JPH0885111A - 強化繊維束と粉末状樹脂の混合方法 - Google Patents

強化繊維束と粉末状樹脂の混合方法

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JPH0885111A
JPH0885111A JP6220393A JP22039394A JPH0885111A JP H0885111 A JPH0885111 A JP H0885111A JP 6220393 A JP6220393 A JP 6220393A JP 22039394 A JP22039394 A JP 22039394A JP H0885111 A JPH0885111 A JP H0885111A
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JP
Japan
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reinforcing fiber
fiber bundle
air jet
mixing
mixing chamber
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JP6220393A
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English (en)
Inventor
Takao Yokumoto
貴生 浴本
Shuji Yumitori
修二 弓取
Ryosaku Kadowaki
良策 門脇
Toshiaki Okumura
俊明 奥村
Katsumi Ogawa
勝美 小川
Tomoshi Anabuki
朋士 穴吹
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強化繊維を破損させることなく効率良く強化
繊維束を開繊して粉末状樹脂と混合することのできる強
化繊維束と粉末状樹脂の混合方法を提供する。 【構成】 所定長さの強化繊維束を開繊しつつ、熱可塑
性樹脂を主成分とする粉末状樹脂とエアージェットによ
り混合する混合方法であって、強化繊維束Aと粉末状樹
脂Bとを混合室11内に供給し、混合室11内の供給口
近傍に向けて、第一のエアージェットJ1 を吹き付ける
ことにより強化繊維束Aを開繊させ、第一のエアージェ
ット吹き付け位置より下流側の位置から、混合室11中
心部に向けて第二のエアージェットJ2 を噴射させるこ
とにより、強化繊維束Aの開繊度をさらに高めた状態で
粉末状樹脂Bと混合させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強化繊維束と熱可塑性
樹脂を主成分とする粉末状樹脂とをエアージェットによ
って混合する強化繊維束と粉末状樹脂の混合方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、繊維強化プラスチック成形品を成
形する前段階としてバルク状またはシート状の予備成形
体を製造するに当たり、強化用繊維束を開繊して粉末状
樹脂と混合する工程がある。
【0003】強化用繊維束と粉末状樹脂を混合する方法
としては、一般的にはスクリュー羽根の回転を利用した
混練り、パッペンマイヤー等の機械的な混合方法が知ら
れている。しかしながらこれらの混合方法は、いずれも
混合時において強化繊維の破損が激しいため、最終成形
品中に埋設された長繊維の補強効果が小さくなるという
欠点があった。そこで、混合時における強化繊維の破損
を低減することができ、良好な開繊状態が得られる混合
方法が提案された。その混合方法とは、MENZORI
T社が提案したエアーミキシング方法(特開昭63−1355
50号公報参照)であり、エアーを利用して渦動処理を行
うものである。
【0004】このエアーミキシング方法に用いられる装
置は、図2に示すように、渦流を発生させるためのチャ
ンバー20と、そのチャンバー20内に圧縮空気を導入
する圧縮空気導管21,22と、個々に計量した強化繊
維束Aと粉末状樹脂Bをチャンバー20内に投入するた
めの供給装置23,24と、チャンバー20下部に設け
られ排出口を開閉するスライダ25と、を備えている。
【0005】運転時には、圧縮空気導管23,24を介
しチャンバー20内に圧縮空気を導入することによりチ
ャンバー20内に渦気流を発生させ、所定長さにカット
された強化繊維束A及び粉末状樹脂粉Bからなる原料
を、供給装置23,24からチャンバー20内に投入
し、上記渦気流によって強化繊維束Aを開繊させるとと
もに、粉末状樹脂Bと混合させるようにしたものであ
る。そして、ミキシングが終了して得られた混合物は、
スライダ25を開くことによって排出口から落下し、次
工程、例えばバルク状またはシート状予備成形体の製造
工程へ移されるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
エアーミキシング方法においても強化繊維の破損防止が
不十分であるという課題が残されていた。なぜなら、上
記渦動処理では、機械的な混合方法に比べて強化繊維束
の開繊効率が低いため、混合時間を長くしなければなら
ず、結果として強化繊維が破損していたのである。ま
た、強化繊維の多くがミキシングチャンバー内壁と衝突
するため、このような強化繊維を用いて最終製品に成形
すると、成形品の強度、弾性率が低下するという問題が
あった。さらにまた、混合時間が長くなると生産性も低
下するという問題もあった。
【0007】本発明は以上のような従来の混合方法の課
題を考慮してなされたものであり、強化繊維束を破損さ
せることなく効率良く開繊し、粉末状樹脂と混合するこ
とのできる強化繊維束と粉末状樹脂の混合方法を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定長さの強
化繊維束を開繊しつつ、熱可塑性樹脂を主成分とする粉
末状樹脂とエアージェットにより混合する混合方法であ
って、強化繊維束と粉末状樹脂とを混合室内に供給し、
混合室内の供給口近傍に向けて、第一のエアージェット
を吹き付けることにより強化繊維束を開繊させ、第一の
エアージェット吹き付け位置より下流側の位置から、混
合室中心部に向けて第二のエアージェットを噴射させる
ことにより、強化繊維束の開繊度をさらに高めた状態で
粉末状樹脂と混合させる強化繊維束と粉末状樹脂の混合
方法である。本発明において、第二のエアージェットの
噴射を間欠的に行えば、混合効率がより高められるので
好ましい。
【0009】本発明において、所定長さの強化繊維束
は、ロービング状の強化繊維ストランドを切断しながら
混合室内に供給することによって得ることができる。本
発明において、強化繊維束を第一のエアージェットによ
って開繊させた後、粉末状樹脂を混合室内に供給し、強
化繊維束と粉末状樹脂とを混合させることもできる。
【0010】また、本発明における粉末状樹脂とは、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。
【0011】
【作用】本発明では、混合室内に供給された強化繊維束
と粉末状樹脂に対し第一のエアージェットが吹き付けら
れると強化繊維束の開繊が始まり、さらに第一のエアー
ジェットの下流側位置から第二のエアージェットが吹き
付けられると、瞬時に強化繊維束が開繊されるととも
に、開繊された強化繊維と粉末状樹脂が混合されるよう
作用する。
【0012】
【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、本発明の混合方法が適用さ
れる装置の一実施例を示したものである。同図におい
て、混合装置10は、混合室としての混合チャンバー1
1と、材料供給パイプ12と、第一のエアージェットノ
ズル13と、第二のエアージェットノズル14と、排気
パイプ15から主として構成されている。次に、各部の
構成について詳しく説明する。
【0013】混合チャンバー11は縦型配置の筒状体か
ら構成されており、材料供給パイプが取り付けられる頂
面11a,筒状の胴部11b及び底面11cを有するも
のである。底面11cには開閉自在なシャッタ11dが
設けられており、混合が完了した混合物を排出すること
ができるようになっている。
【0014】第一のエアージェットノズル13は、リン
グ状のパイプ13a及び13bを上下2段に配置し、各
パイプの内周側にノズル孔13cを多数穿設したもので
あり、材料供給パイプ12から供給される強化繊維束A
及び粉末状樹脂Bに対してその周囲からエアージェット
を吹き付けることができるようになっている。なお、こ
れらリング状パイプ13a,13bには、エアージェッ
ト供給パイプ13dを介してエアージェットが導入され
るようになっている。
【0015】第二のエアージェットノズル14は、胴部
11b内壁に斜め上向きに取り付けられており、上下2
段構成のノズル14a及び14bからなり、周方向に所
定の間隔を空けて配設されている。このような構成を有
する混合装置10を用いた強化繊維束と粉末状樹脂の混
合方法を以下に説明する。
【0016】[実施例1]まず、材料供給パイプ12よ
り、強化繊維束としてのガラス繊維束1.2kgと、粉
末状樹脂としてのポリプロピレン樹脂(PP)パウダー
1.8kgとを混合チャンバー11内に供給する。その
際、強化繊維束はロービング状のものをロービングカッ
タを用いて13mmに切断しながら供給する。このロービ
ングカッタは、ロービングから巻き解かれるガラス繊維
ストランドを引き揃えて所定長さにカットするものであ
り、カッタの回転数を制御することにより、強化用繊維
束を定量供給することができるようになっている。ロー
ビング状のものを使用する目的は、切断時にストランド
がほぐれて開繊しやすくなるからである。
【0017】強化繊維束と樹脂パウダーを供給すると同
時に、エアージェットノズル13a,13bより7kg
/cm2 のガス圧で、その供給された強化繊維束と樹脂
パウダーに向けてエアージェットJ1 を噴出する。これ
により、強化繊維束の開繊が始まる。
【0018】一方、第二のエアージェットノズル14か
らは、7kg/cm2 のガス圧にて0.5秒間隔で間欠
的に15秒間エアージェットJ2 を噴出し、ガラス繊維
束を瞬時に開繊完了させるとともに、開繊して得られた
ガラス繊維と樹脂パウダーとを混合させた。混合後、ガ
ラス繊維はほぼ完全にフィラメント化され、樹脂パウダ
ーと十分に混合させることができた。
【0019】このようにして得られた混合物の最終成形
品の強度を測定するため、その強度の目安となる、混合
されたガラス繊維の長さと単フィラメントの引張強度を
測定し、その結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】[実施例2]実施例1にて、ガラス繊維と
樹脂パウダーを供給するに当たり、まずガラス繊維束を
混合チャンバー内に供給し、5秒遅れて樹脂パウダーを
混合チャンバー内に供給した。この混合方法によれば、
開繊時の妨げとなる樹脂パウダーが存在しないため、実
施例1の方法に比べ、開繊をより短時間で完了させるこ
とができた。また、この混合方法おいても実施例1とほ
ぼ同等の結果が得られた。
【0022】[比較例1]従来技術である渦動処理を行
ったところ、30秒間混合した後のガラス繊維は、20
%程度の未開繊部分が残存していた。また、混合された
ガラス繊維の長さと単フィラメントの引張強度を測定し
たところ、表1に示すように、平均長さも本実施例より
短く、引張強度においても本実施例より下回るものであ
った。
【0023】なお、本発明において、強化繊維束の供給
は、上記実施例に示したように、ロービングを切断しな
がら供給する構成であったが、これに限らず、予めカッ
トされたガラス繊維束を計量してホッパーに蓄え、定量
供給することもできる。ロービングを切断しながら供給
する方法は、切断時にストランドがほぐれて開繊しやす
くなる利点があり、ホッパーから供給する方法に比べ、
より好ましいものである。
【0024】また、本発明の第一のエアージェットは、
本実施例ではリング状のパイプに設けたノズル孔から噴
出させるものであったが、これに限らず、供給する強化
繊維束及び粉末状樹脂に対し、その周囲からエアージェ
ットを吹き付けることができれば、例えば、円筒状、螺
旋状等、任意のノズル構成を利用することができる。ま
た、リング状パイプは2段に限らず、それ以下であって
もまたそれ以上であってもよい。
【0025】また、本発明における材料の供給は、上記
実施例では1つのパイプから供給するものであったが、
複数のパイプから供給するものであってもよい。また、
材料の種類に応じて個別に供給するものであってもよ
い。
【0026】また、本発明の第二のエアージェットは、
第一のエアージェットを通過してきた強化繊維束及び粉
末状樹脂をさらに開繊でき、混合することができるもの
であれば、任意のノズル構成を利用することができる。
また、エアージェットノズルは2段に限らず、それ以下
であってもまたそれ以上であってもよい。さらにまた、
エアージェットノズルのガス圧を、第一及び第二のエア
ージェットノズルにおいて異なる値に設定することもで
きる。また、本実施例では、混合効果を高めるために第
二のエアージェットを間欠的に噴射させたが、連続的に
噴射させても混合効果を得ることができる。
【0027】また、本発明の混合方法は、本実施例では
縦型の混合チャンバーに適用した例について説明した
が、横型の混合チャンバーに適用することも可能であ
る。なお、この場合では、強化繊維束及び粉末状樹脂を
混合チャンバー内に空気輸送する必要がある。
【0028】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、従来の渦動処理に比べ、強化繊維の開繊
及び樹脂パウダーの混合を短時間で行うことができるた
め、強化繊維同士の接触時間が短くなり、しかも第二エ
アージェットによって強化繊維が落下せずに混合室内壁
に衝突しにくいことから、強化繊維の破損が少なくな
り、結果として最終製品である成形品の強度を向上させ
ることができる。また、混合時間が短いため、生産性を
高めることができる。
【0029】また、ロービング状の強化繊維ストランド
を切断しながら供給すると、切断時にストランドがほぐ
れ、予め切断されたチョップドストランドを供給する場
合に比べ、開繊しやすくなるという長所がある。
【0030】また、樹脂パウダーを供給する前に、切断
された強化繊維束を供給して開繊させると、開繊を妨げ
る樹脂パウダーが存在しないため、開繊を短時間で完了
させることができ、その後、樹脂パウダーを供給する
と、混合が瞬時に行えるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の混合方法に使用する混合装置の構成図
である。
【図2】従来の混合装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
10 混合装置 11 混合チャンバー 12 材料供給パイプ 13 第一のエアージェットノズル 14 第二のエアージェットノズル 15 排気パイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29K 105:12 (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 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 (72)発明者 穴吹 朋士 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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定長さの強化繊維束を開繊しつつ、熱
    可塑性樹脂を主成分とする粉末状樹脂とエアージェット
    により混合する混合方法であって、 前記強化繊維束と前記粉末状樹脂とを混合室内に供給
    し、 前記混合室内の供給口近傍に向けて、第一のエアージェ
    ットを吹き付けることにより前記強化繊維束を開繊さ
    せ、 前記第一のエアージェット吹き付け位置より下流側の位
    置から、前記混合室中心部に向けて第二のエアージェッ
    トを噴射させることにより、前記強化繊維束の開繊度を
    さらに高めた状態で前記粉末状樹脂と混合させることを
    特徴とする強化繊維束と粉末状樹脂の混合方法。
  2. 【請求項2】 前記第二のエアージェットの噴射を間欠
    的に行うことを特徴とする請求項1記載の混合方法。
  3. 【請求項3】 ロービング状の強化繊維ストランドを切
    断しながら前記混合室内に供給する請求項1または2に
    記載の混合方法。
  4. 【請求項4】 前記強化繊維束を前記第一のエアージェ
    ットによって開繊させた後、前記粉末状樹脂を前記混合
    室内に供給し、前記強化繊維束と前記粉末状樹脂とを混
    合させる請求項1〜3のいずれかに記載の混合方法。
JP6220393A 1994-09-14 1994-09-14 強化繊維束と粉末状樹脂の混合方法 Withdrawn JPH0885111A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102717063A (zh) * 2012-07-03 2012-10-10 辽宁忠旺集团有限公司 短碳纤维铝基复合材料粉末冶金混料方法及其混料装置
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