JP7274389B2 - フィラー含有樹脂成形体の製造方法およびフィラー含有樹脂成形体の製造装置 - Google Patents

フィラー含有樹脂成形体の製造方法およびフィラー含有樹脂成形体の製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、フィラー含有樹脂成形体の製造方法およびフィラー含有樹脂成形体の製造装置に好適に利用できるものである。
近年、フィラー（セルロース繊維、炭素繊維、ガラス繊維など）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。
例えば、特許文献１には、押出機の先端のダイスの手前にギアポンプ装置を設け、樹脂に混合される繊維の繊維切断や短小化を防止しつつ高品質の繊維強化樹脂ペレットを製造する技術が開示されている。
また、特許文献２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において、両ペレット各々が含有する繊維の重量平均長さを１０ｍｍ以上とし、成形材料におけるカーボン繊維とガラス繊維を合わせた含有率を２０質量％以上５０％質量以下とし、カーボン繊維とガラス繊維の総量に占めるガラス繊維の割合を５質量％以上１５質量％以下とし、射出成形に、Ｌ／Ｄが２２以上であり、圧縮比が１．６以上１．８以下であるシングルフライトの低せん断型スクリュを備えた射出成形機を用いることが開示されている。
特開２０１０－６５４号公報 特開２０１８－１６７４０９号公報
本発明者は、押出機や射出成型機を用いたフィラー含有樹脂（例えば、繊維強化樹脂）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の補強効果の向上について鋭意検討している。
このようなフィラー含有樹脂よりなる成形体は、射出成型機を用い、例えば、フィラーを高濃度に含有する樹脂ペレット（マスターバッチ）を溶融混合し、金型に射出することにより形成される。
ここで、マスターバッチは、溶融樹脂にフィラーを高濃度に添加し、混練することにより形成される。このため、成形体に含まれるフィラーは、マスターバッチ形成時と、成形体の形成時の二度において高温に晒され、また、溶融樹脂との混合（混練）による応力が加わる。
そこで、成形体に含まれるフィラーへの負荷（熱負荷やせん断応力）を軽減し、より性能の高い成形体を製造する技術が望まれる。
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。
本願において開示されるフィラー含有樹脂複合材料の製造方法は、樹脂中にフィラーが分散されたフィラー含有樹脂よりなる成形体を製造する方法であって、（ａ）シリンダと、前記シリンダ内に回転自在に配備されたスクリュと、前記スクリュを回転させる回転駆動機構とを有する押出機と、前記押出機の先端に接続されたプランジャと、前記プランジャと接続された型と、を準備する工程を有する。そして、（ｂ）前記押出機の上流に設けられた第１供給口より熱可塑性樹脂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）前記第１供給口より下流に設けられた第２供給口より前記フィラーを供給し、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）前記フィラー含有の溶融樹脂を前記プランジャに貯留した後、前記型に注入する工程、（ｅ）前記型に注入された前記フィラー含有の溶融樹脂を固化し、成形体を得る工程、を有する。
本願において開示されるフィラー含有樹脂複合材料の製造方法は、樹脂中にフィラーが分散されたフィラー含有樹脂よりなる成形体を製造する方法であって、（ａ）シリンダと、前記シリンダ内に回転自在に配備されたスクリュと、前記スクリュを回転させる回転駆動機構とを有する押出機と、前記押出機の先端に接続されたプランジャと、前記プランジャと接続された型と、を準備する工程を有する。そして、（ｂ）前記押出機の上流に設けられた第１供給口から、第１ペレットおよび第２ペレット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）前記第１供給口より下流に設けられた第２供給口より前記フィラーを供給し、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）前記フィラー含有の溶融樹脂を前記プランジャに貯留した後、前記型に注入する工程、（ｅ）前記型に注入された前記フィラー含有の溶融樹脂を固化し、成形体を得る工程、を有する。
本願において開示されるフィラー含有樹脂複合材料の製造装置は、樹脂中にフィラーが分散されたフィラー含有樹脂よりなる成形体を製造する装置であって、（ａ）シリンダと、前記シリンダ内に回転自在に配備されたスクリュと、前記スクリュを回転させる回転駆動機構とを有する押出機と、（ｂ）前記押出機の先端に接続されたプランジャと、を有する。そして、前記押出機は、第１供給口より熱可塑性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し、前記第１供給口より下流に設けられた第２供給口より前記フィラーを供給し、前記溶融樹脂と前記フィラーとの混練を行い、前記プランジャは、前記フィラー含有の溶融樹脂を貯留した後、前記プランジャに接続された型に前記フィラー含有の溶融樹脂を注入する。
本願において開示されるフィラー含有樹脂複合材料の製造方法によれば、特性の良好なフィラー含有樹脂成形体を製造することができる。
本願において開示されるフィラー含有樹脂複合材料の製造装置によれば、特性の良好なフィラー含有樹脂成形体を製造することができる。
実施の形態１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。 押出機の内部構成を示す図である。 スクリュ（スクリュピース）の形状例を示す斜視図である。 プランジャの構成を示す平面図である。 上型と下型との間にフィラー含有の溶融樹脂が注入（射出）される様子を示す図である。 一般的な成形体の製造工程を示す図である。 成形体の製造工程の他の例を示す図である。 実施の形態２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。
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１）
本実施の形態においては、フィラー含有樹脂成形体の製造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、押出機１と、プランジャ３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ナチュラルペレットと、フィラーとを直接混合し、成形体（成型体）を形成する。このような直接成形によれば、成形体に含まれるフィラーに対する熱負荷を低減できる。また、フィラーの折損を低減することができる。さらに、押出機で混練することにより、フィラーの分散性を向上することができる。その結果、成形体の特性（機械特性や外観）を向上させることできる。
押出機１は、供給される樹脂を溶融しつつ、フィラーと混合・混練し、フィラー含有の溶融樹脂を形成するための装置である。押出機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の上流側に配設されたホッパ（投入口、供給口）１３と、フィラーＦの供給口とを有している。
図２は、押出機の内部構成を示す図であり、図２に示すように、シリンダ１１の内部には、２本のスクリュ（軸に装着された複数のスクリュ）Ｓ１ａ、Ｓ１ｂが、回転駆動機構１５により回転可能（回転自在）に挿入され内蔵されている。２本のスクリュは、互いに噛み合うように配置され回転する。このように、２本のスクリュが互いのスクリュ表面付近を通過することにより、セルフクリーニング効果によってスクリュ表面付近での樹脂およびフィラーの滞留を抑制することができる。
スクリュは、複数のスクリュピースを有する。図３は、スクリュ（スクリュピース）の形状例を示す斜視図である。図３（ａ）は、フルフライトスクリュ、図３（ｂ）は、ニーディングディスクである。なお、図２に示す構成は一例であり、スクリュピースの組み合わせは適宜変更可能である。スクリュピースは、適宜組み合わされて、軸Ａ１ａ、Ａ１ｂに装着され、スクリュＳ１ａ、Ｓ１ｂを構成する。
なお、シリンダ１１は、複数のシリンダブロック（Ｔ１ａ～Ｔ１ｆ）からなる。例えば、原料となるフィラーを含有しないナチュラルペレットＮＰは、シリンダブロックＴ１ａに供給され、フィラーＦは、シリンダブロックＴ１ｄに供給される。
ホッパ１３より供給された熱可塑性樹脂（ナチュラルペレットＮＰ）は、シリンダ１１内において、溶融し、スクリュにより掻き混ぜられながら移送される。そして、フィラーＦの供給部より、溶融樹脂中にフィラーＦが供給され、溶融樹脂とフィラーＦとが混練された後、シリンダ１１の先端部に接続されたプランジャ３へ移送される。
プランジャ（計量・射出部、プランジャ式射出部、プランジャ式射出装置）３は、押出機１において形成されたフィラー含有の溶融樹脂を所定量貯留（計量）し、後段のプレス機の型に所定量注入（射出）する部位（装置）である。
プランジャ３の構成に制限はないが、例えば、図４に示す構成のプランジャを用いることができる。図４は、プランジャの構成を示す平面図である。
図４に示すように、プランジャは、第１部（第１計量・射出部）３０ａと、第２部（第２計量・射出部）３０ｂと、これらの間の流路切替部とを有する。流路切替部は、ボア３５とボア内で回転する円筒状の弁体３７とを有する。円筒状の弁体３７は、その外周に沿った円弧状の溝３７ａ、３７ｂを有する。円弧状の溝３７ａ、３７ｂは、それぞれ、中心角９０°の円弧に対応し、対向する位置に配置されている。
図４（Ａ）に示す第１配置の状態において、溝３７ａは第１部（３０ａ）の流路３３ａと連結され、第１部の流路３３ａ内を往復する可動部３９ａが前進する（ボア３５に近づく方向へ移動する）ことにより、溝３７ａ内に貯留されていた所定量の溶融樹脂ＭＲが、プレス機５側の流路５ａを介して型に注入される。一方、溝３７ｂは第２部の流路３３ｂと連結され、第２部（３０ｂ）の流路３３ｂ内を往復する可動部３９ｂが後退する（ボア３５から離れる方向へ移動する）ことにより、溝３７ａ内に溶融樹脂ＭＲが注入（貯留）される。
図４（Ａ）の状態からボア３５内の弁体３７を約９０°回転させると、図４（Ｂ）に示す第２配置の状態となる。図４（Ｂ）に示す第２配置の状態において、溝３７ｂは第２部の流路３３ｂと連結され、第２部（３０ｂ）の流路３３ｂ内を往復する可動部３９ｂが前進する（ボア３５に近づく方向へ移動する）ことにより、溝３７ｂ内に貯留されていた所定量の溶融樹脂ＭＲが、プレス機５側の流路５ａを介して型に注入される。一方、溝３７ａは第１部の流路３３ａと連結され、第１部（３０ａ）の流路３３ａ内を往復する可動部３９ａが後退する（ボア３５から離れる方向へ移動する）ことにより、溝３７ａ内に溶融樹脂ＭＲが注入（貯留）される。
このように、可動部（３９ａ、３９ｂ）の流路内の往復により、フィラー含有の溶融樹脂を所定量貯留（計量）し、後段のプレス機５の型に所定量注入（射出）することができる。また、第１、第２の計量・射出部（３０ａ、３０ｂ）を設けることで、一方においてフィラー含有の溶融樹脂を所定量貯留（計量）している間に、他方においてフィラー含有の溶融樹脂を後段のプレス機の型に所定量注入（射出）することができるため、効率よく、成形体の製造を行うことができる。
なお、図４に示す、プランジャは一例であり、フィラー含有の溶融樹脂を所定量貯留（計量）し、後段のプレス機の型に所定量注入（射出）することができる構成であれば、他の構成の計量・射出部を組み込んでもよい。
プレス機５は、例えば、図５に示すような上型Ｓ１と下型Ｓ２とを有し、これらの間の隙間に、フィラー含有の溶融樹脂ＭＲが注入（射出）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。図５は、上型Ｓ１と下型Ｓ２との間にフィラー含有の溶融樹脂ＭＲが注入（射出）される様子を示す図である。
例えば、上型Ｓ１は、プレス機の押圧部材（図１のＰ１）と接続され、下型Ｓ２は、固定されている。そして、フィラー含有の溶融樹脂ＭＲが、下型Ｓ２側から、上型Ｓ１と下型Ｓ２との隙間に注入（射出）されるとともに、加圧される。このように、プレス機を用いることで、型（上型Ｓ１、下型Ｓ２）を開いて広くなった流路にフィラー含有の溶融樹脂ＭＲが注入（射出）できるため、溶融樹脂ＭＲの注入圧力を低減でき、歪みや内部応力の小さい成形体を形成することができる。また、加圧（プレス）時の展延により、溶融樹脂ＭＲの流動領域が広くなり、成形体を効率よく製造することができる。また、大きな成形体の形成にも適する。
本実施の形態においては、上記構成の装置を用い、フィラーを含有しないナチュラルペレットＮＰと、フィラーＦとを直接混合し、成形体を形成する。このような直接成形によれば、成形体に含まれるフィラーに対する熱負荷を低減できる。また、フィラーの折損を低減することができる。さらに、押出機で混練することにより、フィラーの分散性を向上することができる。その結果、成形体の特性（機械特性や外観）を向上させることできる。
図６は、一般的な成形体の製造工程を示す図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、フィラー含有ペレットＦＰを製造する。まず、図６（Ａ）に示すように。例えば、粉上のポリマー（熱可塑性樹脂）を造粒機１００により溶融し、造粒機の先端から繰り出されるストランド状の樹脂をカットすることにより、取り扱いやすいペレット状とする。ここで、形成されるペレットは、フィラーを含まないペレットであるため、ナチュラルペレットＮＰと言う。
次いで、図６（Ｂ）に示すように、フィラーＦとナチュラルペレットＮＰとを２軸押出機２００を用いて溶融・混練することにより、フィラー含有ペレットＦＰを形成する。このような、フィラーを初めとする種々の機能性の添加材を含むペレットをコンパウンドペレットという。
以上の工程は、例えば、化学メーカなどの材料メーカにおいて行われ、付加価値の高い材料としてコンパウンドペレットが成形加工メーカ（例えば、自動車部品、電子部品などの製造メーカ）に納入（販売）され、使用される。
例えば、図６（Ｃ）に示すように、射出成型機３００により、フィラー含有ペレットＦＰを溶融し、溶融樹脂を金型３１０に注入することで、所望の形状の成形体を形成する。
なお、図６において、Ｓはスクリュを示し、射出成型機３００の内部にもスクリュが用いられる場合がある。
また、フィラー含有ペレットＦＰのような高付加価値のペレットは、コスト高である場合が多く、コスト低減のため、図７に示すように、ナチュラルペレットＮＰとフィラー含有ペレットＦＰとを混合し（混合ペレットとも言う）、成形体を形成する場合もある。即ち、低コストのナチュラルペレットＮＰで、高コストのフィラー含有ペレットＦＰを薄めて使用することで、安価に成形体を形成することができる。図７は、成形体の製造工程の他の例を示す図である。
しかしながら、図６または図７に示す成形体の製造方法の場合、図６（Ｂ）に示す２軸押出機２００での溶融・混練時において、フィラーが高温下に晒され、さらに、図６（Ｃ）に示す射出成型機３００による溶融時において、フィラーが高温下に晒される。例えば、樹脂としてポリプロピレンを、フィラーとしてセルロースナノファイバーを用いた場合の、フィラー含有ペレットＦＰ製造時の溶融混練温度は、１５０～２５０℃、処理時間（混練時間）は、５分以下である。さらに、成形体製造時の溶融温度は、１５０～２５０℃、処理時間は、５分以下である。例えば、本実施の形態の場合、溶融混練温度を、１５０～２５０℃とし、処理時間が、５分以下で、ナチュラルペレットＮＰとフィラーの混合から成形体の製造までを行うことができる。
このように、図６または図７に示す成形体の製造方法の場合、フィラーに過度の熱負荷が加わり、熱劣化により、成形体の機械特性の劣化や外観品質の低下が生じ得る。
また、微細なフィラーは凝集しやすく、フィラーの分散性が低下すると、成形体の強度バラツキが生じてしまう。
さらに、フィラーを高濃度に添加する場合、分散性の確保が困難であり、分散性を確保するために、長時間の混練を行うと、上記熱劣化やフィラーの折損が激しくなると言う悪循環が生じ得る。
また、図７に示す場合も、図６（Ａ）、図６（Ｂ）の工程を経ており、図６の場合と同様の不具合が生じ得る。さらに、上記混合ペレットを用いる場合、フィラーの分散性を良くするため、長時間の処理（溶融・混練）を行う必要があり、上記熱劣化やフィラーの折損が激しくなる。特に、射出成型機は、押出機より混練性能が劣る場合が多く、フィラーの分散性が低下しやすい。
これに対し、本実施の形態においては、前述したとおり、押出機を用いてフィラーを含有しないナチュラルペレットＮＰと、フィラーＦとを直接混合し、プランジャを介して、溶融樹脂をプレス機の型に注入することにより成形体を形成するので、成形体に含まれるフィラーに対する熱負荷を低減でき、成形体の特性（機械特性や外観）を向上させることできる。また、フィラーの折損を低減することができる。さらに、押出機で混練することにより、フィラーの分散性を向上することができる。
本実施の形態で用いる樹脂およびフィラーに制限はないが、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。
フィラーとしては、例えば、セルロース、ラミー、ジュート、ケナフ、バンブー、バガスなどの天然繊維、カーボンファイバー、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどの炭素系繊維、ガラス繊維、樹脂系繊維などを用いることができる。これらの繊維状フィラーは単体で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。
中でも、フィラーとしては、セルロースナノファイバーを用いることが好ましい。これは、微細な粉末状のセルロースである。セルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、Ｃｅｌｌ－ＯＨ）は、（Ｃ６Ｈ１０Ｏ５）ｎで表される炭水化物である。なお、（Ｃ６Ｈ１０Ｏ５）ｎで表される炭水化物の複数の水酸基の一部が水酸基を有する基（例えば、－ＣＨ２ＯＨのような－Ｒ－ＯＨ）と置換されたセルロースを用いてもよい。
セルロースナノファイバーは、パルプなどを原料とし、パルプなどに含まれるセルロース繊維をナノメートルサイズまで微細化したものである。例えば、パルプを加水分解し、生成したものをセルロースナノファイバーとして用いることができる。
セルロースナノファイバーを構成する粉末状のセルロース繊維について、その形状に制限はないが、例えば、細長い粒子形状のもの、また、略球形状のものを用いることができる。セルロースナノファイバーの粒子形状は、例えば、長さが１００ｎｍ以上、アスペクト比（長さ／直径）が１．０以上である。
セルロースナノファイバーは、軽量であり、かつ、高強度であり、耐熱性がある。このため樹脂に添加することで、その強度や耐熱性を向上させることができる。
また、フィラーとして、表面処理を施されたものを用いてもよい。このように、表面処理を行うことにより、フィラーの解繊性が向上し、また、樹脂との親和性が良くなる。
成形体のフィラー濃度（フィラー含有濃度）としては、１０重量％以上が好ましく、後述するように、より好ましくは２０重量％以上、さらに、好ましくは２５重量％以上である。
（実施の形態２）
実施の形態１においては、原料となるフィラーを含有しないナチュラルペレットＮＰに、フィラーＦを添加したが、ナチュラルペレットＮＰに代えて混合ペレットを用いてもよい。混合ペレットとは、ナチュラルペレットＮＰとフィラー含有ペレットＦＰとを混合したものである。この混合ペレットを用いる場合においても、フィラーを直接混合し、成形体（成型体）を形成することで、成形体に含まれるフィラーに対する熱負荷等を低減できる。即ち、直接添加したフィラーについては、熱負荷やせん断応力が低減されており、成形体の特性（機械特性や外観）を向上させることできる。
図８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、押出機１と、プランジャ３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ナチュラルペレットＮＰとフィラー含有ペレットＦＰとを混合した混合ペレットに、フィラーを直接混合し、成形体を形成する。なお、装置の構成は、実施の形態１の場合と同様であるためその詳細な説明を省略する。
ホッパ１３より供給された混合ペレット（ナチュラルペレットＮＰおよびフィラー含有ペレットＦＰ）は、シリンダ１１内において、溶融し、スクリュにより掻き混ぜられながら移送される。そして、フィラーの供給部より、溶融樹脂中にフィラーＦが供給され、溶融樹脂とフィラーＦとが混練された後、シリンダ１１の先端部に接続されたプランジャ３へ移送される。
次いで、例えば、実施の形態１の場合と同様にして、プランジャにより、フィラー含有の溶融樹脂を所定量貯留（計量）し、後段のプレス機の型に所定量注入（射出）する。
次いで、例えば、実施の形態１の場合と同様にして、プレス機５の上型Ｓ１と下型Ｓ２との隙間に、フィラー含有の溶融樹脂ＭＲが注入（射出）されることで、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、直接添加したフィラーについては、熱負荷やせん断応力が低減されており、例えば、実施の形態１において図７を参照しながら説明した成形体の製法と比較して、成形体の特性（機械特性や外観）を向上させることできる。
本実施の形態で用いる樹脂およびフィラーについては、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
フィラーとしてセルロースナノファイバーを用いた場合、フィラー含有ペレットＦＰのフィラー濃度としては、２０重量％以上４０重量％以下が好ましい。特に、樹脂中にセルロースナノファイバーを４０重量％を超えて混合しペレット状にすることは困難である。即ち、樹脂中にセルロースナノファイバーを４０重量％を超えて添加すると樹脂の柔軟性がなくなり、加工し難くなる。
また、ナチュラルペレットＮＰとフィラー含有ペレットＦＰとの混合比（重量比）は、５：５近傍が好ましく、具体的には、４：６～６：４の範囲が好ましい。別の言い方をすれば、混合ペレット中のフィラー含有ペレットＦＰの割合は、４０重量％以上６０重量％以下が好ましい。このような割合とすることで、押出機１内での混練性が高まり、結果として、フィラーＦの分散性が良くなる。
また、成形体のフィラー濃度としては、１０重量％以上が好ましく、より好ましくは２０重量％以上、さらに好ましくは２５重量％以上である。前述したように、フィラー含有ペレットＦＰのフィラー濃度は４０重量％程度が限界であり、成形体のフィラー濃度を２０重量％以上とする場合には、本実施の形態のようなフィラーＦの直接添加を行う必要がある。特に、成形体のフィラー濃度を２５重量％以上とする場合において、ナチュラルペレットＮＰとフィラー含有ペレットＦＰとの配合比で調整するとこれらのバランスが悪くなり、押出機１内での混練性やフィラーＦの分散性が低下する。このため、本実施の形態のようなフィラーＦの直接添加が有効に機能し、成形体のフィラー濃度を充足するとともに、成形体の特性（機械特性や外観）を向上させることできる。
（実施の形態３）
本実施の形態においては、各種応用例について説明する。
（応用例１）
上記実施の形態においては、ナチュラルペレットＮＰを用いたが、粉上のポリマーを用いてもよい。また、上記実施の形態においては、繊維状フィラーを例示したが、他のフィラーを用いてもよい。他のフィラーとしては、例えば、フラーレン、グラフェン、窒化ホウ素、コロイダルシリカ、カーボンブラック、アルミナなどを用いてもよい。
（応用例２）
上記実施の形態においては、熱可塑性樹脂の供給口（ホッパ１３）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時に供給口（ホッパ１３）から添加してもよい。但し、前述したように、フィラーに加わる応力が高い状態では、フィラーの折損の頻度が高まる。よって、熱可塑性樹脂の供給口（ホッパ１３）より下流にフィラーＦの供給口を設けて、フィラー（例えば、セルロースナノファイバー）を供給することが好ましい。
（応用例３）
フィラーの供給状態に制限はなく、例えば、粉状のフィラーを直接供給してもよい。また、フィラーを分散媒と混合し、フィラー分散液としたものを供給してもよい。分散媒（溶媒）としては、例えば、水や、エタノール、トルエンなどの有機溶媒、流動パラフィンやプロセスオイルなどの油のように常温で液体である物質を用いることができる。フィラー分散液を用いる場合、押出機１の下流において、脱揮ゾーン（脱気部）を設けてもよい。例えば、シリンダブロックの後半において、真空ポンプ（脱気装置）を接続し、分散媒（溶媒）を除去することができる。
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 押出機
３ プランジャ
５ プレス機
１１ シリンダ
１３ ホッパ
１５ 回転駆動機構
３０ａ 第１部（第１計量・射出部）
３０ｂ 第２部（第２計量・射出部）
３３ａ 第１部の流路
３３ｂ 第２部の流路
３５ ボア
３７ 弁体
３７ａ 円弧状の溝（溝）
３７ｂ 円弧状の溝（溝）
３９ａ 可動部
３９ｂ 可動部
１００ 造粒機
３００ 射出成型機
３１０ 金型
Ａ１ａ 軸
Ａ１ｂ 軸
Ｆ フィラー
ＦＰ フィラー含有ペレット
ＭＲ 溶融樹脂
ＮＰ ナチュラルペレット
Ｓ１ 上型
Ｓ１ａ スクリュ
Ｓ１ｂ スクリュ
Ｓ２ 下型
Ｔ１ａ～Ｔ１ｆ シリンダブロック

Claims (14)

  1. 樹脂中にフィラーが分散されたフィラー含有樹脂よりなる成形体を製造する方法であって、
    （ａ）シリンダと、前記シリンダ内に回転自在に配備されたスクリュと、前記スクリュを回転させる回転駆動機構とを有する押出機と、前記押出機の先端に接続されたプランジャと、前記プランジャと接続された型と、を準備する工程、
    （ｂ）前記押出機の上流に設けられた第１供給口より熱可塑性樹脂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）前記第１供給口より下流に設けられた第２供給口より前記フィラーを供給し、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）前記フィラー含有の溶融樹脂を前記プランジャに貯留した後、前記型に注入する工程、
    （ｅ）前記型に注入された前記フィラー含有の溶融樹脂を固化し、成形体を得る工程、
    を有し、
    前記プランジャは、第１計量・射出部と第２計量・射出部とを有する計量・射出部と、これらの間の流路切替部とを有し、前記第１計量・射出部および前記第２計量・射出部のいずれか一方の計量・射出部においてフィラー含有の溶融樹脂を所定量貯留している間に、他方の計量・射出部においてフィラー含有の溶融樹脂を後段のプレス機の方に所定量注入することができる、フィラー含有樹脂成形体の製造方法。
  2. 請求項１記載のフィラー含有樹脂成形体の製造方法において、
    前記第１供給口に供給される熱可塑性樹脂は、前記フィラーを含まないペレットであり、
    前記成形体のフィラー含有濃度は、１０重量％以上である、フィラー含有樹脂成形体の製造方法。
  3. 請求項２記載のフィラー含有樹脂成形体の製造方法において、
    前記成形体のフィラー含有濃度は、２０重量％以上である、フィラー含有樹脂成形体の製造方法。
  4. 請求項２記載のフィラー含有樹脂成形体の製造方法において、
    前記成形体のフィラー含有濃度は、２５重量％以上である、フィラー含有樹脂成形体の製造方法。
  5. 樹脂中にフィラーが分散されたフィラー含有樹脂よりなる成形体を製造する方法であって、
    （ａ）シリンダと、前記シリンダ内に回転自在に配備されたスクリュと、前記スクリュを回転させる回転駆動機構とを有する押出機と、前記押出機の先端に接続されたプランジャと、前記プランジャと接続された型と、を準備する工程、
    （ｂ）前記押出機の上流に設けられた第１供給口から、第１ペレットおよび第２ペレット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）前記第１供給口より下流に設けられた第２供給口より前記フィラーを供給し、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）前記フィラー含有の溶融樹脂を前記プランジャに貯留した後、前記型に注入する工程、
    （ｅ）前記型に注入された前記フィラー含有の溶融樹脂を固化し、成形体を得る工程、
    を有し、
    前記プランジャは、第１計量・射出部と第２計量・射出部とを有する計量・射出部と、これらの間の流路切替部とを有し、前記第１計量・射出部および前記第２計量・射出部のいずれか一方の計量・射出部においてフィラー含有の溶融樹脂を所定量貯留している間に、他方の計量・射出部においてフィラー含有の溶融樹脂を後段のプレス機の方に所定量注入することができる、フィラー含有樹脂成形体の製造方法。
  6. 請求項５記載のフィラー含有樹脂成形体の製造方法において、
    前記第１ペレットは、熱可塑性樹脂を含有し、前記フィラーを含まず、
    前記第２ペレットは、熱可塑性樹脂および前記フィラーを含有し、
    前記第１ペレットと前記第２ペレットの重量比は、４：６～６：４であり、
    前記成形体のフィラー含有濃度は、１０重量％以上である、フィラー含有樹脂成形体の製造方法。
  7. 請求項６記載のフィラー含有樹脂成形体の製造方法において、
    前記第２ペレットのフィラー含有濃度は、２０重量％以上４０重量％以下である、フィラー含有樹脂成形体の製造方法。
  8. 請求項７記載のフィラー含有樹脂成形体の製造方法において、
    前記成形体のフィラー含有濃度は、２０重量％以上である、フィラー含有樹脂成形体の製造方法。
  9. 請求項７記載のフィラー含有樹脂成形体の製造方法において、
    前記成形体のフィラー含有濃度は、２５重量％以上である、フィラー含有樹脂成形体の製造方法。
  10. 樹脂中にフィラーが分散されたフィラー含有樹脂よりなる成形体を製造する装置であって、
    （ａ）シリンダと、前記シリンダ内に回転自在に配備されたスクリュと、前記スクリュを回転させる回転駆動機構とを有する押出機と、
    （ｂ）前記押出機の先端に接続されたプランジャと、
    を有し、
    前記押出機は、第１供給口より熱可塑性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し、前記第１供給口より下流に設けられた第２供給口より前記フィラーを供給し、前記溶融樹脂と前記フィラーとの混練を行い、
    前記プランジャは、前記フィラー含有の溶融樹脂を貯留した後、前記プランジャに接続された型に前記フィラー含有の溶融樹脂を注入し、
    前記プランジャは、第１計量・射出部と第２計量・射出部とを有する計量・射出部と、これらの間の流路切替部とを有し、前記第１計量・射出部および前記第２計量・射出部のいずれか一方の計量・射出部においてフィラー含有の溶融樹脂を所定量貯留している間に、他方の計量・射出部においてフィラー含有の溶融樹脂を後段のプレス機の方に所定量注入することができる、フィラー含有樹脂成形体の製造装置。
  11. 請求項１０記載のフィラー含有樹脂成形体の製造装置において、
    前記押出機は、少なくとも２本の前記スクリュを有する、フィラー含有樹脂成形体の製造装置。
  12. 請求項１０記載のフィラー含有樹脂成形体の製造装置において、
    前記第１供給口に供給される熱可塑性樹脂材料は、前記フィラーを含まないペレットであり、
    前記成形体のフィラー含有濃度は、１０重量％以上である、フィラー含有樹脂成形体の製造装置。
  13. 請求項１０記載のフィラー含有樹脂成形体の製造装置において、
    前記第１供給口に供給される熱可塑性樹脂材料は、第１ペレットと第２ペレットとを有し、
    前記第１ペレットは、熱可塑性樹脂を含有し、前記フィラーを含まず、
    前記第２ペレットは、熱可塑性樹脂および前記フィラーを含有し、
    前記第１ペレットと前記第２ペレットの重量比は、４：６～６：４であり、
    前記成形体のフィラー含有濃度は、１０重量％以上である、フィラー含有樹脂成形体の製造装置。
  14. 請求項１３記載のフィラー含有樹脂成形体の製造装置において、
    前記第２ペレットのフィラー含有濃度は、２０重量％以上４０重量％以下である、フィラー含有樹脂成形体の製造装置。
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