JP2015199200A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】フィーダで強化繊維を強制的に供給する射出成形機において、強化繊維の供給口の近傍に、強化繊維の滞留を抑制する。【解決手段】繊維フィーダ３００は、強化繊維Ｆを搬送する供給スクリュ３０１と、供給スクリュ３０１を内装し先端側が可塑化シリンダ２０１の内部に連通した供給シリンダ３０２と、を備えるとともに、供給スクリュの回転軸Ｓ３０１に沿う線分Ｌ１と、当該線分Ｌ１と前記可塑化シリンダの外周面の交点Ｐ１を通る前記可塑化シリンダの径方向の線分Ｌ２とがなす角度θ２が、下記の式（１）を満足することを特徴とする。−２０? ≰ θ２ ≰ ９０? … （１）【選択図】図５

Description

本発明は、強化繊維を含む樹脂を成形できる射出成形機に関する。

強化繊維を含有させることにより強度を高めた繊維強化樹脂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し、それに繊維を混練した後に、射出成形装置の金型に射出する。
強化繊維による強度向上の効果を得るためには、強化繊維が樹脂の中に均一に分散していることが望まれる。そのために、可塑化装置のシリンダ（以下、可塑化シリンダということがある）の内部に強化繊維を強制的に供給する機構（フィーダ）を可塑化シリンダに取り付けることが行われている（例えば、特許文献１，特許文献２）。このフィーダは、例えば、供給シリンダと、供給シリンダの内部に配置される二軸の供給スクリュと、を備え、スクリュを回転させることにより、強化繊維を供給シリンダから可塑化シリンダの内部に強制的に供給する。

特開２０００−１１７８１０号公報 特表２０１２−５１１４４５号公報

しかし、フィーダで強化繊維を強制的に供給したとしても、供給の過程で強化繊維の供給口の近傍において、強化繊維が滞留することがある。そうすると、強化繊維が焼けることにより汚染が生じたり、ブリッジングによる強化繊維を安定供給することができなくなったりする。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、フィーダで強化繊維を強制的に供給する射出成形機において、強化繊維の供給口の近傍に、強化繊維の滞留を抑制することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明の射出成形機は、可塑化シリンダと、可塑化シリンダの内部に設けられる可塑化スクリュと、樹脂原料を可塑化シリンダ内に供給する樹脂供給部と、樹脂供給部よりも前方側に設けられ、強化繊維を可塑化シリンダ内に供給する繊維供給部と、を備える。
本発明における繊維供給部は、強化繊維を可塑化シリンダに向けて搬送する供給スクリュと、供給スクリュを内装し先端側が可塑化シリンダの内部に連通した供給シリンダと、を備えるとともに、繊維供給部は、供給スクリュの回転軸Ｓ_３０１に沿う線分Ｌ１と、当該線分Ｌ１と可塑化シリンダの外周面の交点Ｐ１を通る可塑化シリンダの径方向の線分Ｌ２とがなす角度θ_２が、下記の式（１）を満足することを特徴とする。
−２０° ≦ θ_２ ≦ ９０° … （１）
本発明の射出成形機において、可塑化スクリュの回転軸Ｓ_１０に直交する方向Ｄに対する供給スクリュの回転軸Ｓ_３０１がなす角度θ₁が、下記の式（２）を満足することを特徴とする。
０° ≦ θ_１ ≦ θ_Ｆ … （２）
θ_Ｆ：可塑化スクリュのフライトのリード角

本発明の射出成形機において、可塑化シリンダは、繊維供給部から強化繊維が供給される繊維供給口を備え、繊維供給口の前縁部分を、可塑化シリンダの外周側から内周側に向けて、繊維供給口が拡大するように切り欠いたテーパを備えることが好ましい。

本発明によれば、フィーダで強化繊維を強制的に供給する射出成形機において、強化繊維の供給口の近傍に、強化繊維の滞留を抑制することができる。

実施形態に係る射出成形機の概略構成を示す図である。 図１のフィーダ部分の横断面を示す図であり、（ａ）はフィーダが前進位置にあり、（ｂ）はフィーダが後退位置にある。 図１の可塑化装置のフィーダ部分の平断面を示す図であり、（ａ）はフィーダが前進位置にあり、（ｂ）はフィーダが後退位置にある。 式（２）を説明する図である。 式（１）を説明する図である。 可塑化シリンダの繊維供給口の好ましい形態を示す図である。

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と、これらのユニットの動作を制御する制御部５０と、を備えている。射出成形機１は、繊維強化樹脂を成形することのできる装置であり、そのために可塑化ユニット２００は、強化繊維Ｆを供給する機構である繊維フィーダ３００を備えている。

［型締ユニット１００］
型締ユニット１００は、図１に示すように、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。
これらの各要素は制御部５０の指示にしたがって必要な動作を行なう。

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、例えばトグル方式あるいは可動ダイプレートの中央で型締め力を負荷して固定金型と可動金型とを締め付ける直圧方式などの型締ユニットを適用し、あるいは置換することを妨げない。

［可塑化ユニット２００］
可塑化ユニット２００は、図１に示すように、筒型の可塑化シリンダ２０１と、可塑化シリンダ２０１の前方側に設けた射出ノズル２０３と、可塑化シリンダ２０１の内部に設けられた可塑化スクリュ１０と、強化繊維Ｆが投入される繊維フィーダ３００と、樹脂ペレットが投入されるペレット供給ホッパ２０７とを備えている。繊維フィーダ３００は、ペレット供給ホッパ２０７よりも前方側に設けられている。また、可塑化ユニット２００は、可塑化スクリュ１０を前進又は後退させる第１電動機２０９と、可塑化スクリュ１０を正転又は逆転させる第２電動機２１１と、繊維フィーダ３００に強化繊維Ｆを供給する繊維供給装置２１３と、ペレット供給ホッパ２０７に樹脂ペレットＰＰを供給するペレット供給装置２１５と、を備えている。
これらの各要素は制御部５０の指示にしたがって必要な動作を行なう。
なお、本実施形態の可塑化ユニット２００（射出成形機１）において、溶融樹脂が吐出される側を前、原料（樹脂ペレットＰＰ）が供給される側を後と定義する。

可塑化ユニット２００の概略の動作は以下の通りである。
可塑化シリンダ２０１の内部に設けられた可塑化スクリュ１０が回転されると、ペレット供給ホッパ２０７から供給された熱可塑性樹脂からなる樹脂ペレットＰＰ、及び、繊維フィーダ３００から供給された強化繊維Ｆは、可塑化シリンダ２０１の前方側の射出ノズル２０３へ送り出される。この過程において、徐々に樹脂ペレットＰＰは、溶融されて溶融樹脂となり、強化繊維Ｆと混錬された後に、可塑化ユニット２００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ＰＰの溶融に伴い可塑化スクリュ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可塑化スクリュ１０の基本動作を伴うことはいうまでもない。また、本実施形態において、可塑化シリンダ２０１の周囲には、樹脂ペレットＰＰの溶融のために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。
また、可塑化スクリュ１０としては、いわゆる２ステージ式のスクリュを適用するのが好ましい。２ステージ式スクリュは、後方側から溝深さが深い第１供給部、溝深さが暫減する第１圧縮部、溝深さの浅い第１計量部が連続して形成される。また、第１計量部の前端に直接あるいは第１計量部よりも更に可塑化シリンダ２０１の内径との隙間が小さい絞り部を介して連続して形成されている第２供給部、および第２計量部に連続して第２圧縮部、第２計量部が形成される。２ステージ式スクリュを適用する場合には、繊維フィーダ３００は、可塑化スクリュ１０が可塑化シリンダ２０１に対して最前進した位置における、第２供給部に対応する可塑化シリンダ２０１の胴部に連結することが好ましい。第２計量部においては、第１計量部で上昇した可塑化スクリュ１０の溝内溶融樹脂圧力が、第２供給部の溝深さの深く第１計量部よりも溝内容積の大きな空間に吐出されることにより、強化繊維Ｆの供給の抵抗背圧となる第２供給部の樹脂圧力が大気圧程度まで低下する。これにより、繊維フィーダ３０から強化繊維Ｆを容易に供給できるので、本発明の効果をより顕著に得ることができる。
なお、本実施形態ではインライン方式の射出装置を兼ねる可塑化ユニット２００を示したが、可塑化ユニットはプリプラ方式の可塑化専用のユニットを適用し、あるいは置換することを妨げない。

［繊維フィーダ３００］
繊維フィーダ３００は、図２（ａ），図３（ａ）に示すように、各々が回転することにより強化繊維Ｆを搬送する二つの供給スクリュ３０１，３０１と、供給スクリュ３０１，３０１を収容する供給シリンダ３０２と、を備える。二つの供給スクリュ３０１，３０１は、供給シリンダ３０２の内部に回転軸を平行にして並んで収容されている。供給シリンダ３０２は、先端に設けられる接続口３０２ａと、後端に設けられる後端壁３０２ｂと、後端壁３０２ｂに近接して配置される隔壁３０２ｃと、を備える。なお、繊維フィーダ３００において、可塑化シリンダ２０１に近い側を前、遠い側を後と定義する。接続口３０２ａと隔壁３０２ｃの間には、供給スクリュ３０１，３０１を収容する第１収容室３０２ｄが、また、隔壁３０２ｃと後端壁３０２ｂの間には、供給スクリュ３０１，３０１の各々を回転駆動する電動機３０３，３０３を収容する第２収容室３０２ｅが設けられている。供給スクリュ３０１，３０１の駆動軸は、隔壁３０２ｃを貫通し、第２収容室３０２ｅにおいて電動機３０３，３０３と接続される。また、供給シリンダ３０２には、前端側にフランジ３０２ｆが設けられている。供給シリンダ３０２は、フランジ３０２ｆよりも前端側の嵌合スリーブ３０２ｇが、可塑化シリンダ２０１の繊維供給口２０１ａに設けられた円筒状の溝の内側に摺動可能に嵌合される。これは繊維フィーダ３００が可塑化シリンダ２０１に対して進退可能に連結するためである。そうすることで、可塑化シリンダ２０１内の溶融樹脂圧力によって供給スクリュ３０１が後方に押されて、電動機３０３に押しつけられても、電動機３０３が固定されている繊維フィーダ３００が後退できるので、供給スクリュ３０１の座屈による破損を防止できる。さらに、繊維フィーダ３００が後方に押された場合でも、供給シリンダ３０２が後退しても溶融樹脂が外部に漏れるのを防止できる。
本実施形態においては、２本の供給スクリュ３０１が第１収容室３０２ｄを共有しているが、第１収容室３０２ｄに隔壁を設けて、２本の供給スクリュ３０１をそれぞれの収容室に収容してもよい。
また本実施形態では、供給スクリュ３０１は２軸方式の２つの供給スクリュ３０１を示してあるが、可塑化シリンダ２０１の周囲に２軸方式の繊維フィーダ３００を備えるための空き空間が無い場合は、１つのスクリュの１軸方式の供給フィーダに代えてもよい。
なお、図２は、可塑化スクリュ１０の記載を省略している。

繊維フィーダ３００は、図２（ａ），図３（ａ）に示すように、供給スクリュ３０１を含む供給シリンダ３０２を支持する架台３１０を備えている。架台３１０は、固定架台３１１と、固定架台３１１に前後方向に移動が可能に搭載されるスライド架台３１３と、固定架台３１１とスライド架台３１３の間に設けられる複数のコイルばね３１５と、を備えている。供給シリンダ３０２は、スライド架台３１３の上面に固定されるので、スライド架台３１３とともに、可塑化シリンダ２０１に対して前後方向、つまり、繊維フィーダ３００において強化繊維Ｆが供給される向きに進退することができる。
繊維フィーダ３００は、強化繊維Ｆが投入される繊維供給ホッパ３０５を備えている。繊維供給ホッパ３０５は、供給シリンダ３０２の上面に設けられる開口３０２ｈに接続されており、繊維供給装置２１３から供給された強化繊維Ｆは、繊維供給ホッパ３０５を介して供給シリンダ３０２の内部に供給される。繊維供給装置２１３からは、通常、定量の強化繊維Ｆが供給されるが、可塑化スクリュ１０の回転数あるいは前後進速度の変化に基づいて段階的にあるいは連続的に供給量を変化させても良い。

固定架台３１１は、平板状の部材であり、図示を省略する基礎構造体に固定される。したがって、固定架台３１１は、前後方向も含め、変位が拘束される。固定架台３１１は、後端縁が突出して形成されるばね固定３１１ａを備える。
固定架台３１１の上に搭載されるスライド架台３１３もまた平板状の部材であり、後端がばね固定３１１ａと隙間を空けて配置される。この隙間にコイルばね３１５が配置され、複数のコイルばね３１５の他端がスライド架台３１３の後端に固定されている。繊維フィーダ３００が所定位置に設置されていると、コイルばね３１５は自由状態より縮んで、スライド架台３１３とばね固定３１１ａの間に配置されている。このときコイルばね３１５は、可塑化シリンダ内の樹脂圧力が予め設定された異常値に基づいて縮み量が決められており、例えばコイルばね３１５の縮み反力が、予め設定された異常圧力判定値に第１収容室３０２ｄの断面積を積算して求めた繊維フィーダ３００の最大繊維供給力値以下となるようコイルばね３１５の初期取り付け縮み量が決められて取り付けられている。スライド架台３１３に固定される供給シリンダ３０２は、接続口３０２ａのフランジ３０２ｆを介して可塑化シリンダ２０１の繊維供給口２０１ａの周囲に押し付けられる。

本実施形態において、繊維フィーダ３００は、以下説明する二つの条件を備える。
一つ目の条件は、図５（ａ）に示すように、射出成形機１を正面視したときの、繊維フィーダ３００が可塑化ユニット２００に対してなす角度θ_２に関する。具体的には、供給スクリュ３０１の回転軸Ｓ_３０１の延長線（線分Ｌ１）が、当該線分Ｌ_１と可塑化シリンダ２０１の外周面の交点Ｐ_１を通る可塑化シリンダ２０１の径方向の線分Ｌ_２に対してなす角度θ_２が、式（１）を満足する。なお、図５（ｂ）は、θ_２＝０°の例を示し、図５（ｃ）は、θ_２＝４５°の例を示し、図５（ｄ）は、θ_２＝９０°の例を示し、図５（ｅ）は、θ_２＝−２０°の例を示している。また、図５（ａ）において、矢印Ｃは可塑化スクリュ１０の回転の向きを示し、矢印Ｍは溶融樹脂の流れる向きを示している。なお、角度の原点は線分Ｌ_２、角度の符号（正負）は可塑化スクリュ１０の回転の向きＣを正（プラス）とする。
−２０° ≦ θ_２ ≦ ９０° … （１）
繊維フィーダ３００が式（１）を満足することにより、可塑化シリンダ２０１に向けた繊維フィーダ３００からの強化繊維Ｆの投入方向を、可塑化スクリュ１０の隣接するフライト１１の間の溝内を搬送される溶融樹脂の搬送流量を低下させることなく、強化繊維Ｆを可塑化スクリュ１０溝内に投入することができる。
本発明者が、θ_２を−９０°〜９０°の範囲で、具体的には、θ_２＝−９０°、―４５°、−３０°、−２０°、−１０°、０°、１０°、３０°、４５°、９０°の１０水準で溶融樹脂の搬送量、具体的には可塑化スクリュ１０の回転による樹脂の可塑化計量時の可塑化スクリュ１０の後退速度の変化を測定した。その結果、式（１）の範囲でθ_２を変化させても、溶融樹脂の搬送量（可塑化スクリュ１０の後退速度）が変化しないことを下記のように確認した。
式（１）の範囲である、−２０° ≦ θ_２ ≦ ９０°では、可塑化スクリュ１０の溝内への強化繊維Ｆを供給したときの、可塑化スクリュ１０の後退速度に差は見られなかった。しかし、θ_２＝―３０°では式（１）の範囲に比べ可塑化スクリュ１０の後退速度が１０〜１５％低下し、θ_２＝―４５°、―９０°では、溶融樹脂が繊維フィーダ３００内に入り込み、強化繊維Ｆの供給が不能となってしまった。
特に、０°≦θ_２の場合は、繊維フィーダ３００（供給スクリュ３０１）が常に溶融樹脂の搬送方向上流に向くことがないので、溶融樹脂の搬送流が流れのまま第1収容室３０２ｄに流れ込むことを抑制できる。
特に、θ_２の下限を０°超とした場合は、供給スクリュ３０１の回転軸が可塑化スクリュ１０の回転軸と交差することがないので、供給スクリュ３０１の推力を可塑化スクリュ１０に負荷された場合でも、可塑化スクリュ１０は供給スクリュ３０１の回転軸方向と直角方向に変位することができる。これにより、供給スクリュ３０１の推力によって可塑化スクリュ１０が供給スクリュ３０１と反対側の可塑化シリンダ２０１の内面に押しつけられることによる早期摩耗発生の抑制効果がある。さらに供給スクリュ３０１の回転軸、つまり強化繊維の押し込み方向を、可塑化スクリュ１０内の溶融樹脂の搬送方向と同方向に向けることができるので、溶融樹脂流れに逆らうことなく強化繊維Ｆを溶融樹脂に効率的に押し込むことができ、かつ投入される強化繊維Ｆが溶融樹脂の流れＭに載りやすくなり、繊維供給口２０１ａ付近で強化繊維Ｆが滞留するのを抑制できる。
−２０° ≦ θ_２＜０°の場合は、溶融樹脂の搬送方向と、強化繊維Ｆの投入方向の対向する角度が小さいため、強化繊維Ｆの供給力は溶融樹脂の搬送流量の抵抗にならなかったのではないかと思われる。なお、θ_２＝−３０°、−２０°、−１０°において、若干ではあるが、繊維供給口２０１ａの直ぐ前方側の可塑化スクリュ１０の溝内の樹脂において、強化繊維Ｆの繊維束中への溶融樹脂の含浸が多く、強化繊維Ｆの繊維束の開繊度合いが大きい傾向が見られた。これは強化繊維Ｆの投入が溶融樹脂の搬送流に若干ではあるが対向するため、可塑化スクリュ１０の溝内で繊維フィーダ３００に向かう溶融樹脂の搬送流に、繊維フィーダ３００の強化繊維Ｆを押し込む力がカウンター力となり、強化繊維Ｆの繊維束中への溶融樹脂の含浸に有効に作用したためではないかと思われる。
またθ_２は、４５°以下とすることが好ましい。θ_２を４５°よりも大きくした場合、繊維フィーダ３００は図示しない電気ヒータにより加熱されている可塑化シリンダ２０１の上方に位置することとなり、可塑化シリンダ２０１の熱の影響を受けることで、繊維フィーダ３００に熱応力や締結部の緩み、電気系統の不具合などを発生させる場合がある。また、可塑化シリンダ２０１の繊維フィーダ３００の下方に位置する部分の熱が、上方を繊維フィーダ３００に覆われることにより、熱の滞留に繋がり可塑化シリンダ２０１の過熱または温度制御不良につながる場合がある。
これらのことから、θ_２は、式（１）を満足することに加え、式（Ｖ）を満足することが好ましく、式（Ｗ）を満足することがさらに好ましい。
−２０° ≦ θ_２ ≦ ４５° … （Ｖ）
−１０° ≦ θ_２ ≦ ３０° … （Ｗ）

二つ目の条件は、図４（ａ）に示すように、射出成形機１を平面視したときの、繊維フィーダ３００が可塑化ユニット２００に対してなす角度θ_１に関する。具体的には、繊維フィーダ３００は、可塑化スクリュ１０の回転軸Ｓ_１０に直交する方向Ｄ_１０に対する供給スクリュ３０１の回転軸Ｓ_３０１がなす角度θ₁が、下記の式（２）を満足する。ここで、θ_Ｆは、可塑化スクリュ１０のフライト１１のリード角である。なお、図４（ｂ）は、θ_１が０°直近の値を採用したときの例を示し、図４（ｃ）は、θ_１＝ θ_Ｆを採用したときの例を示している。
０° ≦ θ_１ ≦ θ_Ｆ … （２）
繊維フィーダ３００が式（２）を満足することにより、可塑化シリンダ２０１に向けた繊維フィーダ３００からの強化繊維Ｆの投入方向を、可塑化スクリュ１０の隣接するフライト１１の間の溝内を搬送される溶融樹脂の流動方向に向けることができる、
特に、θ₁の下限を０°超とした場合は、繊維フィーダ３００（供給スクリュ３０１）を常に可塑化スクリュ１０の後方に向けて傾けることができるので、繊維供給口２０１ａ（可塑化シリンダ２０１）の前方側における繊維フィーダ３００が可塑化シリンダ２０１となす角度θ_３を常に鈍角にできる。したがって、射出時に可塑化スクリュ１０が前進しても、可塑化スクリュ１０の溝内の溶融樹脂が可塑化スクリュ１０の前進力によって繊維フィーダ３００内に入り込むのを防止できる。また、θ₁の上限値をフライト１１のリード角θ_Ｆとすることにより、フライト１１の壁が背後にある状態の溶融樹脂に強化繊維Ｆを供給できるので、強化繊維Ｆを溶融樹脂に効率的に押し込むことができる。
式（２）を満足することにより、式（１）による効果に加えて、強化繊維Ｆが繊維供給口２０１ａの近傍で滞留するのを抑制できる。
θ_１は、式（Ｘ）を満足することが好ましく、式（Ｙ）を満足することがさらに好ましい。
０° ≦ θ_１ ≦ ２θ_Ｆ／３ … （Ｘ）
θ_Ｆ／４ ≦ θ_１ ≦ θ_Ｆ／２ … （Ｙ）

［射出成形の手順］
さて、以上の要素を備える射出成形機１は、以下の手順で射出成形を行なう。
射出成形は、樹脂ペレットＰＰを可塑化シリンダ２０１内で加熱、溶融して可塑化させる工程と、可塑化された溶融樹脂を可動金型１０９と固定金型１０３により形成されるキャビティに射出、充填する工程と、キャビティに充填された溶融樹脂が固化するまで冷却する保持工程と、金型を開放し、キャビティ内で冷却固化された成形品を取り出す工程と、を備え、成形品を取り出した後、次の一連のサイクルに備えて金型の閉締を行って１サイクルが完了する。以下では、本実施形態が関連する可塑化工程と射出工程について説明する。

可塑化工程では、樹脂ペレットＰＰを可塑化シリンダ２０１の後方のペレット供給ホッパ２０７から樹脂ペレットＰＰを供給する。可塑化開始時点では可塑化スクリュ１０は、可塑化シリンダ２０１の前方に位置しており、その初期位置から可塑化スクリュ１０を回転させる。可塑化スクリュ１０を回転させることで、可塑化スクリュ１０と可塑化シリンダ２０１の間に供給された樹脂ペレットＰＰは、せん断力を受けて加熱されながら徐々に溶融して、前方に向けて搬送される。
溶融樹脂が繊維フィーダ３００まで搬送されたならば、強化繊維Ｆを繊維フィーダ３００から供給する。可塑化スクリュ１０の回転に伴い、強化繊維Ｆは溶融樹脂に混錬、分散して溶融樹脂とともに前方に搬送される。樹脂ペレットＰＰ、強化繊維Ｆの供給を継続するとともに、可塑化スクリュ１０を回転し続けると、可塑化シリンダ２０１の前方に搬送され、強化繊維Ｆを含有した溶融樹脂は可塑化スクリュ１０から吐出され滞留する。スクリュの前方に溜まった溶融樹脂の樹脂圧力Ｐによって、可塑化スクリュ１０を後退させる。必要な量の溶融樹脂が溜まったところで、可塑化スクリュ１０の回転及び後退を停止する。

射出工程に入ると、可塑化スクリュ１０を前進させる。そうすると、可塑化スクリュ１０の前方に溜まった溶融樹脂の圧力（樹脂圧力）が上昇し、溶融樹脂は射出ノズル２０３からキャビティに向けて射出される。
射出工程の間も、繊維フィーダ３００から強化繊維Ｆを、また、ペレット供給ホッパ２０７から樹脂ペレットＰＰを供給することが好ましい。

［効 果］
次に、本実施形態の効果、特に繊維フィーダ３００による効果を説明する。
繊維フィーダ３００が式（１）を満足し、さらに式（２）を満足することにより、可塑化スクリュ１０内を搬送される溶融樹脂の搬送流量を低下させることなく、強化繊維Ｆを可塑化スクリュ１０の溝内に投入することができる。更には投入される強化繊維Ｆが溶融樹脂の流れに載りやすくなり、繊維供給口２０１ａの付近で強化繊維Ｆが滞留するのを抑制できるので、本実施形態の射出成形機１によると、成形不良を防止できる。

次に、供給シリンダ３０２が、供給シリンダ３０２がコイルばね３１５で支持されているスライド架台３１３に支持されている。したがって、可塑化工程、射出工程において、樹脂圧力Ｐが上昇して溶融樹脂が供給シリンダ３０２を後方に向けて押したとしても、図２（ｂ），図３（ｂ）に示すように、供給シリンダ３０２は無理なく後退することができる。つまり、繊維フィーダ３００の架台３１０、特にコイルばね３１５は、樹脂圧力の異常な上昇に対する安全装置として機能する。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、図６に示すように、繊維供給口２０１ａの前縁部分を、可塑化シリンダ２０１の外周側から内周側に向けて、繊維供給口２０１ａが拡大するように切り欠いてテーパ２０１ｂを設けることができる。このテーパ２０１ｂを設けることにより、以下の効果が奏される。なお、図６において、図２と同じ構成要素には図２と同じ符号を付している。
射出のために可塑化スクリュ１０が前進する際に、繊維供給口２０１ａの可塑化シリンダ２０１の内周面の近傍にいる強化繊維Ｆが、テーパ２０１ｂに沿って可塑化シリンダ２０１のより内側に引きずり込まれやすくなる。したがって、テーパ２０１ｂを設けることにより、繊維供給口２０１ａの付近に強化繊維Ｆが滞留するのを抑制することができる。

また、本発明による射出成形機は、以下の式（７）を満足することが望ましい。この式（７）は、可塑化シリンダ２０１から供給スクリュ３０１（先端）までを、繊維充填距離Ｌとしてあらわされる所定距離だけ離すことを意図している。繊維充填距離Ｌは、強化繊維Ｆのかさ密度、安息角に基づいて算出される。かさ密度、安息角は、繊維長や繊維種によって異なる。

Ｌ ＞ Ｌ０ × α … （７）
Ｌ：繊維充填距離
Ｌ_０：繊維充満長(供給ホッパー中心からシリンダ壁面)
Ｄ：繊維供給フィーダシリンダ径

式（７）を満足するのが好ましいのは、以下の理由による。
射出成形機が正常に動作していると、可塑化スクリュの１フライト内での溶融樹脂は未充満状態であり、空隙がある。この空隙部に強化繊維Ｆを充填させ、樹脂中に分散させている。しかし、可塑化シリンダ内で圧力異常が生じると、溶融樹脂が正常時よりも多く充満されるので、可塑化シリンダ内の圧力が上昇し、低圧部である繊維供給部に樹脂が逆流するベントアップと称される現象が発生する。そこで、ベントアップに対応できるだけの繊維充填距離Ｌを設けようというのである。

１ 射出成形機
１０ 可塑化スクリュ
５０ 制御部
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
１０７ レール
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
１２１ 雄ねじ部
１２３ 半割りナット
２００ 可塑化ユニット
２０１ 可塑化シリンダ
２０１ａ 繊維供給口
２０３ 射出ノズル
２０７ ペレット供給ホッパ
２０９ 第１電動機
２１１ 第２電動機
２１３ 繊維供給装置
２１５ ペレット供給装置
３００ 繊維フィーダ
３０１ 供給スクリュ
３０２ 供給シリンダ
３０２ａ 接続口
３０２ｂ 後端壁
３０２ｃ 隔壁
３０２ｄ 第１収容室
３０２ｅ 第２収容室
３０２ｆ フランジ
３０２ｇ 嵌合スリーブ
３０３ 電動機
３０５ 繊維供給ホッパ
３１０ 架台
３１１ 固定架台
３１１ａ ばね固定
３１３ スライド架台
３１５ コイルばね

Claims (3)

1. 可塑化シリンダと、
   前記可塑化シリンダの内部に設けられる可塑化スクリュと、
   樹脂原料を前記可塑化シリンダ内に供給する樹脂供給部と、
   前記樹脂供給部よりも前方側に設けられ、強化繊維を前記可塑化シリンダ内に供給する繊維供給部と、を備え、
   前記繊維供給部は、
   前記強化繊維を前記可塑化シリンダに向けて搬送する供給スクリュと、
   前記供給スクリュを内装し先端側が前記可塑化シリンダの内部に連通した供給シリンダと、を備え、
   前記繊維供給部は、
   前記供給スクリュの回転軸Ｓ_３０１に沿う線分Ｌ１と、当該線分Ｌ１と前記可塑化シリンダの外周面の交点Ｐ１を通る前記可塑化シリンダの径方向の線分Ｌ２とがなす角度θ２が、下記の式（１）を満足することを特徴とする射出成形機。
   −２０° ≦ θ２ ≦ ９０° … （１）
2. 前記繊維供給部は、
   前記可塑化スクリュの回転軸Ｓ_１０に直交する方向Ｄに対する前記供給スクリュの回転軸Ｓ_３０１がなす角度θ₁が、下記の式（１）を満足する、
   請求項１に記載の射出成型機。
   ０° ≦ θ_１ ≦ θ_Ｆ … （１）
   θ_Ｆ：可塑化スクリュのフライトのリード角
3. 前記可塑化シリンダは、前記繊維供給部から前記強化繊維が供給される繊維供給口を備え、
   前記繊維供給口の前縁部分を、前記可塑化シリンダの外周側から内周側に向けて、繊維供給口が拡大するように切り欠いたテーパを備える、
   請求項１又は請求項２に記載の射出成形機。

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