
ッタ４ａが閉じるようになっている。

【００１５】加熱室３は狭い通路としての小径部３ｆの
下方に、密着開放状態で移送するための広い通路として
の大径部３ｄを有し、上記小径部３ｆは、予備成形体Ｐ
の外表面側を加熱ガスが流れずにその内部を流れるよう
にするための通路であり、通路と予備成形体Ｐとのクリ
アランスは極めて小さく形成されている。この小径部３
ｆの外壁にはバンドヒータやブロックヒータ等から構成
される加熱ヒータ（図示しない）が取り付けられ、樹脂
の融点〜融点−５０℃の範囲で温度制御し、それにより
予備成形体Ｐを効率よく加熱することができるようにな
っている。なお、加熱ヒータは上記小径部３ｆを含んで
加熱室３外壁に取り付けることが好ましい。

【００１６】また、小径部３ｆの下端であって大径部３
ｄの入口となる境界部分には、遮断部材としてのカッタ
８が備えられている。図２はそのカッタ８の拡大図であ
り、図３は図２のＣ−Ｃ矢視図である。両図において、
カッタ８は先端が山形に形成された板状片からなり、矩
形状の枠８ａの内側縁部に形成された平行ガイド板８
ｂ，８ｂに案内されて矢印Ｄ，Ｅ方向に往復移動するよ
うに構成されており、矢印Ｄ方向に移動した際は、加熱
室３の断面を覆うようにして加熱室３を遮断するように
なっている。またその逆に矢印Ｅ方向に移動した際は加
熱室３を上下方向に連通させるようになっている。ま
た、このカッタ８には、加熱ガスを流通させるための複
数の通気孔８ｃが設けられているため、押圧されて移動
する予備成形体Ｐをカッタ位置で停止させることができ
るとともに、通気孔８ｃを介して加熱ガスを予備成形体
Ｐに導入することができるようになっている。

【００１７】また、加熱ガスを流通させる通気孔８ｃと
は別に、加熱された予備成形体Ｐの切断部付近周囲に加
熱ガスの噴出ノズル１４が設けられており、その噴出ガ
ス圧力により、加熱溶融された予備成形体Ｐを切断する
とともに、その予備成形体Ｐを落下させることができる
ようになっている。

【００１８】図１において、シャッタ４ａのさらに下方
の排出口２部には、シャッタ９が設けられており、シャ
ッタ４ａとそのシャッタ９とによって仕切られるスペー
スは、溶融された予備成形体Ｐ１個分を保持して待機す
るための待機スペース３ｅを形成するようになってい
る。

【００１９】加熱ガス供給手段６は、シャッタ４ａ及び
４ｂによって仕切られる加熱室３胴部に取り付けられた
Ｎ₂ ガス導入用のノズル６ａと、Ｎ₂ ガス排出用の排気
管６ｂと、排気管６ｂとノズル６ａとを接続する管路６
ｃと、この管路６ｃに介設されたブロワー６ｄと、その
ブロワー６ｄの下流側の帰還管路６ｃに介設された加熱
器６とを備えており、Ｎ₂ ガス供給における閉ループが
構成される。なお、排気管６ｂとブロワー６ｄとを接続
している管路には、圧力を一定に保つためのメイクアッ
プＮ₂ ガスが導入される。また、上記ノズル６ａ及び排
気管６ｂは加熱室３胴部円周上に均等配置することが好
ましい。

【００２０】また、加熱室３の排出口２には、溶融した
予備成形体Ｐを定量押し出しするための押出装置１０が
接続されている。この押出装置１０は筒状部１０ａを有
し、縦型の加熱室３に対して直交して水平に設けられ、
押出し側先端部にレデューサ部１０ｂが形成されてい
る。そのレデューサ部１０ｂの先端にはシャッタ１１が
設けられ、そのシャッタ１１のさらに先端に当たる吐出
口には、垂直方向に往復移動してその吐出口を開閉する
カッタ１２が設けられている。また、筒状部１０ａ内に
は、矢印Ｆ方向に往復移動して溶融樹脂混合物を吐出口
側に押し出すプランジャ１３が備えられている。なお、
上記押出装置１０外壁においても、バンドヒータやブロ
ックヒータ等から構成される加熱ヒータ（図示しない）
を取り付けることが好ましい。

【００２１】このような構成を有する本実施例の動作を
次に説明する。なお、説明に際してはシャッタ７，４
ａ，４ｂ，９及び１１がそれぞれ閉じられ、加熱室３内
の隔室３ａには加熱ガスが連続的に供給されていること
を前提とする。

【００２２】まず、予備成形体Ｐが通路３ｂから供給さ
れると、シャッタ７を開いて加熱室３内にその予備成形
体Ｐを挿入した後、シャッタ７を閉じる。加熱室３内に
挿入された予備成形体Ｐは、加熱室３内壁と接触するた
め落下せずに静止した状態にあり、次にシャッタ４ａを
開いてプッシャ５を延出し、予備成形体Ｐを下降させ、
加熱室３の隔室３ａ内に送り、シャッタ４ａを閉じる。
この動作を繰り返して行うことにより、隔室３ａ内に送
られる予備成形体Ｐは順次加熱されながらカッタ８上に
蓄えられる。カッタ８上の予備成形体Ｐが溶融すると、
カッタ８が開くとともに、シャッタ４ｂが開き、落下し
た予備成形体Ｐは待機スペース３ｅ内に保持される。

【００２３】次に、シャッタ９を開き、プランジャ１３
が延出させて、溶融した予備成形体Ｐを押出装置１０の
吐出口側に送る。テーパ部１０ｂで密度が高められた溶
融予備成形体Ｐはシャッタ１１が開かれ、カッタ１２に
よって所定量切り出しが行われ、すなわち計量されて吐
出される。

【００２４】このように、予備成形体Ｐの先頭は隔室３
ｄにて密着が開放された状態、すなわち、予備成形体Ｐ
中の強化繊維が加熱によりスプリングバックを起こして
膨張し、加熱ガスが通過しやすい状態となり、周囲から
導入される加熱ガスによって加熱されることになる。一
方、密着状態で加熱室３内に収納され、または加熱室３
内を移送される複合材料予備成形体については、加熱ガ
スがその外表面を流れずに内部にのみに流れ、予熱され
ることになる。

【００２５】なお、本発明において、加熱ガス供給手段
は、上記実施例ではＮ₂ ガスを再利用する目的で、ブロ
アーと加熱装置を接続して帰還路を構成したが、これに
限らず、他の処理系で発生するＮ₂ ガスを直接、加熱Ｎ
₂ ガス放出管に導入する構成であってもよい。

【００２６】また、本発明における遮断部材は、上記実
施例では通気孔を有するカッタで構成したが、これに限
らず、溶融樹脂混合物を保持し且つ通気機能を有するも
のであれば、例えばポーラスプレート等のように任意の
ものを利用することができる。また、本発明の加熱室
は、上記実施例では縦型で構成したが、これに限らず、
水平方向に配置した横型で構成することもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の加熱方法によれば、密着開放状態で移送される複
合材料予備成形体が加熱溶融され、密着状態で移送され
る複合材料予備成形体は予熱されるため、熱効率を高め
ることができ、加熱時間を短縮させることができる。

【００２８】本発明の加熱装置によれば、塊状予備成形
体を加熱室内に直列に配置し、密着が開放される広い通
路から加熱ガスを連続的に供給することができるため、
加熱ガス付近の複合材料予備成形体は成形温度に到達す
るとともに、後続の塊状予備成形体は予熱されるため、
熱効率を極めて向上させることができる。さらに、単位
重量当たりの加熱時間が短くなるため、加熱処理量を向
上させることができる。

【００２９】また、加熱装置の排出口に押出装置を接続
したものは、溶融した予備成形体を定量切り出しするこ
とができる。また、加熱装置の狭い通路は樹脂の融点〜
融点−５０℃に温度制御されているため、塊状予備成形
体を効率よく加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱方法に使用する加熱装置の一実施
例を示す縦断面図である。

【図２】図２に示すカッタ部分の拡大断面図である。

【図３】図２のＣ−Ｃ矢視図である。

【符号の説明】

Ｈ加熱装置Ｐ予備成形体１投入口２排出口３加熱室４シャッタ５プッシャ６加熱ガス供給手段７シャッタ８カッタ９シャッタ１０押出装置１１シャッタ１２カッタ１３プランジャ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森本浩太郎兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者奥村俊明兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者冨田正博兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者小川勝美兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂中に補強用繊維を分散して
塊状に形成したガス通過性を有する複合材料予備成形体
を、狭い通路から広い通路に向けて順次移送し得る筒状
加熱室内に挿入し、前記広い通路から加熱ガスを導入
し、その広い通路内の前記複合材料予備成形体について
はその開放面から侵入させた加熱ガスによって加熱溶融
するとともに、前記狭い通路内を移送中の前記複合材料
予備成形体についてはその成形体に侵入した加熱ガスに
よって予備加熱することを特徴とする繊維強化複合材料
の加熱方法。
【請求項２】熱可塑性樹脂中に補強用繊維を分散して
塊状に形成したガス通過性を有する複合材料予備成形体
を、狭い通路から広い通路に向けて順次移送し得る筒体
からなり、その一方端に前記複合材料予備成形体の導入
口を有し、他方端に該成形体の排出口を有する加熱室
と、前記加熱室の導入口部に設けられ、導入された前記複合
材料予備成形体を前記排出口に向けて押圧する押圧手段
と、前記排出口を開閉する仕切手段と、前記広い通路内に加熱ガスを供給する加熱ガス供給手段
と、を備えたことを特徴とする繊維強化複合材料の加熱
装置。
【請求項３】通気性材料からなる遮断部材を、前記加
熱室内における前記密着状態で移送する終端に開閉自在
に設け、移送される前記複合材料予備成形体を該遮断部
材の前面で停止させるとともに、前記遮断部材を介して
前記加熱ガスを導入する請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】前記排出口に、溶融した前記複合材料予
備成形体を定量押し出しする押出装置が接続されている
請求項２〜３のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項５】前記狭い通路は、樹脂の融点〜融点−５
０℃の範囲で温度制御されている請求項２記載の加熱装
置。