JPWO2019176650A1 - 射出成形機およびそれを用いた樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を現状より長くして、より高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等に優れた樹脂成形体を製造できる射出成形機と、それを用いた樹脂成形体の製造方法を提供する。射出成形機１は、スクリュー１０の繊維混練ステージＳ２において、ベース樹脂２、および強化繊維の通過を抑制しながら、スクリューの回転に伴って上記ベース樹脂、および強化繊維を搬送方向Ｆに搬送する第１フライト１２間に構成される空間の縦断面積を、上記搬送方向の下流側で、上流側より大きくした。樹脂成形体７の製造方法は、上記射出成形機１のシリンダ３内で可塑化させたベース樹脂２中に、強化繊維を含む長尺のロービング１４を、長尺のまま連続的に供給して繊維強化樹脂１６を調製し、調製した繊維強化樹脂を、金型８内の型内空間に充填する。

Description

本発明は、繊維強化樹脂からなる樹脂成形体の製造に用いる射出成形機と、それを用いた樹脂成形体の製造方法に関するものである。

自動車の構造部品などとしては、自動車の軽量化や静粛性の向上等を目的として、樹脂成形体が多用される。とくに、強度や剛性が求められる部品は、ベース樹脂中に、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維を含有させた繊維強化樹脂からなる樹脂成形体によって形成されるのが一般的である。これらの部品としては、たとえば、歯車、ローラ部品、軸受の保持器、電動パワーステアリング装置のハウジング、電動オイルポンプのハウジングなどが挙げられる。

繊維強化樹脂としては、たとえば、ベース樹脂に短繊維状の強化繊維を配合し、二軸混練機のニーディングディスク等を用いて、高温、高圧下で混練した短繊維コンパウンドを用いるのが一般的である。

しかし近年の、自動車用機器類の小型化、高出力化の要求に伴って、上述した各種の部品についても、より一層の高強度化、高剛性化、および耐摩耗性や耐疲労特性の向上等が求められつつある。

繊維強化樹脂からなる樹脂成形体の場合、これらの要求に対応するためには、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を長くするのが有効であることが知られている。そのため、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を長くするべく、樹脂成形体の製造方法について、種々検討されている。

たとえば、特許文献１では、射出成形機のシリンダ内を搬送途中のベース樹脂に、長尺のロービングを、長尺のまま連続的に供給して調製した繊維強化樹脂を、シリンダの先端部にノズルを介して接続された金型の型内空間に充填して、樹脂成形体を製造している。

詳しくは、まずベース樹脂を、シリンダの基端側に設けた樹脂供給部から、当該シリンダ内に供給する。そうすると、供給されたベース樹脂は、シリンダ内で、当該シリンダ内に回転可能に挿通されたスクリューの回転に伴って、先端部へ向かう搬送方向に搬送されながら加熱されて可塑化される。

それとともに長尺のロービングを、シリンダの途中に設けた繊維供給部から、当該シリンダ内に連続的に供給する。そうすると、供給されたロービングは、スクリューの回転によるベース樹脂の搬送に伴ってシリンダ内に連続的に引き込まれて、ベース樹脂と連続的に混練され、それによって繊維強化樹脂が調製される。

調製された繊維強化樹脂は、シリンダの先端に、ノズルを介して接続された金型の型内空間に充填されて、樹脂成形体が製造される。

上記の製造方法によれば、射出成形時の混練によって切断されて短くはなるものの、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を、短繊維コンパウンドを用いた場合に比べて長くすることができる。

特開２０１４−１６６７１２号公報

ところが、発明者の検討によれば、上記特許文献１に記載の製造方法〔Direct Fiber Feeding Injection Molding (DＦIM)、以下「ダイレクトロービング法」と記載する場合がある。〕に使用する射出成形機は、スクリューの形状の検討が不十分である。スクリューの形状次第では、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を現状よりもさらに長くして、より一層高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体を製造できる可能性がある。

本発明の目的は、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を現状よりもさらに長くして、より高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体を製造することができる射出成形機と、それを用いた樹脂成形体の製造方法とを提供することにある。

請求項１の発明は、基端側に、ベース樹脂（２）が供給される樹脂供給部（５）を備え、先端部に、可塑化した前記ベース樹脂を射出するノズル（６）を備えているとともに、前記樹脂供給部と前記先端部との間には、強化繊維からなる長尺のロービング（１４）が連続的に供給される繊維供給部（１５）を有する筒状のシリンダ（３）と、外周にらせん状のフライト（１２）を備え、前記シリンダ内に、中心軸を前記シリンダの軸線（Ｘ）と一致させて、当該軸線を中心として回転可能に挿通されたスクリュー（１０）とを含み、前記スクリューは、前記回転に伴って、前記ベース樹脂を、前記基端側から前記先端部へ向かう搬送方向（Ｆ）に搬送しながら、前記繊維供給部から供給される前記ロービングを、前記シリンダ内に連続的に引き込んで、前記ベース樹脂と混練して繊維強化樹脂（１６）を調製する繊維混練ステージ（Ｓ２）を備えているとともに、前記繊維混練ステージは、前記フライトとして、前記ベース樹脂、および前記強化繊維の通過を抑制しながら、前記スクリューの回転に伴って前記ベース樹脂、および前記強化繊維を前記搬送方向に搬送する第１フライト（１２ａ）〜（１２ｃ）を少なくとも備えており、前記繊維混練ステージのうち前記ベース樹脂の搬送方向の上流側における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)と、前記搬送方向の下流側における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)とが、式(Ｉ)：
Ａ２ａ＜Ａ２ｂ (Ｉ)
を満足している射出成形機（１）である。

請求項２のように、繊維混練ステージ（Ｓ２）のうち前記搬送方向（Ｆ）の上流側には、２条以上の前記第１フライト（１２ａ）〜（１２ｃ）を備える上流側の領域（Ｓ２ａ）が設けられているとともに、前記上流側の領域より前記搬送方向の下流側の領域（Ｓ２ｂ）では、前記２条以上の第１フライトのうち１条の第１フライト（１２ａ）を残して他の第１フライト（１２ｂ）（１２ｃ）が省略されることにより、残された１条の前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、２条以上の隣り合う前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足しているのが好ましい。

また請求項３のように、搬送方向（Ｆ）の下流側の領域（Ｓ２ｂ）では、前記２条以上の第１フライト（１２ａ）〜（１２ｃ）のうち１条の第１フライト（１２ａ）を残して、他の第１フライト（１２ｂ）（１２ｃ）に代えて、残された前記１条の第１フライトよりも前記シリンダ（３）の内周面（３ａ）とのクリアランス（Ｃ２）が大きく（Ｃ２＞Ｃ１）されて、前記ベース樹脂（２）、および前記強化繊維の通過を許容する第２フライト（１２ｂ′）（１２ｃ′）が、前記他の第１フライトに連続して設けられることにより、残された１条の前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、２条以上の隣り合う前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足してもよい。

さらに請求項４のように、搬送方向（Ｆ）の下流側の領域（Ｓ２ｂ）では、前記２条以上の第１フライト（１２ａ）〜（１２ｃ）のうち１条の第１フライト（１２ａ）を残して、他の第１フライト（１２ｂ）（１２ｃ）に代えて、前記搬送方向の上流側と下流側とを繋ぐ切欠（２１）を備え、前記切欠を通して前記ベース樹脂（２）、および前記強化繊維の通過を許容する第２フライト（１２ｂ′）（１２ｃ′）が、前記他の第１フライトに連続して設けられることにより、残された１条の前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、２条以上の隣り合う前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足してもよい。

また請求項５のように、繊維混練ステージ（Ｓ２）のうち前記搬送方向（Ｆ）の下流側には、前記搬送方向の上流側の領域（Ｓ２ａ）より前記第１フライト（１２）のピッチ幅（Ｐ２ｂ）が大きい（Ｐ２ｂ＞Ｐ２ａ）下流側の領域（Ｓ２ｂ）が設けられることにより、前記下流側の領域における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足してもよい。

さらに請求項６のように、繊維混練ステージ（Ｓ２）のうち前記搬送方向（Ｆ）の下流側には、前記搬送方向の上流側の領域（Ｓ２ａ）より前記第１フライト（１２）間に構成される凹溝（１３）の、径方向の深さＤ２ｂが大きい（Ｄ２ｂ＞Ｄ２ａ）下流側の領域（Ｓ２ｂ）が設けられることにより、前記下流側の領域における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足してもよい。

請求項７の発明は、ベース樹脂（２）と強化繊維とを含む繊維強化樹脂（１６）からなる樹脂成形体（７）の製造方法であって、前記本発明の射出成形機（１）の前記シリンダ（３）に、前記樹脂供給部（５）から前記ベース樹脂を供給し、供給された前記ベース樹脂を、前記スクリュー（１０）の回転に伴って前記先端部へ向かう前記搬送方向（Ｆ）に搬送しながら加熱して可塑化させるとともに、前記繊維供給部（１５）から供給された長尺の前記ロービング（１４）を、前記スクリューの回転に伴って前記シリンダ内に連続的に引き込んで、前記ベース樹脂と混練して前記繊維強化樹脂を調製する工程、および調製した前記繊維強化樹脂を、前記ノズル（６）を介して前記シリンダに接続された金型（８）の型内空間に充填して、前記樹脂成形体を成形する工程を含む樹脂成形体の製造方法である。

なお、この項においてカッコ内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号によって、特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

請求項１の発明によれば、スクリューの外周面にらせん状に形成される第１フライト間に構成される空間の、スクリューの軸方向に沿う縦断面積が、繊維混練ステージのうち、ベース樹脂の搬送方向の下流側（シリンダの先端部側）において、上流側（シリンダの基端側）よりも大きくされることで、強化繊維の折損を抑制することができる。

すなわち強化繊維は、応力が加わって曲げられた際に、その角度が一定の範囲を超えると、折損して繊維長が短くなる。この強化繊維の折損には、隣り合う第１フライト間の空間内で発生するせん断速度分布や速度分布の乱れ、つまり繊維強化樹脂の乱流が関わっている。そして、隣り合う第１フライト間の空間の縦断面積によって規定される空間容積を大きくするほど、乱流の影響を小さくして、強化繊維の折損を抑制することができる。

しかも、上記の構成によれば、繊維供給部から供給された直後のロービングを、繊維混練ステージのうち、第１フライト間の空間の縦断面積が小さい上流側において、当該上流側の空間内で発生するせん断力によって、個々の強化繊維に良好に解繊させて、ベース樹脂中に均一に分散させることもできる。

したがって、上記の構成によれば、主に繊維混練ステージのうち下流側における、第１フライト間の空間の機能によって、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を、現状よりもさらに長くすることができる上、繊維長を長くすることで低下しがちな強化繊維の分散性を、主として繊維混練ステージのうち上流側における、第１フライト間の空間の機能によって向上させることができる。そして、より高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体を製造することが可能となる。

請求項２〜４の発明によれば、繊維混練ステージのうち、ベース樹脂の搬送方向の上流側の領域（以下「第１繊維混練ステージ」と略記する場合がある。）を、２条以上の第１フライトを備えた多条構造とし、かつ第１繊維混練ステージより下流側の領域（以下「第２繊維混練ステージ」と略記する場合がある。）を、上記多条構造のフライトのうち１条の第１フライトを残して、下記の各形状のうちの少なくとも１種の、ベース樹脂、および強化繊維の通過を許容しうる形状としている。
・ 他の第１フライトを省略する。
・ 他の第１フライトに代えて、クリアランスの大きい第２フライトを形成する。
・ 他の第１フライトに代えて、切欠を備える第２フライトを形成する。

そのため、当該第２繊維混練ステージにおける、残された１条の第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)を、第１繊維混練ステージにおける、２条以上の隣り合う第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)よりも大きい、任意の値に設定することができる。

しかも第２繊維混練ステージは、たとえば、第１繊維混練ステージと同じ多条構造のフライトを形成した後、１条の第１フライトを加工せずに残して他のフライトを加工するだけで、上記少なくとも１種の形状とすることができ、加工が容易である。ただし第２繊維混練ステージは、あとから加工するのではなく、あらかじめ、上記少なくとも１種の形状に形成してもよい。

請求項５、６の発明によれば、繊維混練ステージを構成するフライトが１条のみの単状構造、あるいは２条以上の多条構造に拘らず、第２繊維混練ステージにおいて第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)を、第１繊維混練ステージにおいて第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)よりも大きい、任意の値に設定することができる。

請求項７の発明によれば、前述したスクリューの形状による効果に基づいて、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を、現状のダイレクトロービング法による場合よりもさらに長くすることができる上、繊維長を長くすることで低下しがちな強化繊維の分散性をも向上することができる。そして高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体を製造することができる。

本発明の射出成形機の、実施の形態の一例の概略を説明する、ベース樹脂の搬送方向に沿う断面図である。 図１の例の射出成形機に組み込まれるスクリューの、具体的な外観の一例を示す正面図である。 図(a)は、図２のスクリューのうち第１繊維混練ステージの一部を、ベース樹脂の搬送方向に沿って拡大して示す断面図、図(b)は、第２繊維混練ステージの一部を、ベース樹脂の搬送方向に沿って拡大して示す断面図、図(c)は、第２繊維混練ステージの変形例の一部を、ベース樹脂の搬送方向に沿って拡大して示す断面図である。 図(a)は、第２繊維混練ステージの、さらに他の変形例の一部を、ベース樹脂の搬送方向に沿って拡大して示す正面図、図(b)は、上記変形例の一部を、ベース樹脂の搬送方向と交差方向に沿って拡大して示す断面図、図(c)は、さらに他の変形例の一部を、ベース樹脂の搬送方向と交差方向に沿って拡大して示す断面図である。 図(a)は、図１の例の射出成形機に組み込まれるスクリューの、他の例の一部を拡大して示す正面図、図(b)は、図１の例の射出成形機に組み込まれるスクリューの、さらに他の例の一部を拡大して示す正面図である。 本発明の実施例、比較例で製造した樹脂成形体における、強化繊維の数平均繊維長を測定した結果を示すグラフである。 本発明の実施例、比較例で製造した樹脂成形体の、引張強さを測定した結果を示すグラフである。

〈射出成形機〉
図１は、本発明の射出成形機１の、実施の形態の一例の概略を説明する、ベース樹脂２の搬送方向Ｆに沿う断面図である。

図１を参照して、射出成形機１は、ベース樹脂２を、図中に白抜きの矢印で示す搬送方向Ｆに搬送しながら加熱して可塑化させるシリンダ３を含んでいる。シリンダ３は、筒状に形成されている。

シリンダ３の、搬送方向Ｆの上流側（図では右側）の基端付近には、たとえば、ペレット状とされたベース樹脂２を収容するホッパ４が、樹脂供給装置５を介して接続されている。樹脂供給装置５は、ホッパ４に収容されるベース樹脂２を、たとえば、あらかじめ設定された供給量で、シリンダ３に供給する樹脂供給部の一例である。

シリンダ３の、搬送方向Ｆの下流側（図では左側）の先端部にはノズル６が接続され、当該ノズル６を介して、製造する樹脂成形体７の形状に対応した金型８が接続されている。ノズル６は、図に示すように少なくとも射出成形時には、金型８のスプルーに接続される。

シリンダ３の外周には、シリンダ３内を搬送されるベース樹脂２を加熱して可塑化させるための筒状のヒータ９が、ベース樹脂２の搬送方向Ｆに沿って複数個、シリンダ３の外周を囲むように設けられている。複数のヒータ９は、たとえば、一括して温度調整してもよいし、それぞれ個別に温度調整してもよい。

シリンダ３内には、シリンダ３内でベース樹脂２を混練しながら、上記搬送方向Ｆに搬送するためのスクリュー１０が設けられている。スクリュー１０は、シリンダ３の略全長に亘る回転軸１１と、回転軸１１の外周面から外方に突設された、らせん状のフライト１２とを含んでいる。回転軸１１とフライト１２とは、たとえば、一体に形成されている。

スクリュー１０は、回転軸１１の中心軸を、シリンダ３の軸線Ｘと一致させて、シリンダ３内に、上記軸線Ｘを中心として回転可能に挿通されている。

回転軸１１は、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの略全長に亘って、シリンダ３の内周面より小径とされている。

フライト１２の、径方向の外縁は、軸線Ｘと直交する平面への投影形状が、軸線Ｘを中心とする円形とされ、フライト１２の円形は、回転軸１１と同心状に配設されている。

またフライト１２の円形の外径は、シリンダ３の内周面の内径より僅かに小径とされている。そのため、回転軸１１の中心軸を、シリンダ３の軸線Ｘと一致させた図の配設状態において、フライト１２の、径方向の外縁は、シリンダ３の内周面と、その全周に亘って、所定のクリアランス（図３(a)〜(c)中のＣ１）を隔てて対峙している。

またスクリュー１０の外周には、回転軸１１の外周面とフライト１２との間に、シリンダ３の内周面との間でベース樹脂２を収容し、搬送するためのらせん状の凹溝１３が構成されている。

ベース樹脂２は、ホッパ４から、樹脂供給装置５を介して凹溝１３内に供給される。

スクリュー１０は、図示しない回転機構により、図中に実線の矢印で示すように一方向に回転される。そうすると、ホッパ４から凹溝１３内に供給されたベース樹脂２は、スクリュー１０の回転に伴って、フライト１２からせん断力を受けて混練されながら、白抜きの矢印で示す搬送方向Ｆに搬送されるとともに、ヒータ９からの熱によって加熱されて、徐々に可塑化される。

シリンダ３の、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの途中には、その内外を繋いで、長尺のロービング１４をシリンダ３内に連続的に供給するための繊維供給部としての繊維供給口１５が設けられている。

シリンダ３内を搬送途中のベース樹脂２中に、上記繊維供給口１５を通して連続的に供給されたロービング１４は、スクリュー１０の回転に伴ってフライト１２からせん断力を受けて、個々の強化繊維に解繊されながら、ベース樹脂２と混練される。これにより、繊維供給口１５からノズル６に達するまでの間のシリンダ３内で、樹脂成形体７のもとになる繊維強化樹脂１６が調製される。

スクリュー１０は、調製された射出成形前の繊維強化樹脂１６の量が徐々に増加するのに合わせて、シリンダ３内を、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの上流側に徐々に移動される。これにより、シリンダ３の、ノズル６が接続された先端部側に、調製された繊維強化樹脂１６が蓄積される。

そして、ノズル６を介してシリンダ３に金型８が接続された状態で、スクリュー１０が、上記搬送方向Ｆの下流側に移動される。そうすると、シリンダ３の上記先端部側に蓄積された繊維強化樹脂１６が、ノズル６を通して射出され、金型８の型内空間に充填されて、樹脂成形体７が製造される。

繊維供給口１５は、ベース樹脂２を加熱して可塑化させた際に発生するガスや水分等を除去するベント口としても機能する。

金型８は、図１の例では、樹脂成形体７の外観形状に対応した外型（キャビティ）８ａと、樹脂成形体７の内部形状に対応した内型（コア）８ｂとを含んでいる。しかし、製造する樹脂成形体７の形状に応じて、金型８の形状や構造は、任意に設定することができる。

図２は、図１の例の射出成形機１に組み込まれるスクリュー１０の、具体的な外観の一例を示す正面図である。

図２を参照して、スクリュー１０は、１本の円柱状に形成されており、図中に白矢印で示すベース樹脂２の搬送方向Ｆの上流側から下流側へかけて順に、図示しない回転機構との接続部１７、本体部１８、およびノズル６に臨む先端部１９を含んでいる。

本体部１８の、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの途中の位置には、たとえば、十分に可塑化されていないベース樹脂が搬送方向Ｆの下流側に搬送されるのを抑制したりするためのダルメージ２０が設けられている。

また本体部１８の、ダルメージ２０より上記搬送方向Ｆの上流側の領域は、樹脂供給装置５から供給されたベース樹脂を、スクリュー１０の回転に伴って上記搬送方向Ｆに搬送しながら加熱して可塑化させるための可塑化ステージＳ１とされている。可塑化ステージＳ１では、１条のフライト１２が、一定のピッチ幅Ｐ１で形成されている。

また本体部１８の、ダルメージ２０より上記搬送方向Ｆの下流側の領域は、繊維供給口１５から供給されたロービング１４を、スクリュー１０の回転に伴って、その周囲に巻き付けながらシリンダ３内に連続的に引き込んで、可塑化されたベース樹脂と混練して繊維強化樹脂１６を調製する繊維混練ステージＳ２とされている。

本体部１８を構成する上記各部は、先に説明した射出成形の一連の動作に伴ってスクリュー１０がシリンダ３内を搬送方向Ｆの上流側、下流側に移動しても、繊維混練ステージＳ２のうちダルメージ２０の近傍の領域が、常に繊維供給口１５に臨むように、それぞれの形成位置と軸方向の長さが設定されている。これにより、繊維供給口１５から供給されたロービング１４を繊維混練ステージＳ２にスムースに供給して、ベース樹脂２と混練することができる。

繊維混練ステージＳ２は、前述したように、ベース樹脂の搬送方向Ｆの上流側の第１繊維混練ステージＳ２ａと、それより下流側の第２繊維混練ステージＳ２ｂとを備えている。

図３(a)は、図２のスクリュー１０のうち第１繊維混練ステージＳ２ａの一部を、ベース樹脂２の搬送方向Ｆに沿って拡大して示す断面図である。

図２および図３(a)を参照して、上記第１繊維混練ステージＳ２ａは、３条の第１フライト１２ａ〜１２ｃを備えた多条構造とされている。

各第１フライト１２ａ〜１２ｃの、径方向の外縁は、シリンダ３の内周面３ａと、その全周に亘って、所定のクリアランスＣ１を隔てて対峙している。

クリアランスＣ１は、シリンダ３内でのスクリュー１０の回転を許容し、かつスクリュー１０が振れ回りしてもシリンダ３の内周面３ａと接触するのを抑制しうる寸法に設定されている。

またクリアランスＣ１は、前述したようにベース樹脂２や強化繊維の通過を完全に制限する寸法ではないが、上記ベース樹脂２、および強化繊維の通過を抑制しながら、スクリュー１０の回転に伴って、上記ベース樹脂２、および強化繊維を、搬送方向Ｆに搬送しうる寸法に設定されている。

クリアランスＣ１は、とくに限定されないが、たとえば、０．０５ｍｍ以上であるのが好ましく、０．５ｍｍ以下、とくに０．２ｍｍ以下であるのが好ましい。これに対して、強化繊維の直径は、たとえば、５〜５０μｍ程度である。

また、各第１フライト１２ａ〜１２ｃは、可塑化ステージＳ１の、１条のフライト１２のピッチ幅Ｐ１よりも大きい一定のピッチ幅Ｐ２（＞Ｐ１）で、当該ピッチ幅Ｐ２の１／３ずつベース樹脂の搬送方向Ｆにずらして、当該搬送方向Ｆに等間隔に形成されている。

第１フライト１２ａ〜１２ｃのピッチ幅Ｐ２を、上記のようにＰ２＞Ｐ１とすると、ベース樹脂２の搬送速度が、ダルメージ２０より下流側（繊維混練ステージＳ２側）において上流側（可塑化ステージＳ１側）より速くなる、および／またはベース樹脂２の搬送量が、ダルメージ２０より下流側において上流側より多くなる。

そのため、シリンダ３内を搬送途中のベース樹脂２が繊維供給口１５から漏出する、いわゆるベントアップの発生が抑制される。

なおベントアップの発生を抑制するためには、上述したピッチ幅を調整することに加えて、たとえば、下記のいずれか１種または２種以上の手段を併用してもよい。
・ スクリュー１０の、回転軸１１の外径を調整して、ダルメージ２０に隣接するフライト１２間の凹溝１３の、径方向の深さを、ダルメージ２０より下流側（繊維混練ステージＳ２側）の凹溝１３において上流側（可塑化ステージＳ１側）の凹溝１３より大きくする。
・ ヒータ９による加熱温度を、繊維供給口１５の上流側と下流側で異なる温度に設定する。
・ ホッパ４からのベース樹脂２の供給量を、樹脂供給装置５によって調整する。
・ その他、従来知られている、ベントアップの発生を抑制する手法を採用する。

図３(b)は、図２のスクリュー１０のうち第２繊維混練ステージＳ２ｂの一部を、ベース樹脂２の搬送方向Ｆに沿って拡大して示す断面図である。

図２および図３(b)を参照して、第２繊維混練ステージＳ２ｂは、第１繊維混練ステージＳ２ａから連続する、同じピッチ幅Ｐ２と同じ形成間隔を有する３条のフライトを備えた多条構造とされている。

ただし、第２繊維混練ステージＳ２ｂでは、１条の第１フライト１２ａを残して、他の２条の第１フライト１２ｂ、１２ｃに代えて、第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′が、上記他の２条の第１フライト１２ｂ、１２ｃに連続して設けられている。

第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′は、径方向の外縁と、シリンダ３の内周面３ａとのクリアランスＣ２が、それぞれ第１フライト１２ａ〜１２ｃのクリアランスＣ１よりも大きく（Ｃ２＞Ｃ１）されている。詳しくは、クリアランスＣ２は、ベース樹脂２や強化繊維の通過を許容しうる寸法に設定される。

クリアランスＣ２は、とくに限定されないが、たとえば、０．８ｍｍ以上、とくに１ｍｍ以上であるのが好ましい。

これにより、残された１条の第１フライト１２ａ間の３つの凹溝１３を、第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′の、クリアランスＣ２を設けることで径方向の外縁の外側に形成される間隙を介して一つに繋いで、１条の第１フライト１２ａ間に、より大きい空間を構成することができる。

そして、当該空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)を、第１繊維混練ステージＳ２ａにおける、１つの凹溝１３によって構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)よりも大きくして、式(Ｉ)を満足させることができる。

そのため、前述したように、残された１条の第１フライト１２ａ間の空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)によって規定される空間容積を大きくし、乱流の影響を小さくして、強化繊維の折損を抑制することができる。そして、樹脂成形体７中に含まれる強化繊維の繊維長を、現状よりもさらに長くすることができる。

したがって、第１繊維混練ステージＳ２ａにおいて、繊維供給口１５から供給された直後のロービング１４を、個々の強化繊維に良好に解繊させて、ベース樹脂中に均一に分散できることと相まって、より高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体７を製造することが可能となる。

第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′は、たとえば、あらかじめ第１繊維混練ステージＳ２ａの第１フライト１２ｂ、１２ｃと連続して同寸法に形成した２条のフライトの外縁を研削加工等するだけで形成することができ、加工が容易である。

しかも、研削加工等の加工量を調整するだけで、残された１条の第１フライト１２ａ間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)を、容易に、任意の値に設定することもできる。

ただし第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′は、あとから研削加工等して形成するのではなく、あらかじめ、上記所定のクリアランスＣ２を有する高さに形成してもよい。

なお図の例では、第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′のクリアランスＣ２を同じ寸法に設定していたが、それぞれの第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′で、クリアランスＣ２を違えてもよい。ただし、加工の容易性等を考慮すると、それぞれの第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′で、クリアランスＣ２を同じにするのが好ましい。

図３(c)は、第２繊維混練ステージＳ２ｂの変形例の一部を、ベース樹脂２の搬送方向Ｆに沿って拡大して示す断面図である。

図２、図３(c)を参照して、この例では、第２繊維混練ステージＳ２ｂにおいて、１条の第１フライト１２ａを残して、他の２条の第１フライト１２ｂ、１２ｃが省略されている。

これにより、残された１条の第１フライト１２ａ間の３つの凹溝１３を、一つの大きな凹溝１３として、１条の第１フライト１２ａ間に、より大きい空間を形成することができる。そして、当該空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)を、第１繊維混練ステージＳ２ａにおける、１つの凹溝１３によって構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２) よりも大きくして、式(Ｉ)を満足させることができる。

そのため、やはり乱流の影響を小さくして、強化繊維の折損を抑制し、樹脂成形体７中に含まれる強化繊維の繊維長を、現状よりもさらに長くすることができる。

そして、第１繊維混練ステージＳ２ａにおいて、繊維供給口１５から供給された直後のロービング１４を、個々の強化繊維に良好に解繊させて、ベース樹脂中に均一に分散できることと相まって、より高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体７を製造することが可能となる。

なお図３(c)の例では、第１フライト１２ｂ、１２ｃを両方とも省略していたが、このうち一方のみ省略して他方は、図３(b)の例と同様に、シリンダ３の内周面３ａとのクリアランスＣ２の大きい第２フライトとしてもよい。

第１フライト１２ｂ、１２ｃを省略するには、たとえば、あらかじめ第１繊維混練ステージＳ２ａの第１フライト１２ｂ、１２ｃと連続して同寸法に形成した２条のフライトを研削加工等して除去するだけでよく、加工が容易である。

ただし第１フライト１２ｂ、１２ｃは、あとから研削加工等して除去するのではなく、あらかじめ形成するのを省略してもよい。

図４(a)は、第２繊維混練ステージＳ２ｂの、さらに他の変形例の一部を、ベース樹脂２の搬送方向Ｆに沿って拡大して示す正面図、図４(b)は、上記変形例の一部を、ベース樹脂２の搬送方向Ｆと交差方向に沿って拡大して示す断面図である。

図２、図４(a)(b)を参照して、この例では、第２繊維混練ステージＳ２ｂは、第１繊維混練ステージＳ２ａから連続する、同じピッチ幅Ｐ２と同じ形成間隔を有する３条のフライトを備えた多条構造とされている。

ただし、第２繊維混練ステージＳ２ｂでは、１条の第１フライト１２ａを残して、他の２条の第１フライト１２ｂ、１２ｃに代えて、第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′が、他の２条の第１フライト１２ｂ、１２ｃに連続して設けられている。

第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′は、図中に白矢印で示すベース樹脂２の搬送方向Ｆの上流側と下流側とを繋ぐ切欠２１を備えており、当該切欠２１を介して、ベース樹脂２、および強化繊維の通過が許容されている。

これにより、残された１条の第１フライト１２ａ間の３つの凹溝１３を、切欠２１を介して一つに繋いで、１条の第１フライト１２ａ間に、より大きい空間を構成することができる。そして、当該空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)を、第１繊維混練ステージＳ２ａにおける、１つの凹溝１３によって構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)よりも大きくして、式(Ｉ)を満足させることができる。

そのため、やはり乱流の影響を小さくして、強化繊維の折損を抑制し、樹脂成形体７中に含まれる強化繊維の繊維長を、現状よりもさらに長くすることができる。

そして、第１繊維混練ステージＳ２ａにおいて、繊維供給口１５から供給された直後のロービング１４を、個々の強化繊維に良好に解繊させて、ベース樹脂中に均一に分散できることと相まって、より高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体７を製造することが可能となる。

なお切欠２１を、図では第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′の周方向の１箇所のみ示しているが、切欠２１は、周方向の複数か所に、等角度で、あるいは不等角度で、任意に設けることができる。

また、切欠２１の大きさも、任意に設定することができる。

たとえば、図の例では切欠２１は、スクリュー１０の回転軸１１の中心軸を中心とする開角度θ１の範囲に亘って、フライト１２ｂ、１２ｃの径方向の外縁から回転軸１１の外周面に達する範囲に設けられている。

切欠２１の開角度θ１は、０°を超え、３６０°未満の任意の範囲に設定することができる。また、図４(c)に示すように切欠２１は、第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′の径方向の外縁から、当該１２ｂ、１２ｃの径方向の途中までの範囲に設けてもよい。

切欠２１は、フライト１２ｂ、１２ｃの外縁を研削加工等して形成することができ、形成する切欠２１の数や大きさを上記のように調整するだけで、残された１条の第１フライト１２ａ間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)を、容易に、任意の値に設定することもできる。

ただし切欠２１は、あとから研削加工等して形成するのではなく、第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′を、あらかじめ、上記所定の切欠２１を備えた形状に形成してもよい。

なお図４(a)の例では、第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′の両方に切欠２１を備えていたが、このうち一方のみに切欠２１を設けて他方は図３(b)の例と同様に、シリンダ３の内周面３ａとのクリアランスＣ２を大きくしたり、図３(c)の例と同様に省略したりしてもよい。

なお、強化繊維の繊維長をできるだけ長くするためには、上述した空間の縦断面積を調整することに加えて、たとえば、下記のいずれか１種または２種以上の手段を併用してもよい。
・ シリンダ３の内周面３ａと、フライト１２の径方向の外縁とのクリアランスＣ１を調整する。
・ ノズル６のノズル径や、金型８のランナー径等を、通常よりも拡大する。
・ その他、従来知られている、樹脂成形体７中に含まれる強化繊維の繊維長を長くする手法を採用する。

なお、上記各図の例では、繊維混練ステージＳ２のうち少なくとも第２繊維混練ステージＳ２ｂにおいて、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの上流側から下流側へ向けて、回転軸１１の外径が徐々に大きくされている。

これにより、各フライト１２ａ〜１２ｃ間に構成される凹溝１３の、径方向の深さ（図３(a)〜(c)中のＤ１）を、上記搬送方向Ｆの上流側から下流側へ向けて徐々に小さくし、凹溝１３内で発生するせん断力を徐々に高めて、ベース樹脂２と強化繊維とをより強固に結合させることができる。

図５(a)は、図１の例の射出成形機１に組み込まれるスクリュー１０の、他の例の一部を拡大して示す正面図である。

なお図５(a)では、スクリュー１０のうち、ダルメージ２０より、図中に白矢印で示すベース樹脂２の搬送方向Ｆの下流側のみ示しており、上流側は図示していないが、全体は、図２のスクリュー１０と同様に構成されている。

すなわち図２、図５(a)を参照して、この例のスクリュー１０は、１本の円柱状に形成されており、上記搬送方向Ｆの上流側から下流側へかけて順に、接続部１７、本体部１８、およびノズル６に臨む先端部１９を含んでいる。

また本体部１８の、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの途中の位置にはダルメージ２０が設けられており、ダルメージ２０より上流側は、可塑化ステージＳ１とされている。可塑化ステージＳ１では、１条のフライト１２が、一定のピッチ幅Ｐ１で形成されている。

本体部１８の、ダルメージ２０より搬送方向Ｆの下流側の領域は、繊維供給口１５から供給されたロービング１４を、スクリュー１０の回転に伴って、その周囲に巻き付けながらシリンダ３内に連続的に引き込んで、可塑化されたベース樹脂と混練する繊維混練ステージＳ２とされている。

繊維混練ステージＳ２は、前述したように、ベース樹脂の搬送方向Ｆの上流側の第１繊維混練ステージＳ２ａと、それより下流側の第２繊維混練ステージＳ２ｂとを備えている。

第１繊維混練ステージＳ２ａは、３条の第１フライト１２を備えた多条構造とされている。

各第１フライト１２は、ベントアップの発生を抑制するため、可塑化ステージＳ１の、１条のフライト１２のピッチ幅Ｐ１よりも大きい一定のピッチ幅Ｐ２ａ（＞Ｐ１）で、当該ピッチ幅Ｐ２ａの１／３ずつベース樹脂の搬送方向Ｆにずらして、当該搬送方向Ｆに等間隔に形成されている。

第２繊維混練ステージＳ２ｂは、第１繊維混練ステージＳ２ａから連続する、３条の第１フライト１２を備えた多条構造とされている。

ただし、第２繊維混練ステージＳ２ｂでは、各第１フライト１２のピッチ幅Ｐ２ｂが、第１繊維混練ステージＳ２ａにおける各第１フライト１２のピッチ幅Ｐ２ａより大きく（Ｐ２ｂ＞Ｐ２ａ）されている。

より詳しくは、ピッチ幅Ｐ２ｂが、第１繊維混練ステージＳ２ａとの境界部において、ピッチ幅Ｐ２ａより大きくされ、なおかつ先端部１９へ向けて、さらにピッチ幅Ｐ２ｂが徐々に大きくされている。

これにより、第２繊維混練ステージＳ２ｂにおいて、各第１フライト１２間の凹溝１３によって構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)を、第１繊維混練ステージＳ２ａにおいて、各第１フライト１２間の凹溝１３によって構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)よりも大きくして、式(Ｉ)を満足させることができる。

そのため、やはり乱流の影響を小さくして、強化繊維の折損を抑制し、樹脂成形体７中に含まれる強化繊維の繊維長を、現状よりもさらに長くすることができる。

そして、第１繊維混練ステージＳ２ａにおいて、繊維供給口１５から供給された直後のロービング１４を、個々の強化繊維に良好に解繊させて、ベース樹脂中に均一に分散できることと相まって、より高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体７を製造することが可能となる。

なお図５(a)の例においては、３条の第１フライト１２のうち１条を残して、他の２条のフライト１２について、さらに
・ 図３(b)の例と同様に、シリンダ３の内周面３ａとのクリアランスＣ２の大きい第２フライトとする、
・ 図３(c)の例と同様に省略する、および
・ 図４(a)の例と同様に切欠２１を備えた第２フライトとする、
のうちの少なくとも１種としてもよい。

また第１フライト１２を、１条のみの単状構造としてもよい。

また図の例では、繊維混練ステージＳ２を第１繊維混練ステージＳ２ａと第２繊維混練ステージＳ２ｂに分けて、後者の第１フライト１２のピッチ幅Ｐ２ｂを、前者の第１フライト１２のピッチ幅Ｐ２ａより大きくしていた。しかし繊維混練ステージＳ２を２つのステージに分けずに、上流側（ダルメージ２０側）から下流側（先端部１９）へ向けて、連続して、ピッチ幅を徐々に大きくしてもよい。

また図の例では、繊維混練ステージＳ２のうち少なくとも第２繊維混練ステージＳ２ｂにおいて、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの上流側から下流側へ向けて、回転軸１１の外径が徐々に大きくされている。

これにより、各フライト１２間に構成される凹溝１３の、径方向の深さを、上記搬送方向Ｆの上流側から下流側へ向けて徐々に小さくし、凹溝１３内で発生するせん断力を徐々に高めて、ベース樹脂２と強化繊維とをより強固に結合させることができる。

図５(b)は、図１の例の射出成形機１に組み込まれるスクリュー１０の、さらに他の例の一部を拡大して示す正面図である。

この図５(b)でも、やはりスクリュー１０のうち、ダルメージ２０より、図中に白矢印で示すベース樹脂２の搬送方向Ｆの下流側のみ示しており、上流側は図示していないが、全体は、図２のスクリュー１０と同様に構成されている。

すなわち図２、図５(b)を参照して、この例のスクリュー１０は、１本の円柱状に形成されており、上記搬送方向Ｆの上流側から下流側へかけて順に、接続部１７、本体部１８、およびノズル６に臨む先端部１９を含んでいる。

また本体部１８の、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの途中の位置にはダルメージ２０が設けられており、ダルメージ２０より上流側は、可塑化ステージＳ１とされている。可塑化ステージＳ１では、１条のフライト１２が、一定のピッチ幅Ｐ１で形成されている。

本体部１８の、ダルメージ２０より搬送方向Ｆの下流側の領域は、繊維供給口１５から供給されたロービング１４を、スクリュー１０の回転に伴って、その周囲に巻き付けながらシリンダ３内に連続的に引き込んで、可塑化されたベース樹脂と混練する繊維混練ステージＳ２とされている。

繊維混練ステージＳ２は、前述したように、ベース樹脂の搬送方向Ｆの上流側の第１繊維混練ステージＳ２ａと、それより下流側の第２繊維混練ステージＳ２ｂとを備えている。

第１繊維混練ステージＳ２ａは、３条の第１フライト１２を備えた多条構造とされている。

各第１フライト１２は、ベントアップの発生を抑制するため、可塑化ステージＳ１の、１条のフライト１２のピッチ幅Ｐ１よりも大きい一定のピッチ幅Ｐ２ａ（＞Ｐ１）で、当該ピッチ幅Ｐ２ａの１／３ずつベース樹脂の搬送方向Ｆにずらして、当該搬送方向Ｆに等間隔に形成されている。

また図の例では、第１繊維混練ステージＳ２ａにおいて、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの上流側から下流側へ向けて、回転軸１１の外径が徐々に大きくされている。

これにより、各第１フライト１２間に構成される凹溝１３の、径方向の深さＤ２ａを、上記搬送方向Ｆの上流側から下流側へ向けて徐々に小さくし、凹溝１３内で発生するせん断力を徐々に高めて、ベース樹脂２と強化繊維とを、より強固に結合させることができる。

第２繊維混練ステージＳ２ｂは、第１繊維混練ステージＳ２ａから連続する、３条の第１フライト１２を備えた多条構造とされている。

ただし、第２繊維混練ステージＳ２ｂでは、ベース樹脂２の搬送方向Ｆの上流側から下流側へ向けて、回転軸１１の外径が徐々に小さくされている。

これにより、各第１フライト１２間に構成される凹溝１３の、径方向の深さＤ２ｂが、上記下流側へ向けて徐々に大きくされて、第１繊維混練ステージＳ２ａの、とくに搬送方向Ｆの下流側の領域における上記凹溝１３の深さＤ２ａよりも大きく（Ｄ２ｂ＞Ｄ２ａ）されている。

そのため、第２繊維混練ステージＳ２ｂにおいて、各第１フライト１２間の凹溝１３によって構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)を、第１繊維混練ステージＳ２ａにおいて、各第１フライト１２間の凹溝１３によって構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)よりも大きくして、式(Ｉ)を満足させることができる。

したがって、やはり乱流の影響を小さくして、強化繊維の折損を抑制し、樹脂成形体７中に含まれる強化繊維の繊維長を、現状よりもさらに長くすることができる。

そして、第１繊維混練ステージＳ２ａにおいて、繊維供給口１５から供給された直後のロービング１４を、個々の強化繊維に良好に解繊させて、ベース樹脂中に均一に分散できることと相まって、より高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体７を製造することが可能となる。

なお図５(b)の例においては、３条の第１フライト１２のうち１条を残して、他の２条のフライト１２について、さらに
・ 図３(b)の例と同様に、シリンダ３の内周面３ａとのクリアランスＣ２の大きい第２フライトとする、
・ 図３(c)の例と同様に省略する、および
・ 図４(a)の例と同様に切欠２１を備えた第２フライトとする、
のうちの少なくとも１種としてもよい。

また図５(b)の例、もしくは、それに上記３種のうちの１種を組み合わせた上に、さらに図５(a)の例と同様に、３条の第１フライト１２のピッチ幅を大きくしてもよい。

また第１フライト１２を、１条のみの単状構造としてもよい、
また図の例では、繊維混練ステージＳ２を第１繊維混練ステージＳ２ａと第２繊維混練ステージＳ２ｂに分けて、後者の凹溝１３の深さＤ２ｂを、前者の凹溝１３の深さＤ２ａより大きくしていた。しかし繊維混練ステージＳ２を２つのステージに分けずに、上流側（ダルメージ２０側）から下流側（先端部１９）へ向けて、連続して、凹溝１３の深さを徐々に大きくしてもよい。

〈樹脂成形体の製造方法〉
上記いずれかのスクリュー１０を含む射出成形機１と、金型８とを用いて、本発明の製造方法によって樹脂成形体７を製造するためには、まずホッパ４に、ベース樹脂２を供給する。また、長尺の連続したロービング１４を用意する。

ベース樹脂２としては、樹脂成形体７の形成材料である繊維強化樹脂１６を構成し得る、種々の樹脂が使用可能である。とくに、前述した強度や剛性、耐摩耗性等が求められる樹脂成形体７を形成するためのベース樹脂２としては、たとえば、ポリアミド（ＰＡ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。

ポリアミドの具体例としては、たとえば、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ１２、ＰＡ６１２、ＰＡ６１０、ＰＡ１１、ＰＡ４１０等の脂肪族ポリアミドや、ＰＡ６Ｔ、ＰＡ９Ｔ、ＰＡ１０Ｔ、ＰＡＭＸＤ６等の芳香族ポリアミド等が挙げられる。ベース樹脂２は、従来同様に、ペレット状等として供給すればよい。

ポリアミドは、たとえば、製造した樹脂成形体７を非酸化性雰囲気中で加熱することにより、末端に残留するカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）とアミノ基（−ＮＨ_２）との反応によって高分子量化される。また、上記の加熱によってカルボキシル基およびアミノ基が強化繊維と反応して、当該強化繊維と強固に密着される。

かかる反応を促進するため、ポリアミドには、反応助剤を配合してもよい。

反応助剤としては、たとえば、カルボジイミド等が挙げられる。カルボジイミドは、分子中のカルボジイミド基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−）の作用によって、ポリアミドの末端のカルボキシル基とアミノ基の反応を進行させたり、カルボキシル基およびアミノ基を強化繊維と反応させたり、それ自体がカルボキシル基およびアミノ基と反応したりする。そのため、カルボジイミドによれば、ポリアミドを高分子量化することができる。また、ポリアミドと強化繊維の密着性を向上することもできる。

カルボジイミドとしては、分子中にカルボジイミド基を有する化合物であれば、とくに制限されず、カルボジイミド基を１つ有するモノカルボジイミドであってもよいし、カルボジイミド基を複数有するポリカルボジイミドであってもよい。また、脂肪族系カルボジイミド、芳香族系カルボジイミド、カルボジイミド変性体等の、種々のカルボジイミドが使用可能である。

カルボジイミドの配合割合は、とくに限定されないが、繊維強化樹脂１６の調製に用いる原料の総量中の０．５質量％以上であるのが好ましく、４質量％以下であるのが好ましい。

カルボジイミドは、たとえば、単体で供給してもよいし、ポリアミドとドライブレンドしたマスターバッチとして供給してもよい。

ロービング１４を構成する強化繊維としては、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が挙げられる。ロービング１４は、従来同様に、これらの強化繊維を集束剤によって集束して作製される。

すなわち、ロービング１４は、たとえば、液状の集束剤を、塗布ローラ等を用いて強化繊維に塗布し、高温乾燥させて集束したストランドを、さらに所定の本数、引き揃えて巻き取る等して作製することができる。

次いで、本発明の製造方法では、複数のヒータ９を、たとえば、それぞれ個別に温度管理しながら樹脂供給装置５を作動させて、ホッパ４に収容されたベース樹脂２を、あらかじめ設定された供給量でもって、シリンダ３に供給を開始する。そうすると、供給されたベース樹脂２は、前述したように、スクリュー１０の回転に伴ってフライト１２からせん断力を受けて混練されながら、白抜きの矢印で示す搬送方向Ｆに搬送されるとともに、ヒータ９からの熱によって加熱されて、徐々に可塑化される。

この状態で、シリンダ３内を搬送途中のベース樹脂２中に、ロービング１４を、繊維供給口１５を通して、連続的に供給する。そうすると、供給されたロービング１４が、スクリュー１０の回転に伴ってフライト１２からのせん断力を受けて、個々の強化繊維に解繊されながら、ベース樹脂２と混練される。これにより、繊維供給口１５からノズル６に達するまでの間のシリンダ３内で、樹脂成形体７のもとになる繊維強化樹脂１６が調製される。

調製された繊維強化樹脂１６は、前述したように、ノズル６を通して、金型８の、キャビティ８ａとコア８ｂとの間の型内空間に注入され、充填される。そして、型内空間の形状に対応した樹脂成形体７が成形される。

このあと、金型８から取り出した樹脂成形体７を、必要に応じて、非酸化性雰囲気中で加熱したり、あるいは大気中でアニールしたりすることにより、樹脂成形体７が製造される。

非酸化性雰囲気としては、たとえば、減圧雰囲気、不活性ガス雰囲気、減圧雰囲気＋不活性ガス雰囲気等が挙げられる。

上記の製造方法によれば、前述したスクリュー１０の形状による効果に基づいて、樹脂成形体７中に含まれる強化繊維の繊維長を、現状のダイレクトロービング法による場合よりもさらに長くすることができる。そして、高強度でかつ高剛性で、しかも耐摩耗性や耐疲労特性等にも優れた樹脂成形体７を製造することができる。

なお、以上で説明した各図の例において、たとえば、繊維混練ステージＳ２のフライト１２は、３条には限定されず、１条、２条、または４条以上としてもよい。また、可塑化ステージＳ１のフライト１２は、２条以上の多条構造としてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で、種々の設計変更を施すことができる。

以下に、本発明を、実施例、比較例に基づいてさらに説明するが、本発明の構成は、これらの実施例、比較例によって限定されるものではない。

〈実施例１〉
図１の射出成形機１を用いて、国際標準化機構規格ＩＳＯ３１６７において規定された、ＩＳＯ多目的試験片Ａ形（厚み：４ｍｍ、狭い部分の幅：１０ｍｍ）を、樹脂成形体７として製造した。

すなわち、長尺のロービング１４を、射出成形機１のシリンダ３内を搬送途中のベース樹脂２中に、長尺のまま連続的に供給して繊維強化樹脂１６を調製し、シリンダ３の先端にノズル６を介して接続された金型８の型内空間に充填して樹脂成形体７を成形した。

ベース樹脂２としては、非強化のＰＡ６６〔旭化成(株)製のレオナ（登録商標）１４０２Ｓ〕を用い、ロービング１４としては、ガラス繊維を集束剤によって集束したロービングを用いた。ガラス繊維の割合は、ガラス繊維とベース樹脂の総量の３０質量％とした。

スクリュー１０としては、下記の構造を有するものを用いた。

（可塑化ステージＳ１）
図２に示すように、１条のフライト１２（幅：３．３ｍｍ）を、一定のピッチ幅Ｐ１（＝２８ｍｍ）で形成した。

（第１繊維混練ステージＳ２ａ）
図３(a)に示すように、３条の第１フライト１２ａ〜１２ｃ（いずれも幅：３．３ｍｍ）を、それぞれピッチ幅Ｐ２（＝４５ｍｍ）で、当該ピッチ幅Ｐ２の１/３ずつベース樹脂の搬送方向Ｆにずらして、当該搬送方向Ｆに等間隔に形成した多条構造とした。１つの凹溝１３の深さは５．５ｍｍ、幅は１１．７ｍｍ、当該１つの凹溝１３によって構成される空間の縦断面積Ａ２ａは６４．４ｍｍ^２であった。

（第２繊維混練ステージＳ２ｂ）
第１繊維混練ステージＳ２ａと同じ３条の第１フライト１２ａ〜１２ｃのうち、１条の第１フライト１２ａを残して、他の２条の第１フライト１２ｂ、１２ｃの径方向の外縁を研削加工して、第２フライト１２ｂ′、１２ｃとした。

第２フライト１２ｂ′、１２ｃ′のクリアランスＣ２は、第１繊維混練ステージＳ２ａにおける第１フライト１２ａ〜１２ｃ、および第２繊維混練ステージＳ２ｂにおける残された１条の第１フライト１２ａのクリアランスＣ１より２ｍｍ大きくした。

また、回転軸１１の直径を、テーパー部を介して徐々に太くして、ノズル６に臨む先端部１９の近傍で、凹溝の深さを３．３ｍｍとした。

残された１条のフライト１２ａ間の幅は４１．７ｍｍ、残された１条のフライト１２ａ間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂは、第１繊維混練ステージＳ２ａに続く、深さ５．５ｍｍの領域で２０６．３ｍｍ^２、先端部１９の近傍で１２９．０ｍｍ^２であった。

〈比較例１〉
第２繊維混練ステージＳ２ｂの３条の第１フライト１２ａ〜１２ｃを、いずれも研削加工せずに同じ高さのままとして、３つの凹溝１３を繋がなかった従来のスクリュー１０を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、同形状、同寸法の樹脂成形体７を製造した。

個々の凹溝１３によって構成される空間の縦断面積は、第１繊維混練ステージＳ２ａと、それに続く第２繊維混練ステージＳ２ｂの、深さ５．５ｍｍの領域で６４．４ｍｍ^２、ノズル６に臨む先端部１９の近傍の、深さ３．３ｍｍの領域で３８．６ｍｍ^２であった。

〈強化繊維の繊維長の測定〉
実施例１、比較例１で製造した樹脂成形体中の、強化繊維の数平均繊維長（ｍｍ）を、下記の方法によって求めた。

すなわち、樹脂成形体を、灰化炉を用いて、大気雰囲気（窒素および酸素雰囲気）下で燃焼させた後、残渣として残ったガラス繊維を無作為に抽出して繊維長を測定し、その数平均値を、数平均繊維長（ｍｍ）として求めた。

その結果、図６に示すように、実施例１によれば、比較例１に比べて、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を長くできることが判った。

〈引張強度測定〉
各実施例、比較例で製造した樹脂成形体（ＩＳＯ多目的試験片Ａ形）の引張強度を、国際標準化機構規格ＩＳＯ５２７所載の測定方法に則って測定した。

その結果、図７に示すように、実施例１によれば、比較例１に比べて、樹脂成形体の引張強度を向上できることが判った。

本出願は、２０１８年３月１５日に日本国特許庁に提出された特願２０１８−４８３０９号に対応しており、この出願の全開示は、個々に引用により組み込まれるものとする。

本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは、本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明は、これらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。

１：射出成形機、２：ベース樹脂、３：シリンダ、３ａ：内周面、５：樹脂供給装置（樹脂供給部）、６：ノズル、７：樹脂成形体、８：金型、１０：スクリュー、１２：フライト、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：第１フライト、１２ｂ′、１２ｃ′：第２フライト、１３：凹溝、１４：ロービング、１５：繊維供給口（繊維供給部）、１６：繊維強化樹脂、２１：切欠、Ｃ１、Ｃ２：クリアランス、Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ：深さ、Ｆ：搬送方向、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ：ピッチ幅、Ｓ２：繊維混練ステージ、Ｓ２ａ：第１繊維混練ステージ、Ｓ２ｂ：第２繊維混練ステージ、Ｘ：軸線

Claims (7)

1. 基端側に、ベース樹脂が供給される樹脂供給部を備え、先端部に、可塑化した前記ベース樹脂を射出するノズルを備えているとともに、前記樹脂供給部と前記先端部との間には、強化繊維からなる長尺のロービングが連続的に供給される繊維供給部を有する筒状のシリンダと、
   外周にらせん状のフライトを備え、前記シリンダ内に、中心軸を前記シリンダの軸線と一致させて、当該軸線を中心として回転可能に挿通されたスクリューとを含み、
   前記スクリューは、前記回転に伴って、前記ベース樹脂を、前記基端側から前記先端部へ向かう搬送方向に搬送しながら、前記繊維供給部から供給される前記ロービングを、前記シリンダ内に連続的に引き込んで、前記ベース樹脂と混練して繊維強化樹脂を調製する繊維混練ステージを備えているとともに、
   前記繊維混練ステージは、前記フライトとして、前記ベース樹脂、および前記強化繊維の通過を抑制しながら、前記スクリューの回転に伴って前記ベース樹脂、および前記強化繊維を前記搬送方向に搬送する第１フライトを少なくとも備えており、
   前記繊維混練ステージのうち前記ベース樹脂の搬送方向の上流側における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)と、前記搬送方向の下流側における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)とが、式(Ｉ)：
   Ａ２ａ＜Ａ２ｂ (Ｉ)
   を満足している射出成形機。
2. 前記繊維混練ステージのうち前記搬送方向の上流側には、２条以上の前記第１フライトを備える上流側の領域が設けられているとともに、前記上流側の領域より前記搬送方向の下流側の領域では、前記２条以上の第１フライトのうち１条の第１フライトを残して他の第１フライトが省略されることにより、残された１条の前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、２条以上の隣り合う前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足している請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記繊維混練ステージのうち前記搬送方向の上流側には、２条以上の前記第１フライトを備える上流側の領域が設けられているとともに、前記上流側の領域より前記搬送方向の下流側の領域では、前記２条以上の第１フライトのうち１条の第１フライトを残して、他の第１フライトに代えて、残された前記１条の第１フライトよりも前記シリンダの内周面とのクリアランスが大きくされて、前記ベース樹脂、および前記強化繊維の通過を許容する第２フライトが、前記他の第１フライトに連続して設けられることにより、残された１条の前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、２条以上の隣り合う前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足している請求項１または２に記載の射出成形機。
4. 前記繊維混練ステージのうち前記搬送方向の上流側には、２条以上の前記第１フライトを備える上流側の領域が設けられているとともに、前記上流側の領域より前記搬送方向の下流側の領域では、前記２条以上の第１フライトのうち１条の第１フライトを残して、他の第１フライトに代えて、前記搬送方向の上流側と下流側とを繋ぐ切欠を備え、前記切欠を通して前記ベース樹脂、および前記強化繊維の通過を許容する第２フライトが、前記他の第１フライトに連続して設けられることにより、残された１条の前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、２条以上の隣り合う前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の射出成形機。
5. 前記繊維混練ステージのうち前記搬送方向の下流側には、前記搬送方向の上流側の領域より前記第１フライトのピッチ幅が大きい下流側の領域が設けられることにより、前記下流側の領域における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の射出成形機。
6. 前記繊維混練ステージのうち前記搬送方向の下流側には、前記搬送方向の上流側の領域より前記第１フライト間に構成される凹溝の、径方向の深さが大きい下流側の領域が設けられることにより、前記下流側の領域における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ｂ(ｍｍ^２)が、前記上流側の領域における、前記第１フライト間に構成される空間の縦断面積Ａ２ａ(ｍｍ^２)に対して前記式(Ｉ)を満足している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の射出成形機。
7. ベース樹脂と強化繊維とを含む繊維強化樹脂からなる樹脂成形体の製造方法であって、
   前記請求項１ないし６のいずれか１項に記載の射出成形機の前記シリンダに、前記樹脂供給部から前記ベース樹脂を供給し、供給された前記ベース樹脂を、前記スクリューの回転に伴って前記先端部へ向かう前記搬送方向に搬送しながら加熱して可塑化させるとともに、前記繊維供給部から供給された長尺の前記ロービングを、前記スクリューの回転に伴って前記シリンダ内に連続的に引き込んで、前記ベース樹脂と混練して前記繊維強化樹脂を調製する工程、および
   調製した前記繊維強化樹脂を、前記ノズルを介して前記シリンダに接続された金型の型内空間に充填して、前記樹脂成形体を成形する工程
   を含む樹脂成形体の製造方法。

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