特許 7125604 強化樹脂成形体の製造装置及び製造方法

(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】

(24)【登録日】2022-08-17

(45)【発行日】2022-08-25

(54)【発明の名称】強化樹脂成形体の製造装置及び製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/62 20060101AFI20220818BHJP

   B29C 45/76 20060101ALI20220818BHJP

   B29C 45/60 20060101ALI20220818BHJP

   B29C 48/38 20190101ALI20220818BHJP

   B29C 48/92 20190101ALI20220818BHJP

   B29C 70/04 20060101ALI20220818BHJP

【ＦＩ】

B29C45/62

B29C45/76

B29C45/60

B29C48/38

B29C48/92

B29C70/04

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018161556

(22)【出願日】2018-08-30

(65)【公開番号】P2020032633

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-08-26

(73)【特許権者】

【識別番号】503027931

【氏名又は名称】学校法人同志社

(74)【代理人】

【識別番号】110000213

【氏名又は名称】弁理士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】谷垣 健志

(72)【発明者】

【氏名】田中 達也

(72)【発明者】

【氏名】西野 裕哉

【審査官】関口 貴夫

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－２１３１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０７－０１７５２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－０４６６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０９４７４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１２０２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－１４１６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６９７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－１６１５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６７４０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４５／００－４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前端部及び後端部を有する筒状に形成され、その側周面に強化材供給開口及び前記強化材供給開口よりも前記前端部側に位置する溶融樹脂供給開口が形成されたシリンダと、
前記強化材供給開口に接続され、前記強化材供給開口を通じて前記シリンダの内部に強化材を供給することができるように構成された強化材供給装置と、
前記溶融樹脂供給開口に接続され、前記溶融樹脂供給開口を通じて前記シリンダの内部に溶融樹脂を供給することができるように構成された溶融樹脂供給装置と、
前記シリンダの内部に前記シリンダの軸方向に沿って配設され、回転駆動することによって前記シリンダの内部に供給された材料を前記シリンダの前記後端部側から前記前端部側に送ることができるように構成されたスクリューと、
を備え、
前記スクリューのフライトのうち、前記シリンダに形成された前記強化材供給開口に対面するフライトに、外周に開口した第一スリットが形成されている、強化樹脂成形体の製造装置。

【請求項2】

前端部及び後端部を有する筒状に形成され、その側周面に強化材供給開口及び前記強化材供給開口よりも前記前端部側に位置する溶融樹脂供給開口が形成されたシリンダと、
前記強化材供給開口に接続され、前記強化材供給開口を通じて前記シリンダの内部に強化材を供給することができるように構成された強化材供給装置と、
前記溶融樹脂供給開口に接続され、前記溶融樹脂供給開口を通じて前記シリンダの内部に溶融樹脂を供給することができるように構成された溶融樹脂供給装置と、
前記シリンダの内部に前記シリンダの軸方向に沿って配設され、回転駆動することによって前記シリンダの内部に供給された材料を前記シリンダの前記後端部側から前記前端部側に送ることができるように構成されたスクリューと、
を備え、
前記スクリューのフライトのうち、前記シリンダに形成された前記溶融樹脂供給開口に対面するフライトに、外周に開口した第二スリットが形成されている、強化樹脂成形体の製造装置。

【請求項3】

前端部及び後端部を有する筒状に形成され、その側周面に強化材供給開口及び前記強化材供給開口よりも前記前端部側に位置する溶融樹脂供給開口が形成されたシリンダと、
前記強化材供給開口に接続され、前記強化材供給開口を通じて前記シリンダの内部に強化材を供給することができるように構成された強化材供給装置と、
前記溶融樹脂供給開口に接続され、前記溶融樹脂供給開口を通じて前記シリンダの内部に溶融樹脂を供給することができるように構成された溶融樹脂供給装置と、
前記シリンダの内部に前記シリンダの軸方向に沿って配設され、回転駆動することによって前記シリンダの内部に供給された材料を前記シリンダの前記後端部側から前記前端部側に送ることができるように構成されたスクリューと、
前記溶融樹脂供給開口を通じて前記シリンダ内に供給される溶融樹脂の樹脂圧が低圧力として予め設定された設定樹脂圧に一致するように、前記溶融樹脂供給装置から前記シリンダ内に供給される溶融樹脂量を制御する制御装置と、
を備える、強化樹脂成形体の製造装置。

【請求項4】

請求項２に記載の強化樹脂成形体の製造装置において、
前記スクリューのフライトのうち、前記シリンダに形成された前記強化材供給開口に対面するフライトに、外周に開口した第一スリットが形成されている、強化樹脂成形体の製造装置。

【請求項5】

請求項１、２、４のいずれか１項に記載の強化樹脂成形体の製造装置において、
前記溶融樹脂供給開口を通じて前記シリンダ内に供給される溶融樹脂の樹脂圧が低圧力として予め設定された設定樹脂圧に一致するように、前記溶融樹脂供給装置から前記シリンダ内に供給される溶融樹脂量を制御する制御装置を備える、強化樹脂成形体の製造装置。

【請求項6】

前端部及び後端部を有する筒状に形成されたシリンダ内に強化材を供給する強化材供給工程と、
前記シリンダ内に設けられたスクリューを回転駆動させて、前記シリンダ内に供給された強化材を前記前端部側に輸送する強化材輸送工程と、
前記シリンダ内に溶融樹脂を供給することにより、前記シリンダ内を流れる強化材に溶融樹脂を合流させる合流工程と、
前記合流工程にて合流した溶融樹脂の樹脂圧が低圧力としてあらかじめ設定された設定樹脂圧に一致するように、前記シリンダ内に供給される溶融樹脂量を制御する制御工程と、
前記スクリューの回転駆動により、前記合流工程にて合流した溶融樹脂及び強化材をさらに前記前端部側に輸送するとともに、溶融樹脂中に強化材を分散させる分散工程と、
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、強化樹脂成形体の製造装置及び製造方法に関する。

【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）を射出成形或は押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。特許文献１に開示された射出成形装置は、シリンダと、シリンダの内部に回転可能に設けられたスクリューと、樹脂材供給ホッパーと、強化材供給ホッパーとを備える。樹脂材供給ホッパーは、シリンダの側面に設けられた樹脂材供給開口に接続される。強化材供給ホッパーは、シリンダの側面のうち樹脂材供給開口よりも前方位置に設けられた強化材供給開口に接続される。特許文献１に開示された射出成形装置によれば、樹脂材供給ホッパーから樹脂材供給開口を通じてシリンダ内に樹脂が供給され、強化材供給ホッパーから強化材供給開口を通じてシリンダ内に強化繊維が供給される。シリンダ内に供給された樹脂は、シリンダ内で加熱及び溶融される。また、強化材供給開口を通じてシリンダ内に供給された強化繊維はその供給位置に流れている溶融樹脂に合流し、その後、スクリューの回転により溶融樹脂中に分散される。強化繊維が分散された溶融樹脂が射出されることにより、繊維強化樹脂成形体が製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開２０１４／１７０９３２号

【発明の概要】

【0005】

（発明が解決しようとする課題）
特許文献１に記載の製造方法によれば、シリンダ内を流れている溶融樹脂中に強化材が合流することになるので、合流位置にて強化材をシリンダ内に供給するためのスペースをシリンダ内に確保しなければならない。よって、特に強化材の含有率が高い強化樹脂成形体を製造しようとする場合、強化材をシリンダ内に供給するためのスペースの増大に伴って、樹脂量が制限される。このため樹脂の可塑化能力（輸送能力）の低下を招く。また、シリンダ内で溶融樹脂中に強化材を強制的にシリンダ内に押し込むことになるので、溶融樹脂に混ぜ合わされた強化材が高い樹脂圧を受ける。そして、高い樹脂圧を受けたままスクリューの回転に伴うせん断力を受けることにより、強化材が折損される。さらに、シリンダ内への強化材の供給領域には溶融樹脂が存在するので、強化材の供給領域におけるスクリューのフライトとシリンダの内壁との間のクリアランスが溶融樹脂により狭められる。このため、狭められたクリアランスに強化材が挟持される可能性が高く、こうしてクリアランスに挟持された強化材がスクリューの回転によるせん断力を受けることにより、強化材が折損される。このように、特許文献１によれば、シリンダ内で強化材が折損される可能性が高く、その結果、強化樹脂成形体中の強化材の大きさ、例えば強化繊維の繊維長が短くされる。

【0006】

図１５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１５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１５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、強化材は大きい（又は長い）方が好ましいが、従来技術によれば、上記したように成形中に強化材が折損されるため、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】

本発明は、成形中における強化材の折損を抑えることができ、且つ、強化材の含有率が高い強化樹脂成形体を製造することができる強化樹脂成形体の製造装置及び製造方法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、前端部（３１）及び後端部（３２）を有する筒状に形成され、その側周面に強化材供給開口（３４）及び強化材供給開口よりも前端部側に位置する溶融樹脂供給開口（３５）が形成されたシリンダ（３）と、強化材供給開口に接続され、強化材供給開口を通じてシリンダの内部に強化材を供給することができるように構成された強化材供給装置（７）と、溶融樹脂供給開口に接続され、溶融樹脂供給開口を通じてシリンダの内部に溶融樹脂を供給することができるように構成された溶融樹脂供給装置（６）と、シリンダの内部にシリンダの軸方向に沿って配設され、回転駆動することによってシリンダの内部に供給された材料をシリンダの後端部側から前端部側に送ることができるように構成されたスクリュー（４）と、を備える、強化樹脂成形体の製造装置（１）を提供する。

【0010】

本発明によれば、強化材供給開口を通じてシリンダの内部に強化材が供給され、溶融樹脂供給開口を通じてシリンダ内部に溶融樹脂が供給される。また、溶融樹脂供給口は、強化材供給開口よりも、シリンダの前端部側に位置している。従って、溶融樹脂供給開口を通じてシリンダ内に供給される溶融樹脂は、既にシリンダ内に供給されてスクリューの回転により前端部側に送られる強化材中に合流することになる。つまり、従来では、シリンダ内を流れる溶融樹脂中に強化材が合流するのに対し、本発明では、シリンダ内を流れる強化材中に溶融樹脂が合流する。シリンダ内を流れる強化材の嵩密度は溶融樹脂の嵩密度と比較して小さいので、強化材の量が多い場合であっても、その中に十分の量の溶融樹脂を合流させることができる。このため、強化材の含有率の高い強化樹脂成形体を製造することができる。また、シリンダ内への強化材の供給領域、すなわち強化材供給開口付近の領域に溶融樹脂が存在しないので、強化材の供給領域におけるスクリューのフライトとシリンダの内壁との間のクリアランスが溶融樹脂により狭められることはない。このため、強化材の供給領域にてクリアランスに強化材が挟持されることに起因した強化材の折損の可能性を低減することができ、その結果、強化材が小さく（或いは短く）されることを効果的に防止することができる。このように、本発明に係る強化樹脂成形体の製造装置を用いることにより、強化材の折損を抑えることができ、且つ、強化材の含有率が高い強化樹脂成形体を製造することができる。

【0011】

シリンダ内に設けられるスクリューの圧縮比は、２．０以下であるのがよい。圧縮比が２．０以下のスクリューを用いることにより、シリンダ内に供給された溶融樹脂の樹脂圧を小さくすることができる。このため、シリンダ内に供給される溶融樹脂の樹脂圧によって溶融樹脂中の強化材が折損される可能性を低減することができる。この場合、シリンダ内に設けられるスクリューが無圧縮スクリューであるのがよい。無圧縮スクリューを用いることにより溶融樹脂の樹脂圧をさらに小さくすることができるので、樹脂圧により溶融樹脂中の強化材が折損される可能性をより一層低減することができる。

【0012】

また、シリンダ内に設けられるスクリューのフライト（４４）のうち、シリンダに形成された強化材供給開口に対面するフライト（４４Ａ）に、外周に開口した第一スリット（４４１）が形成されているとよい。これによれば、強化材供給開口を通じてシリンダ内に供給された後に強化材供給開口に対面するフライトとシリンダの内壁との間のクリアランスに挟まれた強化材が、第一スリットに落ち込むことによって、クリアランスでの強化材の挟み込みが解消される。このためクリアランスに挟持されることによる強化材の折損の頻度をより低減し、その結果、強化樹脂成形体の機械的強度をより一層向上することができる。

【0013】

第一スリットの幅は、強化材が通り抜けることができる程度の大きさであるのがよい。例えば強化材が強化繊維である場合、第一スリットの幅が、強化繊維の幅以上であるのがよい。例えば強化繊維の幅が０．５ｍｍである場合、第一スリットの幅が０．５ｍｍ以上であると良い。

【0014】

また、シリンダ内に設けられるスクリューのフライトのうち、シリンダに形成された溶融樹脂供給開口に対面するフライト（４４Ｃ）に、外周に開口した第二スリット（４４２）が形成されているとよい。これによれば、溶融樹脂供給開口からシリンダ内に供給される溶融樹脂が第二スリットを通過することにより、シリンダの前端側への溶融樹脂の輸送を促進することができるとともに、スムーズな溶融樹脂の輸送によって樹脂圧を低下させることができる。その結果、樹脂圧によって溶融樹脂中の強化材が折損されることをさらに防止することができる。

【0015】

また、本発明に係る強化樹脂成形体の製造装置は、溶融樹脂供給開口を通じてシリンダ内に供給される溶融樹脂の樹脂圧が低圧力として予め設定された設定樹脂圧に一致するように、溶融樹脂供給装置からシリンダ内に供給される溶融樹脂量を制御する制御装置（８）を備えるとよい。この場合、制御装置は、上記樹脂圧が０になるように、溶融樹脂量を制御するとよい。これによれば、シリンダ内の溶融樹脂の樹脂圧を小さくすることにより、好ましくは樹脂圧を０にすることにより、シリンダ内の強化材が樹脂圧により逆流することを効果的に防止することができるとともに、樹脂圧により溶融樹脂中の強化材が折損されることをより一層防止することができる。

【0016】

また、本発明は、前端部及び後端部を有する筒状に形成されたシリンダ内に強化材を供給する強化材供給工程と、シリンダ内に設けられたスクリューを回転駆動させて、シリンダ内に供給された強化材を前端部側に輸送する強化材輸送工程と、シリンダ内に溶融樹脂を供給することにより、シリンダ内を流れる強化材に溶融樹脂を合流させる合流工程と、合流工程にて合流した溶融樹脂の樹脂圧が低圧力としてあらかじめ設定された設定樹脂圧に一致するように、シリンダ内に供給される溶融樹脂量を制御する制御工程と、スクリューの回転駆動により、合流工程にて合流した溶融樹脂及び強化材をさらに前端部側に輸送するとともに、溶融樹脂中に強化材を分散させる分散工程と、を含む、強化樹脂成形体の製造方法を提供する。

【0017】

本発明に係る製造方法によれば、シリンダ内を流れる強化材中に溶融樹脂が合流するため、上記したように、強化材の折損を抑えることができ、且つ、強化材の含有率が高い強化樹脂成形体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本実施形態に係る強化樹脂成形体の製造装置の構成を示す概略図である。

【図2】図２は、メイン輸送装置及び溶融樹脂供給装置を水平面で切断して上部から見た部分断面概略図である。

【図3】図３は、図２のIII－III線に沿ってメイン輸送装置を切断した部分断面概略図である。

【図4】図４は、図２のIV－IV線に沿って溶融樹脂供給装置を切断した部分断面概略図である。

【図5】図５は、サブスクリューの側面図である。

【図6】図６は、図３のＣ部拡大図である。

【図7】図７は、図２のＤ部拡大図である。

【図8】図８は、第一スリット又は第二スリットの様々な構成例を示す図である。

【図9】図９は、図２に示すメイン輸送装置のメインシリンダ内及び溶融樹脂供給装置のサブシリンダ内をそれぞれ材料が流れる状態を示す図である。

【図10】図１０は、実施例１に係る強化樹脂成形体のサンプルの製造工程を示す図である。

【図11】図１１は、実施例２に係る強化樹脂成形体のサンプルの製造工程を示す図である。

【図12】図１２は、実施例３に係る強化樹脂成形体のサンプルの製造工程を示す図である。

【図13】図１３は、比較例に係る強化樹脂成形体のサンプルの製造工程を示す図である。

【図14】図１４は、本発明に係るスクリューとして適用可能な可変ピッチスクリューの側面図である。

【図15】図１５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。

【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、本実施形態に係る強化樹脂成形体の製造装置（以下、単に製造装置と呼ぶ）の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る製造装置１は、メイン輸送装置２と、溶融樹脂供給装置６と、強化材供給装置７と、制御装置８とを備える。メイン輸送装置２は、強化材及び強化材を含む溶融樹脂を輸送する機能を有する。溶融樹脂供給装置６は、メイン輸送装置２に溶融樹脂を供給する機能を有する。強化材供給装置７は、メイン輸送装置２に強化材を供給する機能を有する。制御装置８は、メイン輸送装置２、溶融樹脂供給装置６、及び強化材供給装置７を制御する。

【0020】

図２は、メイン輸送装置２及び溶融樹脂供給装置６を水平面で切断して上部から見た部分断面概略図である。図１及び図２に示すように、メイン輸送装置２は、メインシリンダ３と、メインスクリュー４と、駆動装置５とを備える。メインシリンダ３が本発明のシリンダに相当し、メインスクリュー４が本発明のスクリューに相当する。

【0021】

メインシリンダ３は、それぞれ開口した前端部３１（図２において左端部）及び後端部３２（図２において右端部）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が形成される。

【0022】

メインシリンダ３の外周に複数のメインバンドヒータ９１が取付けられる。メインバンドヒータ９１を作動させることによりメインシリンダ３が加熱される。メインシリンダ３が加熱されることにより、メインシリンダ３内の材料が加熱される。なお、メインシリンダ３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メインバンドヒータ９１の動作を制御する。なお、複数のメインバンドヒータ９１を個別に制御することにより、メインシリンダ３の軸方向に沿って異なる複数の設定温度を設定することができる。

【0023】

メインシリンダ３の内部にメインスクリュー４がメインシリンダ３の軸方向に沿って配設される。メインスクリュー４は、先端４１及び後端４２を有し、長尺棒状に形成される。メインスクリュー４は、先端４１側がメインシリンダ３の前端部３１側に位置し後端４２がメインシリンダ３の後端部３２側に位置するように、メインシリンダ３内の円柱状の内部空間内にメインシリンダ３と同軸的に配設される。

【0024】

メインスクリュー４は、スクリュー軸４３と複数のフライト４４を備える。スクリュー軸４３の軸方向に沿って、複数のフライト４４がスクリュー軸４３の外周に設けられる。また、この例では、メインスクリュー４は無圧縮スクリューである。すなわち、複数のフライト４４はスクリュー軸４３の軸方向に沿って等ピッチ間隔で設けられ、且つ、全てのフライト４４の外径が同一である。即ち、メインスクリュー４の溝深さは一定である。

【0025】

メインシリンダ３の後端部３２に駆動装置５が連設される。この駆動装置５は、メインシリンダ３内に配設されているメインスクリュー４の後端４２に接続されており、駆動することによりメインスクリュー４がメインシリンダ３内で軸回り回転することができるように構成される。従って、メインスクリュー４は、メインシリンダ３内に回転可能に配設されていることになる。メインスクリュー４は、回転駆動することにより、メインシリンダ３の内部に供給された材料（樹脂、強化材等）をメインシリンダ３の後端部３２側から前端部３１側に送ることができるように構成される。

【0026】

図３は、図２のIII－III線に沿ってメイン輸送装置２を切断した部分断面概略図である。図３に示すように、メイン輸送装置２が備えるメインシリンダ３の側周面のうち、後端部３２に近い位置に、強化材供給開口３４が形成される。強化材供給開口３４の開口形状は本実施形態では円形である。この強化材供給開口３４の上部に、強化材供給装置７が配設される。

【0027】

強化材供給装置７は、強化材定量供給装置７１及び強化材供給ホッパー７２を有する。強化材定量供給装置７１は、一定量の強化材Ｓを強化材供給ホッパー７２に供給することができるように構成される。強化材供給ホッパー７２は、強化材Ｓを受け入れることができるような容器形状をなし、内部に強化材Ｓが貯留される強化材貯留空間７２ａが形成される。この強化材貯留空間７２ａに強化材定量供給装置７１からの強化材Ｓが供給される。また、強化材供給ホッパー７２の下端部には強化材貯留空間７２ａに連通した強化材出口通路７３が形成され、この強化材出口通路７３は、メインシリンダ３の側周面に形成された強化材供給開口３４に連通する。従って、強化材供給ホッパー７２の強化材貯留空間７２ａに貯留される強化材Ｓは、強化材出口通路７３及び強化材供給開口３４を経由してメインシリンダ３の内部空間に供給される。このように、強化材供給装置７は、強化材供給開口３４に接続され、強化材供給開口３４を通じてメインシリンダ３の内部に強化材Ｓを供給することができるように構成される。また、強化材供給開口３４は、上述したようにメインシリンダ３の後端部３２に近い部分に設けられる。従って、強化材供給ホッパー７２の強化材貯留空間７２ａに貯留された強化材Ｓは、メインシリンダ３の後端部３２付近の内部空間に供給されることになる。

【0028】

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、強化材供給ホッパー７２に供給され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強化材供給ホッパー７２に供給する前に所望の長さに切断したものでもよい。なお、一般的に強化材Ｓは、結束材により束ねられて所定の大きさに形成されている。

【0029】

図４は、図２のIV－IV線に沿って溶融樹脂供給装置６を切断した部分断面概略図である。図４に示すように、溶融樹脂供給装置６は、サブシリンダ６１と、サブスクリュー６２と、駆動装置６３と、樹脂材供給ホッパー６４と、樹脂材定量供給装置６５とを備える。なお、図２において、樹脂材供給ホッパー６４及び樹脂材定量供給装置６５は省略されている。

【0030】

サブシリンダ６１は、それぞれ開口した前端部６１１（図４において左端部）及び後端部６１２（図４において右端部）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が形成される。また、サブシリンダ６１の外周に複数のサブバンドヒータ９２が取付けられる。サブバンドヒータ９２を作動させることによりサブシリンダ６１が加熱される。サブシリンダ６１が加熱されることにより、サブシリンダ６１内の材料（樹脂）が加熱される。なお、サブシリンダ６１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サブバンドヒータ９２の動作を制御する。なお、複数のサブバンドヒータ９２を個別に制御することにより、サブシリンダ６１の軸方向に沿って異なる複数の設定温度を設定することができる。

【0031】

サブシリンダ６１内にサブスクリュー６２がサブシリンダ６１の軸方向に沿って配設される。図５は、サブスクリュー６２の側面図である。図５に示すように、サブスクリュー６２は、先端６２１及び後端６２２を有し、長尺棒状に形成される。図４に示すように、サブスクリュー６２は、その先端６２１側がサブシリンダ６１の前端部６１１側に位置しその後端６２２がサブシリンダ６１の後端部６１２側に位置するように、サブシリンダ６１内の円筒状の内部空間内にサブシリンダ６１と同軸的に配設される。

【0032】

図５に示すように、サブスクリュー６２は、スクリュー軸６２３と複数のフライト６２４を備える。スクリュー軸６２３の軸方向に沿って、複数のフライト６２４がスクリュー軸６２３の外周に設けられる。サブスクリュー６２は、一般的に押出成形或いは射出成形にて用いられるフルフライトスクリューである。このサブスクリュー６２には、その後端６２２から先端６２１に向かって、第一領域６２Ａ、第二領域６２Ｂ、第三領域６２Ｃ、が形成される。第一領域６２Ａの溝深さ（フライト６２４の外周からスクリュー軸６２３の外周までの距離）、及び、第三領域６２Ｃの溝深さは、それぞれ一定である。また、第一領域６２Ａの溝深さは深く、第三領域６２Ｃの溝深さは浅い。第二領域６２Ｂの溝深さは、後端６２２側から先端６２１側に向かうほど浅くなる。さらに、第二領域６２Ｂの最も後端６２２に近い側の溝深さは第一領域６２Ａの溝深さに等しく、第二領域６２Ｂの最も先端６２１に近い側の溝深さは第三領域６２Ｃの溝深さに等しい。

【0033】

図４に示すように、サブシリンダ６１の後端部６１２に、駆動装置６３が連設される。この駆動装置６３は、サブシリンダ６１内に配設されているサブスクリュー６２の後端６２２に接続されており、駆動することによりサブスクリュー６２がサブシリンダ６１内で軸回り回転することができるように構成される。従って、サブスクリュー６２は、サブシリンダ６１内に回転可能に配設されていることになる。

【0034】

また、サブシリンダ６１の側周面のうち、後端部６１２に近い位置に、樹脂材供給開口６１３が形成される。樹脂材供給開口６１３の開口形状は本実施形態では円形である。この樹脂材供給開口６１３に、樹脂材供給ホッパー６４が接続される。そして、樹脂材供給ホッパー６４の上方に樹脂材定量供給装置６５が配設される。樹脂材定量供給装置６５から樹脂材（樹脂ペレット）が樹脂材供給ホッパー６４に供給される。

【0035】

樹脂材定量供給装置６５は、一定量の樹脂材Ｒを樹脂材供給ホッパー６４に供給することができるように構成される。樹脂材供給ホッパー６４は、樹脂材Ｒを受け入れることができるような容器形状をなし、内部に樹脂材Ｒが貯留される樹脂材貯留空間６４ａが形成される。この樹脂材貯留空間６４ａに樹脂材定量供給装置６５からの樹脂材Ｒが供給される。また、樹脂材供給ホッパー６４の下端部には樹脂材貯留空間６４ａに連通した樹脂材出口通路６６が形成され、この樹脂材出口通路６６は、サブシリンダ６１に設けられた樹脂材供給開口６１３に連通する。従って、樹脂材供給ホッパー６４の樹脂材貯留空間６４ａに貯留される樹脂材Ｒは、樹脂材出口通路６６及び樹脂材供給開口６１３を経由してサブシリンダ６１の内部空間に供給される。ここで、樹脂材供給開口６１３は、上述したようにサブシリンダ６１の後端部６１２に近い部分に設けられる。従って、樹脂材供給ホッパー６４の樹脂材貯留空間６４ａに貯留された樹脂材Ｒは、サブシリンダ６１の内部空間のうちその後端部６１２寄りの領域、すなわちサブスクリュー６２の第一領域６２Ａが配置する領域に供給されることになる。

【0036】

樹脂材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、樹脂材Ｒを構成する主要な樹脂成分は、一般的に樹脂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。

【0037】

また、樹脂材供給ホッパー６４には、樹脂材Ｒ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。

【0038】

図２に示すように、メインシリンダ３の側周面には、上述の強化材供給開口３４に加えて、溶融樹脂供給開口３５が形成される。この溶融樹脂供給開口３５に、溶融樹脂供給装置６のサブシリンダ６１の前端部６１１が接続される。そして、サブシリンダ６１の内部空間は、溶融樹脂供給開口３５を介してメインシリンダ３の内部空間に連通する。なお、図２には、強化材供給開口３４が破線により示されている。図２からわかるように、溶融樹脂供給開口３５は、強化材供給開口３４の形成位置よりも、メインシリンダ３の前端部３１側に形成される。

【0039】

図６は、図３のＣ部拡大図である。図６により、メインシリンダ３に形成されている強化材供給開口３４付近の構造が示される。図６に示すように、メインシリンダ３内のメインスクリュー４のフライト４４のうち、強化材供給開口３４に対面するフライト４４Ａ、及び、フライト４４Ａの前面側に隣接するフライト４４Ｂには、第一スリット４４１が形成される。この第一スリット４４１は、フライト４４（４４Ａ，４４Ｂ）の外周面に開口するとともに開口部からからスクリュー軸４３の中心に向かって径内方に向けて切欠き形成される。この第一スリット４４１を介して、それが形成されたフライト４４Ａ，４４Ｂの前面空間と背面空間が連通される。１つのフライト４４に形成される第一スリット４４１の個数は特に限定されないが、２個以上であるのが好ましい。また、第一スリット４４１の幅は、強化材供給開口３４からメインシリンダ３内に供給される強化材Ｓの大きさ以上であるのがよい。例えば、強化材が強化繊維である場合、第一スリット４４１の幅は、強化繊維の幅以上であるのがよい。より具体的に言えば、強化繊維の幅が０．５ｍｍである場合、第一スリット４４１の幅は０．５ｍｍ以上であるのがよい。

【0040】

図７は、図２のＤ部拡大図である。図７により、メインシリンダ３に形成されている溶融樹脂供給開口３５付近の構造が示される。図７に示すように、メインシリンダ３内のメインスクリュー４のフライト４４のうち、溶融樹脂供給開口３５に対面するフライト４４Ｃ、及び、フライト４４Ｃの前面側に隣接するフライト４４Ｄには、第二スリット４４２が形成される。この第二スリット４４２は、第一スリット４４１と同様に、フライト４４（４４Ｃ，４４Ｄ）の外周面に開口するとともに、開口部からスクリュー軸４３の中心に向かって径内方に向けて切欠き形成される。この第二スリット４４２を介して、それが形成されたフライト４４Ｃ，４４Ｄの前面空間と背面空間が連通される。１つのフライト４４に形成される第二スリット４４２の個数は特に限定されないが、２個以上であるのが好ましい。

【0041】

図８は、第一スリット４４１又は第二スリット４４２の様々な構成例を示す図である。図８（ａ）は、フライト４４の外周面の２位置から内周面（スクリュー軸４３の外周面）にかけて全域に亘り第一スリット４４１又は第二スリット４４２が形成されている例を示す。図８（ｂ）は、フライト４４の外周面の２位置から内周面に向かって所定領域に亘り第一スリット４４１又は第二スリット４４２が形成されている例を示す。図８（ｃ）は、フライト４４の外周面の６位置から内周面にかけて全域に亘り第一スリット４４１又は第二スリット４４２が形成されている例を示す。第一スリット４４１又は第二スリット４４２は、図８に示す例に限られず、様々に変形して構成することができる。例えば、図８に示す例は、第一スリット４４１又は第二スリット４４２がフライト４４の外周面からスクリュー軸４３の中心に向かって形成されているが、スクリュー軸４３の中心からずれた位置に向かって形成されていてもよい。また、隣接するフライト４４に形成される第一スリット４４１又は第二スリット４４２は、スクリュー軸４３の軸方向から見て同じ位置に形成されていても良いが、異なる位置に形成されていてもよい。さらに、一つのフライト４４に複数の第一スリット４４１又は第二スリット４４２が等間隔に形成されているのがよいが、不等間隔に形成されていてもよい。

【0042】

なお、メインスクリュー４が射出スクリューである場合、射出する樹脂の計量時にスクリューが後退するので、複数のフライトが強化材供給開口３４及び溶融樹脂供給開口に対面する。この場合、強化材供給開口３４に対面する複数のフライトのそれぞれに第一スリット４４１を設け、溶融樹脂供給開口に対面する複数のフライトのそれぞれの第二スリット４４２を設けるのがよい。また、メインスクリュー４が押出スクリューである場合、強化材供給開口３４に対面するフライト及びそのフライトからスクリュー先端に向かって設けられている複数のフライトに第一スリット４４１を設け、溶融樹脂供給開口３５に対面するフライト及びそのフライトからスクリュー先端に向かって設けられている複数のフライト４４２に第二スリット４４２を設けるのがよい。

【0043】

制御装置８は、メイン輸送装置２の駆動装置５の駆動状態、溶融樹脂供給装置６の駆動装置６３の駆動状態、強化材定量供給装置７１の動作状態、樹脂材定量供給装置６５の動作状態、等を制御する。

【0044】

また、図２に示すように、メインシリンダ３の内部空間に樹脂圧センサ４５が取り付けられる。この樹脂圧センサ４５は、溶融樹脂供給装置６から溶融樹脂供給開口３５を通じてメインシリンダ３に供給される溶融樹脂の樹脂圧を検出することができるように構成される。検出した樹脂圧は、制御装置８に入力される。

【0045】

上記構成を有する製造装置１において、以下にその動作について説明する。

【0046】

まず、メインバンドヒータ９１及びサブバンドヒータ９２を作動させる。これにより、メインシリンダ３の温度及びサブシリンダ６１の温度が設定温度に調整される。サブシリンダ６１の設定温度は、用いる樹脂材の融点よりも高い温度に設定される。例えば用いる樹脂材がポリプロピレンである場合、サブシリンダ６１の設定温度は例えば２２０℃程度に設定される。一方、メインシリンダ３の設定温度は、本実施例においては、溶融樹脂供給開口３５を境に異なる温度に設定される。メインシリンダ３のうち、溶融樹脂供給開口３５と前端部３１との間の領域、すなわち溶融樹脂供給開口３５から前方側の領域（図２の領域３Ａ）の温度は、サブシリンダ６１の設定温度よりも若干高い温度に設定される。例えば、サブシリンダ６１の設定温度が２２０℃程度である場合、領域３Ａの温度は例えば２７０℃程度に設定される。これに対し、メインシリンダ３のうち、強化材供給開口３４と溶融樹脂供給開口３５との間の領域、すなわち溶融樹脂供給開口３５よりも後方側の領域（図２の領域３Ｂ）の温度は、強化材Ｓの結束状態に基づいて設定される。領域３Ｂの温度が上記のように設定される理由は以下のようである。すなわち、領域３Ｂには、強化材Ｓのみが流れる。また、上記したように強化材Ｓは結束材により束ねられて所定の大きさに形成されている。結束材に束ねられた強化材Ｓが溶融樹脂と混ざる前に加熱されて結束材が溶融すると、強化材Ｓが綿状となって輸送することが不可能になる。このため強化材Ｓのみが輸送される領域３Ｂでは、強化材Ｓが解束（例えば解繊）されずに輸送されるように、強化材Ｓを束ねている結束材が溶融しない程度の温度に設定される。例えば、オレフィン系（ポリプロピレン）の結束材が用いられる場合、領域３Ｂの温度は、その結束材の融点（例えば１６０℃）よりも２０℃程度低い１４０℃程度の温度に設定される。

【0047】

メインシリンダ３の温度及びサブシリンダ６１の温度が設定温度に調整された後に、強化材定量供給装置７１、及び溶融樹脂供給装置６の樹脂材定量供給装置６５を、それぞれ動作させる。強化材定量供給装置７１が動作することにより、一定量の強化材Ｓが強化材供給ホッパー７２に供給され、さらに強化材供給ホッパー７２から強化材供給開口３４を通じてメインシリンダ３内に一定量の強化材Ｓが供給される（強化材供給工程）。強化材供給ホッパー７２からメインシリンダ３に供給される強化材Ｓは、例えば結束剤によってチョップドストランド状に成形されている。また、樹脂材定量供給装置６５が動作することにより、一定量の樹脂材Ｒが樹脂材供給ホッパー６４に供給され、さらに樹脂材供給ホッパー６４から樹脂材供給開口６１３を通じてサブシリンダ６１内に一定量の樹脂材Ｒが供給される。

【0048】

また、メイン輸送装置２の駆動装置５、及び溶融樹脂供給装置６の駆動装置６３を、それぞれ駆動させる。メイン輸送装置２の駆動装置５が駆動すると、メインスクリュー４がメインシリンダ３内で回転する。これにより、メインシリンダ３内に供給された強化材Ｓがメインシリンダ３の後端部３２側から前端部３１側に向かって輸送される（強化材輸送工程）。なお、強化材Ｓが溶融樹脂供給開口３５の形成位置に至るまでは、領域３Ｂの設定温度が低いことにより、結束剤により結束された状態で（つまり結束が解かれていない状態で）、強化材Ｓが輸送される。

【0049】

また、溶融樹脂供給装置６の駆動装置６３が駆動すると、サブスクリュー６２がサブシリンダ６１内で回転する。これにより、サブシリンダ６１内に供給された樹脂材Ｒがサブシリンダ６１の後端部６１２側から前端部６１１側に向かって輸送される。また、樹脂材Ｒがサブスクリュー６２の第二領域６２Ｂを通過する際に圧縮及び混錬される。さらに、サブシリンダ６１内で樹脂材Ｒが加熱されることにより、樹脂材Ｒが溶融状態にされる。

【0050】

溶融樹脂供給装置６にて溶融状態にされた樹脂（溶融樹脂）は、サブシリンダ６１の前端部６１１から、溶融樹脂供給開口３５を通じて、メインシリンダ３内に供給される。このように、溶融樹脂供給装置６は、溶融樹脂供給開口３５に接続され、溶融樹脂供給開口３５を通じてメインシリンダ３の内部に溶融樹脂を供給することができるように構成される。

【0051】

ここで、上述したように、溶融樹脂供給開口３５は、メインシリンダ３の側周面のうち強化材供給開口３４が形成されている位置よりも前端部３１側に位置する。従って、溶融樹脂供給開口３５を通じてメインシリンダ３内に溶融樹脂が供給される位置には、強化材Ｓが流れている。つまり、メインシリンダ３に供給された溶融樹脂は、メインシリンダ３内を流れる強化材Ｓに合流する（合流工程）。強化材に合流した溶融樹脂は、強化材Ｓに含浸する。強化材Ｓに含浸した溶融樹脂は、メインスクリュー４の回転により強化材Ｓとともにさらに混錬されながら、メインシリンダ３の前端部３１側に輸送されるとともに、溶融樹脂中に強化材Ｓが分散される（分散工程）。また、強化材Ｓは、溶融樹脂供給開口３５から供給される溶融樹脂の熱及びメインシリンダ３の領域３Ａからの熱により十分に加熱され、この加熱により強化材Ｓを束ねている結束剤が溶融する。このため、領域３Ａにて強化材Ｓが解束（例えば解繊）される。これにより強化材がより分散される。そして、強化材Ｓが分散した溶融樹脂が、強化材含有溶融樹脂としてメインシリンダ３の前端部３１から排出される。図９は、図２に示すメイン輸送装置２のメインシリンダ３内及び溶融樹脂供給装置６のサブシリンダ６１内をそれぞれ材料が流れる状態を示す図である。

【0052】

また、制御装置８は、駆動装置５及び駆動装置６３の駆動中、樹脂圧センサ４５からメインシリンダ３内の樹脂圧を入力し、入力した樹脂圧が低圧力として予め設定された設定樹脂圧に一致するように、樹脂材定量供給装置６５の動作をフィードバック制御する。ここで、メインシリンダ３内の樹脂圧は低い方が良いので、設定樹脂圧も低い圧力に設定される。設定樹脂圧は、０Ｐａに設定されてもよい。このようにして、制御装置８は、溶融樹脂供給開口３５を通じてメインシリンダ３内に供給される溶融樹脂の樹脂圧が低い圧力（例えば樹脂圧が０）となるように、溶融樹脂供給装置６からメインシリンダ３内に供給される溶融樹脂量を制御する

【0053】

メインシリンダ３の前端部３１から排出された強化材含有溶融樹脂は、例えば押出成形型に通されることにより押出成形される。その後、冷却され、適当なサイズに切断されることにより、強化樹脂成形体が製造される。また、メインシリンダ３の前端部３１から強化材含有溶融樹脂を射出成形型に射出することにより、強化樹脂成形体を射出成形することもできる。この場合、メインスクリュー４が回転しながらメインシリンダ３内で後退することによって、メインシリンダ３の前端部３１に強化材含有溶融樹脂が溜められる。その後、メインスクリュー４の回転が停止され、次いで、メインスクリュー４が前進することによって、メインシリンダ３の前端部３１に溜められた強化材含有溶融樹脂が射出成形型に射出される。また、メインシリンダ３の前端部３１から排出された強化材含有溶融樹脂を一旦射出シリンダ内に充填しておき、こうして充填された強化材含有溶融樹脂を射出プランジャーを用いて射出成形型に射出することにより、強化材含有溶融樹脂を射出成形することもできる。この場合、メインスクリュー４をメインシリンダ３内で後退及び前進させる必要はない。このようにして、本実施形態に係る製造装置１を用いて、強化樹脂成形体が製造される。

【0054】

ところで、例えば特許文献１に示すような従来の方法では、シリンダを流れる溶融樹脂に強化材が合流する。つまり、従来では、シリンダ内の溶融樹脂に強化材がサイドフィードされる。これに対し、本実施形態では、メインシリンダ３内の強化材Ｓに溶融樹脂がサイドフィードされる。つまり、本実施形態における強化樹脂成形体の製造方法は、サイドフィードされる材料とサイドフィードする材料が、従来の製造方法とは逆である点において特徴的である。

【0055】

強化材Ｓの嵩密度（例えば強化繊維の嵩密度）は溶融樹脂の嵩密度に比べて十分に小さく、多くの空隙がメインシリンダ３内を流れる強化材Ｓ中に存在する。このため、本実施形態のようにメインシリンダ３を流れる強化材Ｓに溶融樹脂をサイドフィードした場合、メインシリンダ３に供給される溶融樹脂はメインシリンダ３内の強化材Ｓに容易に含浸する。よって、溶融樹脂の供給量を制限することなく溶融樹脂をメインシリンダ３に供給することができる。すなわち、輸送能力（可塑化能力）を低下させることなく、強化樹脂成形体を製造することができる。

【0056】

また、上述のように強化材Ｓの嵩密度は小さいので、強化材Ｓの量を多くしても、溶融樹脂を強化材Ｓに容易に含浸させることができる。このため、強化材の含有率が高い強化樹脂成形体を製造することができる。

【0057】

また、メインシリンダ３に強化材Ｓが供給される位置、すなわち強化材供給開口３４の位置は、溶融樹脂がメインシリンダ３に供給される位置、すなわち溶融樹脂供給開口３５の位置よりも後端部３２側に位置する。このため、強化材Ｓがメインシリンダ３に供給される位置には溶融樹脂は存在しない。よって、強化材Ｓがメインシリンダ３に供給される際に強化材Ｓが樹脂圧を受けることがない。よって、強化材Ｓの供給位置にて樹脂圧により強化材Ｓが折損されることを防止することができる。

【0058】

また、強化材供給開口３４からメインシリンダ３に進入した強化材Ｓは、メインスクリュー４のフライト４４のうち強化材供給開口３４に対面するフライト４４とメインシリンダ３の内壁面との間のクリアランスを通りぬけることもある。このとき、従来（例えば特許文献１）においては、強化材Ｓの供給領域に溶融樹脂が存在するため、溶融樹脂によってクリアランスが狭められる。このため狭められたクリアランスに強化材Ｓが挟持される可能性が高く、こうしてクリアランスに挟持された強化材Ｓがスクリューの回転によるせん断力を受けることにより、強化材Ｓが折損されてしまう。この点に関し、本実施形態では、強化材Ｓの供給領域に溶融樹脂が存在しないので、溶融樹脂によってクリアランスが狭められることもない。このため、強化材Ｓの供給領域にてクリアランスに強化材が挟持されることに起因した強化材Ｓの折損の可能性を低減することができる。

【0059】

さらに、本実施形態では、メインスクリュー４のフライト４４のうち、少なくとも強化材供給開口３４に対面するフライト４４Ａに第一スリット４４１が形成されている。このため、強化材供給開口３４からメインシリンダ３内に供給された強化材Ｓがフライト４４Ａの外周面とメインシリンダ３の内壁面との間のクリアランスに挟まれたとしても、その強化材Ｓが第一スリット４４１に落ち込むことにより、上記した挟み込みが解消される。このため、クリアランスに強化材Ｓが挟持されることに起因した強化材Ｓの折損をより効果的に防止することができる。

【0060】

また、溶融樹脂供給開口３５を通じて溶融樹脂がメインシリンダ３に供給された後に、強化材Ｓは溶融樹脂とともに混錬されながらメインシリンダ３の前端部３１に向かって輸送されるが、メインスクリュー４が無圧縮スクリューであるので、輸送時に溶融樹脂及び強化材Ｓが圧縮されない。このため、強化材Ｓ及び溶融樹脂の輸送時に圧縮力により強化材Ｓが折損されることを防止することができる。

【0061】

また、メインスクリュー４のフライトのうち、少なくとも溶融樹脂供給開口３５に対面するフライト４４Ｃに第二スリット４４２が形成されている。このため、溶融樹脂供給開口３５からメインシリンダ３内に供給された溶融樹脂の一部が第二スリット４４２を通ってメインシリンダ３の前端部３１側に輸送される。このようにして、供給された溶融樹脂がメインシリンダ３の前端部３１側に向かう流れが形成されることにより、溶融樹脂がメインシリンダ３の後端部３２側に流れること、すなわち溶融樹脂のバックフローを防止することができる。これにより、溶融樹脂がバックフローして強化材Ｓの流れをせき止めることが防止されるとともに、円滑に溶融樹脂を正規の方向に流動させることにより、溶融樹脂と強化材Ｓとの合流位置における樹脂圧を低下させることができる。このようにして合流位置における樹脂圧が低下されるので、樹脂圧による強化材Ｓの折損がより防止される。

【0062】

このように、本実施形態によれば、成形中における強化材の折損を抑えることができ、且つ、強化材の含有率が高い強化樹脂成形体を製造することができる。

【0063】

（実施例１）
図１０は、実施例１に係る強化樹脂成形体のサンプルの製造工程を示す図である。図１０に示すように、実施例１においては、上記実施形態で説明した製造装置１を用いて、ガラス繊維（強化材）を含む溶融樹脂（ガラス繊維含有溶融樹脂）を製造し、製造したガラス繊維含有溶融樹脂を押出成形型１０１に通して平板形状に成形した。その後、プレス成形型１０２を用いて成形品をプレス成形して、所望の形状のサンプルを作製した。

【0064】

（実施例２）
図１１は、実施例２に係る強化樹脂成形体のサンプルの製造工程を示す図である。図１１に示すように、実施例２においては、上記実施形態で説明した製造装置１を用いてガラス繊維含有溶融樹脂を製造し、製造したガラス繊維含有溶融樹脂を射出成形型１０３に射出した。その後、保圧、冷却過程を経て、射出成形型１０３から成形体を取り出した。これにより、実施例１に係るサンプルと同一形状のサンプルを作製した。

【0065】

（実施例３）
図１２は、実施例３に係る強化樹脂成形体のサンプルの製造工程を示す図である。図１２に示すように、実施例３においては、まず、図１２（ａ）に示すように、上記実施形態で説明した製造装置１を用いてガラス繊維含有溶融樹脂を製造し、製造したガラス繊維含有溶融樹脂を射出シリンダ１０４内に充填した。充填完了後に、図１２（ｂ）に示すように、プランジャー１０５を用いて射出シリンダ１０４内のガラス繊維含有溶融樹脂を射出成形型１０３に射出した。その後、保圧、冷却過程を経て、射出成形型１０３から成形体を取り出した。これにより、実施例１に係るサンプルと同一形状のサンプルを作製した。

【0066】

（比較例）
図１３は、比較例に係る強化樹脂成形体のサンプルの製造工程を示す図である。図１３に示すように、比較例においては、インライン方式の射出成型機１１０を用いてサンプルを製造した。具体的には、樹脂材供給ホッパー１１１から樹脂材を射出シリンダ１１２に供給し、サイドフィードによりガラス繊維（強化材）を強化材供給ホッパー１１３から射出シリンダ１１２に供給した。そして、射出シリンダ１１２内のスクリュー１１４を回転させて、これらを混錬、溶融した後に、射出成形型１１５に射出した。その後、保圧、冷却過程を経て、射出成形型１１５から成形体を取り出した。これにより、実施例２に係るサンプルと同一形状のサンプルを作製した。

【0067】

（評価）
１．サンプル中の繊維長の測定
各実施例及び比較例にて作製したサンプルからガラス強化繊維を抽出した。その後、抽出したガラス強化繊維の長さを測定し、測定した長さの平均値を残存繊維長として算出した。
２．繊維分散性の評価
各実施例及び比較例にて作製したサンプルの外観を観察し、表面に現れるガラス強化繊維のうち塊状のガラス強化繊維、すなわち解束されていない繊維塊の個数を測定した。測定した繊維塊の個数が０である場合、分散性は良好（○）と評価し、繊維塊の個数が微小（１個～９個）である場合、分散性は不十分（△）と評価し、繊維塊の個数が多数（１０個以上）である場合、分散性は悪い（×）と評価した。

【0068】

表１に、各実施例及び比較例にて用いた樹脂材の種類及び配合比、強化繊維の種類、形態、配合比及び初期繊維長、添加剤（改質剤）の種類及び配合比を示す。

【表1】

ここで、表１において、ＰＰは、ポリプロピレンであり、ＧＦはガラス繊維であり、ＭＡ－ｇ－ｐｐは、無水マレイン酸変性ポリプロピレンである。

【0069】

表２に、各実施例にて用いたスクリュー（メインスクリュー４、サブスクリュー６２）の圧縮比、一つのフライトに形成された第一スリット（４４１）の個数及び幅、一つのフライトに形成された第二スリット（４４２）の個数及び幅を示す。

【表2】

【0070】

また、各実施例において、メインシリンダ（３）の設定温度（この設定温度は、メインシリンダのうち図２に示す溶融樹脂供給開口３５よりも前端側（領域３Ａ）の温度である）は２７０℃に、サブシリンダ（６１）の設定温度は２２０℃に、それぞれ設定した。なお、比較例においては、射出シリンダの設定温度は２７０℃に設定した。また、各実施例において、樹脂圧センサにより検出される樹脂圧が０になるように、樹脂材定量供給装置６５の動作をフィードバック制御した。

【0071】

表３に、各実施例及び比較例にて作製したサンプルについての評価結果を示す。なお、実施例２及び比較例については、可塑化能力（輸送能力）も測定した。その測定結果も合わせて表３に示す。

【表3】

【0072】

表３からわかるように、各実施例及び比較例において、分散性はいずれも良好であった。また、各実施例及び比較例において、ガラス繊維の配合率は、４０ｗｔ％と高い。しかし、各実施例にて測定した残存繊維長は比較例にて測定した残存繊維長よりも長い。このことから、本実施形態に示す製造装置及び製造方法により、強化材の含有率が高く、且つ、強化繊維の折損の頻度が小さい（残存繊維長が長い）、強化樹脂成形体を製造できることが検証された。さらに、実施例２は比較例よりも可塑化能力の点でも優れていることが検証された。

【0073】

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、メインスクリュー４として無圧縮スクリューを用いた例を示したが、無圧縮スクリューでなくても、圧縮比の小さいスクリューを用いることができる。圧縮比が小さければ、メインシリンダ３内でメインスクリュー４が回転することによる強化材の折損の度合いを小さくすることができるからである。この場合、メインスクリュー４として、圧縮比が２．０以下のスクリューを用いることができる。また、図１４に示すような可変ピッチスクリュー４’をメインスクリューに採用することができる。この可変ピッチスクリュー４’は、先端４１’に近い領域内のフライト間のピッチが、その領域よりも後端４２’側の領域内のフライト間のピッチよりも狭くされている。このような可変ピッチスクリュー４’をメインスクリュー４として用いることにより、メインシリンダ３内における樹脂圧をさほど増加させることなく、溶融樹脂中の強化材の分散性を向上させることができる。また、溶融樹脂中の強化材の分散性を向上させるために、メインスクリュー４の先端に、マドック型、ダルメージ型、ピン型、等のミキシングエレメントを必要に応じて取り付けることもでき、また、ダブルフライト型スクリューを用いることもできる。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】

【0074】

１…製造装置、２…メイン輸送装置、３…メインシリンダ（シリンダ）、３１…前端部、３２…後端部、３４…強化材供給開口、３５…溶融樹脂供給開口、４…メインスクリュー（スクリュー）、４１…先端、４２…後端、４３…スクリュー軸、４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ…フライト、４４１…第一スリット、４４２…第二スリット、４５…樹脂圧センサ、５…駆動装置、６…溶融樹脂供給装置、６１…サブシリンダ、６１１…前端部、６１２…後端部、６２…サブスクリュー、６３…駆動装置、６４…樹脂材供給ホッパー、６５…樹脂材定量供給装置、６６…樹脂材出口通路、７…強化材供給装置、７１…強化材定量供給装置、７２…強化材供給ホッパー、７３…強化材出口通路、８…制御装置、９１…メインバンドヒータ、９２…サブバンドヒータ、６１３…樹脂材供給開口、Ｒ…樹脂材、Ｓ…強化材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】