CN107107423B - 注射成型方法及注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包含能够轻松地消除添加成分的分布不均的强化纤维的树脂的注射成型方法。本发明的注射成型方法具备：增塑工序，向具备能够以旋转轴为中心进行正转及反转的螺杆(10)的缸体供给树脂颗粒(P)与添加成分，并使螺杆(10)进行正转动作，由此生成熔融树脂；及注射工序，朝向型腔注射包含添加成分的熔融树脂(M)，增塑工序中，在规定时刻及规定期间，进行使螺杆(10)进行反转的反转动作或停止螺杆(10)的正转的螺杆停止动作。

Description

注射成型方法及注射成型机

技术领域

本发明涉及一种包含例如强化纤维的添加成分的树脂的注射成型。

背景技术

通过含有添加成分来提高强度和功能的高附加价值成型品用于各种用途。作为通过注射成型获得该成型品的方法，已知如下方法，即，在构成增塑装置的缸体内，通过螺杆的旋转来使热塑性树脂熔融，并对其混合或混炼添加成分之后，向注射成型机的模具注射。

将添加剂、填充物质等添加成分与热塑性树脂进行混合、混炼来注射成型所希望的成型品时，通常制造含有通过双轴挤出成型机制造的添加成分的母料颗粒，之后，将母料颗粒与所希望的热塑性树脂一同投入到注射成型机来制造规定的成型品。该方法中，可仅通过通常的注射成型机进行树脂混合，但由于将昂贵的母料用作原料，因此原料成本变高。因此，提出有能够直接供给添加成分，并能够省略颗粒制造工序的原料直接供给式的注射成型机。

然而，该原料直接供给式注射成型机中，添加成分向热塑性树脂中的分配混合及分散混合并不充分，因此提出有改善这个问题的注射成型机(专利文献1)。

并且，为了获得添加成分中尤其基于强化纤维的强度提高效果，希望强化纤维均匀地分散于树脂中。尤其，在不使用将树脂原料含浸于强化纤维的强化纤维颗粒，而是分别向缸体供给预先切断成规定长度的短切原丝(chopped strand)状态的纤维(以下，称为短切纤维)或所谓的粗纱(roving)状态的纤维(以下，称为粗纱纤维)且纤维长度为3mm以上的强化纤维与树脂原料时，纤维易在螺杆内缠绕，不易进行强化纤维的集合即纤维束的开纤来使纤维分散于树脂内。因此，为了实现添加成分的均匀分散，使用双轴挤出机来赋予非常大的剪切力及剪切量即可，但双轴挤出机非常昂贵，并且成型条件的选择和维护等处理较繁杂，且不易成型(专利文献1及专利文献2)。并且，为了有助于强化纤维的均匀分散，还设置强制性向缸体的内部供给强化纤维的机构(给料机)(例如，专利文献3)，但未能消除强化纤维束或块(以下，总称为束)。尤其，当强化纤维的含量为10％以上的高含有率时，很难使强化纤维均匀地分散于树脂中。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2007-7864号公报

专利文献2：日本专利公开2012-56173号公报

专利文献3：日本专利公表2012-511445号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

本发明的目的在于提供一种包含强化纤维的树脂的注射成型方法，其在向缸体内供给添加成分尤其是纤维长度为3mm以上的强化纤维与树脂原料的强化纤维成型熔融树脂的生成中，能够使用简单的单轴增塑螺杆，轻松地消除强化纤维的分布不均。

并且，本发明的目的在于提供一种实现这种注射成型方法的注射成型装置。

用于解决技术课题的手段

本发明人等尤其对添加成分中最易产生分布不均的强化纤维进行了研究，其结果获得了一个结论。即，在注射成型的增塑工序中，如图13所示，在配置于缸体310内部的注射成型用螺杆300的螺纹306之间的螺杆槽301，多个强化纤维F的集合即纤维束存在于螺纹的拉拔侧303，并且熔融树脂M存在于螺纹的推压侧305。由于熔融树脂M的粘度比较高，熔融树脂M无法侵入纤维束的内部，因此以熔融树脂M作为介质的基于螺杆300的旋转的剪切力无法传递至纤维束内部，无法进行纤维束的开纤。因此，由于强化纤维F在纤维束的状态下被注射成型，强化纤维F在成型品中分布不均。另外，图13(a)的空心箭头表示螺杆300旋转的方向(将此作为正转)，图13(c)的空心箭头表示伴随螺杆300的旋转的螺杆300与缸体310在轴向或者周向上的相对移动方向。对于后述的实施方式也相同。并且，本发明中，增塑工序中，将为了使树脂原料熔融而旋转螺杆的方向作为正转。

因此，本发明人构思了如下情况，即，在螺杆槽301内部，停止通过螺杆的正转而产生的旋流，或者向与基于正转的旋流的方向不同的方向，使熔融树脂M产生旋流，使通过螺杆的正转而产生的剪切力与通过改变熔融树脂M的流动状态而产生的剪切力作用于纤维束，由此促进纤维束的开纤。

即，本发明的包含添加成分的树脂组合物的注射成型方法的特征在于，具备：增塑工序，向具备能够以旋转轴为中心进行正转及反转且能够沿着旋转轴进行前进及后退的螺杆的缸体供给树脂原料与添加成分，并使螺杆进行正转动作，由此生成熔融树脂；及注射工序，通过使螺杆前进来注射包含强化成分的熔融树脂，增塑工序中，在规定时刻及规定期间，进行使螺杆进行反转的反转动作或进行停止螺杆的正转的螺杆停止动作。

本发明的注射成型方法中，添加成分能够设为强化纤维。

通常，增塑工序时，对螺杆槽内的强化纤维的纤维束主要仅负载有螺杆的旋转(正转)方向的剪切力。然而，根据本发明，增塑工序时，对螺杆槽内的纤维束施加伴随螺杆的正转而产生的剪切力，通过使螺杆反转来引起正转时的相反方向的熔融树脂M的流动，螺杆槽内的纤维束能够负载相互相反方向的剪切力。并且，进行螺杆停止动作时，能够使通过改变此前的正转与熔融树脂M的流动状态而产生的剪切力作用于纤维束。因此，通过对纤维束赋予搅拌作用，对纤维束赋予的混合或混炼作用增大，并且通过基于该剪切力的剪切发热，熔融树脂的温度上升而粘度下降。通过这些，熔融树脂进入纤维束之间而能够促进纤维束的开纤，能够促进强化纤维在熔融树脂内的分散。而且，本发明仅仅是使之前进行正转的螺杆进行反转，因此不会对强化纤维赋予过度的剪切力。即，螺杆的反转表示赋予将因正转而向一方向压固的纤维块向压固方向的相反方向解开的作用，因此不会使纤维负载过度的剪切力。

本发明的增塑工序中，关于反转动作，能够使螺杆仅反转规定的旋转角度或规定的时间而进行。

本发明的增塑工序中，关于反转动作，能够分割规定的旋转角度或规定的时间而使螺杆连续或断续地反转。

本发明的增塑工序中，能够将反转动作至少持续至达到规定的反转速度或者规定的反转转矩。此时，能够将从开始反转至达到规定的反转速度为止的时间、反转角度控制在规定值以上或将加速度控制在规定值以上。

并且，本发明的增塑工序中，能够连续或断续地进行至少持续至达到规定的反转速度或者规定的反转转矩的反转动作，由此进行螺杆的反转动作。并且，达到规定的反转速度或者规定的反转转矩之后的反转控制至少有三个选择项。第一个选择项为在达到的同时结束反转动作，第二个选择项为在达到之后维持规定的反转速度或者规定的反转转矩的同时持续进行反转动作。第三个选择项为以在达到之后进一步加速反转速度或者增大反转转矩的方式进行控制。

本发明的增塑工序中，能够交替进行使螺杆进行正转的正转动作与反转动作。

本发明的增塑工序中，能够仅以规定的冲程或规定的时间进行强制性地使螺杆后退的后退动作。此时，能够依次进行后退动作、正转动作及反转动作。并且，此时，能够在检测到如下情况之后进行反转动作，即，通过进行后退动作而形成于螺杆前方且不存在熔融树脂的空隙，通过进行正转动作而被熔融树脂填满。并且，该后退动作中，能够分割规定的冲程或者规定的时间而连续或断续地强制性地使螺杆后退。

本发明的增塑工序中，进行螺杆停止动作时，能够交替进行使螺杆进行正转的正转动作与螺杆停止动作。

本发明提供一种执行以上说明的注射成型方法的注射成型机。该注射成型机具备：缸体，在前方侧设置有喷出喷嘴，并具备供给添加成分的添加成分供给孔；螺杆，在缸体的内部，设置成能够以旋转轴为中心进行正转及反转；及控制部，具有控制螺杆的动作的控制程序，该注射成型装置通过使螺杆进行正转，对供给至缸体的添加成分赋予剪切力来进行增塑，从而生成熔融树脂，其特征在于，控制部具有在增塑中使螺杆进行反转的控制程序，并且具有能够将螺杆的反转动作条件设定为任意值的反转速度条件输入设定部。

并且，本发明还提供一种注射成型机，其具备：缸体，在前方侧设置有喷出喷嘴，并具备供给添加成分的添加成分供给孔；螺杆，在缸体的内部，设置成能够以旋转轴为中心进行旋转；及控制部，控制螺杆的动作，该注射成型装置通过使螺杆进行正转，对供给至缸体的添加成分赋予剪切力来进行增塑，从而生成熔融树脂，其特征在于，控制部具有在增塑中使螺杆交替切换正转与旋转停止的控制程序，并且具有能够将螺杆的停止条件设定为任意值的旋转停止条件输入设定部。

发明效果

根据本发明，能够提供一种注射成型方法及注射成型机，该注射成型方法不会对强化纤维赋予过度的剪切力，且使用简单的单轴增塑螺杆，即使在向缸体内供给添加成分尤其强化纤维与树脂原料的熔融树脂的生成中，也能够消除强化纤维的分布不均。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的注射成型机的概要结构的图。

图2是示意地表示本实施方式所涉及的注射成型的各步骤中的树脂的熔融状态的图，(a)表示增塑开始时，(b)表示增塑结束时，(c)表示注射结束时。

图3是表示增塑开始之后的本实施方式所涉及的螺杆的动作的图，(a)是表示增塑开始的状态的图，(b)是表示使螺杆仅正转规定期间之后的状态的图，(c)是表示接着正转之后继续使螺杆仅反转规定期间之后的状态的图，(d)是表示接着反转之后继续使螺杆仅正转规定期间之后的状态的图，(e)是表示接着正转之后继续使螺杆仅反转规定期间之后的状态的图，(f)是表示使螺杆前进来完成注射的状态的图。

图4是表示本实施方式中对螺杆槽内的强化纤维施加的剪切力的俯视图。

图5(a)是表示本实施方式中通过正转而在螺杆槽内产生的熔融树脂的流动的纵剖图，(b)是表示本实施方式中通过反转而在螺杆槽内产生的熔融树脂的流动的纵剖图，(c)是表示(a)的情况的熔融树脂的速度分布的纵剖视图，(d)是表示(b)的情况的熔融树脂的速度分布的纵剖视图。

图6是表示在增塑工序中施加强制后退的螺杆的动作的图。

图7是表示强制后退中施加于螺杆槽内的剪切力的图。

图8是表示若空隙S1被熔融树脂M填满则进行的气泡处理的步骤的图。

图9是表示使螺杆连续地仅校正后退规定的冲程的例子的图。

图10是表示使螺杆断续地仅校正后退规定的冲程的例子的图。

图11是表示熔融树脂的剪切速度与熔融粘度之间的关系的图表。

图12是表示断续地进行反转动作的例子的图。

图13表示以往的增塑工序，(a)是表示第2载物台的部分的侧视图，(b)是表示通过螺纹形成的螺杆槽及其附近的剖视图，(c)是示意地表示在螺杆槽的内部，强化纤维束与熔融树脂束分离而存在的情况的剖视图。

图14是表示确认本实施方式的效果的实验的结果的图。

图15是表示确认本实施方式的效果的实验中使用的注射成型机的控制装置的人机界面即螺杆反转速度设定画面的图。

具体实施方式

以下，根据附图所示的实施方式，对该发明进行详细说明。

如图1所示，本实施方式所涉及的注射成型机1具备合模单元100、增塑单元200及控制这些单元的动作的控制部50。

以下，对合模单元100的结构与动作、增塑单元200的结构与动作的概要进行说明，接着，对基于注射成型机1的注射成型的步骤进行说明。

[合模单元的结构]

合模单元100具备：固定模板105，固设于底座101上，并且安装有定模103；活动模板111，通过使液压缸113动作，在导轨或滑动板等滑动部件107上沿图中的左右方向移动，并且安装有动模109；及多个连接杆115，连结固定模板105与活动模板111。固定模板105上，与各连接杆115同轴设置有合模用液压缸117，各连接杆115的一端与液压缸117的滑枕119连接。

这些各要件按照控制部50的命令，进行必要的动作。

[合模单元的动作]

合模单元100的概要动作如下。

首先，通过开合模用液压缸113的运转，使活动模板111移动至图中的双点划线的位置，从而使动模109与定模103抵接。接着，使各连接杆115的外螺纹部121与设置于活动模板111的对开螺帽123卡合，从而将活动模板111固定于连接杆115。并且，提高液压缸117内的活动模板111侧的油室的工作油的压力，紧固定模103与动模109。如此进行合模之后，从增塑单元200向模具的型腔内注射熔融树脂M来成型成型品。

如后述，本实施方式的螺杆10为沿螺杆的长边方向单独供给热塑性树脂颗粒P与强化纤维F的方式，因此螺杆10的总长或增塑单元200的总长易变长。因此，本实施方式中，组合具有能够实现即使在如无法设置肘节杆方式或在活动模板的背面具备合模糖体的方式的狭窄的空间也能够设置的省空间化的的前述结构的合模单元100对将注射成型机1的总长抑制为较短是有效的。但是，在此示出的合模单元100的结构仅为一例，并不妨碍适用或者取代其他结构。例如，本实施方式中，将液压缸113示出为开合模用的驱动器，但也可替代为将旋转运动转换为直线运动的机构与伺服马达或感应马达等电动马达的组合。作为该转换机构，可适用滚珠丝杠或齿条齿轮。并且，当然也可替代为基于电动驱动或者液压驱动的肘节杆式合模单元。

另外，本实施方式中作为添加成分使用强化纤维F。

[增塑单元的结构]

增塑单元200具备筒型的加热缸201、设置于加热缸201的下游端(前方侧)的喷出喷嘴203、设置于加热缸201内部的螺杆10、供给有强化纤维F的纤维供给装置213及供给有树脂颗粒P的树脂供给料斗207。纤维供给装置213与比树脂供给料斗207更靠下游侧而设置的排出孔206连结。

增塑单元200具备：第1电动机209，使螺杆10前进或后退；第2电动机211，使螺杆10以旋转轴为中心进行正转或反转；及颗粒供给装置215，对树脂供给料斗207供给树脂颗粒P。这些各要件按照控制部50的命令，进行必要的动作。

螺杆10的下游侧的端部(后端)与第1电动机209之间介入有省略图示的测压元件，能够检测螺杆10沿轴向承受的荷载。基于电动机工作的增塑单元200根据通过测压元件检测的荷载，控制增塑中的螺杆10的背压。本实施方式中，在与背压的控制不同的目的中，也使用通过测压元件检测出的荷载。对于这一点，将进行后述。

螺杆10为与所谓的气体排出式螺杆相同的双载物台型的设计。具体而言，螺杆10具有设置于上游侧的第1载物台21及与第1载物台21相连且设置于下游侧的第2载物台22，第1载物台21从上游侧依次具备供给部23、压缩部24及称重部70，第2载物台22从上游侧依次具备供给部25、压缩部26及称重部71。另外，图中右侧为上游侧，左侧为下游侧。

螺杆10中，第1载物台21上设置有第1螺纹27，第2载物台22上设置有第2螺纹28。

第1载物台21及第2载物台22均设定为供给部23、25中的螺纹之间的螺杆槽相对较深，压缩部24、26的螺纹之间的螺杆槽从上游侧朝向下游侧而递减，且称重部70、71中的螺杆槽设定为最浅。其中，第2载物台22的供给部25的螺杆槽比第1载物台21的称重部70深，因此从第1载物台21向供给部25喷出的熔融树脂M无法填满供给部25的螺杆槽。由此，熔融树脂M通过螺杆10的旋转，被按压向推压侧305而变得不均。由此，在第2载物台22的供给部25的拉拔侧303产生空隙。因此，理解为经由排出孔206从纤维供给装置213供给的强化纤维F通过强化纤维F分配于成为该空隙的拉拔侧303，从而如图13所示，熔融树脂M与强化纤维F被区分。

第1载物台21除了对树脂原料进行熔融来生成熔融树脂M以外，还朝向第2载物台22传送所生成的熔融树脂M，因此具备确保熔融树脂M的传送速度及增塑能力的功能即可。

为了获得该功能，如图1所示，优选第1载物台21的第1螺纹27的螺纹导程角(L1)设为第2载物台22的第2螺纹28的螺纹导程角(L2)以下，即L1≤L2成立。另外，螺纹导程角(以下，简称为导程角)是指前后相邻的螺纹的间隔。作为一个指标，第1螺纹27的导程角L1优选设为导程角L2的0.4～1.0倍，更优选设为0.5～0.9倍。

根据上述的L1≤L2成立的优选方式，第2载物台22的第2螺纹28的导程角L2大于第1螺纹27的导程角L1。第2载物台22在增塑工序中在其后端侧接受强化纤维F的供给。若导程角L2较大，则第2螺纹28之间的槽宽较大，强化纤维F能够落下并填充的空隙变大。而且，增塑工序时的螺杆10的后退时及注射工序时的螺杆10的前进时，排出孔206被第2螺纹28遮住的次数减少。因此，在螺杆10的后退中或前进中，强化纤维F的掉落也不会被第2螺纹28停止而易连续掉落在槽内。具体而言，接受第2螺纹28的接受从排出孔206供给的强化纤维F的区域中，导程角L2优选设为1.0×D以上，而且更加优选设为1.2×D以上。通过如此，注射工序中，能够稳定地使强化纤维F掉落在螺杆10的槽内。另外，D为加热缸201的内径。

但是，若导程角L2变得过大，则传送熔融树脂M的力减弱，即使是通常的增塑中需要的背压(5～10MPa)的程度，熔融树脂M的传送也会变得不稳定，而通过背压，熔融树脂M向排出孔206逆流而变得易产生脱模(vent up)。因此，导程角L2优选设为2.0×D以下，进一步更加优选设为1.7×D以下。即，第2螺纹28的导程角L2优选设为1.0×D～2.0×D，进一步更加优选设为1.2×D～1.7×D。

并且，第2螺纹28的螺纹的宽度优选设为导程角L2的0.01～0.3倍(0.01×L2～0.3×L2)。这是因为，若螺纹的宽度小于导程角L2的0.01倍，则第2螺纹28的强度变得不充分，若螺纹的宽度超过导程角L2的0.3倍，则螺杆槽宽度减小而纤维被缠在螺纹顶部，不易落在槽内。

并且，除了上述的L1≤L2成立的优选方式以外，第2载物台22的尤其供给部25的一部分或全部第2螺纹28可以是多条螺纹，而不是1条螺纹。此时，从第1载物台21喷出的熔融树脂M分别分割而分配于通过多条螺纹划分的螺杆槽中，因此在各螺杆槽内，纤维束与熔融树脂M分别接触、混合，因此对熔融树脂M向纤维束的含浸有效。而且，通过将从纤维供给装置213接受强化纤维F的供给的区域的螺纹条数设为多个，通过多条螺纹，与螺杆10的一次旋转对应的排出孔206下的螺纹的通过次数增加，因此从排出孔206刮取强化纤维F的能力提高，强化纤维F向螺杆10槽内的收集效率。

如图1所示，本实施方式的纤维供给装置213中，将双轴型螺旋给料机214设置于加热缸201，强制性地将强化纤维F供给至螺杆10的槽内。另外，使用单轴型螺旋给料机也没有问题是不必赘述的。

关于强化纤维F向双轴型螺旋给料机214的供给方法，可向双轴型螺旋给料机214直接投入连续纤维、所谓的粗纱状态的纤维(以下，称为粗纱纤维)，也可投入预先切断为规定长度的切股状态的纤维(以下，称为切股纤维)。或者，也可以以规定比例混合粗纱纤维与切股纤维来投入。

投入切股纤维时，可将粗纱纤维传送至称重给料机的纤维投入口附近，在纤维投入口附近切断粗纱纤维之后立刻投入到上述称重给料机。由此，避免在投入到成型机之前暴露易飞散的切股纤维，因此能够提高操作性。

本实施方式中，在双轴型螺旋给料机214的纤维投入口附近设置粗纱刀具218。通过粗纱刀具218切断粗纱纤维，设为切股纤维之后供给至双轴型螺旋给料机214。

[增塑单元的动作]

增塑单元200的概要动作如下。另外，请参考图1。

若设置于加热缸201内部的螺杆10旋转，则包含从纤维供给装置213经由排出孔206供给的强化纤维F及从树脂供给料斗207供给的热塑性树脂的颗粒(树脂颗粒P)朝向加热缸201的下游端的喷出喷嘴203被送出。另外，开始强化纤维F的供给的时刻优选设为从树脂供给料斗207供给的树脂颗粒P(熔融树脂M)到达供给有强化纤维F的排出孔206之后。这是因为，若在熔融树脂M到达排出孔206之前开始投入强化纤维F，则有可能会导致缺乏流动性及基于螺杆10的传送性的强化纤维F堵塞螺杆槽内，妨碍熔融树脂M的传送，熔融树脂M从排出孔206溢出，或产生螺杆10的异常磨损和破损。熔融树脂M在与强化纤维F混合之后，向形成于合模单元100的定模103与动模109之间的型腔仅注射规定量。另外，随着树脂颗粒P的熔融当然伴有螺杆10的基本动作，所述基本动作是指，螺杆10受到背压后退之后前进，由此进行注射。并且，在加热缸201的外侧，为了树脂颗粒P的熔融而设置加热器等，其他结构的适用或者取代并不受阻。

[注射成型的步骤]

具备以上要件的注射成型机1通过以下的步骤进行注射成型。

如众所周知，注射成型具备：合模工序，关闭动模109与定模103，以高压进行合模；增塑工序，在加热缸201内对树脂颗粒P进行加热、熔融来使其增塑；注射工序，将所增塑的熔融树脂M注射、填充于由动模109与定模103形成的型腔；保持工序，进行冷却直至填充于型腔的熔融树脂M固化；开模工序，开放模具；及取出工序，取出在型腔内冷却固化的成型品，按顺序实施上述各工序或者并行实施上述各工序的一部分来完成1个循环的注射成型。

接着，参考图2，依次对与本实施方式相关的增塑工序与注射工序的概要进行说明。本实施方式中，在增塑工序中使螺杆10进行反转，对于其动作，在注射工序的说明之后参考图3进行说明。

[增塑工序]

增塑工序中，从与加热缸201的上游侧的树脂供给料斗207对应的供给孔208供给树脂颗粒P。开始增塑的最初，螺杆10位于加热缸201的下游，使螺杆10从该初始位置旋转的同时后退(图2(a)“增塑开始”)。通过使螺杆10旋转，供给至螺杆10与加热缸201之间的树脂颗粒P受到剪切力，被加热的同时逐渐熔融，并朝向下游传送。另外，本发明中，将增塑工序中的螺杆10的旋转(方向)作为正转。若熔融树脂M被传送至纤维供给装置213，则从纤维供给装置213供给强化纤维F。随着螺杆10的旋转，强化纤维F混炼、分散于熔融树脂M，与熔融树脂M一同被传送至下游。若持续进行树脂颗粒P、强化纤维F的供给，并且使螺杆10持续旋转，则熔融树脂M与强化纤维F一同被传送至加热缸201的下游侧，且蓄存在比螺杆10更靠下游侧。通过蓄存在螺杆10的下游的熔融树脂M的树脂压力与抑制螺杆10的后退的背压之间的平衡，使螺杆10后退。之后，当1次注料所需的量的熔融树脂M被称重并蓄存时，停止螺杆10的旋转及后退(图2(b)“增塑结束”)。

图2将树脂(树脂颗粒P、熔融树脂M)与强化纤维F的状态区分为“未熔融树脂”、“树脂熔融”、“纤维分散”及“纤维分散结束”的4阶段来示出。在“增塑结束”的阶段中，比螺杆10更靠下游的“纤维分散结束”表示强化纤维F分散于熔融树脂M中并供注射的状态，“纤维分散”表示随着螺杆10的旋转，被供给的强化纤维F分散于熔融树脂M的状态。并且，“树脂熔融”表示通过树脂颗粒P受到剪切力而逐渐熔融，“未熔融树脂”表示虽然受到剪切力，但为残留有熔融不充分的树脂的状态，并未达到全部熔融。但是，“纤维分散结束”的区域中，有时存在强化纤维F的分布不均。

[注射工序]

若进入注射工序，则如图2(c)所示，使螺杆10前进。如此一来，通过在螺杆10的前端部具备的未图示的止回阀的关闭，蓄存在螺杆10的下游的熔融树脂M的压力(树脂压力)上升，熔融树脂M从喷出喷嘴203朝向型腔喷出。

之后，经过保持工序、开模工序及取出工序，完成1个循环的注射成型，进行下一循环的合模工序、增塑工序。

[螺杆10的反转动作]

本实施方式中，在增塑工序中使螺杆10进行反转。

通常，增塑工序中，仅使螺杆10进行正转，通过随着该正转而传送至下游的熔融树脂M的树脂压力，螺杆10受到背压而后退。本实施方式中，除了正转以外，还使螺杆10进行反转。以下，参考图3，进行详细说明。另外，图3中仅描绘出说明正转及反转时必需的要件。

[基础性反转动作]

增塑工序开始，使螺杆10进行正转(第1正转、NR1)，熔融树脂M填充于螺杆10的下游侧。该过程示于图3(a)与图3(b)，螺杆10后退至规定的位置。

仅进行规定期间的第1正转之后，如图3(c)所示，使螺杆10进行反转(第1反转、RR1)。由此，熔融树脂M受到与正转时不同的朝向上游的传送力。

仅进行规定期间的第1反转之后，使螺杆10进行正转(第2正转、NR2)，如图3(d)所示，螺杆10后退至规定的位置。

接着，进行规定期间的第2正转之后，如图3(e)所示，使螺杆10进行反转(第2反转、RR2)。此时，熔融树脂M也受到与正转时不同的朝向上游的传送力。此时，进行第1正转及第2正转的规定期间可以是规定时间，例如从螺杆10开始正转之后经过的时间达到预先确定的时间为止的期间，也可以是规定的冲程，例如螺杆10进行正转并通过熔融树脂M的压力而后退，到达规定的位置为止或者达到规定的后退量为止的期间。并且，此时，进行第1反转及第2反转的规定期间可以是规定时间，例如从螺杆10开始反转之后经过的时间达到预先确定的时间为止的期间，也可以是规定的旋转角度，例如自螺杆10开始反转之后达到规定的圈数或者旋转角度为止的期间。并且，在通过实验或数值分析预先掌握了强化纤维F的开纤所需的充分的转速的范围时等，通过规定的旋转加速度，使螺杆加速并进行反转，直至达到强化纤维F的开纤所必需的充分转速以上。或者，预先掌握了实现强化纤维F的开纤所必需的充分的反转速度而必需的反转转矩时，可使螺杆进行反转动作，直至达到该反转转矩以上。

接着，使螺杆10前进来进行注射工序。在此期间，螺杆10不进行正转及反转。

伴随螺杆10的反转的增塑工序通过以上的步骤进行，接着，参考图4及图5对基于反转的作用及效果进行说明。

螺杆10进行正转NR1、2的期间，如图4(a)所示，螺杆槽31中的熔融树脂M在螺杆10的周向上受到剪切力T1。另一方面，在螺杆10进行反转RR1、2的期间，如图4(b)所示，螺杆槽31中的熔融树脂M也受到沿着螺杆10的周向的剪切力T2。如后述，该剪切力T2为正转时的剪切力T1的相反方向。

如以上，通过进行正转与反转，对强化纤维F施加不同方向的剪切力T1与剪切力T2。由此，不会偏向一方向，通过各个方向的剪切力，纤维束被解开，每次解开都改变相位而受到不同方向的剪切力，因此与仅分别单独进行正转与反转时相比，对纤维束作用有搅拌力，开纤得到促进。并且，如图13所示的强化纤维F的供给部附近等多个强化纤维F的集合即纤维束存在于螺纹的拉拔侧303，并且熔融树脂M存在于螺纹的推压侧305时，通过反转，强化纤维束从螺纹的拉拔侧303向螺纹的推压侧305一侧相对移动，因此位于螺纹的推压侧305的熔融树脂M被挤向强化纤维束，从而流入螺纹的拉拔侧303与强化纤维F的纤维束之间，并且进入强化纤维F的束内部，因此能够促进纤维束的开纤。

并且，通过螺杆10的反转动作，在螺杆槽31内沿着螺杆10的加热缸201的内周产生的熔融树脂M的旋流RF遍及螺杆10的总长而产生。因此，通常，不仅是到达受到剪切力的时间较长的螺杆10的前端部的强化纤维F，位于螺杆10的前端部至供给强化纤维F的排出孔206为止的螺杆槽31内的强化纤维F中，分散性也得到提高。由此，螺杆槽31内的强化纤维F充分分散，成为以棉状填满于螺杆槽31内的状态。因此，通过增塑时负载有高背压时、中断或者结束成型运行时的停机时等的螺杆10的旋转停止，螺杆槽31内压力下降，螺杆槽31内的熔融树脂M膨胀。此时，即使熔融树脂M欲向排出孔206逆流，熔融树脂M通过强化纤维F的棉状的小间隙的纤维之间而逆流时的流动阻力变大，逆流量也会下降。因此，能够抑制脱模，并且能够防止由于脱模而熔融树脂M浸入双轴型螺旋给料机214内并固化引起的强化纤维F的供给不良故障和双轴型螺旋给料机214的故障。

在此，如图5(a)所示，若使螺杆10进行正转(NR1、2)，则附着于螺杆槽31的底面31A的熔融树脂M产生速度V1，由此，附着于加热缸201的内壁面201A的熔融树脂M中相对地产生速度-V1。通过该相对速度差，如图5(c)所示，熔融树脂M中产生沿着螺杆10的周向的剪切力T1。

另一方面，如图5(b)所示，若使螺杆10进行反转(RR1、2)，则产生正转的相反方向的速度V2、-V2，通过该相对速度差，如图5(d)所示，熔融树脂M中产生方向与剪切力T1相反的剪切力T2。

并且，本实施方式中，螺杆10依次进行第1正转、第1反转、第2正转及第2反转，因此强化纤维F交替受到方向相互相反的剪切力T1与剪切力T2，能够更加促进纤维的开纤。

[断续性反转动作]

并且，如图12所示，将螺杆10的反转仅进行例如N旋转时，能够分割规定的反转角度来使螺杆10断续地进行反转，如使螺杆10例如仅进行1/3N旋转的反转(图12(a))、停止(图12(b))、仅进行1/3N旋转的反转(图12(c))、停止(图12(d))、仅进行1/3N旋转的反转(图12(e))及停止(图12(f))。该断续性反转能够适用于图3(a)～图3(d)及图6(a)～图6(g)所示的进行多次反转的模式的各反转中，也能够适用于图9(a)～图9(d)所示的进行1次反转的模式。并且，该断续性反转中的规定反转角度的分割角度可以是分别均匀的角度，也可以是一部分或者全部不同的角度。并且，该断续性反转中的各反转速度可以是均匀的速度，也可以是一部分或者全部不同的速度(多级速度)。而且，此处图示了交替反复反转与停止的例子，但即使交替反复进行正转与停止，也能够改变基于正转的熔融树脂M的流动状态。当然，本发明能够通过任意的组合进行正转动作、反转动作及停止动作。

通过该断续性反转，能够期待更加促进强化纤维F的开纤。即，图11中示出了熔融树脂的剪切速度与熔融粘度之间的关系，剪切速度越慢粘度越高。若设想在螺杆槽31内部的熔融树脂M中引起流动的情况，则为了将流动方向设为反方向而对螺杆10从正转过渡至反转时的熔融树脂负载力的瞬间，即负载包含使流动停止在内的改变流动状态的力的瞬间，熔融树脂进行大致如固体的行为。即，该瞬间的举动中，负载于熔融树脂表面的剪断力不会消耗于熔融树脂的变形，而是能够传递至熔融树脂内部的强化纤维F，解开强化纤维F的纤维束。而且，通过持续对熔融树脂负载剪断力，通过加速中途的低剪切速度区域的高粘度状态，对纤维束施加较高剪断力，并且使熔融树脂的流动活跃，对已解开的纤维束施加搅拌效果，因此能够促进纤维束的开纤。

并且，对熔融树脂产生的剪断力为熔融粘度值与剪切速度值之积，但如图11所示，剪切速度越大粘度越低，粘度较高时剪切速度较小。因此，为了赋予较大的剪断力，需要粘度与剪切速度均衡地成为较大的值的条件，但熔融粘度不仅受到剪切速度的影响，还受到原料树脂种类和树脂温度的较大影响，因此掌握粘度与速度均衡地变大的条件需要树脂物理性质的知识，并且繁杂而不易。但是，通过进行断续性旋转停止或接下来的反转或者正转，在反转或者正转的加速中途，从低速连续变化至高速，因此能够连续地在广范围内使基于粘度与剪切速度的组合的剪断力场负载于熔融树脂，从而形成可获得高剪断力的条件。由此，即使不具备树脂物理性质的知识，也能够实施能够负载对强化纤维F的开纤有效的较大剪断力的强制后退条件。

因此，通过增加该动作的次数，对螺杆槽31内的纤维束反复施加有效的剪切力与搅拌力，因此能够加大纤维束的开纤程度。

并且，尤其，进行该断续性反转时的螺杆10的转速并不局限于恒定，能够切换速度。例如，上述例子的情况下，能够使反转的前半的速度较快且使后半的速度较慢，还能够设为相反。速度从高速急剧切换为低速或者从低速急剧切换为高速的瞬间与前述的为了使流动方向成为反方向而负载剪断力的情况相同，熔融树脂进行与固体相同的行为，因此通过改变反转中的速度，能够对螺杆槽31内的纤维束施加有效的剪切力与搅拌力。

并且，使螺杆10断续地进行反转时，能够改变各个反转的速度，如高速、低速、高速、低速……。

并且，使螺杆10断续地进行反转时，还能够连续或者断续地进行反转，直至达到前述的强化纤维F的开纤所需的充分的转速以上或者旋转转矩以上。

如以上说明，根据在增塑工序中进行螺杆10的正转与反转的本实施方式，强化纤维F的分布不均被消除，能够获得强化纤维F的分散性较高的纤维强化树脂。

[与螺杆10的强制后退组合的反转动作]

本实施方式中，能够在增塑工序中强制性地使螺杆10后退。

通常，增塑工序中，仅使螺杆10进行正转，通过随着该正转而传送至下游的熔融树脂M的树脂压力，螺杆10受到背压而后退。本实施方式中，与该树脂压力无关地，通过第1电动机209的动作，强制性地使螺杆10后退。该强制性的后退与基于树脂压力的后退相比，后退的速度较快，例如设定为基于树脂压力的后退的速度的2倍以上。以下，参考图6，对伴随强制后退的本实施方式的螺杆10的动作进行说明。

若增塑工序开始，螺杆10的下游侧填充有熔融树脂M，则强制性地使螺杆10仅后退(第1后退、FB1)距离(冲程)D1。该过程示于图6(a)与图6(b)，作为第1后退的结果，在比螺杆10的前端更靠下游侧形成不存在熔融树脂M的空隙S1。将此时的螺杆10的位置称作第1后退位置。

另外，在此，设为螺杆10不在中途停止而是连续地仅后退冲程D1，并且，在强制性地后退的期间，螺杆10的旋转停止。但是，在正在进行强制后退的期间，也能够使螺杆10进行正转。并且，螺杆10的强制后退可以不是进行至仅后退冲程D1，而是进行至从规定的时刻开始的定时器等计数器结束计数为止，或者也可以组合冲程D1与计数器的计数来进行。

并且，该空隙S1除了由熔融树脂M中包含的主要包含挥发成分的气体成分泄露而成，还因成为低于熔融树脂M中的压力而膨胀形成。若进行下一第1正转，则通过螺杆，熔融树脂M的压力上升，占该空隙S1的气体成分再次被挤入熔融树脂M中。

接着，通过使螺杆10在第1后退位置进行正转(第1正转、NR1)，朝向下游传送熔融树脂M，如图6(c)所示，补充至之前形成的空隙S1。

若空隙S1被熔融树脂M填满，则使螺杆10仅在规定期间内进行反转(第1反转、RR1)。

能够通过前述的测压元件检测空隙S1是否被熔融树脂M填满。即，若从存在空隙S1的状态变成空隙S1被填满的状态，则螺杆10从熔融树脂M受到荷载，因此通过经由螺杆10检测该荷载，能够检测到空隙S1被熔融树脂M填满的情况。并且，以该检测为契机，使螺杆10进行反转。

关于空隙S1被熔融树脂M填满的情况的检测，并不局限于测压元件，能够适用其他机构。若空隙S1被熔融树脂M填满，则有时螺杆10仅后退微小量，因此能够通过检测该位移，检测填满的情况。并且，能够通过设置贯穿加热缸201并与加热缸201内部连通的压力计，检测填满的情况。

若使螺杆10仅在规定期间进行了反转，则与第1后退相同，强制性地使螺杆10仅后退(第2后退、FB2)冲程D1。该过程示于图6(d)与图6(e)，作为强制后退的结果，在比螺杆10的前端更靠下游侧形成不存在熔融树脂M的空隙S2。将此时的螺杆10的位置称作第2后退位置，第2后退位置与对1次注料中所需的量的熔融树脂M进行称重的螺杆10的位置(称重位置)一致。即，本实施方式中，通过以相等的冲程进行2次强制后退，使螺杆10后退至称重位置。并且，螺杆10的强制后退的冲程在第1后退与第2后退中可以是相同的冲程，也可以是不同的冲程。而且，螺杆10的强制后退的速度在第1后退与第2后退中可以是相同的速度，也可以是不同的速度。

并且，第1后退中，可如下：通过后述的检测方法检测到在第1后退位置，空隙S1通过螺杆10的旋转而被熔融树脂M填满的情况，也不停止螺杆10的旋转而是持续进行，根据熔融树脂M的压力或者以规定的速度，以规定的冲程或者规定的时间或者任意地组合规定的冲程与规定的时间来使螺杆10后退之后，强制性地使螺杆10后退至第2后退位置。

并且，通过实验或数值分析预先掌握了强化纤维F的开纤所需的充分的后退速度的范围时等，可根据规定的后退加速度，使螺杆加速来进行后退动作，直至达到强化纤维F的开纤所需的充分的后退速度以上。或者预先掌握了实现强化纤维F的开纤所需的充分的后退速度所需的强制后退力时，可使螺杆进行后退动作，直至达到该强制后退力以上。

接着，通过使螺杆10在第2后退位置进行正转(第2正转、NR2)，朝向下游传送熔融树脂M，如图6(f)，补充于之前形成的空隙S2。

若空隙S2被熔融树脂M填满，则如图6(g)所示，使螺杆10进行反转(第2反转、RR2)。

若仅在规定期间进行了第2反转，则如图6(h)所示，使螺杆10前进来进行注射工序。

其中，螺杆10进行强制后退FB1、2的期间，如图7(a)所示，螺杆槽31中的熔融树脂M受到沿着螺杆10的旋转轴C的剪切力T3。该剪切力T3作为对强化纤维F的束进行开纤的力发挥作用。

并且，如图7(b)所示，若使螺杆10强制后退(FB1、2)，则附着于螺杆槽31的底面31A的熔融树脂M产生速度V3，由此，附着于加热缸201的内壁面201A的熔融树脂M中相对地产生速度-V3。通过该相对速度差，如图7(c)所示，熔融树脂M中产生螺杆10的旋转轴C的方向，即沿着螺杆槽31的槽宽方向的剪切力T3。此时，附着于加热缸201的内壁面201A的熔融树脂M在第2螺纹28的拉拔侧(图中的左侧)的顶部被刮取，沿着第2螺纹28的拉拔侧的侧面28A流入螺杆槽31。而且，沿着螺杆槽31的底面31A、第2螺纹28的推压侧的侧面28B、内壁面201A流入螺杆槽31，在螺杆槽31的内部形成沿着旋转轴C的熔融树脂M的旋流RF。由此，如图7(c)所示，在螺杆槽31内的槽深方向上产生大小及方向不同的速度的流动(同样地，通过旋流RF，在槽宽方向上也产生大小及方向不同的速度的流动，但为了简化说明，此处不进行说明)。通过该槽深方向的速度差而产生剪断力，但该速度差分布于槽宽方向的整个区域，因此能够遍及螺杆槽31的槽方向的整个区域而使强化纤维F负载剪断力，尤其对强化纤维F的长度方向沿着周向排列的强化纤维F的束、或者与周向所呈的角度较小的强化纤维F的束，作为进行开纤的力发挥作用。并且，如图13所示，强化纤维F的供给部附近等多个强化纤维F的集合即纤维束存在于螺纹的拉拔侧303，并且熔融树脂M存在于螺纹的推压侧305时，基于该旋流RF的熔融树脂M流入螺纹的拉拔侧303与强化纤维F的纤维束之间，并且进入强化纤维F的束内部，因此促进纤维束的开纤。

而且，本实施方式中，强化纤维F受到槽宽方向的剪切力T1、剪切力T1的相反方向的剪切力T2，而且受到剪切力T3，因此通过较强的搅拌作用，更加促进纤维的开纤。

[气泡处理]

以上的实施方式中，设为若检测到之前形成的空隙S1被熔融树脂M填满的情况，则螺杆10从第1正转转为第1反转进，并且从第2正转转为第2反转，由此实现气泡处理。参考图8，对气泡处理进行说明。

如图8(a)所示，面对空隙S1的熔融树脂M的壁面W1与壁面W2中，分别存在随着空隙S1的形成而产生的气体成分变成气泡b而明显化的可能性。如此一来，如图8(b)所示，若仅仅是通过熔融树脂M填满空隙S1，则会出现壁面W1与壁面W2的边界面W上直接残留气泡b，而该气泡在注射成型品中作为缺陷而存在的情况。

但是，根据本实施方式，若从第1正转NR1转为第1反转RR1，则螺杆10的泵效果成为正转时的相反方向，即，熔融树脂M向螺杆10侧逆流，因此壁面W1与壁面W2向螺杆10侧流动，在壁面W1与壁面W2的边界面产生紊乱。通过该边界面的紊乱，气泡b变形、细化、微细化。并且，同时如图8(c)所示，对壁面W1与壁面W2的边界面W赋予扭力P，因此能够通过这些举动使气泡b分散于周围的熔融树脂M。

并且，优选与该反转同时对螺杆10负载规定的前进力，使螺杆10进行反转的同时前进。若使螺杆10进行反转，则熔融树脂M向螺杆10侧逆流，因此所填满的熔融树脂M的压力下降，有时熔融树脂M中的气体成分重新挥发而产生气泡。对此，通过使螺杆10进行反转的同时前进，能够不降低熔融树脂M的压力，在壁面W1与壁面W2的边界面产生紊乱及扭转，从而使气泡b分散于周围的熔融树脂M。

[强制后退的模式例]

以上说明的强制后退的模式为本发明的一例，能够通过其他模式进行包含强制后退的增塑工序。

例如，如图9(a)～图9(e)所示，能够通过进行1次强制后退FR，使螺杆10位移至称重位置。

并且，如图10(a)～图10(d)所示，仅进行规定的冲程D1的强制后退时，能够分割规定的冲程D1来使螺杆10断续地后退，例如使螺杆10每次后退1/3×D1、停止(图10(b))、后退、停止(图10(c))……。该断续性强制后退还能够适用于通过进行图6(a)～图6(e)所示的多次强制后退来使螺杆10位移至称重位置的模式的各强制后退中，还能够适用于通过进行图9(a)～图9(b)所示的1次强制后退来使螺杆10位移至称重位置的模式中。并且，该断续性强制后退中的规定的冲程D1的分割距离可以是分别均匀的距离，也可以是一部分或全部不同的距离。并且，该断续性强制后退中的各后退速度可以是均匀的速度，也可以是一部分或者全部不同的速度(多级速度)。

通过该断续性强制后退，能够期待更加促进强化纤维F的开纤。即，图11中示出熔融树脂的剪切速度与熔融粘度之间的关系，剪切速度越慢粘度越高。若设想在螺杆槽31内部的熔融树脂M中引起流动的情况，则在为了从熔融树脂中没有流动而静止的状态引起流动而负载力的瞬间，熔融树脂进行大致如固体的行为。即，该瞬间的举动中，负载于熔融树脂表面的剪断力不会消耗于熔融树脂的变形，能够传递至熔融树脂内部的强化纤维F，解开强化纤维F的纤维束。而且，通过持续向熔融树脂负载剪断力，由通过加速中途的低剪切速度区域的高粘度状态，对纤维束施加较高剪断力，并且在熔融树脂中产生流动，对已解开的纤维束施加搅拌效果，因此能够促进纤维束的开纤。

并且，对熔融树脂产生的剪断力为熔融粘度值与剪切速度值之积，但如图11所示，剪切速度越大粘度越低，粘度较高时剪切速度较小。因此，为了赋予较大的剪断力而需要粘度与剪切速度均衡地成为较大的值的条件，但熔融粘度不仅受到剪切速度的影响，还受到原料树脂种类和树脂温度的较大影响，因此掌握粘度与速度均衡地变大的条件需要树脂物理性质的知识，并且繁杂不易。但是，通过进行断续性强制后退，在强制后退的加速中途，从低速连续变化至高速，因此能够连续地在广范围内使基于粘度与剪切速度的组合的剪断力场负载于熔融树脂，从而形成可获得高剪断力的条件。由此，即使不具备树脂物理性质的知识，也能够实施能够负载对强化纤维F的开纤有效的较大剪断力的强制后退条件。

因此，通过增加该动作的次数，对螺杆槽31内的纤维束反复施加有效的剪切力与搅拌力，因此能够加大纤维束的开纤程度。

并且，断续性强制后退时的螺杆10的速度并不局限在恒定，能够改变速度。例如，上述的例子的情况下，能够使后退冲程D1的前半的速度较快且使后半的速度较慢，还能够设为相反。速度从高速急剧切换为低速或者从低速急剧切换为高速的瞬间与前述的在停止的状态下负载剪断力的情况相同，熔融树脂进行与固体相同的行为，因此能够通过改变强制后退中的速度来对螺杆槽31内的纤维束施加有效的剪切力与搅拌力。

并且，使螺杆10断续地强制后退时，能够改变各个后退速度，如高速、低速、高速、低速……。

并且，使螺杆10断续地强制后退时，还能够连续或者断续地进行后退控制，直至达到前述的强化纤维F的开纤所需的充分的后退速度以上或者强制后退力以上。

并且，以上内容中，在强制后退时停止螺杆10的旋转，但也可使螺杆10进行正转的同时强制后退。此时，能够使其在强制后退的整个期间进行正转，也能够使其仅在强制后退的一部分期间进行正转。并且，在第1后退位置或者第2后退位置进行了强制后退之后的用于填满空隙S1或空隙S2的螺杆10的正转，但也能够在前进的同时进行用于填满该空隙S1或空隙S2的螺杆10的正转。此时，能够通过基于螺杆10的正转的熔融树脂缩小空隙S1或空隙S2，并且能够通过同时使螺杆10前进来缩小空隙S1或空隙S2，因此能够在短时间内填满空隙S1或空隙S2，生产率得到提高。此时的螺杆10的前进速度可以是与基于树脂压力的螺杆10的后退速度相同的程度的前进速度，即，未达到开纤所需的充分的移动速度的低速度亦可。

进行了确认本实施方式的效果的实验。

图15中示出在本实验中使用的注射成型机的控制装置的人机界面即螺杆反转速度设定画面。该画面中，配置有：螺杆反转速度设定部，能够以任意值输入螺杆的反转速度；及多个反转动作区间设定部，设定用于设定该反转动作的动作区间的切替位置，以便成型工人能够将其他增塑条件(设定值及执行值)尤其是填充于模具的熔融树脂量，与用于通过螺杆的后退进行称重的称重结束螺杆位置进行比较。

反转速度设定部及反转动作区间设定部设置成，成型工人能够将其他增塑条件(设定值及执行值)尤其是填充于模具的熔融树脂量，与用于通过螺杆的后退进行称重的称重结束螺杆位置进行比较。本画面中，以与各反转动作区间对应的配置设置有多个反转速度设定部，以便能够在多个反转动作区间的每一个分别设定反转速度。另一方面，不以位置基准切换反转速度而是设为恒定的反转速度时，可仅配置1个反转速度设定部。并且，图15中，在设定增塑条件的画面(增塑条件设定画面)中，配置有反转速度设定部与反转动作区间设定部，但也可在与增塑条件设定画面不同的画面或者设置于不同的部位的其他输入装置中设置反转速度设定部与反转动作区间设定部。并且，可设置切换开关，其切换进行反转动作来进行增塑称重的控制与不进行反转动作而进行增塑称重的控制。

并且，螺杆反转速度设定画面中，可以以能够与反转速度的设定值和反转的动作区间的设定值进行比较的方式配置设置原料树脂供给装置和强化纤维供给装置的运行条件设定部。

并且，图15为工人能够个别地分别设定各反转动作区间的画面，但交替反复进行反转动作与螺杆正转动作时，在各反转动作区间可以是等分的情况、或可以以预先确定的模式或者比例分配，可设为能够通过工人仅输入分割数，自动计算及设定各反转动作区间。并且，本画面中，可设置能够以任意值输入反转动作的加速度的加速度设定部。

将本实验的结果示于图14(a)、(b)。另外，图14(a)表示不进行反转而成型的纤维强化树脂(以往例)的表面，图14(b)表示以图3(a)～图3(f)所示的模式进行强制后退来成型的纤维强化树脂(实施例)的表面。

如图14(a)所示，以往例中，存在较多的成束的强化纤维F，其在成型品的表面成为黑点而显现。相对于此，如图14(b)所示，实施例中，几乎不存在成束的开纤不良的强化纤维F，因此表面不会显现如以往例的黑点。

并且，反转动作的旋转量[mm]小于π×D×(10°(逆旋转角度)/360°)[mm]或10[mm]的任一个较小的旋转量时，有时强化纤维F的开纤并不充分。认为，这是因为反转动作的旋转量小于π×D×(10°(逆旋转角度)/360°)[mm]或10[mm]的任一个较小的冲程时，无法将缠绕在螺杆槽内的强化纤维F拉伸充分的距离，仅仅是以缠绕状态弯曲并变形的强化纤维F拉伸，而未能拉开，未能解开缠绕而使其开纤。由此，优选螺杆10的反转动作的旋转量为π×D×(10°(逆旋转角度)/360°)[mm]或10[mm]的任一个较小的旋转量以上。进一步优选反转动作的旋转量为π×D×(20°(逆旋转角度)/360°)[mm]或20[mm]的任一个较小的旋转量以上。但是，若加大反转动作的旋转量，则虽然能够充分地将缠绕的强化纤维F拉开充分距离，但是只要逆旋转所需的时间变长，就存在熔融树脂向树脂供给料斗207侧逆流，并从树脂供给料斗207喷出的情况。增塑工序的需要时间，即从增塑开始至结束为止的时间变长，或者无法进行成型运行，因此这个情况会导致生产率的下降。由此，优选反转动作的旋转量为旋转次数(螺杆的环绕数)为10次以下，进一步优选为5次以下。

这些在交替反复进行螺杆的正转动作与反转动作的情况、或在使螺杆交替反复进行反转动作与停止动作的情况下的各1次的逆旋转量中也相同。因此，优选螺杆10的反转动作的旋转量为π×D×(10°(逆旋转角度)/360°)[mm]或10[mm]的任一个较小的冲程以上，进一步优选反转动作的旋转次数为10旋转以下。进一步优选反转动作的旋转量为π×D×(20°(逆旋转角度)/360°)[mm]或20[mm]的任一个较小的旋转量以上，且最优选为5旋转以下的范围。

并且，得到了如下见解，即，通过反转动作的螺杆10的外周速度为50[mm/s]或0.5×D[mm/s](D为缸体内径)的任一个较小的速度以上，可有效地获得本发明的效果。

但是，如众所周知，从熔融树脂M负载于强化纤维F的剪切力、和熔融树脂M的粘度与剪切速度(变形速度)之积成比例，因此负载于熔融树脂M的速度越大，对强化纤维F作为开纤力发挥作用的剪切力越变大。外周速度小于50[mm/s]或者0.5×D[mm/s]的任一个较小的速度时，无法使在螺杆槽内缠绕的强化纤维F负载充分的剪切力，无法解开纤维束。因此，此时，认为由于仅通过使缠绕的纤维束彼此产生偏离或者使纤维束平稳地变形，无法解开纤维束的捆扎与缠绕来使其开纤。并且，由此认为，旋流RF的速度(V3、-V3)实际上大致与螺杆反转速度相同，因此螺杆槽内的旋流RF的速度(V3、-V3)为50[mm/s]或者0.5×D[mm/s]的任一个较小的速度以上时，对强化纤维F的开纤有效。

并且，表示剪切速度的变化程度的后退动作的加速度小于50(mm/s2)时，有时强化纤维F的开纤并不充分。认为，这是因为熔融树脂M在剪切速度的变化缓慢时易变形，因此反转动作的加速度小于50(mm/s2)时，介入于纤维束之间的熔融树脂M缓慢地变形，剪切力消耗于熔融树脂M的变形，未能对纤维束的开纤发挥有效的作用。由此，反转动作的加速度优选为50(mm/s2)以上。反转动作的加速度进一步优选为100(mm/s2)以上，而且最优选为200(mm/s2)以上。以200(mm/s2)以上的加速度进行后退动作时，在任意的实验条件下，均未产生强化纤维F的开纤不良。

并且，优选反转动作的加速距离(周向)小于π×D×(10°(逆旋转角度)/360°)[mm]或10[mm]的任一个较小的旋转量。如前述，可获得本发明的效果的旋转量的下限值为π×D×(10°(逆旋转角度)/360°)[mm]或10[mm]的任一个较小的旋转量。由此，若加速中需要π×D×(10°(逆旋转角度)/360°)[mm]或10[mm]的任一个较小的旋转量以上，则会导致以对强化纤维F的开纤有效的反转速度进行反转动作的区间会在一瞬间结束。由此，根据原料树脂，有时不会达到满足用户所需的成型品质的水平。

以上，根据实施方式对本发明进行了说明，但只要不脱离本发明的宗旨，则能够取舍选择在上述实施方式中举出的结构，或者适当变更为其他结构。

例如，作为反转动作的模式，示出了组合基础性反转动作、断续性反转动作、气泡处理、螺杆10的强制后退的反转动作的大致4种反转动作的模式，但可以以任意顺序组合其中的任意多个反转动作的模式来使螺杆进行反转动作。适用本发明的注射成型机的螺杆10不限于本实施方式中示出的2载物台型设计，能够设为在第2载物台的下游侧进一步具备具有供给部、压缩部、称重部的第3载物台的3载物台型设计。此时，可在第3载物台追加向熔融树脂添加功能部件或者对挥发物质进行脱气之类的功能等。并且，本发明还能够适用于如下类型的增塑单元，即，利用分别具有1处供给部、压缩部、称重部的1载物台型螺杆10，从相同的料斗供给树脂颗粒P与强化纤维F。

并且，本发明能够适用于个别地具有具备螺杆的增塑装置与注射装置的被称作螺杆预塑方式的注射成型机。该成型机中，通过增塑装置增塑树脂颗粒P与强化纤维F，将其送入注射装置的柱塞之后，使柱塞前进来进行注射成型。本发明能够适用于该螺杆预塑方式的注射成型机的增塑装置。另外，螺杆预塑方式的增塑装置通常没有螺杆可前进及后退的结构或控制，但适用组合螺杆的强制后退与螺杆反转的模式的本发明时，设为螺杆在螺杆预塑方式的增塑装置中也能够前进及后退的结构及控制。

本发明的增塑单元200中，将纤维供给装置213及树脂供给料斗207固定于加热缸201，但也能够设为沿螺杆10的轴向移动的活动式料斗。尤其，对纤维供给装置213使用多轴型称重给料机时，可沿螺杆10的长边方向平行地连结配置多个给料机，在增塑工序中切换使用供给强化纤维F的给料机。具体而言，增塑工序开始时，从配置于螺杆10的前端侧的给料机供给强化纤维F，向后方侧依次切换供给强化纤维F的给料机，以免在增塑工序中随着螺杆10的后退，螺杆10与喷出纤维的给料机螺杆之间的相对位置发生变化。由此，能够与螺杆10的后退及注射时的螺杆10的前进引起的加热缸201与螺杆10之间的相对位置的变化无关地，将相对于螺杆10的强化纤维F的供给位置设为恒定。

具体而言，能够使结束增塑时的纤维供给给料机螺杆的位置，即，填充有强化纤维F的最后部的螺杆槽的位置与通过注射而前进的螺杆位置中的开始下一增塑时的纤维供给给料机螺杆的位置一致，因此能够向比纤维供给装置213更靠下游的螺杆槽连续供给强化纤维F，有效防止或抑制在比纤维供给装置213更靠下游的螺杆10的槽内产生未填充强化纤维F的区域。

并且，给料机螺杆的切换方法可通过简单的ON/OFF控制进行，也可协同相邻的螺旋给料机的转速而改变。具体而言，可随着螺杆的后退缓慢降低下游侧的螺旋给料机的转速，并且逐渐增加后方侧的螺旋给料机的转速。

并且，强化纤维F向加热缸201的供给可以不仅在注射工序和增塑工序中进行，例如也可在保压工序和注射待机工序(增塑工序结束至注射工序开始为止期间)中进行。保压工序中和注射待机工序中，螺杆10不进行旋转及前进或者后退，因此不存在排出孔由于螺纹的移动而断续性地被封闭的情况。因此，能够稳定地向螺杆10的槽内供给强化纤维。

并且，纤维供给装置213中不仅可以供给强化纤维F，还可供给混合粉状或者颗粒状的原料树脂的强化纤维F。此时，即使熔融树脂M不易浸入到强化纤维F之间，所混合的原料树脂也会在强化纤维F的束中熔融，能够进入纤维束中而促进纤维束的解纤。

并且，适用于本发明的树脂、强化纤维并无特别限定，可广泛的包含公知的材质，如包含聚丙烯或聚乙烯等通用树脂、或聚酰胺或聚碳酸酯等精细工程塑胶等公知的树脂、及玻璃纤维、碳纤维、竹纤维、麻纤维等公知的强化纤维等。另外，为了显著地获得本发明的效果，优选将强化纤维的含量为10％以上的高含有率的纤维强化树脂作为对象。但是，若强化纤维的含有率超过70％，则螺杆槽内的强化纤维的传送阻力变大，因此使用树脂的传送能力比较低的小径螺纹的本发明中，很难传送强化纤维，有可能导致强化纤维堵塞螺杆槽内而在排出孔部产生脱模。因此，优选适用于本发明的强化纤维的含有率为10～70％，进一步优选为15～50％。

并且，本发明的效果在使用纤维长度为6mm以上的强化纤维的成型中尤其显著。进一步来讲，能够在使用纤维长度为9mm以上的股纤维或者粗纱状态的强化纤维的成型中获得显著效果。

并且，本发明中，作为添加成分，代替强化纤维，或与强化纤维或者原料树脂组合，使添加剂、填充物质等均匀地分散于熔融树脂M中，由此成型品的品质或价值能够得到提高。例如，从加热缸的上游侧的供给孔供给原料树脂，并从下游侧的供给孔供给强化纤维时，可从下游侧的供给孔代替强化纤维或者与强化纤维一同供给添加剂和/或填充物质。并且，可从加热缸的上游侧的供给孔供给原料树脂与添加剂和/或填充物质，并从下游侧的供给孔供给强化纤维。而且，从加热缸的相同的供给孔供给强化纤维与树脂原料时，可代替强化纤维或者与强化纤维一同向加热缸供给添加剂和/或填充物质，也可从上游侧与下游侧的供给孔双方向加热缸供给添加剂和/或填充物质。而且，可适当组合这些，例如从上游侧的供给孔供给添加剂，从下游侧的供给孔向加热缸供给填充物质等，向加热缸供给添加剂、填充物质。

作为本发明的添加剂，是成型热塑性树脂时的赋予成型性和热稳定性的添加剂，或是提高热塑性树脂成型品在所使用的环境下的耐久性的添加剂。具体而言，有稳定剂(抗氧化剂、热劣化防止剂、水解抑制剂)、光稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、脱模剂、增塑剂、滑动性提高剂、阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、分散剂、成核剂、着色剂等，这些添加剂可使用一种或混合两种以上来使用。

并且，作为本发明的填充物质，是用于提高热塑性树脂成型品的强度、刚性、耐热性等各种特性的物质，是通常使用的物质。具体而言，可例示：玻璃珠、玻璃薄片、玻璃微球等玻璃系强化剂；滑石、粘土、云母、硅灰石、蒙脱石、硅酸镁、硅酸铝等硅酸盐系强化剂；硫酸钡等硫酸盐系强化剂、碳酸钙、碳酸镁、碳酸锌等碳酸盐系强化剂；氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙等氢氧化物强化剂；二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锑、氧化锌、氧化镁、氧化钙、氧化硅等氧化物强化剂；炭黑、石墨、碳纤维等碳系强化剂；铝、铜、铁、硼、不锈钢的纤维、粉及片等金属系强化剂；碳化硅、氮化硼或钛酸钾晶须；硼酸铝晶须；偶联剂；酸改性树脂粘合剂，橡胶成分等。

本发明中，能够使用一种这些填充物质或混合两种以上来使用。并且，尤其在从加热缸的上游侧的供给孔供给树脂原料树脂，并从下游侧的供给孔供给添加成分时，能够缩短添加成分在螺杆槽内受热的时间，因此即使是木材纸浆、纸屑、废纸及毛线等低耐热性添加成分，也能够抑制热劣化的同时使其均匀地分散于熔融树脂中。

符号说明

1-注射成型机，10-螺杆，21-第1载物台，22-第2载物台，23-供给部，24-压缩部，25-供给部，26-压缩部，27-第1螺纹，28-第2螺纹，28A-侧面，28B-侧面，31-螺杆槽，31A-底面，50-控制部，70-称重部，71-称重部，100-合模单元，101-底座，103-定模，105-固定模板，107-滑动部件，109-动模，111-活动模板，113-液压缸，115-连接杆，117-液压缸，119-滑枕，121-外螺纹部，123-螺帽，200-增塑单元，201-加热缸，201A-内壁面，203-喷出喷嘴，206-排出孔，207-树脂供给料斗，208-供给孔，209-第1电动机，211-第2电动机，213-纤维供给装置，214-轴型螺旋给料机，215-颗粒供给装置，218-粗纱刀具，300-螺杆，301-螺杆槽，303-拉拔侧，305-推压侧，306-螺纹，310-缸体，F-强化纤维，M-熔融树脂，b-气泡，P-树脂颗粒，S1-空隙，S2-空隙，W1-壁面，W2-壁面，W-边界面。

Claims (13)

1.一种含强化纤维树脂的注射成型方法，其特征在于，具有：

增塑工序，向具备能够以旋转轴为中心进行正转及反转的螺杆的缸体供给树脂原料与强化纤维，并使所述螺杆进行正转动作，由此生成熔融树脂；及

注射工序，朝向型腔注射包含所述强化纤维的所述熔融树脂，

所述增塑工序中，

进行使所述螺杆进行正转的第1正转动作，在所述螺杆的下游侧填充所述熔融树脂之后，进行使所述螺杆进行反转的第1反转动作，

在进行所述第1反转动作之后，进行使所述螺杆进行正转的第2正转动作，使所述螺杆后退至规定的位置之后，进行使所述螺杆进行反转的第2反转动作。

2.根据权利要求1所述的注射成型方法，其中，

所述第1反转动作及所述第2反转动作的一方或双方中，使所述螺杆仅反转规定的旋转角度或规定的时间。

3.根据权利要求1或2所述的注射成型方法，其中，

所述第1反转动作及所述第2反转动作的一方或双方中分割规定的旋转角度或规定的时间而使所述螺杆连续或断续地进行反转。

4.根据权利要求3所述的注射成型方法，其中，

所述断续的反转中反复进行反转和停止。

5.根据权利要求1或2所述的注射成型方法，其中，

所述第1反转动作及所述第2反转动作的一方或双方至少持续至达到规定的反转速度或者规定的反转转矩。

6.根据权利要求5所述的注射成型方法，其中，

连续或断续地进行至少持续至达到规定的反转速度或者规定的反转转矩的所述第1反转动作及所述第2反转动作的一方或双方。

7.根据权利要求1或2所述的注射成型方法，其中，

在所述第2正转动作与所述第2反转动作之间，交替进行使所述螺杆进行正转的正转动作与反转动作。

8.根据权利要求1或2所述的注射成型方法，其中，

所述增塑工序中，仅以规定的冲程或规定的时间，进行强制性地使所述螺杆后退的后退动作。

9.根据权利要求8所述的注射成型方法，其中，

所述增塑工序中，先于所述第1正转动作及所述第2正转动作的一方或双方而进行所述后退动作，接着在所述第1正转动作之后进行所述第1反转动作，进而在所述第2正转动作之后进行所述第2反转动作。

10.根据权利要求9所述的注射成型方法，其中，

当检测到如下情况之后进行所述第2反转动作，即，通过进行所述后退动作而形成于所述螺杆的前方且不存在所述熔融树脂的空隙，通过进行所述第1正转动作及所述第2正转动作的一方或双方而被所述熔融树脂填满。

11.根据权利要求8所述的注射成型方法，其中，

所述后退动作中，分割所述规定的冲程或者所述规定的时间而连续或断续地强制性地使所述螺杆后退。

12.根据权利要求1所述的注射成型方法，其中，

所述增塑工序中，进行使所述螺杆停止的螺杆停止动作。

13.一种注射成型机，其特征在于，具备：

缸体，在前方侧设置有喷出喷嘴；

螺杆，在所述缸体的内部，设置成能够以旋转轴为中心进行正转及反转；及

控制部，控制所述螺杆的动作，

所述注射成型机通过使所述螺杆进行正转动作，对供给至所述缸体的树脂原料与强化纤维赋予剪切力来进行增塑，从而生成熔融树脂，

所述控制部在所述增塑中控制为，进行使所述螺杆进行正转的第1正转动作，在所述螺杆的下游侧填充所述熔融树脂之后，进行使所述螺杆进行反转的第1反转动作，

在进行所述第1反转动作之后，进行使所述螺杆进行正转的第2正转动作，使所述螺杆后退至规定的位置之后，进行使所述螺杆进行反转的第2反转动作。