JP2014117811A - スクリュ、可塑化装置、射出成形装置及び可塑化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂から強化繊維に加わるせん断応力を極限まで低減できるスクリュ、および、このスクリュを用いた可塑化装置、射出成形装置を提供する。
【解決手段】本発明のスクリュは、各々個別に供給された強化繊維Ｆと樹脂ペレットＰを搬送する搬送部１１と、搬送された樹脂ペレットＰを溶融させるとともに、溶融された樹脂ペレットＰと強化繊維Ｆの混錬物を生成する溶融・混錬部１５とを備える。搬送部１１は、強化繊維Ｆが搬送される第１溝１９と、第１溝１９と並設される第２溝２１とが外周に形成され、また、溶融・混錬部１５は、第１溝１９に連なり、前方に向けて溝断面積が拡大する第３溝２３と、第２溝２１に連なり前方に向けて溝断面積が縮小する第４溝２４とが外周に形成されている。このような構成のスクリュを用いることにより、強化繊維Ｆは樹脂からせん断応力を受けず、破断するおそれを回避することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂の射出成形装置において、せん断力を加えることで樹脂を可塑化するスクリュに関する。

繊維を含有させることにより強度を高めた繊維強化プラスチックの成形品が各種の用途に用いられている。その成形品を射出成形で得るには、可塑化装置であるシリンダ内でスクリュの回転により熱可塑性樹脂を溶融すると共に繊維と混錬した後に、射出成形装置に保持される金型に射出される。ところが、可塑化装置を通過する過程で、繊維は樹脂を介してせん断応力および圧縮応力を受けることで破断することがある。そうすると、当初の繊維長よりも成形後の繊維長が短くなってしまい、得られた繊維強化樹脂成形品は、所望の特性を満足することができなくなるおそれがある。したがって、繊維の破断を防止するための提案が種々行なわれている。その中には、例えば特許文献１、特許文献２に示すように、スクリュの改良に関する提案も含まれている。具体的には、特許文献１は、計量部のスクリュリード長さを供給部のスクリュリード長さより短くし、計量部のスクリュ溝深さを供給部のスクリュ溝深さ以下とし、さらに、圧縮部における各スクリュリード長さを、スクリュ先端方向に向かって減少せしめることを提案している。また、特許文献２は、計量部と圧縮部の間に強化繊維を分散させるダルメージ部を形成することを提案している。

特許第３２８０８７５号公報 特開２０１２−１３１０４２号公報

ところが、特許文献１、特許文献２による提案では、繊維破断の防止効果が不十分である。いずれの提案も、溶融前の樹脂と強化繊維が混在しているため、相当のせん断応力が樹脂を介して繊維に付与されるからである。特に特許文献１においては、繊維と固化状態の硬い粒状樹脂材料が混合されてスクリュ内に投入される為、スクリュ溝内では繊維が粒状樹脂材料の間に入り込んだ状態でスクリュ先端側に搬送されることとなる。この原料搬送過程で繊維が硬い粒状樹脂材料に押し潰されて、あるいは磨り潰されて、繊維が破断してしまうのである。
そこで、本発明は、樹脂から繊維に加わるせん断応力を極限まで低減できるスクリュを提供することを目的とする。また、本発明は、このスクリュを用いた可塑化装置、射出成形装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明者は、固体状態の樹脂と繊維が混合されるのを極力避けることで溶融前に樹脂から繊維に負荷されていたせん断応力を回避することを検討した。
つまり、繊維と樹脂が混錬されるまでの領域では、繊維を搬送する溝と樹脂を搬送する溝を独立して形成することで、各々を別々に搬送する。そして、樹脂が溶融することで繊維を破断させるおそれが小さくなってから、樹脂と繊維を合流させて混錬する、という従来にはない可塑化プロセスを完成させた。

すなわち本発明のスクリュは、樹脂を可塑化して吐出する可塑化装置に用いられるスクリュであって、後方側から各々個別に供給された強化繊維と固体状の樹脂原料を前方側に搬送する搬送部と、搬送部から搬送された樹脂原料を溶融させるとともに、溶融された樹脂原料と強化繊維の混錬物を生成する溶融・混錬部と、を少なくとも備えている。
この搬送部は、供給された強化繊維が搬送される第１溝と、供給された樹脂原料が搬送され、第１溝と並設される第２溝と、が外周にスパイラル状に形成されている。また、溶融・混錬部は、第１溝に連なり、前方側に向けて溝断面積が拡大する第３溝と、第３溝と並設され且つ第２溝に連なり、前方側に向けて溝断面積が縮小する第４溝と、が外周にスパイラル状に形成されていることを特徴とする。

本発明のスクリュは、搬送部において、強化繊維は第１溝を搬送され、また、固体状の樹脂原料は第２溝を搬送されるので、強化繊維が固体状の樹脂原料を介してせん断応力および圧縮応力を受けることがない。
溶融・混錬部においては、樹脂原料は、第２溝の第４溝側の領域ではシリンダ側からの伝熱により一部が溶融し、溝断面積が縮小する第４溝を搬送される過程で、溝断面積の縮小によりそれまでよりも大きなせん断応力を受けることで溶融する。なお、溝断面積の縮小は、溝幅の縮小及び溝深さの縮小の一方又は双方によりなし得る。第２溝内および第４溝内で溶融した樹脂は、スクリュの回転による昇圧により第３溝側に流入する。スクリュ先端側に向かうに従い溶融した樹脂の量は増加するが、第３溝は、スクリュ先端側に向かうに従い溝断面積が拡大するので、第４溝側から流入する溶融樹脂を許容することができる。なお、溝断面積の拡大は、溝幅の拡大及び溝深さの拡大の一方又は双方によりなし得る。第１溝に連なる第３溝には強化繊維が搬送されているので、第３溝内では第４溝から流入した溶融樹脂と強化繊維が合流した後に混錬される。

本発明の搬送部において、第２溝は、第１溝よりも前方側に始点があることが好ましい。
スクリュ溝内に投入した原料はスクリュ基部側から先端側に送られるので、基部側でスクリュ溝に投入した原料が先にスクリュ溝を充満することとなる。つまり強化繊維を投入する第１溝の始点を固体状の樹脂原料を投入する第２溝の始点よりも基部側に置くことで、第２溝の始点である樹脂原料の投入部においては、第１溝は基部側から搬送されてきた強化繊維で充満状態とすることができる。スクリュは長手方向の軸を中心に回転する為、樹脂原料投入口においては第１溝と第２溝が交互に露出することとなるが、通常、固体状の樹脂原料よりも強化繊維の寸法が小さいため、樹脂原料投入口部では、第１溝が露出しても強化繊維で充満しており原料樹脂が入るスペースがない。よって、強化繊維を先行して第１溝に充満させた後に固体状の樹脂原料を供給すると、充填された強化繊維同士の隙間に固体状の樹脂原料が侵入するおそれは低い。したがって、強化繊維と固体状の樹脂原料の分離搬送の完全性を期する上で、第２溝は、第１溝よりも前方側に始点があることが好ましい。

本発明のスクリュは、第３溝と第４溝を仕切る副フライトが、主フライトよりも、高さが低く形成されていることが好ましい。主フライトはスクリュ最外径であるので、スクリュ回転時にシリンダ内径面に接触する。この主フライトよりも第３溝と第４溝を仕切る副フライトの高さが低く形成されていることにより、主フライトとシリンダ内径面が接触した状態となっても、副フライトはそれ以上シリンダ内径面に近接することができない。そうすると、副フライトとシリンダ内径面との間に隙間が残るため、溶融樹脂が、第４溝から第３溝に流入するのが容易になる。

本発明のスクリュは、搬送部において、第１溝の深さが、後方側よりも前方側が浅く形成されていることが好ましい。これにより第３溝に近い側の第１溝に充填される強化繊維に付与される圧力を大きくすることで、溶融樹脂が第３溝２３から第１溝１９に逆流（又は漏洩）するのを防止する効果が期待できる。

本発明のスクリュは、溶融・混錬部において、第３溝の深さが、後方側よりも前方側が浅く形成されていることが好ましい。
これにより、溶融樹脂に強化繊維が混錬される初期の第３溝において溶融樹脂に付与される圧力を低くできるため、溶融樹脂が第３溝から第１溝に逆流するのを防止する効果が期待できる。

本発明において、第３溝と第４溝を仕切る副フライトは、前方側よりも後方側の高さが高く形成されていることが好ましい。
第３溝は、その前方側（第１溝に近い側）において、第２溝あるいは第４溝から流入する溶融樹脂の量が少なくなるが、当該領域に対応するフライトの高さを高くすることで、第４溝側から溶融樹脂の流動抵抗を高め、流入時の圧力損失により第３溝の前方側における溶融樹脂圧力を低くできるので、溶融樹脂が第３溝から第２溝に逆流するのを防止する効果が期待できる。

以上説明したスクリュは、可塑化装置、さらには可塑化装置を備える射出成形装置に適用されることで、当初の繊維長を維持した強化繊維を含む樹脂成形品を得ることができる。

本発明のスクリュによれば、樹脂が溶融することで繊維を破断させるおそれが小さくなってから、強化繊維と樹脂が混錬されるため、樹脂を介して繊維に加わるせん断応力を極限まで低減することができる。したがって、本発明によれば、当初の繊維長を維持した強化繊維を含む樹脂成形品を得るのに寄与する。

本実施の形態に係る射出成形装置の構成を示す図である。 本実施の形態に係る可塑化装置の構成を示す図である。 本実施の形態に係るスクリュの部分拡大図である。 本実施の形態に係るスクリュの展開図である。 図４の断面図を示している。（ａ）はＩ−Ｉ矢視断面図、（ｂ）はＩＩ−ＩＩ矢視断面図、（ｃ）はＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（ｄ）はIＶ−IＶ線断面図、（ｅ）はＶ−Ｖ矢視断面図および（ｆ）はＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。 本実施の形態に係るスクリュの変形例を示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態に係る射出成形機１は、図１に示すように、型締ユニット１００と可塑化ユニット２００を備えている。射出成形機１は、繊維強化プラスチックの成形品を製造するのに好適なスクリュ１０が可塑化ユニット２００に設けられている。

型締ユニット１００は、ベースフレーム１０１上に固設されるとともに固定金型１０３が取り付けられた固定ダイプレート１０５と、油圧シリンダ１１３の作動によってレール１０７上を図中左右方向に移動するとともに可動金型１０９が取り付けられた可動ダイプレート１１１と、固定ダイプレート１０５と可動ダイプレート１１１とを連結する複数のタイバー１１５とを備えている。固定ダイプレート１０５には、各タイバー１１５と同軸に型締め用の油圧シリンダ１１７が設けられており、各タイバー１１５の一端は当該油圧シリンダ１１７のラム１１９に接続されている。このような構成の機構とすることが好ましいのは、トグルリンク式や可動ダイプレートの背面に型締めシリンダを備えた型締め装置よりも型締め装置全長を短く抑えることができるためである。本実施形態のスクリュ１０は後述するように熱可塑性の樹脂ペレットＰと強化繊維Ｆをスクリュ長手方向に個別に供給する方式であるため、スクリュの全長もしくは射出装置全長が長くなりやすいが、前述のような構成の型締め機構全長を短くできる型締装置を用いることによって、射出成形機全長を最小に抑えることができる。これによりトグルリンク式や可動ダイプレートの背面に型締めシリンダを備えた型締め装置が設置できないような狭いスペースでも設置可能な省スペース化が可能である。

型締ユニット１００の概略の動作は以下の通りである。
まず、型開閉用の油圧シリンダ１１３の作動により可動ダイプレート１１１を図中の二点鎖線の位置まで移動させて可動金型１０９を固定金型１０３に当接させる。次いで、各タイバー１１５の雄ねじ部１２１と可動ダイプレート１１１に設けられた半割りナット１２３を係合させて、可動ダイプレート１１１をタイバー１１５に固定する。そして、油圧シリンダ１１７内の作動油の圧力を高めて、固定金型１０３と可動金型１０９とを締め付ける。このようにして型締めを行った後に、可塑化ユニット２００から金型のキャビティ内に溶融樹脂Ｍを射出して成形品を成形する。
なお、ここで示した型締ユニット１００の構成はあくまで一例に過ぎず、他の構成を適用し、あるいは置換することを妨げない。

可塑化ユニット２００は、筒型の加熱シリンダ２０１と、加熱シリンダ２０１の前方側に設けた吐出ノズル２０３と、加熱シリンダ２０１の内部に設けられたスクリュ１０と、強化繊維Ｆが投入される第１ホッパ２０５と、樹脂ペレットＰが投入される第２ホッパ２０７とを主たる要素として備えている。第１ホッパ２０５は、第２ホッパ２０７よりも後方側に設けられている。なお、可塑化ユニット２００において、溶融樹脂Ｍが射出される側を前方、原料（強化繊維Ｆ、樹脂ペレットＰ）が供給される側を後方とする。本実施形態では強化繊維Ｆと樹脂ペレットＰの分離精度を十分に得る為、第１ホッパ２０５は第２ホッパ２０７の後方側に設けた例を示すが、強化繊維Ｆと樹脂ペレットＰの分離精度が低くてもよい場合は、第１ホッパ２０５を第２ホッパ２０７の前方側あるいは第１ホッパ２０５と第２ホッパ２０７を長手方向の同一位置に設けても支障ない。

可塑化ユニット２００の概略の動作は以下の通りである。
加熱シリンダ２０１の内部に設けられたスクリュ１０が回転されると、第１ホッパ２０５から供給された熱可塑性樹脂からなるペレット（樹脂ペレットＰ）、及び、第２ホッパ２０７から供給された強化繊維Ｆは、加熱シリンダ２０１の前方側の吐出ノズル２０３側へ送り出される。この過程において、搬送部１３から加熱され、徐々に溶融し始めた樹脂ペレット（溶融樹脂Ｍ）は強化繊維Ｆと混錬された後に、型締ユニット１００の固定金型１０３と可動金型１０９の間に形成されるキャビティへ所定量だけ射出される。なお、樹脂ペレットＰの溶融に伴いスクリュ１０が背圧を受けながら後退した後に、前進することで射出を行なうというスクリュ１０の基本動作を伴うことはいうまでもない。また、加熱シリンダ２０１の外側には、樹脂ペレットＰの溶融のために有効な熱量を供給するヒータを設けるなど、他の構成を適用し、あるいは置換することを妨げない。

本実施形態は、固体状態の樹脂ペレットＰと強化繊維Ｆが独立して後方側から前方側に向けて搬送され、樹脂ペレットＰが半溶融あるいは完全溶融された後に溶融樹脂Ｍと強化繊維Ｆが混錬されるように、スクリュ１０が構成されている。固体状態の樹脂ペレットＰと強化繊維が独立して搬送される間は、強化繊維Ｆは樹脂ペレットＰからせん断応力や圧縮応力を受けないため、強化繊維Ｆが破断するおそれがない。強化繊維Ｆは最終的に溶融樹脂Ｍと混錬されるが、樹脂が溶融した状態であるため、強化繊維Ｆに作用する応力は均等的であり、局部的なせん断や、圧縮、曲げなどの応力が作用しにくいため、溶融樹脂Ｍとの混錬領域では強化繊維Ｆが破断するおそれはない。以下、図２〜図４を参照して、スクリュ１０について詳しく説明する。

スクリュ１０は、後方側から、搬送部１１と、溶融・混錬部１５と、計量部１７とが設けられている。
搬送部１１は、後方側から、強化繊維Ｆを搬送する第１搬送部１２と、強化繊維Ｆ及び樹脂ペレットＰを搬送する第２搬送部１３とを備えている。
一方、スクリュ１０には、その外周に、各々が螺旋状の第１溝１９、第２溝２１、第３溝２３及び第４溝２４が形成されている。搬送部１３において、第１溝１９は第１ホッパ２０５から供給される強化繊維Ｆを溶融・混錬部１５に向けて搬送し、第２溝２１は第２ホッパ２０７から供給される樹脂ペレットＰを溶融・混錬部１５に向けて搬送する機能を有している。第２溝２１は、溶融・混錬部１５において、搬送された樹脂ペレットＰを溶融する機能を有している。また、第３溝２３は、溶融・混錬部１５に設けられ、搬送された強化繊維Ｆと溶融された樹脂とを混錬する機能を有している。

第１溝１９は、第１搬送部１２から第２搬送部１３に亘る搬送部１１の全域に形成されている。
第２溝２１は、搬送部１１の第２搬送部１３に形成されている。つまり、第２溝２１は、第１溝１９よりも前方側に始点がある。したがって、第２搬送部１３には、第１溝１９と第２溝２１が軸方向に交互に並設されている。また、第１溝１９は、第１搬送部１２及び第２搬送部１３の各々において幅が等しいが、第２溝２１が介在するために、第１搬送部１２よりも第２搬送部１３の方が溝のリードが大きい。第２溝２１は、搬送部１１において、幅が等しく設定されている。本実施例では第１溝１９と第２溝２１の幅が等しい例を示したが、第１溝１９と第２溝２１を仕切る副フライト幅を変化させるなどによって、第１溝１９または第２溝２１の幅はそれぞれ独立に暫減あるいは暫増する領域をそれぞれ有するようにしてもよい。また、第１溝１９または第２溝２１のいずれか片方の溝幅のみ暫減あるいは暫増する領域をそれぞれ有するようにしてもよい。さらには、第１溝１９あるいは第２溝２１の幅はそれぞれ等しい領域と溝幅が変化する領域を連結した形状としてもよい。
また、第１搬送部１２における第１溝１９のリードが第２搬送部１３における第１溝１９のリードよりも小さい例を示したが、第１搬送部１２における第１溝１９のリードを第２搬送部１３における第１溝１９のリードと等しい領域を有するようにしてもよいし、または第１搬送部１２における第１溝のリードを第２搬送部１３における第１溝１９のリードよりも大きい領域を有するようにしてもよい。ポリプロピレンやポリエチレンなどの汎用樹脂から、ポリアミドやポリカーボネートなどのエンジニアリングプラスチックなどの、多種多様の樹脂で良好な成形を行なう場合や、ガラス繊維、炭素繊維、竹繊維、麻繊維などの多種多様の繊維を使用するために、リードの大きさや形状は使用する樹脂や繊維の物性などに合わせて設計することが好ましい。
搬送部１１と溶融・混錬部１５の境界部分において、第３副フライト３１は、第３溝２３と第１溝１９との連結部に設けられている。本実施形態では第３副フライト３１は第１溝１９と第３溝２３の連結部に設けた例を示したが、フライトリードの大きさ同様に多種多様の樹脂や繊維に対応できるように、第３副フライト３１は第１溝１９内の第３溝２３側に設けてもよいし、第３溝２３内の第１溝１９側に設けてもよい。
第３溝２３は、第１溝１９との接続部近傍は幅が第１溝１９と同等に設定されているが、前方側に向けて連続的に幅が拡がる。
第４溝２４は、溶融・混錬部１５において、第２溝２１に連なって形成され、第２溝２１よりも幅が徐々に狭くなっている部分である。第４溝２４は、第３溝２３の幅が拡がるのに伴って幅が狭くなり、溶融・混錬部１５の終端で閉じられる。このとき第４溝２４の幅が狭くなる度合いは、幅広い種類の樹脂や繊維に対応できるように、第３溝２３の幅が拡がる度合いと同じでも、異なってもよい。
第３溝２３は、第４溝２４が閉じられた位置で最大の幅を有し、その幅を維持したままで計量部１７に延長される。

以上説明した第１溝１９、第２溝２１、第３溝２３及び第４溝２４を形成するために、スクリュ１０は以下のフライト構成を備えている。
すなわち、第１溝１９は、スクリュ１０の外周にスパイラル状に形成された第１主フライト２５により仕切られる。第１搬送部１２の終端部で第１主フライト２５のフライト幅が広がり、第１主フライト２５が第２主フライト２６と第１副フライト２７に分岐し、第２主フライト２６と第１副フライト２７の間に第２溝２１を形成する。つまり、第２溝２１は、第１副フライト２７と、スクリュ１０の外周にスパイラル状に形成された第２主フライト２６とにより仕切られる。第４溝２４は、前述したように、第２溝２１に連なっているものであり、第１副フライト２７と第２主フライト２６により仕切られる。さらに、第３溝２３は、スクリュ１０の外周にスパイラル状に形成される第２副フライト２９により仕切られる。第２副フライト２９は、第１副フライト２７に繋がっている。また、第１溝１９と第３溝２３を区切る第３副フライト３１が、搬送部１１と溶融・混錬部１５の境界部に設けられている。第３副フライト３１は、一端が第１副フライト２７に繋がり、また、他端が第２副フライト２９に繋がり、スクリュ１０の軸線方向に傾斜して設けられている。また、第３副フライト３１は、第１副フライト２７及び第２副フライト２９よりも、高さが低く設定されている。

以上のスクリュ１０を備える可塑化ユニット２００にて、樹脂ペレットＰが溶融して生成される樹脂（溶融樹脂Ｍ）に強化繊維Ｆを混錬する動作を説明する。
スクリュ１０が回転している状態で、第１ホッパ２０５から強化繊維Ｆを投入するとともに、第２ホッパ２０７から樹脂ペレットＰを投入する。投入された強化繊維Ｆは第１溝１９の内部を、また、投入された樹脂ペレットＰは第２溝２１の内部を、前方側の溶融・混錬部１５に向けて搬送される。この搬送過程において、強化繊維Ｆと樹脂ペレットＰは、各々異なる第１溝１９と第２溝２１の内部を分離、独立して搬送される。つまり、第２ホッパ２０７よりも後方側に設けられた第１ホッパ２０５から強化繊維Ｆが投入され、かつ、第１搬送部１２には第１溝１９しか設けられていない。第２ホッパ２０７が設けられた第２搬送部１３に到達する時点で第１溝１９が強化繊維Ｆで充満されているタイミングで、第２ホッパ２０７から樹脂ペレットＰを投入すると、樹脂ペレットＰは第２溝２１にしか入らないか、第１溝１９に入ったとしても微量ですむ。

第２搬送部１３まで強化繊維Ｆと分離、独立して搬送された樹脂ペレットＰは、加熱シリンダ２０１からの伝熱により第２溝２１の後端領域で一部溶融するとともに、溶融・混錬部１５に達すると、第２溝２１よりも幅の狭い第４溝２４において大きなせん断応力を受けて溶融する。なお、せん断応力を大きくするには、第２溝２１の幅を狭くするのに加えて、溝の深さを浅くしてもよい。また、第４溝２４の溝の深さを浅くする場合に、溝が浅くなり始める位置は、第４溝２４の開始位置と同一でもよいし、あるいは第４溝２４の開始位置と異なる位置でもよい。
溝が浅くなり始める位置が、第４溝２４の開始位置と異なる場合は、溝が浅くなり始める位置を第２溝２１内の第４溝２４側でもよいし、第４溝２４内の第２溝２１側でもよい。ここで、第３溝２３と第４溝２４を仕切る第２副フライト２９が、スクリュ最外径を有する第２主フライト２６よりも高さが低く設定されているので、第２主フライト２６が加熱シリンダ２０１内径面と接触しても、第２副フライト２９は加熱シリンダ２０１内径面との間に隙間が残るので、溶融樹脂Ｍは第２副フライト２９を乗り越えて、第３溝２３に容易に進入できる。この溶融樹脂Ｍの進入は連続的に行われるので、第３溝２３は次第に溶融樹脂Ｍで満たされる。
一方、溶融・混錬部１５まで搬送されてきた強化繊維Ｆは、第３副フライト３１を乗り越えて第３溝２３に流入する。スクリュ１０の回転に伴って、第３溝２３に流入した溶融樹脂Ｍに強化繊維Ｆが混錬されながら計量部１７に向けて搬送される。計量部１７に所定量の成形原料が搬送されるまで以上の一連の動作が継続され、次いで、上述した要領で型締ユニット１００の金型キャビティに成形原料が射出される。

以上説明したように、本実施形態によると、搬送部１１においては、固体状態の樹脂ペレットＰと強化繊維Ｆが分離、独立して搬送されるので、強化繊維Ｆが固体状態の樹脂ペレットＰからせん断応力あるいは圧縮応力を受けることがなく、強化繊維Ｆが破断するおそれがない。また、溶融・混錬部１５においては、溶融樹脂Ｍと強化繊維Ｆが混錬されるが、この樹脂は溶融した後であるため、この過程でも溶融樹脂のみからのせん断応力や圧縮応力によって強化繊維Ｆが破断するおそれはない。

スクリュ１０、特に溝の深さ、フライトの高さの好ましい形態を、図５を参照して説明する。
図５（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、第１溝１９の深さが後方側よりも前方側の方が浅く形成されている。そうすることにより、第３溝２３に近い側の第１溝１９に充填される強化繊維Ｆに付与される圧縮力を大きくすることで、第１溝１９内の繊維間の隙間を縮小させて溶融樹脂Ｍが第３溝２３から第１溝１９に逆流（又は漏洩）するのを効果的に防止することができる。なお、第１溝１９の深さは、典型的には、後方側から前方側に向けて連続的に浅くすればよいが、後方側に一定の溝深さを有する領域を配し、先端側に後方側から先端側に溝深さが暫減する領域を配して連結したり、溝深さの一定領域と暫減領域を交互に配置するなどの段階的に浅くすることもできる。以下のフライトの高・低、溝の浅・深についても同様である。
次に、図５（ｄ）に示されるように、第２副フライト２９は、前方側よりも後方側の高さが高く形成されている。そうすることにより、第３溝２３は、その前方側（第１溝１９に近い側）における溶融樹脂Ｍの量が少なくなるが、当該領域に対応する第２副フライト２９の高さを高くすることで溶融樹脂Ｍの流動抵抗を高め、溶融樹脂Ｍが第３溝２３から第２溝２１または第３溝２３から第１溝１９に逆流するのを効果的に防止することができる。
また、図５（ｅ），（ｆ）に示されるように、第３溝２３は、前方側の深さよりも後方側の方が深く形成されている。そうすることにより、溶融樹脂Ｍに強化繊維Ｆが混錬される初期の第３溝２３における溶融樹脂Ｍに付与される圧力を低くできるので、溶融樹脂Ｍが第３溝２３から第１溝１９に逆流するのを効果的に防止することができる。

本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。
スクリュ１０は、第１溝１９を第１搬送部１２から形成し、第２溝２１を第１搬送部１２よりも前方側に位置する第２搬送部１３から形成している。しかし、本発明は第１溝１９と第２溝２１の関係を逆転させることができる。つまり、図６に示すように、樹脂ペレットＰを搬送する第２溝２１を後方側の第１搬送部１２から形成し、強化繊維Ｆを搬送する第１溝１９を第２搬送部１３から形成することができる。樹脂ペレットＰの充填を先行させるこの形態であっても、溶融・混錬部１５まで強化繊維Ｆと樹脂ペレットＰを分離して搬送させることができる。
通常、樹脂ペレットＰよりも強化繊維Ｆの寸法が小さい。したがって、樹脂ペレットＰを先行して第２溝２１に充填させた後に強化繊維Ｆを供給すると、強化繊維Ｆは第２溝２１の上にも落下されてしまうので、充填された樹脂ペレットＰ同士の隙間に強化繊維Ｆが侵入するおそれがある。これに対して、強化繊維Ｆを先行して第２溝２１に充填させた後に樹脂ペレットＰを供給すると、充填された強化繊維Ｆ同士の隙間に樹脂ペレットＰが侵入するおそれは低い。したがって、強化繊維Ｆと樹脂ペレットＰの分離搬送の完全性を期する場合には、強化繊維Ｆの投入口を後方側に設けたスクリュ１０の形態を採用することが好ましい。
しかし、上記実施形態においては、第１溝１９の長さが長いため、繊維を単独で搬送する距離が長くなる。繊維の種類によっては搬送距離が長いと第１溝１９の途中で詰まってしまうおそれがある。また、樹脂の溶融のために加熱シリンダ２０１からの伝熱およびスクリュ回転によるせん断熱を十分に供給する必要があるが、溶融に大きな熱量を必要とするエンジニアリングプラスチックなどにおいては、樹脂の投入部から溶融・混錬部１５までの距離が短いと、溶融・混錬部１５において樹脂が十分に溶融できないおそれがある。このような場合に対しては、樹脂ペレットＰを搬送する第２溝２１を後方側の第１搬送部１２から形成し、強化繊維Ｆを搬送する第１溝１９を第２搬送部１３から形成することは有効である。

本実施形態の可塑化ユニット２００は、第１ホッパ２０５及び第２ホッパ２０７を加熱シリンダ２０１に対して固定させているが、スクリュ１０の軸方向に移動する可動式のホッパにすることができる。本実施形態においては、特に、樹脂ペレットＰを供給する第２ホッパ２０７を可動式にすることが有益である。つまり、スクリュ１０の動きに追従することで、第２ホッパ２０７から供給される樹脂ペレットＰが、第１溝１９に落下されるのを極力低減しながら、第２溝２１に集中的に落下させることができる。
また、本発明に適用される樹脂、強化繊維は、特に限定されるものでなく、公知の材質を広く包含している。

１ 射出成形機
１０ スクリュ
１１ 搬送部
１２ 第１搬送部
１３ 第２搬送部
１５ 溶融・混錬部
１７ 計量部
１９ 第１溝
２１ 第２溝
２３ 第３溝
２４ 第４溝
２５ 第１主フライト
２６ 第２主フライト
２７ 第１副フライト
２９ 第２副フライト
３１ 第３副フライト
１００ 型締ユニット
１０１ ベースフレーム
１０３ 固定金型
１０５ 固定ダイプレート
１０９ 可動金型
１１１ 可動ダイプレート
１１３ 油圧シリンダ
１１５ タイバー
１１７ 油圧シリンダ
１１９ ラム
２００ 可塑化ユニット
２０１ 加熱シリンダ
２０３ 吐出ノズル
２０５ 第１ホッパ
２０７ 第２ホッパ
Ｆ 強化繊維
Ｐ 樹脂ペレット
Ｍ 溶融樹脂

Claims (10)

1. 樹脂を可塑化して吐出する可塑化装置に用いられるスクリュであって、
   後方側から各々個別に供給された強化繊維と固体状の樹脂原料を前方側に搬送する搬送部と、
   前記搬送部から搬送された前記樹脂原料を溶融させるとともに、溶融された前記樹脂原料と前記強化繊維の混錬物を生成する溶融・混錬部と、を少なくとも備え、
   前記搬送部は、
   供給された前記強化繊維が搬送される第１溝と、
   供給された前記樹脂原料が搬送され、前記第１溝と並設される第２溝と、が外周にスパイラル状に形成され、
   前記溶融・混錬部は、
   前記第１溝に連なり、前方側に向けて溝断面積が拡大する第３溝と、
   前記第３溝と併設され、かつ、前記第２溝に連なり、前方側に向けて溝断面積が縮小する第４溝と、が外周にスパイラル状に形成されている、
   ことを特徴とするスクリュ。
2. 前記搬送部において、
   前記第２溝は、前記第１溝よりも前方側に始点がある、
   請求項１に記載のスクリュ。
3. 前記第３溝と前記第４溝を仕切る副フライトは、
   スクリュ最外径である主フライトよりも、
   高さが低くされている、
   請求項１又は請求項２に記載のスクリュ。
4. 前記搬送部において、前記第１溝の深さが、後方側よりも前方側が浅い、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクリュ。
5. 前記溶融・混錬部において、前記第３溝の深さが、後方側よりも前方側が浅い、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリュ。
6. 前記第３溝と前記第４溝を仕切る副フライトは、
   前方側よりも後方側の高さが高く形成されている、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリュ。
7. 前方側に吐出ノズルが形成されたシリンダと、前記シリンダの内部に回転可能に設けられたスクリュと、を備え、
   前記スクリュが請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクリュである、
   ことを特徴とする可塑化装置。
8. 前方側に吐出ノズルが形成されたシリンダと、前記シリンダの内部に回転可能に設けられたスクリュと、を有する可塑化装置と、
   前記吐出ノズルから吐出される溶融樹脂が供給される金型を取り付け可能な型締め装置と、を備える射出成形装置であって、
   前記スクリュが請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクリュである、
   ことを特徴とする射出成形装置。
9. 前記型締め装置はベースフレームと、
   前記ベースフレームに固設され、固定金型を保持する固定ダイプレートと、
   前記固定ダイプレートに対して進退可能に前記ベースフレームに配設され、可動金型を保持する移動ダイプレートと、
   前記移動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対して進退移動させるダイプレート移動手段と、
   前記固定ダイプレート又は移動ダイプレートのいずれか一方に設けられる型締シリンダと、
   一端に形成されたラムが前記型締シリンダに配置され、他端が前記固定ダイプレート又は移動ダイプレートのいずれか一方に対して固定される複数のタイバーと、を備え、
   前記型締シリンダへの作動流体の供給を調整することにより、前記タイバーを介して前記固定金型と前記可動金型とを所定の力で型締めをする型締装置である、
   ことを特徴とする請求項８に記載の射出成形装置。
10. 前方側に吐出ノズルが形成されたシリンダと、前記シリンダの内部に回転可能に設けられたスクリュと、を備える可塑化装置において、溶融された樹脂と強化繊維とからなる混錬物を得る可塑化方法であって、
    前記強化繊維と固体状の樹脂原料とを、各々独立した第１スクリュ溝と第２スクリュ溝に収容して、前方側に搬送する搬送ステップと、
    前記第２スクリュ溝に連なる第４スクリュ溝において、前記搬送ステップよりも大きなせん断応力を付与することで前記樹脂原料を溶融させるとともに、前記第１スクリュ溝に連なり、前記強化繊維が搬送される第３スクリュ溝に、溶融された前記樹脂原料を供給して前記混錬物を生成する溶融・混錬ステップと、
    を備えることを特徴とする可塑化方法。

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