特許 7576421 射出成形装置および射出成形方法

(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】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】射出成形装置および射出成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/18 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

B29C45/18

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2020161680

(22)【出願日】2020-09-28

(65)【公開番号】P2022054566

(43)【公開日】2022-04-07

【審査請求日】2023-03-23

(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】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】千葉 英貴

(72)【発明者】

【氏名】安江 昭

(72)【発明者】

【氏名】梅田 光秀

(72)【発明者】

【氏名】國弘 大介

【審査官】浅野 弘一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２１８６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０３４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０５２１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１５０４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－２２２８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０４５９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上流に位置し樹脂材料が供給される第１孔と、前記第１孔より下流に位置しフィラーが供給される第２孔とを有するシリンダと、
前記シリンダ内に配備されたスクリュと、
前記スクリュの回転、前進および後退を制御する駆動部と、
前記第２孔において棒状のジグを昇降させる昇降機構と、を有し、
前記棒状のジグの昇降位置は、前記スクリュの突起間にあり、前記棒状のジグの昇降は、前記スクリュの回転と同期し、
前記スクリュの突起が通り過ぎた後に、前記棒状のジグを下降させることで、前記スクリュの最外径に対応する高さより低い高さまで前記棒状のジグの下端部を下降させるように構成され、
前記スクリュの最外径に対応する高さとは、前記棒状のジグを下降させたとき、前記スクリュの回転により前記スクリュが通過する領域と、前記棒状のジグと、が接する高さである、射出成形装置。

【請求項2】

請求項１記載の射出成形装置において、
前記昇降機構は、前記棒状のジグを昇降させるカムを有する、射出成形装置。

【請求項3】

請求項１記載の射出成形装置において、
前記棒状のジグの先端に平板を有する、射出成形装置。

【請求項4】

請求項１記載の射出成形装置において、
前記棒状のジグは樹脂製である、射出成形装置。

【請求項5】

請求項１記載の射出成形装置において、
前記棒状のジグの昇降位置は、前記第２孔の中央部である、射出成形装置。

【請求項6】

請求項１記載の射出成形装置において、
前記棒状のジグの昇降位置は、前記第２孔の中央部から前記スクリュの回転方向の端部までの第１領域にある、射出成形装置。

【請求項7】

請求項１記載の射出成形装置において、
前記第２孔の中央部から前記スクリュの回転方向の端部までの第１領域に前記棒状のジグの昇降位置が配置され、
前記第２孔の中央部から前記スクリュの回転方向と逆方向の端部までの第２領域に前記フィラーの供給装置が配置されている、射出成形装置。

【請求項8】

請求項１記載の射出成形装置において、
前記第２孔に前記フィラーを供給するための押出機が接続されている、射出成形装置。

【請求項9】

請求項８記載の射出成形装置において、
前記フィラーは、炭素繊維である、射出成形装置。

【請求項10】

（ａ）シリンダと、前記シリンダ内に配備されたスクリュと、前記シリンダに接続され棒状のジグを昇降させる昇降機構とを有する射出成形装置と、前記射出成形装置の先端に接続された型と、を準備する工程、
（ｂ）前記シリンダの上流に設けられた第１孔から、樹脂材料を前記シリンダ内に供給して溶融させ溶融樹脂を形成する工程、
（ｃ）前記シリンダの前記第１孔より下流に設けられた第２孔に前記棒状のジグを昇降させつつ、フィラーを供給し、前記溶融樹脂と前記フィラーとの混練を行うことにより前記フィラー含有の溶融樹脂を形成する工程、
（ｄ）前記スクリュの先端が第１位置から第２位置までの第１ストロークだけ後退するように、前記スクリュを後退させることにより、前記スクリュの先端部において前記フィラー含有の溶融樹脂を計量する工程、
（ｅ）前記スクリュを前進させることにより、前記フィラー含有の溶融樹脂を前記型に注入する工程、を有し、
前記棒状のジグの昇降位置は、前記スクリュの突起間にあり、前記棒状のジグの昇降は、前記スクリュの回転と同期し、
前記スクリュの突起が通り過ぎた後に、前記棒状のジグを下降させることで、前記スクリュの最外径に対応する高さより低い高さまで前記棒状のジグの下端部を下降させ、
前記スクリュの最外径に対応する高さとは、前記棒状のジグを下降させたとき、前記スクリュの回転により前記スクリュが通過する領域と前記棒状のジグとが接する高さである、射出成形方法。

【請求項11】

請求項１０記載の射出成形方法において、
前記昇降機構は、前記棒状のジグを昇降させるカムを有する、射出成形方法。

【請求項12】

請求項１０記載の射出成形方法において、
前記棒状のジグの先端に平板を有する、射出成形方法。

【請求項13】

請求項１０記載の射出成形方法において、
前記棒状のジグは樹脂製である、射出成形方法。

【請求項14】

請求項１０記載の射出成形方法において、
前記棒状のジグの昇降位置は、前記第２孔の中央部である、射出成形方法。

【請求項15】

請求項１０記載の射出成形方法において、
前記棒状のジグの昇降位置は、前記第２孔の中央部から前記スクリュの回転方向の端部までの第１領域にある、射出成形方法。

【請求項16】

請求項１０記載の射出成形方法において、
前記第２孔の中央部から前記スクリュの回転方向の端部までの第１領域に前記棒状のジグの昇降位置が配置され、
前記第２孔の中央部から前記スクリュの回転方向と逆方向の端部までの第２領域に前記フィラーの供給装置が配置されている、射出成形方法。

【請求項17】

請求項１０記載の射出成形方法において、
前記第２孔に前記フィラーを供給するための押出機が接続されている、射出成形方法。

【請求項18】

請求項１７記載の射出成形方法において、
前記フィラーは、炭素繊維である、射出成形方法。

【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射出成形方法、特に、フィラー含有樹脂成形体を形成するための射出成形装置および射出成形方法に好適に利用できるものである。

【背景技術】

【0002】

近年、フィラー（炭素繊維など）を用いた樹脂複合材料が注目を集めている。特に、フィラーを含有させた樹脂を用いて成形体を製造することにより、成形体の機械的強度の向上を図ることが検討されている。

【0003】

このような複合材料は、樹脂とフィラーとを、射出成形装置や押出機等のスクリュを備えた装置を用いて混練することにより得ることができる。

【0004】

例えば、特許文献１には、カーボン繊維樹脂ペレットとガラス繊維樹脂ペレットとを含む成形材料を用いた射出成形技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１６７４０９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明者は、射出成形装置や押出機を用いたフィラー含有樹脂についての研究開発に従事しており、フィラーの添加による樹脂の補強効果の向上について鋭意検討している。

【0007】

このようなフィラー含有樹脂よりなる成形体は、射出成形装置を用いて形成することができる。射出成形装置は、シリンダと、シリンダ内に回転自在に配備されたスクリュとを有する。例えば、ホッパからシリンダ内に供給された樹脂ペレットが、シリンダ内で溶融しスクリュによって前方に送られた後、フィラーが添加され、溶融樹脂とフィラーとが混練され、所定量だけ射出成形装置から金型に注入されることで、所望の形状の成形体を形成することができる。

【0008】

ここで、成形体の機械的強度の向上を図るためには、樹脂中にフィラーが均一に分散している必要性があるものの、樹脂ペレットを溶融した後、フィラーを添加する場合には、シリンダの途中でフィラーを添加することとなり、溶融樹脂とフィラーとの混練性が低下する場合がある。特に、フィラーの添加の際には、後述する“ブリッジ”と呼ばれる現象が生じることがあり、フィラーを溶融樹脂に所定の量だけ均一に添加することが困難な場合がある。

【0009】

そこで、フィラーの添加精度を向上させ、より性能の高い成形体を製造する技術が望まれる。

【0010】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本願の一実施の形態において開示される射出成形装置は、上流に位置し樹脂材料が供給される第１孔と、前記第１孔より下流に位置しフィラーが供給される第２孔とを有するシリンダと、前記シリンダ内に配備されたスクリュと、前記スクリュの回転、前進および後退を制御する駆動部と、前記第２孔において棒状のジグを昇降させる昇降機構と、を有する。

【0012】

本願の一実施の形態において開示される射出成形方法は、（ａ）シリンダと、前記シリンダ内に配備されたスクリュと、前記シリンダに接続され棒状のジグを昇降させる昇降機構とを有する射出成形装置と、前記射出成形装置の先端に接続された型と、を準備する工程、（ｂ）前記シリンダの上流に設けられた第１孔から、樹脂材料を前記シリンダ内に供給して溶融させ溶融樹脂を形成する工程、（ｃ）前記シリンダの前記第１孔より下流に設けられた第２孔に前記棒状のジグを昇降させつつ、フィラーを供給し、前記溶融樹脂と前記フィラーとの混練を行うことにより前記フィラー含有の溶融樹脂を形成する工程、（ｄ）前記スクリュの先端が第１位置から第２位置までの第１ストロークだけ後退するように、前記スクリュを後退させることにより、前記スクリュの先端部において前記フィラー含有の溶融樹脂を計量する工程、（ｅ）前記スクリュを前進させることにより、前記フィラー含有の溶融樹脂を前記型に注入する工程、を有する。

【発明の効果】

【0013】

本願の一実施の形態において開示される射出成形装置によれば、特性の良好な樹脂成形体を製造することができる。

【0014】

本願の一実施の形態において開示される射出成形方法によれば、特性の良好な樹脂成形体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１のフィラー含有樹脂成形体の製造装置（製造システム）の構成を示す図である。

【図2】射出成形装置の内部構成を示す図である。

【図3】ダルメージ型のスクリュの構成を示す図である。

【図4】スクリュの駆動部の構成を示す図である。

【図5】検討例の射出成形工程を示す模式的な断面図である。

【図6】スティックの昇降動作の一例を示す図である。

【図7】スティックの他の形状を示す斜視図である。

【図8】実施の形態１の射出成形工程を示す模式的な断面図である。

【図9】スクリュの構成を示す部分斜視図である。

【図10】実施の形態２の応用例１におけるシリンダの供給口近傍の断面図である。

【図11】実施の形態２の応用例２におけるシリンダの供給口近傍の断面図である。

【図12】実施の形態２の応用例３におけるシリンダの供給口近傍の断面図および斜視図である。

【図13】実施の形態３の応用例Ａにおけるシリンダの供給口近傍の断面図である。

【図14】実施の形態３の応用例Ｂにおけるシリンダの供給口近傍の断面図である。

【図15】２軸押出機の内部構成を示す図である。

【図16】炭素繊維を示す図（写真）である。

【図17】実施の形態４におけるシリンダの供給口近傍の図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、実施の形態を実施例や図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0017】

（実施の形態１）
本実施の形態においては、フィラー含有樹脂成形体を形成するための射出成形装置および射出成形方法について説明する。

【0018】

図１は、本実施の形態のフィラー含有樹脂成形体の製造装置（製造システム）の構成を示す図である。この装置は、射出成形装置１と、プレス機５とを有する。本実施の形態においては、フィラーを含有しない樹脂ペレット（樹脂材料）と、フィラーとを直接混合し、成形体（成型体）を形成する。

【0019】

射出成形装置１は、供給される樹脂ペレットＲＰを溶融しつつ、フィラーＦと混合・混練し、フィラー含有の溶融樹脂（ＭＲＦ）を形成するための装置である。射出成形装置１は、図示しない温調手段によって温度制御されるシリンダ１１と、シリンダ１１の内部に配置されたスクリュＳと、スクリュＳに接続されたスクリュの駆動部１７を有している。シリンダ１１の先端には吐出ノズル１９が設けられている。

【0020】

シリンダ１１は、シリンダ１１の上流側に配設された樹脂ペレットＲＰの供給口１３ｈと、フィラーＦの供給口１５ｈとを有している。供給口１３ｈは、樹脂ペレットＲＰ用のホッパ（供給装置、投入装置）１３と接続され、供給口１５ｈは、フィラーＦ用の供給装置１５と接続されている。

【0021】

ここで、本実施の形態においては、フィラーＦ用の供給装置１５と接続された供給口１５ｈに、ブリッジ防止装置が備え付けられている。ブリッジ防止装置は、スティック（棒状のジグ）ＳＴと、このスティックＳＴを制御する制御装置ＳＴＣとを有する。そして、制御装置ＳＴＣにより、スティックＳＴが昇降するように動作する。

【0022】

このように、本実施の形態においては、フィラーＦ用の供給装置１５と接続された供給口１５ｈに、ブリッジ防止装置を備え付けたので、供給口１５ｈの近傍において添加するフィラーＦのブリッジ（フィラーＦの塊の生成）を防止することができ、精度よくフィラー含有の溶融樹脂（ＭＲＦ）を形成することができる。具体的には、スクリュＳへフィラーＦを所定の割合で食い込ませる（添加する）ことにより、溶融樹脂へのフィラーＦの添加精度を向上させることができ、また、その後の混練により溶融樹脂へのフィラーＦの分散性を向上させることができる。別の言い方をすれば、溶融樹脂へのフィラーＦの添加量を精度よく調整することができ、溶融樹脂へフィラーＦをより均一に分散させることができる。その結果、形成される成形体の機械的強度などの特性が向上する。

【0023】

図５は、検討例の射出成形工程を示す模式的な断面図である。例えば、図５に示す検討例の射出成形工程においては、図示するように、フィラーＦ用の供給装置１５の出口近傍でフィラーＦが絡み合い出口（供給口１５ｈ）を塞ぐ、フィラーＦの塊（ブリッジ）が生じている。

【0024】

このようなフィラーＦの塊（ブリッジ）が生じた場合、フィラーＦを均一に供給することができず、フィラーＦの供給量が少ない箇所や、フィラーＦの塊（ブリッジ）が一気に落下し、フィラーＦの供給量が多すぎる箇所が生じ得る。そのため、溶融樹脂へのフィラーＦの添加量（添加割合）を精度良く調整することができず、また、その後の混練によっても溶融樹脂へのフィラーＦの分散性（均一性）が低下してしまう。

【0025】

これに対し、本実施の形態によれば、フィラーＦ用の供給装置１５と接続された供給口１５ｈに、ブリッジ防止装置を備え付けたので、供給口１５ｈの近傍において添加するフィラーＦのブリッジ（フィラーＦの塊の生成）を防止することができ、精度よくフィラー含有の溶融樹脂（ＭＲＦ）を形成することができる。具体的には、スクリュＳへフィラーＦを所定の割合で食い込ませる（添加する）ことにより、溶融樹脂へのフィラーＦの添加量（添加割合）の精度を向上させることができ、また、その後の混練により溶融樹脂へのフィラーＦの分散性を向上させることができる。

【0026】

プレス機５は、例えば、第１型ＳＬと第２型ＳＲとを有し、これらの間の隙間に、フィラー含有の溶融樹脂ＭＲＦが注入（射出、吐出）され、型に対応した形状で固化することで、成形体が形成される（図１）。

【0027】

図２は、射出成形装置の内部構成を示す図であり、図２に示すように、シリンダ１１の内部には、スクリュＳが、駆動部１７により回転可能（回転自在）かつ前進・後退可能に挿入され内蔵されている。

【0028】

図２においては、主として、らせん状の突起（ネジ山）が設けられたフルフライト型のスクリュによりスクリュＳが構成されている。そして、スクリュＳは、複数のスクリュ部（スクリュピース）を有する。具体的には、溝の深さ（突起の高さ）が異なる複数のスクリュ部を有している。例えば、上流側（ホッパ１３側）のスクリュＳ１は、スクリュ部Ｓ１ａと、スクリュ部Ｓ１ａより溝が浅いスクリュ部Ｓ１ｂとを有している。また、下流側（吐出ノズル１９側）のスクリュＳ２は、スクリュ部Ｓ２ａと、スクリュ部Ｓ２ａより溝が浅いスクリュ部Ｓ２ｂとを有している。上流側のスクリュＳ１は、供給口１３ｈから供給口１５ｈまでに配置され、下流側のスクリュＳ２は、供給口１５ｈから上流側に配置されている。このようなスクリュ構成は、２ステージ型と呼ばれることがある。なお、ここでは、スクリュＳの先端部に、先端に向かって尖った形状の部分（ピース）が配置されている。

【0029】

樹脂ペレットＲＰの供給部（１３ｈ）に対応するスクリュ部Ｓ１ａにおいては、容積を確保するため溝の深いスクリュ部を用いることが好ましく、また、溶融した樹脂が通過するスクリュ部Ｓ１ｂにおいては、樹脂の混練性を高め、また、供給口１５ｈからの溶融樹脂の流出（ベントアップ）を防止するため、溝の浅いスクリュ部を用いることが好ましい。

【0030】

また、フィラーＦの供給部（１５ｈ）に対応するスクリュ部Ｓ２ａにおいては、溝を深くし、飢餓状態とすることが好ましく、また、溶融樹脂とフィラーＦとの混練物が通過するスクリュ部Ｓ２ｂにおいては、樹脂の混練性を高めるため、溝の浅いスクリュ部を用いることが好ましい。

【0031】

なお、図２においては、フルフライト型のスクリュ（スクリュ部）を用いたが、他の形状のスクリュ（スクリュ部）を用いてもよい。例えば、スクリュ部Ｓ２ｂにおいて、混練性を高めるため、ダルメージ型のスクリュを用いてもよい。図３は、ダルメージ型のスクリュの構成を示す図である。図３（Ｂ）および図３（Ｃ）はそれぞれ、図３（Ａ）のＢ－Ｂ断面、Ｃ－Ｃ断面に対応する。幅Ｌ_Ｆの環状凹凸が距離Ｌ_Ｔを置いて複数配置されている。凸部は、スクリュの周りに所定の間隔を置いて配置されている（図３（Ｂ））。Ｄはスクリュ径であり、Ｌはスクリュ長さである。ダルメージ型のスクリュの他、混練性の高いスクリュとしては、マドック型やピン型やスタティックミキサ―型のスクリュなどが挙げられる。特に、スクリュ部Ｓ２ｂにおいて、混練性の高いスクリュ（混練ピース、高混練ピース）を用いることにより、溶融樹脂とフィラーＦとの混練物の混練性を高めることができる。

【0032】

図４は、スクリュの駆動部の構成を示す図である。図４に示すように、スクリュＳには、スクリュＳを前進または後退させるライン駆動機構１７Ｌと、スクリュＳを回転させる回転駆動機構１７Ｒとが接続されている。また、ライン駆動機構１７ＬとスクリュＳとの間には、スクリュＳが軸方向に受ける荷重（背圧）を検知するロードセル（センサ）１７Ｓが設けられている。そして、ライン駆動機構１７Ｌと回転駆動機構１７Ｒとは、スクリュの制御部１７Ｃにより制御される。例えば、ロードセル１７Ｓからの信号に基づき、スクリュＳの前進、後退または位置の固定を制御する。

【0033】

また、樹脂ペレットＲＰの供給量および供給のタイミング（供給期間）、フィラーＦの供給量および供給のタイミング（供給期間）は、材料の制御部１５ｃで制御することができる（図２参照）。例えば、供給口１５ｈの上方にセンサ（例えば、レーザ変位計）１５ｓを設け、溶融樹脂の通過タイミングを検出することで、フィラーＦの供給のタイミングを調整してもよい。また、供給口１５ｈの近傍のシリンダに圧力センサを設け、溶融樹脂の通過に基づくシリンダに加わる圧力の変化を検出することで、フィラーＦの供給のタイミングを調整してもよい。このように、フィラーＦの供給のタイミングを図ることで、樹脂ペレットＲＰの供給量に対応した適切な量のフィラーを添加することができ、樹脂とフィラーの混合比を精度よく調整することができる。

【0034】

次いで、ブリッジ防止装置の構成について説明する。

【0035】

ブリッジ防止装置の構成、即ち、スティックＳＴの昇降機構に制限はないが、例えば、カムを用いることができる。図６は、スティックＳＴの昇降動作の一例を示す図である。図６に示すように、スティックＳＴの上端部に、軸支された回転可能なカム（円板カム）Ｒ２を接するように取り付ける。円板カムにおいては、中心から円周までの距離が一定ではなく、円板カムが回転することにより、接するスティックＳＴが周期的な上下運動を行う。なお、ここではスティックＳＴの上端部が円板Ｒ１を介して円板カムＲ２と接している。この円板Ｒ１は、中心から円周までの距離が一定である。

【0036】

また、スティックＳＴの構成材料としては、例えば、鉄などの金属、樹脂（ゴムを含む）などを用いることができる。フィラーＦの塊（ブリッジ）は強固なものではないため、樹脂などの柔軟なものでも容易にフィラーＦの塊（ブリッジ）を崩すことが可能である。

【0037】

また、図７に示すように、スティックＳＴの下端部において、円板状（平板状）の押し込み部材Ｔａを設けてもよい。図７は、スティックの他の形状を示す斜視図である。

【0038】

次いで、本実施の形態の射出成形工程について説明する。図８は、本実施の形態の射出成形工程を示す模式的な断面図である。

【0039】

まず、図８（Ａ）に示すように、樹脂ペレットＲＰをシリンダ１１の上流側のホッパ１３に対応する供給口１３ｈから供給する。供給量をＷ１とする。この際、スクリュＳの先端Ｔは、シリンダ１１の最も下流である第１位置Ｐ０に位置している。この第１位置Ｐ０において、スクリュＳを回転させる。この際、シリンダ１１内に供給された樹脂ペレットＲＰは、シリンダ１１からの熱と、スクリュＳの回転によるせん断力とにより、徐々に溶融して、溶融樹脂となり、下流に向けて搬送される。なお、ここでは、スクリュＳの回転方向は、第１方向（溶融樹脂を下流に搬送させる方向）とする。

【0040】

次いで、図８（Ｂ）に示すように、溶融樹脂（ＲＰ）が、フィラーＦ用の供給口１５ｈまで搬送された時点で、フィラーＦを供給する。供給量をＷＦ１とする。ここで、例えば、一回の吐出量分の樹脂および滞留量の樹脂（吐出後に残存している樹脂）が既に供給されている場合には、この時点で、樹脂ペレットＲＰの供給は停止されており、シリンダ１１の供給口１５ｈと供給口１３ｈとの間に位置する溶融樹脂は、供給量Ｗ１に対応する量である。そして、この供給量Ｗ１は、１回の吐出量（初回の場合には、上記滞留量を含む）に対応する量である。

【0041】

ここで、本実施の形態においては、フィラーＦ用の供給装置１５と接続された供給口１５ｈに、ブリッジ防止装置が備え付けられている。ブリッジ防止装置は、スティックＳＴと、このスティックＳＴを制御する制御装置ＳＴＣとを有する。そして、制御装置ＳＴＣにより、スティックＳＴが昇降するように動作する。

【0042】

これにより、供給口１５ｈの近傍において添加するフィラーＦのブリッジ（フィラーＦの塊の生成）を防止することができ、精度よくフィラー含有の溶融樹脂（ＭＲＦ）を形成することができる。即ち、供給量Ｗ１に対応するフィラーＦを精度よく供給することができ、また、その後の混練により溶融樹脂へのフィラーＦの分散性（均一性）を向上させることができる。

【0043】

なお、樹脂ペレットＲＰの供給の停止（停止期間）は、図８（Ａ）に示すタイミングに限られるものではない。

【0044】

さらに、スクリュＳを回転し続けると、図８（Ｃ）に示すように、溶融樹脂とフィラーＦとの混練物がシリンダ１１の下流側に搬送される。そして、図８（Ｄ）に示すように、混練物がスクリュＳの先端Ｔまで到達する。この後、混練物がスクリュＳの先端Ｔまで随時到達し、貯留量が多くなるとそれに伴い、スクリュＳの背圧が大きくなる。例えば、スクリュＳの背圧が、第１規定値（例えば、５ＭＰａ）に到達する。

【0045】

次いで、図８（Ｅ）に示すように、スクリュＳを１回の吐出量（１Ｓ）に対応する距離（第１ストローク、Ｐ０とＰ１との間、例えば、６０ｍｍ）だけ後退させる（計量工程）。このスクリュＳの後退の際、スクリュＳの回転方向は、第１方向とする。

【0046】

次いで、スクリュＳを前進させる（射出工程）。この際、スクリュＳの回転は停止した状態とする。これにより、スクリュＳの先端部に貯留されている溶融樹脂とフィラーＦとの混練物が吐出ノズルからプレス機５に向けて吐出される（図１参照）。

【0047】

なお、射出工程における１回の吐出量（１Ｓ）は、スクリュＳの先端部の混練物の貯留量より少なくてもよい。また、図８において溶融樹脂を示す網掛け領域の大きさは、本実施の形態を分かりやすく説明するためのものであり、スクリュＳやシリンダ１１との実際のスケールとの関係において異なる場合がある。例えば、スクリュＳとシリンダ１１との隙間は、例えば０．１ｍｍ～１ｍｍ程度であり、また、図８に示す全工程において、スクリュＳの先端部（少なくとも、第１ストローク間）に貯留されている混練物は充満状態である。即ち、空隙は生じない。

【0048】

プレス機（５）は、前述したように、図１に示すような第１型ＳＬと第２型ＳＲを有し、これらの間の隙間に、フィラー含有の溶融樹脂ＭＲＦが注入（射出、吐出）され、型に対応した形状で固化することで、成形体が形成される。

【0049】

このように、本実施の形態においては、射出成形装置にブリッジ防止装置を備え付けたので、供給口１５ｈの近傍において添加するフィラーＦのブリッジ（フィラーＦの塊の生成）を防止することができ、精度よくフィラー含有の溶融樹脂（ＭＲＦ）を形成することができる。具体的には、溶融樹脂へのフィラーＦの添加精度を向上させることができ、また、その後の混練により溶融樹脂へのフィラーＦの分散性（均一性）を向上させることができる。

【0050】

なお、供給量Ｗ１は、一回の吐出量に対応する量であるが、固定量である必要は無く、吐出を繰り返すうちに滞留量の変化等が生じ得るため、所定の範囲で供給量Ｗ１を調整してもよい。

【0051】

本実施の形態で用いる樹脂およびフィラーに制限はないが、例えば、以下に示すものを用いることができる。

【0052】

樹脂としては、熱可塑性樹脂を、用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどを用いることができる。これらの樹脂は、単体で用いてもよく、また、複数種類の混合物を用いてもよい。

【0053】

フィラーとしては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、天然繊維などを用いることができる。炭素繊維（炭素系材料）としては、カーボンファイバー、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン、カーボンブラックなどが挙げられる。ガラス繊維としては、シリカ、アルミナなどが挙げられる。アラミド繊維としては、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維が挙げられる。天然繊維としては、セルロース（セルロースナノファイバー含む）、ラミー、ジュート、ケナフ、バンブー、バガスなどが挙げられる。これらのフィラーは単体で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

【0054】

また、フィラーとして、表面処理を施されたものを用いてもよい。このように、表面処理を行うことにより、フィラーの解繊性が向上し、また、樹脂との親和性が良くなる。

【0055】

（実施の形態２）
本実施の形態においては、ブリッジ防止装置のスティックＳＴの昇降位置について応用例１～３に基づき説明する。

【0056】

図９は、スクリュの構成を示す部分斜視図である。図９に示すように、スクリュにはらせん状の突起（ネジ山）ＳＰが設けられている。

【0057】

（応用例１）
図１０は、本応用例におけるシリンダの供給口近傍の断面図である。

【0058】

例えば、図１０に示すように、フィラーＦが供給される供給口１５ｈにおいて、ブリッジ防止装置のスティックＳＴは、供給口１５ｈの中央部に配置することができる。ここで言う、“中央部”とは、スクリュＳの回転方向の供給口１５ｈの幅Ｗの中央位置およびその近傍を意味する。

【0059】

係る位置において、スティックＳＴの下端部は、例えば、スクリュの最外径（図１０中の２点鎖線部）まで下降させることができる。スティックＳＴの下端部の当初高さをＨＰ１とし、スクリュの最外径（図１０中の２点鎖線部）に対応する高さ（位置）をＨ０とする場合、高さＨＰ１と高さＨ０との間においてスティックＳＴの下端部を昇降させることができる。

【0060】

（応用例２）
図１１は、本応用例におけるシリンダの供給口近傍の断面図である。

【0061】

例えば、図１１に示すように、フィラーＦが供給される供給口１５ｈにおいて、ブリッジ防止装置のスティックＳＴは、供給口１５ｈの中央部からスクリュの回転方向の端部までの領域Ａ１に配置することができる。

【0062】

係る位置において、スティックＳＴの下端部は、例えば、スクリュの最外径（図１１中の２点鎖線部）まで下降させることができる。この場合、スクリュの最外径（図１０中の２点鎖線部）に対応する高さ（位置）が上記Ｈ０より低い高さＨＭ１となり、この高さＨＭ１までスティックＳＴの下端部を下降させることができる。

【0063】

なお、スティックＳＴを、供給口１５ｈの中央部からスクリュの回転方向と逆方向の端部までの領域Ａ２に配置してもよいが、この場合、スクリュの回転方向と、フィラーＦの押し込み方向とが相反する方向となり、フィラーＦを効率的に押し込む（フィラーＦをスクリュに食い込ませること）ことができない。このため、スティックＳＴは、上記領域Ａ１に配置することが好ましい。

【0064】

（応用例３）
図９に示すスクリュＳの回転とスティックＳＴの下降を同期させることにより、スティックＳＴの下端部をさらに下降させることができる。図１２は、本応用例におけるシリンダの供給口近傍の断面図および斜視図である。

【0065】

図１２（Ａ）に示すように、上記応用例２（図１１）と同様に、フィラーＦが供給される供給口１５ｈにおいて、ブリッジ防止装置のスティックＳＴを、供給口１５ｈの中央部からスクリュの回転方向の端部までの領域Ａ１に配置し、さらに、当該位置に置いて、スクリュの突起（ネジ山）ＳＰが通り過ぎた後に、スティックＳＴを下降させることで、図１１に示す高さＨＭ１より低い高さＨＭ２までスティックＳＴの下端部を下降させることができる。

【0066】

かかる状況は、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、スクリュＳの突起（ネジ山）ＳＰ間においてスティックＳＴを昇降することと対応する。

【0067】

（実施の形態３）
本実施の形態においては、フィラーＦの供給位置（フィラーＦ用の供給装置１５）とスティックＳＴの昇降位置（ブリッジ防止装置）の関係について説明する。

【0068】

（応用例Ａ）
図１３は、本応用例におけるシリンダの供給口近傍の断面図である。図１３に示すように、フィラーＦが供給される供給口１５ｈにおいて、ブリッジ防止装置のスティックＳＴを、供給口１５ｈの中央部からスクリュの回転方向の端部までの領域Ａ１に配置し、フィラーＦ用の供給装置１５であるホッパを、供給口１５ｈの中央部からスクリュの回転方向と逆方向の端部までの領域Ａ２に配置してもよい。

【0069】

（応用例Ｂ）
フィラーＦ用の供給装置１５として、押出機を用いてもよい。図１４は、本応用例におけるシリンダの供給口近傍の断面図である。図１４に示すように、供給口１５ｈと連結するカバーＣ内に、ブリッジ防止装置のスティックＳＴを配置し、カバーＣと連結するように押出機３０を配置する。

【0070】

押出機３０は、円筒状のシリンダと、シリンダの上流に配置された供給口３１ｈと、供給口３１ｈに接続されたホッパ３１とを有する。

【0071】

図１５は、フィラーＦ用の供給装置の押出機の例として２軸押出機の内部構成を示す図である。図１５（Ａ）に示すように、シリンダ３１１内には、２本のスクリュ３０Ｓが配置されており、供給口３１ｈからフィラーが供給されると２本のスクリュ３０Ｓの回転により（図１５（Ｂ）参照）、フィラーがカバーＣまで搬送される。

【0072】

図１６は、炭素繊維を示す図（写真）である。例えば、図１６に示すような乾燥した綿状のフィラーＦにおいては、前述したブリッジを起こし易く、定量的に投入し難い。これに対し、上記２軸押出機を用いた場合には、フィラーＦがスクリュ３０Ｓ間に取り込まれ強制的に前方へ搬送される。また、スクリュ３０Ｓ間において挟み込まれるため、フィラーＦがより微細化されつつ前方へ搬送される。

【0073】

また、カバーＣ内まで搬送されたフィラーＦは、ブリッジ防止装置のスティックＳＴにより、射出成形装置のシリンダ１１内に精度よく投入される（図１４）。

【0074】

（実施の形態４）
図１７は、本実施の形態におけるシリンダの供給口近傍の図である。前述したように、フィラーＦが供給される供給口１５ｈにおいては、ブリッジ防止装置のスティックＳＴおよびフィラーＦ用の供給装置１５を配置する必要がある。この際、フィラーＦの種類によっては、供給口１５ｈの大きさを変更する必要が生じ得る。

【0075】

そこで、例えば、シリンダ１１に横長の供給口１５ｈＬを設け、その一部をプレート（蓋部）で覆う。例えば、図１７（Ａ）に示す横長の供給口１５ｈＬを、上流側に穴１１Ｐｈが設けられた金属板（プレート）１１Ｐで覆う（図１７（Ｂ））。また、図１７（Ａ）に示す横長の供給口１５ｈＬを、中央部に穴１１Ｐｈが設けられた金属板（プレート）１１Ｐで覆う（図１７（Ｃ））。また、図１７（Ａ）に示す横長の供給口１５ｈＬを、下流側に穴１１Ｐｈが設けられた金属板（プレート）１１Ｐで覆う（図１７（Ｄ））。

【0076】

また、図１７（Ａ）に示す横長の供給口１５ｈＬを、下流側に径の大きい穴１１Ｐｈが設けられた金属板（プレート）１１Ｐで覆う（図１７（Ｅ））。

【0077】

このように、本実施の形態においては、金属板（プレート）１１Ｐに設ける穴の大きさや位置を変えることで、供給口の大きさや位置を容易に調整することができる。

【0078】

なお、上記においては、供給口の位置の調整や供給口のスクリュＳの延在方向の径の調整を例に説明したが、供給口の幅（即ち、スクリュＳの回転方向の径）の異なる穴が設けられた金属板（プレート）を複数準備し、供給口の幅（図１０等のＷ）を調整してもよい。

【0079】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態または実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0080】

１ 射出成形装置
５ プレス機
１１ シリンダ
１１Ｐ 金属板（プレート）
１１Ｐｈ 穴
１３ ホッパ
１３ｈ 供給口
１５ フィラー用の供給装置
１５ｃ 制御部
１５ｈ 供給口
１５ｈＬ 横長の供給口
１５ｓ センサ
１７ 駆動部
１７Ｃ 制御部
１７Ｌ ライン駆動機構
１７Ｒ 回転駆動機構
１７Ｓ ロードセル
１９ 吐出ノズル
３０Ｓ スクリュ
３１ ホッパ
３１ｈ 供給口
３１１ シリンダ
Ａ１ 領域
Ａ２ 領域
Ｃ カバー
Ｆ フィラー
ＭＲＦ フィラー含有の溶融樹脂
ＲＰ 樹脂ペレット
Ｓ スクリュ
Ｓ１ スクリュ
Ｓ１ａ スクリュ部
Ｓ１ｂ スクリュ部
Ｓ２ スクリュ
Ｓ２ａ スクリュ部
Ｓ２ｂ スクリュ部
ＳＬ 第１型
ＳＰ 突起（ネジ山）
ＳＲ 第２型
ＳＴ スティック
ＳＴＣ 制御装置
Ｔａ 押し込み部材
Ｗ 幅
Ｗ１ 供給量
ＷＦ１ 供給量

【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】

【図16】

【図17】