(57)【要約】【課題】加熱筒内で繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置において、繊維材料と樹脂材料とを別個に供給することにより、長い繊維材料を供給可能かまたは繊維材料と樹脂材料の比率や繊維材料と樹脂材料の組合せを自由に変更変更可能であり、その際に発生が予測される繊維材料が吸引装置に吸い込まれるという問題を解決する。【解決手段】加熱筒１２内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュ１４により繊維材料Ｃを含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置１１において、樹脂材料の供給装置２７と、加熱筒１２に対して前記樹脂材料の供給装置２７とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置１９と、加熱筒１２に対して前期繊維材料の供給装置１９とは別の位置に設けられ加熱筒１２内を負圧状態とする吸引装置３８とを備える。【選択図】図１
2013230582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置において、
樹脂材料の供給装置と、
加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、
加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備えたことを特徴とする可塑化装置。
【請求項２】
前記繊維材料の供給装置は、前記樹脂材料の供給装置および前記吸引装置よりも加熱筒の前方位置に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置。
【請求項３】
前記繊維材料の供給装置は、連続した繊維材料を直接スクリュに供給する供給装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可塑化装置。
【請求項４】
加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化方法において、
樹脂材料の供給装置と、
加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、
加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備え、
負圧状態とした加熱筒内に、樹脂材料と繊維材料を別々に供給することを特徴とする可塑化方法。
【請求項５】
前記繊維材料は、炭素繊維材料であることを特徴とする請求項４に記載の可塑化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置および可塑化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置としては、特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献１ではガラス繊維等の強化繊維を射出用のシリンダの上部に固定した加熱装置の筒状容器内で溶融状態として供給することが記載されている。また特許文献１は、加熱筒に真空ポンプが接続され、樹脂に含まれるモノマーや不揮発分を除去できるようになっている。また特許文献２は繊維等の充填材と熱可塑樹脂材料からなる複合材料を脱気しながら押出す押出機に関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４４９号公報（請求項１、００１５、００１８、図１）
【特許文献２】特開平７−３１４５３０号公報（請求項１、００１３、００１９、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１、特許文献２は共に、繊維材料を含む小粒樹脂（複合材料）のみを成形材料として使用するものであり、それらの複合材料は繊維材料の長さが短いので成形品の強度が不足する場合があるという問題があった。また繊維材料を含む小粒樹脂（複合材料）は、別途に樹脂メーカーから購入する場合がほとんどであり、自由に繊維材料と樹脂材料の比率を変更したり、繊維材料と樹脂材料の組合せを変更したりすることができなかった。
【０００５】
また負圧状態にした加熱筒内に繊維材料を供給すると、繊維材料が吸引装置に吸い込まれる可能性が考えられるが、特許文献１および特許文献２では、それらの問題については何ら解決策が示されていない。
【０００６】
そこで本発明の加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置および可塑化方法において、繊維材料と樹脂材料とを別個に供給することにより、長い繊維材料を供給可能かまたは繊維材料と樹脂材料の比率や繊維材料と樹脂材料の組合せを自由に変更変更可能であり、その際に発生が予測される繊維材料が吸引装置に吸い込まれるという問題を解決した可塑化装置および可塑化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】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の可塑化装置は、加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置において、樹脂材料の供給装置と、加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の可塑化装置は、請求項１において、前記繊維材料の供給装置は、前記樹脂材料の供給装置および前記吸引装置よりも加熱筒の前方位置に設けられたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の可塑化装置は、請求項１または請求項２において、前記繊維材料の供給装置は、連続した繊維材料を直接スクリュに供給する供給装置であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の可塑化方法は、加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化方法において、樹脂材料の供給装置と、加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備え、負圧状態とした加熱筒内に、樹脂材料と繊維材料を別々に供給することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の可塑化方法は、請求項４において、前記繊維材料は、炭素繊維材料であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の可塑化装置は、加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置において、樹脂材料の供給装置と、加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備えているので、長い繊維材料を供給可能かまたは繊維材料と樹脂材料の比率や繊維材料と樹脂材料の組合せを自由に変更変更可能であり、その際に発生が予測される繊維材料が吸引装置に吸い込まれるという問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１により本実施形態の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置１１について説明する。本実施形態の繊維材料を含む樹脂材料の可塑化装置１１は、繊維材料含む樹脂材料を成形するための射出成形機（射出圧縮成形機を含む）の射出装置である。可塑化装置１１の加熱筒１２は、可塑化される溶融樹脂材料の圧力に耐えるため所定肉厚の円筒部材であり、フィードゾーンｚ１の一部とコンプレッションゾーンｚ２とメタリングゾーンｚ３にはヒータ１２ａがそれぞれ配設され、図示しない制御装置から各ゾーン毎に温度制御可能となっている。そして加熱筒１２の軸方向の中心に設けられた内孔１３にはスクリュ１４が回転可能かつ前後進可能に配設されている。スクリュ１４は、計量時には繊維材料を含む樹脂材料を混練して可塑化しながら加熱筒１２の内孔１３の前方に送って貯留し、射出時は前記貯留した樹脂材料を図示しない金型内のキャビティへ射出するためのものである。
【００１５】
スクリュ１４は、繊維材料の断裂を極力防止するために圧縮比が比較的低いものが使用される。これに限定されるものではないが、一例としてはスクリュ１４のピッチ比は全長に亘って一定であり、スクリュ１４のフライト１４ａ間の断面積の比である圧縮比については１．０〜２．５のものが望ましい。本実施形態のスクリュ１４の直径に対する長さを現すＬ／Ｄは、これに限定されるものではないが一例として１８ないし５０の比較的長いものが用いられる。フィードゾーンｚ１は、スクリュ１４全体の３０〜７０％を占めている。フィードゾーンｚ１の後方側の一部はスクリュ軸ｂが両側よりも太くなっている。従ってフィードゾーンにおいてスクリュ軸１４ｂは、後方から順に細軸部１４ｃ、太軸部１４ｄ、細軸部１４ｅの順になっている。前記の太軸部１４ｄの部分におけるスクリュ軸１４ｂと加熱筒１２の内孔１３の間の間隔（スクリュ１４の溝深さ）は、供給される樹脂材料のペレット径（または長さ）よりもずっと大きく好ましくはペレット径の２倍以上となっている。そしてスクリュ１４のフィードゾーンの前方の細軸部１４ｅは、コンプレッションゾーンｚ２に接続されコンプレッショんゾーンｚ２で再びスクリュ軸１４ｂが徐々に太くなるように形成されている。なおスクリュ１３については一般的な形態のスクリュを用いてもよい。
【００１６】
加熱筒１２の前部には、シリンダヘッドが固着され、シリンダヘッドにはノズル１５が固着されている。ノズル１５の中心に形成されるノズル孔１５ａは、これに限定されるものではないが、一例として直径３ｍｍ〜１０ｍｍと径が大きいものが選ばれ、ノズル通過時の繊維材料の切断を極力防止している。また繊維材料と混合される樹脂材料は粘度が低いものが好適に選ばれることと、前記のノズル孔１５ａの径が大きいことから、ノズル１５には開閉バルブ１６が取付けられることが望ましい。
【００１７】
加熱筒１２の後部寄りの上部には投入口１７が設けられている。そして投入口１７の周囲には、ハウジング部１８（前プレート）が固着されている。加熱筒１４の投入口１７とハウジング部１８の投入口１８ａは上下方向に一致して設けられている。ハウジング部１８は図示しない温調装置により温調されるが結露を防止するため図示しないヒータも配設されるようにしてもよい。また加熱筒１４の後端部１２ｂは、スクリュ軸１４ｂがシール部材によりシールされている。
【００１８】
前記加熱筒１４の投入口１７よりも前方の別の位置には、繊維材料の供給装置１９が取付けられている。繊維材料の供給装置１９は、連続した糸状（リボン状）の繊維材料Ｃを加熱筒１４内に供給するためのものである。具体的には、加熱筒１４には繊維材料Ｃを投入する開口部２１が設けられている。そして開口部２１の上部には内部が空洞となっているケース２２が固定されている。ケース２２と加熱筒１２の間はシールされ内部は気密状態が確保できるようになっている。また加熱筒１４におけるハウジング部１８と繊維材料の供給装置１９のケース２２の間、およびケース２２の周囲には、ヒータ１２ａを設けないことが望ましい。
【００１９】
そしてケース２２の内部には、連続した糸状（リボン状）の繊維材料を巻いた供給用リール２３が回転自在に設けられている。図１において供給用リール２３は１個が記載されるが、複数個が設けられ同時に複数本の繊維材料を加熱筒１２内に供給することが望ましい。そして供給用リール２３の下方には図示しない駆動モータにより回転されるニップロール２４が設けられ、連続した繊維材料を下方に引張るようになっている。供給用リール２３は、ニップロール２４による駆動力だけで回転が困難な場合に自転できるように設けてもよい。図１においては、ニップロール２４は一組のみが記載されるが、実際には二組以上を設けてもよい。そして図示はしないが、ケースの上部は開閉可能となっており、供給開始時に連続した繊維材料をニップロール２５や加熱筒内に挟み込ませたり、供給用リール２３を交換したりすることが可能となっている。本実施形態では、供給用リール２３やニップロール２４は負圧状態に維持されるケース２２内に設けられる。しかし供給用リール２３やニップロールを外部に設けてもよい。また複数の供給用リール２３をそれぞれケース２２等内に設け、交換する供給用リール２３のケース２２だけを開いても、他のケース２２は真空状態を保持でき、成形が継続できるようにしてもよい。
【００２０】
また繊維材料の供給装置１９は上記の連続した繊維材料を直接スクリュ１４に供給する供給装置１９に限定されず、供給用リール２３から送られた繊維材料を切断装置により切断して一旦貯留し、その一旦貯留した繊維材料をフィードスクリュ等の供給装置を介して加熱筒１２内に供給するものでもよい。その場合には切断装置とフィードスクリュの間、またはフィードスクリュと加熱筒の間に加熱筒内の真空状態を保つためのシャッタが取付けられる。更には切断装置により切断した繊維材料を直接加熱筒１２内に供給してもよい。更にまた繊維材料の供給装置１９は、成形機近傍以外の場所で予め所定の長さ（長短あるものも含む）に切断した繊維材料を、フィードスクリュや押込み用シリンダ等からなる繊維材料の供給装置１９を用いて、加熱筒１４内に供給するものでもよい。
【００２１】
加熱筒１２の投入口１７に連通されるハウジング部１８の投入口１８ａの周囲には上方に向けて樹脂材料の供給装置２７の供給筒２８が設けられている。そして供給筒２８の中間より上部には上シャッタ２９が設けられ、中間よりも下部には下シャッタ３０が設けられ、前記シャッタ２９，３０により供給筒２８は、上部室３１、中間室３２、下部室３３に区画可能となっている。前記上シャッタ２９および下シャッタ３０は、シリンダ２９ａ，３０ａにより開閉スライドし、上シャッタ２９が開放されている際には上部室３１と中間室３２が連通され、また下シャッタ３０が開放されているときは、中間室３２と下部室３３が連通されて樹脂材料が落下する。またそれぞれのシャッタ２９，３０が閉鎖されている際にはシャッタ２９，３０の上方に樹脂材料が貯留されるとともに各室３１，３２，３３の間をシール可能な状態に保つことが可能となっている。また上部室３１は、供給管３４を介して図示しない乾燥機を兼ねた材料貯留装置に接続され、材料貯留装置から樹脂材料が圧送される。
【００２２】
なお樹脂材料の供給装置２７は、供給筒２８と加熱筒１２の間、または供給筒２８の上部にフィードスクリュなどの樹脂材料の供給量を調整する機構を設けてもよい。また樹脂材料の供給装置２７のシャッタについては、加熱筒１２内の真空度を維持できるものであれば、ロータリ式のシャッタ等でもよい。
【００２３】
また樹脂材料の供給装置２７の供給筒２８の下部室３３には、連通孔３５が設けられ、連通孔３５の部分には樹脂材料の粉や繊維材料を吸引しないように図示しないフィルタが取付けられている。連通孔３５の外側には管路３６が接続され、管路３６には開閉弁３７が設けられている。また管路３６は、加熱筒１２内を負圧状態とする吸引手段である真空ポンプ３８に接続されている。そして真空ポンプ３８の手前は、別の開閉弁３９とフィルタ４０が設けられている。また中間室３２にも連通孔４１が設けられ、連通孔４１の部分には樹脂材料の粉を吸引しないように図示しないフィルタが取付けられている。連通孔４１の外側には管路４２が接続され、管路４２には開閉弁４３が設けられている。そして管路４２は管路３６に接続されている。また管路から分岐した管路４４には開閉弁４５を介して不活性ガスである窒素ガスの供給用タンク４６が接続されている。
【００２４】
なお加熱筒１２内を負圧状態とする吸引装置である真空ポンプ３８が接続される部分は、望ましくは繊維材料の供給装置１９よりも樹脂の流れにおいて後方部分である。例えば加熱筒１２の投入口１７よりも後方（加熱筒の後端部１２ｂを含む）、ハウジング部１８などでもよい。また例外的に樹脂溶融された場合は、繊維材料の吸い込みの問題がないからベント式射出成形機のように溶融樹脂材料からガスを抜くために加熱筒１２の中央部（繊維材料の供給装置１９よりも前方）に吸引装置である真空ポンプ３８が接続される部分を設けてもよい。
【００２５】
本実施形態において加熱筒１２内を負圧状態とする吸引手段である真空ポンプ３８は、加熱筒１２内（樹脂材料の供給装置２７の下部室３３内、繊維材料の供給装置１９のケース２２内等をも含む密閉空間内）を一例として大気圧基準で−８０ｋＰａ（絶対圧基準では２１．３３ｋＰａ）ないし−１０１ｋＰａ（絶対圧で０．３３ｋＰａ）まで負圧状態に可能な能力を有する。なおより望ましい負圧状態は、大気圧基準で−９０ｋＰａ（絶対圧基準では１１．３３ｋＰａ）ないし−１００ｋＰａ（絶対圧で１．３３ｋＰａ）である。真空度は上記以上の高真空であってもよいが、前記高真空を達成するための真空ポンプ３８やシール構造に費用がかかる割に得られる効果に大差はないのであまり現実的とは言えない。
【００２６】
また可塑化装置１１は、射出成形機の射出装置であってその駆動部等については公知であるので図示しての説明は省略するが、スクリュ１４を回転させるための計量用サーボモータ４７、スクリュ１４を前後進させるための射出用サーボモータ、射出時や計量時にスクリュ１４の軸方向にかかる力を検出するロードセル、射出装置全体を前後進させるとともにノズル１５を金型に押圧する機構などが設けられている。
【００２７】
また可塑化装置１１のノズル１５の前方側（図１において左側）には図示しない射出成形機の型締装置が設けられている。射出成形機の型締装置については、どのような型締装置であってもよい。しかしながら一例として、縦型の型締装置を用いて、金型のパーティング面から射出を行う場合などでは、射出時の流動損失を軽減し、繊維材料の切断を減少させることができる。また金型を僅かに開いた状態から射出開始してから金型間の溶融材料を圧縮、または射出開始後に金型間を開いてその後に金型間の溶融材料を圧縮などする射出圧縮成形を行う型締装置では、射出速度を低下させることができ、繊維材料の切断を減少させることができる。
【００２８】
次に繊維材料を含む樹脂材料の可塑化方法について説明する。本実施形態では使用される材料として熱可塑性樹脂（一例としてポリアミド）に炭素繊維材料を配合した混合材料（ＣＦＲＰ）を使用した例について記載する。前記混合材料としては、熱可塑性樹脂の場合は、ポリアミドの他、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ＡＢＳ等の少なくとも一種類の樹脂が選ばれる。また熱硬化性樹脂の場合は、エポキシ、ポリウレタン、フェノール等の少なくとも一種類の樹脂から選ばれ、熱可塑性と熱硬化性樹脂の混合樹脂でもよい。
【００２９】
本実施形態では、上記のように真空ポンプ３８が作動されて加熱筒１２内が上記の真空状態（負圧状態）に保たれている。樹脂材料は、材料貯留装置から供給管３４を介して上部室３１へ供給される。そしてまず上シャッタ２９のみが開き上部室３１から中間室３２へ樹脂材料が供給される。次に上シャッタ２９が閉鎖され、開閉バルブ４３が開いて、中間室３２内が真空ポンプ３８に連通されて真空化される。次に下シャッタ３０が開いて、中間室３２内の樹脂材料が下部室３３、加熱筒１２の投入口１７を介して加熱筒１２内へ落下され供給される。従って本発明では、可塑化装置１１のサイクルや状態に応じて望ましいタイミングで一定量づつの樹脂材料を加熱筒１２内に供給することができる。ここでいう「サイクル」とは、計量工程、射出工程といった成形サイクルにおける時期（工程）を指し、「状態」とは計量用モータのトルク、回転数、計量完了までの時間等、加熱筒１２内の樹脂材料等の状態を検出するための数値等を指す。
【００３０】
樹脂材料の供給装置２７からの樹脂材料の供給は、加熱筒１２内のスクリュ１４の溝内の半分以上の部分を樹脂材料が満たすように供給される。スクリュ１４の溝内に供給された樹脂はフィードゾーンｚ１のスクリュ軸１４ｂの太軸部１４ｄで樹脂材料間に隙間がほぼ無くなるように圧縮される。なおこの際、太軸部１４ｄのスクリュ軸１４ｂと加熱筒１２の内孔１３の間が、メタリングゾーンｚ３ほどには狭くなく、樹脂材料にせん断発熱を与えるほどでないこと、太軸部１４ｄに対応する加熱筒１２の部分にヒータが無く外部からの熱が大量に与えられないこと（加熱筒前方からの伝熱はある）から、樹脂材料はまだ溶融化されていない。
【００３１】
本実施形態では供給される繊維材料は、炭素繊維材料Ｃである。しかし本発明としては、炭素繊維の他、ガラス繊維、植物繊維、化学繊維等の別の繊維を含有するものも含まれる。また炭素繊維等の繊維の状態および供給方法は、ここで記載された方法に限定はされず、予め切断されたものでもよい。炭素繊維材料Ｃは、樹脂材料の供給装置２７とは別の位置から加熱筒１２内に供給される。
【００３２】
本実施形態で炭素繊維材料Ｃが供給されるタイミングは、主に計量工程であって、計量用サーボモータ４７の駆動によりスクリュ１４が回転しているときである。連続した糸状（リボン状）の炭素繊維材料Ｃは、繊維材料の供給装置１９の供給用リール２３からニップロール２４に引張られることにより開口部２１へ供給され、スクリュ１４に巻き込ませるように溝部に供給される。この炭素繊維材料Ｃが供給される位置は、フィードゾーンｚ１における前側の細軸部１４ｅに略対応する位置（スクリュ１２は計量時に前後進する）であり、この部分において後方から供給されてきた樹脂材料のペレットは、溝内での分布がまばらな状態となっている。また樹脂材料は、溶融がまったく進行していないかほとんど進行していない。従って供給された炭素繊維は前記樹脂材料と混合され、スクリュ１４の回転により、ある程度の長さに切断される。この際の炭素繊維材料Ｃの長さは、ペレットに炭素繊維材料を含有させたものよりも長くなる。なお本発明にとって必須ではないが、この際にニップロール２４または供給用リール２３の回転速度やモータのトルクを制御して炭素繊維材料Ｃの供給量等を制御することもできる。
【００３３】
そしてスクリュ１４の溝内で混合された炭素繊維材料Ｃと樹脂材料は、前方のコンプレッションゾーンｚ２に送られるにつれて溶融状態が進行する。そして上記のように圧縮比を小さくしたスクリュ１４により炭素繊維材料Ｃを含む樹脂材料を可塑化し、メタリングゾーンｚ３を通過させて加熱筒１２の内孔１３のスクリュ１４の前方へ送る。この際に加熱筒１２の内壁とスクリュ１４の間で樹脂材料等がせん断作用を受けて発生するせん断発熱を小さくし、加熱筒１２の温度を高めにして熱により樹脂材料の可塑化を促進させる。（なお加熱筒１２の温度は樹脂材料の種類により異なることは言うまでもない。）またスクリュ１４の回転数は射出装置の大きさにも関係して限定されるものではないが、一例として３０〜２００ｒ．ｐ．ｍ．更に望ましくは５０〜１５０ｒ．ｐ．ｍ．として回転数を遅めにして時間をかけて可塑化する。更に計量時のスクリュ１４の背圧は、０〜５ＭＰａと比較的低めであることが炭素繊維材料Ｃの折損を抑える点で望ましい。
【００３４】
この際の加熱筒１２内は気密に保たれており真空ポンプ３８により負圧吸引され、一例として−９５ｋＰａに減圧されているので、樹脂材料から発生したガスや水分は、スクリュ１４の溝に沿って真空ポンプ３８に吸引される。また加熱筒１２内がほぼ無酸素化されることにより、樹脂材料の黒変や劣化が防止される。更には加熱筒１２内の気体が吸引されることにより、溶融状態の樹脂材料と炭素繊維材料Ｃの間にボイド等がほとんど無くなるので、樹脂材料と炭素繊維材料Ｃの密着性が良好になる。
【００３５】
そして負圧吸引した加熱筒１２内に供給され切断された炭素繊維材料Ｃは、何も策を施さないと、切断された際、負圧吸引する連通孔３５に向けて送られて吸引され目詰まり等を起こす可能性があったが、本発明では、加熱筒１２に対して樹脂材料の供給装置２７と繊維材料の供給装置１９とが別の位置に設けられるとともに、繊維材料の供給装置１９と別の位置から加熱筒１２内を負圧吸引しているので、切断された炭素繊維材料Ｃが連通孔３５等に吸引されて目詰まり等を起こすことがない。または連通孔３５のフィルタがすぐに目詰まりして吸引力に影響が出て交換頻度が短くなることがない。より具体的には、本実施形態では、真空ポンプ３８により負圧吸引することにより、加熱筒１２内のスクリュ１４の溝部から投入口１７を経由して連通孔３５へ向かうガス等の流れが発生する。この流れは炭素繊維材料Ｃを後方へ移動させる可能性のある性格のものであるが、スクリュ１４に太軸部１４ｄがあり、スクリュ軸１４ｂと加熱筒１２の内孔１３の間が樹脂材料（ペレット）で充満されているので、炭素繊維材料Ｃが樹脂材料に邪魔されて後方へ送られることがなくなる。
【００３６】
そして計量工程が終了すると、別の開閉弁３９を閉鎖して、開閉弁３７と開閉弁４５を開放し、窒素ガス等の不活性ガスの供給用タンク４６から窒素ガス等の不活性ガスを連通孔３５を介して加熱筒１２内に僅かに供給するか、僅かにエアを供給する。このことにより連通孔３５や連通孔３５付近のフィルタへの炭素繊維材料Ｃや樹脂材料の粉の目詰まりをより一層無くすることができる。しかし窒素ガス等の供給は本発明とって必須ではない。もし窒素ガス等の供給を行う場合は１成形サイクルに１回または複数回数行ってもよく、複数の成形サイクルにつき１回行ってもよい。
【００３７】
そして次の射出工程では、可塑化装置１１（射出装置）から、図示しない型締装置に取付られた金型のキャビティに溶融材料を射出する。この際の射出速度もこれに限定されるものではないが、一例として３０〜２００ｍｍ／ｓｅｃと比較的遅くすることが望ましい。この際にノズル１５のノズル孔１５ａの径やランナの径が太くて直線状であるほうが流動損失を抑えられ、また炭素繊維材料Ｃの折損も抑えられる。また金型および型締装置の側では、これに限定されるものではないが、キャビティの容積を拡大してから圧縮する射出圧縮成形を行うことが望ましい。そしてキャビティ内の炭素繊維材料Ｃを含む溶融樹脂が充填されると保圧工程へ移行し、冷却終了後に成形品を取り出す。なお炭素繊維材料Ｃの折損を抑える点で保圧は低めにすることが望ましい。これに限定されるものではないが、保圧は４０ＭＰａ以下が望ましく、保圧を行わず、冷却収縮分だけ可動金型を移動させてキャビティ容積を減少させるものでもよい。
【００３８】
また本実施形態ではスクリュ１４に太軸部１４ｄを設けて、スクリュ１４の溝部における樹脂材料の充満度を高めたが、スクリュの形状は一般的なものであり、樹脂材料の供給量を投入口１７の部分まで充満させるなどして、炭素繊維材料Ｃが後方の吸引装置の方へ移動できなくしてもよい。または加熱筒１２の内孔１３や投入口１７のほうの形状を工夫して炭素繊維材料Ｃが後方の吸引装置の方へ移動できなくしてもよい。更には単に素繊維材料Ｃが供給される位置かや切断される位置から、吸引装置が取付けられる連通孔の位置を後方側の位置に一定以上引き離して設けるだけのものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
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。本発明に用いられる可塑化装置は、射出を兼用した射出装置の他、可塑化装置とプランジャ装置からなるプリプラ（登録商標）式の射出装置の可塑化部分にも使用することができる。またスクリュが前後進せずに回転のみを行って前方のダイから繊維材料を含む樹脂材料を押出す押出機についても本発明を採用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１１ 可塑化装置
１２ 加熱筒
１４  スクリュ
１９  繊維材料の供給装置
２７  樹脂材料の供給装置
３８  真空ポンプ（吸引装置）
Ｃ  炭素繊維材料
【図１】
2013230582.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月29日(2012.8.29)
【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】
加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置において、
樹脂材料の供給装置と、
加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、
加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備え、
前記繊維材料の供給装置は、気密状態が確保されるケース内に収められ前記樹脂材料の供給装置および前記吸引装置よりも加熱筒の前方位置に設けられていることを特徴とする可塑化装置。
【請求項２】
前記繊維材料の供給装置は、連続した繊維材料を供給用リールから直接スクリュに供給する供給装置であることを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置。
【請求項３】
フィードゾーンにおけるスクリュの軸は後方から順に細軸部、太軸部、細軸部が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可塑化装置。
【請求項４】
加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化方法において、
樹脂材料の供給装置と、
加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、
加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備え、
前記繊維材料の供給装置は、前記樹脂材料の供給装置および前記吸引装置よりも加熱筒の前方位置に設けられ、
スクリュの軸部と加熱筒の内孔の間を前記樹脂材料で満たして繊維材料が後方の吸引装置へ吸引されることを防止したことを特徴とする可塑化方法。
【請求項５】
前記繊維材料は、炭素繊維材料であり、樹脂材料は熱可塑性樹脂材料であることを特徴とする請求項４に記載の可塑化方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の可塑化装置は、加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置において、樹脂材料の供給装置と、加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備え、前記繊維材料の供給装置は、気密状態が確保されるケース内に収められ前記樹脂材料の供給装置および前記吸引装置よりも加熱筒の前方位置に設けられていることを特徴とする。
【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】
本発明の請求項２に記載の可塑化装置は、請求項１において、前記繊維材料の供給装置は、連続した繊維材料を供給用リールから直接スクリュに供給する供給装置であることを特徴とする。
【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】
本発明の請求項３に記載の可塑化装置は、請求項１または請求項２において、フィードゾーンにおけるスクリュの軸は後方から順に細軸部、太軸部、細軸部が設けられることを特徴とする。
【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】
本発明の請求項４に記載の可塑化方法は、加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化方法において、樹脂材料の供給装置と、加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備え、前記繊維材料の供給装置は、前記樹脂材料の供給装置および前記吸引装置よりも加熱筒の前方位置に設けられ、スクリュの軸部と加熱筒の内孔の間を前記樹脂材料で満たして繊維材料が後方の吸引装置へ吸引されることを防止したことを特徴とする。
【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】
本発明の請求項５に記載の可塑化方法は、請求項４において、前記繊維材料は、炭素繊維材料であり、樹脂材料は熱可塑性樹脂材料であることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の可塑化装置は、加熱筒内に少なくとも回転自在に設けられたスクリュにより繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する可塑化装置において、樹脂材料の供給装置と、加熱筒に対して前記樹脂材料の供給装置とは別の位置に設けられた繊維材料の供給装置と、加熱筒に対して前期繊維材料の供給装置とは別の位置に設けられ加熱筒内を負圧状態とする吸引装置とを備え、前記繊維材料の供給装置は、気密状態が確保されるケース内に収められ前記樹脂材料の供給装置および前記吸引装置よりも加熱筒の前方位置に設けられているので、長い繊維材料を供給可能かまたは繊維材料と樹脂材料の比率や繊維材料と樹脂材料の組合せを自由に変更変更可能であり、その際に発生が予測される繊維材料が吸引装置に吸い込まれるという問題を解決することができる。