CN105008108B - 注射成形装置以及注射成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含有强化纤维的树脂材料的注射成形装置以及注射成形方法，其能够防止或者抑制强化纤维的含有量的偏差，获得稳定的成形品质。本发明的注射成形装置具备：加热工作缸(201)；螺杆(10)，其以能够旋转的方式设置在加热工作缸(201)的内部；树脂供给料斗(207)，其供给树脂颗粒(P)；以及纤维供给装置(213)，其设置在比树脂供给料斗(207)靠前方侧的位置，并向加热工作缸(201)内供给强化纤维。螺杆(10)具备：第一区段(21)，其位于后方侧，将树脂颗粒(P)熔融；以及第二区段(22)，其位于前方侧，将熔融的树脂颗粒(P)与强化纤维(F)混合，设置于第二区段(22)的第二刮板(28)的导程(L2)比设置于第一区段(21)的第一刮板(27)的导程(L1)大。

Description

注射成形装置以及注射成形方法

技术领域

本发明涉及含有强化纤维的树脂的注射成形。

背景技术

因含有强化纤维而提高了强度的纤维强化树脂的成形品在各种用途中使用。为了通过注射成形获得该成形品，在作为塑化装置的工作缸内通过螺杆的旋转使热塑性树脂熔融，向其中混揉纤维之后向注射成形装置的模具注射。

为了获得强化纤维所带来的强度提高的效果，希望强化纤维均匀地分散在树脂中。为了实现均匀分散，只要严格限制混揉的条件即可，但相反，向混揉物施加的剪切力增高，由此，强化纤维被切断。若如此，与最初的纤维长相比，成形后的纤维长大幅缩短，所得到的纤维强化树脂成形品可能无法满足所希望的特性(专利文献1)。因此，需要选择混揉时得到适度的剪切力的注射成形的条件。

另外，为了防止塑化工序中的纤维的切断，提出了如下塑化装置，其具备工作缸与螺杆，在该工作缸上分别设置有用于向工作缸供给热塑性树脂原料的供给口、用于供给纤维材料的供给口、以及用于去除树脂中所含有的气体成分的通气口(专利文献2)。

由于纤维强化树脂的塑化工序中的纤维的切断主要在塑化装置的前半部、即树脂颗粒的供给部以及压缩部产生，因此在塑化装置中，将纤维材料的供给口设置在热塑性树脂充分熔融的压缩部之后。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-56173号公报

专利文献2：日本特开平3-76614号公报

本发明的发明人已确认，通过选择注射成形的条件、所添加的强化纤维的规格，能够使强化纤维以相当的程度均匀分散。另一方面，本发明的发明人根据经验得知，特别是在使用与专利文献2所示的塑化装置类似的、分别单独具有用于供给热塑性树脂原料的供给口和用于供给纤维材料的供给口的工作缸以及螺杆进行的成形中，与均匀分散的其他区域相比强化纤维的含有量明显少的区域在纤维强化树脂成形品的非特定位置产生。在一个成形品内，若强化纤维的含有量的分布存在偏差，则产生局部强度低的位置，存在该成形品无法获得设计上的强度的顾虑，并且冷却固化时的树脂的收缩程度不稳定，存在产生大的翘曲、缩痕等成形不良的顾虑。

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供含有强化纤维的树脂材料的注射成形装置、以及注射成形方法，其能够防止或抑制强化纤维的含有量的偏差，得到稳定的成形品质。

用于解决课题的手段

本发明的发明人研究了产生强化纤维的含有量明显较少的区域的原因，其结果是，与热塑性树脂熔融后的注射工序和使热塑性树脂熔融的塑化工序有关。即，在注射工序中，在使螺杆的旋转停止的状态下使螺杆前进，将含有强化纤维的熔融树脂朝向模具排出。通常，强化纤维从设置于作为塑化装置的工作缸的上部的料斗供给，但由于螺杆的旋转停止，因此强化纤维因自重而朝向下方自然下落到螺杆的刮板间的槽中而移动。然而，强化纤维容易在原料料斗内缠绕。特别是若纤维长度为2mm以上，则开始出现难以自然下落的趋势，在纤维长度为4mm以上的情况下，若在料斗内充满有强化纤维，则强化纤维难以向螺旋槽内自然下落。因此，在刮板以高速通过而封闭料斗孔的注射工序中，纤维无法下落到螺杆内。另外，即便强化纤维穿过高速通过的刮板之间而欲下落到螺杆的槽内，由于在刮板间的槽上附着有熔融的树脂，因此该熔融树脂成为阻力，不易使强化纤维充满螺旋槽内。因此，在注射工序期间，在刮板间的槽区域、特别是螺杆的下方区域产生强化纤维的含有量少的区域。

另外，由于在塑化工序中螺杆旋转，因此刮板通过而封闭料斗孔，因此刮板成为纤维向螺杆内下落的障碍，特别是若纤维长度为2mm以上，则强化纤维在螺旋槽内的下落容易变得不稳定。因此，知晓在成形品中产生强化纤维的含有量少的区域。

本发明的纤维强化树脂的注射成形装置具备：工作缸，其在前方侧形成有排出喷嘴；(单轴的)螺杆，其以能够旋转的方式设置在工作缸的内部；树脂供给部，其向工作缸内供给树脂原料；以及纤维供给部，其设置在比树脂供给部靠前方侧的位置，并向工作缸内供给强化纤维。

本发明的螺杆具备：第一区段，其位于后方侧，将树脂原料熔融；以及第二区段，其位于前方侧，并且与第一区段连结，将熔融的树脂原料与强化纤维混合，至少在从纤维供给部供给强化纤维的纤维接收区域，设置于第二区段的第二刮板的导程L2比设置于第一区段的第一刮板的导程L1大。

在本发明中，除增大第二刮板的导程L2、即增大相邻的第二刮板之间的槽宽从而增大强化纤维能够下落而填充的空隙以外，还通过增大第二刮板的导程L2而减少纤维供给部与螺杆前端间的单位距离的刮板峰数，从而在注射工序时，螺杆前进时通气孔被第二刮板遮挡的次数变少。另外，在塑化工序时，由于纤维供给部与螺杆前端间的单位距离的刮板峰数较少，因此，通过使螺杆旋转并计量熔融树脂，从而在螺杆后退时，通气孔被第二刮板遮挡的次数减少。因此，在注射工序时的螺杆的前进中，或者塑化工序时的螺杆后退中，强化纤维的下落都不会被第二刮板阻挡而能够连续地落到槽内。

另外，通过增大第二刮板的导程L2，能够增大第二刮板区域中的熔融的树脂未附着于刮板间的槽的区域，因此，强化纤维不被附着于螺杆的树脂遮挡，而能够进入螺杆的下方。由此，特别是在供给长度为2mm以上的强化纤维的情况下，也能够防止产生强化纤维的含有量少的区域。

在本发明的注射成形机中，优选为，当将工作缸的内径设为D时，纤维接收区域中的第二刮板的导程L2为1.2×D～2.0×D，纤维接收区域中的第二刮板的宽度W2为0.01×L2～0.3×L2。

另外，在本发明的注射成形机中，优选为，第一刮板的导程L1为0.4×L2～0.8×L2。

对于本发明的第二区段而言，如以下说明那样，能够添加若干要素。

即，在本发明的注射成形机中，在第二区段中，在比壁纤维接收区域靠前端侧的部分区域或者全部区域具备不存在第二刮板的区域。

另外，在本发明的注射成形机中，第二区段在比纤维接收区域靠前端侧的规定区域具备混合机构。

另外，在本发明的注射成形机中，第二区段在比纤维接收区域靠前端侧的规定区域具备导程L3为1.2×D以下的第三刮板。

另外，在本发明的注射成形机中，将第二区段的压缩比设为1.0～2.0。

另外，在本发明的注射成形机中，第二区段的第二刮板的部分区域或者全部区域的外径D2比螺杆的最大外径Dmax小。

发明效果

根据本发明，通过增大第二刮板的导程L2，在注射工序或塑化工序中供给的强化纤维容易填充到螺旋槽内，因此，能够减少强化纤维量少的螺旋槽的区域。因此，根据本发明，能够防止在成形品内产生强化纤维的含有量少的区域。另外，由此能够获得稳定的成形质量。

附图说明

图1是示出本实施方式的注射成形装置的结构的图。

图2是示意性地示出本实施方式的注射成形的各步骤的树脂的熔融状态的图，(a)示出塑化刚开始，(b)示出塑化结束时，(c)示出注射结束时，以及(d)示出用于下一个循环的塑化开始时。

图3是示意性地示出以往的注射成形的步骤的树脂的熔融状态的图，(a)示出与图2的(c)对应的注射结束时，(b)是示出注射时的问题点的图，(c)示出与图2的(d)对应的塑化开始时。

图4示出本实施方式的注射成形，(a)与图3的(b)对应，(b)是说明本实施方式中的优选的螺旋槽的行进速度的图。

图5是示出本实施方式的螺杆的图。

图6是示出本实施方式的塑化单元的例子的图。

具体实施方式

以下，根据附图所示的实施方式详细说明本发明。

[第一实施方式]

如图1所示，本实施方式的注射成形机1具备合模单元100、塑化单元200、以及控制这些单元的动作的控制部50。

以下，对合模单元100的结构与动作、塑化单元200的结构与动作的概要进行说明，接下来，对基于注射成形机1的注射成形的步骤进行说明。

[合模单元的结构]

合模单元100具备：固定模板105，其固定在基体框架101上，并且安装有固定模具103；可动模板111，其通过液压缸113的工作而在导轨、滑动板等滑动部件107上沿图中左右方向移动，并且在该可动模板111上安装有可动模具109；以及多个连接杆115，其将固定模板105与可动模板111连结。在固定模板105上，与各连接杆115同轴地设置有合模用的液压缸117，各连接杆115的一端与该液压缸117的滑块119连接。

这些各要素按照控制部50的指示进行必要的动作。

[合模单元的动作]

合模单元100的概要动作如下所述。

首先，通过模具开闭用的液压缸113的工作使可动模板111移动至图中的双点划线的位置，使可动模具109抵接于固定模具103。接下来，使各连接杆115的外螺纹部121与设置于可动模板111的对开螺母123卡合，将可动模板111固定于连接杆115。并且，提高液压缸117内的可动模板111侧的油室的工作油的压力，将固定模具103与可动模具109紧固。在这样进行合模之后，从塑化单元200向模具的型腔内注射熔融树脂M，成形出成形品。

需要说明的是，如后所述，由于本实施方式的螺杆10采用沿螺杆长度方向分别单独供给热塑性的树脂颗粒P与强化纤维F的方式，因此，螺杆10的全长或塑化单元200的全长容易增长。因此，本实施方式示出具有能实现省空间化的上述结构的合模单元100，即，即便是无法设置肘杆方式或在可动模板的背面具备合模工作缸的方式的合模装置的狭小空间中，也能够设置该合模单元100。但是，这里示出的合模单元100的结构仅是一例，也可以应用或置换其他结构。例如，在本实施方式中，作为模具开闭用的致动器而示出了液压缸113，但也可以将模具开闭用的致动器替换为滚珠丝杠、齿条齿轮副等将旋转运动转换为直线运动的部件与伺服马达、感应马达等电动马达的组合。另外，无需言及，也可以替换为基于电驱动或液压驱动的肘杆式合模单元。

[塑化单元的结构]

塑化单元200具备筒型的加热工作缸201、设置在加热工作缸201的前方侧的排出喷嘴203、设置在加热工作缸201的内部的螺杆10、被供给强化纤维F的纤维供给装置213、以及被供给树脂颗粒P的树脂供给料斗207。纤维供给装置213与设置在比树脂供给料斗207靠前方侧的位置的通气孔206连结。

塑化单元200具备使螺杆10前进或者后退的第一电动机209、能够使螺杆10正转或者反转的第二电动机211、以及向树脂供给料斗207供给树脂颗粒P的颗粒供给装置215。这些各要素按照控制部50的指示进行必要的动作。需要说明的是，在塑化单元200中，将注射熔融树脂M的一侧作为前，将供给原料(强化纤维、树脂颗粒)的一侧作为后。

螺杆10采用与所谓的通气式螺杆相同的双区段型的设计。具体而言，采用具有第一区段21和第二区段22的设计，该第一区段21在螺杆10的后方侧具备供给部23和压缩部24，该第二区段22具备与第一区段21连结的供给部25、压缩部26。在第一区段21将树脂熔融(熔融树脂M)，在第二区段22使熔融树脂M与强化纤维F混合并分散。其目的在于，通过为了填充强化纤维F而将第二区段22的深槽部即供给部25直接或者还经由节流流路而与第一区段21的终端(前侧端)连结，从而对在第一区段21的终端部(前侧端)因压缩而成为高压的加热工作缸201内的熔融树脂M的压力进行减压。

螺杆10的第一区段21所具备的第一刮板27以及第二区段22所具备的第二刮板28满足以下条件。需要说明的是，请参照图5。

首先，第二区段22的第二刮板28的导程L2设定为比第一刮板27的导程L1大。其理由如下。第二区段22在塑化工序时以及注射工序时通过其后端侧接收强化纤维F的供给，若导程L2大，则第二刮板28之间的槽宽大，强化纤维F能够下落并填充的空隙增大。此外，若导程L2大，则在塑化工序时的螺杆10的后退时、以及注射工序时的螺杆10的前进时，通气孔206被第二刮板28遮挡的次数减少。因此，即便在螺杆10的后退中或者前进中，强化纤维F的下落也不会被第二刮板28阻挡，能够连续地使强化纤维F落到槽内。另外，虽然熔融树脂M已经进入填充强化纤维F的槽的一部分，但当塑化工序结束而螺杆10的旋转停止时，槽内的熔融树脂M因自重而向下方垂落，能够在螺杆10的上方侧的熔融树脂M与加热工作缸201的内壁面之间形成缝隙。如此，即便槽内的熔融树脂M伴随着注射工序时的螺杆10的前进而经过通气孔206，也能够使强化纤维F进入该缝隙。其结果是，能够使强化纤维F落到螺杆10的槽内。因此，若导程L2大，则即便熔融树脂M进入到槽内熔融树脂M也会因自重而向下方垂落由此能够向空的螺杆上方的空隙填充强化纤维F，对于这样的槽宽，能够无视熔融树脂M已进入的区域而使用槽宽的整个区域。因此，容易在注射工序中将强化纤维F填充到螺旋槽内。另外，增大导程L2对于抑制强化纤维F的折损是有效的。具体而言，由于能够缩短螺旋槽与螺杆前端部相距的螺旋状的槽长度，因此，能够缩短在塑化工序时因螺杆的旋转而含有强化纤维F的熔融树脂M受到螺旋槽内的回旋流动所带来的剪切力的距离或者时间。

根据以上主旨，第二刮板28的导程L2优选为1.2×D以上，进一步优选为1.4×D以上。如此，能够在注射工序中，稳定地使强化纤维F下落到螺杆10的槽内。需要说明的是，D是加热工作缸201的内径。

但是，若导程L2过大，则搬运熔融树脂M的力减弱，即便是通常的塑化所需的背压(5～10MPa)的程度，熔融树脂M的搬运也会变得不稳定，容易因背压而使得熔融树脂M向通气孔206逆流，发生弯曲(vent up)。因此，优选导程L2为2.0×D以下，进一步优选为1.7×D以下。即，优选第二刮板28的导程L2为1.2×D～2.0×D，进一步优选为1.4×D～1.7×D。

另外，第二刮板28的刮板的宽度W2设为导程L2的0.01～0.3倍(0.01×L2～0.3×L2)。若刮板的宽度W2小于导程L2的0.01倍，则第二刮板28的强度不充分，若刮板的宽度W2超过导程L2的0.3倍，则螺旋槽宽减小，纤维被刮板顶部挂住而难以落到槽内。

这里，示出了第二刮板28为一个的例子，但本发明也可以具备两个刮板。在这种情况下，优选刮板宽度为导程L2的0.01～0.15倍的窄幅刮板。

需要说明的是，不需要在第二区段22的整个区域内如上述那样使第二刮板28的导程L2比第一刮板27的导程L1大。其原因在于，只要在第二区段22中的接收从通气孔206供给的强化纤维F的区域中，增大第二刮板28的导程L2，就能够实现目的。作为准则之一，在从第一区段21和第二区段22的边界部分到第二区段22侧的至少2.0×D的范围内，增大第二刮板28的导程L2。

在第一区段21中，为了确保熔融树脂M的搬运速度以及塑化能力，使导程L1比导程L2小。优选第一区段21的第一刮板27的导程L1设为第二刮板28的导程L2的0.4～0.8倍，更优选为0.5～0.7倍。若导程L1小于导程L2的0.4倍，则第一区段21中的熔融树脂M的搬运速度变慢，容易引发滞留热劣化、气泡的产生，并且存在塑化能力小而导致生产性变差的顾虑。另外，若导程L1大于导程L2的0.8倍，则向第二区段22流入的熔融树脂M的量增多，因此，供强化纤维F填充的空隙减少，难以填充所需量的强化纤维F。

[塑化单元的动作]

塑化单元200的概略动作如下。需要说明的是，请参照图1。

当设置在加热工作缸201的内部的螺杆10旋转时，朝向加热工作缸201的前方侧的排出喷嘴203侧送出颗粒(树脂颗粒P)，该颗粒由从纤维供给装置213经由通气孔206供给的强化纤维F、以及从树脂供给料斗207供给的热塑性树脂构成。在该过程中，从搬运部被加热而逐渐开始熔融的树脂颗粒P(熔融树脂M)在与强化纤维F混揉之后，朝向形成在合模单元100的固定模具103与可动模具109之间的型腔而被注射规定量。需要说明的是，无需言及，在上述过程中伴随着如下螺杆10的基本动作：伴随着树脂颗粒P的熔融，螺杆10一边受到背压一边后退，之后前进而进行注射。另外，在加热工作缸201的外侧，也可以像设置用于使树脂颗粒P熔融的加热器等那样应用或置换其他结构。

[注射成形的步骤]

具备以上要素的注射成形机1以如下步骤进行注射成形。

如公知那样，注射成形包括以下工序：关闭可动模具109与固定模具103，以高压进行合模的合模工序；在加热工作缸201内加热树脂颗粒P，使其熔融并塑化的塑化工序；将塑化后的熔融树脂M向由可动模具109与固定模具103形成的型腔注射并填充的注射工序；将填充到型腔的熔融树脂M冷却至固化的保持工序；打开模具的开模工序；以及将在型腔内冷却固化后的成形品取出的取出工序，依次或部分同步地实施上述的各工序而完成一个循环。

接着，参照图2(a)、(b)、(c)、(d)，依次对本实施方式所涉及的塑化工序与注射工序进行说明。

[塑化工序]

在塑化工序中，从加热工作缸201的后方的树脂供给料斗207供给树脂颗粒P。在塑化开始最初，螺杆10位于加热工作缸201的前方，一边使螺杆10从其初始位置旋转一边后退(图2(a)“塑化开始”)。通过使螺杆10旋转，供给到螺杆10与加热工作缸201之间的树脂颗粒P受到剪切力，一边被加热一边逐渐熔融，朝向前方搬运。需要说明的是，在本发明中，将塑化工序中的螺杆10的旋转(朝向)作为正转。将熔融树脂M搬运至纤维供给装置213后，从纤维供给装置213供给强化纤维F。伴随着螺杆10的旋转，强化纤维F混揉、分散至熔融树脂M中，与熔融树脂M一起向前方搬运。若继续进行树脂颗粒P、强化纤维F的供给，并且继续使螺杆10旋转，则熔融树脂M向加热工作缸201的前方搬运，从螺杆排出并堆积在螺杆10的前方。通过堆积在螺杆10的前方的熔融树脂M的树脂压力与抑制螺杆10的后退的背压的平衡，使螺杆10后退。此时，虽然刮板由于螺杆10的旋转以及后退而间歇地封闭通气孔206，但是，由于螺杆10的第二区段22的第二刮板28的导程L2如前述那样设定为较大，因此，容易向螺杆10槽内填充强化纤维F。之后，在堆积了所需量的熔融树脂M时，停止螺杆10的旋转以及后退(图2(b)“塑化结束”)。

图2(b)中将树脂(树脂颗粒P、熔融树脂M)与强化纤维F的状态示意性地区别示出为“未熔融树脂”、“树脂熔融”、“纤维分散”以及“纤维分散结束”这四个阶段。在“塑化结束”的阶段中，比螺杆10更靠前方的“纤维分散结束”表示强化纤维F分散到熔融树脂M中，用于注射的状态，“纤维分散”表示所供给的强化纤维F伴随着螺杆10的旋转而向熔融树脂M分散。另外，“树脂熔融”表示树脂颗粒P受到剪切力且逐渐熔融，“未熔融树脂”表示虽受到剪切力但仍未达到熔融。

在塑化工序结束时，由于图2(b)所示的树脂熔融区域位于比供给强化纤维F的纤维供给装置213更靠后方的位置，因此在该区域的螺杆10的槽中处于未供给强化纤维F的状态。

[注射工序]

当进入注射工序时，如图2(c)所示，使螺杆10前进。若如此，在螺杆10的前端部所具备的未图示的防逆流阀关闭，从而堆积在螺杆10的前方的熔融树脂M的压力(树脂压力)上升，熔融树脂M从排出喷嘴203朝向型腔被排出。

在本实施方式中，在注射工序中也通过纤维供给装置213向加热工作缸201内供给强化纤维F。以下，对这一点进行说明。

螺杆10从图2(b)的位置前进到图2(c)的位置或者图3(a)的位置。此时，在图2(b)所示的树脂熔融区域的螺杆10的槽内未填充有强化纤维F。

以往，由于强化纤维F容易在安装于作为投入口的通气孔206的原料料斗内缠绕，因此，在沿螺杆10的长度方向排列的刮板高速且间歇地经过通气孔206而将通气孔206大致封闭的注射工序中，无法向螺杆10内填充强化纤维F。另外，即便强化纤维F穿过高速通过的刮板之间而向螺杆10的槽内下落，由于在螺杆10的周围附着有熔融树脂M，因此如图3(b)所示，从纤维供给装置213供给的强化纤维F粘在熔融树脂M上。在所供给的强化纤维F粘在螺杆10的上部的情况下，难以经过螺杆10的槽内向下方填充强化纤维F。或者，无法通过螺杆旋转而进行熔融树脂M的搬运，螺杆10的槽内的熔融树脂因重力向螺杆10的下方垂落，而堆积在螺杆10与加热工作缸201之间。因此，所供给的强化纤维F被垂落的熔融树脂M堵住，难以向螺杆10的下方填充。因此，螺杆10在图2(b)所示的树脂熔融区域的螺杆10的槽内未充分填充强化纤维F的状态下前进，在注射工序中，树脂熔融区域通过纤维供给装置213进一步向前方传递。若如此，如图3(a)所示，注射工序在加热工作缸201的下方的熔融树脂M中不含有强化纤维F的情况下就结束了。

[注射工序中的强化纤维供给]

当注射工序结束，为了进行下一个的成形循环而通过塑化单元200进行塑化时，如图3(c)所示，产生不含有强化纤维F的部分N。

需要说明的是，在供给树脂颗粒P的区域中不会产生该问题。在该区域中，由于树脂颗粒P不熔融且与树脂颗粒P熔融的温度相比螺杆10的表面温度也非常低，因此螺杆10的周围不存在熔融树脂M(图2(b)的右侧)。因此，树脂颗粒P能够通过自重流向螺杆10的槽内、特别是螺杆10的下方。

与此相对，在本实施方式中，在注射工序中通过纤维供给装置213将强化纤维F供给到螺杆内。若如此，还能够将强化纤维F送到加热工作缸201的下方。即，虽然螺杆10的刮板间歇地封闭通气孔206、或者在螺杆10的整周附着有熔融树脂M、或者熔融树脂M堆积在螺杆10的下方，但是，由于从纤维供给装置213供给规定量的强化纤维F填充至螺杆10的槽内，因此能够使强化纤维F遍及螺杆10的周围。并且，由于螺杆10的第二区段22的第二刮板28的导程L2如前述那样设定为较大，因此在螺杆10的槽内，未附着有成为强化纤维F的填充的障碍的熔融树脂M的区域大，能够更可靠地使强化纤维F遍及螺杆10的周围。

因此，如图2(d)所示，根据本实施方式，能够在比纤维供给装置213更靠前方的区域不遗漏地含有强化纤维F。

优选为，注射工序中的来自纤维供给装置213的强化纤维F的供给在注射工序的整个期间进行，但既可以像间歇供给等那样在一部分期间停止，也可以使供给速度连续或者阶段地变化。另外，为了容易且稳定地进行优质品成形，可以使用计时器(未图示)、螺杆位置传感器、以及第一电动机209以及第二电动机211所具备的旋转编码器等各种传感器，高精度地控制来自纤维供给装置213的供给的时机和供给量。

[纤维供给装置的方式]

向加热工作缸201内供给强化纤维F的纤维供给装置213能够使用螺杆式或者活塞式等的计量送料器。在这种情况下，既可以使纤维供给装置213与加热工作缸201直接连结，直接向加热工作缸201内供给强化纤维F，也可以在通气孔206处设置纤维供给用料斗205，从纤维供给装置213向纤维供给用料斗205供给强化纤维F。

在将计量送料器与加热工作缸201直接连结的情况下，由于能够通过计量送料器强制地向加热工作缸201内填充强化纤维F，因此，即便强化纤维F在通气孔206内缠绕，也能够以规定的供给量向螺杆10的槽内填充强化纤维F。由此，能够任意且容易地管理在螺杆10的槽内与熔融树脂M混合的强化纤维F的含有量(率)。另外，此时，为了进行通气孔206的清扫等维护，优选将计量送料器与加热工作缸201设为可简单地装卸的结构。

在使用螺杆式计量送料器的情况下，一根螺杆的单轴型的送料器和多根螺杆的多轴型送料器均能够使用。为了使向熔融树脂M混合的混合率成为规定值，优选为多轴型送料器，多轴型送料器能计量强化纤维F，稳定供给的搬运力强，且能够抑制强化纤维F与送料器间的打滑，特别是结构简单的双轴型送料器在成本方面和设计方面以及控制方面均优选。

因此，在本实施方式中，如图1所示，将双轴型螺旋送料器214设置于加热工作缸201，强制地向螺杆10的槽内供给强化纤维F。需要说明的是，无需言及，在与加热工作缸201直接连结的情况下也可以使用单轴型的螺旋送料器。

另外，为了增大强化纤维F表面的树脂的浸润性，也可以通过未图示的加热器对螺旋送料器进行加热。由此，螺旋送料器内的强化纤维F的温度上升，在熔融树脂M与强化纤维F接触时，熔融树脂M温度降低而固化或者粘度增大，能够防止熔融树脂M不易向强化纤维F的块中浸入的情况。由此，熔融树脂M进入到强化纤维F的纤维之间，纤维束解开，能够促进强化纤维F向熔融树脂M中分散。另外，由于通过提高强化纤维F的温度而使得熔融树脂M容易附着于强化纤维F，因此，还能够将通过塑化工序时的螺杆10搬运熔融树脂M或使熔融树脂M旋转的力、或者使熔融树脂与注射工序时的螺杆10一起前进的力用作为将强化纤维F从通气孔206导入到工作缸内的力。在这种情况下，优选为，送料器的加热温度为树脂的玻璃转化点以上、且加热工作缸的设定温度以下。由于树脂相对于金属的摩擦系数从玻璃转化点附近起急剧上升，因此，通过将强化纤维F的温度设为树脂的玻璃转化点以上，由此即便熔融树脂M的温度因与强化纤维F接触而降低，由于不低于摩擦系数大的下限值、即玻璃转化点，因此，能够增大通过熔融树脂F导入强化纤维F的导入效果。另外，通过将送料器加热温度设为加热工作缸温度以下，能够防止因熔融树脂M的过度的温度上升而出现的热劣化。

另外，在向双轴型螺旋送料器214供给强化纤维F的供给方法中，既可以直接向双轴型螺旋送料器214投入连续纤维、所谓的粗纱状态的纤维(以下称作粗纱纤维)，也可以投入预先切断为规定长度的短切原丝状态的纤维(以下称作短切纤维)。或者，也可以将粗纱纤维与短切纤维以规定的比例混合投入。在直接投入粗纱纤维的情况下，由于能够向螺杆投入未切断状态的长纤维，因此，能够在最终注射的熔融树脂中保留长纤维。在投入短切纤维的情况下，由于纤维因缠绕而相互限制，因此抑制了纤维间的滑动，送料器对纤维进行的搬运稳定。另外，在将短切纤维与粗纱纤维混合投入的情况下，能够获得得到由粗纱纤维形成的长纤维、并且因短切纤维的缠绕而带来的送料器对纤维进行的搬运稳定这两方的效果。

在投入短切纤维的情况下，也可以以粗纱纤维的状态搬运至计量送料器的纤维投入口附近，在纤维投入口附近将粗纱纤维切断，之后向上述的计量送料器投入。由此，在向投入成形机之前不会出现容易飞散的短切纤维，因此能够提高作业性。

在本实施方式中，在双轴型螺旋送料器214的纤维投入口附近设置粗纱切割器218。通过粗纱切割器218将粗纱纤维切断，形成短切纤维后供给至双轴型螺旋送料器214。

另外，粗纱切割器218使用朝向双轴型螺旋送料器214旋转的旋转式切割器。由此，能够利用切割器的旋转力将切断了的短切纤维不经由料斗等强化纤维F的存积部件地直接投入到双轴型螺旋送料器214的螺旋槽内。由此，能够在刚切断后的缠绕较少的状态下将短切纤维投入到双轴型螺旋送料器214，因此，能够使短切纤维高效地进入双轴型螺旋送料器214，能够稳定地从双轴型螺旋送料器214向螺杆10的槽内供给短切纤维。

需要说明的是，当在多轴型的送料器中使用螺杆式的计量送料器的情况下，既可以采用螺杆的刮板与槽相互啮合的所谓双轴挤压成形机式的送料器螺杆，既可以采用刮板与槽借助隔壁而独立或者无隔壁且互不干扰地独立的送料器螺杆。使用双轴挤压成形机式的送料器螺杆的情况下的螺杆的旋转方向既可以是相同方向也可以是不同方向。

另外，如图6(a)所示，还能够将单轴型螺旋送料器216与通气孔206连通而供给强化纤维F。通过单轴型螺旋送料器216，也能够强制地向螺杆10的槽内供给强化纤维F。

另外，通常，为了增强强化纤维与树脂的紧贴性，特别是有时在聚丙烯、聚乙烯等非极性树脂中含有马来酸等添加剂，但该添加剂容易在原料树脂熔融时挥发。因此，优选为，采用通气孔206不直接与外部连通的简易式或者能够实现高度气密的封闭结构，或者预先向通气孔206内封入氮气等非活性气体，以使得该添加剂的挥发成分不从通气孔206向加热工作缸201的外部漏出。从防止树脂的氧化劣化的原因、即加热工作缸201的周边空气进入加热工作缸201的内部的观点出发，优选向通气孔206内封入非活性气体。

[塑化工序时的强化纤维的供给量的确定方法]

接下来，对在塑化工序时供给的强化纤维F的供给量的确定方法的一例进行说明。

在第一步骤中，不从纤维供给装置213供给强化纤维F，仅从加热工作缸201的后方的树脂供给料斗207供给树脂颗粒P并进行塑化，在计量规定量的树脂结束后进行注射。

在第二步骤中，测定已注射的树脂的重量。

在第三步骤中，将所希望的强化纤维含有率与测定出的树脂的重量相乘，计算所希望的强化纤维重量。

在第四步骤中，根据计算出的强化纤维重量与塑化所需的时间，确定从双轴型螺旋送料器214或者单轴型螺旋送料器216向加热工作缸201供给的单位时间的强化纤维F供给量。

在第五步骤中，使在第四步骤中计算出的塑化工序时从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量或供给速度的基准值与校正系数相乘，确定塑化工序时从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量的运转条件值。

此时，也可以与螺杆10的转速或者后退速度同步地控制从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量。另外，在多区段控制塑化工序的螺杆10的转速的情况下，使转速与校正系数相乘而确定强化纤维F的供给量的运转条件值，每当切换转速时还切换从送料器供给的强化纤维F的供给量。

需要说明的是，上述校正系数既可以通过理论求出，也可以根据实验求出。另外，在对塑化工序中的螺杆10的转速进行多区段控制的情况下，既可以针对各转速分别设定校正系数，也可以将校正系数设为相同值。

另外，通过螺杆10的后退，从而从原料料斗到螺杆前端的距离、即所谓的有效螺杆长度缩短。由此，因螺杆旋转而形成的原料树脂的搬运力降低，因此螺杆后退速度随着螺杆10的后退量而降低。此时，在螺杆10内搬运的熔融树脂M的流量也降低。若在螺杆10内的熔融树脂M的搬运流量降低的情况下也以恒定值供给强化纤维F，则存在螺杆10内的熔融树脂M所含有的强化纤维F的含有率大于所希望的值的顾虑。由于该熔融树脂M的搬运流量与螺杆10的后退速度大致成比例，因此，通过使从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量与螺杆10的后退速度同步地变化，能够维持所希望的强化纤维F的含有率。另外，也可以考虑从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量相对于螺杆10的后退速度的检测时机的时间上的速度差，而控制从送料器供给的强化纤维F的供给量。众所周知，对于螺杆后退而言，根据从纤维供给部的下游即螺杆前端排出的熔融树脂M的流量来确定螺杆后退速度。但是，从螺杆前端排出的熔融树脂M的流量是从供给强化纤维F的螺杆10的大致中央部到下游的流量。即，螺杆前端部的熔融树脂M的流量是从强化纤维F的供给部观察时过去已经通过的树脂的流量。因此，螺杆10的后退是由于该过去已经通过的树脂的流量而产生的结果。即，由于在螺杆10的后退量大的情况下如上所述螺杆后退速度降低，因此在强化纤维F的供给部的螺杆10内输送的熔融树脂的流量有时比螺杆的前端部的流量少。因此，若即时地将从送料器供给的强化纤维F的供给量控制为螺杆后退速度，则存在强化纤维F的供给部中的强化纤维F相对于熔融树脂M的含有率大于所希望的含有率的情况。与此相对，通过考虑从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量相对于螺杆10的后退速度的检测时机的时间上的速度差，而控制从送料器供给的强化纤维F的供给量，由此能够使强化纤维F成为所希望的含有率。作为考虑该时间上的速度差的方法，控制部50可以预先通过测定而得到一个循环中的螺杆后退速度的程序，以该程序为基础而制作相对于螺杆的后退速度在时间上追溯的方式的、从送料器供给的强化纤维F的供给程序，由此来控制双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216。

[注射工序时的强化纤维的供给量的确定方法]

接下来，说明在如上述那样强制地向螺杆10的槽内供给强化纤维F的情况下，注射工序时从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量的确定方法的一例。

作为第一步骤，根据通过未图示的螺杆位置传感器检测到的螺杆10的位置变化信息计算塑化工序中的螺杆10的后退速度。

在第二步骤中，计算注射工序中的螺杆的前进速度与在第一步骤中计算出的螺杆10的后退速度之比。在对注射工序进行多区段速度控制的情况下，计算在第一步骤中计算出的塑化工序时的螺杆10的后退速度与各速度之比。

在第三步骤中，使在第二步骤中计算出的塑化工序与注射工序的螺杆10的后退速度之比、与根据上述要领确定并预先设定以使得成形品具有所希望的纤维含有率的在塑化工序时从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量或供给速度相乘，计算在注射工序时从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量或供给速度的基准值。

在第四步骤中，使在第三步骤中计算出的注射工序时从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量或供给速度的基准值与校正系数相乘，确定注射工序时从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量的运转条件值。在对注射工序进行多区段速度控制的情况下，使各速度与校正系数相乘，确定强化纤维F的供给量的运转条件值，每当切换注射速度时也切换从送料器供给的强化纤维F的供给量。需要说明的是，所述的校正系数既可以根据理论求出也可以基于实验求出。另外，在对注射工序进行多区段速度控制的情况下，既可以针对各速度分别单独地设定校正系数，也可以将校正系数设定为相同值。

另外，对于从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量而言，既可以不使用校正系数而直接确定强化纤维F的供给量，或者也可以通过实验求出成形品内的强化纤维的含有分布偏差，根据实验结果，以成形品内的强化纤维的含有分布偏差处于所希望的含有率允许范围的方式，确定注射行程中从双轴型螺旋送料器214向螺杆10供给强化纤维F的供给量的运转条件值。

需要说明的是，注射工序时从双轴型螺旋送料器214或单轴型螺旋送料器216供给的强化纤维F的供给量的确定方法只要不脱离本发明的主旨，也能够取舍选择上述的确定方法或适当地变更为其他方法。

另一方面，在使用纤维供给用料斗205的情况下，作为纤维供给装置213，例如如图6(b)所示，能够使用带式送料器217。通过调节带式送料器217的搬运速度，能够将强化纤维F向纤维供给用料斗205供给规定量(图6(b))。

这里，在从纤维供给装置213向纤维供给用料斗205供给强化纤维F的情况下，通过限制为强化纤维F在通气孔206内不缠绕的程度的供给量，具体而言限制为不充满通气孔206的程度的强化纤维F的供给量，由此能够不堵塞通气孔206而向螺杆10内填充强化纤维F。由此，能够不对强化纤维F施加负荷地将强化纤维F供给到螺杆10的槽内，因此能够抑制向螺杆10的槽内投入之前的纤维折损。

[第二实施方式]

在本实施方式中，为了使用第一实施方式的注射成形机1更顺畅地进行强化纤维F的供给，在注射工序期间使螺杆10反转。以下，以与第一实施方式的不同之处为中心进行说明。

以往，在注射工序期间使螺杆10的旋转停止。然而，仍存在无法顺畅地供给强化纤维F的情况。即，即便使用第一实施方式所示的纤维供给装置213，在纤维供给装置213的供给力小的情况等之下，强化纤维F无法克服螺杆10的槽内的树脂阻力，在注射工序期间无法向螺杆10的下方填充强化纤维F。

与此相对，根据在注射工序中使螺杆10反转的本实施方式，如图4(a)所示，通过使螺杆10反转，贴在熔融树脂M上的强化纤维F也一边被压入到螺杆10的槽内，一边朝向加热工作缸201的下方搬运。或者，通过使螺杆10旋转从而堆积在螺杆10的下方的熔融树脂M在螺杆10的槽内被搬运，能够在螺杆10的下方的槽内产生供强化纤维F进入的缝隙。因此，通过使螺杆10一边前进一边反转，能够使强化纤维F遍及螺杆10的周围。在此期间，也能够将强化纤维F混揉到熔融树脂M中。因此，根据第二实施方式，在比纤维供给装置213靠前方的区域中不遗漏地含有强化纤维F。

需要说明的是，虽然优选注射工序中的螺杆10的旋转在注射工序的整个期间进行，但也可以间歇地反转等，使螺杆10的旋转在部分期间停止，也可以交替切换反转与正转，或使旋转速度连续或阶段性地变化。另外，为了容易且稳定地进行优质品成形，也可以使用未图示的计时器、螺杆位置传感器、第一电动机209以及第二电动机211所具备的旋转编码器等各种传感器高精度控制螺杆10的反转旋转的时机与速度。

使螺杆10反转的优选条件如下所示。需要说明的是，为了实现优选条件，控制部50只要同步控制使螺杆10前进或者后退的第一电动机209和使螺杆10正转或者反转的第二电动机211即可。

在使螺杆10反转的情况下，将使螺杆10前进的速度(前进速度)设为V1，将使螺杆10反转的速度(旋转速度)设为V2。另外，将螺杆10的第二刮板28的导程角设为θ1。在这种情况下，如图4(b)所示，优选使由前进速度V1与根据旋转速度V2规定的螺旋槽的行进速度V3所成的角度θ2与导程角θ1一致。只要满足该条件，就能够使第二刮板28相对于从纤维供给装置213供给强化纤维F的通气孔206的相对位置(或者是从通气孔206观察时的第二刮板28的位置)恒定。若如此，能够将强化纤维F均匀且连续地压入到螺杆10的槽。

前进速度V1与旋转速度V2能够以如下方式确定，另一方面，由于导程角θ1是已知的，因此能够通过调节前进速度V1与旋转速度V2来设定优选条件。

D2＝螺杆10的第二刮板28的外径(mm)；

aD2＝螺杆10的第二刮板28的导程L2(mm)；

nD2＝注射行程(mm)；

注射时间＝t(sec)；

通过采用上述方式，表示为tanθ1＝aD2/πD2、tanθ2＝V1/V2，因此θ1＝θ2时的反转速度V20为，V20＝πV1/a。

需要说明的是，螺杆10中的与通气孔206的投影面对应的区域构成本发明的纤维接收区域。

作为其他优选条件，若将塑化工序时的螺旋槽的行进速度设为V4，可以使螺旋槽的行进速度V3的大小与行进速度V4相同，但朝向相反(180°反转)。若如此，能够供给与塑化工序中向螺旋槽供给的强化纤维F等量的强化纤维F。

另外，在高速前进的注射工序中，需要由基于电动私服马达的驱动等高精度的驱动控制系统将螺杆10的前进速度V1与旋转速度V2控制为θ1＝θ2。但是，在液压驱动等不具有高精度的驱动控制系统的注射成形机中，也可以通过螺杆10的反转速度进行旋转控制，以使得位于通气孔206的投影区域、即能够从通气孔206观察到的螺杆10的第二刮板28在注射工序中移动不超过第二刮板28的一个导程的长度。

使螺杆10反转而能够从通气孔206观察到的螺杆10的第二刮板28在注射工序中移动不超过第二刮板28的一个导程的长度的螺杆10的反转速度能够以如下方式求出。

螺杆10以前进速度V1前进第二刮板28的一个导程的时间t0表示为，t0＝aD/V1。

在时间t0的期间内能够从通气孔206观察到的螺杆10的第二刮板28的位置视为不变的反转速度是在时间t0期间内螺杆转一圈的速度。并且，这是θ1＝θ2时的速度，即V20。

若在时间t0的期间内螺杆10旋转两圈，则发现能够从通气孔206观察到的螺杆10的第二刮板28在注射工序中向后方移动第二刮板28的一个导程长度。

因此，在时间t0的期间内螺杆旋转两圈的反转速度V21表示为，V21＝2×V20。

另外，若在时间t0的期间内螺杆10仅旋转半圈，则发现能够从通气孔206观察到的螺杆10的第二刮板28在注射工序中向前方移动第二刮板28的一个导程长度。

因此，在时间t0的期间内螺杆10旋转半圈的反转速度V22表示为，V22＝V20/2。

因此，能够从通气孔206观察到的螺杆10的第二刮板28在注射工序中的移动量为一个导程长度以下的、螺杆10的反转速度范围是，在时间t0的期间内螺杆旋转半圈的反转速度以上、并且在时间t0的期间内螺杆10旋转两圈的反转速度以下。

若如此，能够从通气孔206观察到的螺杆10的第二刮板28的注射工序中的移动量为一个导程长度以下的、螺杆10的旋转速度V2的范围是，V21＝V20/2≤V2≤V22＝2×V20。

因此，通过在πV1/2a≤V2≤2πV1/a的范围内进行运转，能够使通过通气孔206的下方的螺旋槽作为连续的槽而与通气孔206对置，因此能够防止或者抑制产生未填充有强化纤维F的区域。

另外，若使真空泵等负压产生装置与通气孔206连通而使通气孔206的内部成为负压，则能够将与强化纤维F一起进入到加热工作缸201的内部的外部气体、或者来自树脂以及树脂的添加剂的挥发气体向加热工作缸201的外部排出，因此能够防止银条、空隙、以及树脂的氧化劣化所导致的黑点异物等成形不良、模具的污染。另外，为了将与强化纤维F一起进入到加热工作缸201的内部的外部空气、或者来自树脂以及树脂的添加剂的挥发气体向加热工作缸201的外部排出，也可以在比用于供给强化纤维F的通气孔206靠前方的位置，还设置从加热工作缸201的外周面到达内周面的贯通孔。

以上，根据实施方式对本发明进行了说明，但只要不脱离本发明的主旨，也可以取舍选择上述实施方式中列举的结构，或将其适当变更为其他结构。

例如，对于螺杆10而言，能够单独使用图5(b)～(e)所示的方式，或通过取舍选择而组合使用图5(b)～(e)所示的方式。

图5(b)所示的螺杆10在第二区段22中的螺杆10的前端侧设置有不存在刮板的区域A1。在区域A1中，加热工作缸201的内径面附近的含有强化纤维F的熔融树脂M不会因在螺杆旋转时被刮板刮取沿着刮板的侧面向螺旋槽底方向流动，而产生螺旋槽内的槽宽方向的回旋。因此，未对强化纤维F施加回旋流动所带来的剪切力，因此抑制了折损。需要说明的是，图5(b)所示的区域A1在螺杆10的前端侧连续地设置，但也可以间隔地分开设置在多个位置。

图5(c)所示的螺杆10在第二区段22中的螺杆10的前端侧设置有具备混合机构的区域A2。在通过该区域A2的过程中，能够促进熔融树脂M中所含有的强化纤维F的解纤、分散。

图5(d)所示的螺杆10在第二区段22中的螺杆10的前端侧设置有比导程L2小的导程L3的区域。通过这样做，螺杆前端部的作为螺杆式泵的升压能力增大，因此，容易克服螺杆背压(前端部树脂压)将熔融树脂M向前端侧搬运。导程L3在1.2×D以下。

图5(e)示出减小第二区段22的压缩比，具体而言设为1.0～2.0的螺杆10。通过将第二区段22的压缩比抑制为较小，从而将螺杆前端部的压力抑制为较低，因此，即便是升压能力较低的导程大的第二刮板28，也容易进行熔融树脂M的搬运，能够增大螺旋槽内的熔融树脂M的搬运速度。由此，混合到熔融树脂M中的强化纤维F在螺旋槽内受到剪切的时间缩短，因此能够抑制强化纤维F的折损。

另外，虽然省略图示，但第二区段22的第二刮板28的外径(D2)能够设为比螺杆10的最大外径(Dmax)小。若如此，由于能够在第二刮板28的外周与加热工作缸201的内周之间形成缝隙，因此所供给的强化纤维F能够进入该缝隙，因此能够容易地将强化纤维F向加热工作缸201内填充。另外，能够防止强化纤维F夹在螺杆10的刮板顶部与加热工作缸201的内径面之间而折损。另外，通过塑化工序中的螺杆10的旋转，存在于螺杆10旋转方向的前方即挤压侧的刮板侧面附近的熔融树脂M越过第二刮板28向后方的螺旋槽逆流。因此，通过第二刮板28使熔融树脂M提前向存在于该旋转方向的后方即牵拉侧的刮板侧面附近的强化纤维F的块中浸入，对于强化纤维F的分散是有效的。

另外，第二实施方式所示的注射工序时的螺杆10的旋转不局限于反转，即便是正转，也能够使位于螺杆10的下方的槽区域相位置换到与通气孔206对置的位置。因此，能够获得与上述的实施方式相同的能够减少未填充有强化纤维F的区域的效果。

然而，在注射工序时螺杆10反转的情况下，螺杆10的前端部的槽内的熔融树脂M因螺杆10的反转而向后部侧逆流搬运，由此螺杆10的前端部的熔融树脂M的压力降低。此时，根据树脂种类、反转条件的不同，有时在熔融树脂M中产生气泡并出现在成形品表面，导致成形不良。但是，在注射工序时使螺杆10正转的情况下，不会降低螺杆10的前端部的压力，还能够获得能够向通气孔206下部的螺杆10的槽内填充强化纤维F的效果。

需要说明的是，在因该螺杆10的正转所带来的螺杆10的前端部的熔融树脂M的压力上升而导致螺杆10的前端部所具备的未图示的防逆流阀的关闭延迟的情况下，认为在螺杆10的前进开始之后延迟正转开始是有效的。作为螺杆10的正转开始的延迟控制，可以考虑检测计时器的时间已到、螺杆10的前进量达到规定值、用于进行注射的电动马达扭矩、液压力达到规定值等方式。

在本发明的塑化单元200中，将纤维供给装置213以及树脂供给料斗207固定于加热工作缸201，但也可以采用在螺杆10的轴向上移动的可动式的料斗。特别是在纤维供给装置213中使用多轴型的计量送料器的情况下，也可以在螺杆10的长度方向上平行地连结配置多个送料器，在塑化工序中切换使用供给强化纤维F的送料器。具体而言，也可以采用如下方式，即，在塑化工序开始时，从配置在螺杆10的前端侧的送料器供给强化纤维F，随着在塑化工序中螺杆10后退，使供给强化纤维F的送料器依次向后方侧切换，以使得螺杆10与排出纤维的送料器螺杆的相对位置不变。由此，无论是否发生螺杆10的后退以及注射时的螺杆10的前进所导致的、加热工作缸201与螺杆10的相对位置的变化，都能够使相对于螺杆10的强化纤维F的供给位置恒定。

具体而言，由于能够使塑化结束时的纤维供给送料器螺杆的位置、即填充有强化纤维F的最后部的螺旋槽的位置在因进行注射而前进的螺杆位置，与下一次的塑化开始时的纤维供给送料器螺杆的位置一致，因此，能够通过纤维供给装置213向前方的螺旋槽连续地供给强化纤维F，对于防止或抑制在比纤维供给装置213靠前方的螺杆10的槽内产生未填充有强化纤维F的区域是有效的。

另外，送料器螺杆的切换方法既可以采用简单的开启/关闭控制，也可以使相邻的螺旋送料器的转速协同变化。具体而言，也可以伴随着螺杆的后退使前方侧的螺旋送料器的转速逐渐降低，并且使后方侧的螺旋送料器的转速逐渐增加。

另外，强化纤维F向加热工作缸201的供给不仅在注射工序、塑化工序中进行，也可以在例如保压工序、注射等待工序(从塑化工序结束到注射工序开始期间)中进行。在保压工序中、注射等待工序中，由于螺杆10不进行旋转以及前进或后退，因此，不会因刮板的移动而间歇地封闭通气孔。因此，能够稳定地将强化纤维供给到螺杆10的槽内，故而能够缩小图2(b)所示的未填充有强化纤维F的树脂熔融区域。

另外，不仅可以向纤维供给装置213供给强化纤维F，也可以供给将粉状或颗粒状的原料树脂混合而成的强化纤维F。在这种情况下，即便熔融树脂M不易向强化纤维F间浸入，混合的原料树脂也会在强化纤维F的块中熔融，能够进入到纤维束中从而促进纤维束的解纤。另外，由于在强化纤维F的纤维之间、或者在强化纤维F与送料器之间，夹有粉状或颗粒状的原料树脂，因此抑制了强化纤维F的纤维间的滑动、或者强化纤维F与送料器之间的滑动，基于送料器的纤维的搬运稳定。

另外，应用于本发明的树脂、强化纤维不特别限定，广泛包括：聚丙烯、聚乙烯等通用树脂；聚酰胺、聚碳酸酯等工程塑料等公知的树脂；以及玻璃纤维、碳纤维、竹纤维、麻纤维等公知的强化纤维等公知材料。

附图标记说明

1：注射成形机

10：螺杆

21：第一区段

22：第二区段

23、25：供给部

24、26：压缩部

27：第一刮板

28：第二刮板

50：控制部

100：合模单元

103：固定模具

109：可动模具

111：可动模板

113：液压缸

115：连接杆

117：液压缸

200：塑化单元

201：加热工作缸

205：纤维供给用料斗

206：通气孔

207：树脂供给料斗

209：第一电动机

211：第二电动机

213：纤维供给装置

214：双轴型螺旋送料器

215：颗粒供给装置

216：单轴型螺旋送料器

217：带式送料器

218：粗纱切割器

F：强化纤维

L1、L2、L3：导程

M：熔融树脂

P：树脂颗粒

Claims (17)

1.一种纤维强化树脂的注射成形装置，其特征在于，

具备：

工作缸，其在前方侧形成有排出喷嘴；

螺杆，其以能够旋转以及在旋转轴方向上移动的方式设置在所述工作缸的内部；

树脂供给部，其向所述工作缸内供给树脂原料；以及

纤维供给部，其设置在比所述树脂供给部靠前方侧的位置，并向所述工作缸内供给强化纤维，

所述螺杆具备：

第一区段，其位于后方侧，将所述树脂原料熔融；以及

第二区段，其位于前方侧，并且与所述第一区段连结，将熔融的所述树脂原料与所述强化纤维混合，

至少在从所述纤维供给部供给所述强化纤维的纤维接收区域内，设置于所述第二区段的第二刮板的导程L2比设置于所述第一区段的第一刮板的导程L1大，

当将所述工作缸的内径设为D时，所述纤维接收区域中的所述第二刮板的所述导程L2为1.2×D～2.0×D，

所述纤维接收区域中的所述第二刮板的宽度W2为0.01×L2～0.3×L2，

所述第一刮板的所述导程L1为0.4×L2～0.8×L2。

2.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

在注射工序中，从所述纤维供给部向所述工作缸内供给规定量的所述强化纤维。

3.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

所述第二区段在比所述纤维接收区域靠前端侧的部分区域或者全部区域不具备所述第二刮板。

4.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

所述第二区段在比所述纤维接收区域靠前端侧的规定区域具备混合机构。

5.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

所述第二区段的比所述纤维接收区域靠前端侧的规定区域中的所述第二刮板的导程L3为1.2×D以下。

6.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

所述第二区段的压缩比是1.0～2.0。

7.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

所述第二区段的所述第二刮板的外径D2比所述螺杆的最大外径Dmax小。

8.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

所述注射成形装置具备对从所述纤维供给部供给的所述强化纤维进行加热的加热机构。

9.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

从所述纤维供给部供给的所述强化纤维是粗纱状态的强化纤维或短切原丝状态的强化纤维中的任一方、或者是将粗纱状态的强化纤维与短切原丝状态的强化纤维混合而成的强化纤维。

10.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

从所述纤维供给部供给的所述强化纤维混合含有粉状或颗粒状的所述树脂原料。

11.根据权利要求1所述的注射成形装置，其中，

所述第二刮板为两个刮板。

12.根据权利要求11所述的注射成形装置，其中，

所述第二刮板的刮板宽度W2为0.01×L2～0.15×L2。

13.一种注射成形方法，其特征在于，

向权利要求1至12中任一项所述的注射成形装置的所述树脂供给部供给所述树脂原料，

向所述纤维供给部供给粗纱状态的强化纤维或短切原丝状态的强化纤维中的任一方、或将粗纱状态的强化纤维与短切原丝状态的强化纤维混合而成的强化纤维，并且，从所述纤维供给部向设置于所述螺杆的所述第二区段的第二刮板的导程L2部供给所述强化纤维，而成形出纤维强化树脂，所述第二刮板具有比设置于所述螺杆的所述第一区段的第一刮板的导程L1大的刮板导程。

14.根据权利要求13所述的注射成形方法，其中，

至少在塑化工序与注射工序中供给所述强化纤维，而成形出所述纤维强化树脂。

15.根据权利要求13或14所述的注射成形方法，其中，

从所述纤维供给部供给的所述强化纤维被加热。

16.根据权利要求13或14所述的注射成形方法，其中，

从所述纤维供给部供给的所述强化纤维混合含有粉状或颗粒状的所述树脂原料。

17.根据权利要求13或14所述的注射成形方法，其中，

根据塑化工序中的螺杆的转速或者螺杆的后退速度的变化来控制从所述纤维供给部供给的所述强化纤维的供给量。