(57)【要約】【課題】  強化繊維の過剰な折損が抑えられるような射出成形装置を提供すること。【解決手段】  射出成形装置１は、炭素長繊維集合体Ｓをマイクロ波加熱器３２で加熱する加熱槽３０と、熱可塑性樹脂及び加熱された炭素長繊維集合体Ｓが供給される射出シリンダ１０と、射出シリンダ１０内に回転可能に配設され、熱可塑性樹脂を圧縮・混練する溶融スクリュー部２１と、射出シリンダ１０内に配設されるとともに溶融スクリュー部２１と一体回転するように溶融スクリュー部２１の先端に接続され、炭素長繊維集合体を解繊する分散搬送スクリュー部２２と、熱可塑性樹脂を射出シリンダ１０と溶融スクリュー部２１との間の空間内に供給する主ホッパ５１と、炭素長繊維集合体Ｓを射出シリンダ１０と分散搬送スクリュー部２２との間の空間内に供給する副ホッパ５２と、を備える。また、分散搬送スクリュー部２２は無圧縮スクリューである。【選択図】  図1
2014046631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の強化繊維がサイジング剤により結合されてなる強化繊維集合体を加熱する加熱装置と、
熱可塑性樹脂及び前記加熱装置で加熱された強化繊維集合体が供給される射出シリンダと、
前記射出シリンダ内に回転可能に配設され、前記射出シリンダ内に供給される熱可塑性樹脂を前記射出シリンダ内で圧縮するとともに混練する第１スクリューと、
前記射出シリンダ内に配設されるとともに前記第１スクリューと一体回転するように前記第１スクリューの先端に接続され、前記射出シリンダ内に供給される強化繊維集合体を解繊するとともに解繊された強化繊維を熱可塑性樹脂中に分散させる第２スクリューと、
熱可塑性樹脂を、前記射出シリンダ内の空間であって前記第１スクリューとの間の空間内に供給する樹脂供給部と、
前記加熱装置で加熱された強化繊維集合体を、前記射出シリンダ内の空間であって前記第２スクリューとの間の空間内に供給する強化繊維供給部と、を備え、
前記第２スクリューは、それが前記射出シリンダ内で回転することによって強化繊維に作用するせん断力により強化繊維が過剰に折損されないような低圧縮比を有する低圧縮スクリューまたは無圧縮スクリューである、射出成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形装置において、
前記第２スクリューの圧縮比が１．０〜２．０である、射出成形装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の射出成形装置において、
前記第２スクリューのＬ／Ｄの範囲が１０〜１５の間の範囲である、射出成形装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形装置において、
前記加熱装置は、前記強化繊維または前記サイジング剤が吸収する波長を有する電磁波を出力する電磁波加熱装置である、射出成形装置。
【請求項５】
熱可塑性樹脂中に複数本の強化繊維が含有された繊維強化ペレット中の前記強化繊維を選択的に加熱する選択的加熱装置と、
前記選択的加熱装置で加熱された前記繊維強化ペレットが供給される射出シリンダと、
前記射出シリンダ内に回転可能に配設され、前記射出シリンダ内に供給される前記繊維強化ペレットを混練する射出スクリューと、を備え、
前記射出スクリューは、それが前記射出シリンダ内で回転することによって強化繊維に作用するせん断力により強化繊維が過剰に折損されないような低圧縮比を有する低圧縮スクリューまたは無圧縮スクリューである、射出成形装置。
【請求項６】
請求項５に記載の射出成形装置において、
前記選択的加熱装置は、前記強化繊維が吸収する波長を有する電磁波を出力する電磁波加熱装置である、射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂射出成形品の強度を向上させるために、炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維が含まれた溶融樹脂を射出成形する技術が開発されている。
【０００３】
特許文献１は、二軸押出機を用いてストランド状の強化繊維（複数本の強化繊維がサイジング剤で結合された強化繊維集合体）と熱可塑性樹脂とを混練した後に混練物を射出シリンダに供給して射出成形する射出成形装置を開示する。この射出成形装置によれば、二軸押出機内にストランド状の強化繊維と熱可塑性樹脂に加え、アスペクト比が１〜５、平均粒径が１０μｍ以下の粒状固形物が添加される。粒状固形物が潤滑剤の役割を果たすことにより二軸押出機内及び射出シリンダ内での強化繊維の過剰な折損が抑制される。
【０００４】
特許文献２は、強化繊維と樹脂とを含む複合成形材料（繊維強化ペレット）を熱風等で予備加熱した後に射出成形するよう構成された射出成形装置を開示する。予備加熱により繊維強化ペレットが軟化するので、繊維強化ペレット中の強化繊維の折損が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４２６１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１８１８７７号公報
【発明の概要】
【０００６】
（発明が解決しようとする課題）
図７は、樹脂中に含まれる強化繊維の繊維長と、その強化繊維が含有された樹脂成形材料の材料特性（剛性、強度、耐衝撃性）との関係を表すグラフである。図７において、横軸が強化繊維の繊維長、縦軸が樹脂成形材料の材料特性の大きさを表す。図７に示すように、強化繊維の繊維長が長くなればなるほど、剛性（ｍｏｄｕｌｕｓ）、強度（ｓｔｒｅｎｇｔｈ）、耐衝撃性（ｉｍｐａｃｔ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）といった材料特性が向上することがわかる。
【０００７】
強化繊維が含まれる樹脂を、射出シリンダ内で通常の圧縮比（圧縮比＝２．０〜４．０）を有するフルフライトスクリューを用いて混練した場合、フルフライトスクリューと射出シリンダとの間のクリアランスを通過する強化繊維に作用するせん断力により強化繊維が過剰に折損される。例えば、射出シリンダに供給される前の強化繊維の長さ（繊維長）が１０ｍｍであった場合、射出される樹脂中に含まれる強化繊維の繊維長は１〜２ｍｍである。スクリューの圧縮比、溝深さ等のスクリューデザインの改良、あるいは、上記特許文献１に記載のような潤滑性固形粒子の添加、上記特許文献２に記載のような予備加熱等によって、強化繊維の折損の度合いは多少は改善される。しかし、スクリューの回転によるせん断力が強化繊維の折損に及ぼす影響が多大であるため、上記したような改善策を施しても、繊維長がせいぜい２〜３ｍｍ程度に延びるにすぎない。
【０００８】
本発明は、射出成形時に樹脂中に含まれる強化繊維の過剰な折損が抑えられるよう構成される射出成形装置を提供することを目的とする。
【０００９】
（課題を解決するための手段）
本発明は、複数本の強化繊維がサイジング剤により結合されてなる強化繊維集合体を加熱する加熱装置と、熱可塑性樹脂及び前記加熱装置で加熱された強化繊維集合体が供給される射出シリンダと、前記射出シリンダ内に回転可能に配設され、前記射出シリンダ内に供給される熱可塑性樹脂を前記射出シリンダ内で圧縮するとともに混練する第１スクリューと、前記射出シリンダ内に配設されるとともに前記第１スクリューと一体回転するように前記第１スクリューの先端に接続され、前記射出シリンダ内に供給される強化繊維集合体を解繊するとともに解繊された強化繊維を熱可塑性樹脂中に分散させる第２スクリューと、熱可塑性樹脂を、前記射出シリンダ内の空間であって前記第１スクリューとの間の空間内に供給する樹脂供給部と、前記加熱装置で加熱された強化繊維集合体を、前記射出シリンダ内の空間であって前記第２スクリューとの間の空間内に供給する強化繊維供給部と、を備え、前記第２スクリューは、それが前記射出シリンダ内で回転することによって強化繊維に作用するせん断力により強化繊維が過剰に折損されないような低圧縮比を有する低圧縮スクリューまたは無圧縮スクリューである、射出成形装置を提供する。この場合において、熱可塑性樹脂と加熱装置で加熱された強化繊維集合体は、別々のホッパを用いて射出シリンダの異なる位置から射出シリンダ内に供給されるとよい。
【００１０】
本発明によれば、樹脂供給部から熱可塑性樹脂が、強化繊維供給部から加熱された強化繊維集合体が、それぞれ射出シリンダ内に供給される。樹脂供給部から射出シリンダ内に供給された熱可塑性樹脂は第１スクリューにより射出シリンダ内で圧縮・混練され、さらに射出シリンダに加えられる熱により溶融される。そして、溶融状態の熱可塑性樹脂が第１スクリューから第２スクリューに送られる。一方、強化繊維供給部から射出シリンダ内に供給された強化繊維集合体は、第１スクリューの先端に接続された第２スクリューにより解繊（解束）されるとともに、第１スクリューから送られてくる溶融した熱可塑性樹脂中に分散される。ここで、射出シリンダに供給される強化繊維集合体は加熱装置により既に加熱されている。この加熱により強化繊維同士を結合するサイジング剤も加熱される。サイジング剤は一般に樹脂で形成されており、加熱により軟化・溶融する。したがって、射出シリンダに供給される強化繊維集合体中の強化繊維同士の結合力は、サイジング剤の加熱による軟化・溶融により、既に弱められている。そのため第２スクリューの回転力を受けることによって強化繊維集合体は容易に解繊される。また、解繊された各強化繊維は第２スクリューのみを通過する。第２スクリューが射出シリンダ内で回転することによって、射出シリンダとの間のクリアランス（特に射出シリンダの内壁と第２スクリューの羽根の外周壁との間のクリアランス）を通過する強化繊維にせん断力が作用する。本発明においては、第２スクリューが低圧縮スクリューまたは無圧縮スクリューであり、それが射出シリンダ内で回転した場合に強化繊維に作用するせん断力が比較的小さい。このためせん断力が強化繊維に作用しても強化繊維が過剰に折損されない。よって、射出される樹脂中に含まれる強化繊維の過剰な折損が抑えられる。このように、本発明によって、射出成形時に樹脂中に含まれる強化繊維の過剰な折損が抑えられるよう構成される射出成形装置が提供される。
【００１１】
上記発明において、「強化繊維の過剰な折損」とは、射出シリンダ内に供給された強化繊維の長さが初期長さ（射出シリンダに供給される時の長さ）の４割未満の長さに折損されることを意味する。例えば、射出シリンダ内に供給される前の強化繊維の長さが１０ｍｍであり、射出シリンダから射出された樹脂中の強化繊維の長さが４ｍｍ未満にされた場合に、射出シリンダ内でのスクリューの回転により強化繊維に作用されるせん断力により「強化繊維の過剰な折損」が生じたと定義される。
【００１２】
また、上記発明において、無圧縮スクリューとは圧縮比が１．０のスクリューである。低圧縮スクリューとは、圧縮比が１．０に近いスクリューである。本発明における第２スクリューの圧縮比は、第２スクリューが射出シリンダ内で回転することにより射出シリンダと第２スクリューとの間のクリアランスを通過する強化繊維に作用するせん断力で強化繊維が過剰に折損されない程度に低い圧縮比である。この場合、第２スクリューの圧縮比が１．０〜２．０であるのがよい。つまり第２スクリューの圧縮比が２．０以下であるのがよい。圧縮比が２．０以下であれば、射出シリンダと第２スクリューとの間を通過する強化繊維に作用するせん断力が小さく、そのため強化繊維が過剰に折損されない。
【００１３】
第２スクリューのＬ／Ｄは、強化繊維が溶融樹脂中に十分に分散され、且つ、強化繊維が過剰に折損されない程度の値であるのがよい。第２スクリューのＬ／Ｄは１０〜１５であるのがよい。Ｌ／Ｄが１０未満であると、強化繊維が溶融樹脂中に十分に混練（分散）されない。一方、Ｌ／Ｄが１５よりも大きい場合、強化繊維が射出シリンダと第２スクリューとの間を通過する時間が長期化するため混練中に強化繊維が過剰に折損されるおそれがある。
【００１４】
強化繊維集合体は、複数の強化繊維がサイジング剤（収束剤）により結合し、これらが束ねられた強化繊維の集合体である。この場合、射出シリンダに供給される強化繊維集合体は、強化繊維の長手方向に沿って所定の長さに切断されたチョップドストランド状の強化繊維集合体であるのがよい。例えば長さが１０ｍｍ程度のチョップドストランド状の強化繊維集合体であっても良い。また、加熱装置で加熱される強化繊維集合体は、上記したチョップドストランド状の強化繊維集合体であっても良いし、複数本の非常に長い強化繊維がサイジング剤により結合されているロービング材でも良い。ロービング材である場合、加熱後に所定の長さにロービング材を切断してチョップドストランド状の強化繊維集合体に成形し、こうして成形したチョップドストランド状の強化繊維集合体を射出シリンダに供給するとよい。
【００１５】
加熱装置は、強化繊維集合体を加熱することができるものであればどのような加熱方法を採用したものであってもよいが、短時間で強化繊維集合体を加熱できるのがよい。特に、強化繊維集合体中の強化繊維及び／またはサイジング剤が吸収する波長を有する電磁波を出力し、強化繊維集合体中の強化繊維及び／またはサイジング剤に電磁波を吸収させることにより強化繊維集合体を瞬時に加熱する電磁波加熱装置を用いると良い。電磁波加熱装置から出力される電磁波の波長は、用いられる強化繊維集合体やサイジング剤の材料特性に応じて決定することができる。例えば複数の炭素長繊維がサイジング剤で結合された強化繊維集合体を用いる場合、３００ＭＨｚ〜３ＴＨzの周波数（波長１ｍ〜１００μｍ）のマイクロ波を出力するマイクロ波加熱器が好ましく用いられる。加熱装置は、強化繊維集合体中の強化繊維を加熱してもよい。この場合、強化繊維の熱がサイジング剤に伝達されることによりサイジング剤が加熱する。また、強化繊維同士を結合しているサイジング剤を直接加熱してもよい。例えばサイジング剤が極性を有する物質で形成されている場合、サイジング剤を加熱することができる周波数を持つ電磁波を出力する電磁波加熱装置を用いることができる。
【００１６】
また、本発明は、熱可塑性樹脂中に複数本の強化繊維が含有された繊維強化ペレット中の前記強化繊維を選択的に加熱する選択的加熱装置と、前記選択的加熱装置で加熱された前記繊維強化ペレットが供給される射出シリンダと、前記射出シリンダ内に回転可能に配設され、前記射出シリンダ内に供給される前記繊維強化ペレットを混練する射出スクリューと、を備え、前記射出スクリューは、それが前記射出シリンダ内で回転することによって強化繊維に作用するせん断力により強化繊維が過剰に折損されないような低圧縮比を有する低圧縮スクリューまたは無圧縮スクリューである、射出成形装置を提供する。
【００１７】
上記発明によれば、熱可塑性樹脂中に複数本の強化繊維が含有された繊維強化ペレット中の強化繊維が、選択的加熱装置で選択的に加熱される。加熱された強化繊維の熱が樹脂部分に伝達されることにより樹脂部分が加熱されて溶融する。繊維強化ペレットの内側部分（中央部）を構成する樹脂には強化繊維からの熱が素早く伝達されるので、軟化の進行が早い。しかし、繊維強化ペレットの外側部分（表面部）を構成する樹脂には熱が伝達され難いので、軟化の進行が遅い。このため、選択的加熱装置で加熱された繊維強化ペレットの内部は溶融状態であるものの、外部（表面）は未溶融状態である。
【００１８】
上記のような内部溶融状態の繊維強化ペレットが射出シリンダ内に供給される。このとき繊維強化ペレットは、その外側部分を構成する樹脂が溶融していない固化状態であるため、射出シリンダへの供給口にへばりつくことなくスムーズに射出シリンダ内に供給される。供給された繊維強化ペレットは射出シリンダ内にて射出スクリューにより混練される。射出スクリューは低圧縮スクリューまたは無圧縮スクリューであるので、通常のスクリューと比較して混練性に劣るが、繊維強化ペレットの内部が既に溶融状態であるので、低圧縮スクリューまたは無圧縮スクリューを用いた場合であっても樹脂が十分に混練される。混練された樹脂は射出シリンダからの熱によって十分に溶融するとともに、樹脂中に強化繊維が均一に分散される。また、射出スクリューが低圧縮スクリューまたは無圧縮スクリューであるので、射出スクリューが射出シリンダ内で回転することによって射出スクリューと射出シリンダとの間を通過する強化繊維に作用するせん断力が比較的小さい。そのため強化繊維が過剰に折損されることを抑えることができる。
【００１９】
射出スクリューの圧縮比は１．０〜２．０であるのがよい。つまり射出スクリューの圧縮比が２．０以下であるのがよい。圧縮比が２以下であれば、射出シリンダと射出スクリューとの間を通過する強化繊維に作用するせん断力が小さく、そのため強化繊維が過剰に折損されない。また、射出スクリューのＬ／Ｄは１５〜２０であるのがよい。Ｌ／Ｄが１５以下であると、強化繊維が樹脂中に十分に混練（分散）されない。一方、Ｌ／Ｄが２０よりも大きい場合、せん断力が加えられている時間が長いために混練中に強化繊維が過剰に折損されるおそれがある。
【００２０】
選択的加熱装置は、繊維強化ペレット中の強化繊維を選択的に加熱することができるもの、すなわち繊維強化ペレット中の強化繊維を加熱し、樹脂を加熱しないものであればどのような加熱方法を採用したものであってもよいが、短時間で強化繊維を加熱できるものであるのがよい。特に、繊維強化ペレット中の強化繊維が吸収する波長を有する電磁波を出力し、強化繊維に電磁波を吸収させることにより強化繊維を選択的に且つ瞬時に加熱する電磁波加熱装置を採用すると良い。電磁波加熱装置から出力される電磁波の波長は、用いられる強化繊維に応じて決定することができる。例えば強化繊維が炭素繊維である場合、３００ＭＨｚ〜３ＴＨzの周波数（波長１ｍ〜１００μｍ）のマイクロ波を出力するマイクロ波加熱器が好ましく用いられる。逆に言えば、選択的加熱装置で選択的に加熱される強化繊維が好ましく用いられる。また、繊維強化ペレット中の複数の強化繊維がサイジング剤により結合されている場合は、サイジング剤も強化繊維に含まれるものとする。すなわち、加熱装置は、複数の強化繊維を結合しているサイジング剤を選択的に加熱してもよい。
【００２１】
この場合、繊維強化ペレット中の樹脂成分は無極性であるのがよい。特に、繊維強化ペレット中の樹脂の主成分は、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂であるのがよい。ＰＰ樹脂は無極性であるので、電磁波加熱装置により加熱され難い。このため電磁波加熱装置を用いて繊維強化ペレット中の強化繊維（例えば炭素長繊維）を選択的に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る射出成形装置を示す概略図である。
【図２】２段スクリューの一例を示す側面図である。
【図３】加熱槽の内部構成を示す概略図である。
【図４】ロービング状の炭素長繊維集合体をマイクロ波加熱器で加熱する例を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る射出成形装置を示す概略図である。
【図６】炭素長繊維強化ペレットＲＦを模式的に示す図である。
【図７】樹脂中に含まれる強化繊維の繊維長と、その強化繊維が含まれる樹脂成形材料の材料特性（剛性、強度、耐衝撃性）との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る射出成形装置を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る射出成形装置１は、射出シリンダ１０と、射出シリンダ１０内に配設された２段スクリュー２０と、加熱槽３０とを備える。なお、図１において、型締装置、射出シリンダ１０の加熱ヒータ、動作制御装置、温度制御装置等は省略されている。
【００２４】
射出シリンダ１０は所定の軸方向に向かって延びるように構成され、その内部には円柱状の空間が形成される。射出シリンダ１０の先端（図１において左端）にはノズル１１が取付けられていて、このノズル１１から射出シリンダ１０内の溶融樹脂が金型ＭＯに向けて射出される。射出された溶融樹脂は金型ＭＯ内のキャビティに充填される。なお、射出シリンダ１０の外周には図示しない加熱ヒータが取付けられていて、この加熱ヒータを作動させて射出シリンダ１０を加熱させることにより、射出シリンダ１０内の溶融樹脂の温度を所望の温度に設定することができる。
【００２５】
２段スクリュー２０は、射出シリンダ１０内にて射出シリンダ１０の軸方向に沿って回転可能に配設される。２段スクリュー２０の後端（図１において右端）に駆動ユニット４１が接続される。駆動ユニット４１は例えば電動モータを備え、２段スクリュー２０を軸周り回転させるための駆動力を発生する。
【００２６】
図２は、２段スクリュー２０の一例を示す側面図である。図２に示すように、２段スクリュー２０は溶融スクリュー部（第１スクリュー）２１と分散搬送スクリュー部（第２スクリュー）２２とを有する。分散搬送スクリュー部２２は溶融スクリュー部２１の先端（図２において左端）に接続される。溶融スクリュー部２１の後端（図２において右端）が駆動ユニット４１に接続される。なお、溶融スクリュー部２１と分散搬送スクリュー部２２は一体的に成形されていてもよいし、それぞれ別々に作製され、その後に組み付けられていてもよい。
【００２７】
溶融スクリュー部２１として、本実施形態では通常のフルフライトスクリューが用いられる。溶融スクリュー部２１には、その後端から先端にかけて、供給部（フィードゾーン）２１ａ、圧縮部（コンプレッションゾーン）２１ｂ、計量部（メータリングゾーン）２１ｃが形成される。供給部２１ａは圧縮部２１ｂの後方に位置し、圧縮部２１ｂは計量部２１ｃの後方に位置する。本実施形態において溶融スクリュー部２１の圧縮比は２．０〜４．０であり、Ｌ／Ｄは１６〜２５である。
【００２８】
分散搬送スクリュー部２２は上述のように溶融スクリュー部２１の先端にその後端が接続されており、溶融スクリュー部２１と同軸配置され、溶融スクリュー部２１と一体的に回転する。本実施形態において分散搬送スクリュー部２２の圧縮比は１．０である。すなわち分散搬送スクリュー部２２は無圧縮スクリューである。また、分散搬送スクリュー部２２のＬ／Ｄは１０〜１５である。分散搬送スクリュー部２２は、圧縮比が２．０以下の低圧縮スクリューでもよい。
【００２９】
図１に示すように、射出シリンダ１０の上部に主ホッパ（樹脂供給部）５１及び副ホッパ（強化繊維供給部）５２が配設される。副ホッパ５２の射出シリンダ１０への配設位置は、主ホッパ５１の射出シリンダ１０への配設位置よりも前方（図１において左方）位置である。両ホッパ５１，５２には上部開口及び下部開口が形成されていて、下部開口を通じてホッパ５１，５２内の空間が射出シリンダ１０内の空間に連通する。主ホッパ５１の上部開口から熱可塑性樹脂のペレット（以下、樹脂ペレット）Ｒが投入される。樹脂ペレットＲの主成分は本実施形態ではポリプロピレン（ＰＰ）樹脂である。
【００３０】
副ホッパ５２の図１において上方に加熱槽３０が配設される。この加熱槽３０には副ホッパ５２及びチョップドストランド供給ホッパ５３が接続される。副ホッパ５２の上部開口を通じて副ホッパ５２の内部空間が加熱槽３０に連通する。また、チョップドストランド供給ホッパ５３には上部開口及び下部開口が形成されていて、下部開口を通じてチョップドストランド供給ホッパ５３内の空間が加熱槽３０内に連通する。チョップドストランド供給ホッパ５３の上部開口からチョップドストランド状の炭素長繊維（強化繊維）の集合体（以下、炭素長繊維集合体Ｓと呼ぶ）が供給される。「チョップドストランド状の炭素長繊維の集合体」とは、非常に微小な径（例えば７μｍ）及び所定の長さ（例えば１０ｍｍ）の複数本の炭素長繊維がサイジング剤（収束剤）により結合されることによって形成された炭素長繊維の集合体である。本実施形態では、約１万２千本〜２万４千本の炭素長繊維がサイジング剤により結合されて束ねられたチョップドストランド状の炭素長繊維集合体Ｓを用いた。この炭素長繊維集合体Ｓの幅は約１０ｍｍ程度であり、各炭素長繊維の繊維長は約１０ｍｍ程度である。このような炭素長繊維集合体Ｓが、チョップドストランド供給ホッパ５３に投入される。
【００３１】
図３は、加熱槽３０の内部構成を示す概略図である。図３に示すように、加熱槽３０は、内部に空間が形成されたケース３１と、ケース３１内に設けられたマイクロ波加熱器（加熱装置）３２及びベルトコンベア３３とを備える。ケース３１の上壁の図３において右寄りの部分に開口３１ａが形成され、この開口３１ａにチョップドストランド供給ホッパ５３の下部開口が接続される。また、ケース３１の下壁の図３において左寄りの部分に開口３１ｂが形成され、この開口３１ｂに副ホッパ５２の上部開口が接続される。
【００３２】
マイクロ波加熱器３２はケース３１の上壁に取付けられていて、所定の波長のマイクロ波を下方に向けて出力（出射）する。このマイクロ波加熱器３２の下方にベルトコンベア３３が設けられる。ベルトコンベア３３は、基台Ｋ上に回転可能に支持された駆動プーリ３３ａおよび従動プーリ３３ｂと、駆動プーリ３３ａと従動プーリ３３ｂとに巻き回された搬送ベルト３３ｃとを備える。駆動プーリ３３ａには図示しない駆動装置が接続されており、駆動装置が駆動することにより駆動プーリ３３ａが回転する。駆動プーリ３３ａの回転によって搬送ベルト３３ｃが図３において反時計周りに回転する。搬送ベルト３３ｃの上側部分に載置された搬送物が、搬送ベルト３３ｃの回転に伴って搬送される。
【００３３】
次に、上記構成の射出成形装置１を用いた射出成形方法について説明する。
【００３４】
まず、射出シリンダ１０の外周に取付けられている図示しない加熱ヒータを作動させて、射出シリンダ１０内の温度を所望の温度に加熱する。また、加熱槽３０内のベルトコンベア３３を駆動させる。
【００３５】
また、複数の樹脂ペレットＲを主ホッパ５１に投入するとともに、複数の炭素長繊維集合体Ｓをチョップドストランド供給ホッパ５３に投入する。主ホッパ５１に投入された樹脂ペレットＲは射出シリンダ１０内に供給される。ここで、図１に良く示すように、主ホッパ５１の下部開口は、射出シリンダ１０内に配置された２段スクリュー２０の溶融スクリュー部２１の供給部２１ａに面している。したがって、樹脂ペレットＲは射出シリンダ１０と供給部２１ａとの間の空間に供給される。射出シリンダ１０と供給部２１ａとの間の空間に供給された樹脂ペレットＲは熱により溶融される。また、駆動ユニット４１の駆動によって２段スクリュー２０が回転することにより樹脂ペレットＲが溶融スクリュー部２１の前方側（図１において左方側）に移動する。そして、圧縮部２１ｂに導入され、ここで圧縮・混練される。さらに溶融樹脂は圧縮部２１ｂから計量部２１ｃに導入される。そして、計量部２１ｃから分散搬送スクリュー部２２に送られる。
【００３６】
チョップドストランド供給ホッパ５３に投入された炭素長繊維集合体Ｓは、チョップドストランド供給ホッパ５３の下部開口から加熱槽３０に供給される。図３に良く示すように、チョップドストランド供給ホッパ５３の下部開口はベルトコンベア３３の搬送ベルト３３ｃの上側部分に面している。したがって、加熱槽３０内に供給された炭素長繊維集合体Ｓは搬送ベルト３３ｃ上に落下し、搬送ベルト３３ｃに搬送される。
【００３７】
搬送ベルト３３ｃに搬送されている炭素長繊維集合体Ｓにマイクロ波加熱器３２からマイクロ波が出力される。本実施形態において、マイクロ波加熱器３２は、炭素長繊維集合体Ｓ中の炭素長繊維が吸収することができる波長１ｍ〜１００μｍ（周波数：３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚ）の電磁波を図３において下方に出力（出射）する。炭素長繊維集合体Ｓ中の炭素長繊維はマイクロ波加熱器３２から出力されたマイクロ波を吸収することによって瞬時に加熱される。つまり、炭素長繊維集合体Ｓはベルトコンベア３３で搬送されながら（移動しながら）加熱される。炭素長繊維集合体Ｓ中の炭素長繊維が加熱されることにより、その熱が複数の炭素長繊維を結合しているサイジング剤に伝達される。これによりサイジング剤が加熱される。あるいは、炭素長繊維集合体Ｓ中のサイジング剤が極性を持つ樹脂により形成されている場合、マイクロ波加熱器３２はサイジング剤が吸収することができる波長を持つ電磁波を炭素長繊維集合体Ｓに照射するように構成されていても良い。この場合、サイジング剤自体がマイクロ波を吸収することによって加熱される。
【００３８】
炭素長繊維集合体Ｓ中のサイジング剤は、加熱されることにより軟化・溶融する。サイジング剤の軟化・溶融により、各炭素長繊維同士の結合力が弱められる。このようにして炭素長繊維同士の結合力が弱められた炭素長繊維集合体Ｓがベルトコンベア３３で搬送され、やがてベルトコンベア３３から落下する。ベルトコンベア３３からの落下地点の直下には副ホッパ５２が位置している。したがって、炭素長繊維集合体Ｓが副ホッパ５２にその上部開口から投入される。
【００３９】
副ホッパ５２に投入された炭素長繊維集合体Ｓは、副ホッパ５２の下部開口から射出シリンダ１０内に供給される。ここで、図３からわかるように、副ホッパ５２の下部開口は、射出シリンダ１０内に配設された２段スクリュー２０の分散搬送スクリュー部２２の後端部付近（溶融スクリュー部２１寄りの部分）に面している。したがって、炭素長繊維集合体Ｓは射出シリンダ１０と分散搬送スクリュー部２２との間の空間に供給される。
【００４０】
射出シリンダ１０と分散搬送スクリュー部２２との間の空間に供給された炭素長繊維集合体Ｓは、分散搬送スクリュー部２２の回転力によって解繊される。上記のように炭素長繊維集合体Ｓ中のサイジング剤は加熱により軟化・溶融されており、炭素長繊維集合体Ｓの各炭素長繊維の結合力が弱くされている。したがって、分散搬送スクリュー部２２の回転によって炭素長繊維集合体Ｓに僅かな力が加えられるだけで、炭素長繊維集合体Ｓが容易に解繊される。解繊された炭素長繊維は、溶融スクリュー部２１から分散搬送スクリュー部２２に送られてくる溶融樹脂に混ざり合い、溶融樹脂中に分散される。
【００４１】
射出シリンダ１０に供給された炭素長繊維集合体Ｓは２段スクリュー２０のうち分散搬送スクリュー部２２のみを通過する。この分散搬送スクリュー部２２は圧縮比が１．０の無圧縮スクリューであるため、炭素長繊維が含まれた溶融樹脂が射出シリンダ１０と分散搬送スクリュー部２２との間のクリアランスを通過する際に溶融樹脂及び炭素長繊維に作用するせん断力が小さい。したがって、せん断力による炭素長繊維の分断が極力抑えられる。すなわち、炭素長繊維の過剰な折損が抑えられる。このように過剰な折損が抑えられた比較的長い炭素長繊維を含む溶融樹脂が、ノズル１１から射出される。
【００４２】
ノズル１１から射出された溶融樹脂（ドローリング樹脂）から炭素長繊維を取り出して、その長さを測定したところ、その平均長さは８．５ｍｍであった。なお、炭素長繊維の配合量は４０ｗｔ％とした。射出シリンダ１０に供給される前の炭素長繊維の繊維長（すなわち炭素長繊維集合体Ｓを構成する炭素長繊維の繊維長）は約１０ｍｍであるから、射出シリンダ１０に供給される前の炭素長繊維の繊維長に対するドローリング樹脂中の炭素長繊維の繊維長の比率（繊維長比率）は約８５％である。また、比較のため、同一の樹脂ペレット（ポリプロピレン樹脂）及び炭素長繊維集合体Ｓを用い、通常のフルフライトスクリューを用いて主ホッパから樹脂ペレットと共に炭素長繊維集合体Ｓを射出シリンダ１０内に供給した場合、ドローリング樹脂中の炭素長繊維の平均長さは１．４ｍｍであった。したがって、この場合における繊維長比率は約１４％である。このことから、本実施形態の射出成形装置１を用いることにより、従来の炭素長繊維の長さよりもはるかに長い炭素長繊維が含まれた溶融樹脂を射出できることがわかった。
【００４３】
（変形例）
上記第１実施形態では、マイクロ波加熱器３２でチョップドストランド状の炭素長繊維集合体Ｓを加熱する例を示したが、ロービング状の炭素長繊維集合体を加熱するように構成しても良い。図４は、ロービング状の炭素長繊維集合体Ｌをマイクロ波加熱器３２で加熱する例を示す図である。この場合、加熱槽３０’は、ケース３１と、マイクロ波加熱器３２と、各搬送用ローラ３４と、切断装置３５とを備える。炭素長繊維集合体Ｌはコイル３６から加熱槽３０’内に供給される。
【００４４】
加熱槽３０’内に供給された炭素長繊維集合体Ｌは、ケース３１内の適所に取付けられている搬送用ローラ３４に導かれて切断装置３５に供給される。また、切断装置３５に供給されるまでの間に、ケース３１内に配設されているマイクロ波加熱器３２によって炭素長繊維集合体Ｌ中の炭素長繊維が瞬時に加熱される。炭素長繊維の加熱に伴い、その熱が炭素長繊維集合体Ｌ中のサイジング剤に伝わってサイジング剤も加熱され、サイジング剤が軟化・溶融する。サイジング剤の軟化・溶融により炭素長繊維同士の結合力が弱められた炭素長繊維集合体Ｌが、切断装置３５に供給される。
【００４５】
切断装置３５は切断カッター３５１とベルトコンベア３５２とを有する。切断装置３５に供給された炭素長繊維集合体Ｌはベルトコンベア３５２上を移動する。そして、ベルトコンベア３５２上の炭素長繊維集合体Ｌが切断カッター３５１で適当な長さに切断される。これによりチョップドストランド状の炭素長繊維集合体Ｓが成形される。成形された炭素長繊維集合体Ｓが、ベルトコンベア３５２から副ホッパ５２に向けて落下する。そして、第１実施形態と同様に副ホッパ５２から射出シリンダ１０内に供給される。
【００４６】
射出シリンダ１０に供給された炭素長繊維集合体Ｓは、分散搬送スクリュー部２２の回転力によって解繊される。上記のように炭素長繊維集合体Ｓ中のサイジング剤は加熱槽３０’内での加熱により軟化・溶融されており、炭素長繊維集合体Ｓの各炭素長繊維の結合力が弱くされている。したがって、分散搬送スクリュー部２２の回転によって炭素長繊維集合体Ｓに僅かな力が加えられるだけで、炭素長繊維集合体Ｓが容易に解繊される。解繊された炭素長繊維は、溶融スクリュー部２１から分散搬送スクリュー部２２に導入されてくる溶融樹脂に混ざり合い、溶融樹脂中に分散される。そして、ノズル１１から射出される。
【００４７】
以上のように、本実施形態の射出成形装置１は、複数本の炭素長繊維がサイジング剤により結合されてなる炭素長繊維集合体を加熱するマイクロ波加熱器３２と、熱可塑性樹脂及びマイクロ波加熱器３２で加熱された炭素長繊維集合体が供給される射出シリンダ１０と、射出シリンダ１０内に回転可能に配設され、射出シリンダ１０内に供給される熱可塑性樹脂を射出シリンダ１０内で圧縮するとともに混練する溶融スクリュー部２１と、射出シリンダ１０内に配設されるとともに溶融スクリュー部２１と一体回転するように溶融スクリュー部２１の先端に接続され、射出シリンダ１０内に供給される炭素長繊維集合体を解繊するとともに解繊された炭素長繊維を熱可塑性樹脂中に分散させる分散搬送スクリュー部２２と、熱可塑性樹脂を、射出シリンダ１０内の空間であって溶融スクリュー部２１の供給部２１ａとの間の空間内に供給する主ホッパ５１と、マイクロ波加熱器３２で加熱された炭素長繊維集合体を、射出シリンダ１０内の空間であって分散搬送スクリュー部２２との間の空間内に供給する副ホッパ５２と、を備える。また、分散搬送スクリュー部２２は圧縮比１．０の無圧縮スクリューである。
【００４８】
本実施形態によれば、主ホッパ５１から熱可塑性樹脂が、副ホッパ５２から加熱された炭素長繊維集合体が、それぞれ射出シリンダ１０内供給される。主ホッパ５１から射出シリンダ１０内に供給された熱可塑性樹脂は溶融スクリュー部２１により圧縮・混練され、さらに加熱ヒータにより射出シリンダ１０に加えられる熱により溶融される。そして、溶融状態の熱可塑性樹脂が溶融スクリュー部２１から分散搬送スクリュー部２２に送られる。一方、副ホッパ５２から射出シリンダ１０内に供給された炭素長繊維集合体は、溶融スクリュー部２１の先端に接続された分散搬送スクリュー部２２により解繊（解束）されるとともに、溶融スクリュー部２１から送られてくる溶融した熱可塑性樹脂中に分散される。ここで、射出シリンダ１０に供給される炭素長繊維集合体はマイクロ波加熱器３２により既に加熱されている。この加熱により炭素長繊維同士を結合するサイジング剤も加熱される。サイジング剤は一般に樹脂で形成されており、加熱により軟化・溶融する。したがって、射出シリンダ１０に供給される炭素長繊維集合体Ｓ中の炭素長繊維同士の結合力は、サイジング剤の加熱による軟化・溶融により、既に弱められている。そのため分散搬送スクリュー部２２の回転力を受けることによって炭素長繊維集合体は容易に解繊される。また、解繊された炭素長長繊維は分散搬送スクリュー部２２のみを通過する。分散搬送スクリュー部２２が射出シリンダ１０内で回転することによって、射出シリンダ１０との間のクリアランス（特に射出シリンダ１０の内壁と分散搬送スクリュー部２２の羽根の外周壁との間のクリアランス）を通過する溶融樹脂及び炭素長繊維にせん断力が作用するが、分散搬送スクリュー部２２が無圧縮スクリューであるのでせん断力は比較的小さい。そのためせん断力が炭素長繊維に加えられても炭素長繊維は過剰に折損されない。よって、射出される樹脂中に含まれる炭素長繊維の過剰な折損が抑えられる。
【００４９】
また、分散搬送スクリュー部２２のＬ／Ｄは１０〜１５であって、通常のフルフライトスクリューのＬ／Ｄ（１６〜２５）に比べて小さい。このため混練中に強化繊維が過剰に折損されることが防止される。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係る射出成形装置を示す概略図である。図５に示すように、本実施形態に係る射出成形装置２は、射出シリンダ６０と、射出シリンダ６０内に配設された射出スクリュー７０と、加熱槽８０とを備える。なお、図５において、型締装置、射出シリンダ６０の加熱ヒータ、動作制御装置、温度制御装置等は省略されている。
【００５１】
射出シリンダ６０は所定の軸方向に向かって延びるように構成され、その内部には円柱状の空間が形成される。射出シリンダ６０の先端（図５において左端）にはノズル１１が取付けられていて、このノズル１１から射出シリンダ６０内の溶融樹脂が金型ＭＯに向けて射出される。射出された溶融樹脂は金型ＭＯ内のキャビティに充填される。なお、射出シリンダ６０の外周には図示しない加熱ヒータが取付けられていて、この加熱ヒータを駆動させることにより射出シリンダ６０内の溶融樹脂の温度を所望の温度に設定することができる。
【００５２】
射出スクリュー７０は、射出シリンダ６０内にて射出シリンダ６０の軸方向に沿って回転可能に配設される。射出スクリュー７０の後端（図５において右端）に駆動ユニット４１が接続される。駆動ユニット４１は例えば電動モータを備え、射出スクリュー７０を軸周り回転させるための駆動力を発生する。射出スクリュー７０は無圧縮スクリュー（圧縮比＝１．０）であり、Ｌ／Ｄは１５〜２０である。なお、射出スクリュー７０は、圧縮比が２．０以下の低圧縮スクリューでもよい。
【００５３】
加熱槽８０は、内部に空間が形成されたケース８１と、マイクロ波加熱器（選択的加熱装置）８２と、ベルトコンベア８３とを備える。ケース８１に主ホッパ５４及び連結管９０が接続される。主ホッパ５４は上部開口及び下部開口を有し、ケース８１の上壁の図５において右寄りの部分に形成された開口８１ａにその下部開口が接続される。連結管９０も上部開口及び下部開口を有し、ケース３１の下壁の図５において左寄りの部分に形成された開口８１ｂにその上部開口が接続される。
【００５４】
主ホッパ５４には樹脂中に炭素長繊維が含有された樹脂ペレット（以下、炭素長繊維強化ペレットと呼ぶ）ＲＦが投入される。図６は、炭素長繊維強化ペレットＲＦを模式的に示す図であり、図６（ａ）が斜視図、図６（ｂ）が平面図（上面図）である。図６に示すように、この炭素長繊維強化ペレットＲＦは、ポリプロピレン樹脂を主成分とする円柱状の樹脂部ＲＥと、樹脂部ＲＥの内部に埋め込まれた複数の炭素長繊維Ｆとを備える樹脂−強化繊維複合体である。また、図６（ｂ）からわかるように、炭素長繊維Ｆは、樹脂部ＲＥの内側部分（炭素長繊維強化ペレットＲＦを平面方向から見た場合における径方向内方寄りの部分）に密集するように樹脂部ＲＥ中に設けられている。各炭素長繊維Ｆは、サイジング剤等で結合された状態で樹脂部ＲＥ内に埋め込まれていても良い。
【００５５】
マイクロ波加熱器８２及びベルトコンベア８３はケース８１内に配設される。マイクロ波加熱器８２はケース８１の上壁に取付けられていて、マイクロ波を下方に向けて出力する。このマイクロ波加熱器８２の下方にベルトコンベア８３が設けられる。ベルトコンベア８３は、基台Ｋ上に回転可能に支持された駆動プーリ８３ａおよび従動プーリ８３ｂと、駆動プーリ８３ａと従動プーリ８３ｂとに巻き回された搬送ベルト８３ｃとを備える。駆動プーリ８３ａには図示しない駆動装置が接続されており、駆動装置が駆動することにより駆動プーリ８３ａが回転する。駆動プーリ８３ａの回転によって搬送ベルト８３ｃが図５において反時計周りに回転する。搬送ベルト８３ｃの上側部分に載置された搬送物が、搬送ベルト８３ｃの回転に伴って搬送される。
【００５６】
次に、上記構成の射出成形装置２を用いた射出成形方法について説明する。
【００５７】
まず、射出シリンダ６０の外周に取付けられている図示しない加熱ヒータを駆動させて、射出シリンダ６０内の温度を所望の温度に加熱する。また、加熱槽８０内のベルトコンベア８３を駆動させる。
【００５８】
また、炭素長繊維強化ペレットＲＦを主ホッパ５４に投入する。主ホッパ５４に投入された炭素長繊維強化ペレットＲＦは、主ホッパ５４の下部開口から加熱槽８０に供給される。図５に良く示すように、主ホッパ５４の下部開口はベルトコンベア８３の搬送ベルト８３ｃの上側部分に面している。したがって、加熱槽８０内に供給された炭素長繊維強化ペレットＲＦは搬送ベルト８３ｃ上に落下し、搬送ベルト８３ｃに搬送される。
【００５９】
搬送ベルト８３ｃに搬送されている炭素長繊維強化ペレットＲＦにマイクロ波加熱器８２から出力されるマイクロ波が照射される。本実施形態において、マイクロ波加熱器３２は、炭素長繊維強化ペレットＲＦ中の炭素長繊維Ｆが吸収する波長１ｍ〜１００μｍ（周波数：３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの周波数）の電磁波を図５において下方に出力（照射）する。炭素長繊維強化ペレットＲＦの樹脂部ＲＥに埋め込まれている炭素長繊維Ｆはマイクロ波加熱器３２から出力されたマイクロ波を吸収することによって瞬時に加熱される。炭素長繊維Ｆが加熱されることにより、その熱が炭素長繊維Ｆの周りの樹脂に伝達される。これにより樹脂部ＲＥが加熱される。また、炭素長繊維Ｆがサイジング剤等で結合されている場合には、炭素長繊維Ｆからの熱でサイジング剤も加熱される。
【００６０】
マイクロ波加熱器８２によって炭素長繊維強化ペレットＲＦ中の炭素長繊維Ｆは加熱されるが、極性を持たないポリプロピレン樹脂からなる樹脂部ＲＥは加熱されない。つまり、マイクロ波加熱器８２は、炭素長繊維強化ペレットＲＦ中の炭素長繊維Ｆ（あるいはサイジング剤）を選択的に加熱する。また、炭素長繊維強化ペレットＲＦ中の炭素長繊維Ｆは、樹脂部ＲＥの内側付近（中央付近）に密集しているため、炭素長繊維Ｆからの熱を受けて樹脂部ＲＥがその内側から発熱する。したがって、樹脂部ＲＥの内側は加熱により軟化・溶融されるが、外側（表面側）は熱の伝わりが悪いため軟化が進行しない。よって、炭素長繊維強化ペレットＲＦは、その内側部分にて溶融状態であるが、その外側部分では硬い。このため炭素長繊維強化ペレットＲＦは、その形状を維持したまま、ベルトコンベア８３上を移動する。また、樹脂部ＲＥの内側付近に密集していた炭素長繊維Ｆが樹脂部ＲＥ内で移動して、樹脂部ＲＥ中に均等に広がる。
【００６１】
ベルトコンベア８３上の炭素長繊維強化ペレットＲＦはやがてベルトコンベア８３から落下する。ベルトコンベア８３からの落下地点の直下に連結管９０が位置している。したがって、炭素長繊維強化ペレットＲＦは連結管９０に導入され、この連結管９０を経て射出シリンダ６０内に供給される。この場合において、連結管９０の下部開口は、射出シリンダ６０内の射出スクリュー７０の後端部付近に面している。したがって、連結管９０から炭素長繊維強化ペレットＲＦが射出シリンダ６０内の空間であって射出シリンダ６０と射出スクリュー７０の後端部付近との間の空間に供給される。このとき炭素長繊維強化ペレットＲＦは、その外側部分を構成する樹脂部ＲＥが溶融していない固化状態であるため、射出シリンダ６０の供給口にへばりつくことなくスムーズに射出シリンダ６０内に供給される
【００６２】
射出シリンダ６０内に供給された炭素長繊維強化ペレットＲＦは射出スクリュー７０の回転によって混練される。ここで、射出スクリュー７０は圧縮比が１．０の無圧縮スクリューであり、樹脂を混練・圧縮する能力が小さいが、射出スクリュー７０に供給された時点で炭素長繊維強化ペレットＲＦの内側部分が軟化・溶融しているので、このような無圧縮スクリューである射出スクリュー７０から受ける回転力によっても炭素長繊維強化ペレットＲＦが容易に混練される。そして、射出シリンダ６０からの熱により樹脂が溶融するとともに炭素長繊維Ｆが溶融樹脂中に均一に分散される。また、炭素長繊維強化ペレットＲＦ中の炭素長繊維Ｆ同士がサイジング剤等で結合されている場合は、サイジング剤も炭素長繊維Ｆからの熱を受けることで軟化・溶融しているので、炭素長繊維Ｆ同士の結合力が弱められている。したがって、射出スクリュー７０の回転により炭素長繊維強化ペレットＲＦ内の炭素長繊維Ｆが容易に解繊される。そして、解繊された炭素長繊維Ｆが溶融樹脂中に均一に分散される。このように均一に分散された炭素長繊維Ｆを含む溶融樹脂が、ノズル１１から射出される。さらに、射出スクリュー７０は圧縮比１．０の無圧縮スクリューであり、射出スクリュー７０が射出シリンダ６０内で回転することにより射出スクリュー７０と射出シリンダ６０との間を通過する溶融樹脂及び炭素長繊維に作用するせん断力が比較的小さい。そのため溶融樹脂中に分散した炭素長繊維Ｆがせん断力により過剰に折損されることを抑えることができる。
【００６３】
以上のように、本実施形態の射出成形装置２は、ポリプロピレン樹脂を主成分とする樹脂部ＲＥ中に複数本の炭素長繊維Ｆが含有された炭素長繊維強化ペレットＲＦ中の炭素長繊維Ｆを選択的に加熱するマイクロ波加熱器８２と、マイクロ波加熱器８２で加熱された炭素長繊維強化ペレットＲＦが供給される射出シリンダ６０と、射出シリンダ６０内に回転可能に配設され、射出シリンダ６０内に供給される炭素長繊維強化ペレットＲＦを混練する射出スクリュー７０と、を備える。また、射出スクリュー７０は、圧縮比１．０の無圧縮スクリューである。
【００６４】
本実施形態によれば、樹脂部ＲＥ中に複数本の炭素長繊維Ｆが内部に埋め込まれた炭素長繊維強化ペレットＲＦ中の炭素長繊維Ｆをマイクロ波加熱器８２で選択的に加熱することにより、内部溶融状態であるように炭素長繊維強化ペレットＲＦを加熱することができる。また、内部溶融状態の炭素長繊維強化ペレットＲＦが射出シリンダ６０に供給されるので、射出スクリュー７０が無圧縮スクリューであっても十分に樹脂を混練することができるとともに、樹脂中に炭素長繊維Ｆを均一に分散することができる。また、射出スクリュー７０が無圧縮スクリューであるため、溶融樹脂及び炭素長繊維に作用するせん断力が比較的小さい。そのため炭素長繊維Ｆがせん断力で過剰に折損されることを抑えることができる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記第１実施形態では分散搬送スクリュー部２２が無圧縮スクリューであるが、圧縮比が１．０〜２．０の範囲の低圧縮スクリューでもよい。上記範囲の圧縮比であれば、炭素長繊維の過剰な折損が抑えられる。また、上記第２実施形態では射出スクリュー７０が無圧縮スクリューであるが、圧縮比が１．０〜２．０の範囲の低圧縮スクリューでもよい。上記範囲の圧縮比であれば、炭素長繊維の過剰な折損が抑えられる。
【００６６】
また、上記第１実施形態及び第２実施形態では、炭素長繊維集合体Ｓがベルトコンベア３３，８３で搬送（移動）されながら加熱される例を示したが、それ以外の搬送装置（例えば回転ドラム式、スクリュー式、ミキシング式、流動乾燥式）で搬送されながら加熱されてもよい。なお、第１実施形態において、炭素長繊維集合体Ｓをマイクロ波加熱器３２で加熱するときに、炭素長繊維集合体Ｓが重なっていると、炭素長繊維集合体Ｓ同士で導通してスパークが発生し、炎を上げて燃え、炭素長繊維集合体Ｓに焼けが発生することが確認された。したがって、炭素長繊維集合体Ｓを加熱する際には、炭素長繊維集合体Ｓ同士が重ならないように適度な間隔（例えば１０ｍｍ程度の間隔）をあけて各炭素長繊維集合体Ｓを移動させながら加熱すると良い。
【００６７】
また、上記第１実施形態では、炭素長繊維集合体Ｓ，Ｌをマイクロ波加熱器で加熱する例を示したが、炭素長繊維集合体Ｓ，Ｌ中の炭素長繊維の結合力が弱められるような加熱方式であれば、どのような加熱方式でもよい。例えば熱風加熱でも良い。ただし、瞬時に炭素長繊維集合体Ｓ，Ｌを加熱するためには、マイクロ波加熱器のような電磁波加熱器が好ましい。この場合、電磁波の波長は、加熱される炭素長繊維あるいはサイジング剤に応じて設定すればよい。
【００６８】
また、上記第２実施形態では、炭素長繊維強化ペレットＲＦ中の炭素長繊維Ｆを加熱するためにマイクロ波加熱器を用いているが、用いる強化繊維やサイジング剤に応じて、これらに最も吸収される波長の電磁波を出射する加熱器（例えば近赤外線を出射する加熱器（ハロゲンランプ等）や遠赤外線を出射する加熱器（例えばセラミックヒータ等））を利用すればよい。また、選択的に炭素長繊維Ｆやサイジング剤を加熱できるものであれば、電磁波加熱器でなくても良い。
【００６９】
また、上記第１実施形態及び第２実施形態では、強化繊維として炭素長繊維を用いたが、それ以外の強化繊維、例えばガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、ポリエチレン繊維を用いても良い。この場合、これらの繊維を加熱するために、加熱器として熱風加熱器、遠赤外線加熱器を用いると良い。また、繊維の分散性を向上させるために、スクリュー先端にマドック、ダルメージ、ピンタイプ等のミキシングエレメントを設けても良い。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１，２…射出成形装置、１０，６０…射出シリンダ、２０…２段スクリュー、２１…溶融スクリュー部（第１スクリュー）、２１ａ…供給部、２１ｂ…圧縮部、２１ｃ…計量部、２２…分散搬送スクリュー部（第２スクリュー）、３０，８０…加熱槽、３２，８２…マイクロ波加熱器（加熱装置）、３３，８３…ベルトコンベア、３５…切断装置、４１…駆動ユニット、５１…主ホッパ（樹脂供給部）、５２…副ホッパ（強化繊維供給部）、５３…チョップドストランド供給ホッパ、５４…主ホッパ、７０…射出スクリュー、Ｓ，Ｌ…炭素長繊維集合体、Ｒ…樹脂ペレット、ＲＦ…炭素長繊維強化ペレット、ＲＥ…樹脂部、Ｆ…炭素長繊維
【図１】
2014046631.tif 000003
【図２】
2014046631.tif 000004
【図３】
2014046631.tif 000005
【図４】
2014046631.tif 000006
【図５】
2014046631.tif 000007
【図６】
2014046631.tif 000008
【図７】
2014046631.tif 000009