WO2015189869A1 - スクリュ、射出成形機、及び、射出成形方法 - Google Patents

スクリュ、射出成形機、及び、射出成形方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015189869A1
WO2015189869A1 PCT/JP2014/003066 JP2014003066W WO2015189869A1 WO 2015189869 A1 WO2015189869 A1 WO 2015189869A1 JP 2014003066 W JP2014003066 W JP 2014003066W WO 2015189869 A1 WO2015189869 A1 WO 2015189869A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flight
screw
stage
resin
fiber
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/003066
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
苅谷　俊彦
宗宏 信田
戸田　直樹
木下　清
雄志 山口
Original Assignee
三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 filed Critical 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社
Priority to US15/115,253 priority Critical patent/US10486351B2/en
Priority to PCT/JP2014/003066 priority patent/WO2015189869A1/ja
Priority to JP2015536698A priority patent/JP5901858B1/ja
Priority to EP14894300.4A priority patent/EP3098052B1/en
Priority to CN201480073788.7A priority patent/CN105934320B/zh
Publication of WO2015189869A1 publication Critical patent/WO2015189869A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/88—Adding charges, i.e. additives
    • B29B7/90—Fillers or reinforcements, e.g. fibres
    • B29B7/905—Fillers or reinforcements, e.g. fibres with means for pretreatment of the charges or fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/47—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/60—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for feeding, e.g. end guides for the incoming material
    • B29B7/603—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for feeding, e.g. end guides for the incoming material in measured doses, e.g. proportioning of several materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/72—Measuring, controlling or regulating
    • B29B7/726—Measuring properties of mixture, e.g. temperature or density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82—Heating or cooling
    • B29B7/826—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0005—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor using fibre reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/47—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
    • B29C45/50—Axially movable screw
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/58—Details
    • B29C45/60—Screws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0058—Liquid or visquous
    • B29K2105/0067—Melt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles

Definitions

  • the present invention relates to injection molding of a resin containing reinforcing fibers.
  • thermoplastic resin is melted by rotation of a screw in a cylinder constituting a plasticizing apparatus, and fibers are mixed or kneaded and then injected into a mold of an injection molding machine.
  • the reinforcing fiber is uniformly dispersed in the resin.
  • the excessively strong shearing force causes the reinforcing fibers to be cut. If it does so, the fiber length after shaping
  • An object of this invention is to provide the screw of the injection molding machine which can eliminate uneven distribution of a reinforced fiber, without giving excessive shear force to a reinforced fiber. Moreover, an object of this invention is to provide an injection molding machine provided with such an injection screw. Furthermore, an object of the present invention is to provide a method for injection molding a resin containing reinforcing fibers using such an injection screw.
  • the present inventors have studied the cause of the uneven distribution of reinforcing fibers and have obtained one conclusion. That is, during the plasticization process of injection molding, as shown in FIG. 8, a large number of reinforcing fibers F are gathered in the screw grooves 301 between the flights 306 of the screw 300 for injection molding arranged inside the cylinder 310. A certain fiber lump is present on the flight pull side 303 and the molten resin M is present on the flight push side 305. Since the viscosity of the molten resin M is relatively high and the molten resin M cannot enter the inside of the fiber lump, the shearing force due to the rotation of the screw 300 using the molten resin M as a medium is not transmitted to the inside of the fiber lump and the fiber lump Opening does not progress.
  • the reinforcing fibers F are injection-molded while remaining in the fiber mass, and the reinforcing fibers F are unevenly distributed in the molded product.
  • 8A indicates the direction in which the screw 300 rotates
  • the white arrow in FIG. 8C indicates the relative direction in the axial direction or circumferential direction of the screw 300 and the cylinder 310 as the screw 300 rotates. The direction of movement is shown. The same applies to later-described embodiments. Therefore, the present inventor has conceived that a part of the molten resin M on the push side 305 of the flight of the screw groove 301 crosses the top T of the flight 306 and flows back to the pull side 303 of the adjacent screw groove 301. . In other words, the reverse flow of the molten resin M is caused to act on the fiber mass so as to promote the opening of the fiber mass.
  • the screw of the present invention based on the above knowledge is provided inside the cylinder of an injection molding machine in which the resin raw material is supplied on the upstream side and the reinforcing fiber is supplied on the downstream side.
  • the screw according to the present invention is characterized in that the flight provided in the second stage includes a resin passage in which a reverse flow of the molten resin raw material occurs from the screw groove on the downstream side of the screw toward the screw groove on the upstream side. .
  • the screw of the present invention is directed so that a reverse flow is generated in the molten resin M by providing the resin passage. Note that the terms upstream or downstream used in the present application are used with reference to the direction in which the resin is conveyed by the screw.
  • the form of the resin passage in the screw of the present invention can be selected from a form A provided continuously in a predetermined range in the flight winding direction and a form B provided in a part of the flight winding direction.
  • the first stage can be selected from either a first form consisting of one flight or a second form consisting of two flights.
  • the second stage in the first form, constitutes a single flight by connecting a large-diameter flight and a small-diameter flight having a relatively small outer diameter.
  • the backflow passage in this embodiment is composed of a gap between the top of the small-diameter flight and the cylinder.
  • the second stage comprises a two-flight flight including a main flight and a subflight provided in a screw groove formed by the main flight, the main flight is a large-diameter flight, and the subflight is Make a small flight.
  • the backflow passage is composed of a gap between the top of the small-diameter flight and the cylinder.
  • the subflight can be provided at a part or a plurality of locations in the axial direction of the screw. Further, in the second embodiment, the subflight can be provided corresponding to a portion to which the reinforcing fiber is supplied. Of course, it can also provide in the position away from the site
  • Form B consists of intermittent flights in which notches are provided in part of the flight so as to lack continuity in the winding direction of the flight, and the resin passage is realized by the third form consisting of these notches. it can.
  • the present invention includes a cylinder in which a discharge nozzle is formed, a screw provided inside the cylinder so as to be rotatable and movable in the direction of the rotation axis, a resin supply unit that supplies resin raw material into the cylinder, and a resin supply unit.
  • the fiber reinforced resin injection molding machine to which the above-mentioned screw is applied is also provided in an injection molding machine provided with a fiber supply section that is provided on the downstream side and supplies reinforcing fibers into a cylinder.
  • the present invention also provides a resin raw material to a cylinder provided with a screw that can be rotated and moved in the direction of the rotation axis, and a reinforcing fiber is supplied downstream of the resin raw material.
  • a fiber reinforced resin injection molding method to which the above-described screw is applied is provided.
  • FIG. 4 is a diagram showing a molten resin M acting on the ridges of the reinforcing fibers F, and FIG.
  • formula) which concerns on this embodiment is shown, (a) is a side view which shows the principal part of a 2nd stage, (b), (c) is provided with a subflight (small diameter flight).
  • FIG. 6 shows still another screw according to the present embodiment (second type 2-2), where (a) is a side view showing the main part of the second stage, and (b) is a portion where a sub flight (small-diameter flight) is provided.
  • (C) is a cross-sectional view of a portion where no subflight is provided, and (d) and (e) are cross-sectional views showing the behavior of the molten resin M and the reinforcing fiber F in (b) and (c), respectively.
  • FIG. 6 shows still another screw (third embodiment) according to the present embodiment
  • (a) is a side view showing the main part of the second stage
  • (b) is a cross section of a portion where a sub flight (small-diameter flight) is provided.
  • (C) is sectional drawing of the part in which the subflight is not provided
  • (d) is sectional drawing which shows the behavior of the molten resin M and the reinforced fiber F in (b), (c), respectively. .
  • a conventional screw is shown, (a) is a side view showing a portion of the second stage, (b) is a sectional view showing a screw groove formed by flight and its vicinity, and (c) is a reinforcing fiber inside the screw groove. It is sectional drawing which shows typically a mode that the lump of molten material and the lump of molten resin exist isolate
  • the injection molding machine 1 As shown in FIG. 1, the injection molding machine 1 according to the present embodiment includes a mold clamping unit 100, a plasticizing unit 200, and a control unit 50 that controls the operation of these units.
  • a mold clamping unit 100 As shown in FIG. 1, the injection molding machine 1 according to the present embodiment includes a mold clamping unit 100, a plasticizing unit 200, and a control unit 50 that controls the operation of these units.
  • the configuration and operation of the mold clamping unit 100 and the outline of the configuration and operation of the plasticizing unit 200 will be described, and then the procedure of injection molding by the injection molding machine 1 will be described.
  • the mold clamping unit 100 is fixed on the base frame 101 and on a sliding member 107 such as a rail or a sliding plate by operating a stationary die plate 105 to which a stationary mold 103 is attached and a hydraulic cylinder 113. And a plurality of tie bars 115 for connecting the fixed die plate 105 and the movable die plate 111 to each other.
  • the fixed die plate 105 is provided with a hydraulic cylinder 117 for clamping a die coaxially with each tie bar 115, and one end of each tie bar 115 is connected to a ram 119 of the hydraulic cylinder 117.
  • Each of these elements performs a necessary operation in accordance with an instruction from the control unit 50.
  • the general operation of the mold clamping unit 100 is as follows. First, the movable die plate 111 is moved to the position of the two-dot chain line in the figure by the operation of the hydraulic cylinder 113 for opening and closing the mold, and the movable mold 109 is brought into contact with the fixed mold 103. Next, the male screw portion 121 of each tie bar 115 and the half nut 123 provided on the movable die plate 111 are engaged to fix the movable die plate 111 to the tie bar 115. Then, the pressure of the hydraulic oil in the oil chamber on the movable die plate 111 side in the hydraulic cylinder 117 is increased, and the fixed mold 103 and the movable mold 109 are tightened. After performing the mold clamping in this way, the molten resin M is injected from the plasticizing unit 200 into the cavity of the mold to form a molded product.
  • the screw 10 of this embodiment is a system which supplies the thermoplastic resin pellet P and the reinforcement fiber F separately to the longitudinal direction of a screw so that it may mention later, the full length of the screw 10 or the total length of the plasticizing unit 200 becomes long.
  • the present embodiment is configured as described above, which can be installed even in a narrow space where a mold clamping device of a toggle link system or a mold clamping cylinder on the back of a movable die plate cannot be installed.
  • the combination of the mold clamping unit 100 having the above is effective for keeping the overall length of the injection molding machine 1 short.
  • the configuration of the mold clamping unit 100 shown here is merely an example, and does not prevent other configurations from being applied or replaced.
  • the hydraulic cylinder 113 is shown as an actuator for opening and closing the mold in the present embodiment, it may be replaced with a combination of a mechanism that converts rotational motion into linear motion and an electric motor such as a servo motor or an induction motor.
  • an electric motor such as a servo motor or an induction motor.
  • a ball screw or a rack and pinion can be used.
  • it may be replaced with a toggle link type clamping unit by electric drive or hydraulic drive.
  • the plasticizing unit 200 includes a cylindrical heating cylinder 201, a discharge nozzle 203 provided at the downstream end of the heating cylinder 201, a screw 10 provided inside the heating cylinder 201, and a fiber supply to which reinforcing fibers F are supplied.
  • the apparatus 213 and the resin supply hopper 207 to which the resin pellet P is supplied are provided.
  • the fiber supply device 213 is connected to a vent hole 206 provided on the downstream side of the resin supply hopper 207.
  • the plasticizing unit 200 includes a first electric motor 209 that moves the screw 10 forward or backward, a second electric motor 211 that rotates the screw 10 forward or backward, and a pellet supply device that supplies the resin pellet P to the resin supply hopper 207. 215.
  • Each of these elements performs a necessary operation in accordance with an instruction from the control unit 50.
  • the screw 10 has a two-stage design similar to a so-called gas vent type screw. Specifically, the screw 10 includes a first stage 21 provided on the upstream side and a second stage 22 connected to the first stage 21 and provided on the downstream side, and the first stage 21 is sequentially supplied from the upstream side.
  • the second stage 22 includes a supply unit 25, a compression unit 26, and a measurement unit 71 in order from the upstream side.
  • the right side is the upstream side
  • the left side is the downstream side. The same applies to later-described embodiments.
  • a first flight 27 is provided on the first stage 21, and a second flight 28 is provided on the second stage 22.
  • the screw grooves between the flights in the supply units 23 and 25 are relatively deep, and the screw grooves between the flights of the compression units 24 and 26 are gradually reduced from the upstream side toward the downstream side.
  • the screw grooves in the weighing units 70 and 71 are set to be the shallowest.
  • the screw groove of the supply unit 25 of the second stage 22 is deeper than the measuring unit 70 of the first stage 21, the molten resin M discharged from the first stage 21 to the supply unit 25 is screwed into the supply unit 25. Can't fill the groove. Thereby, the molten resin M is pressed against the push side 305 by the rotation of the screw 10 and is unevenly distributed.
  • the first flight 27 of the first stage 21 has a flight lead (L1) equal to or less than the flight lead (L2) of the second flight 28 of the second stage 22. That is, it is preferable that L1 ⁇ L2.
  • the flight lead (hereinafter simply referred to as “lead”) refers to the interval between the previous and next flights.
  • the lead L1 of the first flight 27 is preferably 0.4 to 1.0 times, more preferably 0.5 to 0.9 times the lead L2.
  • the second flight 28 includes a large-diameter flight 28A having a large outer diameter and a small-diameter flight 28B having a small outer diameter.
  • the size of the outside diameter here is a relative problem, and the outside diameter (radius) of the small diameter flight 28B is set to be smaller than that of the large diameter flight 28A by ⁇ .
  • the outer diameter of the flight of the screw is set so that the top of the flight can slide on the inner diameter surface of the heating cylinder. As shown in FIGS.
  • the large-diameter flight 28 ⁇ / b> A of the present embodiment corresponds to a flight that can slide on this inner surface
  • the small-diameter flight 28 ⁇ / b> B has a top portion T of the heating cylinder 201. It is formed away from the inner diameter surface.
  • the gap generated there constitutes a resin passage in which the reverse flow of the molten resin M in the present invention occurs.
  • a large-diameter flight 28A, a small-diameter flight 28B, and a large-diameter flight 28A are arranged in this order from the upstream side where the reinforcing fiber F is introduced. The effect of providing the small-diameter flight 28B on the second stage 22 will be described after explaining the injection molding procedure.
  • the lead L2 of the second flight 28 of the second stage 22 is larger than the lead L1 of the first flight 27.
  • the second stage 22 is supplied with the reinforcing fibers F on the rear end side during the plasticizing process.
  • the lead L2 is large, the groove width between the second flights 28 is large, and the gap that can be filled by dropping the reinforcing fibers F becomes large.
  • the number of times the vent hole 206 is blocked by the second flight 28 when the screw 10 is retracted during the plasticizing process and when the screw 10 is advanced during the injection process is reduced.
  • the lead L2 is preferably 1.0 ⁇ D or more, and further 1.2 ⁇ D or more. It is more preferable. By doing so, the reinforcing fiber F can be stably dropped into the groove of the screw 10 during the injection process.
  • D is the inner diameter of the heating cylinder 201.
  • the lead L2 is preferably 2.0 ⁇ D or less, and more preferably 1.7 ⁇ D or less. That is, the lead L2 of the second flight 28 is preferably 1.0 ⁇ D to 2.0 ⁇ D, and more preferably 1.2 ⁇ D to 1.7 ⁇ D.
  • the width of the flight of the second flight 28 is preferably 0.01 to 0.3 times the lead L2 (0.01 ⁇ L2 to 0.3 ⁇ L2).
  • a part or all of the second flights 28 of the second stage 22, particularly the supply unit 25, may be a plurality of flights instead of a single flight. In this case, since the molten resin M discharged from the first stage 21 is divided and distributed into screw grooves partitioned by a plurality of flights, the fiber mass and the molten resin M are respectively in each screw groove.
  • the fiber supply device 213 of this embodiment is provided with a biaxial screw feeder 214 in the heating cylinder 201 to forcibly supply the reinforcing fiber F into the groove of the screw 10.
  • a biaxial screw feeder 214 in the heating cylinder 201 to forcibly supply the reinforcing fiber F into the groove of the screw 10.
  • continuous fibers that is, so-called roving fibers (hereinafter referred to as roving fibers) may be directly fed into the biaxial screw feeder 214, or a predetermined length may be used in advance. Fibers in a chopped strand state (hereinafter referred to as chopped fibers) that have been cut into lengths may be introduced.
  • roving fibers and chopped fibers may be mixed and introduced at a predetermined ratio.
  • the chopped fiber When the chopped fiber is introduced, it may be conveyed to the vicinity of the fiber insertion port of the measuring feeder with the roving fiber, and may be input to the measuring feeder immediately after cutting the roving fiber in the vicinity of the fiber input port.
  • a roving cutter 218 is provided in the vicinity of the fiber insertion port of the biaxial screw feeder 214. The roving cutter 218 cuts the roving fiber into a chopped fiber, and then supplies the chopped fiber to the biaxial screw feeder 214.
  • the general operation of the plasticizing unit 200 is as follows. Please refer to FIG.
  • the reinforcing fiber F supplied from the fiber supply device 213 through the vent hole 206 and the thermoplastic resin supplied from the resin supply hopper 207 are formed.
  • the pellet (resin pellet P) is sent out toward the discharge nozzle 203 at the downstream end of the heating cylinder 201.
  • the timing for starting the supply of the reinforcing fiber F is preferably after the resin pellet P (molten resin M) supplied from the resin supply hopper 207 reaches the vent hole 206 to which the reinforcing fiber F is supplied. .
  • the reinforcing fiber F having poor fluidity and transportability by the screw 10 closes the screw groove, and the molten resin M is transported. This is because the molten resin M may overflow from the vent hole 206 and abnormal wear or damage of the screw 10 may occur.
  • a predetermined amount is injected into a cavity formed between the fixed mold 103 and the movable mold 109 of the mold clamping unit 100.
  • the basic operation of the screw 10 is that the injection is performed by moving forward after the screw 10 is moved backward while receiving the back pressure as the resin pellet P melts.
  • other configurations such as providing a heater for melting the resin pellets P on the outside of the heating cylinder 201 are not prevented from being applied or replaced.
  • the injection molding machine 1 including the above elements performs injection molding according to the following procedure.
  • the injection molding is performed by closing the movable mold 109 and the fixed mold 103 and clamping at a high pressure, and plasticizing the resin pellet P by heating and melting in the heating cylinder 201.
  • a plasticizing step an injection step of injecting and filling the plasticized molten resin M into a cavity formed by the movable mold 109 and the fixed mold 103, and until the molten resin M filled in the cavity is solidified.
  • a holding process to cool, a mold opening process to open the mold, and a take-out process to take out the molded product that has been cooled and solidified in the cavity are carried out, and the above-mentioned processes are performed sequentially or partially in parallel. Thus, one cycle of injection molding is completed.
  • the resin pellet P is supplied from the supply hole 208 corresponding to the resin supply hopper 207 on the upstream side of the heating cylinder 201.
  • the screw 10 is located downstream of the heating cylinder 201, and the screw 10 is moved backward from the initial position while rotating (FIG. 2 (a) "Start plasticization”).
  • the resin pellet P supplied between the screw 10 and the heating cylinder 201 is gradually melted while being heated by receiving a shearing force, and is conveyed downstream.
  • the rotation (direction) of the screw 10 in the plasticizing step is assumed to be normal rotation.
  • the reinforcing fiber F is supplied from the fiber supply device 213.
  • the reinforcing fibers F are kneaded and dispersed in the molten resin M, and are conveyed downstream together with the molten resin M.
  • the resin pellet P and the reinforcing fiber F are conveyed to the downstream side of the heating cylinder 201, and the molten resin M collects together with the reinforcing fiber F on the downstream side of the screw 10.
  • the screw 10 is moved backward by a balance between the resin pressure of the molten resin M accumulated downstream of the screw 10 and the back pressure that suppresses the screw 10 from moving backward. Thereafter, when the amount of molten resin M necessary for one shot is accumulated, the rotation and retreat of the screw 10 are stopped (FIG. 2B “plasticization complete”).
  • FIG. 2 shows the states of resin (resin pellet P, molten resin M) and reinforcing fiber F in four stages of “unmelted resin”, “resin melt”, “fiber dispersion”, and “fiber dispersion complete”. ing.
  • fiber dispersion completion downstream of the screw 10 indicates a state in which the reinforcing fibers F are dispersed in the molten resin M and used for injection, and “fiber dispersion” It shows that the supplied reinforcing fiber F is dispersed in the molten resin M with the rotation of the screw 10.
  • reinforcing fiber F may be unevenly distributed in the “fiber dispersion complete” region.
  • the second stage 22 receives supply of the reinforcing fiber F at the supply unit 25 during the plasticizing process.
  • the reinforcing fiber F is a fiber lump and exists on the pull side of the flight.
  • the small-diameter flight 28B is provided in order to open the fiber lump and use it for uniform dispersion of the reinforcing fibers F.
  • the screw 10 is referred to as a screw 10A.
  • the screw 10A has a large-diameter flight 28A and a small-diameter flight 28B on the second stage 22, and when arranged inside the heating cylinder 201, as shown in FIGS. Even if the top T of the flight 28A contacts the inner diameter surface 201I of the heating cylinder 201, a gap ( ⁇ ) is generated between the top T of the small diameter flight 28B and the inner diameter surface 201I of the heating cylinder 201. Therefore, as shown in FIG. 3D, a part of the molten resin M staying on the push side 35 of the flight gets over the top T and a back flow 400 is generated in the screw groove 31 on the upstream side.
  • the backflowed molten resin M becomes a fiber lump from the outside in the radial direction of the heating cylinder 201 (hereinafter referred to as the upper side). Cover the reinforcing fiber F.
  • the fiber mass comes into contact with the molten resin M from above in addition to the molten resin M on the push side 35 located on the side.
  • FIG.3 (d) the flow of the molten resin M is shown with the broken-line arrow.
  • the reverse flow 400 of the molten resin M means that the molten resin M in the plasticizing process is conveyed from the upstream to the downstream (from the right side to the left side in the figure), but in the reverse direction (from the left side in the figure). Means flowing to the right).
  • the molten resin M contacting not only from the side surface SS but also from the upper surface US is a fiber lump G (simplified and shown in a rectangular parallelepiped). It enters into the interior of) and is impregnated.
  • the shearing force is transmitted to the wider area inside the fiber mass G using the molten resin M as a medium, and as a result, the opening of the fiber mass G is promoted. Is done. Further, as shown in FIG. 3 (f), in addition to the side surface SS of the fiber lump G when the screw 10A is rotated, the upper surface US is made of a highly adhesive molten resin as a medium without slipping with the inner diameter surface 201I of the cylinder. Since the shear force S can be applied to the mass G, the opening is further promoted.
  • the position where the small-diameter flight 28B is provided in the second stage 22 is arbitrary as long as the molten resin M can flow back. Therefore, the small-diameter flight 28 ⁇ / b> B can be provided in any of the supply unit 25 and the compression unit 26, but is preferably provided in the supply unit 25. Then, after promoting the opening of the reinforcing fiber F in the supply unit 25, the molten resin M is conveyed to the compression unit 26 that can act a stronger shearing force than the supply unit 25, thereby reinforcing the reinforcing fiber in the molten resin M. This can contribute to uniform dispersion of F.
  • the fiber part G is made small by promoting the opening of the reinforcing fiber F in the supply unit 25 and can be conveyed to the compression unit 26 where the groove depth gradually decreases, the large fiber mass G is contained in the groove of the compression unit 26. Can be blocked.
  • a plurality of small-diameter flights 28B may be provided at a plurality of locations at intervals. In this case, the opening of the reinforcing fiber F can be further promoted.
  • the second stage 22 includes a large-diameter flight 28A. This is to ensure stable rotation of the screw 10A.
  • all the second flights 28 of the second stage 22 can be replaced with the small-diameter flights 28B, but in that case, there is a gap in the entire axial direction between the inner diameter surface 201I of the heating cylinder 201 and the top T of the second flight 28. Arise.
  • the second stage 22 swings, and there is a risk that abnormal wear or abnormal vibration of the screw 10A occurs.
  • the large-diameter flight 28A is provided before and after (upstream and downstream) of the small-diameter flight 28B, and the large-diameter flight 28A functions as a bearing to prevent the second stage 22 from swinging.
  • the large-diameter flight 28A on the upstream side of the small-diameter flight 28B may be provided only on the downstream side of the small-diameter flight 28B by substituting the first flight 27 of the first stage 21.
  • the lower limit value of the size of the gap ⁇ is 0.1 mm
  • the upper limit value is 8 mm or 60% of the groove depth, whichever is smaller. If it is smaller than 0.1 mm, the reinforcing fiber F may block the gap ⁇ , and it may be difficult to generate the back flow 400. If 8 mm or 60% of the groove depth, whichever is smaller, the amount of the molten resin M covering the fiber mass G increases and the impregnation of the molten resin M into the fiber mass G is promoted. This is because there is a fear that the resin production capacity to the side is insufficient and the molding production efficiency may be lowered.
  • the reinforcing fiber F tends to close the gap ⁇ if the upstream ⁇ is small. Therefore, it is preferable that the gap ⁇ is gradually reduced or gradually reduced from the upstream side toward the downstream side.
  • a single flight screw having a single flight has been described.
  • a double flight including two flights including a main flight and a sub flight can be applied to the second stage 22.
  • a screw to which double flight is applied will be described as a second embodiment.
  • the double flight is applied to the part to which the reinforcing fiber F is supplied, and the double flight is applied to the downstream area away from the part to which the reinforcing fiber F is supplied. Including forms.
  • the second flight 28 in the first embodiment constitutes a main flight.
  • the second flight 28 will be read as the main flight 28, and the sub flight will be referred to as the sub flight 29.
  • Other elements that are the same as those in the first embodiment are referred to by the same reference numerals as those in the first embodiment, and hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.
  • the screw 10B according to the 2-1 configuration includes a main flight 28 and a sub flight 29 as shown in FIGS.
  • FIG. 4B shows a cross section at an arbitrary position on the downstream side
  • FIG. 4C shows a cross section at an arbitrary position on the upstream side.
  • the main flight 28 is provided in almost the entire area of the second stage 22 in the axial direction, and the outer diameter specified by the top portion T is set to be equal over the entire length.
  • the main flight 28 is provided alone in the compression unit 26 without the sub flight 29.
  • the outer diameter of the main flight 28 is set similarly to the large-diameter flight 28A in the first embodiment.
  • the top portion of the main flight 28 is denoted as T 28, and the top portion of the sub flight 29 is denoted as T 29 .
  • the sub-flight 29 is provided between the main flights 28 adjacent to each other in the front-rear direction, and has the same lead as the lead of the main flight 28 or a larger lead than the main flight 28.
  • FIGS. The screw groove 31 provided between the adjacent main flights 28 is divided into a pull-side groove 31A on the downstream side and a push-side groove 31B on the upstream side.
  • the sub flight 29 has an outer diameter set smaller than that of the main flight 28, and corresponds to the small diameter flight 28B of the first embodiment.
  • the subflight 29 is provided in a region X (FIG. 4A) on the upstream side of the second stage 22, and this region X has a vent hole 206 through which the reinforcing fiber F is supplied into the heating cylinder 201. Includes projection area.
  • the supplied reinforcing fiber F is dropped or forcibly introduced into the region X in which the sub flight 29 is formed.
  • the position of the screw 10B is set so that the vent hole 206 straddles both sides of the screw groove 31 with the subflight 29 as a boundary, as shown in FIG.
  • the molten resin M derived from the resin pellets P supplied from the resin supply hopper 207 is sent from the first stage 21 to the second stage 22. Then, the molten resin M enters the pulling side groove 31 ⁇ / b> A between the sub flight 29 of the screw 10 ⁇ / b> B and the main flight 28 located downstream of the sub flight 29. As shown in FIG. 4 (e), a portion of the molten resin M which has entered the pull groove 31A, with the rotation of the screw 10B, and over the top T 29 of the sub-flight 29, to flow back to the press side groove 31B become.
  • the molten resin M that gets over the sub flight 29 is covered with the reinforcing fiber F introduced into the push-side groove 31B and impregnated inside the reinforcing fiber F.
  • a gap of the radially inner surface 201I of the top portion T 29 and the heating cylinder 201 of the secondary flight 29 in the present embodiment, constituting the resin passage backflow occurs in molten resin material in the present invention.
  • the reinforcing fiber F is supplied over both the push side groove 31B and the pull side groove 31A. Accordingly, the reinforcing fiber F is wound into the molten resin M that has flowed back in the push side groove 31B, and the reinforcing fiber F is pushed into the molten resin M from above in the pulling side groove 31A.
  • the molten resin M fed from the first stage 21 to the second stage 22 gets over the subflight 29, but most of the molten resin M stays in the pulling groove 31A and the width of the pulling groove 31A. Is narrower than the screw groove of the first stage 21. Therefore, the vacant space in which the supplied reinforcing fiber F can exist as the fiber mass G is greatly reduced, and the degree of filling of the molten resin M inside the pulling side groove 31A is high. Therefore, the pushing force by the fiber supply device 213 effectively acts as the pushing force of the reinforcing fiber F into the molten resin M. As a result, the impregnation of the molten resin M into the fiber mass G is promoted.
  • the lead at the start end 29S of the subflight 29 connected to the main flight 28 may be the same size as the lead in the central portion in the axial direction of the subflight 29, but as shown in FIG. it can. That is, in the present invention, the lead at the starting end 29S of the subflight 29 may be made larger than the lead at the axial center portion of the subflight 29, and the groove width of the pull-side groove 31A may be narrowed early.
  • the degree of filling of the molten resin M inside the pulling groove 31A can be further increased.
  • the pushing force by the fiber supply device 213 effectively acts as a force for pushing the reinforcing fiber F into the molten resin M, and in addition, the pressure of the molten resin M in the drawing side groove 31A is increased, and the drawing side groove
  • the backflow from 31A to the push side groove 31B can be promoted.
  • the molten resin M that flows backward from the pull-side groove 31A to the push-side groove 31B is impregnated into the reinforcing fiber F.
  • the molten resin M impregnates the fiber mass G in the pulling side groove 31A and the action of strong shearing force continues when the molten resin M flows backward, while the molten resin M reaches the end of the subflight 29. To reach.
  • the width of the pulling side groove 31A is narrowed, and the molten fiber M that has flowed back from the pulling side groove 31A to the pushing side groove 31B is opened into the reinforcing fiber F that has been opened. Will be dispersed.
  • both the start end 29S and the end end 29E of the sub flight 29 are closed with respect to the main flight 28, but this is not an essential element in the present embodiment.
  • the start 29S and end 29E is away from the primary flight 28, with respect to leakage molten resin M from the gap, overcome blockage melted resin M if the omission of the top T 29 of the sub-flight 29 To give a shearing force.
  • the screw 10C according to the 2-2 configuration is provided with a sub flight 29 downstream of the input portion of the reinforcing fiber F. Except for this, the configuration of the screw 10C is the same as that of the screw 10B of the 2nd-1 type, and therefore the following description will focus on differences from the screw 10B.
  • the sub flight 29 is generally provided from the central portion of the supply unit 25 to the downstream end, while the main flight 28 is provided alone on the upstream side of the region where the sub flight 29 is provided. Therefore, from the time when the reinforcing fiber F is supplied until the sub flight 29 is reached, the molten resin M and the reinforcing fiber F are pressed as shown in FIG. 5 (e) as in the first embodiment. It is divided into a side groove 31B and a pulling side groove 31A.
  • the screw 10 ⁇ / b> C rotates, the molten resin M and the reinforcing fiber F are conveyed downstream and reach the double flight zone where the sub flight 29 is provided. Then, the molten resin M is guided to the pulling side groove 31A together with the reinforcing fibers F.
  • the molten resin M is accompanied by the reinforcing fiber F and the top portion T 29 of the subflight 29 as shown in FIG. 5 (d). Overflows and flows back into the push groove 31B.
  • the molten resin M that has passed over the top portion T 29 of the subflight 29 is covered with the fiber mass G that is unevenly distributed on the pulling side surface of the subflight 29, so that the impregnation of the molten resin M inside the fiber mass G is promoted.
  • the reinforcing fibers F of the molten resin M in the push-side groove 31B are further promoted to be spread and uniformly dispersed.
  • the screw 10C has a longer range in which the subflight 29 is provided, the width of each of the push side groove 31B and the pull side groove 31A is slow, but as shown in FIG. 6A, the range in which the subflight 29 is provided. It is also possible to shorten the width to make the widening steep. In this case, it is possible to increase the shearing force per unit time that acts when getting over the subflight 29. As shown in FIG. 6 (b), the short sub-flight 29 can further promote the opening of the reinforcing fiber F by providing the short sub-flight 29 at a plurality of places (here, two places) at intervals. Moreover, when providing the subflight 29 in several places, the combination of the flight combined is arbitrary.
  • the subflights 29 having the same region X length may be combined, or the subflights 29 having the different region X lengths may be combined.
  • sub-flights 29 having a long region X as shown in FIG. 4A or FIG. 5A may be combined.
  • the subflight 29 having a long region X as shown in FIG. 4 (a) or FIG. 5 (a) may be combined with the short subflight 29 as shown in FIG. 6 (a). Good.
  • the gap ⁇ which is the difference in height between the main flight 28 and the sub flight 29 in the 2-1 mode and the 2-2 mode, is preferably the same as that in the first embodiment.
  • the lower limit value of the gap ⁇ is 0.1 mm
  • the upper limit value is preferably 8 mm or 60% of the groove depth, whichever is smaller, and gradually decreases from the upstream side to the downstream side, or It is preferable to gradually decrease over the entire length of the region X or partially.
  • the gap ⁇ in each subflight 29 may be gradually decreased from the downstream side toward the upstream side, and the gap ⁇ in each subflight 29 is constant.
  • the gap ⁇ of the subflight 29 provided on the downstream side may be made relatively smaller than the gap ⁇ of the subflight 29 provided on the upstream side.
  • moderate shearing can be applied to the fiber mass G that has been stirred, which is effective for fiber opening.
  • to keep increasing the upstream side of the gap [delta] when a large mass of fibers G to not proceeded with opening enters the gap [delta] of the top T 29 parts of the sub-flight 29, excessive undergo rapid deformation shear Breakage of the reinforcing fiber F due to generation of force can be prevented.
  • the length of the region X of the subflight 29 is preferably 1.5 ⁇ D to 12 ⁇ D (D is the inner diameter of the heating cylinder 201).
  • D is the inner diameter of the heating cylinder 201).
  • the region X is shorter than 1.5 ⁇ D, the groove cross-sectional area of the pulling-side groove 31A is rapidly reduced, and the fiber mass G is subjected to rapid deformation. Breakage tends to occur.
  • the large fiber mass G must flow into the small gap ⁇ within a short distance, and the gap ⁇ may be blocked by the fiber mass G. In this case, a reverse flow of the molten resin M from the downstream side to the upstream side occurs. No longer.
  • the region X is longer than 12 ⁇ D, the region where the molten resin M covers the fiber mass G increases, so that the impregnation of the molten resin M into the fiber mass G is promoted. Most of the passengers get over the subflight 29 before reaching 29E. Then, only the fiber mass G having poor fluidity and transportability by the screw 10 remains in the vicinity of the end 29E, and the fiber mass G may not get over the subflight 29 and may stay in the pulling side groove 31A.
  • the groove depth of the pull-side groove 31A may be constant (the supply unit 25 or the measuring unit 71) over the entire length of the region X.
  • the present invention is not limited to this, and in order to prevent the molten resin M or the fiber lump G from staying at the end 29E of the subflight 29, the groove depth of the pull-side groove 31A is the compression portion 26 in the vicinity of the end 29E of the subflight 29. It is preferable to gradually decrease from the upstream side toward the downstream side.
  • the switching position from the supply unit 25 to the compression unit 26 may be switched from the supply unit 25 to the compression unit 26 on the upstream side of the region X, or may be switched from the supply unit 25 to the compression unit 26 inside the region X. Good.
  • the groove depth gradually decreases from the groove bottom of the pull side groove 31A to the top T 29 of the sub flight 29 so that the pull side groove 31A disappears.
  • the gradient at which the groove depth of the pulling-side groove 31A gradually decreases at the terminal end 29E may be the same as the gradient of the compressing unit 26, or the gradient may be switched near the terminal end 29E so as to be larger or smaller than the gradient of the compressing unit 26. Good.
  • the screw 10 ⁇ / b> F is provided with a notch 75 in a part of the second flight 28, and an upstream flight 28 ⁇ / b> C divided by the notch 75.
  • the downstream flight 28D constitutes an intermittent second flight 28.
  • a part of the second flight 28 continuous in the winding direction is cut out to be the end of the upstream flight 28C, and the upstream screw groove and the downstream side are separated from the cutout 75 as a boundary.
  • a screw groove is connected at the groove bottom.
  • a gap ( ⁇ ) is provided between the end of the upstream flight 28C and the start end of the downstream flight 28D, and this gap ( ⁇ ) corresponds to the resin passage in which a reverse flow occurs in the molten resin M in the present invention. .
  • the screw 10F is provided with an intermittent flight provided with a gap ( ⁇ ) by providing a notch 75 in a part of the second flight 28 of the second stage, and an upstream screw groove and a downstream screw groove. Are connected at the bottom of the groove. Accordingly, as shown in FIG. 7A, a part of the molten resin M staying on the push side 35 of the flight has a gap ( ⁇ ) between the end 28E of the upstream flight 28C and the start end 28S of the downstream flight 28D. Through the notch 75 that forms the back flow into the upstream screw groove 31.
  • the fiber mass G comes into contact with the molten resin M also from the pulling side 33 in addition to the molten resin M on the push side 35 located on the side.
  • Fig.7 (a) the flow of the molten resin M is shown with the broken-line arrow.
  • the position, size, and number of the flight cutouts 75 in the second stage 22 are arbitrary as long as the molten resin M can flow back.
  • the number of the second flights 28 having the notches 75 is not limited to one, but a plurality of the second flights 28 and 28 having different circumferential phases as shown in FIG. It may be provided. In the case of a plurality of second flights 28, 28, only a part of each of the second flights 28, 28 may be overlapped, or all of them may be overlapped. In this case, the notch 75 is provided in each of the second flights 28, 28, so that there are a plurality of gaps ⁇ .
  • the number of flights is less than the number of flights on the upstream side.
  • FIG. 8C shows an example in which the number of strips is two on the upstream side and three on the downstream side.
  • the reinforcing fiber F tends to close the gap ⁇ if the upstream side ⁇ is small. Therefore, it is preferable that the gap ⁇ is gradually reduced or gradually reduced from the upstream side toward the downstream side. Moreover, since the fiber part G is made small by promoting the opening of the reinforcing fiber F in the supply unit 25 and can be conveyed to the compression unit 26 where the groove depth gradually decreases, the large fiber mass G is contained in the groove of the compression unit 26. Can be blocked. Further, as shown in FIG.
  • the intermittent second flight 28 may be provided such that the downstream flight 28D is shifted in phase with respect to the extension line in the winding direction of the upstream flight 28C.
  • the contact area with the molten resin M in which the fiber mass G flows backward at the end portion of the flight increases, the impregnation of the molten resin M into the fiber mass G is promoted.
  • the present invention has been described based on the embodiments.
  • the configuration described in the above embodiments may be selected or changed to other configurations as appropriate without departing from the gist of the present invention. is there.
  • the first-form small-diameter flight 28B and the second-form sub-flight 29 may be combined and provided at an interval, or the sub-flight 29 may be provided in the screw groove 31 of the small-diameter flight 28B.
  • the flights of the first to third embodiments may be provided in any combination.
  • the screw 10 is not limited to the two-stage design shown in the present embodiment, but a three-stage type including a third stage further provided with a supply unit, a compression unit, and a metering unit on the downstream side of the second stage.
  • the design can be In this case, a function of adding a functional member to the molten resin or degassing volatile substances may be added to the third stage.
  • the fiber supply device 213 and the resin supply hopper 207 are fixed to the heating cylinder 201, but it can be a movable hopper that moves in the axial direction of the screw 10.
  • a multi-axis type measuring feeder is used for the fiber supply device 213, a plurality of feeders are connected in parallel in the longitudinal direction of the screw 10, and the feeder for supplying the reinforcing fiber F is switched and used in the plasticizing process. May be.
  • the reinforcing fiber F is supplied from a feeder arranged on the tip side of the screw 10 and the screw 10 and the fiber are discharged as the screw 10 moves backward in the plasticizing process.
  • the feeder for supplying the reinforcing fibers F may be sequentially switched to the rear side so that the relative position with the feeder screw does not change. Thereby, the supply position of the reinforcing fiber F to the screw 10 can be made constant regardless of the change in the relative position of the heating cylinder 201 and the screw 10 due to the backward movement of the screw 10 and the advancement of the screw 10 at the time of injection.
  • the position of the fiber supply feeder screw when plasticization is completed that is, the position of the last screw groove filled with the reinforcing fiber F, is moved to the next plasticization at the screw position advanced by injection. Since it can be made to coincide with the position of the fiber supply feeder screw at the start, the reinforcing fiber F can be continuously supplied to the screw groove downstream from the fiber supply device 213, and in the groove of the screw 10 downstream from the fiber supply device 213. This is effective for preventing or suppressing the generation of the region not filled with the reinforcing fiber F.
  • the switching method of the feeder screw may be simple ON / OFF control, or the rotation speed of adjacent screw feeders may be changed in cooperation. Specifically, as the screw moves backward, the rotational speed of the downstream screw feeder may be gradually decreased and the rotational speed of the rear screw feeder may be gradually increased.
  • the supply of the reinforcing fiber F to the heating cylinder 201 may be performed not only in the injection process and the plasticizing process but also in, for example, a pressure holding process and an injection standby process (from the completion of the plasticizing process to the start of the injection process).
  • a pressure holding process and an injection standby process from the completion of the plasticizing process to the start of the injection process.
  • the screw 10 does not rotate and move forward or backward, so that the vent hole is not intermittently blocked by the movement of the flight. For this reason, the reinforcing fiber can be stably supplied into the groove of the screw 10.
  • the reinforcing fiber F but also the reinforcing fiber F mixed with the raw material resin in the form of powder or pellet may be supplied to the fiber supply device 213.
  • the mixed raw material resin melts in the mass of the reinforcing fibers F and enters the fiber bundle, thereby facilitating the opening of the fiber bundle.
  • the resin and reinforcing fiber applied to the present invention are not particularly limited, and are known resins such as general-purpose resins such as polypropylene and polyethylene, engineering plastics such as polyamide and polycarbonate, and glass fibers and carbon fibers. Widely includes known materials such as known reinforcing fibers such as bamboo fiber and hemp fiber.
  • a fiber reinforced resin having a high content of reinforcing fibers of 10% or more. However, if the content of the reinforcing fiber exceeds 70%, the conveyance resistance of the reinforcing fiber in the screw groove increases.
  • the reinforcing fiber can be conveyed. It becomes difficult and the reinforcing fiber may block the inside of the screw groove and cause vent-up at the vent hole. Therefore, the content of the reinforcing fiber applied to the present invention is preferably 10 to 70%, more preferably 15 to 50%.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

過度なせん断力を強化繊維に与えることなく、強化繊維の偏在を解消できる射出成形機のスクリュを提供する。 樹脂の搬送方向の上流側で樹脂ペレットＰが供給され、下流側で強化繊維Ｆが供給される射出成形機１の加熱シリンダ２０１の内部に設けられるスクリュ１０であって、供給される樹脂ペレットＰを溶融する第１ステージ２１と、第１ステージ２１に連なり、溶融樹脂Ｍと強化繊維Ｆを混合する第２ステージ２２と、を備える。この第２ステージに設けられる第２フライト１８は、相対的に外径の大きい大径フライト２８Ａと、相対的に外径の小さい小径フライト２８Ｂとを備る。

Description

スクリュ、射出成形機、及び、射出成形方法
　本発明は、強化繊維を含む樹脂の射出成形に関する。
　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。この成形品を射出成形で得る手法として、可塑化装置をなす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、それに繊維を混合又は混練した後に、射出成形機の金型に射出することが知られている。
　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。均一分散を果たすためには、混合の条件を厳しくして強化繊維に付与するせん断力を強くすればよいが、過度に強いせん断力は強化繊維の切断を招いてしまう。そうすると、当初の繊維長よりも成形後の繊維長が大幅に短くなってしまい、得られた成形品は、所望の特性を満足できなくなるおそれがある（特許文献１）。したがって、混合時に繊維の折損が発生しないようにせん断力を弱めた射出成形の条件を選択することが必要になるが、そうすると、強化繊維が繊維強化樹脂中に均一に分散することができずに、偏在してしまう。強化繊維の均一分散に寄与するために、シリンダの内部に強化繊維を強制的に供給する機構（フィーダ）を設けることも行われているが（例えば、特許文献２）、強化繊維の塊を解消するには至っていない。特に強化繊維の含有量が１０％以上と高含有率の場合、強化繊維を樹脂中に均一に分散させることは困難となっている。
特開２０１２－５６１７３号公報 特表２０１２－５１１４４５号公報
　本発明は、過度なせん断力を強化繊維に与えることなく、強化繊維の偏在を解消できる射出成形機のスクリュを提供することを目的とする。
　また、本発明は、そのような射出スクリュを備える射出成形機を提供することを目的とする。
　さらに、本発明は、そのような射出スクリュを用いて強化繊維を含む樹脂を射出成形する方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、強化繊維が偏在する原因について検討を行ったところ、一つの結論を得た。つまり、射出成形の可塑化工程中に、図８に示すように、シリンダ３１０の内部に配置される射出成形用のスクリュ３００のフライト３０６間のスクリュ溝３０１に、多数の強化繊維Ｆの集合である繊維塊がフライトの引き側３０３に、また、溶融樹脂Ｍがフライトの押し側３０５に分かれて存在する。溶融樹脂Ｍの粘度が比較的高く、溶融樹脂Ｍが繊維塊の内部に侵入できないために、溶融樹脂Ｍを媒体としたスクリュ３００の回転による剪断力が繊維塊の内部に伝達されず繊維塊の開繊が進まない。したがって、強化繊維Ｆは繊維塊のままで射出成形されるために、成形品に強化繊維Ｆが偏在する。なお、図８（ａ）の白抜き矢印はスクリュ３００が回転する向きを示し、図８（ｃ）の白抜き矢印はスクリュ３００の回転に伴うスクリュ３００とシリンダ３１０の軸方向あるいは周方向における相対的な移動方向を示している。後述する実施形態についても同様である。
　そこで、本発明者は、スクリュ溝３０１のフライトの押し側３０５にある溶融樹脂Ｍの一部を、フライト３０６の頂部Ｔを乗り越えて隣接するスクリュ溝３０１の引き側３０３に逆流させることを着想した。つまり、この逆流した溶融樹脂Ｍを繊維塊に作用させることで、繊維塊の開繊を促進しようというものである。
　以上の知見に基づく本発明のスクリュは、上流側で樹脂原料が供給され、下流側で強化繊維が供給される射出成形機のシリンダの内部に設けられるものであって、供給される樹脂原料を溶融する第１ステージと、第１ステージに連なり、溶融された樹脂原料と供給される強化繊維を混合する第２ステージと、を備える。
　本発明のスクリュは、第２ステージに設けられるフライトが、スクリュの下流側のスクリュ溝から上流側のスクリュ溝に向けて、溶融された樹脂原料の逆流が生じる樹脂通路を備えることを特徴とする。本発明のスクリュは、樹脂通路を設けることにより、溶融樹脂Ｍに逆流が生ずるように仕向ける。
　なお、本願で用いる上流又は下流の語は、スクリュにより樹脂が搬送される向きを基準にして用いられるものとする。
　本発明のスクリュにける樹脂通路の形態としては、フライトの巻回方向の所定範囲で連続的に設ける形態Ａと、フライトの巻回方向の一部に設ける形態Ｂと、から選択できる。
　形態Ａは、第２ステージが、一条のフライトからなる第１形態と、二条のフライトからなる第２形態の、いずれをも選択できる。
　形態Ａにおいて、第１形態は、第２ステージが、大径フライトと、相対的に外径の小さい小径フライトが連なって、一条のフライトを構成する。この形態における逆流通路は、小径フライトの頂部とシリンダとの隙間からなる。
　また、第２形態は、第２ステージが、主フライトと、主フライトによって形成されるスクリュ溝に設けられる副フライトと、を備える二条フライトからなり、主フライトが大径フライトをなし、副フライトが小径フライトをなす。この形態においても、逆流通路は、小径フライトの頂部とシリンダとの間隙からなる。
　第２形態において、副フライトは、スクリュの軸方向の一部の箇所又は複数の個所に設けることができる。
　また、第２形態において、副フライトは、強化繊維が供給される部位に対応して設けることができる。もちろん、強化繊維が供給される部位から離れた位置に設けることもできる。
　また、第２形態において、副フライトは、始端及び終端のいずれか一方又は双方が、主フライトに対して閉塞していることが好ましい。
　また、形態Ｂは、フライトの巻回方向に連続性を欠くように、フライトの一部に切り欠きが設けられた断続的なフライトからなり、樹脂通路はこの切り欠きからなる第３形態で実現できる。
　本発明は、吐出ノズルが形成されたシリンダと、シリンダの内部に回転可能および回転軸方向に移動可能に設けられたスクリュと、樹脂原料をシリンダ内に供給する樹脂供給部と、樹脂供給部よりも下流側に設けられ、強化繊維をシリンダ内に供給する繊維供給部と、を備える射出成形機において、上述したスクリュを適用した繊維強化樹脂の射出成形機を提供する。
　また、本発明は、内部に回転可能および回転軸方向に移動可能なスクリュが設けられたシリンダに、樹脂原料を供給するとともに、樹脂原料よりも下流側において強化繊維を供給して、強化繊維を射出成形する方法において、上述したスクリュを適用した繊維強化樹脂の射出成形方法を提供する。
　本発明によれば、過度なせん断力を強化繊維に与えることなく、強化繊維の偏在を解消できる射出成形機のスクリュを提供できる。
本実施形態に係る射出成形機の概略構成を示す図である。 本実施形態に係る射出成形の各手順における樹脂の溶融状態を模式的に示す図であり、（ａ）は可塑化開始時、（ｂ）は可塑化完了時、（ｃ）は射出完了時を示している。 本実施形態に係るスクリュ（第１実施形態）を示す図であり、（ａ）は第２ステージの要部を示す側面図、（ｂ）は大径フライトにより形成されるスクリュ溝及びその近傍を示す断面図、（ｃ）は小径フライトにより形成されるスクリュ溝及びその近傍を示す断面図、（ｄ）は溶融樹脂Ｍが小径フライトの頂部を乗り越えて逆流する様子を示す断面図、（ｅ）は強化繊維Ｆの隗に作用する溶融樹脂Ｍを示す図、（ｆ）は強化繊維Ｆの隗に作用するせん断力を示す図である。 本実施形態に係る他のスクリュ（第２－１形態）を示し、（ａ）は第２ステージの要部を示す側面図、（ｂ），（ｃ）は副フライト（小径フライト）が設けられる部分の断面図であって（ｂ）が下流側、（ｃ）が上流側を示し、（ｄ），（ｅ）は各々（ｂ），（ｃ）において溶融樹脂Ｍがバリアフライトの頂部を乗り越えて逆流する様子を示す断面図である。 本実施形態に係るさらに他のスクリュ（第２－２形態）を示し、（ａ）は第２ステージの要部を示す側面図、（ｂ）は副フライト（小径フライト）が設けられている部分の断面図、（ｃ）は副フライトが設けられていない部分の断面図、（ｄ），（ｅ）は各々（ｂ），（ｃ）における溶融樹脂Ｍ、強化繊維Ｆの挙動を示す断面図である。 図５に係るスクリュの変形例を示す図である。 本実施形態に係るさらに他のスクリュ（第３形態）を示し、（ａ）は第２ステージの要部を示す側面図、（ｂ）は副フライト（小径フライト）が設けられている部分の断面図、（ｃ）は副フライトが設けられていない部分の断面図、（ｄ），（ｅ）は各々（ｂ），（ｃ）における溶融樹脂Ｍ、強化繊維Ｆの挙動を示す断面図である。 従来のスクリュを示し、（ａ）は第２ステージの部分を示す側面図、（ｂ）はフライトにより形成されるスクリュ溝及びその近傍を示す断面図、（ｃ）はスクリュ溝の内部で強化繊維の塊と溶融樹脂の塊が分離して存在する様子を模式的に示す断面図である。
　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。
［第１実施形態］
　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。
　以下、型締ユニット１００の構成と動作、可塑化ユニット２００の構成と動作の概略について説明し、次いで、射出成形機１による射出成形の手順について説明する。
［型締ユニットの構成］
　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を作動させることによってレールや摺動板などの摺動部材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。
［型締ユニットの動作］
　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内の可動ダイプレート１１１側の油室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。
　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をスクリュの長手方向に個別に供給する方式であるため、スクリュ１０の全長もしくは可塑化ユニット２００の全長が長くなりやすい。このため、本実施形態は、トグルリンク方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方式の型締め装置が設置できないような狭いスペースでも、設置ができる省スペース化が可能な前述した構成を有する型締ユニット１００を組み合わせることが射出成形機１の全長を短く抑えるのに有効である。しかし、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。例えば、本実施形態では油圧シリンダ１１３を型開閉用のアクチュエータとして示したが、回転運動を直線運動に変換させる機構とサーボモータや誘導モータなどの電動モータとの組み合せに代えてもよい。この変換機構としては、ボールねじやラック・アンド・ピニオンを用いることができる。また、電動駆動あるいは油圧駆動によるトグルリンク式型締ユニットに代えてもよいことは言うまでもない。
［可塑化ユニットの構成］
　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の下流端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が供給される繊維供給装置２１３と、樹脂ペレットＰが供給される樹脂供給ホッパ２０７とを備えている。繊維供給装置２１３は、樹脂供給ホッパ２０７よりも下流側に設けられているベント孔２０６に連結されている。
　可塑化ユニット２００は、スクリュ１０を前進又は後退させる第１電動機２０９と、スクリュ１０を正転又は逆転をさせる第２電動機２１１と、樹脂供給ホッパ２０７に対して樹脂ペレットＰ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。
　スクリュ１０は、いわゆるガスベント式スクリュと同様の２ステージ型のデザインとなっている。具体的にはスクリュ１０は、上流側に設けられる第１ステージ２１と第１ステージ２１に連なり下流側に設けられる第２ステージ２２とを有し、第１ステージ２１は上流側から順に供給部２３と圧縮部２４と計量部７０を備え、第２ステージ２２は上流側から順に供給部２５と圧縮部２６と計量部７１を備える。なお、図中右側が上流側であり、左側が下流側である。後述する実施形態についても同様である。
　スクリュ１０は、第１ステージ２１に第１フライト２７が設けられ、第２ステージ２２に第２フライト２８が設けられている。
　第１ステージ２１及び第２ステージ２２ともに、相対的に、供給部２３，２５におけるフライト間のスクリュ溝が深く、圧縮部２４，２６のフライト間のスクリュ溝が上流側から下流側に向けて漸減していうように設定され、計量部７０、７１におけるスクリュ溝が最も浅く設定されている。ここで、第１ステージ２１の計量部７０よりも第２ステージ２２の供給部２５のスクリュ溝が深いために、第１ステージ２１から供給部２５に吐出される溶融樹脂Ｍが供給部２５のスクリュ溝を埋め尽くすことができない。これにより、溶融樹脂Ｍがスクリュ１０の回転により押し側３０５に押しつけられて偏在することになる。これにより第２ステージ２２の供給部２５の引き側３０３に空隙が発生する。このためベント孔２０６を介して繊維供給装置２１３から供給された強化繊維Ｆは、この空隙となった引き側３０３に強化繊維Ｆが配分されることで、図８に示したように、溶融樹脂Ｍと強化繊維Ｆが区分されるものと解される。
　第１ステージ２１は、樹脂原料を溶融して溶融樹脂Ｍを生成するのに加えて、生成された溶融樹脂Ｍを第２ステージ２２に向けて搬送するので、溶融樹脂Ｍの搬送速度及び可塑化能力を確保する機能を備えていればよい。
　この機能を得るために、図１に示すように、第１ステージ２１の第１フライト２７は、そのフライトリード（Ｌ１）が第２ステージ２２の第２フライト２８のフライトリード（Ｌ２）以下とすること、つまりＬ１≦Ｌ２が成り立つことが好ましい。なお、フライトリード（以下、単にリード）とは、前後のフライトの間隔をいう。一つの指標として、第１フライト２７のリードＬ１は、リードＬ２の０．４～１．０倍とするのが好ましく、０．５～０．９倍とすることがより好ましい。
　次に、第２ステージ２２は、図３（ａ）に示すように、第２フライト２８が、外径の大きい大径フライト２８Ａと外径の小さい小径フライト２８Ｂとを備えている。ここでいう外径の大小は、相対的な問題であり、小径フライト２８Ｂは大径フライト２８Ａよりもδだけ外径（半径）が小さく設定されている。
　通常、スクリュのフライトは、その頂部が加熱シリンダの内径面に摺動し得るように、外径が設定される。図３（ｂ），（ｃ）に示されるように、本実施形態の大径フライト２８Ａはこの内径面に摺動し得るフライトに相当し、小径フライト２８Ｂは、その頂部Ｔが加熱シリンダ２０１の内径面から離れるように形成される。そこに生じる間隙が、本発明における溶融樹脂Ｍの逆流が生じる樹脂通路を構成する。
　スクリュ１０は、強化繊維Ｆが投入される上流側から、大径フライト２８Ａ，小径フライト２８Ｂ及び大径フライト２８Ａがこの順に配置されている。
　第２ステージ２２に小径フライト２８Ｂを設けることによる効果については、射出成形の手順を説明した後に言及する。
　上述したＬ１≦Ｌ２が成り立つ好ましい形態によると、第２ステージ２２の第２フライト２８のリードＬ２は、第１フライト２７のリードＬ１より大きい。第２ステージ２２は可塑化工程中にその後端側で強化繊維Ｆの供給を受ける。リードＬ２が大きいと、第２フライト２８の間の溝幅が大きく、強化繊維Ｆが落下して充填できる空隙が大きくなる。加えて、可塑化工程時のスクリュ１０の後退時および射出工程時のスクリュ１０の前進時にベント孔２０６が第２フライト２８に遮られる回数が少なくなる。したがって、スクリュ１０の後退中または前進中でも、強化繊維Ｆの落下が第２フライト２８で止まることなく連続して溝内に落ち易くなる。具体的には、第２フライト２８のベント孔２０６から供給される強化繊維Ｆを受ける領域において、リードＬ２は、１．０×Ｄ以上にすることが好ましく、さらに１．２×Ｄ以上にすることがより好ましい。そうすることで、射出工程中に、安定して強化繊維Ｆをスクリュ１０の溝内に落下させることができる。なお、Ｄは加熱シリンダ２０１の内径である。
　ただし、リードＬ２が大きくなりすぎると、溶融樹脂Ｍを搬送する力が弱くなり、通常の可塑化に要する背圧（５～１０ＭＰａ）程度でも、溶融樹脂Ｍの搬送が不安定となり、背圧による溶融樹脂Ｍがベント孔２０６に逆流してベントアップが発生しやすくなる。したがって、リードＬ２は、２．０×Ｄ以下にすることが好ましく、さらに１．７×Ｄ以下にすることがより好ましい。つまり、第２フライト２８のリードＬ２は、１．０×Ｄ～２．０×Ｄとすることが好ましく、さらに１．２×Ｄ～１．７×Ｄとすることがより好ましい。
　また、第２フライト２８のフライトの幅は、リードＬ２の０．０１～０．３倍（０．０１×Ｌ２～０．３×Ｌ２）とするのが好ましい。フライトの幅がリードＬ２の０．０１倍より小さいと第２フライト２８の強度が不十分となり、フライトの幅がリードＬ２の０．３倍を超えると、スクリュ溝幅が小さくなり繊維がフライト頂部に引っかかって溝内に落ちにくくなるからである。
　また、上述したＬ１≦Ｌ２が成り立つ好ましい形態の他、第２ステージ２２の特に供給部２５の一部または全部の第２フライト２８は、1条フライトではなく、複数条数のフライトでもよい。この場合、第１ステージ２１から吐出された溶融樹脂Ｍが、複数条数のフライトにより区画されたスクリュ溝にそれぞれ分割して分配されるため、各スクリュ溝内で繊維塊と溶融樹脂Ｍがそれぞれ接触、混合されるので、繊維塊への溶融樹脂Ｍの含浸に有効である。また更に繊維供給装置２１３から強化繊維Ｆの供給を受ける領域のフライト条数を複数にすることにより、複数条数のフライトによってスクリュ１０の１回転当たりのベント孔２０６下のフライトの通過回数が増加するため、強化繊維Ｆをベント孔２０６から掻き取る能力が向上し、強化繊維Ｆのスクリュ１０溝内への取り込み効率が向上する。
　本実施形態の繊維供給装置２１３は、図１に示すように、２軸型スクリュフィーダー２１４を加熱シリンダ２０１に設け、強化繊維Ｆをスクリュ１０の溝内に強制的に供給する。なお、単軸型のスクリュフィーダーを用いても支障がないことは言うまでもない。
　２軸型スクリュフィーダー２１４への強化繊維Ｆの供給方法は、２軸型スクリュフィーダー２１４に連続繊維、いわゆるロービング状態の繊維（以下、ロービング繊維という）を直接投入してもよいし、予め所定長さに切断されたチョップドストランド状態の繊維（以下、チョップド繊維という）を投入してもよい。あるいは、ロービング繊維とチョップド繊維を所定の割合で混合して投入してもよい。
　チョップド繊維を投入する場合は、計量フィーダーの繊維投入口付近までロービング繊維で搬送し、繊維投入口付近でロービング繊維を切断した直後に上記の計量フィーダーに投入してもよい。これにより、飛散しやすいチョップド繊維を成形機投入まで暴露することがないので作業性を向上できる。
　本実施形態では、２軸型スクリュフィーダー２１４の繊維投入口付近に、ロービングカッター２１８を設ける。ロービングカッター２１８により、ロービング繊維を切断し、チョップド繊維にしてから２軸型スクリュフィーダー２１４に供給する。
［可塑化ユニットの動作］
　可塑化ユニット２００の概略の動作は以下の通りである。なお、図１を参照願いたい。
　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、繊維供給装置２１３からベント孔２０６を介して供給された強化繊維Ｆ、および、樹脂供給ホッパ２０７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）は、加熱シリンダ２０１の下流端の吐出ノズル２０３に向けて送り出される。なお、強化繊維Ｆの供給を開始するタイミングは、樹脂供給ホッパ２０７から供給された樹脂ペレットＰ（溶融樹脂Ｍ）が、強化繊維Ｆが供給されるベント孔２０６に到達した後とすることが好ましい。溶融樹脂Ｍがベント孔２０６に到達する前に強化繊維Ｆの投入を開始すると、流動性およびスクリュ１０による搬送性の乏しい強化繊維Ｆがスクリュ溝内を閉塞してしまい、溶融樹脂Ｍの搬送を妨げてベント孔２０６から溶融樹脂Ｍがあふれ出したり、スクリュ１０の異常摩耗や破損を発生したりするおそれがあるからである。溶融樹脂Ｍは強化繊維Ｆと混合された後に、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言うまでもない。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。
［射出成形の手順］
　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、よく知られているように、可動金型１０９と固定金型１０３を閉じて高圧で型締めする型締工程と、樹脂ペレットＰを加熱シリンダ２０１内で加熱、溶融して可塑化させる可塑化工程と、可塑化された溶融樹脂Ｍ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、充填する射出工程と、キャビティに充填された溶融樹脂Ｍが固化するまで冷却する保持工程と、金型を開放する型開き工程と、キャビティ内で冷却固化された成形品を取り出す取り出し工程と、を備え、上述した各工程をシーケンシャルに、あるいは一部を並行させて実施して１サイクルの射出成形が完了する。
　続いて、本実施形態が関連する可塑化工程と射出工程について、図２及び図３を参照しつつ、順に説明する。
［可塑化工程］
　可塑化工程では、樹脂ペレットＰを加熱シリンダ２０１の上流側の樹脂供給ホッパ２０７に対応する供給孔２０８から供給する。可塑化開始当初ではスクリュ１０は、加熱シリンダ２０１の下流に位置しており、その初期位置からスクリュ１０を回転させながら後退させる（図２（ａ）「可塑化開始」）。スクリュ１０を回転させることで、スクリュ１０と加熱シリンダ２０１の間に供給された樹脂ペレットＰは、せん断力を受けて加熱されながら徐々に溶融して、下流に向けて搬送される。なお、本発明では可塑化工程におけるスクリュ１０の回転（向き）を正転とする。溶融樹脂Ｍが繊維供給装置２１３まで搬送されたならば、強化繊維Ｆを繊維供給装置２１３から供給する。スクリュ１０の回転に伴い、強化繊維Ｆは溶融樹脂Ｍに混錬、分散して溶融樹脂Ｍとともに下流に搬送される。樹脂ペレットＰ、強化繊維Ｆの供給を継続するとともに、スクリュ１０を回転し続けると、加熱シリンダ２０１の下流側に搬送され、溶融樹脂Ｍが強化繊維Ｆとともにスクリュ１０よりも下流側に溜まる。スクリュ１０の下流に溜まった溶融樹脂Ｍの樹脂圧力とスクリュ１０の後退を抑制する背圧とのバランスによってスクリュ１０を後退させる。この後、１ショットに必要な量の溶融樹脂Ｍが溜まったところで、スクリュ１０の回転及び後退を停止する（図２（ｂ）「可塑化完了」）。
　図２は、樹脂（樹脂ペレットＰ，溶融樹脂Ｍ）と強化繊維Ｆの状態を、「未溶融樹脂」、「樹脂溶融」、「繊維分散」及び「繊維分散完了」の４段階に区別して示している。「可塑化完了」の段階では、スクリュ１０よりも下流の「繊維分散完了」は、溶融樹脂Ｍの中に強化繊維Ｆが分散され、射出に供される状態を示し、「繊維分散」は、スクリュ１０の回転に伴い、供給された強化繊維Ｆが溶融樹脂Ｍに分散されていることを示す。また、「樹脂溶融」は、樹脂ペレットＰがせん断力を受けることで徐々に溶融し、「未溶融樹脂」はせん断力を受けるが、溶融不足の樹脂が残存する状態であり全てが溶融するには到っていないことを示している。ただし、「繊維分散完了」の領域には、強化繊維Ｆが偏在することがある。
［射出工程］
　射出工程に入ると、図２（ｃ）に示すように、スクリュ１０を前進させる。そうすると、スクリュ１０の先端部に備えられている図示しない逆流防止弁が閉鎖することで、スクリュ１０の下流に溜まった溶融樹脂Ｍの圧力（樹脂圧力）が上昇し、溶融樹脂Ｍは吐出ノズル２０３からキャビティに向けて吐出される。
　以後は、保持工程と、型開き工程と、取り出し工程を経て、１サイクルの射出成形が完了し、次のサイクルの型締め工程、可塑化工程が行われる。
［小径フライト２８Ｂによる効果］
　次に、本実施形態において、小径フライト２８Ｂを設けることによる効果を説明する。
　第２ステージ２２は、可塑化工程中にその供給部２５で強化繊維Ｆの供給を受ける。図８を参照して先に述べたように、フライトの径が一定の従来のスクリュでは、強化繊維Ｆが繊維塊となってフライトの引き側に存在するものと解される。小径フライト２８Ｂは、この繊維塊を開繊して強化繊維Ｆの均一分散に供するために設けられる。以下、図３を参照して説明する。なお、以下では第２実施形態および第３実施形態と区別するために、スクリュ１０をスクリュ１０Ａと称する。
　スクリュ１０Ａは、第２ステージ２２に大径フライト２８Ａと小径フライト２８Ｂを備えており、加熱シリンダ２０１の内部に配設されると、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、大径フライト２８Ａの頂部Ｔが加熱シリンダ２０１の内径面２０１Ｉに当接したとしても、小径フライト２８Ｂの頂部Ｔと加熱シリンダ２０１の内径面２０１Ｉとの間に隙間（δ）が生じる。
　したがって、図３（ｄ）に示すように、フライトの押し側３５に滞留する溶融樹脂Ｍの一部が頂部Ｔを乗り越えて上流側のスクリュ溝３１に逆流４００が生じる。頂部Ｔを乗り越えた領域は、繊維塊が存在するスクリュ溝３１の引き側３３であるから、逆流した溶融樹脂Ｍは加熱シリンダ２０１の径方向外側（以下、上方と称す）から繊維塊となった強化繊維Ｆに覆い被さる。こうして、小径フライト２８Ｂを設けることによって、繊維塊は、側方に位置する押し側３５の溶融樹脂Ｍに加えて、上方からも溶融樹脂Ｍと接することになる。なお、図３（ｄ）において、溶融樹脂Ｍの流れを破線矢印で示している。
　なお、溶融樹脂Ｍの逆流４００とは、可塑化工程における溶融樹脂Ｍが上流から下流（図中の右側から左側）に向けて搬送されるのに対して、その逆向き（図中の左側から右側）に流動することを意味する。
　ここで、繊維塊を開繊するには、スクリュ１０Ａの回転に伴う溶融樹脂Ｍの旋回流によるせん断力を繊維塊の外周だけでなく内部にも作用させることが肝要である。
　上述したように、小径フライト２８Ｂを設けることにより、図３（ｅ）に矢印ｅで示すように、側面ＳＳからだけでなく上面ＵＳから接する溶融樹脂Ｍが繊維塊Ｇ（簡略化して直方体で示している）の内部に進入し含浸される。したがって、側面ＳＳだけから溶融樹脂Ｍが含浸するのに比べて、繊維塊Ｇの内部のより広範な範囲に溶融樹脂Ｍを媒体としてせん断力が伝達される結果、繊維塊Ｇの開繊が促進される。また、図３（ｆ）に示すように、スクリュ１０Ａの回転時に繊維塊Ｇの側面ＳＳに加えて、上面ＵＳにも粘着性の高い溶融樹脂を媒体としてシリンダの内径面２０１Ｉと滑ることなく繊維塊Ｇにせん断力Ｓを作用させることができるので、開繊がより促進される。
　第２ステージ２２において小径フライト２８Ｂを設ける位置は、溶融樹脂Ｍを逆流させることができる限り、任意である。したがって、供給部２５及び圧縮部２６のいずれにも小径フライト２８Ｂを設けることができるが、供給部２５に設けることが好ましい。そうすれば、供給部２５において強化繊維Ｆの開繊を促進してから、供給部２５よりも強いせん断力を作用できる圧縮部２６に溶融樹脂Ｍを搬送することにより、溶融樹脂Ｍにおける強化繊維Ｆの均一分散に寄与できる。また、供給部２５において強化繊維Ｆの開繊を促進して繊維塊Ｇを小さくしてから、溝深さが漸減する圧縮部２６に搬送できるので、大きな繊維塊Ｇが圧縮部２６の溝内を閉塞するのを防止できる。また、複数の小径フライト２８Ｂを間隔をあけて複数箇所に設けてもよい。この場合、強化繊維Ｆの開繊をより促進することができる。
　第２ステージ２２は、大径フライト２８Ａを備える。
　これは、スクリュ１０Ａの安定した回転を担保するためである。つまり、第２ステージ２２の第２フライト２８をすべて小径フライト２８Ｂに置き換えることもできるが、そうすると、加熱シリンダ２０１の内径面２０１Ｉと第２フライト２８の頂部Ｔの間に軸方向の全域で隙間が生じる。これで、スクリュ１０Ａを回転させると、第２ステージ２２が振れ回り、スクリュ１０Ａの異常摩耗や異常振動が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、小径フライト２８Ｂの前後（上流側および下流側）に大径フライト２８Ａを設け、この大径フライト２８Ａに軸受として機能させることにより、第２ステージ２２の振れ回りを防止して、スクリュ１０Ａの安定した回転を担保する。なお、小径フライト２８Ｂの上流側の大径フライト２８Ａは、第１ステージ２１の第１フライト２７を代用することで、小径フライト２８Ｂの下流側だけに大径フライト２８Ａを設けてもよい。
　本実施形態において、隙間δの大きさの下限値は０．１ｍｍとし、上限値は８ｍｍまたは溝深さの６０％のいずれか小さい方とすることが好ましい。０．１ｍｍより小さいと強化繊維Ｆが隙間δを閉塞してしまい逆流４００を生じさせることが難しい場合がある。８ｍｍまたは溝深さの６０％のいずれか小さい方より大きいと、繊維塊Ｇに被さる溶融樹脂Ｍの量が多くなり繊維塊Ｇへの溶融樹脂Ｍの含浸が促進されるが、スクリュ１０による下流側への樹脂搬送能力が不足し成形生産効率が低下する恐れがあるためである。また、繊維塊Ｇの大きさは攪拌が進んだ下流側より繊維投入して間もない上流側の方が大きいことから、上流側のδが小さいと強化繊維Ｆが隙間δを閉塞しやすくなるため、隙間δは上流側から下流側に向けて漸減あるいは段階的に縮小することが好ましい。
[第２実施形態]
　第１実施形態ではフライトが一条のいわゆるシングルフライトスクリュについて説明したが、第２ステージ２２に、主フライトと副フライトからなる二条のフライトを備えるダブルフライトを適用することができる。以下、ダブルフライトが適用されるスクリュを第２実施形態として説明する。第２実施形態は、強化繊維Ｆが供給される部位にダブルフライトを適用する第２－１形態と、強化繊維Ｆが供給される部位から離れた下流域にダブルフライトを適用する第２－２形態とを含む。
　なお、第１実施形態における第２フライト２８が主フライトを構成するものとみなして、以下では、第２フライト２８を主フライト２８と読み替えるものとし、副フライトは副フライト２９と表記する。その他については、第１実施形態と同じ要素には第１実施形態と同じ符号を引用しつつ、以下では、第１実施形態との相違部分を中心に説明する。
［第２－１形態］
　第２－１形態にかかるスクリュ１０Ｂは、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、主フライト２８と副フライト２９を備える。なお、図４（ｂ）は下流側の任意の位置の断面を示し、図４（ｃ）は上流側の任意の位置の断面を示している。
　主フライト２８は、第２ステージ２２の軸方向のほぼ全域に設けられるものであるが、その頂部Ｔで特定される外径は全長に亘って等しく設定されている。主フライト２８は、圧縮部２６においては副フライト２９を伴わずに、単独で設けられている。主フライト２８の外径は第１実施形態における大径フライト２８Ａと同様に設定される。なお、主フライト２８の頂部をＴ２８と表記し、副フライト２９の頂部をＴ２９と表記する。
　副フライト２９は、前後に隣接する主フライト２８の間に設けられ、かつ主フライト２８のリードと同一のリードあるいは主フライト２８よりも大きなリードを備えるものであり、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、隣接する主フライト２８の間に設けられるスクリュ溝３１を下流側の引き側溝３１Ａと上流側の押し側溝３１Ｂに区分する。副フライト２９は、外径が主フライト２８よりも小さく設定されおり、第１実施形態の小径フライト２８Ｂに対応している。
　副フライト２９は、第２ステージ２２の上流側の領域Ｘ（図４（ａ））に設けられており、この領域Ｘは、強化繊維Ｆが加熱シリンダ２０１の内部に供給されるベント孔２０６の投影領域を含んでいる。つまり、供給される強化繊維Ｆは、副フライト２９が形成された領域Ｘの範囲に落下あるいは強制導入される。特に、可塑化工程の開始時に、図４（ａ）に示すように、副フライト２９を境にしてベント孔２０６がスクリュ溝３１の両側に跨るように、スクリュ１０Ｂの位置が設定される。
　次に、第２－１形態に係るスクリュ１０Ｂの作用及び効果を説明する。
　樹脂供給ホッパ２０７から供給された樹脂ペレットＰに由来する溶融樹脂Ｍは、第１ステージ２１から第２ステージ２２に送り込まれる。そうすると、溶融樹脂Ｍは、スクリュ１０Ｂの副フライト２９と副フライト２９よりも下流側に位置する主フライト２８との間の引き側溝３１Ａに進入する。図４（ｅ）に示すように、引き側溝３１Ａに進入した溶融樹脂Ｍの一部は、スクリュ１０Ｂの回転に伴い、副フライト２９の頂部Ｔ２９を乗り越えて、押し側溝３１Ｂに逆流することになる。副フライト２９を乗り越える溶融樹脂Ｍは、押し側溝３１Ｂ内に導入された強化繊維Ｆに覆い被さり強化繊維Ｆの内部に含浸される。なお、本実施形態における副フライト２９の頂部Ｔ２９と加熱シリンダ２０１の内径面２０１Ｉの隙間が、本発明における溶融された樹脂原料の逆流が生じる樹脂通路を構成する。
　一方で、強化繊維Ｆは、押し側溝３１Ｂと引き側溝３１Ａの両方に亘って供給される。したがって、押し側溝３１Ｂにおいて逆流した溶融樹脂Ｍに強化繊維Ｆが巻き込まれるとともに、引き側溝３１Ａにおいては、上方から強化繊維Ｆが溶融樹脂Ｍに押し込まれることになる。
　ここで、第１ステージ２１から第２ステージ２２に送り込まれた溶融樹脂Ｍは、一部だけが副フライト２９を乗り越えるものの、大部分は引き側溝３１Ａに留まるのに加えて、引き側溝３１Ａの幅は、第１ステージ２１のスクリュ溝に比べて狭い。よって、供給された強化繊維Ｆが繊維塊Ｇとなって存在しうる空いたスペースは大幅に縮小するので、引き側溝３１Ａの内部における溶融樹脂Ｍの充填の度合いは高い。したがって、繊維供給装置２１３による押し込み力が、溶融樹脂Ｍの内部への強化繊維Ｆの押し込む力として有効に作用するので、繊維塊Ｇへの溶融樹脂Ｍの含浸が促進される結果、強化繊維Ｆと強化繊維Ｆの間に溶融樹脂Ｍが入り込み繊維同士の絡みつきが弱まり、あるいは繊維束の結束剤が溶融樹脂Ｍの熱によって溶融するあるいは分解するなどして結束力が弱まり開繊が促進される。
　また、主フライト２８と連結される副フライト２９の始端２９Ｓにおけるリードは、副フライト２９の軸方向中央部のリードと同じ大きさにしてもよいが、図４（ａ）のようにすることができる。つまり、本発明において、副フライト２９の始端２９Ｓにおけるリードを、副フライト２９の軸方向中央部のリードよりも大きくして、引き側溝３１Ａの溝幅を早期に狭めてもよい。引き側溝３１Ａの溝幅を早期に狭めることにより、引き側溝３１Ａの内部における溶融樹脂Ｍの充填の度合いをさらに高めることができる。そうすると、繊維供給装置２１３による押し込み力が、溶融樹脂Ｍの内部へ強化繊維Ｆを押し込む力として有効に作用することに加えて、引き側溝３１Ａ内の溶融樹脂Ｍの圧力を増大させて、引き側溝３１Ａから押し側溝３１Ｂへの逆流を促進させることができる。
　引き側溝３１Ａから押し側溝３１Ｂに逆流する溶融樹脂Ｍは、強化繊維Ｆに含浸するが、副フライト２９の頂部Ｔ２９と加熱シリンダ２０１の内径面の隙間を通過して逆流する際に、相応のせん断力が作用するので、溶融樹脂Ｍとともに引き側溝３１Ａから押し側溝３１Ｂに逆流する繊維塊Ｇの開繊をさらに促進させることができる。
　スクリュ１０Ｂの回転に伴って、引き側溝３１Ａにおける繊維塊Ｇへの溶融樹脂Ｍの含浸と溶融樹脂Ｍが逆流する際に強いせん断力の作用が継続されながら、溶融樹脂Ｍが副フライト２９の終点に達する。その過程において、図４（ｄ）に示すように、引き側溝３１Ａの幅が狭くなり、引き側溝３１Ａから幅が広くなった押し側溝３１Ｂに逆流した溶融樹脂Ｍには開繊された強化繊維Ｆが分散するに至る。
　本実施形態は、副フライト２９の始端２９Ｓと終端２９Ｅの両方が、主フライト２８に対して閉塞されているが、これは本実施形態において必須の要素ではない。しかし、始端２９Ｓと終端２９Ｅが主フライト２８から離れていると、その隙間から溶融樹脂Ｍが漏えいするのに対して、閉塞していれば溶融樹脂Ｍが副フライト２９の頂部Ｔ２９をもれなく乗り越えさせてせん断力を付与できる。
［第２－２形態］
　第２－２形態に係るスクリュ１０Ｃは、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、強化繊維Ｆの投入部よりも下流に副フライト２９を設ける。このことを除くと、スクリュ１０Ｃは第２－１形態のスクリュ１０Ｂと構成が同じであるから、以下ではスクリュ１０Ｂとの相違点を中心に説明する。
　スクリュ１０Ｃは、副フライト２９が概ね供給部２５の中央部分から下流端に亘って設けられる一方、副フライト２９が設けられる領域よりも上流側は主フライト２８が単独で設けられている。したがって、強化繊維Ｆが供給されてから副フライト２９に達するまでは、第１実施形態で示したのと同様に、図５（ｅ）に示すように、溶融樹脂Ｍと強化繊維Ｆは、押し側溝３１Ｂと引き側溝３１Ａに区分される。
　スクリュ１０Ｃの回転に伴って、溶融樹脂Ｍと強化繊維Ｆが下流に搬送され、副フライト２９が設けられるダブルフライトゾーンに達する。そうすると、溶融樹脂Ｍは強化繊維Ｆとともに引き側溝３１Ａに導かれる。さらに下流側に搬送されると、引き側溝３１Ａの幅が次第に狭くなるのにしたがって、溶融樹脂Ｍは、図５（ｄ）に示すように、強化繊維Ｆを伴って副フライト２９の頂部Ｔ２９を乗り越えて押し側溝３１Ｂに逆流する。副フライト２９の頂部Ｔ２９と加熱シリンダ２０１の内径面２０１Ｉの隙間を通過する際に強いせん断力が作用するので、押し側溝３１Ｂに移送される強化繊維Ｆの開繊が促進される。ただし、副フライト２９の頂部Ｔ２９を乗り越えても開繊が不十分な繊維塊Ｇが残ることも想定される。しかし、副フライト２９の引き側側面に偏在するこの繊維塊Ｇに対して第２－１形態と同様にして、引き側溝３１Ａから押し側溝３１Ｂへの強化繊維Ｆを伴う溶融樹脂Ｍの逆流が副フライト２９の終端まで継続される。以上によって、副フライト２９の頂部Ｔ２９を乗り越えた溶融樹脂Ｍが副フライト２９の引き側側面に偏在した繊維塊Ｇに覆い被さることで繊維塊Ｇの内部に溶融樹脂Ｍの含浸が促進されて、押し側溝３１Ｂ内の溶融樹脂Ｍの強化繊維Ｆはより開繊が促進し、均一に分散するに至る。
　スクリュ１０Ｃは副フライト２９を設ける範囲を長くしているために、押し側溝３１Ｂ及び引き側溝３１Ａの各々の拡幅が緩慢であるが、図６（ａ）に示すように、副フライト２９を設ける範囲を短くして拡幅を急峻にすることもできる。この場合、副フライト２９を乗り越える際に作用する単位時間当たりのせん断力を強くすることができる。
　この短い副フライト２９は、図６（ｂ）に示すように、間隔をあけて複数箇所（ここでは２カ所）に設けることにより、強化繊維Ｆの開繊をより促進することができる。
　また、複数箇所に副フライト２９を設ける場合は、組み合せるフライトの組み合わせは任意である。例えば、図６（ｂ）のように領域Ｘの長さが同じ副フライト２９を組み合わせてもよいし、領域Ｘの長さが異なる副フライト２９を組み合せてもよい。前者の場合には、図４（ａ）あるいは図５（ａ）のような領域Ｘの長さが長い副フライト２９同士を組み合わせてもよい。また、後者の場合には、図４（ａ）あるいは図５（ａ）のような領域Ｘの長さが長い副フライト２９と、図６（ａ）のような短い副フライト２９を組み合わせてもよい。
　また、第２－１形態および第２－２形態における主フライト２８と副フライト２９の高さの差である隙間δは、実施例１と同様にするのが好ましい。つまり、隙間δの下限値は０．１ｍｍとし、上限値は８ｍｍまたは溝深さの６０％のいずれか小さい方とすることが好ましく、上流側から下流側に向けて段階的に縮小する、あるいは領域Ｘの全長に渉ってあるいは部分的に漸減することが好ましい。特に複数箇所に副フライト２９を備える場合には、各箇所の副フライト２９における隙間δを下流側から上流側に向けて漸減させてもよいし、各箇所の副フライト２９における隙間δはそれぞれ一定として、下流側に設けられた副フライト２９の隙間δを上流側に設けられた副フライト２９の隙間δに対し相対的に小さくしてもよい。この場合、第１形態にて示したのと同様に、下流側のδを小さくすることで攪拌の進んだ繊維塊Ｇに適度なせん断を加えられるので、開繊に有効である。特に上流側の隙間δを大きくしておくことで、開繊の進んでいない大きな繊維塊Ｇが副フライト２９の頂部Ｔ２９部の隙間δに入り込む際に、急激な変形を受けて過大なせん断力が発生することによる強化繊維Ｆの折損を防止できる。
　また、副フライト２９の領域Ｘの長さは、１．５×Ｄ～１２×Ｄ（Ｄは加熱シリンダ２０１の内径）とすることが好ましい。
　領域Ｘが１．５×Ｄより短いと、引き側溝３１Ａの溝断面積が急激に縮小することにより繊維塊Ｇが急激な変形を受けて発生する過大な圧縮力およびせん断力により強化繊維Ｆの折損が発生しやすくなる。また、短距離の間に大きな繊維塊Ｇが小さな隙間δに流れ込まなければならなくなり、隙間δが繊維塊Ｇにより閉塞するおそれがあり、そうすると溶融樹脂Ｍの下流側から上流側への逆流が発生しなくなる。
　領域Ｘが、１２×Ｄよりも長いと溶融樹脂Ｍが繊維塊Ｇに被さる領域が大きくなるので繊維塊Ｇへの溶融樹脂Ｍの含浸が促進されるが、溶融樹脂Ｍが副フライト２９の終端２９Ｅに到達するまでの間に大半が副フライト２９を乗り越えてしまう。そうすると、終端２９Ｅ付近では流動性およびスクリュ１０による搬送性の乏しい繊維塊Ｇのみが残り、繊維塊Ｇが副フライト２９を乗り越えることができずに引き側溝３１Ａ内に滞留してしまうおそれがある。
　また、引き側溝３１Ａの溝深さは、領域Ｘの全長に渉って一定（供給部２５または計量部７１）でもよい。しかしこれに限らず、副フライト２９の終端２９Ｅで溶融樹脂Ｍまたは繊維塊Ｇが滞留するのを防止するために、引き側溝３１Ａの溝深さは、副フライト２９の終端２９Ｅ付近は圧縮部２６として上流側から下流側に向けて漸減するのが好ましい。供給部２５から圧縮部２６への切り替わり位置は、領域Ｘよりも上流側で供給部２５から圧縮部２６に切り替わってもよいし、領域Ｘの内部で供給部２５から圧縮部２６に切り替わってもよい。特に、副フライト２９の終端２９Ｅにおいては、引き側溝３１Ａが消失するように引き側溝３１Ａの溝底から副フライト２９の頂部Ｔ２９まで溝深さが漸減するのが好ましい。この場合、終端２９Ｅにおいて引き側溝３１Ａの溝深さが漸減する勾配は、圧縮部２６の勾配と同一でもよいし、終端２９Ｅ近傍において勾配を切り替えて圧縮部２６の勾配より大きなあるいは小さな勾配としてもよい。
[第３実施形態]
　第１実施形態及び第２実施形態では、溶融された樹脂原料の逆流が生じる樹脂通路が、フライトの巻回方向の所定範囲で連続的に設けられる例について説明したが、本発明は、樹脂通路をフライトの巻回方向の一部に設けることができる。以下、樹脂通路がフライトの巻回方向の一部に適用されるスクリュを第３実施形態として説明する。
　なお、第１実施形態と同じ要素には第１実施形態と同じ符号を引用しつつ、以下では、第１実施形態との相違部分を中心に説明する。
　第３実施形態にかかるスクリュ１０Ｆは、図７（ａ）に示すように、第２フライト２８の一部に切り欠き７５が設けられており、切り欠き７５により区分された上流側のフライト２８Ｃと下流側のフライト２８Ｄにより断続的な第２フライト２８を構成している。第２フライト２８は、巻回方向に連続している第２フライト２８の一部を切り欠いて上流側のフライト２８Ｃの終端とし、切り欠き７５を境界にして上流側のスクリュ溝と下流側のスクリュ溝が溝底で連結している。上流側のフライト２８Ｃの終端と下流側のフライト２８Ｄの始端の間には隙間（δ）が設けられており、この隙間（δ）が本発明における溶融樹脂Ｍに逆流が生じる樹脂通路に該当する。
　次に、第３実施形態に係わるスクリュ１０Ｆの作用及び効果を説明する。
　スクリュ１０Ｆは、第２ステージの第２フライト２８の一部に切り欠き７５を設けることで、隙間（δ）が設けられた断続的なフライトを備え、上流側のスクリュ溝と下流側のスクリュ溝が溝底で連結している。
　したがって、図７（ａ）に示すように、フライトの押し側３５に滞留する溶融樹脂Ｍの一部が、上流側フライト２８Ｃの終端２８Ｅと下流側フライト２８Ｄの始端２８Ｓの間に隙間（δ）を形成する切り欠き７５を通って、上流側のスクリュ溝３１に逆流する。隙間（δ）を通過した領域は、繊維塊Ｇが存在するスクリュ溝３１の引き側３３であるから、逆流した溶融樹脂Ｍは引き側３３から繊維塊Ｇとなった強化繊維Ｆに主に側方から覆い被さる。こうして、切り欠き７５を設けることによって、繊維塊Ｇは、側方に位置する押し側３５の溶融樹脂Ｍに加えて、引き側３３からも溶融樹脂Ｍと接することになる。なお、図７（ａ）において、溶融樹脂Ｍの流れを破線矢印で示している。
　第２ステージ２２においてフライトの切り欠き７５を設ける位置、大きさ、および数は、溶融樹脂Ｍを逆流させることができる限り、任意である。
　また、切り欠き７５を有する第２フライト２８の条数は、１条に限るものではなく、図７（ｂ）のように、それぞれ周方向の位相の異なる複数条の第２フライト２８，２８を設けてもよい。複数条数の第２フライト２８，２８の場合、それぞれの第２フライト２８，２８の一部だけをオーバーラップしてもよいし、全部をオーバーラップしてもよい。この場合、それぞれの第２フライト２８，２８に切り欠き７５を設けるので、隙間δが複数になる。
　また、強化繊維Ｆの開繊を促進して繊維塊Ｇを順次細分化し小さくしてより小さな繊維塊Ｇの表面に樹脂を被せて含浸させ、溝深さが漸減する圧縮部２６に搬送できるように、図８（ｃ）のように、フライト条数は上流側のフライト条数を下流側のフライト条数よりも少なくすることが好ましい。図８（ｃ）は、条数が、上流側が２条、下流側が３条の例を示している。
　また、隙間δを複数備える場合には、隙間δは全て同一の幅でもよいが、異なる幅にすることができる。繊維塊Ｇの大きさは攪拌が進んだ下流側より繊維投入して間もない上流側の方が大きいことから、上流側のδが小さいと強化繊維Ｆが隙間δを閉塞しやすくなる。そこで、隙間δは上流側から下流側に向けて漸減あるいは段階的に縮小することが好ましい。また、供給部２５において強化繊維Ｆの開繊を促進して繊維塊Ｇを小さくしてから、溝深さが漸減する圧縮部２６に搬送できるので、大きな繊維塊Ｇが圧縮部２６の溝内を閉塞するのを防止できる。
　また、断続的な第２フライト２８は、図７（ｄ）にように、上流側のフライト２８Ｃの巻回方向の延長線上に対し、下流側のフライト２８Ｄを位相をずらして設けてもよい。この場合、フライトの終端部で繊維塊Ｇが逆流してくる溶融樹脂Ｍとの接触面積が増大することから、繊維塊Ｇへの溶融樹脂Ｍの含浸が促進される。
　以上、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たり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
　また、第１形態の小径フライト２８Ｂと第２形態の副フライト２９を組み合わせて、間隔をあけて設けてもよいし、小径フライト２８Ｂのスクリュ溝３１内に副フライト２９を設けてもよい。また、第１実施形態乃至第３実施形態のフライトを任意に組み合わせて設けてもよい。
　また、スクリュ１０は本実施形態に示した２ステージ型のデザインに限るものではなく、第２ステージの下流側に、さらに供給部、圧縮部、計量部を備えた第３ステージを備える３ステージ型のデザインとすることができる。この場合、第３ステージに、溶融樹脂へ機能部材を添加しあるいは揮発物質を脱気するといった機能などを追加してもよい。
　本発明の可塑化ユニット２００は、繊維供給装置２１３及び樹脂供給ホッパ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。特に繊維供給装置２１３に複数軸型の計量フィーダーを用いる場合には、スクリュ１０の長手方向に複数のフィーダーを平行に連結配置し、可塑化工程において強化繊維Ｆを供給するフィーダーを切り替えて使用してもよい。具体的には可塑化工程開始時は、スクリュ１０の先端側に配置したフィーダーから強化繊維Ｆを供給し、可塑化工程においてスクリュ１０が後退するのに伴い、スクリュ１０と繊維が吐出してくるフィーダースクリュとの相対位置が変化しないように、強化繊維Ｆを供給するフィーダーを後方側に順々に切り替えていってもよい。これによって、スクリュ１０の後退および射出時のスクリュ１０の前進による、加熱シリンダ２０１とスクリュ１０の相対位置の変化にかかわらず、スクリュ１０に対する強化繊維Ｆの供給位置を一定とすることができる。
　具体的には、可塑化が完了したときの繊維供給フィーダースクリュの位置、つまり、強化繊維Ｆが充填されている最後部のスクリュ溝の位置を、射出により前進したスクリュ位置において、次の可塑化開始時の繊維供給フィーダースクリュの位置と一致させることができるので、繊維供給装置２１３より下流のスクリュ溝に連続して強化繊維Ｆを供給でき、繊維供給装置２１３より下流のスクリュ１０の溝内で強化繊維Ｆが充填されていない領域の発生の防止あるいは抑制に有効である。
　また、フィーダースクリュの切り替え方は、単なるＯＮ／ＯＦＦ制御でもよいし、隣り合うスクリュフィーダーの回転数を連携して変化させてもよい。具体的にはスクリュの後退に伴い下流側のスクリュフィーダーの回転数を徐々に低下させるとともに後方側のスクリュフィーダーの回転数を徐々に増加させてもよい。
　また強化繊維Ｆの加熱シリンダ２０１への供給は、射出工程や可塑化工程のみでなく、例えば保圧工程や射出待機工程（可塑化工程完了から射出工程開始までの間）においても行ってよい。保圧工程中や射出待機工程中は、スクリュ１０が回転および前進あるいは後退を行わないので、フライトの移動によってベント孔が断続的に封鎖されることがない。このため安定して強化繊維をスクリュ１０の溝内に供給することができる。
　また繊維供給装置２１３には、強化繊維Ｆのみでなく、粉状あるいはペレット状の原料樹脂を混合した強化繊維Ｆを供給してもよい。この場合、強化繊維Ｆ間に溶融樹脂Ｍが浸入しにくくても、混合した原料樹脂が強化繊維Ｆの塊中で溶融し、繊維束の中に入り込んで繊維束の解繊を促進できる。
　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、ポリプロピレンやポリエチレンなどの汎用樹脂や、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公知の樹脂、およびガラス繊維、炭素繊維、竹繊維、麻繊維などの公知の強化繊維など、公知の材質を広く包含している。なお、本発明の効果を顕著に得るには、強化繊維の含有量が１０％以上と高含有率な繊維強化樹脂を対象とするのが好ましい。しかし、強化繊維の含有率が７０％を超えるとスクリュ溝内の強化繊維の搬送抵抗が大きくなるので、比較的樹脂の搬送能力の低い小径フライトを用いる本発明では、強化繊維を搬送することが困難となり、強化繊維がスクリュ溝内を閉塞してベント孔部でベントアップを発生してしまうおそれがある。このため、本発明に適用される強化繊維は含有率が１０～７０％であることが好ましく、さらには１５～５０％であることが好ましい。
１　　　　射出成形機
１０，１０Ｂ～１０Ｇ　　　スクリュ
２１　　　第１ステージ
２２　　　第２ステージ
２３　　　供給部
２４　　　圧縮部
２５　　　供給部
２６　　　圧縮部
２７　　　第１フライト
２８　　　第２フライト，主フライト
２８Ａ　　大径フライト
２８Ｂ　　小径フライト
２８Ｃ　　フライト
２８Ｄ　　フライト
２８Ｅ　　終端
２８Ｓ　　始端
２９　　　副フライト
２９Ｅ　　終端
２９Ｓ　　始端
３１　　　スクリュ溝
３１Ａ　　引き側溝
３１Ｂ　　押し側溝
３３　　　引き側
３５　　　押し側
５０　　　制御部
７０　　　計量部
７１　　　計量部
７５　　　切り欠き
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　　摺動部材
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　　加熱シリンダ
２０１Ｉ　内径面
２０３　　吐出ノズル
２０６　　ベント孔
２０７　　樹脂供給ホッパ
２０８　　供給孔
２０９　　第１電動機
２１１　　第２電動機
２１３　　繊維供給装置
２１４　　２軸型スクリュフィーダー
２１５　　ペレット供給装置
２１８　　ロービングカッター
３００　　スクリュ
３０１　　スクリュ溝
３０３　　引き側
３０５　　押し側
３０６　　フライト
３１０　　シリンダ
４００　　逆流
Ｆ　　　　強化繊維
Ｇ　　　　繊維塊
Ｍ　　　　溶融樹脂
Ｐ　　　　樹脂ペレット
Ｔ，Ｔ２８，Ｔ２９　頂部
δ　　　　隙間
　

Claims (11)

  1. 　上流側で樹脂原料が供給され、下流側で強化繊維が供給される射出成形機のシリンダの内部に設けられるスクリュであって、
    　前記スクリュは、
    　供給される前記樹脂原料を溶融する第１ステージと、
    　前記第１ステージに連なり、溶融された前記樹脂原料と供給された前記強化繊維を混合する第２ステージと、を備え、
    　前記第２ステージに設けられるフライトは、
    　前記スクリュの下流側のスクリュ溝から上流側のスクリュ溝に向けて、溶融された前記樹脂原料の逆流が生じる樹脂通路を備えることを特徴とするスクリュ。
  2. 　前記第２ステージに設けられるフライトは、
    　相対的に外径の大きい大径フライトと、相対的に外径の小さい小径フライトと、を備え、
    　前記逆流通路は、
    　前記小径フライトの頂部と前記シリンダとの隙間からなる、
    ことを特徴とするスクリュ。
  3. 　前記第２ステージは、
    　前記大径フライトと前記小径フライトが連なって、一条の前記フライトを構成する、
    請求項２に記載のスクリュ。
  4. 　前記第２ステージは、
    　前記フライトが、主フライトと、前記主フライトによって形成されるスクリュ溝に設けられる副フライトと、を備える二条フライトからなり、
    　前記主フライトが前記大径フライトをなし、前記副フライトが前記小径フライトをなしている、
    請求項２に記載のスクリュ。
  5. 　前記副フライトは、
    　前記スクリュの軸方向の一部の箇所又は複数の個所に設けられる、
    請求項４に記載のスクリュ。
  6. 　前記副フライトは、
    　前記強化繊維が供給される部位に対応して設けられる、
    請求項４に記載のスクリュ。
  7. 　前記副フライトは、
    　始端及び終端のいずれか一方又は双方が、前記主フライトに対して閉塞している、
    請求項４～請求項６のいずれか一項に記載のスクリュ。
  8. 　前記第２ステージに設けられる前記フライトは、
    　前記フライトの巻回方向に連続性を欠くように、前記フライトの一部に切り欠きが設けられた断続的なフライトであり、
    　前記樹脂通路は、
    　前記切り欠きからなる、
    請求項１に記載のスクリュ。
  9. 　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および回転軸方向に移動可能に設けられたスクリュと、
    　樹脂原料を前記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下流側に設けられ、強化繊維を前記シリンダ内に供給する繊維供給部と、
    を備え、
    　前記スクリュは、
    　請求項１～請求項８のいずれか一項に記載のスクリュが適用される、
    ことを特徴とする繊維強化樹脂の射出成形機。
  10. 　内部に回転可能および回転軸方向に移動可能なスクリュが設けられたシリンダに、樹脂原料を供給するとともに、前記樹脂原料よりも下流側において強化繊維を供給して、強化繊維を射出成形する方法であって、
    　前記スクリュは、
    　請求項１～請求項８のいずれか一項に記載のスクリュが適用される、
    ことを特徴とする繊維強化樹脂の射出成形方法。
  11. 　内部に回転可能および回転軸方向に移動可能なスクリュが設けられたシリンダに、樹脂原料を供給するとともに、前記樹脂原料よりも下流側において強化繊維を供給して、強化繊維を射出成形する方法であって、
    　前記スクリュは、
    　供給される前記樹脂原料を溶融する第１ステージと、
    　前記第１ステージに連なり、溶融された前記樹脂原料と供給される前記強化繊維を混合する第２ステージと、を備え、
    　前記第２ステージにおいて、
    　前記樹脂原料は、前記スクリュに設けられるフライトの頂部を乗り越えて、上流側のスクリュ溝内に流入される、
    射出成形方法。
     
PCT/JP2014/003066 2014-06-09 2014-06-09 スクリュ、射出成形機、及び、射出成形方法 WO2015189869A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/115,253 US10486351B2 (en) 2014-06-09 2014-06-09 Screw, injection molding machine, and injection molding method
PCT/JP2014/003066 WO2015189869A1 (ja) 2014-06-09 2014-06-09 スクリュ、射出成形機、及び、射出成形方法
JP2015536698A JP5901858B1 (ja) 2014-06-09 2014-06-09 射出成形機、及び、射出成形方法
EP14894300.4A EP3098052B1 (en) 2014-06-09 2014-06-09 Injection molding machines and injection molding method
CN201480073788.7A CN105934320B (zh) 2014-06-09 2014-06-09 螺杆、注塑成形机以及注塑成形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/003066 WO2015189869A1 (ja) 2014-06-09 2014-06-09 スクリュ、射出成形機、及び、射出成形方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015189869A1 true WO2015189869A1 (ja) 2015-12-17

Family

ID=54833004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/003066 WO2015189869A1 (ja) 2014-06-09 2014-06-09 スクリュ、射出成形機、及び、射出成形方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10486351B2 (ja)
EP (1) EP3098052B1 (ja)
JP (1) JP5901858B1 (ja)
CN (1) CN105934320B (ja)
WO (1) WO2015189869A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019176650A1 (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 株式会社ジェイテクト 射出成形機およびそれを用いた樹脂成形体の製造方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10464246B2 (en) * 2014-11-14 2019-11-05 U-Mhi Platech Co., Ltd. Injection molding method
JP6594021B2 (ja) * 2015-04-22 2019-10-23 東洋機械金属株式会社 可塑化ユニット
DE102017108470B3 (de) * 2017-04-20 2018-05-24 Kraussmaffei Technologies Gmbh Einschnecken-Plastifiziereinheit und Spritzgießmaschine mit einer Einschnecken-Plastifiziereinheit
DE102017123721A1 (de) * 2017-10-12 2019-04-18 Kraussmaffei Technologies Gmbh Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Formteilen
DE102020111510A1 (de) 2020-04-28 2021-10-28 Kraussmaffei Technologies Gmbh Plastifiziereinheit

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07205233A (ja) * 1994-01-14 1995-08-08 Ube Ind Ltd 射出成形機用スクリュ
JP2005014272A (ja) * 2003-06-24 2005-01-20 Yokohama Rubber Co Ltd:The 射出ブロー装置用可塑化スクリューの構造
JP2009096072A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Sekisui Chem Co Ltd 樹脂成形用スクリュー
JP2011031514A (ja) * 2009-08-03 2011-02-17 Fanuc Ltd 射出成形機用可塑化スクリュ
JP2014004744A (ja) * 2012-06-25 2014-01-16 Meiki Co Ltd 縦型射出装置
JP2014046631A (ja) * 2012-09-03 2014-03-17 Aisin Seiki Co Ltd 射出成形装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0353867Y2 (ja) * 1986-03-11 1991-11-26
JPS6360618U (ja) * 1986-10-09 1988-04-22
JPH0739619Y2 (ja) * 1990-04-12 1995-09-13 三菱重工業株式会社 可塑化スクリュ
DE4236662C2 (de) 1991-11-02 1996-10-31 Frank Truckenmueller Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und faserförmigen Einlagen
JP2003103587A (ja) * 2001-10-02 2003-04-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 可塑化装置及び可塑化装置内へのガス注入方法
DE102008061270B4 (de) 2008-12-10 2010-09-23 Karl Hehl Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und aus faserförmigen Einlagen
JP2012056173A (ja) 2010-09-08 2012-03-22 Toyota Motor Corp 繊維強化樹脂材の製造方法
JP5645952B2 (ja) * 2010-10-25 2014-12-24 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 射出成形用可塑化スクリュ及びこれを用いた射出成形方法
JP5889493B1 (ja) * 2015-01-15 2016-03-22 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 射出成形機及び射出成形方法
JP5932159B1 (ja) * 2015-01-16 2016-06-08 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 射出成形方法、射出成形機のスクリュ及び射出成形機

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07205233A (ja) * 1994-01-14 1995-08-08 Ube Ind Ltd 射出成形機用スクリュ
JP2005014272A (ja) * 2003-06-24 2005-01-20 Yokohama Rubber Co Ltd:The 射出ブロー装置用可塑化スクリューの構造
JP2009096072A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Sekisui Chem Co Ltd 樹脂成形用スクリュー
JP2011031514A (ja) * 2009-08-03 2011-02-17 Fanuc Ltd 射出成形機用可塑化スクリュ
JP2014004744A (ja) * 2012-06-25 2014-01-16 Meiki Co Ltd 縦型射出装置
JP2014046631A (ja) * 2012-09-03 2014-03-17 Aisin Seiki Co Ltd 射出成形装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3098052A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019176650A1 (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 株式会社ジェイテクト 射出成形機およびそれを用いた樹脂成形体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2015189869A1 (ja) 2017-04-20
JP5901858B1 (ja) 2016-04-13
US10486351B2 (en) 2019-11-26
US20170001353A1 (en) 2017-01-05
EP3098052B1 (en) 2018-04-04
CN105934320A (zh) 2016-09-07
EP3098052A4 (en) 2017-04-26
EP3098052A1 (en) 2016-11-30
CN105934320B (zh) 2017-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5901858B1 (ja) 射出成形機、及び、射出成形方法
EP2987603B1 (en) Injection molding apparatus and injection molding method
JP6126719B2 (ja) 射出成形方法、及び、強化繊維の開繊方法
JP5889493B1 (ja) 射出成形機及び射出成形方法
WO2016075846A1 (ja) 射出成形方法、及び、射出成形機
JP5894349B1 (ja) 射出成形方法、スクリュ、及び、射出成形機
JP5932159B1 (ja) 射出成形方法、射出成形機のスクリュ及び射出成形機
JP2014117811A (ja) スクリュ、可塑化装置、射出成形装置及び可塑化方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015536698

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14894300

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15115253

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014894300

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014894300

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE