(57)【要約】【課題】樹脂材料に強化繊維を適切に分配混合して、品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することができる方法を提供する。【解決手段】スクリュ２１のフライト部２５のメタリングゾーンＣにおける前方先端と、分配混合逆流防止弁２７の逆流防止弁部５１との間に、溶融促進部２６を設けておく。加熱筒２０の最高温度に設定される範囲を樹脂材料の融点よりも２０〜１４０℃高くに設定する。射出装置２の加熱筒２０内で、スクリュ２１を４０〜１２０回転／分で回転させ、スクリュ２１のフライト部２５から成形材料を溶融促進部２６に送って樹脂材料を充分に溶融させ、その後成形材料を分配混合逆流防止弁２７に送って樹脂材料の強化繊維を分配混合させ、さらに加熱筒２０の前方に送って所定量の成形材料を貯留する。このときのスクリュ２１の背圧は、０〜５ＭＰａに設定する。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法であって、
前記スクリュの前記分配混合逆流防止弁の上流側に、前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、
前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記溶融促進部で前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、
前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出する
ことを特徴とする強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記スクリュのフライト部から送られた前記成形材料の前記樹脂材料を前記溶融促進部で充分に溶融させることを特徴とする請求項１に記載の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法であって、
前記加熱筒のなかで最高温度に設定される範囲の温度を、前記樹脂材料の融点よりも２０〜１４０℃高い範囲に設定し、
前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記前記加熱筒の、前記分配混合逆流防止弁の上流の位置で前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、
前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出する
ことを特徴とする強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法であって、
前記スクリュを、４０〜１２０ｍｉｎ-１の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を０〜５ＭＰａとして、前記成形材料を加熱するとともに混練して、前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、
前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出する
ことを特徴とする強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】
前記強化繊維に、繊維長が２〜３０ｍｍ、直径が８〜１７μｍのガラス繊維、または、繊維長が２〜３０ｍｍ、径が７〜１０μｍの炭素繊維を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項６】
前記樹脂材料にスチレン系樹脂を用い、前記強化繊維にガラス繊維を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項７】
前記樹脂材料と前記強化繊維とを合わせた全体の材料に対する前記強化繊維の比率を、１０〜６０重量％とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に関し、特に、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形品を成形するための射出成形に関連する従来の技術として、たとえば特許文献１、２が知られている。特許文献１には、先端にミキシング部と逆流防止弁を設けた射出成形用一軸可塑化スクリュが開示されている。そして、特許文献１には、スクリュの計量部に設けられた偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃを超える樹脂が局部せん断を受け、未溶融樹脂の溶融が促進されることが記載されている（段落［００１９］）。
【０００３】
一方、特許文献２には、スクリュー式射出機を用いて強化繊維含有熱可塑性樹脂組成物を成形型に射出方法及びこれを実施する射出装置に関する発明が開示されている。そして、特許文献２には、スクリュー式射出機内のスクリューとしてはフルフライトスクリューが採用され、先端にはチェックリング機構を具備するミキシングヘッドが取り付けられていることが記載されている（段落［００２２］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２５６７１７号公報
【特許文献２】特開平９−１５０４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術のうち特許文献１記載のものにあっては、樹脂材料に強化繊維を用いることと前記樹脂と繊維を分配混合させることについては、記載されていない。したがって、強化繊維含有樹脂成形品を成形する際にどのような成形条件が最適であるかについて、特許文献１には開示されていない。
【０００６】
また、特許文献２記載のものにあっては、溶融押出機から押し出された溶融樹脂をロービングカッターで裁断された強化繊維と共にスクリュー式射出機に投入して、スクリューによって先端に移送する。このときに、スクリューによる溶融樹脂と強化繊維との混合が不足し、また、樹脂材料が強化繊維を適切に分配し得る溶融状態でミキシングヘッドに送られず、その結果充分に開繊されない可能性があり、さらに流動抵抗の大きい強化繊維がミキシングヘッドのチェックリング機構で引っ掛かり詰まり発生する可能性があるなどの問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、樹脂材料に強化繊維を適切に分配混合して、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法であって、前記スクリュの前記分配混合逆流防止弁の上流側に、前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記溶融促進部で前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項１の発明では、スクリュの分配混合逆流防止弁の上流側に溶融促進部を設けておき、かかる溶融促進部で成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態で、分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、強化繊維が樹脂材料に適切に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
【０００９】
請求項２の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記スクリュのフライト部から送られた前記成形材料の前記樹脂材料を前記溶融促進部で充分に溶融させることを特徴とする。
請求項２の発明では、請求項１に記載の発明において、スクリュのフライト部により混練された成形材料の樹脂材料を溶融促進部で充分に溶融させる。そのため、その後に送られる分配混合逆流防止弁で、強化繊維が樹脂材料により適切に分配混合する。
【００１０】
請求項３の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法であって、前記加熱筒のなかで最高温度に設定される範囲の温度を、前記樹脂の融点よりも２０〜１４０℃高く設定し、前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記加熱筒の、前記分配混合逆流防止弁の上流の位置で前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項３の発明では、加熱筒のなかで最高温度に設定される範囲の温度を、樹脂材料の融点よりも２０〜１４０℃高く設定することにより、成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態で、分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、強化繊維が樹脂材料に適切に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
【００１１】
請求項４の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられた分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法であって、前記スクリュを、４０〜１２０ｍｉｎ-１の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を０〜５ＭＰａとして、前記成形材料を加熱するとともに混練して、前記樹脂材料の溶融を促進させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に前記成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項４の発明では、スクリュを、４０〜１２０ｍｉｎ-１の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を０〜５ＭＰａとして、成形材料を加熱するとともに混練して、樹脂材料の溶融を促進させることにより、成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態で、分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、強化繊維が樹脂材料に適切に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
【００１２】
請求項５の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記強化繊維に、繊維長が２〜３０ｍｍ、直径が８〜１７μｍのガラス繊維、または、繊維長が２〜３０ｍｍ、直径が７〜１０μｍの炭素繊維を用いることを特徴とする。
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、繊維長が２〜３０ｍｍ、直径が８〜１７μｍのガラス繊維、または、繊維長が２〜３０ｍｍ、直径が７〜１０μｍの炭素繊維といった分配が比較的困難な成形材料であっても、適切に分配混合して強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することが具現化される。
【００１３】
請求項６の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記樹脂材料にスチレン系樹脂を用い、前記強化繊維にガラス繊維を用いることを特徴とする。
請求項６の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、樹脂材料にスチレン系樹脂を用い、強化繊維にガラス繊維を用いることにより、ガラス繊維がスチレン系樹脂に適切に分配混合し、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することが具現化される。
【００１４】
請求項７の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記樹脂材料と前記強化繊維とを合わせた全体の材料に対する前記強化繊維の比率を、１０〜６０重量％とすることを特徴とする。
請求項７の発明では、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記樹脂材料と前記強化繊維とを合わせた全体の材料に対する前記強化繊維の比率を、１０〜６０重量％であっても、強化繊維が樹脂材料に適切に分配混合され、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することが具現化される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、強化繊維を樹脂材料に適切に分配混合して、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に使用する成形装置の実施の一形態を示した断面図である。
【図２】本発明に使用する成形装置の別の実施の形態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
最初に、本発明に使用する成形装置の実施の一形態を図１に基づいて説明する。本実施の形態における成形装置は、成形材料供給装置１と、射出装置２と、成形型３と、型締め装置４とを備えている。
【００１８】
成形材料供給装置１は、樹脂材料と強化繊維をそれぞれ個別に供給するフィード装置１０と、各フィード装置１０により供給する樹脂材料と強化繊維との重量を計測する重量計測手段１１とを備えている。各フィード装置１０は、ホッパ１２ａを有するシリンダ１２と、シリンダ１２内に嵌挿されたフィードスクリュ１３と、フィードスクリュ１３を軸周りに制御可能に回転駆動するサーボモータ１４とを備えている。重量計測手段１１は、たとえばシリンダ１２の下方にロードセルを設けることにより構成することができる。各フィード装置１０は、重量計測手段１１により計測された樹脂材料と強化繊維の重量をそれぞれ計測しながらフィードスクリュ１３を駆動するサーボモータ１４の単位時間当たりの回転数を制御して、樹脂材料と強化繊維の供給量を制御することができ、また、単にフィードスクリュ１３の単位時間当たりの回転数を設定することにより樹脂材料と強化繊維の供給量を制御することもできる。また、成形材料供給装置１は、樹脂材料からなるペレットに強化繊維を含有させたものを供給するものでもよく、あるいは、糸状の連続した強化繊維を直接射出装置２の加熱筒２０の落下孔２０ａ内に供給し、若しくは、糸状の連続した強化繊維を射出装置２の加熱筒２０の落下孔２０ａ上で所定の長さに切断して、落下孔２０ａ内に供給するものとすることもできる。
【００１９】
射出装置２は、加熱筒２０と、加熱筒２０内に軸周りに回転可能に、且つ、軸方向に移動可能に嵌挿されたスクリュ２１と、成形型３にタッチするノズル２２ａを有するシリンダヘッド２２と、加熱筒２０を制御可能に加熱する加熱手段２３とを備えている。加熱筒２０の基端側（上流側ともいい、図においては右側となる）の上方には、成形材料を投入する落下孔２０ａが形成されており、落下孔２０ａには各フィード装置１０から供給される成形材料を落下孔２０ａに案内するシュート２４が設けられている。加熱手段２３は、加熱筒２０およびノズル２２ａを含むシリンダヘッド２２に複数設けられてそれぞれ所定の温度に制御可能に加熱するもので、通電により発熱するバンドヒータを採用することが一般的である。加熱筒２０とシリンダヘッド２２は、その適切な温度が範囲を区切って設定されている。バンドヒータ２３は、加熱筒２１とシリンダヘッド２２の、それぞれ適切な温度が設定された範囲に応じて設けられる。また、加熱筒２０の落下孔２０ａの周囲には加熱筒２０に投入する際に成形材料が不用意に加熱されないようにするための冷却手段（図示は省略する）が設けられている。
【００２０】
スクリュ２１は、基端側から前方前端側（図の左側）に向かって、フライト部２５と、溶融促進部２６と、分配混合逆流防止弁２７と、スクリュヘッド２８とを備えている。スクリュ２１のフライト部２５は、基端側から先端側に向かって、フィードゾーンＡと、コンプレッションゾーンＢと、メタリングゾーンＣとが形成されている。スクリュ２１の軸部２１ａの径は、フィードゾーンＡが比較的小径であり、メタリングゾーンＣが比較的大径であり、コンプレッションゾーンＢがフィードゾーンＡから連続する比較的小径からメタリングゾーンＣに連続する比較的大径に漸次変化するよう設定されている。
【００２１】
本実施の形態におけるスクリュ２１は、直径Ｄに対するフライト部２５の基端側端部から溶融促進部２６の先端側まで（分配混合逆流防止弁２７の後述するスペーサまで）の長さＬの比Ｌ／Ｄが１８に設定されている。しかしながら、スクリュ２１のＬ／Ｄはこれに限定されることはなく、１８〜２８程度に設定することができる。なお、スクリュ２１の直径Ｄは、特に限定されることはないが、３０〜２００ｍｍ程度のものが多く使用される。
【００２２】
また、スクリュ２１の圧縮比、すなわちスクリュ２１のフライト部２５と軸部２１ａにより形成される溝の、フィードゾーンＡとメタリングゾーンＣとの容積比は、１．５〜２．５、より好ましくは、１．７〜１．８に設定することができる。なお、スクリュ２１の表面と加熱筒２０の内孔の表面は、特に強化繊維としてガラス繊維を用いる場合、耐摩耗加工処理を予め施しておくことが望ましい。
【００２３】
分配混合逆流防止弁２７は、スクリュ２１の溶融促進部２６の前方に設けられたスペーサ５０と、このスペーサ５０とスクリュヘッド２８との間に軸方向に移動可能に設けられた円筒状のリング５１とを備えている。
【００２４】
スペーサ５０は、加熱筒２０の内孔２０ｂよりも小さい径で成形されている。そのため、スペーサ５０の外周面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間には、成形材料を送ることが可能な隙間が形成されている。また、リング５１の端面５１ａは、軸方向に後退移動してスペーサ５０に当接したときに、スペーサ５０の外周面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間の隙間を閉塞することができるよう設計されている。さらに、スクリュヘッド２８の後端には、リング５１が前進移動したときに当接しリング５１の前進動を規制するストッパ２８ａが形成されている。スペーサ５０とスクリュヘッド２８との間の軸部５２には、複数の凹部５３が配設されている。また、リング５１には、複数の穴５４が形成されている。さらに、軸部５２は、その外径が、リング５１の内径よりも小さく設計されている。軸部５２の凹部５３とリング５１の穴５４は、少なくともリング５１が前進移動してスクリュヘッド２８のストッパ２８ａに当接した状態で、軸方向に互いに隣接する凹部５３、５３の間にリング５１の穴５４が位置する（軸方向に互いに隣接する穴５４、５４の間に凹部５３が位置すると言い換えることもできる。）関係に配置されている。
【００２５】
スクリュ２１の軸周りの回転により溶融促進部２６からスペーサ５０の外周面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間の隙間を介して成形材料が前方に送られるときには、その成形材料の圧力によりリング５１が軸方向前方に移動する。そして、軸部５２に形成された凹部５３と、リング５１と軸部５２との間の空間５５と、リング５１の穴５４とを交互に蛇行するように送り出され、これにより成形材料の樹脂材料に強化繊維が分配混合される。また、スクリュ２１が後退した状態から前進して成形材料を射出するときには、成形材料の圧力によりリング５１が軸方向後方に軸部５２に対して相対的に移動してスペーサ５０に当接し、リング５１の後端面５１ａがスペーサ５０の外周面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間の隙間を閉塞して成形材料の逆流を防止する。
【００２６】
溶融促進部２６は、分配混合逆流防止弁２７の上流側、すなわち、スクリュ２１の基端側に配設され、樹脂材料の溶融を促進するもので、図１に示した実施の形態の場合、スクリュ２１のフライト部２５の先端側端部と分配混合逆流防止弁２７との間に配設されており、メタリングゾーンＣにおける軸部２１ａよりもさらに大径に設計された円筒状の外周面により構成されている。このように溶融促進部２６の外周面を大径に設計することにより、加熱筒２０の内孔２０ｂに対する間隔が狭くなり、その結果、バンドヒータ２３により加熱された加熱筒２０の熱を成形材料に伝導する（この加熱を外部加熱といい、スクリュ２１の軸周りの回転によるせん断加熱と区別することにする。）ことにより、強化樹脂を折ることなく樹脂材料の溶融を促進することができる。
【００２７】
なお、溶融促進部２６は、図１に示した実施の形態に限定されることはなく、図２に示したように、スクリュ２１の軸部２１ａに複数の突起２６ａを形成してなるダルメージ部により構成することもできる。また、溶融促進部２６は、樹脂材料の溶融を促進することができるものであれば、図１、図２に示した実施の形態に限定されることはなく、図示は省略するが、複数の凹部や、複数の突条若しくは溝により構成することもできる。そして、溶融促進部２６を複数の凹部や、複数の突条若しくは溝により構成する場合、これらの複数の凹部や突条若しくは溝を軸方向に延びるように配列することもでき、また軸方向に対して所定の角度で、らせん状に配列することもできる。さらに、溶融促進部２６は、スクリュ２１のフライト部２５をメタリングゾーンＣから前方に向かって延長させることにより構成したり、かかる延長したフライト部を所定の間隔で切り欠いて断続的としたものや、所謂サブフライトのようにスクリュ２１のメタリングゾーンＣ等のフライト部２５よりも低い（径が小さい）サブフライトを設け、あるいは、スクリュ２１のメタリングゾーンＣ等のフライト部２５よりも軸方向に短い（狭い）ピッチで溶融促進用フライト部を形成したり、所謂偏心フライト部を複数形成することにより構成することもできる。これらの場合、溶融促進部２６におけるスクリュ２１の軸部２１ａから加熱筒２０の内孔２０ｂまでの高さは、メタリングゾーンＣにおける軸部２１ａから加熱筒２０の内孔２０ｂまでの高さの１．０〜０．４倍に、すなわち、溶融促進部２６におけるスクリュ２１の軸部２１ａの径は、メタリングゾーンＣにおける軸部２１ａの径よりも太くなるように設定することが望ましい。上記図１に示した以外に例示した溶融促進部を採用する場合、樹脂材料の溶融を促進するだけでなく、樹脂材材料に強化繊維を分配混合する機能も有する。
【００２８】
分配混合逆流防止弁２７のさらに前方の先端にはスクリュヘッド２８が配設されている。スクリュヘッド２８のストッパ２８ａには、加熱筒２０の前方に成形材料を送ることができる溝２９が周方向に複数形成されている。スクリュヘッド２８のストッパ２８ａよりの前方は、略円錐形に設計することができ、また、分配混合部５０と加熱筒２０の前方とを連通して、分配混合された成形材料を分配混合部５０から加熱筒２０の前方に送ることができる溝（図示は省略する）を複数形成することもできる。
【００２９】
成形型３は、固定型３０と可動型３１とにより構成されており、両型３０、３１を型閉じすることにより成形品の形状に応じた形状のキャビティ３２を形成するものである。型締め装置４は、固定型３０を取り付ける固定盤４０と、可動型３１を取り付ける可動盤４１と、固定盤４０を端部に支持するとともに可動盤４１が中間部に挿通されて可動盤４１を固定盤４０に対して近接・遠退移動可能に支持するタイバー４２と、可動盤４１を固定盤４０に対して近接・遠退移動させて開閉するとともに、可動型３１を固定型３０に対して型閉じしたときに所定の力で型締めする型開閉手段（図示は省略する）と、を備えている。
【００３０】
次に、本発明の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法の実施の一形態を、上述したように構成された成形装置を用いる場合により、詳細に説明する。なお、この実施の形態では、熱可塑性の樹脂としてポリプロピレンのペレットを採用し、また、強化繊維として、ガラス繊維を採用することとする。そして、ガラス繊維は、繊維長が２〜３０ｍｍ（より好ましくは繊維長が３〜１５ｍｍ）で直径が６〜１７μｍのものであり、さらに結束材で結束されたものを採用することとする。さらに成形材料には、ポリプロピレンとガラス繊維の他に改質剤などの添加剤を含み、成形材料全体に対して１０〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％のガラス繊維を含有するものとする。
【００３１】
強化繊維含有樹脂成形品を成形するに先立って、この実施の形態では、スクリュ２１のフライト部２５のメタリングゾーンＣにおける前方先端と、分配混合逆流防止弁２７の逆流防止弁部５１との間に、溶融促進部２６を設けておく。
【００３２】
強化繊維含有樹脂成形品を成形するに際して、ポリプロピレンのペレットと結束されたガラス繊維は、各フィード装置１０のホッパ１２ａにそれぞれ個別に投入される。成形材料に含まれるポリプロピレン、ガラス繊維、および添加剤は、各フィード装置１０のシリンダ１２に設けられたロードセル１１により正確に重量が計測され、この計測結果に基づいてサーボモータ１４を制御することにより、設定された比率で正確な量の成形材料を射出装置２の加熱筒２０内に投入することができる。
【００３３】
射出装置２の加熱筒２０内におけるスクリュ２１の軸周りの単位時間当たりの回転数（回転速度）は、４０〜１２０回転／分（ｍｉｎ-１）、より好ましくは５０〜１００回転／分（ｍｉｎ-１）程度であり、スクリュ２１の周速では５０００〜１５０００ｍｍ／分程度とする。スクリュ２１の回転数は、成形材料の種類や、スクリュ２１の径などに応じて適切に制御することができる。
【００３４】
加熱筒２０内に供給された成形材料は、軸周りに回転駆動されるスクリュ２１のフライト部２５に沿って、フィードゾーンＡからコンプレッションゾーンＢ、メタリングゾーンＣに順次送られる。このとき、加熱筒２０とノズルを含むシリンダヘッド２２の各位置は、バンドヒータ２３によりそれぞれの位置に適した温度に加熱されている。加熱筒２０との間に形成されるスクリュ２１の、フィードゾーンＡ、コンプレッションゾーンＢ、メタリングゾーンＣの空間が次第に狭くなることにより、成形材料のポリプロピレンはスクリュ２１の回転によってせん断発熱し、また、バンドヒータ２３により加熱された加熱筒２０から伝導される熱によって外部加熱される。そのため、ポリプロピレンは、加熱筒２０の上流側であるフィードゾーンＡから、コンプレッションゾーンＢを介して下流側であるメタリングゾーンＣまで送られるまでにほぼ溶融可塑化され、また、ガラス繊維が分散混合されることとなる。
【００３５】
ここで、成形材料に含まれるガラス繊維は、加熱筒２０内でスクリュ２１の回転等により過度のストレスを受けると折れてしまい、設定された長さのガラス繊維を含有する成形品を成形することができなくなる。この場合には、強度など品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することができない。一方、成形材料に含まれるポリプロピレンが十分に溶融可塑化されていないと、ガラス繊維を均一に混合させることができない。ガラス繊維を均一に混合させることができないと、やはり、強度など品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品を成形することができない。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、スクリュ２１のフライト部２５から成形材料を溶融促進部２６に送る。さらに、本実施の形態では、加熱筒２０とシリンダヘッド２２に設けられたバンドヒータ２３のうちで、ノズル２２ａを除いて前方先端側から２番目に位置するバンドヒータ２３ａよって加熱される加熱筒２０の範囲を最高温度に設定する。この前方先端側から２番目のバンドヒータ２３ａによって加熱される範囲における加熱筒２０の温度は、たとえば２８０°Ｃ程度とすることができる。さらにまた、本実施の形態では、スクリュ２１の回転速度を上述したように４０〜１２０ｍｉｎ-１、より好ましくは５０〜１００ｍｉｎ-１に設定し、また、スクリュ２１の背圧を後述するように０〜５ＭＰａに設定する。なお、ポリプロピレンの融点は、一般的な射出成形で採用されるホモポリマーのもので、１６０〜１６５°Ｃであるが、ポリプロピレンの種類による融点に応じて、さらには、熱可塑性の樹脂としてポリプロピレン以外を採用する場合にはその熱可塑性の樹脂の種類による融点に応じて、加熱筒２０の加熱温度を設定することができる。ここで、前記において、熱可塑性の樹脂材料の融点と加熱筒２０の加熱温度の設定との関係は、次のとおりである。すなわち、シリンダヘッド２２を含む加熱筒２０の最高温度に設定する範囲（通常は、加熱筒２０の前方先端に位置するシリンダヘッド２２か、または、加熱筒２０のシリンダヘッド２２が取り付けられる前方近傍の範囲である。）の温度を、前記融点の温度に対して２０〜１４０°Ｃ（より好ましくは２０〜７０°Ｃ）高く設定する。
【００３７】
スクリュ２１の軸周りの回転により可塑化溶融されたポリプロピレンとこれに混合された分散したガラス繊維とを含む成形材料は、フライト部２５から溶融促進部２６に送り出される。図１に示した実施の形態における溶融促進部２６では、フライト部２５のメタリングゾーンＣよりも流路の幅（高さ）が狭い（溶融促進部２６におけるスクリュ２１の軸部２１ａの径がメタリングゾーンＣにおけるスクリュ２１の軸部２１ａの径以上の大きさを有する）ため、バンドヒータ２３により加熱筒２０を介して成形材料がより一層外部加熱される。そのため、フライト部２５で溶融可塑化された成形材料のポリプロピレンがさらに溶融を促進され、その結果、ポリプロピレンの溶融残りがなくなり、ポリプロピレンが充分に溶融された状態となる。ここで、樹脂材料であるポリプロピレンが充分に溶融された状態とは、分配混合逆流防止弁２７で強化繊維であるガラス繊維をポリプロピレンに適切に分配混合するのに充分な程度に、フライト部２５で溶融可塑化されたポリプロピレンをさらに溶融することをいい、溶融されていない状態のポリプロピレンが残っておらず、完全に溶融された状態を意味する。
【００３８】
また、図２に示した実施の形態においては、溶融促進部２６におけるスクリュ２１の軸部２１ａの径がメタリングゾーンＣにおけるスクリュ２１の軸部２１ａの径とほぼ同じであるが、溶融促進部２６におけるスクリュ２１の軸部２１ａにダルメージ部などの複数の突起２６ａ等を形成したことにより、バンドヒータ２３によりポリプロピレンが外部加熱されることにより溶融が促進されるだけでなく、ポリプロピレンに対するガラス繊維の分配も促進される。
【００３９】
溶融促進部２６でポリプロピレンが充分に溶融された状態の成形材料は、スクリュ２１の軸周りの回転により、さらに溶融促進部２６から分配混合逆流防止弁２７に送られる。このとき、上流（スクリュ２１の基端側）から下流（スクリュ２１の前方先端側）に向かって送られる成形材料の圧力により軸部５２に対して相対的に前進移動しており、分配混合逆流防止弁２７のリング５１の後端面５１ａがスクリュ２１に設けられたスペーサ５０から離間した状態となっている。そのため、成形材料は、スペーサ５０の外周側面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間を通って、スペーサ５０の前方に流入する。そして、成形材料は、軸部５２に形成された凹部５３と、リング５１と軸部５２との間の空間５５と、リング５１の穴５４とを交互に通る。このときの成形材料は、スクリュ２１の軸方向と平行に直線状に流れるのではなく、蛇行して流れることとなる。そのため、成形材料は、溶融促進部２６でせん断発熱することなく外部加熱されて充分に溶融した状態とされたポリプロピレンに分配混合部５０でガラス繊維が均一な分布で分配混合される。その後、分配混合された成形材料は、その大部分がストッパ２８ａの溝２９を通り、加熱筒２０内の前方に送られる。
【００４０】
加熱筒２０の前方に成形材料が送られ貯留されるのに伴って、スクリュ２１は軸方向に後退移動する。このときのスクリュ２１の背圧は、樹脂圧換算で０〜５ＭＰａとなるよう設定されている。このようにスクリュ２１の背圧を設定することにより、ガラス繊維にストレスを与えることがなく、したがって、ガラス繊維が折れることなく所定の長さを保有したままポリプロピレンに混合されて、加熱筒２０の前方に送られ貯留されることとなる。
【００４１】
加熱筒２０の前方に貯留された成形材料が設定された量に達し（計量工程）、その結果スクリュ２１が所定の位置まで後退すると、成形材料の次のサイクルにおける射出工程に備えて射出装置２は待機状態とされる。この待機状態のとき、スクリュ２１を軸周りに逆方向に回転させたりスクリュ２１を軸方向に前進させることにより、成形材料の圧力でリング５１を軸部５２に対して相対的に軸方向後方に移動させ、リング５１の後端面５１ａをスペーサ５０に当接させ、スペーサ５０の外周面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間の隙間を閉塞するようにしてもよい。
【００４２】
なお、射出装置２により所定量の成形材料を加熱筒２０の前方に貯留させる成形材料の計量工程と同時に、前のサイクルでキャビティ３２に成形材料が充填され成形品が安定した形状となるまで、例えば金型の温度が４０°Ｃ程度（望ましくは３５〜５０°Ｃの範囲）となるまで冷却されている（成形品の冷却工程）。即ち、成形材料の計量工程と成形品の冷却工程は、一部重複して同時に行われる。一般に、成形品の冷却工程は、成形材料の計量工程よりも時間がかかる場合が多い。そのため、射出装置２は、計量工程後に成形品の冷却工程が完了するまで待機状態とされる。
【００４３】
成形品の冷却工程が完了すると、型締め装置４により固定型３０から可動型３１を離型して型開きし、成形品を成形型３から取り出し、その後、型締め装置４により固定型３０に対して可動型３１を型閉じして型締めし、加熱筒のノズルを固定型にノズルタッチさせて、スクリュ２１を軸方向に前進させて加熱筒２０の前方に貯留された所定量の成形材料をキャビティ３２内に射出充填する。射出充填時には、成形材料の圧力により、リング５１が軸部５２に対して相対的に軸方向後方に移動し、リング５１の後端面５１ａがスペーサ５０に当接してスペーサ５０の外周面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間の隙間を閉塞して成形材料の逆流を防止する。
【００４４】
このときの射出速度は、２０〜９０ｍｍ／ｓｅｃ（より望ましくは、３０〜７０ｍｍ／ｓｅｃ）とすることができる。ここで、一般的な射出成形における射出速度は、１００ｍｍ／ｓｅｃ程度である。これに対して本実施の形態では、一般的な射出成形における射出速度よりも遅い射出速度で射出させる。このように、ガラス繊維を含む成形材料の射出速度を、一般的な射出成形における射出速度よりも遅くすることにより、ガラス繊維の折損を防止して、設定された長さのガラス繊維を含有する成形品を成形することができる、
【００４５】
なお、熱可塑性の樹脂は、ポリプロピレン以外に、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレートなどの結晶性樹脂や、ＧＰＰＳ若しくはＨＩＰＳ等やＡＳ，ＡＢＳといったスチレン系樹脂、アクリル、ポリカーボネートなどの非晶性樹脂も用いることができる。
【００４６】
また、成形品として特に家電用部品を成形する場合の成形材料は、熱可塑性の樹脂としてスチレン系樹脂と、強化繊維としてガラス繊維とを組み合わせる場合もある。この場合においては、スチレン系樹脂の融点と定義付けする溶融温度が１００°Ｃである。この溶融温度を略ガラス転移温度Ｔｇと同じと想定し、この溶融温度に８０〜１４０°Ｃをプラスした、１８０〜２４０°Ｃを加熱筒２０およびシリンダヘッド２２（ノズル２２ａを除く）の最高温度に設定することができる。そして、この最高加熱温度は、加熱筒２０とノズル２２ａを除くシリンダヘッド２２の最前方または最前方から２番目の位置に設けられたバンドヒータ２３の設定温度とすることができる。
【００４７】
さらに、強化繊維は、ガラス繊維に限定されることはなく、炭素繊維、ガラス繊維と炭素繊維の混合物など、他の繊維を採用することもできる。炭素繊維を採用する場合、その含有率は、成形材料全体の１０〜６０重量％（好ましくは２０〜４０重量％）であり、繊維長は２〜３０ｍｍ（より好ましくは繊維長は３〜１５ｍｍ）で、繊維の径は５〜１５μｍ（好ましくは７〜８μｍ）とすることが好ましい。本発明では、炭素繊維の径が７〜８μｍと細いものであっても、良好に分配混合することができる。本発明では、炭素繊維の径が７〜８ｍｍと細いものであっても、良好に分配混合することができる。さらに強化繊維は、リサイクル繊維であってもよい。
【００４８】
さらに成形材料は、熱可塑性の樹脂材料と強化繊維が主な比率を占めるが、樹脂材料と強化繊維はともに一種類でない場合もある。さらに添加材は、改質剤以外に、着色剤、滑剤、難燃剤、安定剤等を必要に応じて含む場合もある。
【実施例】
【００４９】
ここで、基準となる成形条件と成形条件を異ならせたテスト１〜４とで、本実施の形態により成形した実施例における成形品の品質を評価した結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2019030977.tif 000003
【００５１】
表１に示した実施例における熱可塑性の樹脂材料は、いずれの場合も、ポリプロピレンを採用した。また、強化繊維は、いずれの場合も、長さが１０ｍｍのガラス繊維を採用した。そして、射出装置２のスクリュ２１は、フライト部２５がフィードゾーンＡ、コンプレッションゾーンＢ、及びメタリングゾーンＣにわたって連続するフルフライトスクリュを用いた。成形型３の冷却温度は４０°Ｃに設定し、加熱筒２０のそれぞれバンドヒータ２３が設けられる各範囲の中で、最も高く設定する範囲の温度（樹脂温度）を２８０°Ｃに設定し、計量工程におけるスクリュ２１の背圧をそれぞれ０ＭＰａに設定した。
【００５２】
スクリュの回転速度は、基準とテスト１〜２がそれぞれ５０ｒｐｍで、テスト３〜４が１００ｒｐｍに設定されている。また計量工程に要する時間は、基準とテスト１〜２がそれぞれ１６秒で、テスト３〜４が７．６秒に設定されている。
【００５３】
成形材料の射出開始から次の成形品を成形するための成形材料を射出するまでの１サイクルタイムは、いずれも４８秒であるが、射出速度を、基準でその射出装置が有する能力となる最高射出速度の７０％、テスト１で３０％、テスト２で５０％、テスト３で３０％、テスト４で５０％に設定した。
【００５４】
各成形条件による成形品の品質の評価は、たとえば成形品の曲げ強度や、曲げ弾性率、衝撃試験、繊維長分布、繊維長などの強度や外観に基づいて行った。実施例の結果は、テスト１〜４のいずれの成形条件により成形された成形品でも、基準となる成形条件により成形された成形品と同様の良好な品質の評価を得ることができた。
【００５５】
ここで、上述した構成をまとめると、以下の通りとなる。
１．スクリュ２１の分配混合逆流防止弁２７の上流側に予め設けられた溶融促進部２６で、フライト部２５から送られた成形材料の樹脂材料を充分に溶融させた状態として、この成形材料を分配混合逆流防止弁２７に送り、充分に溶融した樹脂材料と強化繊維を分配混合逆流防止弁２７で分配混合する。
２．加熱筒２０の、スクリュ２１の分配混合逆流防止弁２７の上流側の溶融促進部２６と対応する位置から前方先端側を、樹脂材料の融点よりも２０〜１４０℃高く加熱する。
３．スクリュの回転速度を４０〜１２０ｍｉｎ-１、より好ましくは５０〜１００ｍｉｎ-１に設定し、スクリュの背圧を０〜５ＭＰａに設定する。
【００５６】
上記１〜３の構成は、それぞれ、充分に溶融した状態の成形材料と共に、強化樹脂の折損を可能な限り防止して分配混合逆流防止弁に送り、樹脂材料に強化繊維を分配混合させることができる。したがって、上記１〜３の構成は、適宜単独または組み合わせて行うことができる。
【符号の説明】
【００５７】
１：成形材料供給装置、  ２：射出装置、  ３：成形型、  ４：型締装置、  ２０：加熱筒、  ２１：スクリュ、  ２３：バンドヒータ（加熱手段）、  ２５：フライト部、  ２６：溶融促進部、２７：分配混合逆流防止弁、  ５０：スペーサ、  ５１：逆流防止弁部
【図１】
2019030977.tif 000004
【図２】
2019030977.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月17日(2018.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられ、溶融された樹脂材料と強化繊維とを混合して、樹脂材料に強化繊維を均一に分配し、また、加熱筒の前方に成形材料を貯留するときには成形材料が加熱筒の前方に流動し、且つ射出時には成形材料が加熱筒の後方に逆流しないようにする分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に前記熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法において、
前記スクリュのフライト部と前記分配混合逆流防止弁との間に、前記スクリュの前記フライト部における軸部の径よりも大径に構成されて前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、
前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記分配混合逆流防止弁で前記強化繊維を前記樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に前記溶融促進部により前記成形材料を前記加熱筒の内孔に近づけて前記加熱筒からの熱を伝導し前記樹脂材料を充分に加熱し溶融させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に分配の促進された成形材料を貯留し、
前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出する
ことを特徴とする強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられ、溶融された樹脂材料と強化繊維とを混合して、樹脂材料に強化繊維を均一に分配し、また、加熱筒の前方に成形材料を貯留するときには成形材料が加熱筒の前方に流動し、且つ射出時には成形材料が加熱筒の後方に逆流しないようにする分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に前記熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法において、
前記スクリュのフライト部と前記分配混合逆流防止弁との間に、複数の突起を有し、前記成形材料の強化繊維を樹脂材料に分配混合することにより前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、
前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記分配混合逆流防止弁で前記強化繊維を前記樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に前記溶融促進部の前記複数の突起により強化繊維を樹脂材料に予め分配混合して前記樹脂材料を充分に溶融させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に分配の促進された成形材料を貯留し、
前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出する
ことを特徴とする強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
前記加熱筒のなかで前記溶融促進部と対応する位置から前方側の温度を、前記樹脂材料の融点よりも２０〜１４０℃高い範囲に設定することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
前記スクリュを、４０〜１２０ｍｉｎ-１の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を０〜５ＭＰａとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】
前記強化繊維に、繊維長が２〜３０ｍｍ、直径が８〜１７μｍのガラス繊維、または、繊維長が２〜３０ｍｍ、径が７〜１０μｍの炭素繊維を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項６】
前記樹脂材料にスチレン系樹脂を用い、前記強化繊維にガラス繊維を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【請求項７】
前記樹脂材料と前記強化繊維とを合わせた全体の材料に対する前記強化繊維の比率を、１０〜６０重量％とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
一方、特許文献２には、スクリュー式射出機を用いて強化繊維含有熱可塑性樹脂組成物を成形型に射出する方法及びこれを実施する射出装置に関する発明が開示されている。そして、特許文献２には、スクリュー式射出機内のスクリューとしてはフルフライトスクリューが採用され、先端にはチェックリング機構を具備するミキシングヘッドが取り付けられていることが記載されている（段落［００２２］）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項１の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられ、溶融された樹脂材料と強化繊維とを混合して、樹脂材料に強化繊維を均一に分配し、また、加熱筒の前方に成形材料を貯留するときには成形材料が加熱筒の前方に流動し、且つ射出時には成形材料が加熱筒の後方に逆流しないようにする分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に前記熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法において、前記スクリュのフライト部と前記分配混合逆流防止弁との間に、前記スクリュの前記フライト部における軸部の径よりも大径に構成されて前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記分配混合逆流防止弁で前記強化繊維を前記樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に前記溶融促進部により前記成形材料を前記加熱筒の内孔に近づけて前記加熱筒からの熱を伝導し前記樹脂材料を充分に加熱し溶融させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に分配の促進された成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項１の発明では、スクリュのフライト部と分配混合逆流防止弁との間に溶融促進部を設けておく。かかる溶融促進部は、スクリュの前記フライト部における軸部の径よりも大径に構成されている。スクリュのフライト部で加熱混練された成形材料は、溶融促進部で、加熱筒の内孔に近づき、加熱筒からの熱が伝導されて、分配混合逆流防止弁で強化繊維を樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に、充分に加熱され溶融する。この状態で、成形材料を分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、充分に溶融された状態の樹脂材料に対して強化繊維の分配が促進され、その結果、強化繊維が均一に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項２の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、加熱筒と、該加熱筒内に嵌挿されたスクリュと、該スクリュの先端側に設けられ、溶融された樹脂材料と強化繊維とを混合して、樹脂材料に強化繊維を均一に分配し、また、加熱筒の前方に成形材料を貯留するときには成形材料が加熱筒の前方に流動し、且つ射出時には成形材料が加熱筒の後方に逆流しないようにする分配混合逆流防止弁とを備える射出装置を用い、前記加熱筒内に前記熱可塑性の樹脂材料と強化繊維とを含む成形材料を投入し、強化繊維含有樹脂成形品を成形する方法において、前記スクリュのフライト部と前記分配混合逆流防止弁との間に、複数の突起を有し、前記成形材料の強化繊維を樹脂材料に分配混合することにより前記樹脂材料の溶融を促進する溶融促進部を設けておき、前記スクリュを軸周りに回転させて、前記成形材料を加熱するとともに混練し、前記分配混合逆流防止弁で前記強化繊維を前記樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に前記溶融促進部により前記成形材料を前記加熱筒の内孔に近づけて前記加熱筒からの熱を伝導し前記樹脂材料を充分に加熱し溶融させて、前記樹脂材料が充分に溶融された状態の前記成形材料を前記分配混合逆流防止弁に送り、前記分配混合逆流防止弁において前記成形材料の前記強化繊維の分配を促進させて、前記加熱筒の前方に分配の促進された成形材料を貯留し、前記スクリュを軸方向に前進させて、前記加熱筒の前方に貯留した前記成形材料を成形型に射出することを特徴とする。
請求項２の発明では、スクリュのフライト部と分配混合逆流防止弁との間に溶融促進部を設けておく。かかる溶融促進部は、複数の突起を有しており、成形材料の強化繊維を樹脂材料に分配混合することにより樹脂材料の溶融を促進するものである。スクリュのフライト部で加熱混練された成形材料は、溶融促進部で、複数の突起により強化繊維が樹脂材料に分配混合されて、分配混合逆流防止弁で強化繊維を樹脂材料に適切に分配混合するのに充分な程度に、充分に溶融する。この状態で、成形材料を分配混合逆流防止弁に送る。そのため、分配混合逆流防止弁において、充分に溶融された状態の樹脂材料に対して強化繊維の分配が促進され、その結果、強化繊維が均一に分配混合する。また、成形材料の樹脂材料が充分に溶融されて流動性を有しているため、強化繊維が分配混合逆流防止弁に引っ掛かり詰まることがない。その後、強化繊維が適切に分配混合された成形材料を加熱筒の前方に貯留し、スクリュを軸方向に前進させて、成形型に射出すると、強度などの品質が良好な強化繊維含有樹脂成形品が成形される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項３の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２のいずれかに記載の発明において、前記加熱筒のなかで前記溶融促進部と対応する位置から前方側の温度を、前記樹脂材料の融点よりも２０〜１４０℃高い範囲に設定することを特徴とする。
請求項３の発明では、請求項１または２のいずれかに記載の発明において、加熱筒のなかで溶融促進部と対応する位置から前方側の温度を、樹脂材料の融点よりも２０〜１４０℃高く設定することにより、成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態とすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項４の強化繊維含有樹脂成形品の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記スクリュを、４０〜１２０ｍｉｎ-１の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を０〜５ＭＰａとすることを特徴とする。
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、スクリュを、４０〜１２０ｍｉｎ-１の回転数で軸周りに回転させて、その背圧を０〜５ＭＰａとして、フライト部で成形材料を加熱するとともに混練し、その後、溶融促進部で、樹脂材料の溶融を促進させることにより、成形材料の樹脂材料を確実に充分に溶融した状態で、分配混合逆流防止弁に送ることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
成形材料供給装置１は、樹脂材料と強化繊維をそれぞれ個別に供給するフィード装置１０と、各フィード装置１０により供給する樹脂材料と強化繊維との重量を計測する重量計測手段１１とを備えている。各フィード装置１０は、ホッパ１２ａを有するシリンダ１２と、シリンダ１２内に嵌挿されたフィードスクリュ１３と、フィードスクリュ１３を軸周りに制御可能に回転駆動するサーボモータ１４とを備えている。重量計測手段１１は、たとえばシリンダ１２の下方にロードセルを設けることにより構成することができる。各フィード装置１０は、重量計測手段１１により樹脂材料と強化繊維の重量をそれぞれ計測しながらフィードスクリュ１３を駆動するサーボモータ１４の単位時間当たりの回転数を制御して、樹脂材料と強化繊維の供給量を制御することができ、また、単にフィードスクリュ１３の単位時間当たりの回転数を設定することにより樹脂材料と強化繊維の供給量を制御することもできる。また、成形材料供給装置１は、樹脂材料からなるペレットに強化繊維を含有させたものを供給するものでもよく、あるいは、糸状の連続した強化繊維を直接射出装置２の加熱筒２０の落下孔２０ａ内に供給し、若しくは、糸状の連続した強化繊維を射出装置２の加熱筒２０の落下孔２０ａ上で所定の長さに切断して、落下孔２０ａ内に供給するものとすることもできる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、スクリュ２１の圧縮比、すなわちスクリュ２１のフライト部２５と軸部２１ａにより形成される溝の、フィードゾーンＡとメタリングゾーンＣとの容積比は、１．５〜２．５、より好ましくは、１．７〜１．８に設定することができる。なお、スクリュ２１の表面と加熱筒２０の内孔２０ｂの表面は、特に強化繊維としてガラス繊維を用いる場合、耐摩耗加工処理を予め施しておくことが望ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
スペーサ５０は、加熱筒２０の内孔２０ｂよりも小さい径で成形されている。そのため、スペーサ５０の外周面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間には、成形材料を送ることが可能な隙間が形成されている。また、リング５１の後端面５１ａは、軸方向に後退移動してスペーサ５０に当接したときに、スペーサ５０の外周面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間の隙間を閉塞することができるよう設計されている。さらに、スクリュヘッド２８の後端には、リング５１が前進移動したときに当接しリング５１の前進動を規制するストッパ２８ａが形成されている。スペーサ５０とスクリュヘッド２８との間の軸部５２には、複数の凹部５３が配設されている。また、リング５１には、複数の穴５４が形成されている。さらに、軸部５２は、その外径が、リング５１の内径よりも小さく設計されている。軸部５２の凹部５３とリング５１の穴５４は、リング５１が前進移動してスクリュヘッド２８のストッパ２８ａに当接した状態で、軸方向に互いに隣接する凹部５３、５３の間にリング５１の穴５４が位置する（軸方向に互いに隣接する穴５４、５４の間に凹部５３が位置すると言い換えることもできる。）関係に配置されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
分配混合逆流防止弁２７のさらに前方の先端にはスクリュヘッド２８が配設されている。スクリュヘッド２８のストッパ２８ａには、加熱筒２０の前方に成形材料を送ることができる溝２９が周方向に複数形成されている。スクリュヘッド２８のストッパ２８ａよりの前方は、略円錐形に設計することができ、また、分配混合逆流防止弁２７と加熱筒２０の前方とを連通して、分配混合された成形材料を分配混合逆流防止弁２７から加熱筒２０の前方に送ることができる溝（図示は省略する）を円筒状部分に複数形成することもできる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
溶融促進部２６でポリプロピレンが充分に溶融された状態の成形材料は、スクリュ２１の軸周りの回転により、さらに溶融促進部２６から分配混合逆流防止弁２７に送られる。このとき、上流（スクリュ２１の基端側）から下流（スクリュ２１の前方先端側）に向かって送られる成形材料の圧力により軸部５２に対して相対的に前進移動しており、分配混合逆流防止弁２７のリング５１の後端面５１ａがスクリュ２１に設けられたスペーサ５０から離間した状態となっている。そのため、成形材料は、スペーサ５０の外周側面と加熱筒２０の内孔２０ｂとの間を通って、スペーサ５０の前方に流入する。そして、成形材料は、軸部５２に形成された凹部５３と、リング５１と軸部５２との間の空間５５と、リング５１の穴５４とを交互に通る。このときの成形材料は、スクリュ２１の軸方向と平行に直線状に流れるのではなく、蛇行して流れることとなる。そのため、成形材料は、溶融促進部２６でせん断発熱することなく外部加熱されて充分に溶融した状態とされたポリプロピレンに分配混合逆流防止弁２７でガラス繊維が均一な分布で分配混合される。その後、分配混合された成形材料は、その大部分がストッパ２８ａの溝２９を通り、加熱筒２０内の前方に送られる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
また、成形品として特に家電用部品を成形する場合の成形材料は、熱可塑性の樹脂としてスチレン系樹脂と、強化繊維としてガラス繊維とを組み合わせる場合もある。この場合においては、スチレン系樹脂の融点と定義付けする溶融温度が１００°Ｃである。この溶融温度を略ガラス転移温度Ｔｇと同じと想定し、この溶融温度に８０〜１４０°Ｃをプラスした、１８０〜２４０°Ｃを加熱筒２０およびシリンダヘッド２２（ノズル２２ａを除く）の最高温度に設定することができる。そして、この最高加熱温度は、バンドヒータ２３のなかで加熱筒２０とノズル２２ａを除くシリンダヘッド２２の最前方または最前方から２番目の位置に設けられたバンドヒータ２３ａの設定温度とすることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2019030977.tif 000006
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2019030977.tif 000007