(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、前記スクリュは、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当接されるスクリュの部分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されているとともに、逆流防止弁の最狭部の流路の断面積が、加熱筒の内孔の断面積に対して２５％ないし３５％に形成されていることを特徴とする溶融材料供給装置。
【請求項２】
加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、前記スクリュのフィードゾーンの溝深さは、スクリュの直径の１０．５〜１６．１％であって、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当接されるスクリュの部分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されており、前記逆流防止弁の最狭部の流路の断面積は、スクリュのメタリングゾーンの溝部の断面積の３００％ないし５００％に形成されていることを特徴とする溶融材料供給装置。
【請求項３】
前記逆流防止弁の前方側に設けられるスクリュヘッドのヘッド部は、逆流防止弁が当接する当接部を有し前記当接部から該ヘッド部の先端方向に向けて先細に形成された羽根部を２枚ないし６枚備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融材料供給装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置を用いて成形品を成形する場合、成形品に十分な長さを有する繊維材料が一定以上の比率で残るようにして成形しないと、所望の強度を有する成形品が得られない。また樹脂の中に繊維材料が良好に分散されないと所望の強度を有する成形品が得られない。【０００３】繊維材料を含む樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化し射出または吐出して成形品を成形する際の繊維材料が切断される原因としては、可塑化や射出の際に繊維材料に一定以上のストレスがかかって繊維材料が切断されていることが考えられる。このため従来は、可塑化時のスクリュの回転速度を一定回転以下に低下させたり、射出時の射出速度を高速にしないなどの対策が行われてきた。また加熱筒内のスクリュやノズル、金型内のスプルおよびランナの流路や、キャビティに狭隘部分があると繊維材料を含む溶融材料がその狭隘部分を通過する際にストレスが発生して繊維材料の切断に繋がる場合がある。【０００４】そこで本願出願人が種々の検証を行った結果、繊維材料を含む樹脂材料を射出成形する際には、とりわけスクリュの逆流防止弁の部分の最狭部の流路の断面積が繊維材料の切断に影響しているということを知見するに至った。【０００５】従来、溶融材料供給装置において、逆流防止弁の部分の樹脂流路の断面積について記載されたものとしては特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１は、中央部と先端部に２つの逆流防止弁を有するものである。そして溶融樹脂中に完全溶融していないペレット状の原料が樹脂原料に仮に混在していても、円滑に通過することができるように、先端部の逆流防止弁よりも中央部逆流防止弁のほうが溶融状態の樹脂原料が通過する樹脂流路５３の断面積が広く設定されている。【０００６】即ち中央部逆流防止弁における樹脂流路５３（図２ａ参照）の断面積は、１０７．０ｍｍ２であって、スクリュ２２の軸方向に直交する方向の断面積（加熱筒の内孔の断面積と略一致）６１５．４ｍｍ２（π１４２）の１７．４％に相当する。ただし特許文献１の断面積は、スクリュの軸部Ｄ２の小径部と逆流防止弁Ｄ３の間の軸方向に直交する部分の断面積であって、スクリュの軸部と逆流防止弁との間の最狭部の流路の断面積であるかどうかは定かではない。また特許文献１においては、逆流防止弁の樹脂流路５３の断面積とスクリュの溝部の断面積の関係は記載されていない。【０００７】また逆流防止弁の断面積をスクリュの流路の断面積との関係により規定するものとしては、特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献２には、逆流防止弁の断面積とスクリュのメタリングゾーンにおけるフライトに直角方向に切断した溶融樹脂流路の断面積との比率は、１対１．０〜２．０の範囲が良好であると記載されている。そして前記断面積の比率が１．０より小さいときは、吐き出し圧力が増大して可塑化能力が低下することや溶融した樹脂の温度が上昇して所定の樹脂温度が得られないことが記載されている。また前記断面積の比率が２．０より大きいときは、溶融���た樹脂の温度が不均一になり、場合によっては未溶融な状態となり、溶融樹脂の混練性や温度ムラが発生し易くなることが記載されている。しかし特許文献２においては逆流防止弁の樹脂流路の断面積とスクリュのフィードゾーンの溝部の断面積の関係は記載されていない。【０００８】一般的な射出成形機の射出装置のスクリュにおいては逆流防止弁の最狭部の流路の断面積は、スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも狭く設定されている。そして逆流防止弁の最狭部の流路の断面積は、加熱筒の内孔の断面積の６％から１０％程度に設定されている。前記逆流防止弁の最狭部の流路のうちの下限値は、これ以上逆流防止弁の最狭部の断面が狭いと可塑化能力の低下や溶融樹脂の温度上昇を招くためにこのような数値が選定されている。一方上限値については、逆流防止弁の強度や耐久性からこのような数値が選定されている場合が多い。即ち逆流防止弁の最狭部の流路の断面積が大きくするためには、リング部の厚みを薄くするか、軸部の直径を小さくする必要があり、どちらも逆流防止弁の耐久性が低下することが考えられる。従って従来は積極的に逆流防止弁の最狭部の流路の断面積を拡大する試みは実施されてこなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−５１２６８号公報（００３２、００３４、００３５、図２）
【特許文献２】特開２０１０−２４７４３２号公報（請求項１、００２４、００２８、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】特許文献１は熱可塑性樹脂に化学発泡剤を加えた材料を可塑化するものであるので、逆流防止弁の流路に狭隘な部分があっても樹脂が溶融状態である限り逆流防止弁の流路の断面積はそれほど大きな問題とならなかった。またそのために特許文献１では、上記した範囲の逆流防止弁の流路の断面積に留まっていると言える。しかし特許文献１の逆流防止弁を取り付けたスクリュを用いて繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する場合は、繊維材料の切断を十分に減らすことはできないことが推測される。そしてその結果、繊維材料が一定以上切断された溶融樹脂を用いて成形した成形品についても所望の強度を得られないことが推測される。【００１１】また特許文献２は、逆流防止弁の最狭部の流路の断面積には言及したものでなく、繊維材料を含む樹脂材料の可塑化についても言及されていない。また一般的な射出成形機の射出装置のスクリュの場合は、逆流防止弁の部分も繊維材料を含む樹脂材料の可塑化に最適なように設計がなされておらず、耐久性を重視した構造となっている。【００１２】そこで本発明では上記の問題を鑑みて、特に繊維材料を含む樹脂材料を加熱筒内で可塑化する際に、繊維材料の切断を減らすことが可能な溶融材料供給装置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】
【００１３】本発明の請求項１に記載の溶融材料供給装置は、加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、前記スクリュは、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当接されるスクリュの部分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されているとともに、逆流防止弁の最狭部の流路の断面積が、加熱筒の内孔の断面積に対して２５％ないし３５％に形成されていることを特徴とする。【００１４】本発明の請求項２に記載の溶融材料供給装置は、加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、前記スクリュのフィードゾーンの溝深さは、スクリュの直径の１０．５〜１６．１％であって、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当接されるスクリュの部分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されており、前記逆流防止弁の最狭部の流路の断面積は、スクリュのメタリングゾーンの溝部の断面積の３００％ないし５００％に形成されていることを特徴とする。【００１５】本発明の請求項３に記載の溶融材料供給装置は、請求項１または請求項２において、前記逆流防止弁の前方側に設けられるスクリュヘッドのヘッド部は、逆流防止弁が当接する当接部を有し前記当接部から該ヘッド部の先端方向に向けて先細に形成された羽根部を２枚ないし６枚備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】本発明の溶融材料供給装置は、加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、前記スクリュは、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当接されるスクリュの部分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されているとともに、逆流防止弁の最狭部の流路の断面積が、加熱筒の内孔の断面積に対して２５％ないし３５％に形成されているので、可塑化時の繊維材料の切断を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の溶融材料供給装置の一実施形態の射出装置の断面図である。
【図２】本発明の溶融材料供給装置の一実施形態のスクリュの拡大断面図である。
【図３】本発明の溶融材料供給装置の一実施形態のスクリュの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】本発明の溶融材料供給装置の一実施形態の射出装置１２について図１を参照して説明する。射出成形機１１の射出装置１２は、加熱筒１６の内孔１６ａにスクリュ２２が回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒１６前部にノズル１５が配置されている。そして射出装置１２は、繊維材料を含む樹脂材料Ｍを前記加熱筒１６内で可塑化して前記ノズル１５から射出する。また射出成形機１１は射出装置１２の前方に型締装置１３が設けられ、型締装置１３に取付けられた金型１４（固定金型）にノズル１５がタッチされるようになっている。射出装置１２については加熱筒１６の後方部近傍にハウジング部１７が設けられ、ハウジング部１７には材料供給孔１８や供給装置１９が設けられている。また加熱筒１６は軸方向に向けて内孔１６ａが設けられ、外周には各ゾーン毎に温度制御可能なヒータ２０が設けられている。また加熱筒１６の前部にはシリンダヘッド部２１が固定されている。シリンダヘッド部２１の内側面２１ａはテーパー状に縮径され、後方側の大径部は加熱筒１６の内孔１６ａに接続され、前方側の小径部はノズル１５のノズル孔１５ａに接続されている。本発明ではシリンダヘッド部２１も含めて加熱筒と称し、その内部の空洞部を加熱筒内と称する。また加熱筒１６は、ノズル１５側を前方と称し、ハウジング部１７側を後方と称す。
【００１９】スクリュ２２は図示しない計量用モータにより回転可能に設けられ、また図示しない射出用モータにより前後進移動可能に設けられている。スクリュ２２の形状は、後方から順に溝部の断面積Ｄ２が一定のフィードゾーン２３、軸部が徐々に太く形成され溝部が徐々に浅く形成されるコンプレッションゾーン２４、溝部の断面積Ｄ３が一定のメタリングゾーン２５が形成されている。スクリュ２２のフライト２２ａは前記各ゾー２３，２４，２５において同じピッチに形成されている。スクリュ２２の圧縮比については、これに限定されるものではないが、望ましくは１．０〜３．０、より望ましくは１．２〜２．２と比較的圧縮比を低くなっており、せん断力の発生をなるべく小さくして繊維材料を用いる場合の切断を極力防止するようになっている。またスクリュ２２は、サブフライト等の別のフライトのあるものや、細かい凹凸が形成されたミキシングゾーンが設けられたものでもよい。加熱筒１６の内孔１６ａやスクリュ２２は、特にガラス繊維等を含む樹脂を成形材料として使用する際には耐摩耗加工がなされていることが望ましい。更にまた加熱筒１６は、材料供給孔１８や加熱筒１６の中間部付近等から真空ポンプにより内孔１６ａ内を真空吸引可能にしたものや内孔１６ａ内に窒素ガスを供給するようにしたものでもよい。
【００２０】また本実施形態の直径９０ｍｍのスクリュ２２では、スクリュ２２のフィードゾーン２３の溝部の流路の断面積Ｄ２（図１に示されるようにフライト２２ａの方向に直交する方向の面の面積）については、８．８ｃｍ２となっている。このようなフィードゾーン２３の溝部の流路面積を確保したスクリュ２２を用いることにより、ガラス繊維や炭素繊維といった繊維材料が加熱筒１６のフィードゾーン２３において切断されることを減らすことができる。なお本実施形態の直径９０ｍｍのスクリュ２２の場合、フィードゾーン２３の溝深さは、９．５〜１４．５ｍｍ程度が望ましい。またこのフィードゾーン２３の溝深さは、スクリュ径によって相違しこれに限定されるものではないが、一例としてスクリュ２２の直径の１０．５％〜１６．１％程度が望ましい。
【００２１】本実施形態では、スクリュ２２のメタリングゾーン２５については、特に通常のスクリュと比較して溝の深さＨが深くなっている。即ち換言すれば、メタリングゾーン２５の軸部２５ａの直径は、通常のスクリュと比較して小さくなっている。直径９０ｍｍの一般的なスクリュの場合、メタリングゾーン２５の溝深さは、４．５〜５ｍｍ程度であるが、本実施形態ではそれよりも溝深さＨが深くなっている。このメタリングゾーンの溝深さＨは、スクリュ径によって相違し、これに限定されるものではないが、本実施形態では一例としてスクリュ２２の直径の６％〜１０．５％程度が望ましい。
【００２２】そして図２に示されるように本実施形態の直径９０ｍｍのスクリュ２２のメタリングゾーン２５の溝部の流路の断面積Ｄ３（図２に示されるようにフライト２２ａの方向に直交する方向の面の面積）については、４．９ｃｍ２となっており、一般的なスクリュよりも約１．５倍程度となっている。このようにメタリングゾーン２５の溝深さおよび流路面積を確保したスクリュ２２を用いることにより、ガラス繊維や炭素繊維といった繊維材料が加熱筒１６の内孔１６ａとスクリュ２２のメタリングゾーン２５との間のせん断作用により短く切断されることを減らすことができる。
【００２３】またスクリュ２２のメタリングゾーン２５の前部には円盤状のウエアプレート３３が設けられている。ウエアプレート３３は逆流防止弁２６のリング部３５の後端面３５ａが後退した際に当接される部分である。本実施形態ではウエアプレート３３の外周の直径は、メタリングゾーン２５の軸部２５ａの直径と同じに設けられている。ウエアプレート３３の直径はメタリングゾーン２５の軸部２５ａの直径と同じである必要はない。しかし一例としてウエアプレート３３の直径は、メタリングゾーン２５の軸部２５ａの直径よりも−４ｍｍ〜＋４ｍｍ程度であることが望ましい。
【００２４】そして図２および図３に示されるようにウエアプレート３３の前部の中心部分にはスクリュヘッド２７の軸部３４が挿入されスクリュ本体に螺入・固定されている。軸部３４については後端側が軸径の太い大径部３４ａとなっており、その前方に向けて滑らかに径が細くなり軸径の細いリング対向部３４ｂが設けられている。そしてリング対向部３４ｂの外周には、逆流防止弁２６の中空のリング部３５が所定の間隔を隔てて取付けられる。軸部３４のリング対向部３４ｂの更にその前方のヘッド部３４ｃには２枚の羽根部３６が軸芯Ｏから放射方向に形成されている。そしてそれぞれの羽根部３６の後端面３６ａのうち加熱筒１６の内孔１６ａに近い部分が前記リング部３５の前端面３５ｂが当接されるようになっている。より詳しくは、羽根部３６の後端面３６ａの放射方向の長さのうちの半分よりも外周側の部分（内孔１６ａ側の部分）が、リング部３５との当接面となっている。そしてこのように羽根部３６の後端面３６ａのうちの外周側の部分がリング部３５と当接することにより、リング部３５と軸部３４の間には、広い流路が確保される。
【００２５】羽根部３６は、本実施形態ではトーピード２８の後部の凹部２９のテーパー面に対応してスクリュヘッド２７の先端方向に向けて先細に形成されている。即ち羽根部３６は、側面視して、スクリュヘッド２７の最先端側が最も鋭角な三角形状をしている。そして図３に示されるようにヘッド部３４ｃのうちの羽根部３６が無い部分は、リング対向部３４ｂと同径のままに設けられている。そして逆流防止弁２６の流路は、リング対向部３４ｂとリング部２５の間のリング内部流路Ｄ４から、前方のヘッド部３４ｃとリング部３５の間のリング出口流路Ｄ６に接続されている。なおリング出口側流路３５は、前記羽根部３６の部分は流路が無いため、リング内部流路Ｄ４よりも流路の断面積が狭くなっている。
【００２６】そしてスクリュヘッド２７のヘッド部３４ｃのうち羽根部３６以外の部分は、リング対向部３４ｂと同径となっている。またヘッド部３４ｃの前端の部分はテーパー状に縮径した円錐部３４ｄとなっている。そして円錐部３４ｄの傾斜角度は、羽根部３６の羽根の傾斜角度と同じ角度となっている。なおスクリュヘッド２７のヘッド部３４ｃの軸径は、前方に向けて一定の範囲で拡径されたものや縮径されたものでもよい。また本実施形態ではスクリュヘッド２７の軸部３４の大径部３４ａ、リング対向部３４ｂ、羽根部３６が逆流防止弁２６の一部を構成する。しかし逆流防止弁２６とは別部材により、円錐状のスクリュヘッドを設けたものでもよい。
【００２７】前記羽根部３６は、前記したように逆流防止弁２６のリング部３５の前方への移動を係止する役割とともに、可塑化の際にスクリュヘッド２７の一部として回転してスクリュ２２前方に貯留される繊維材料を含む溶融樹脂を混練する役割も有している。羽根部３６は、スクリュヘッド２７に２枚ないし６枚が形成されることが望ましい。羽根部３６の幅（厚み）については、一例としてスクリュ２２の直径の５％ないし２５％程度が望ましい。ただし本発明は、逆流防止弁２６の最狭部の流路の断面積が確保されるものであれば、スクリュヘッド２７に上記のような羽根部３６が形成されずに別の混練要素が形成されたものであってもよく、混練要素を有さない一般的な円錐状のスクリュヘッドが設けられたものでもよい。
【００２８】図１ないし図３に示されるように、スクリュ２２の前部には逆流防止弁２６が設けられている。逆流防止弁２６は射出時に加熱筒１６の前側に貯留された溶融材料がスクリュ２２後方へ移動して射出量が安定しなくなるのを防止するために、本発明において必須のものである。逆流防止弁２６を形成する中空のリング部３５は、その外周の直径が加熱筒１６の内孔１６ａに対して隙間なく挿入される寸法となっており、内周の直径は前記軸部３４のリング対向部３４ｂとの間のリング内部流路Ｄ４を隔てて対向する寸法に形成されている。本実施形態では軸部３４の軸芯Ｏから放射方向に向けて１２ｍｍの幅のドーナツ状のリング内部流路Ｄ４が形成される。またリング部３５は、ウエアプレート３３の前端面３３ａと羽根部３６の後端面３６ａの間にスクリュ２２の軸方向Ｘに所定のストロークＳだけ移動可能に挿入されている。換言すれば、ウエアプレート３３の前端面３３ａと羽根部３６の後端面３６ａの間の距離よりもリング部３５の軸方向Ｘの長さのほうが、所定長さだけ短くなっており、その差分がリング部３５の移動ストロークＳとなっている。このストロークＳについては、後述する逆流防止弁２６の最狭部の流路の断面積を広くするためにこれに限定されるものではないが、一例としてスクリュ２２の直径Ｄに対して１２．０％ないし１６．０％のストロークＳとすることが望ましい。
【００２９】また図３に示されるようにリング部３５の前端面３５ａには、羽根部３６の両側を挟むようにリング部３５の回転を防止するための係合突起部３５ｃが２枚づつ二箇所に形成されている。なお本発明においてスクリュ２２とは、逆流防止弁２６のリング部３５やスクリュヘッド２７を全て含むものとする。そしてこれらウエアプレート３３、リング部３５、スクリュヘッド２７の羽根部３６は、素材を特殊合金により製造するか、または鋼や特殊合金の素材に表面硬化処理または耐摩耗加工を施すことが望ましい。
【００３０】また本実施形態では、図２に示されるようにスクリュヘッド２７の軸部３４のうちの後端側の大径部３４ａと逆流防止弁２６のリング部３５の後端面３５ａの内周側端の間のリング入口流路Ｄ５が、逆流防止弁２６の最狭部の流路となっている。本実施形態ではこのリング入口流路Ｄ５の断面積（ドーナツ状の断面積）は、１８．０ｃｍ２となっており、加熱筒１６の内孔１６ａの断面積Ｄ１（スクリュ軸に直交する方向の断面積（直径９０ｍｍの場合約６３．６ｃｍ２））に対して２８．３％の比率に相当する面積となっている。そのため一般的なスクリュの逆流防止弁と比較して可塑化時に溶融樹脂と繊維材料がこの最狭部を通過する際の流動抵抗を大幅に減らすことができる。本実施形態の逆流防止弁２６の最狭部の流路は、スクリュ２２の軸方向Ｘに対して直交する面ではなく、外周に向けて突出したドーナツ状の面となっている。しかし逆流防止弁２６の形状によって最狭部の流路の断面の角度は限定されない。
【００３１】なお逆流防止弁２６のリング部３５の厚みは、円筒引張応力の関係で、直径９０ｍｍのスクリュ２２の場合、１０ｍｍよりも薄くすることはできない。従ってリング部３５の内周側の直径を７０ｍｍよりも大きくすることはできない。またスクリュヘッド２７の軸部３４の直径は、ねじり応力の関係で一定以上小さくすることができない。従って軸部３４とリング部３５と最狭部の断面積は、加熱筒１６の内孔１６ａの断面積Ｄ１（スクリュ軸に直交する方向の断面積に対して５０％よりも大きくすることはできない。そして前記制限から、本発明のスクリュ２２は、逆流防止弁２６の最狭部の流路の断面積が、加熱筒１６の内孔１６ａの断面積Ｄ１に対して望ましくは２０％ないし５０％、より一層望ましくは２５％ないし３５％に形成されている。前記において逆流防止弁２６の最狭部の流路の断面積が２５％ないし３５％のほうがより一層望ましいのは、リング部３５の厚みをより薄くしたり、スクリュヘッド２７の軸部３４の直径をより小さくすると逆流防止弁２６の耐久寿命が短くなる恐れがあるからである。従って逆流防止弁２６の最狭部の流路の断面積は、逆流防止弁２６の耐久寿命と繊維材料の折損の程度との兼ね合いから決定される。
【００３２】なお本発明において逆流防止弁２６の最狭部の流路については、リング入口流路Ｄ５の部分となっているが、逆流防止弁２６の構造によっては、リング内部流路Ｄ４やリング出口流路Ｄ６が最狭部の流路となる場合も想定される。また逆流防止弁２６については、最狭部の断面積が、加熱筒１６の内孔１６ａの断面積Ｄ１に対して２０ないし５０％の比率の範囲内で確保できるものであれば、スクリュの内部に流路が形成され、流路内に前後進可能なボールが配置されたボールチェック方式の逆流防止弁であってもよい。
【００３３】そして逆流防止弁２６のまた前記最狭部の流路の断面積Ｄ５は、スクリュ２２のフィードゾーン２３の溝部の断面積Ｄ２よりも広く設けられている。この前記断面積Ｄ５は、スクリュ２２のフィードゾーン２３の溝部の断面積Ｄ２よりも広く、上限については一例として２００％以下の面積に形成されることが望ましい。また逆流防止弁２６のまた前記最狭部の流路の断面積Ｄ５は、スクリュ２２のメタリングゾーン２５の溝部の断面積Ｄ３の３００％ないし５００％に形成されていることが望ましい。このように逆流防止弁２６のまた前記最狭部の流路の断面積Ｄ５を広く設けることにより、ガラス繊維を含有した溶融樹脂が逆流防止弁２６の部分を通過する際にストレスを減らした状態で通過することができ、繊維の折損が防止される。
【００３４】そしてスクリュ２２が最大限前方側へ移動した位置（前進限）よりも更に前方位置の加熱筒１６内には、トーピード２８が設けられている。トーピード２８は、外周部３０の直径が加熱筒１６の内孔よりも小径となっており、トーピード２８の設けられた部分において加熱筒１６内の流路の断面積が狭くなっている。トーピード２８は、外側は円筒形をしており加熱筒１６の軸方向に長手方向を向けて固定されている。トーピード２８の取付方法は、加熱筒１６の内孔１６ａ側から軸芯側に向けて形成された図示しない複数の支持部により加熱筒２２内に固定支持されている。トーピード２８は、スクリュ２２の先端のスクリュヘッド２７に対向する後方側に、テーパー状の凹部２９が形成されている。そして凹部２９に連通してトーピード２８の内部には内部流路３１ａが形成されている。
【００３５】またトーピード２８の外周部３０と加熱筒１６の内孔１６ａ（シリンダヘッド部２１の凹部２１ａ内を含む）との間には外周流路３１ｂが形成されている。外周流路３１ｂは前記支持部以外の部分はトーピード２８の後方から前方に向けて全周に形成されている。従ってトーピード２８の前後方向の中央よりも後ろの部分では内部流路３１ａと外周流路３１ｂが並行して設けられていることになる。そしてトーピード２８の外周の円筒部３０ａとその前方の円錐部３０ｂにはそれぞれ突出した凸部３２が多数形成されている。なおトーピード２８の内部流路３１ａと凸部３２はそれぞれ必須のものではなく、一般的な魚雷形のトーピード２８でもよい。またトーピード２８はノズル１５内に設けてもよい。更には本発明においてトーピード２８は必須のものではなく省略することもできる。
【００３６】次に本実施形態の溶融材料供給装置である射出装置１２を用いた可塑化工程および射出工程について説明する。本実施形態で使用される材料Ｍは、ガラス繊維（繊維材料）と熱可塑性樹脂のペレット（樹脂材料）が別々に供給されたものである。供給時のガラス繊維の長さは４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内のものが用いられる。ただし熱可塑性樹脂のペレット自体にガラス繊維を含有したものでもよい。また繊維材料と樹脂材料は別の材料供給孔から供給されたものでもよい。一方射出装置１２の加熱筒１６の各ゾーンの温度は、それぞれの種類の熱可塑性樹脂に対応して設定される一般的な加熱筒１６の設定温度の幅の範囲内で設定される。そして供給装置１９から材料供給孔１８を介して加熱筒１６内に供給されたガラス繊維と熱可塑性樹脂のペレットからなる材料Ｍは、可塑化工程が開始され図示しない計量用モータが作動されるとスクリュ２２が回転され、フィードゾーン２３、コンプレッションゾーン２４、メタリングゾーン２５の順に前方へ送られ溶融が進行する。そして熱可塑性樹脂のペレットは、メタリングゾーン２５でほぼ完全に溶融されて、前方の当接部３６ａにリング部３５が移動されている逆流防止弁２６のリング入口流路Ｄ５（最狭部の流路）、リング内部流路Ｄ４、およびリング出口流路Ｄ６を介してスクリュ２２の前方に送られる。
【００３７】この際の計量用モータによるスクリュ２２の回転数は、スクリュ２２の直径によっても左右されるが、一例として２０ｍｉｎ-１〜１５０ｍｉｎ-１であることが望ましい。また射出用モータまたは射出用油圧シリンダにより制御される背圧については、一例として０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａに制御されることが望ましい。そしてスクリュ２２のメタリングゾーン２５の溝深さＨが、段落番号（００２１）に記載された範囲で一般的なスクリュよりも深く設けられているので、メタリングゾーン２５の繊維材料の切断が減少する。また本発明では、前記スクリュ２２は、逆流防止弁２６の最狭部の流路であるリング入口流路Ｄ５の断面積が、スクリュ２２のフィードゾーン２３の溝部の断面積Ｄ２よりも大きく設けられ、加熱筒１６の内孔１６ａの断面積Ｄ１に対して２０％ないし５０％の面積に形成されているので、従来の逆流防止弁のものと比較して逆流防止弁２６の部分での流動抵抗が減少し、ガラス繊維が切断されることが減少する。また前記最狭部の流路の断面積は、スクリュ２２のメタリングゾーン２５の溝部の断面積Ｄ３の３００％ないし５００％に形成されているので、メタリングゾーン２５から前方の逆流防止弁２６の最狭部に溶融樹脂が送られる際にも圧力が開放される形となる。そしてフライト間を進んできたガラス繊維を含む溶融樹脂の送り方向が変更されてもガラス繊維が切断されることが減少する。
【００３８】また逆流防止弁２６を通過したガラス繊維を含有した溶融樹脂は、軸部３４に設けられた羽根部３６によりスクリュ回転とともに攪拌されるので、より一層、ガラス繊維と溶融樹脂の混練が良好になる。そして可塑化工程では、スクリュ２２が回転駆動されるとともにスクリュ２２が後退して、トーピード２８の凹部２９の側とスクリュ２２のスクリュヘッド２７との間の間隔が広がりガラス繊維の含有した溶融樹脂（溶融材料）がその部分に貯留される。射出装置１２は、可塑化工程が終了すると、射出装置１２は、金型１４内の成形品が取り出されて再度型締がなされるまで待機する。なお可塑化工程の後半または終了後にスクリュ２２を逆回転や前進させて逆流防止弁２６を意図的に閉鎖するようにしてもよい。そして次に射出工程が開始されると射出装置１２は射出用モータが作動して、スクリュ２２を一例として、１５ｍｍ／ｓｅｃないし１２０ｍｍ／ｓｅｃの射出速度（最高速度）で前進させる。その結果溶融樹脂は、加熱筒１６内のトーピード２８の流路部分を通過してノズル１５から金型１４内へ射出される。この際逆流防止弁２６のリング部３５は後方に移動して後端面３５ａがウエアプレート３３に当接してスクリュヘッド２７側からフライト２２ａ側への溶融樹脂の流動を遮断し、各射出ごとの射出量が一定になるようにする。
【００３９】射出の際、ガラス繊維の含有した溶融樹脂はトーピード２８の内部流路３１ａと外周流路３１ｂから並行して前方に送られる。そしてトーピード２８の前後方向のほぼ中央部分で内部流路３１ａは前記外周流路３１ｂに接続されていることから、内部流路３１ａと外周流路３から送られてきた溶融樹脂は合流して混合される。またトーピード２８の円筒部３０ａと円錐部３０ｂには複数の凸部３２が形成されていることから、射出時にはガラス繊維の含有した溶融樹脂の混合が良好に更に良好に行われる。
【００４０】本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。射出装置により溶融される材料は、熱可塑性または熱硬化性の樹脂に炭素繊維、ガラス繊維等の繊維材料を混ぜたものであるが、その組合せや比率は限定されない。
【００４１】更には本発明の溶融材料供給装置は、計量した繊維を含む溶融樹脂を、ノズル（Ｔダイを含む）から、プレス金型上に吐出するスタンピング成形の溶融材料供給装置であってもよい。また可塑化装置とプランジャ装置がそれぞれ接続されるプリプラ（登録商標）式の射出装置の可塑化装置の部分に本発明の溶融材料供給装置を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４２】１１  射出成形機１２  射出装置１５  ノズル１６  加熱筒１６ａ  内孔２２  スクリュ２３  フィードゾーン２４  コンプレッショんゾーン２５  メタリングゾーン２６  逆流防止弁２７  スクリュヘッド２８  トーピード３４  軸部３５  リング部３６  羽根部Ｄ１  内孔の断面積Ｄ２  フィードゾーンの溝部の断面積Ｄ３  メタリングゾーンの溝部の断面積Ｄ５  リング入口流路 
【図１】
0006436454.tif 000002
【図２】
0006436454.tif 000003
【図３】
0006436454.tif 000004