在双螺杆挤出机10中，树脂进料部13是其中形成必要的熔融热塑性树脂的部分。 树脂进料部13可以具有从投入口 23投入热塑性树脂以形成熔融热塑性树脂的形态，或可以 像串列式挤出机一样具有与在上游侧连接的第一段挤出机一起形成树脂进料部13的形态。 在树脂进料部13和捏合部15之间设置输送部14。输送部14是用于将从投入口 18投入的强化 纤维和在树脂进料部13中形成的熔融热塑性树脂向捏合部15输送并且将其混合的部分。
[0035] 如在图1 (b)中所示，在双螺杆挤出机10的输送部14中，构造所述输送部14的螺杆 元件12b的外径间隙Sc大于螺杆间隙Ss。关于外径间隙Sc或螺杆间隙Ss的实际尺寸，根据要 使用的强化纤维的材料和尺寸、双螺杆挤出机的规格等选择最合适的尺寸。在输送部14中， 确定外径间隙Sc的尺寸和螺杆间隙Ss的尺寸以使得成为如下的状态：以不产生断线的紧绷 状态输送粗纱状的强化纤维，并且如在图2中所示，强化纤维31在输送部中彼此啮合的螺杆 元件的外周之上被拉伸的同时进行输送。作为构造这种输送部14的螺杆元件，例如可以使 用具有厚的齿根直径( ro〇t diameter)和降低的外径的全螺纹螺杆。
[0036] 双螺杆挤出机10的捏合部15是用于捏合和分断与熔融热塑性树脂一起输送的强 化纤维的粗纱并且均匀地分散该粗纱的部分。为了发挥捏合部15的功能，首先，使以紧绷状 态输送的强化纤维的粗纱松弛是合适的。为了该目的，设置由螺杆元件构造的纤维松弛部 是合适的，在所述纤维松弛部中，螺杆元件的最小外周长的值小于输送部的螺杆元件的最 小外周长的值。作为构造纤维松弛部的螺杆元件，例如可以使用鱼雷头螺杆。顺便提及，鱼 雷头螺杆是其中外径为没有任何螺纹的短径的螺杆元件。
[0037] 作为捏合部15的螺杆元件，可以使用捏合盘、齿轮捏合盘、或具有高分布性能的逆 导向螺纹螺杆元件等。通过输送部14的螺杆元件的构造和捏合部15的螺杆元件的构造，可 以加长纤维强化树脂组合物的强化纤维的纤维长度，并且提高其含量。可以将强化纤维的 纤维长度调整为在优选1mm以上、更优选1~100mm的范围内的长度。此外，按体积比可含有 高达约30%的强化纤维(按重量比为40%)。
[0038] 此外，在双螺杆挤出机10中，虽然不一定限制位置，但是在纤维松弛部或输送部14 的后端部和捏合部15的上游，如在图3中所示使销19从双螺杆挤出机10的圆筒11向着螺杆 元件12f突出是合适的。通过销19,可以在从输送部14向捏合部15导入的粗纱状强化纤维的 流线的一部分处生成扰动，并且可以防止因不充分分断或切断而产生的排出的长纤维混入 纤维强化树脂组合物中。销19从圆筒11的内周面突出0.1 X圆筒内径(Di)以上是合适的。在 突出这种销19的情况下，螺杆元件具有不与销19干涉的间隙。顺便提及，Di几乎与在树脂进 料部或捏合部中的螺杆元件的外缘的直径D相等。
[0039] 输送部14的L/D合适地为3以上。捏合部15的L/D可以为0.5~4.0并且根据强化纤 维的目标纤维长度选择合适的值。当捏合部15的L/D大时，切断强化纤维的次数增加，从而 纤维长度变短。在适当地切断和分散强化纤维后，立即从双螺杆挤出机10排出强化纤维以 防止不必要的切断是合适的。为了该目的，在双螺杆挤出机10的排出端部设置捏合部15是 合适的。然而，为了稳定地排出捏合的强化纤维组合物，可以设置后输送部16。后输送部16 的L/D可以为1以上。
[0040] 实施例
[0041] 凭借具有在图1中所示构造的双螺杆挤出机(株式会社日本制钢所制双螺杆挤出 机Tex44)进行制造纤维强化树脂组合物的试验。将聚酰胺6树脂(PA6)用作热塑性树脂，将 其中将纤维直径为7μπι的单纤维集束的粗纱状碳纤维用作强化纤维。
[0042]在双螺杆挤出机中，通过标准全螺纹螺杆(标准FF)、其中外径间隙Sc大于螺杆间 隙Ss并且螺杆间隙Ss大于标准FF的全螺纹螺杆(FF1)或其中外径间隙Sc大于螺杆间隙Ss并 且螺杆间隙Ss等于标准FF的全螺纹螺杆(FF2)构造输送部。输送部的L/D为12。
[0043] 通过标准捏合盘(KD)或者通过鱼雷头螺杆(TR)与具有一条凹槽的逆导向螺纹螺 杆(BMS)的组合来构造捏合部。捏合部的L/D为1。在双螺杆挤出机的排出侧端部设置捏合 部，在设置该捏合部之后，在排出侧最末端部设置后输送部(L/D=l)。此外，在捏合部之前 (表1的通气孔(vent)栏(之前），通气孔25)或之后设置通气孔。
[0044] 在存在或不存在从双螺杆挤出机的圆筒突出的销19的情况下进行了制造试验。销 的突出量为〇. 20Di，外径为0.23Di，在设置鱼雷头螺杆的位置部分设置销。
[0045] 表1示出试验结果。在表1中，断线是指在粗纱进入双螺杆挤出机的地方(输送部） 线断掉，并且熔融树脂聚集到线断掉的部分，从而生成以熔融树脂局部浸渍过剩的部分和 浸渍不足的部分，由此纤维强化树脂组合物的品质劣化。纤维长度是指平均纤维长度(_)， 并且关于平均纤维长度，"长"指示约30mm，"中"指示约25mm，"短"指示10~1mm。湍振 (surging)是指双螺杆挤出机内部的填充度和捏合的状态周期性大幅波动的不稳定现象。 短传 (short pass)是指粗纱由于捏合不足而作为未切断/未分散的粗纱(具有50mm以上的 长度)排出，并且这种粗纱在混入产品中时劣化品质。
[0046] 当对表1中的发明例5和比较例1的结果进行比较时，输送部的各个螺杆元件的效 果被明确示出：在发明例的情况下没有生成断线，但是在比较例（常规方法）的情况下生成 了断线。因此，在比较例的情况下，难以平稳地制造纤维强化树脂组合物。在发明例5的情况 下，因为通过标准捏合盘来构造捏合部的螺杆元件，所以强化纤维的纤维长度变短。
[0047] 此外，如在表1中所示，根据发明例1，揭示了可以制造具有使得强化纤维的平均纤 维长度为约30mm的长纤维长度的纤维强化树脂组合物。此外，如在发明例1~5中所示，揭示 了根据本发明，可以制造其中强化纤维的平均纤维长度为1mm以上并且强化纤维的纤维长 度得以调整的纤维强化树脂组合物。
[0048] [表1]
[0049]
[0050] 当对发明例3和发明例4进行比较时，显示短传的生成取决于销的有无，由此揭示， 清楚地示出了所述销的效果。此外，当对发明例2和发明例3进行比较时，揭示了通气孔和捏 合部的位置关系影响强化纤维的平均纤维长度。顺便提及，在发明例2~5中，虽然程度小但 是观察到了湍振。为了防止湍振的生成，据理解进一步调整螺杆元件的构造、L/D等是必要 的。
[0051] 虽然已经参照其【具体实施方式】详细描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而 易见的是，在不背离其主旨和范围的情况下可以在其中做出各种变化和修改。本申请基于 在2013年8月23日提交的日本专利申请号2013-173948,并且将所述内容通过参考并入本文 中。
[0052] 附图标记
[0053] 10双螺杆挤出机
[0054] 11 圆筒
[0055] 12 螺杆
[0056] 13树脂进料部
[0057] 14输送部
[0058] 15捏合部
[0059] 16后输送部
[0060] 18 投入口
[0061] 19 销
[0062] 23 投入口
[0063] 25通气孔
[0064] 31强化纤维
【主权项】
1. 一种双螺杆挤出机，其中通过投入口将强化纤维投入到在树脂进料部中形成的熔融 热塑性树脂中，并且所述强化纤维和所述熔融热塑性树脂经过捏合部从而制造出纤维强化 树脂组合物，其中： 所述捏合部设置在所述双螺杆挤出机的排出侧端部； 在所述投入口和所述捏合部之间设置输送部；以及 构造所述输送部的螺杆元件的外径间隙大于螺杆间隙。2. 根据权利要求1所述的双螺杆挤出机，其中所述输送部的L/D为3以上并且所述捏合 部的L/D为0.5~4.0。3. 根据权利要求1或2所述的双螺杆挤出机，其中在所述捏合部的下游设置L/D为1以上 的后输送部。4. 根据权利要求1~3中的任一项所述的双螺杆挤出机，其中在所述输送部和所述捏合 部之间设置由螺杆元件构造的纤维松弛部，构造所述纤维松弛部的螺杆元件的最小外周长 的值小于构造所述输送部的螺杆元件的最小外周长的值。5. 根据权利要求4所述的双螺杆挤出机，其中构造所述纤维松弛部的螺杆元件为鱼雷 头螺杆。6. 根据权利要求1~5中的任一项所述的双螺杆挤出机，其中在所述捏合部的上游，销 从所述双螺杆挤出机的圆筒向螺杆元件突出，所述螺杆元件具有不与所述销干涉的间隙。7. 根据权利要求6所述的双螺杆挤出机，其中所述销从所述圆筒的突出量为0.1D以上。8. -种双螺杆挤出机，其中通过投入口将粗纱状强化纤维投入到在树脂进料部中形成 的熔融热塑性树脂中，并且所述强化纤维和所述熔融热塑性树脂经过捏合部从而制造出纤 维强化树脂组合物，其中： 所述捏合部设置在所述双螺杆挤出机的排出侧端部； 在所述投入口和所述捏合部之间设置输送部；以及 构造所述输送部的各个螺杆元件的外径间隙大于螺杆间隙，使得粗纱状强化纤维在所 述输送部中彼此啮合的所述螺杆元件的外周上被拉伸的同时进行输送。9. 一种使用双螺杆挤出机制造纤维强化树脂组合物的方法，其中将粗纱状强化纤维投 入到在树脂进料部中形成的熔融热塑性树脂中，所述强化纤维和所述熔融热塑性树脂依次 经过输送部和捏合部从而制造出纤维强化树脂组合物，其中： 在所述输送部中以紧绷状态输送所述粗纱状强化纤维；以及 在所述捏合部中以松弛状态切断并且捏合所述粗纱状强化纤维。10. 根据权利要求9所述的制造纤维强化树脂组合物的方法，其中在从所述输送部导入 至所述捏合部中的所述粗纱状强化纤维的流线的一部分中生成扰动。
【专利摘要】根据本发明的双螺杆挤出机(10)是如下的双螺杆挤出机(10)，其中通过投入口(18)将强化纤维投入到在树脂进料部(13)中形成的熔融热塑性树脂中，并且使所得混合物经过捏合部(15)从而制造出纤维强化树脂组合物，其中：所述捏合部(15)设置在挤出机(10)的排出侧端部；在投入口(18)和捏合部(15)之间设置输送部(14)；并且构成所述输送部(14)的螺杆元件(12b)的外径间隙(Sc)大于螺杆间隙(Ss)。
【IPC分类】B29B7/90, B29B7/46, B29K105/08, B29C47/40
【公开号】CN105473299
【申请号】CN201480046652
【发明人】佐贺大吾, 柿崎淳, 大桥俊文
【申请人】株式会社日本制钢所
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年8月15日
【公告号】EP3037233A1, WO2015025800A1