JP2022109612A - 射出成形装置および射出成形方法 - Google Patents

射出成形装置および射出成形方法 Download PDF

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Abstract

【課題】フィラーの投入量の制御性を向上させ、より性能の高い成形体を製造する。【解決手段】上流に位置し樹脂ペレットＲＰが供給される供給口１３ｈと、これより下流に位置しフィラーＦが供給される供給口１５ｈとを有するシリンダ１１と、その内に配備されたスクリュＳと、切断装置１５と、を有する、射出成形装置を用いて成形体を製造する。切断装置１５は、糸状の繊維（ロービングＲ）を一定の長さに連続して切断し、切断された繊維片（フィラーＦ）を供給口１５ｈに投入する。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形装置および射出成形方法、特に、フィラー含有樹脂成形体を形成するための射出成形装置および射出成形方法に好適に利用できるものである。
近年、フィラー（炭素繊維など）を用いた樹脂複合材料が注目を集めている。特に、フィラーを含有させた樹脂を用いて成形体を製造することにより、成形体の機械的強度の向上を図ることが検討されている。
このような複合材料は、樹脂とフィラーとを、射出成形装置や押出機等のスクリュを備えた装置を用いて混練することにより得ることができる。
例えば、特許文献１には、カーボン繊維樹脂ペレットとガラス繊維樹脂ペレットとを含む成形材料を用いた射出成形技術が開示されている。
特開２０１８－１６７４０９号
本発明者は、射出成形装置や押出機を用いたフィラー含有樹脂についての研究開発に従事しており、フィラーの添加による樹脂成形体の特性の向上について鋭意検討している。
その研究開発過程において、フィラーの投入量の制御性を向上することができる技術を見出すに至った。さらに、樹脂中に残存するフィラーの長さをより長く保持することで、樹脂成形体の特性を向上させることができる技術を見出すに至った。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願の一実施の形態において開示される射出成形装置は、上流に位置し樹脂材料が供給される第１孔と、前記第１孔より下流に位置しフィラーが供給される第２孔とを有するシリンダと、切断装置と、前記シリンダ内に配備されたスクリュと、を有する。そして、前記切断装置は、糸状の繊維を一定の長さに連続して切断し、切断された繊維片を前記第２孔に投入する。
本願の一実施の形態において開示される射出成形方法は、（ａ）シリンダと、前記シリンダ内に配備されたスクリュと、前記シリンダに設けられた切断装置とを有する射出成形装置と、前記射出成形装置の先端に接続された型と、を準備する工程、（ｂ）前記シリンダの上流に設けられた第１孔から、樹脂材料を前記シリンダ内に供給して溶融させ溶融樹脂を形成する工程、（ｃ）前記シリンダの前記第１孔より下流に設けられた第２孔にフィラーを供給し、前記溶融樹脂と前記フィラーとの混練を行うことにより前記フィラー含有の溶融樹脂を形成する工程、（ｄ）前記スクリュの先端が第１位置から第２位置までの第１ストロークだけ後退するように、前記スクリュを後退させることにより、前記スクリュの先端部において前記フィラー含有の溶融樹脂を計量する工程、（ｅ）前記スクリュを前進させることにより、前記フィラー含有の溶融樹脂を前記型に注入することにより、成形体を形成する工程、を有する。そして、前記（ｃ）工程において、前記切断装置により、糸状の繊維を一定の長さに連続して切断し、切断された繊維片を前記第２孔に投入する。
本願の一実施の形態において開示される射出成形装置によれば、フィラーの投入量の制御性を向上することができる。また、本願の一実施の形態において開示される射出成形装置によれば、特性の良好な樹脂成形体を製造することができる。
本願の一実施の形態において開示される射出成形方法によれば、フィラーの投入量の制御性を向上することができる。また、本願の一実施の形態において開示される射出成形方法によれば、特性の良好な樹脂成形体を製造することができる。
実施の形態のフィラー含有樹脂成形体の製造装置（製造システム）の構成を示す図である。 切断装置の構成を示す概略図である。 ロービングから引き出された糸状の炭素繊維を示す図である。 切断装置で長さ５ｍｍに切断した炭素繊維片を示す図（写真）である。 比較例のフィラー含有樹脂成形体の製造装置の構成を示す図である。 炭素繊維片のフィーダ供給直後の様子を示す図（写真）である。 比較例のフィラー含有樹脂成形体の製造装置の構成を示す図である。 重量フィーダの供給量を示す表である。 実施の形態の切断装置による供給量を示す表である。 実施の形態の射出成形工程を示す模式的な断面図である。 切断長さとシールド性の関係を示すグラフである。
以下、実施の形態を実施例や図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態）
本実施の形態においては、フィラー含有樹脂成形体を形成するための射出成形装置および射出成形方法について説明する。
図１は、本実施の形態のフィラー含有樹脂成形体の製造装置（製造システム）の構成を示す図である。この装置は、射出成形装置１と、プレス機５とを有する。本実施の形態においては、フィラーを含有しない樹脂ペレット（樹脂材料）と、フィラーとを直接混合し、成形体（成型体）を形成する。
射出成形装置１は、供給される樹脂ペレットＲＰを溶融しつつ、フィラーＦと混合・混練し、フィラー含有の溶融樹脂（ＭＲＦ）を形成するための装置である。射出成形装置１は、図示しない温調手段によって温度制御されるシリンダ１１と、シリンダ１１の内部に配置されたスクリュＳと、スクリュＳに接続されたスクリュの駆動部１７を有している。シリンダ１１の先端には吐出ノズル１９が設けられている。
シリンダ１１は、シリンダ１１の上流側に配設された樹脂ペレットＲＰの供給口１３ｈと、フィラーＦの供給口１５ｈとを有している。供給口１３ｈは、樹脂ペレットＲＰ用のホッパ（供給装置、投入装置）１３と接続されている。また、供給口１５ｈは、フィラーＦ用の供給口であり、その上部に配置される切断装置１５から切断された繊維片がフィラーＦとして供給される。
このように、本実施の形態においては、フィラーＦ用の供給口１５ｈに、切断装置（カッター装置）１５が備え付けられている。切断装置１５は、部材に巻き取られた糸状の繊維（ロービングＲ）を一定の長さに連続して切断し、随時切断された繊維片を供給口１５ｈに投入する。このように、糸状の繊維を一定の長さに切断し、順次供給口１５ｈに投入することで、制御性良く、繊維片（フィラーＦ）を供給することができる。
切断装置としては、糸状の繊維を一定の長さに切断しつつ、投入できる装置であれば制限はないが、例えば、図２に示す切断装置を用いることができる。図２は、切断装置の構成を示す概略図である。図２の切断装置は、部材に巻き取られた糸状の繊維（ロービングＲ）を取り付けるセット部１５ａと、ロービングＲから引き出された糸状の繊維１６ａを一定の長さだけ繰り出すローラ１５ｂと、カッター刃１５ｃとを有する。図２（Ａ）に示すように糸状の繊維１６ａは、ロービングＲから引き出され、ローラ１５ｂの回転により、カッター刃１５ｃの位置より所定の長さＬだけ突出された後、図２（Ｂ）に示すように、カッター刃１５ｃの下降により切断される。そして、図２（Ｃ）に示すように所定の長さ（切断長さ）Ｌに切断された繊維片１６ｂ（Ｆ）は、落下し、供給口１５ｈに投入される。なお、供給口１５ｈに漏斗状のガイドなどを設けてもよい。
この後、再び図２（Ａ）に戻り、所定の長さＬだけ糸状の繊維１６ａを繰り出し、切断する（図２（Ｂ）、図２（Ｃ））。このような図２（Ａ）～図２（Ｃ）の繰り返しにより、所定の長さＬの繊維片１６ｂ（Ｆ）が随時供給口１５ｈに投入される。
切断装置としては、具体的に、例えば、株式会社エース製のベルトカッター（例えば、卓上カッター５０Ｋ－ＦＷ）を用いることができる。
また、部材に巻き取られた糸状の繊維（ロービング）としては、フィラメント径（単繊維径）：５μｍ～１５μｍ、フィラメント数：３０００本～６００００本の繊維を用いることができる。具体的には、三菱化成製（型番：ＴＲ３０Ｓ-３Ｌ、ＴＲ５０Ｓ-１２Ｌ、ＴＲＨ５０-６０Ｍ）、東レ製（Ｔ７００ＳＣ-２４０００）などを用いることができる。図３は、ロービングから引き出された糸状の炭素繊維を示す図である。糸（紐、テープ状部材）の幅は例えば５ｍｍ程度である。この幅は、２ｍｍ～２０ｍｍ程度の範囲のものを用いることができる。糸状の炭素繊維は、集束された複数の単繊維よりなる。例えば、エポキシ系樹脂を有機溶媒に溶解したものや乳化して水に分散したもの等を集束剤として用い、複数の単繊維の表面に付着させることにより単繊維同士を接着し、取り扱い性の良い糸状（紐、テープ状部材）とすることができる。このような集束剤による接着力は弱く、簡単に糸状の炭素繊維はばらける（図３の破線で囲んだ部分参照）。
このように、炭素繊維がばらけることで、溶融樹脂（ＭＲＦ）内での分散性が良くなり、さらに、スクリュによる混練が進むことで、スクリュのせん断応力により、微細化され、最終の樹脂成形体中においては、０．１ｍｍ～３．０ｍｍ程度のフィラーＦとなる。
図４は、切断装置で長さ５ｍｍに切断した炭素繊維片を示す図（写真）である。図４に示すように、切断直後においては、炭素繊維片の僅かなばらけを確認することができるものの、集束状態（単繊維の束状態）を維持している。
これに対し、図５に示すように、炭素繊維片（Ｆ）を準備し、フィーダ１４を用いて投入することも可能であるが、炭素繊維片のフィーダ内における攪拌や振動により炭素繊維片がばらけ、綿状となる。図５は、比較例のフィラー含有樹脂成形体の製造装置の構成を示す図である。図６は、炭素繊維片のフィーダ供給直後の様子を示す図（写真）である。図６に示すような綿状の炭素繊維片は、安定的な供給が困難となる。
例えば、フィーダ１４の出口近傍で綿状の炭素繊維片が絡み合い供給口１５ｈに落ちていかないなどの問題が生じ得る（ブリッジ問題）。このような問題を回避するため、例えば、図７に示すようなサイドフィーダ２００を用い綿状の炭素繊維片をスクリュＳＳにより強制的にシリンダ１１に押し込むことも可能であるが、装置構成が複雑となりコスト高となる。また、重量フィーダ１００からサイドフィーダ２００への炭素繊維片の投入において上記ブリッジ問題が生じ得る。図７は、比較例のフィラー含有樹脂成形体の製造装置の構成を示す図である。
これに対し、本実施の形態によれば、所定の長さＬだけ糸状の繊維１６ａを繰り出し随時切断するとともに、随時供給口１５ｈに投入することができるため、炭素繊維片がほとんどばらけることなく投入することができる。切断から供給口１５ｈへの投入までの時間は、５秒以内である。
また、炭素繊維片の投入量の調整も容易であり、安定的に炭素繊維片を供給することができる。また、後述するように、投入された樹脂量に併せた間欠的な投入においても、炭素繊維片の投入の停止、開始を容易に切り替えることができ、また、投入量の調整も容易であるため、樹脂成形体ごとの炭素繊維片の供給量の均一性を向上させることができる。また、繊維送り出し速度の調整も容易であり、繊維送り出し速度の切り替えにより、容易に炭素繊維片の供給量を調整することができる。繊維送り出し速度としては、１５０ｍｍ/ｓ～４５０ｍｍ/ｓの範囲で調整することができる。
また、糸状の炭素繊維を複数本重ねて切断することにより、炭素繊維片の供給量を大きくすることができる。また、糸状の炭素繊維を複数本並べて同時に切断することにより、炭素繊維片の供給量を大きくすることができる。
また、供給口１５ｈを複数設け、それぞれに切断装置を配置することで、炭素繊維片の供給量を大きくすることができる。
また、本実施の形態によれば、炭素繊維片の長さの調整も容易であり、例えば、成形品の用途に応じて、長さＬを適宜変更することができる。長さＬは、使用するスクリュ径に合わせて調整することができる。例えば、長さＬを供給口１５ｈの直下のスクリュにおいて、その最大円周より小さくするように調整することが好ましい。例えば、スクリュ径φ４６ｍｍであれば１４０ｍｍ以下とすることができる。使用するスクリュ径に合わせて長さＬを調整することで、スクリュへの炭素繊維の過度の巻き付きを低減することができる。これにより、スクリュへの過度の巻き付きによる炭素繊維の詰まり、フィラーの微細化不良や分散不良などを低減し、溶融樹脂への微細なフィラーＦの分散性を高めることができる。
また、後述するように、炭素繊維片の長さが長いほど、樹脂成形体中のフィラーの長さが大きくなる傾向にある。成形品中のフィラーの長さが大きいと、樹脂成形体の強度が向上する。また、樹脂成形体のシールド性（遮蔽性）が向上する。このように、炭素繊維片の長さを大きくすることで、樹脂成形体の特性を向上することができる。
図８は、重量フィーダの供給量を示す表である。図８に示すように、Ｎｏ．１～Ｎｏ．１０（１０回）の重量フィーダから炭素繊維片を供給した場合の供給量を調べた。供給時間は３６秒間とした。この場合、最大値は、５５．５ｇ、最小値は２７．４７ｇであり、約２倍の差があった。平均は、３８．８ｇであり、標準偏差は７．４であった。
図９は、本実施の形態の切断装置による供給量を示す表である。切断長さとして、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１４０ｍｍの場合についてＮｏ．１～Ｎｏ．５の５回において、３６秒間、切断装置（図２、卓上カッター５０Ｋ－ＦＷ）から炭素繊維片（三菱化成製、型番ＴＲＨ５０-６０Ｍ）を供給した。長さ５０ｍｍの場合、最大値は、４．４１２ｇ、最小値は４．３６７ｇであった。平均は、４．３９２ｇであり、標準偏差は０．０１７であった。長さ１００ｍｍの場合、最大値は、７．９７１ｇ、最小値は７．８１４ｇであった。平均は、７．８８６ｇであり、標準偏差は０．０５３であった。長さ１４０ｍｍの場合、最大値は、１０．７９５ｇ、最小値は１０．７１０ｇであった。平均は、１０．７２６ｇであり、標準偏差は０．０２８であった。
このように、本実施の形態の切断装置を用いることで、安定的に炭素繊維片を供給することができ、フィラーの投入量の制御性を向上することができることが判明した。また、本実施の形態の切断装置によれば、３６秒あたり５ｇ程度の投入量の制御も可能であり、樹脂成形体のフィラー含有量の微調整が可能であることが判明した。
次いで、本実施の形態の射出成形工程について説明する。図１０は、本実施の形態の射出成形工程を示す模式的な断面図である。
まず、図１０（Ａ）に示すように、樹脂ペレットＲＰをシリンダ１１の上流側のホッパ１３に対応する供給口１３ｈから供給する。供給量をＷ１とする。この際、スクリュＳの先端Ｔは、シリンダ１１の最も下流である第１位置Ｐ０に位置している。この第１位置Ｐ０において、スクリュＳを回転させる。この際、シリンダ１１内に供給された樹脂ペレットＲＰは、シリンダ１１からの熱と、スクリュＳの回転によるせん断力とにより、徐々に溶融して、溶融樹脂となり、下流に向けて搬送される。なお、ここでは、スクリュＳの回転方向は、第１方向（溶融樹脂を下流に搬送させる方向）とする。
次いで、図１０（Ｂ）に示すように、溶融樹脂（ＲＰ）が、フィラーＦ用の供給口１５ｈまで搬送された時点で、フィラーＦを供給する。供給量をＷＦ１とする。ここで、例えば、一回の吐出量分の樹脂および滞留量の樹脂（吐出後に残存している樹脂）が既に供給されている場合には、この時点で、樹脂ペレットＲＰの供給は停止されており、シリンダ１１の供給口１５ｈと供給口１３ｈとの間に位置する溶融樹脂は、供給量Ｗ１に対応する量である。そして、この供給量Ｗ１は、１回の吐出量（初回の場合には、上記滞留量を含む）に対応する量である。
ここで、本実施の形態においては、前述したように切断装置１５から安定的に供給口１５ｈに、フィラーＦを供給することができる。その結果、精度よくフィラー含有の溶融樹脂（ＭＲＦ）を形成することができ、また、その後の混練により溶融樹脂へのフィラーＦの分散性（均一性）を向上させることができる。
なお、樹脂ペレットＲＰの供給の停止（停止期間）は、図１０（Ａ）に示すタイミングに限られるものではない。
さらに、スクリュＳを回転し続けると、図１０（Ｃ）に示すように、溶融樹脂とフィラーＦとの混練物がシリンダ１１の下流側に搬送される。そして、図１０（Ｄ）に示すように、混練物がスクリュＳの先端Ｔまで到達する。この後、混練物がスクリュＳの先端Ｔまで随時到達し、貯留量が多くなるとそれに伴い、スクリュＳの背圧が大きくなる。例えば、スクリュＳの背圧が、第１規定値（例えば、５ＭＰａ）に到達する。
次いで、図１０（Ｅ）に示すように、スクリュＳを１回の吐出量（１Ｓ）に対応する距離（第１ストローク、Ｐ０とＰ１との間、例えば、６０ｍｍ）だけ後退させる（計量工程）。このスクリュＳの後退の際、スクリュＳの回転方向は、第１方向とする。
次いで、スクリュＳを前進させる（射出工程）。この際、スクリュＳの回転は停止した状態とする。これにより、スクリュＳの先端部に貯留されている溶融樹脂とフィラーＦとの混練物が吐出ノズルからプレス機５に向けて吐出される（図１参照）。
プレス機（５）は、図１に示すような第１型ＳＬと第２型ＳＲを有し、これらの間の隙間に、フィラー含有の溶融樹脂ＭＲＦが注入（射出、吐出）され、型に対応した形状で固化することで、成形体が形成される。
このように、本実施の形態においては、射出成形装置にフィラーＦ投入用の切断装置を備え付けたので、供給口１５ｈにおいてフィラーＦを安定的に投入することができる。
図１１は、切断長さとシールド性の関係を示すグラフである。横軸は、切断長さである初期投入繊維長[ｍｍ]、縦軸はシールド性[ｄＢ]である。各長さの炭素繊維片を供給して得られた樹脂成形体について、周波数２４ＧＨｚ域の電磁波シールド性を調べた。
図１１に示すように、切断長さである初期投入繊維長が長いほど、シールド性が高い傾向が見られた。また、樹脂成形体中の数平均繊維長を測定した。初期投入繊維長が５０ｍｍの場合、樹脂成形体中の数平均繊維長は０．３０９ｍｍであり、初期投入繊維長が１００ｍｍの場合、樹脂成形体中の数平均繊維長は０．３５２ｍｍであり、初期投入繊維長が１５０ｍｍの場合、樹脂成形体中の数平均繊維長は０．３９９ｍｍであった。このように、切断長さである初期投入繊維長が長いほど、樹脂成形体中のフィラーの長さが長く、シールド性が高くなったと考えられる。
例えば、初期投入繊維長を５０ｍｍ以上とすることで、樹脂成形体中の繊維長（繊維片の長さ）を０．３ｍｍ以上とすることができる。また、樹脂成形体のシールド性を４２ｄＢ以上とすることができる。
本実施の形態で用いる樹脂に制限はないが、例えば、以下に示すものを用いることができる。樹脂としては、熱可塑性樹脂を、用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどを用いることができる。これらの樹脂は、単体で用いてもよく、また、複数種類の混合物を用いてもよい。
上記においては、炭素繊維を例に説明したが、炭素繊維の他、ガラス繊維に本実施の形態の切断装置を適用してもよい。
（応用例）
上記実施の形態（図１等）においては、熱可塑性樹脂の供給口１３ｈより下流にフィラーＦの供給口を設けているが、フィラーＦを熱可塑性樹脂と同じ供給口１３ｈから添加してもよい。この場合、供給口１３ｈを分割し、フィラーＦ用、熱可塑性樹脂用とすることができる。また、例えば、フィラーＦ用の切断装置、熱可塑性樹脂用のホッパ（フィーダー）の投入位置を可動とし、異なるタイミングで供給口１３ｈからフィラーＦまたは熱可塑性樹脂を添加してもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態または実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
１ 射出成形装置
５ プレス機
１１ シリンダ
１３ ホッパ
１３ｈ 供給口
１４ フィーダ
１５ 切断装置
１５ａ セット部
１５ｂ ローラ
１５ｃ カッター刃
１５ｈ 供給口
１６ａ 繊維
１６ｂ 繊維片
１７ 駆動部
１９ 吐出ノズル
１００ 重量フィーダ
２００ サイドフィーダ
Ｓ スクリュ
ＳＳ スクリュ

Claims (16)

  1. 上流に位置し樹脂材料が供給される第１孔と、前記第１孔より下流に位置しフィラーが供給される第２孔とを有するシリンダと、
    切断装置と、
    前記シリンダ内に配備されたスクリュと、
    を有し、
    前記切断装置は、糸状の繊維を一定の長さに連続して切断し、切断された繊維片を前記第２孔に投入する、射出成形装置。
  2. 請求項１記載の射出成形装置において、
    前記繊維は、炭素繊維またはガラス繊維である、射出成形装置。
  3. 請求項１記載の射出成形装置において、
    前記切断装置は、前記糸状の繊維を複数並べて、または複数積層して一定の長さに切断する、射出成形装置。
  4. 請求項１記載の射出成形装置において、
    前記切断された繊維片の長さは、前記第２孔直下における前記スクリュの円周以下である、射出成形装置。
  5. 請求項１記載の射出成形装置において、
    前記切断された繊維片の幅は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、射出成形装置。
  6. 請求項１記載の射出成形装置において、
    前記切断された繊維片を、５秒以内に、前記シリンダ内に投入する、射出成形装置。
  7. （ａ）シリンダと、前記シリンダ内に配備されたスクリュと、前記シリンダに設けられた切断装置とを有する射出成形装置と、前記射出成形装置の先端に接続された型と、を準備する工程、
    （ｂ）前記シリンダの上流に設けられた第１孔から、樹脂材料を前記シリンダ内に供給して溶融させ溶融樹脂を形成する工程、
    （ｃ）前記シリンダの前記第１孔より下流に設けられた第２孔にフィラーを供給し、前記溶融樹脂と前記フィラーとの混練を行うことにより前記フィラー含有の溶融樹脂を形成する工程、
    （ｄ）前記スクリュの先端が第１位置から第２位置までの第１ストロークだけ後退するように、前記スクリュを後退させることにより、前記スクリュの先端部において前記フィラー含有の溶融樹脂を計量する工程、
    （ｅ）前記スクリュを前進させることにより、前記フィラー含有の溶融樹脂を前記型に注入することにより、成形体を形成する工程、を有し、
    前記（ｃ）工程において、前記切断装置により、糸状の繊維を一定の長さに連続して切断し、切断された繊維片を前記第２孔に投入する、射出成形方法。
  8. 請求項７記載の射出成形方法において、
    前記繊維は、炭素繊維またはガラス繊維である、射出成形方法。
  9. 請求項７記載の射出成形方法において、
    前記切断装置は、前記糸状の繊維を複数並べて、または複数積層して一定の長さに切断する、射出成形方法。
  10. 請求項７記載の射出成形方法において、
    前記切断された繊維片の長さは、前記第２孔直下における前記スクリュの円周以下である、射出成形方法。
  11. 請求項７記載の射出成形方法において、
    前記切断された繊維片の幅は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、射出成形方法。
  12. 請求項７記載の射出成形方法において、
    前記切断された繊維片を、５秒以内に、前記シリンダ内に投入する、射出成形方法。
  13. 請求項７記載の射出成形方法において、
    前記成形体中の繊維片の長さは、０．３ｍｍ以上である、射出成形方法。
  14. 請求項７記載の射出成形方法において、
    前記成形体のシールド性は４２ｄＢ以上である、射出成形方法。
  15. 孔を有するシリンダと、
    切断装置と、
    前記シリンダ内に配備されたスクリュと、
    を有し、
    前記切断装置は、糸状の繊維を一定の長さに連続して切断し、切断された繊維片を前記孔に投入する、射出成形装置。
  16. （ａ）シリンダと、前記シリンダ内に配備されたスクリュと、前記シリンダに設けられた切断装置とを有する射出成形装置と、前記射出成形装置の先端に接続された型と、を準備する工程、
    （ｂ）前記シリンダに設けられた孔から、樹脂材料およびフィラーを前記シリンダ内に供給して溶融樹脂と前記フィラーとの混練を行うことにより前記フィラー含有の溶融樹脂を形成する工程、
    （ｃ）前記スクリュの先端が第１位置から第２位置までの第１ストロークだけ後退するように、前記スクリュを後退させることにより、前記スクリュの先端部において前記フィラー含有の溶融樹脂を計量する工程、
    （ｄ）前記スクリュを前進させることにより、前記フィラー含有の溶融樹脂を前記型に注入することにより、成形体を形成する工程、を有し、
    前記（ｂ）工程において、前記切断装置により、糸状の繊維を一定の長さに連続して切断し、切断された繊維片を前記孔に投入する、射出成形方法。
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DE102008061270B4 (de) * 2008-12-10 2010-09-23 Karl Hehl Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und aus faserförmigen Einlagen
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