特許 6875959 射出成形装置および強化樹脂成形体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6875959

(24)【登録日】2021年4月27日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】射出成形装置および強化樹脂成形体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/47 20060101AFI20210517BHJP

   B29C 45/60 20060101ALI20210517BHJP

   B29C 70/12 20060101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/47

   B29C45/60

   B29C70/12

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-163341(P2017-163341)

(22)【出願日】2017年8月28日

(65)【公開番号】特開2019-38211(P2019-38211A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2020年4月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(73)【特許権者】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110000213

【氏名又は名称】特許業務法人プロスペック特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】樋口 亮平

(72)【発明者】

【氏名】井沢 省吾

(72)【発明者】

【氏名】永田 幹男

(72)【発明者】

【氏名】浦野 省二

(72)【発明者】

【氏名】吉川 功

【審査官】 ▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭４２−０２６５４４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特公昭４５−００９３０９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０８−０８０５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１３４２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−００７８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１４０１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４５０９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／００ − ４５／８４

Ｂ２９Ｃ ４８／００ − ４８／９６

Ｂ２９Ｂ ７／００ − ９／１６

Ｂ６５Ｇ ３３／００ − ３３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

後方端及び前方端を有するスクリューシャフト及び前記スクリューシャフトの外周に設けられたフライトを有するフライトスクリュー部と、前記スクリューシャフトの前記後方端に接続されるとともに前記後方端から前記スクリューシャフトの延設方向とは反対の方向に沿って螺旋状に延設されたコイル体を有するコイルスクリュー部と、を備える射出スクリューと、
円柱状の内部空間が形成されるように筒状に形成され、前記内部空間内に前記射出スクリューが同軸的に配設されるとともに、樹脂及び強化材を含む材料を前記内部空間に供給するための開口が形成された射出シリンダと、
を備え、
前記材料が前記コイルスクリュー部に供給されるように前記開口の位置が定められ、
前記コイル体と前記射出シリンダの前記内部空間を構成する内周壁とのクリアランスが、前記フライトと前記内周壁とのクリアランスよりも大きくなるように、前記コイル体が形成される、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、
前記コイルスクリュー部は、前記スクリューシャフトの前記後方端に連結されるとともに前記後方端から前記スクリューシャフトの延設方向とは反対の方向に沿って延設された連結シャフトと、前記連結シャフトと前記コイル体とを連結する固定部材と、を備え、
前記コイル体が、前記連結シャフトの外周回りに同軸的に配設された状態で、前記固定部材を介して前記連結シャフトに固定される、射出成形装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の射出成形装置において、
前記コイル体と前記内周壁とのクリアランスが６ｍｍ以下である、射出成形装置。

【請求項4】

請求項３に記載の射出成形装置において、
前記コイル体と前記内周壁とのクリアランスが０．５ｍｍよりも大きい、射出成形装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の射出成形装置において、
前記射出スクリューには、前記材料が供給される材料供給部、前記材料供給部に供給された材料を圧縮する圧縮部、前記圧縮部で圧縮された材料を計量する計量部が、この順で前記射出スクリューの長手方向に沿って設けられており、
前記フライトスクリュー部により前記計量部及び前記圧縮部が構成され、前記コイルスクリュー部により前記材料供給部が構成される、射出成形装置。

【請求項6】

請求項１乃至５に記載の射出成形装置を用いた強化樹脂成形品の製造方法であって、
樹脂及び強化材を含む材料を、前記コイルスクリュー部に供給する材料供給工程と、
前記コイルスクリュー部に供給された前記材料を前記フライトスクリュー部に輸送する輸送工程と、
前記フライトスクリュー部に輸送された前記材料を圧縮するとともに、前記材料中の樹脂を溶融させる圧縮・溶融工程と、
前記圧縮・溶融工程にて圧縮及び溶融された樹脂を含む前記材料を金型に射出する射出工程と、
を含む、強化樹脂成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形装置および強化樹脂成形体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガラス繊維や炭素繊維等の強化材によって材料特性が向上された強化樹脂成形体は、強化材を内部に含む熱可塑性樹脂ペレット（強化樹脂ペレット）を射出成形することにより製造されるのが一般的である。しかしながら、強化樹脂ペレットの材料コストは高いので、近年では、材料コストの低減を図るため、樹脂ペレットと強化材をそれぞれ別に射出成形機に供給して、強化樹脂成形体を成形する技術が開発されている。この技術は、直接ブレンド成形とも呼ばれる。

【0003】

特許文献１は、直接ブレンド成形により繊維強化樹脂を射出成形する射出成形装置を開示する。また、この特許文献１に開示の射出スクリューは、上流側（後端側）に設けられる第一ステージと、第一ステージよりも下流側（前端側）に設けられる第二ステージを備える。第一ステージには、主フライトと、主フライトより外径が小さい副フライトが設けられる。副フライトを設けることにより、固体樹脂と溶融樹脂が分離されるとともに、樹脂が比較的弱い力で圧縮される。このため、第一ステージのスクリュー溝内での固体樹脂の目詰まりが防止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５８８９４９３号明細書

【発明の概要】

【0005】

（発明が解決しようとする課題）
一般的に、インラインスクリュー方式の射出成形装置には、射出スクリューとしてフルフライトスクリューが用いられる。また、射出スクリューには、その後端側（上流側）から前端側（下流側）にかけて、材料供給部、圧縮部、計量部が設けられる。そして、ホッパーから材料供給部に材料が供給される。また、射出スクリューが回転して樹脂を射出スクリューの前端側（下流側）に輸送すると、樹脂背圧により射出スクリューが後退する。このとき射出スクリューのフライトが、射出シリンダに形成され材料を射出シリンダの内部空間に供給するための開口を横切る。従って、開口から供給される材料の一部は、開口を横切ろうとするフライトを乗り越えて材料供給部に供給される。しかしながら、フライトと射出シリンダの内周壁とのクリアランスは一般的に０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、非常に小さいので、材料がフライトを乗り越える際にクリアランスに強化材が挟持される虞がある。クリアランスに強化材が挟持されると、強化材に大きなせん断力が作用して強化材が折損される。これにより強化材の長さが短くされる。

【0006】

図１０は、ガラス繊維強化樹脂成形体中に含まれる強化材としてのガラス繊維の繊維長とガラス繊維強化樹脂成形体の材料特性（剛性、強度、耐衝撃性）との関係を表すグラフである（出典：Automotive technology, [3](2010)）。図１０において、横軸がガラス繊維の繊維長、縦軸がガラス繊維強化樹脂成形体の材料特性の大きさを表す。図１０に示すように、ガラス繊維の繊維長が長くなればなるほど、ガラス繊維強化樹脂成形体の剛性（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】

従って、強化樹脂成形体の材料特性を向上させるためにも、強化材は長い方が好ましいが、従来技術によれば、材料供給部にて強化材が上記したようにクリアランスに挟持されて折損されるため、成形体の材料特性を十分に向上させることができない。

【0008】

この点に関し、フライトの径を小さくしてフライトと射出シリンダの内周壁とのクリアランスを大きく設定することにより、クリアランスに強化材が挟持される可能性を減じることができる。しかしながらこの場合、射出シリンダの内周壁付近の材料が輸送されずにその位置に滞留するため、材料の輸送能力が低下する。また、滞留した材料中の樹脂が炭化し、炭化物が輸送される材料に混ざることにより、成形品品質低下を招く。従って、フライトの径を小さくするだけでは、別の不具合の発生が懸念されるため、根本的な解決手段にはなり得ない。

【0009】

本発明は、材料の輸送能力を低下させることなく、材料供給部での強化材の折損を抑えることができる射出成形装置及び強化樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。

【0010】

（課題を解決するための手段）
本発明は、後方端（３２１ａ）及び前方端（３２１ｂ）を有するスクリューシャフト（３２１）及びスクリューシャフトの外周に設けられたフライト（３２２）を有するフライトスクリュー部（３２）と、スクリューシャフトの後方端に接続されるとともに後方端からスクリューシャフトの延設方向（前方）とは反対の方向（後方）に沿って螺旋状に延設されたコイル体（３３２）を有するコイルスクリュー部（３３）と、を備える射出スクリュー（３）と、円柱状の内部空間（２ａ）が形成されるように筒状に形成され、内部空間内に射出スクリューが同軸的に配設されるとともに、樹脂（Ｒ）及び強化材（Ｓ）を含む材料を内部空間に供給するための開口（２ｃ）が形成された射出シリンダ（２）と、を備え、材料がコイルスクリュー部に供給されるように開口の位置が定められ、コイル体と射出シリンダの内部空間を構成する内周壁（２ｄ）とのクリアランスが、フライトと内周壁とのクリアランスよりも大きくなるように、コイル体が形成される、射出成形装置（１）を提供する。

【0011】

本発明によれば、射出成形装置が備える射出スクリューは、フライトを有するフライトスクリュー部と、コイル体を有するコイルスクリュー部を備える。フライトスクリュー部の後方端にコイルスクリュー部が接続される。また、射出スクリューは、射出シリンダ内に同軸的に配設される。射出シリンダには、その内部空間に樹脂及び強化材を含む材料を供給するための開口が形成される。この開口の位置は、材料がコイルスクリュー部に供給されるように定められる。従って、コイルスクリュー部に材料が供給される。すなわち、コイルスクリュー部が、材料供給部に相当する。このコイルスクリュー部が回転すると、コイル体の内周側の材料がコイル体の回転に伴い輸送される。このときコイル体の内周側の材料に作用する輸送に係る推進力がコイル体の外周側の材料に伝播することにより、コイル体の内周側及び外周側の材料が輸送される。このような材料の輸送原理によれば、コイル体の外周側の材料に輸送に係る推進力が伝播される範囲内で、コイル体と射出シリンダの内周壁とのクリアランスを設定することができる。

【0012】

コイル体の外周側の材料に輸送に係る推進力が伝播される範囲で設定し得るコイル体と射出シリンダの内周壁とのクリアランスは、従来のフライトと射出シリンダの内周壁とのクリアランス（０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ）よりも大きい。よって、コイル体と射出シリンダの内周壁とのクリアランスが、フライトと射出シリンダの内周壁とのクリアランスよりも大きくなるように、コイル体を形成することができる。別言すれば、コイル体の外径が、フライトの外径よりも小さくなるように、コイル体を形成することができる。そして、そのようにコイル体を形成した場合においても、材料の輸送能力は確保される。また、こうしてクリアランスを大きく設定することができるため、クリアランスに強化材が挟持される可能性を減じることができ、それにより、材料供給部（コイルスクリュー部）での強化材の折損を抑えることができる。すなわち本発明によれば、材料の輸送能力を低下させることなく、材料供給部での強化材の折損を抑えることができる。

【0013】

コイルスクリュー部は、スクリューシャフトの後方端に連結されるとともに後方端からスクリューシャフトの延設方向（前方）とは反対の方向（後方）に沿って延設された連結シャフト（３３１）と、連結シャフトとコイル体とを連結する固定部材（３３３）と、を備えるとよい。そして、コイル体が、連結シャフトの外周回りに同軸的に配設された状態で、固定部材を介して連結シャフトに固定されるとよい。これによれば、コイル体が連結シャフトに固定されることにより、コイル体の弾性変形が抑制される。このため、樹脂圧が作用した場合にコイル体の変形が防止され、これにより、安定的に材料を輸送することができる。

【0014】

また、コイル体と射出シリンダの内周壁とのクリアランスが６ｍｍ以下である場合に、コイル体の回転による材料の輸送能力が十分に確保されることが、発明者等により確認されている。従って、上記クリアランスは６ｍｍ以下であるのがよい。また、クリアランスが０．５ｍｍよりも大きければ、従来のフルフライトスクリューを用いた場合と比較して、クリアランスに強化材が挟持される可能性を減じることができる。よって、上記クリアランスは０．５ｍｍよりも大きいのがよい。つまり、コイル体と射出シリンダの内周壁とのクリアランスは、０．５ｍｍより大きく６ｍｍ以下であるのがよい。また、クリアランスが３ｍｍ以上である場合に、クリアランスに強化材が挟持されることに起因した材料供給部（コイルスクリュー部）での強化材の折損が十分に抑えられることが、発明者等により確認されている。従って、上記クリアランスは３ｍｍ以上であるのがより好ましい。なお、上記クリアランスは、０．５ｍｍよりも大きく且つ３ｍｍ以下であってもよい。

【0015】

また、射出スクリューには、材料が供給される材料供給部（３Ａ）、材料供給部に供給された材料を圧縮する圧縮部（３Ｂ）、圧縮部で圧縮された材料を計量する計量部（３Ｃ）が、この順で射出スクリューの長手方向に沿って設けられており、フライトスクリュー部により計量部及び圧縮部が構成され、コイルスクリュー部により材料供給部が構成されるとよい。これによれば、コイルスクリュー部に供給された材料が圧縮部で圧縮されるとともに計量部で計量される。そして、計量された一定量の材料が射出されることにより、強化樹脂成形体が製造される。

【0016】

また、本発明は、上記本発明に係る射出成形装置を用いた強化樹脂成形品の製造方法であって、樹脂及び強化材を含む材料を、コイルスクリュー部に供給する材料供給工程と、コイルスクリュー部に供給された材料をフライトスクリュー部に輸送する輸送工程と、フライトスクリュー部に輸送された材料を圧縮するとともに、材料中の樹脂を溶融させる圧縮・溶融工程と、圧縮・溶融工程にて圧縮及び溶融された樹脂を含む材料を金型に射出する射出工程と、を含む、強化樹脂成形体の製造方法を提供する。

【0017】

上記発明によれば、材料の輸送能力を低下させることなく、材料供給部（コイルスクリュー部）での強化材の折損を抑えることができる強化樹脂成形体の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る射出成形装置を示す概略図である。

【図2】実施形態に係る射出スクリューの側面図である。

【図3】コイルスクリュー部の側面図である。

【図4】図３のＡ方向矢視図である。

【図5】材料供給部がフライトスクリューにより構成されている場合に、開口を経由して射出シリンダ内に進入する強化材がクリアランスに挟持された状態を示す図である。

【図6】材料供給部がコイルスクリュー部により構成されている場合に、開口を経由して射出シリンダ内に進入する強化材がクリアランスに挟持されない状態を示す図である。

【図7】スクリュー回転数と輸送能力との関係を表すグラフを示す図である。

【図8】ガラス繊維の重量平均繊維長の変化を表すグラフである。

【図9】変形例に係る射出スクリューの側面図である。

【図10】ガラス繊維強化樹脂成形体中に含まれる強化材としてのガラス繊維の繊維長とガラス繊維強化樹脂成形体の材料特性（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】

【0019】

以下、本発明の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２と、射出スクリュー３と、ホッパー４と、駆動ユニット５と、ヒータ６とを備える。なお、図１において、型締装置、射出シリンダ２の動作制御装置等の付帯設備の構成は公知であるので省略されている。

【0020】

射出シリンダ２は、先端（図１において左端）及び基端（図１において右端）を有する筒状部材であり、その内部には円柱状の内部空間２ａが形成される。射出シリンダ２内には、後述する樹脂ペレットＲ及び強化材Ｓを含む材料が供給される。また、射出シリンダ２の先端には開閉可能なノズル２ｂが取付けられる。

【0021】

射出シリンダ２の外周にヒータ６が取付けられる。ヒータ６を作動させることにより射出シリンダ２が加熱される。射出シリンダ２が加熱されることにより、射出シリンダ２内の材料が加熱される。なお、射出シリンダ２の適所に温度センサが設置されており、この温度センサにより検出された温度情報が図示しないヒータ制御装置に入力される。ヒータ制御装置は、検出温度が設定温度に一致するようにヒータ６の動作を制御する。

【0022】

ホッパー４は、射出シリンダ２の上部に配設される。ホッパー４は、樹脂ペレットＲ及び強化材Ｓを含む材料を受け入れることができるような容器形状をなし、内部に材料が貯留される材料貯留空間４ａが形成される。また、ホッパー４の下端部には材料貯留空間４ａに連通した出口通路４ｂが形成され、この出口通路４ｂは、射出シリンダ２に設けられた内部空間２ａに通じる開口２ｃに連通する。従って、材料貯留空間４ａは、出口通路４ｂ及び開口２ｃを経由して射出シリンダ２の内部空間２ａに連通することになる。ここで、開口２ｃは、射出シリンダ２の基端に近い部分に設けられる。従って、ホッパー４の材料貯留空間４ａは、射出シリンダ２の内部空間２ａのうち射出シリンダ２の基端に近い部分に連通することになる。

【0023】

ホッパー４に供給される樹脂ペレットＲは球状でも良いし、円柱状でも良いし、パウダー状でも良い。また、樹脂ペレットＲを構成する主要な樹脂成分は、一般的に射出成形に利用される熱可塑性樹脂（汎用樹脂、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックを含む）であればどのようなものでもよい。

【0024】

ホッパー４に供給される強化材Ｓは、それを樹脂に混ぜることにより、成形体の材料特性が向上するものであれば、どのようなものでもよい。強化材Ｓとして、ガラス繊維或いは炭素繊維等の繊維強化材、炭酸カルシウムやタルク等のフィラー、を例示することができる。典型的には、強化材Ｓは、繊維強化材である。強化材が繊維強化材である場合、ホッパー４に供給する繊維強化材の形態は、束状（チョップドストランド状）にされたものでもよく、また、ロービング状の繊維をホッパー４に供給する前に所望の長さに切断したものでもよい。

【0025】

また、ホッパー４には、樹脂ペレットＲ及び強化材Ｓ以外に、必要に応じて（例えば製造する製品の要求特性に応じて）、その他の添加材、例えば改質剤、着色剤、熱安定剤等を供給することができる。

【0026】

ホッパー４への各材料（樹脂ペレット、強化材、添加剤等）の供給形態は、それぞれが個別に供給されるのであれば、どのようであってもよい。すなわち、直接ブレンド成形を行い得る材料の供給形態であれば、どのようであってもよい。例えば、各材料（樹脂ペレット、強化材、添加剤等）を、所望の配合比に基づいてそれぞれ定量供給装置により計量し、計量した各材料を個別にホッパー４に供給してもよい。或は、各材料を事前にブレンド（ドライブレンド）した後に、ブレンドした材料をホッパー４に供給してもよい。

【0027】

射出シリンダ２内に射出スクリュー３が配設される。図２は、本実施形態に係る射出スクリュー３の側面図である。この射出スクリュー３は、後方端３ａ及び前方端３ｂを有し、長尺状に形成される。前方端３ｂ側が射出シリンダ２の先端側に位置し後方端３ａが射出シリンダ２の基端側に位置するように、射出シリンダ２内の円柱状の内部空間２ａ内に射出シリンダ２と同軸的に配設される。なお、射出スクリュー３の構造を説明するに際に方向を用いる場合、後方端３ａから前方端３ｂに向かう方向（図２の左方）を前方と言い、前方端３ｂから後方端３ａに向かう方向（図２の右方）を後方と言う場合もある。前方は、射出スクリュー３が射出シリンダ２内で回転した場合に材料が輸送される方向であり、後方は、その反対方向である。

【0028】

射出スクリュー３は、軸方向（長手方向）に沿って、機能的に分けることができる４つの部位を有する。これらの機能部位は、材料供給部３Ａ、圧縮部３Ｂ、計量部３Ｃ、ミキシング部３Ｄであり、射出スクリュー３の後方端３ａから前方端３ｂに向かって上記した部位が上記した順に設けられる。

【0029】

また、射出スクリュー３は、軸方向（長手方向）に沿って、構造的に分けることができる３つの部位を有する。これらの構造部位は、コイルスクリュー部３３、フライトスクリュー部３２、ミキシングエレメント３１であり、射出スクリュー３の後方端３ａから前方端３ｂに向かって上記した部位が上記した順に設けられる。

【0030】

ミキシング部３Ｄには、ミキシングエレメント３１が装着される。ミキシングエレメント３１として、ダルメージ型のミキシングエレメントやマドック型のミキシングエレメントを例示することができるが、この限りでない。また、このミキシングエレメント３１（ミキシング部）は、必要に応じて設けられていればよく、場合によっては省略することもできる。

【0031】

計量部３Ｃ及び圧縮部３Ｂは、フライトスクリュー部３２により構成される。フライトスクリュー部３２は、射出スクリューとして通常用いられるフルフライトスクリューの計量部及び圧縮部を構成する部分と同じ構造を有する。

【0032】

フライトスクリュー部３２は、スクリューシャフト３２１及び複数の同一形状のフライト３２２を有する。スクリューシャフト３２１は、後方端３２１ａ及び前方端３２１ｂを有し、丸棒状に形成される。スクリューシャフト３２１のうち、後方端３２１ａに近い側の部分が圧縮部３Ｂを構成し、前方端３２１ｂに近い側の部分が計量部Ａを構成する。スクリューシャフト３２１の前方端３２１ｂが、ミキシングエレメント３１の後方端に接続される。

【0033】

スクリューシャフト３２１のうち圧縮部３Ｂを構成する部分である第一スクリューシャフト３２１Ｂの径は、前方に向かうほど大きくなる。そして、第一スクリューシャフト３２１Ｂの前方端が、スクリューシャフト３２１のうち計量部３Ｃを構成する部分である第二スクリューシャフト３２１Ｃの後方端に同軸的につながっている。第二スクリューシャフト３２１Ｃの径は、長手方向に沿って一定である。なお、第二スクリューシャフト３２１Ｃの径は、第一スクリューシャフト３２１Ｂの前方端の径と等しい。

【0034】

複数のフライト３２２は、スクリューシャフト３２１の外周に同軸的に設けられ、圧縮部３Ｂ及び計量部３Ｃに亘って等ピッチ間隔に配置する。また、上記したように、圧縮部３Ｂに設けられる第一スクリューシャフト３２１Ｂの径は、前方に向かって拡径している。従って、圧縮部３Ｂのスクリュー溝深さ（第一スクリューシャフト３２１Ｂの軸方向に直交する方向における、第一スクリューシャフト３２１Ｂの外周面からフライト３２２の外周面までの長さ）は、前方に向かうほど浅くなる。一方、計量部３Ｃに設けられる第二スクリューシャフト３２１Ｃの径は、長手方向に亘って一定である。従って、計量部３Ｃのスクリュー溝深さは長手方向に亘って一定である。

【0035】

射出スクリュー３の材料供給部３Ａは、コイルスクリュー部３３により構成される。図３は、コイルスクリュー部３３の側面図であり、図４は、コイルスクリュー部３３を前方から見た図３のＡ方向矢視図である。図３及び図４に示すように、コイルスクリュー部３３は、連結シャフト３３１と、コイル体３３２と、固定部材３３３（図４参照）とを有する。

【0036】

連結シャフト３３１は径が一定の丸棒状に形成されており、その前方端３３１ｂがスクリューシャフト３２１の後方端３２１ａ（第一スクリューシャフト３２１Ｂの後方端）にスクリューシャフト３２１と同軸的に連結され、後方端３２１ａからスクリューシャフト３２１の延設方向（前方）とは反対の方向（後方）に沿って延設される。この連結シャフトの後方端３３１ａが駆動ユニット５に接続される。従って、駆動ユニット５からの駆動力は、連結シャフト３３１に伝達され、さらに連結シャフト３３１からスクリューシャフト３２１に伝達される。

【0037】

コイル体３３２は、所定の方向に沿って螺旋状に延設され、且つ、内周側には延設方向（軸方向）に貫通する空間が形成される部材である。本実施形態では、コイル体３３２は、螺旋状に形成された長尺部材からなり、連結シャフト３３１の外周を長手方向に亘って覆うように、連結シャフト３３１に対して同軸的に配設される。コイル体３３２の一方（前方）の端部は、連結シャフト３３１の前方端３３１ｂに接続され、コイル体３３２の他方（後方）の端部は、連結シャフト３３１の後方端３３１ａに接続される。これにより、コイル体３３２は、スクリューシャフト３２１の後方端３２１ａに連結シャフト３３１を介して接続されるとともに、スクリューシャフト３２１の後方端３２１ａからスクリューシャフト３２１の延設方向（前方）とは反対の方向（後方）に沿って、螺旋状に延設するように、形成される。

【0038】

また、図２からわかるように、螺旋状に形成されたコイル体３３２の外径が、フライトスクリュー部３２に備えられるフライト３２２の外径よりも小さくなるように、コイル体３３２が形成される。なお、コイル体３３２の外径とは、コイル体３３２と同軸であり且つ周面がコイル体３３２に接する仮想円筒体の径である。別言すれば、コイル体３３２の外径とは、コイル体３３２の軸方向に直交する方向におけるコイル体３３２の長さである。また、フライト３２２の外径とは、所謂スクリュー径であり、スクリューシャフト３２１と同軸であり且つ周面がフライト３２２に接する仮想円筒体の径である。別言すれば、フライトの外径とは、スクリューシャフト３２１の軸方向に直交する方向におけるフライトの長さである。

【0039】

図４に示すように、連結シャフト３３１の外周面に固定部材３３３が取り付けられる。固定部材３３３は、連結シャフト３３１の外周面から連結シャフト３３１の径外方に延設されており、その先端が、コイル体３３２に接続される。これにより、コイル体３３２は、連結シャフト３３１の外周回りに同軸的に配設された状態で、固定部材３３３を介して連結シャフト３３１に固定される。また、こうしてコイル体３３２が連結シャフト３３１に固定されることにより、コイル体３３２の弾性変形が極力阻止される。なお、図４においては、３つの固定部材３３３が連結シャフト３３１から周方向に沿って等間隔に設けられるが、固定部材３３３の個数はこの例に限定されない。また、複数の固定部材３３３が設けられる場合、それらは連結シャフト３３１の周方向に沿って等間隔に連結シャフト３３１に取り付けられるとよい。また、連結シャフト３３１の長手方向の異なる複数の位置にて、固定部材３３３が連結シャフト３３１に取り付けられていると良い。

【0040】

以上の説明からわかるように、本実施形態に係る射出スクリュー３は、通常のフライトスクリューの材料供給部をコイルスクリュー部３３に置き換えた構造を有する。このような射出スクリューは、通常のフライトスクリューの計量部及び圧縮部（必要に応じてミキシング部）を作製し、或いは、通常のフライトスクリューから材料供給部を切断し、その後、フライトスクリューの圧縮部の後方端にコイルスクリュー部３３を装着することにより、製造することができる。なお、射出スクリュー部３３の圧縮部３Ｂ及び計量部３Ｃを構成するフライトスクリュー部３２は、一体的に形成するのが強度的な面から好ましい。さらに、射出スクリュー３の各部分を一体的に形成しても良い。

【0041】

上記構成の射出スクリュー３は、上述したように、射出シリンダ２の内部空間２ａに、射出シリンダ２と同軸的に配設される。この場合、図１に示すように、射出シリンダ２に設けられた開口２ｃが、コイルスクリュー部３３（材料供給部３Ａ）に対面するように、射出スクリュー３が射出シリンダ２の内部空間２ａに配設される。つまり、射出スクリュー３が軸方向におけるどの位置にあっても、ホッパー４内の材料が開口２ｃを経由して射出シリンダ２内の射出スクリュー３のコイルスクリュー部３３に供給されるように、開口２ｃの位置が定められる。

【0042】

また、射出シリンダ２は、内部空間２ａを構成する内周壁２ｄをする。この内周壁２ｄとフライトスクリュー部３２のフライト３２２との間、及び、内周壁２ｄとコイルスクリュー部３３のコイル体３３２との間に、射出スクリュー３の軸方向に直交する方向に沿って微小な隙間が設けられる。この隙間をクリアランスと言う。ここで、上記したように、コイル体３３２の外径はフライト３２２の外径よりも小さいので、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスは、フライト３２２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとクリアランスよりも大きい。つまり、コイル体３３２は、コイル体３３２と射出シリンダ２の内部空間２ａを構成する内周壁２ｄとのクリアランスが、フライト３２２と内周壁２ｄとのクリアランスよりも大きくなるように、形成される。

【0043】

射出シリンダ２の内部空間２ａ内に配設された射出スクリュー３の後方端３ａ（すなわち連結シャフト３３１の後方端３３１ａ）は、駆動ユニット５に連結される。従って、駆動ユニット５が駆動することにより射出スクリュー３が射出シリンダ２内で回転する。つまり、射出スクリュー３は射出シリンダ２内に回転可能に配設される。また、射出スクリュー３は、軸方向に沿って射出シリンダ２内を前方移動（前進）及び後方移動（後退）することができるように構成されている。

【0044】

次に、上記構成の射出成形装置１を用いた強化樹脂成形体の製造方法について説明する。まず、ホッパー４の材料貯留空間４ａに樹脂ペレットＲ及び強化材Ｓを含む材料を投入するとともに、射出成形装置１を駆動させる。すると、ヒータ６により所望の温度に加熱されている射出シリンダ２内で射出スクリュー３が回転する。これとともに、ホッパー４の材料貯留空間４ａ内の樹脂ペレットＲ及び強化材Ｓを含む材料が、ホッパー４の出口通路４ｂ及び射出シリンダ２の開口２ｃを経由して、射出シリンダ２の内部空間２ａ内に供給される。ここで、上述したように、射出シリンダ２の開口２ｃは、射出シリンダ２内の射出スクリュー３のコイルスクリュー部３３（材料供給部３Ａ）に対面配置しているので、この開口２ｃを経由して射出シリンダ２に進入した材料は、射出シリンダ２内にて射出スクリュー３のコイルスクリュー部３３（材料供給部３Ａ）に供給される（材料供給工程）。

【0045】

また、射出スクリュー３が回転すると、コイルスクリュー部３３のコイル体３３２が、後方から前方に向かって並進動作する。これに伴い、コイルスクリュー部３３に供給された材料が前方に移動する。すなわち材料が前方に送られる。コイルスクリュー部３３（材料供給部３Ａ）から前方に送られた材料は、コイルスクリュー部３３の前方に位置するフライトスクリュー部３２のうち圧縮部３Ｂを構成する部分に輸送される（輸送工程）。

【0046】

圧縮部３Ｂでは、材料は、フライト３２２の回転により前方に送られる。また、上述したように、圧縮部３Ｂにおけるスクリュー溝深さは、前方に向かうほど浅いので、圧縮部３Ｂ内の材料が圧縮部３Ｂを前方に移動するにつれて強い圧縮力が材料に作用する。このため材料が圧縮部３Ｂにて圧縮及び混錬されるとともにヒータ６からの熱で加熱される。これにより、樹脂が溶融する（圧縮・溶融工程）。

【0047】

圧縮部３Ｂから前方に送られた材料は、フライトスクリュー部３２のうち計量部３Ｃを構成する部分に輸送される。計量部３Ｃでは、材料が計量される。計量部３Ｃで計量された材料は、計量部３Ｃの前方のミキシング部３Ｄに輸送される。ミキシング部３Ｄでは、さらに材料が混錬されるとともに強化材Ｓが溶融樹脂中に均一に分散される。

【0048】

ミキシング部３Ｄで混錬され且つ強化材Ｓが均一に溶融樹脂中に分散された材料は、さらに射出スクリュー３の前方に送られて、射出スクリュー３の前方に充填される。そして、計量部３Ｃで計量された定量の材料が射出スクリュー３の前方に充填されたときに、射出スクリュー３の回転が停止される。なお、射出スクリュー３の回転中、射出シリンダ２のノズル２ｂは閉止している。このため、射出スクリュー３の前方に充填された材料はノズル２ｂから流出することなく、射出スクリュー３の前方に溜まる。このとき射出スクリュー３の前方に溜められた樹脂の圧力（樹脂背圧）によって、射出スクリュー３に前進方向の力が付与されていても、射出スクリュー３は回転しながら後方に移動する。

【0049】

射出スクリュー３の回転が停止した後、所定のタイミングで射出シリンダ２のノズル２ｂが開放されるとともに、射出スクリュー３が前進駆動される。これにより、射出スクリュー３の前方に溜められた材料が射出シリンダ２から金型ＭＯのキャビティ内に射出される（射出工程）。金型ＭＯのキャビティ内に射出された材料は、金型ＭＯ内で冷却固化される。そして、所定時間経過後に金型ＭＯが型開き動作し、キャビティから成形体が取り出される。このようにして、強化材を含む樹脂成形体（強化樹脂成形体）が製造される。

【0050】

ところで、上述したように、射出スクリュー３の回転中、射出スクリュー３は、その前方に溜められた樹脂の圧力により後方に移動する。このとき、材料供給部３Ａが従来の射出スクリューのようにフライトスクリューにより構成されている場合、射出スクリューの後方移動によって、射出シリンダ２に形成された開口２ｃをフライトが横切る。従って、開口２ｃを経由した材料が材料供給部３Ａに至るまでに、材料の一部は、開口２ｃを横切るフライトを乗り越えなければならない。つまり、開口２ｃを経由した材料の一部は、フライトと射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスを通過して、材料供給部３Ａに至る。

【0051】

フライトと射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが大きければ、開口２ｃを経由した材料は容易にフライトを乗り越えて材料供給部３Ａに至ることができる。しかしながら、従来のフライトスクリューを用いた場合、材料はフライトに運ばれるように前方に送られるため、フライトと射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが大きいと、クリアランスに位置する材料がフライトに運ばれずにその場に滞留し、それにより材料の輸送能力が低下する。従って、材料の輸送能力を確保するために、従来のフライトスクリューを用いた場合にクリアランスは非常に小さく設定される。一般的には、フルフライトスクリューのフライトと射出シリンダ内周壁との間のクリアランスは、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍに設定される。このように非常に小さいクリアランスが設定されている場合、開口２ｃを経由した材料のうち強化材Ｓが、開口２ｃを横切るフライトを乗り越えることができずに、クリアランスに挟持される。クリアランスに挟持された強化材Ｓは、射出スクリューの回転による強いせん断力を受けて、折損する。図５は、材料供給部３Ａがフライトスクリューにより構成されている場合に、ホッパー４から開口２ｃを経由して射出シリンダ２内に進入する強化材Ｓが、フライトと射出シリンダ２の内周壁２ｄとの間のクリアランスに挟持された状態を示す図である。図５の破線で囲った領域Ａで示す部分において、フライトＦと射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスに強化材Ｓ１が挟持されている。

【0052】

本実施形態のように材料供給部３Ａがコイルスクリュー部３３により構成されている場合、射出スクリュー３の回転中、コイルスクリュー部３３のコイル体３３２が、射出シリンダ２の開口２ｃを横切る。しかしながら、コイル体３３２の外径はフライト３２２の外径よりも小さく、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスは、フライトと射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランス（一般的には０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ）よりも大きい。よって、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスに強化材Ｓが挟持される可能性が低減される。図６は、材料供給部３Ａがコイルスクリュー部３３により構成されている場合に、ホッパー４から開口２ｃを経由して射出シリンダ２内に進入する強化材Ｓが、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとの間のクリアランスに挟持されない状態を示す図である。図６の破線で囲った領域Ｂで示す部分において、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスに強化材Ｓ２が挟持されることなくクリアランスを通過している。

【0053】

また、図６に示すように、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスを大きく設定した場合でも、材料の輸送能力が確保できることが、後述する確認実験により確認されている。よって、材料供給部３Ａをコイルスクリュー部３３により構成し、且つ、コイル体３３２と内周壁２ｄとのクリアランスが、フライト３２２と内周壁２ｄとのクリアランスよりも大きくなるように（すなわちコイル体３３２の外径がフライト３２２の外径よりも小さくなるように）コイル体３３２を形成することにより、材料の輸送能力を低下させることなく、材料供給部３Ａにおいてクリアランスに強化材Ｓが挟持されることによる強化材Ｓの折損を防止あるいは抑制することができる。

【0054】

発明者等は、透明な射出シリンダを用いて、コイルスクリュー部３３（材料供給部Ａ）に供給された材料の輸送状態を可視化する実験を行った。これによれば、コイルスクリュー部３３が回転すると、コイル体３３２が前方に並進動作し、このコイル体３３２の並進動作によってコイル体３３２の内周側に位置する材料が前方に移動する。すると、コイル体３３２の外周側に位置する材料がコイル体３３２の内周側の材料の移動によってコイル体３３２の内周側に引きずり込まれる。コイル体３３２の外周側から内周側に引きずり込まれる材料により、コイル体３３２の内周側の材料がコイル体３３２の外周側に押し出される。このように、コイルスクリュー部３３に供給された材料は、コイル体３３２の内周側と外周側との間を移動しながら前方に移動していく。

【0055】

つまり、コイル体３３２の並進動作に伴うコイル体３３２の内周側の材料の移動に係る推進力が、コイル体３３２の外周側の材料にも伝播されることにより、コイルスクリュー部３３に供給された材料が全体的に移動する。従って、コイル体３３２の外周側の材料に移動推進力が伝播される限りにおいては、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとの間のクリアランスを大きくしても、材料の輸送能力を確保することができる。

【0056】

さらに、発明者等の実験によれば、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが６ｍｍ以下であれば、コイル体３３２の外周側の材料に移動に係る推進力が伝播されることが確認されている。従って、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが６ｍｍ以下の範囲で、当該クリアランスを、フライト３２２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスよりも大きくなるように、コイル体３３２を形成することにより、材料の輸送能力を低下させることなく、材料供給部３Ａにおいてクリアランスに強化材Ｓが挟持されることによる強化材Ｓの折損を効果的に防止あるいは抑制することができる。

【0057】

また、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが０．５ｍｍよりも大きければ、従来のフライトスクリューを用いた場合と比較して、クリアランスに強化材Ｓが挟持される可能性を減じることができ、その結果、クリアランスに強化材Ｓが挟持されることによる強化材Ｓの折損を抑制することができる。従って、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが０．５ｍｍよりも大きいのが良い。特に、後述する確認実験で示されるように、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが３．０ｍｍである場合には、材料の輸送能力を低下させることなく、材料供給部３Ａにおける強化材Ｓの折損を十分に防止或いは抑制できることが確認されている。よって、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスは３ｍｍ以上であるのがよく、より好ましくは、上記クリアランスは、３ｍｍ以上且つ６ｍｍ以下である。

【0058】

また、コイル体３３２が固定部材３３３を介して連結シャフト３３１に固定されているので、コイル体３３２の弾性変形が抑制される。このため、コイル体３３２に樹脂圧が作用した場合にコイル体３３２の変形が防止される。よって、コイル体３３２が変形することによる材料の輸送能力の低下が防止される。つまり、安定的に材料を輸送することができる。

【0059】

また、材料供給部３Ａに供給される材料中の樹脂が材料供給部３Ａにて溶融すると、コイルスクリュー部３３による材料の輸送ができなくなる虞がある。従って、材料供給部３Ａが位置する部分における内部空間２ａの温度は、材料中の樹脂の融点よりも２０℃以上低い温度に設定されるのがよい。また、それに伴い、樹脂の溶融プロセスが射出スクリュー３の前方側にシフトする。すなわち射出スクリュー３のフライトスクリュー部３２で樹脂の溶融がなされることになる。従って、射出スクリュー３のフライトスクリュー部３２の全長は長い方がよく、少なくともフライト３２２の外径（スクリュー径Ｄ）に対するフライトスクリュー部３２の有効長（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が２０以上であるとよい。また、圧縮部３Ｂにおける強化材Ｓの折損を抑制するため、圧縮部３Ｂを構成するフライトスクリュー部３２の圧縮比はより小さい方が好ましい。この場合、圧縮部３Ｂを構成するフライトスクリュー部３２の圧縮比が２以下であると良い。

【0060】

また、コイルスクリュー部３３による材料の輸送能力と、フライトスクリュー部３２による材料の輸送能力は、同じであるのが好ましい。このため、コイルスクリュー部３３のコイル体３３２のピッチは、フライトスクリュー部３２のフライト３２２のピッチと同じであるのがよい。

【0061】

＜確認実験＞
（実施例１）
配合比５８ｗｔ％のポリプロピレン樹脂ペレットと、配合比４２ｗｔ％のチョップドストランド状（束状）のガラス繊維を材料とし、図２に示す射出スクリュー３を用いた図１に示す射出成形装置１により射出成形を実施した。この場合において、ポリプロピレン樹脂ペレットとガラス繊維をそれぞれ個別にホッパー４に供給した。また、射出スクリュー３のコイルスクリュー部３３のコイル体３３２の断面形状は、φ８ｍｍの丸形である。また、コイル体３３２の外径はφ６２．５ｍｍであり、射出シリンダ２の内径はφ６８．５ｍｍである。従って、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスは、３．０ｍｍである。また、フライトスクリュー部３２のフライト３２２の外径はφ６７．５である。従って、フライト３２２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスは、０．５ｍｍである。よって、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランス（３．０ｍｍ）は、フライト３２２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランス（０．５ｍｍ）よりも大きい。

【0062】

（実施例２）
配合比５８ｗｔ％のポリプロピレン樹脂ペレットと、配合比４２ｗｔ％のチョップドストランド状のガラス繊維を材料とし、図２に示す射出スクリュー３を用いた図１に示す射出成形装置１により射出成形を実施した。この場合において、ポリプロピレン樹脂ペレットとガラス繊維をそれぞれ個別にホッパー４に供給した。また、射出スクリュー３のコイルスクリュー部３３のコイル体３３２の断面形状は、φ８ｍｍの丸形である。また、コイル体３３２の外径はφ５６．５ｍｍであり、射出シリンダ２の内径はφ６８．５ｍｍである。従って、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスは、６．０ｍｍである。また、フライトスクリュー部３２のフライト３２２の外径はφ６７．５である。従って、フライト３２２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスは、０．５ｍｍである。よって、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランス（６．０ｍｍ）は、フライト３２２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランス（０．５ｍｍ）よりも大きい。

【0063】

（比較例）
配合比５８ｗｔ％のポリプロピレン樹脂ペレットと、配合比４２ｗｔ％のチョップドストランド状のガラス繊維を材料として、通常のフルフライトスクリューを用いて射出成形を実施した。この場合において、ポリプロピレン樹脂ペレットとガラス繊維をそれぞれ個別にホッパーに供給した。また、射出成形装置は、射出スクリューが通常のフルフライトスクリューであることを除き、図１に示す射出成形装置１と同じである。また、フライトの外径はφ６７．５ｍｍであり、射出シリンダ２の内径はφ６８．５ｍｍである。従って、フライトと射出シリンダ２の内周壁とのクリアランスは、０．５ｍｍである。

【0064】

＜輸送能力の確認＞
実施例１，２及び比較例に係る射出成形装置において、射出スクリューの回転数が、３６ｒｐｍ、７２ｒｐｍ、１０８ｒｐｍ、１４４ｒｐｍ、１８０ｒｐｍである場合に１秒間に送り出される（輸送される）材料の重量［ｇ／ｓｅｃ．］を、輸送能力として測定した。測定結果を表１に示す。

【表1】

【0065】

また、図７は、スクリュー回転数と輸送能力との関係を表すグラフを示す。図７において横軸がスクリュー回転数［ｒｐｍ］であり、縦軸が輸送能力［ｇ／ｓｅｃ．］である。また、図７中、丸で示す点を結んだ線が、実施例１に係る射出成形装置を用いた場合におけるスクリュー回転数と輸送能力との関係を表すグラフ（グラフＡ）であり、三角で示す点を結んだ線が、実施例２に係る射出成形装置を用いた場合におけるスクリュー回転数と輸送能力との関係を表すグラフ（グラフＢ）であり、四角で示す点を結んだ線が、比較例に係る射出成形装置を用いた場合におけるスクリュー回転数と輸送能力との関係を表すグラフ（グラフＣ）である。

【0066】

表１及び図７からわかるように、実施例１及び実施例２に係る射出成形装置を用いた場合における材料の輸送能力は、比較例に係る射出成形装置を用いた場合における材料の輸送能力とほとんど同じである。また、実施例１及び実施例２に係る射出成形装置を用いた場合でも、比較例に係る射出成形装置を用いた場合と同様に、スクリュー回転数を増加させると、それに比例するように輸送能力が増加することがわかる。このことから、本実施形態に係る射出スクリュー３を用いた場合でも、フルフライトスクリューを用いた場合と同等か同等以上の輸送能力を確保できることがわかる。また、実施例１に係る射出成形装置においてはコイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが３．０ｍｍであり、実施例２に係る射出成形装置においてはコイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが６．０ｍｍである。従って、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが６．０ｍｍ以下であれば、輸送能力が十分に確保できることがわかる。

【0067】

＜ガラス繊維の重量平均繊維長の測定＞
実施例１、実施例２及び比較例に係る射出成形装置により射出成形した場合において、射出スクリューの材料供給部、圧縮部、計量部、射出シリンダのノズル出口にそれぞれ位置する材料に含まれるガラス繊維、及び、金型内に射出された繊維強化樹脂成形品（成形品）に含まれるガラス繊維の重量平均繊維長をそれぞれ測定し、成形プロセスの進行に伴うガラス繊維の重量平均繊維長の変化を調査した。なお、射出スクリューの各部（材料供給部、圧縮部、計量部）に位置する材料内のガラス繊維の重量平均繊維長は、射出成形中（ただし射出スクリューの動作停止中）に射出成形装置から射出スクリューを引き出し、各部位に位置する材料を採取することにより、測定した。表２は、実施例及び比較例についての、各位置における重量平均繊維長の測定結果である。

【表2】

なお、表２における位置の欄の「材料（素材）」とは、ホッパーに供給するガラス繊維の重量平均繊維長である。

【0068】

また、図８は、上記した各位置におけるガラス繊維の重量平均繊維長の変化を表すグラフである。図８の横軸がガラス繊維の重量平均繊維長を測定した位置であり、右方から左方に向かって材料の成形プロセスが進んでいく。また、図８の縦軸は各位置におけるガラス繊維の重量平均繊維長である。また、図８において、丸で示す点を結んだ線が、実施例１に係る射出成形装置を用いた場合におけるガラス繊維の重量平均繊維長の変化を示すグラフ（グラフＤ）であり、三角で示す点を結んだ線が、実施例２に係る射出成形装置を用いた場合におけるガラス繊維の重量平均繊維長の変化を示すグラフ（グラフＥ）であり、四角で示す点を結んだ線が、比較例に係る射出成形装置を用いた場合におけるガラス繊維の重量平均繊維長の変化を示すグラフ（グラフＦ）である。

【0069】

表２及び図８からわかるように、実施例１、２に係る射出成形装置を用いた場合でも比較例に係る射出成形装置を用いた場合でも、成形プロセスが進むにつれて（図８の横軸の右方から左方に向かうにつれて）、ガラス繊維の重量平均繊維長は短くなる。しかしながら、実施例１、２に係る射出成形装置を用いた場合における材料供給部でのガラス繊維の重量平均繊維長は、比較例に係る射出成形装置を用いた場合における材料供給部でのガラス繊維の重量平均繊維長よりもはるかに長い。このことから、実施例１、２に係る射出成形装置を用いることにより、材料供給部での（或いは材料供給部に至るまでの）ガラス繊維の折損が十分に抑えられていることがわかる。また、実施例１に係る射出成形装置においてはコイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが３．０ｍｍであり、実施例２に係る射出成形装置においてはコイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが６．０ｍｍである。従って、コイル体３３２と射出シリンダ２の内周壁２ｄとのクリアランスが３．０ｍｍ以上であれば、ガラス繊維の折損を十分に抑制できることがわかる。

【0070】

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、上記実施形態では、射出スクリュー３の材料供給部３Ａを構成するコイルスクリュー部３３が、コイル体３３２、連結シャフト３３１及び固定部材３３３を備える構成を示したが、例えば図９に示すように、コイル体３３２のみによりコイルスクリュー部３３を構成してもよい。また、コイル体３３２の断面形状は、円形であっても良いし、それ以外の形状（例えば四角形）であってもよい。

【0071】

また、本発明は、材料供給部がコイルスクリュー部により構成され、且つ、コイルスクリュー部のコイル体と射出シリンダの内周壁とのクリアランスが通常のフルフライトスクリューを用いた場合におけるクリアランスよりも大きいことを特徴としている。従って、材料供給部以外の機能部位におけるスクリュー形状は、上記実施形態に捕らわれる必要はなく、必要に応じて変形してもよい。例えば、上記実施形態では、スクリューシャフト３２１のうち圧縮部３Ｂを構成する部分である第一スクリューシャフト３２１Ｂの径が、前方に向かうほど大きくされている。しかしながら、圧縮部３Ｂの後方側を構成する部分（圧縮部後方部分）のスクリューシャフトの径を一定にし、前方側を構成する部分（圧縮部前方部分）のスクリューシャフトの径を、前方に向かうほど大きくしてもよい。この場合、圧縮部３Ｂの圧縮部後方部分のスクリュー溝深さは一定である。よって、圧縮部後方部分は材料の輸送機能及び溶融機能を果たす。一方、圧縮部３Ｂの圧縮部前方部分のスクリュー溝深さは前方に向かうほど浅くなる。よって、圧縮部前方部分が材料の圧縮機能及び溶融機能を果たす。つまり、圧縮部３Ｂは、材料を圧縮する機能を有する限り、それ以外の機能を有していても良い。

【0072】

また、上記実施形態では、材料供給部３Ａを構成するコイルスクリュー部３３が備えるコイル体３３２が、螺旋状に形成された長尺部材により構成される例を示した。しかしながら、コイル体は、螺旋状をなし且つ内周側に延設方向（軸方向）に貫通する空間が形成されるように構成されていれば、上記実施形態に示すコイル体３３２以外の形状を採用することができる。例えば、フライト３２２よりも小径であり且つ射出スクリュー３の軸方向に沿って貫通した貫通孔が形成された複数のフライト（以下、貫通孔付き小径フライト）により、本発明のコイル体及び固定部材を構成してもよい。コイル体及び固定部材を貫通孔付き小径フライトにより構成する場合、射出スクリューの回転に伴う貫通孔付き小径フライトの並進動作によって、貫通孔付き小径フライトの貫通孔内の材料に推進力が与えられる。これにより貫通孔内の材料が輸送されるとともに、その推進力が貫通孔付き小径フライトの外周側の材料にも伝播されて、貫通孔付き小径フライトの外周側の材料も輸送される。このような構成もまた、本発明の一実施形態に含まれる。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】

【0073】

１…射出成形装置、２…射出シリンダ、２ａ…内部空間、２ｂ…ノズル、２ｃ…開口、２ｄ…内周壁、３…射出スクリュー、３Ａ…材料供給部、３Ｂ…圧縮部、３Ｃ…計量部、３Ｄ…ミキシング部、３ａ…後方端、３ｂ…前方端、４…ホッパー、４ａ…材料貯留空間、４ｂ…出口通路、５…駆動ユニット、６…ヒータ、３１…ミキシングエレメント、３２…フライトスクリュー部、３２１…スクリューシャフト、３２１Ｂ…第一スクリューシャフト、３２１Ｃ…第二スクリューシャフト、３２１ａ…後方端、３２１ｂ…前方端、３２２…フライト、３３…コイルスクリュー部、３３１…連結シャフト、３３２…コイル体、３３３…固定部材、Ｒ…樹脂ペレット、Ｓ…強化材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】