注塑成形方法、螺杆以及注塑成形机与流程

本发明涉及含有强化纤维的树脂的注塑成形。

背景技术：

通过含有强化纤维而提高了强度的纤维强化树脂的成形品被用于各种用途。作为通过注塑成形来得到该成形品的方法，已知在构成增塑装置的工作缸内通过螺杆的旋转使热塑性树脂熔融，在其中混合或混炼纤维后，向注塑成形机的模具注射的方法。

为了得到强化纤维所带来的强度提高的效果，期望强化纤维均匀地分散在树脂之中。为了实现均匀分散，使混合的条件严格而增强对强化纤维施加的剪切力即可，但过强的剪切力会导致强化纤维的切断。这样一来，与当初的纤维长度相比，成形后的纤维长度大幅缩短，存在得到的成形品不能满足期望的特性的可能性(专利文献1)。从而，需要选择减弱剪切力以防在混合时发生纤维的折损的注塑成形的条件，但这样一来，强化纤维不能均匀地分散在纤维强化树脂中，从而产生分布不均。另外，为了有助于强化纤维的均匀分散，也有设置向工作缸的内部强制地供给强化纤维的机构(给料器)的情况(例如，专利文献2)，但还不足以将强化纤维的块消除。尤其在强化纤维的含有量为10％以上这种高含有率的情况下，变得难以将强化纤维均匀地分散在树脂中。

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：日本特表2012-511445号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种不对强化纤维施加过度的剪切力就能够消除强化纤维的分布不均的纤维强化树脂的注塑成形方法。

另外，本发明的目的在于提供一种适于实施此种注塑成形方法的螺杆。

并且，本发明的目的在于提供一种适于实施此种注塑成形方法的注塑成形机。

用于解决课题的方案

本发明人等对强化纤维分布不均的原因进行了研究，得到了一个结论。即，在注塑成形的增塑工序中，如图5所示，在工作缸310的内部配置的螺杆300的螺纹306间的螺杆槽301中，大量强化纤维F的集合即纤维块存在于螺纹的拉侧303，而熔融树脂M存在于螺纹的推侧305。熔融树脂M的粘度比较高，熔融树脂M不能进入纤维块的内部，因此以熔融树脂M为媒介的螺杆300的旋转引起的剪切力不向纤维块的内部传递，导致纤维块不进行开纤。从而，强化纤维F以纤维块的状态被注射，因此强化纤维F在成形品中分布不均。需要说明的是，图5的(a)的空心箭头表示螺杆300旋转的方向，图5的(c)的空心箭头表示与螺杆300的旋转相伴的、螺杆300与工作缸310的轴向或者周向上的相对的移动方向。对于后述的实施方式也是同样的。

本发明人等想到了利用在注射工序中对熔融树脂M赋予极高的压力这一情况，使熔融树脂M浸渗至由强化纤维F构成的纤维块的内部。然而，仅凭这一点不足以使强化纤维F充分地开纤而分散，因此在浸渗后，借助熔融树脂M对强化纤维F赋予剪切力，由此促进强化纤维F的开纤。

即，本发明涉及一种反复进行增塑工序和注射工序的纤维强化树脂的注塑成形方法，其中，在增塑工序中，向在内部设置有螺杆的工作缸供给树脂原料和强化纤维，通过使螺杆旋转来使树脂原料熔融，从而生成含有强化纤维的熔融树脂，在注射工序中，使螺杆前进至规定的注射完成位置而赋予规定的注射压力，由此使含有强化纤维的规定量的熔融树脂从工作缸排出。

本发明的注塑成形方法的特征在于，在工作缸的内部的负载注射压力的区域设置树脂存积区域，在先前的循环的注射工序中，对占据树脂存积区域的熔融树脂赋予注射压力，在后续的循环的所述增塑工序中，对占据树脂存积区域的熔融树脂赋予剪切力。

需要说明的是，本说明书中使用的上游或下游的用语以通过螺杆输送树脂的方向为基准。

本发明优选应用于强化纤维在比树脂原料靠下游侧的位置向工作缸供给的注塑成形方法。

在本发明的注塑成形方法中，优选与螺杆在同轴上设置且在树脂存积区域内延伸的剪切赋予轴伴随着螺杆的旋转而旋转，由此赋予后续的循环的增塑工序中的剪切力。

在本发明的注塑成形方法中，优选螺杆具备：第一段，其使供给的树脂原料熔融；第二段，其与第一段相连，将熔融的树脂原料与强化纤维混合；以及第三段，其借助逆流防止部而与第二段相连，第三段具备剪切赋予轴，剪切赋予轴伴随着螺杆的旋转而旋转，由此对占据树脂存积区域的熔融树脂赋予剪切力。

该第三段的剪切赋予轴优选具备：从外周面向径向突出的螺旋状的螺纹、以及将从外周面向径向突出的多个翅片沿周向排列而成的组合体中的一方或双方。

本发明提供一种优选地应用于以上说明的注塑成形方法中的以下的螺杆。

该螺杆设置在注塑成形机的工作缸的内部，所述注塑成形机的所述工作缸在树脂的输送方向的上游侧被供给树脂原料且在下游侧被供给强化纤维，所述螺杆的特征在于，具备：第一段，其使供给的树脂原料熔融；第二段，其与第一段相连，将熔融的树脂原料与供给的强化纤维混合；以及第三段，其借助逆流防止部而与第二段相连，所述第三段具备剪切赋予轴，剪切赋予轴伴随着螺杆的旋转而旋转，由此对占据该剪切赋予轴的周围的熔融树脂赋予剪切力。

本发明提供一种优选地应用于以上说明的注塑成形方法中的以下的注塑成形机。

该注塑成形机具备：工作缸，其形成有排出喷嘴；螺杆，其在工作缸的内部设置为能够旋转并能够沿着旋转轴方向移动；树脂供给部，其将树脂原料向工作缸内供给；以及纤维供给部，其设置得比树脂供给部靠下游侧，将强化纤维向工作缸内供给。

该注塑成形机所使用的螺杆的特征在于，具备：第一段，其使供给的树脂原料熔融；第二段，其与第一段相连，将熔融的树脂原料与供给的强化纤维混合；以及第三段，其借助逆流防止部而与第二段相连，所述第三段具备剪切赋予轴，剪切赋予轴伴随着螺杆的旋转而旋转，由此对占据该剪切赋予轴的周围的熔融树脂赋予剪切力。

发明效果

根据本发明，能够提供一种不将过度的剪切力施加于强化纤维就能够消除强化纤维的分布不均的注塑成形机的螺杆。

附图说明

图1是示出本实施方式所涉及的注塑成形机的概要结构的图。

图2是示意性地示出本实施方式所涉及的注塑成形的各过程中的树脂的熔融状态的图，(a)示出增塑开始时，(b)示出增塑完成时，(c)示出注射完成时。

图3是示出本实施方式所涉及的螺杆的图，(a)是示出第二段以及第三段的主要部分的侧视图，(b)示出在注射工序时，在由强化纤维F构成的纤维块中浸渗周围的熔融树脂M的样态，(c)示出在浸渗后，通过赋予剪切力使强化纤维F分散的样态。

图4是示出本实施方式所涉及的第三段的各种方式的图。

图5示出现有的螺杆，(a)是示出第二段的主要部分的侧视图，(b)是示出由螺纹形成的螺杆槽及其附近的剖视图，(c)是示意性地示出强化纤维的块与熔融树脂的块在螺杆槽的内部分离存在的样态的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本实施方式所涉及的注塑成形机1具备合模单元100、增塑单元200、以及对上述的单元的动作进行控制的控制部50。

以下，对合模单元100的结构与动作、增塑单元200的结构与动作的概要进行说明，然后，对注塑成形机1进行的注塑成形的过程进行说明。

[合模单元的结构]

合模单元100具备：固定模板105，其固定设置在基架101上且供固定模具103安装；可动模板111，其通过使液压缸113工作而在导轨、滑动板等滑动构件107上沿图中左右方向移动且供可动模具109安装；以及多个连接杆115，其对固定模板105与可动模板111进行连结。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的一端与液压缸117的柱塞119连接。

上述的各要素按照控制部50的指示来进行必要的动作。

[合模单元的动作]

合模单元100的概要的动作如下。

首先，通过模开闭用的液压缸113的工作使可动模板111移动至图中的双点划线的位置而使可动模具109与固定模具103抵接。接下来，使各连接杆115的外螺纹部121与设于可动模板111的对开螺母123卡合，将可动模板111固定在连接杆115上。然后，提高液压缸117内的可动模板111侧的油室的工作油的压力，对固定模具103与可动模具109进行紧固。在这样进行合模之后，从增塑单元200向模具的型腔内注射熔融树脂M而成形成形品。

如后述那样，本实施方式的螺杆10是将热塑性的树脂颗粒P与强化纤维F在螺杆的长度方向上分别地供给的方式，因此螺杆10的全长或者增塑单元200的全长容易变长。因此，本实施方式在不能设置肘杆方式、在可动模板的背面具备合模缸的方式的合模装置那样的狭小空间中，通过组合具有能够设置而实现省空间化的前述结构的合模单元100，有效地将注塑成形机1的全长抑制得较短。然而，此处示出的合模单元100的结构只不过是一例，并不妨碍应用其他结构或者进行替换。例如，在本实施方式中示出液压缸113作为模开闭用的致动器，但也可以替换为将旋转运动转换为直线运动的机构与伺服电动机、感应电动机等电动机的组合。作为该转换机构，能够使用滚珠丝杠、齿轮齿条副。另外，当然也可以替换为基于电动驱动或液压驱动的肘杆式合模单元。

[增塑单元的结构]

增塑单元200具备筒型的加热缸201、在加热缸201的下游端设置的排出喷嘴203、在加热缸201的内部设置的螺杆10、供给强化纤维F的纤维供给装置213、以及供给树脂颗粒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靠下游侧的位置的排气孔206连结。

增塑单元200具备使螺杆10前进或后退的第一电动机209、使螺杆10正转或反转的第二电动机211、以及对树脂供给料斗207供给树脂颗粒P的颗粒供给装置215。上述的各要素按照控制部50的指示来进行必要的动作。

如图1以及图3的(a)所示，螺杆10在沿袭与所谓的排气式螺杆同样的双段型的设计的同时，能够增加以前没有的新段(第三段23)。具体而言，螺杆10具备设置在上游侧的第一段21、与第一段21相连且设置在下游侧的第二段22、以及与第二段22相连且设置在下游侧的第三段23。

第一段21从上游侧起依次具备供给部21A、压缩部21B以及计量部21C，第二段22从上游侧起依次具备供给部22A和压缩部22B。其中，在压缩部22B的下游侧也可以与压缩部22B连结而设置未图示的计量部。需要说明的是，图中右侧为上游侧，左侧为下游侧。对于后述的实施方式也是同样的。第三段23具备圆柱状的剪切赋予轴23A、和在剪切赋予轴23A的前端设置的三棱锥状的螺杆头23B。但是，圆柱状的剪切赋予轴23A只不过是一例，如后述那样，本发明能够采用各种方式的剪切赋予轴。

螺杆10在第一段21上设置有第一螺纹27，在第二段22上设置有第二螺纹28。

第一段21以及第二段22均设定为，供给部21A、22A处的螺纹间的螺杆槽相对较深，压缩部21B、22B处的螺纹间的螺杆槽从上游侧朝向下游侧逐渐变浅，计量部21C处的螺杆槽设定为最浅。在此，与第一段21的计量部21C相比第二段22的供给部22A的螺杆槽更深，因此从第一段21向供给部22A排出的熔融树脂M不能填满压缩部22B的螺杆槽。由此，熔融树脂M由于螺杆10的旋转而被按压至推侧305而变得分布不均。由此，在第二段22的供给部25的拉侧303产生空隙。因此，借助排气孔206而从纤维供给装置213供给的强化纤维F被分配至成为该空隙的拉侧303，因此如图5所示，熔融树脂M和强化纤维F被区分开。

第一段21使树脂原料熔融而生成熔融树脂M，并且将生成的熔融树脂M朝向第二段22输送，因此具备确保熔融树脂M的输送速度以及增塑能力的功能即可。

为了得到该功能，如图1所示，优选第一段21的第一螺纹27的螺纹间距(L1)为第二段22的第二螺纹28的螺纹间距(L2)以下，即L1≤L2成立。需要说明的是，螺纹间距(以下，仅称为螺距)是指前后的螺纹的间隔。作为一个指标，第一螺纹27的螺距L1优选为螺距L2的0.4～1.0倍，更加优选为0.5～0.9倍。

根据上述的L1≤L2成立的优选方式，第二段22的第二螺纹28的螺距L2比第一螺纹27的螺距L1大。第二段22在增塑工序中，在其后端侧接受强化纤维F的供给。若螺距L2大，则第二螺纹28之间的槽宽大，强化纤维F落下而能够填充的空隙变大。并且，在增塑工序时的螺杆10的后退时以及注射工序时的螺杆10的前进时，排气孔206被第二螺纹28遮住的次数变少。从而，即便在螺杆10的后退中或者前进中，强化纤维F的落下也不会被第二螺纹28阻止而容易连续地落入槽内。具体而言，在接受从第二螺纹28的排气孔206供给的强化纤维F的区域内的螺距L2优选为1.0×D以上，进一步优选为1.2×D以上。这样一来，在注射工序中能够使强化纤维F稳定地向螺杆10的槽内落下。需要说明的是，D是加热缸201的内径。

但是，若螺距L2变得过大，则输送熔融树脂M的力变弱，即便在通常的增塑所需的背压(5～10MPa)的程度下，熔融树脂M的输送也变得不稳定，背压使得熔融树脂M向排气孔206逆流而容易产生喷溢。从而，螺距L2优选为2.0×D以下，进一步优选为1.7×D以下。即，第二螺纹28的螺距L2优选为1.0×D～2.0×D，进一步优选为1.2×D～1.7×D。

另外，第二螺纹28的螺纹的宽度优选为螺距L2的0.01～0.3倍(0.01×L2～0.3×L2)。这是由于，若螺纹的宽度小于螺距L2的0.01倍，则第二螺纹28的强度不充分，若螺纹的宽度超出螺距L2的0.3倍，则螺杆槽宽变小，纤维容易挂在螺纹顶部而难以落入槽内。

如图3的(a)所示，逆流防止部30设置在第二段22与第三段23之间。逆流防止部30容许熔融树脂M从第二段22朝向第三段23流动，是阻止熔融树脂M反向流动的机构，具备止逆环31作为主要的构成要素。

熔融树脂M在增塑工序中经由逆流防止部30流入第三段23，在注射工序中，通过逆流防止部30防止熔融树脂M流入第二段22，同时将熔融树脂M向在固定模具103与可动模具109之间形成的型腔注射。

在本发明中，逆流防止部30的结构是任意的，可以从环式、球形止逆式等各种方式中选择。本实施方式采用环式，对概要的结构、动作如下进行说明。

止逆环31位于对第二段22与第三段23进行连结的连结轴33的周围，设置为能够沿轴向移动。止逆环31在增塑工序中与设置在下游侧的第一座圈37抵接。在第一座圈37上，形成有在与止逆环31对置的面上切出的流路38，因此熔融树脂M依次通过止逆环31与第二座圈35之间的间隙、止逆环31与连结轴33之间的间隙、以及流路38而被输送至第三段23。另一方面，当注射工序开始时，止逆环31通过与上游侧的第二座圈35抵接来封闭熔融树脂M的流路，从而防止熔融树脂M的逆流。

接下来，第三段23配置于注射工序中被赋予高压的注射压力的下游侧，通过旋转使熔融树脂M中产生回旋流而赋予剪切力。需要说明的是，被赋予高压的是在比逆流防止部30靠下游侧且在第三段23与加热缸201之间存在的熔融树脂M。

第三段23只要能实现赋予剪切力的功能则没有限制，但若轴向的尺寸短，则在加热缸201的内部，从逆流防止部30起下游侧的容积变小。从而，一次能进行浸渗以及剪切赋予的处理的熔融树脂M的量变少，因此考虑到该处理量来设定第三段23、尤其是剪切赋予轴23A的尺寸、形状。此外，优选将加热缸201的内径面与剪切赋予轴23A的外径面之间的容积V设定为满足下式(1)。在式(1)中，S为加热缸201的内径处的截面积、L为第二段22的长度(参照图3的(a))。

V＝(1/20)×L×S～(1/2)×L×S…(1)

剪切赋予轴23A部处的剪切量不仅受到螺杆10的转速的影响，还受到熔融树脂M通过剪切赋予轴23A的时间、通过距离的较大影响。通过时间受到通过剪切赋予轴23A的熔融树脂M的输送速度的影响，通过距离受到剪切赋予轴23A的长度的影响。需要说明的是，在后述那样剪切赋予轴23A具备螺纹的情况下，不仅受到剪切赋予轴23A的长度的影响，还受到螺纹间距的影响。尤其在加热缸201的内径面与剪切赋予轴23A的外径面之间的容积V(例如加热缸201的内径面与剪切赋予轴23A的外径面之间的熔融树脂M的流路截面积)小时，从第二段22流入剪切赋予轴23A的熔融树脂M的输送速度变快。此时，直至通过剪切赋予轴23A内为止的时间变短，因此在此期间从螺杆10的旋转接受剪切力的时间变短。此时若容积V小于(1/20)×L×S，则相对于在第二段中使强化块负载的剪切量而言，不能由剪切赋予轴23A赋予充分的剪切量。相反地，在加热缸201的内径面与剪切赋予轴23A的外径面之间的容积V大时，从第二段22流入剪切赋予轴23A的熔融树脂M的输送速度变慢。在该情况下，直至通过剪切赋予轴23A内为止的时间变长，因此在此期间从螺杆10的旋转接受剪切力的时间变长。此时若V大于(1/2)×L×S，则与在第二段中使强化块负载的剪断量一起赋予的剪断量变得过大，强化纤维F的折损大。

据此，容积V优选符合式(2)，进一步优选符合式(3)。

V＝(1/15)×L×S～(3/7)×L×S…(2)

V＝(1/10)×L×S～(2/5)×L×S…(3)

如图1所示，本实施方式的纤维供给装置213将双轴型螺旋给料器214设置在加热缸201上，将强化纤维F强制地向螺杆10的槽内供给。需要说明的是，当然也可以使用单轴型的螺旋给料器。

向双轴型螺旋给料器214供给强化纤维F的供给方法可以是向双轴型螺旋给料器214直接投入连续纤维、所谓的粗纱状态的纤维(以下，称为粗纱纤维)，也可以是投入预先切断为规定长度的短切原丝状态的纤维(以下，称为短切纤维)。或者，也可以将粗纱纤维和短切纤维以规定的比例混合并投入。

在要投入短切纤维的情况下，可以以粗纱纤维的状态输送至计量给料器的纤维投入口附近，在纤维投入口附近切断粗纱纤维后马上投入到上述的计量给料器。由此，在投入成形机之前，容易飞散的短切纤维不会暴露，因此能够提高操作性。

在本实施方式中，在双轴型螺旋给料器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来切断粗纱纤维，使之成为短切纤维后再向双轴型螺旋给料器214供给。

[增塑单元的动作]

增塑单元200的概要的动作如下。需要说明的是，请参照图1。

当在加热缸201的内部设置的螺杆10旋转时，从纤维供给装置213经由排气孔206供给的强化纤维F、以及从树脂供给料斗207供给的由热塑性树脂构成的颗粒(树脂颗粒P)朝向加热缸201的下游端的排出喷嘴203而被送出。需要说明的是，强化纤维F的供给开始的时刻优选为从树脂供给料斗207供给的树脂颗粒P(熔融树脂M)到达供给强化纤维F的排气孔206之后。这是因为，若在熔融树脂M到达排气孔206之前开始强化纤维F的投入，则缺乏流动性以及螺杆10的输送性的强化纤维F会闭塞螺杆槽内，妨碍熔融树脂M的输送，从而存在熔融树脂M从排气孔206溢出、或者发生螺杆10的异常磨损或破损的可能性。熔融树脂M在与强化纤维F混合之后，以规定量向合模单元100的固定模具103与可动模具109之间形成的型腔注射。需要说明的是，当然是伴随着螺杆10的如下基本动作，即，螺杆10伴随着树脂颗粒P的熔融而一边受到背压一边后退，之后前进由此进行注射。另外，并不妨碍应用在加热缸201的外侧为了进行树脂颗粒P的熔融而设置加热器等其他结构或者进行替换。

[注塑成形的过程]

具备以上的要素的注塑成形机1通过以下的过程进行注塑成形。

众所周知，注塑成形包括：合模工序，其中，闭合可动模具109与固定模具103而以高压进行合模；增塑工序，其中，将树脂颗粒P在加热缸201内进行加热、熔融而使之增塑；注射工序，其中，将增塑后的熔融树脂M向由可动模具109和固定模具103形成的型腔注射、填充；保持工序，其中，冷却直至型腔中填充的熔融树脂M固化；开模工序，其中，打开模具；以及取出工序，其中，取出在型腔内冷却固化后的成形品，按序实施上述各工序、或者并行实施上述各工序的一部分，从而完成一个循环的注塑成形。

接下来，参照图2对与本发明关联的增塑工序和注射工序依次进行说明。

[增塑工序]

在增塑工序中，从加热缸201的后方的与树脂供给料斗207对应的供给孔208供给树脂颗粒P。在增塑刚开始时，螺杆10位于加热缸201的下游，使螺杆10从其初始位置起一边旋转一边后退(图2的(a)“增塑开始”)。通过使螺杆10旋转，由此供给至螺杆10与加热缸201之间的树脂颗粒P一边接受剪切力而被加热，一边缓慢熔融且朝向下游被输送。需要说明的是，在本发明中使增塑工序中的螺杆10的旋转(方向)为正转。熔融树脂M被输送至纤维供给装置213时，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混炼、分散到熔融树脂M中而与熔融树脂M一起输送至下游。若持续供给树脂颗粒P、强化纤维F且使螺杆10持续旋转，则熔融树脂M与强化纤维F一起被输送至加热缸201的下游侧，并存积在比螺杆10靠下游侧的位置。根据在螺杆10的下游存积的熔融树脂M的树脂压力与抑制螺杆10的后退的背压之间的平衡而使螺杆10后退。然后，在存积了一次注射(1shot)所需量的熔融树脂M之后，停止螺杆10的旋转以及后退(图2的(b)“增塑完成”)。

图2将树脂(树脂颗粒P、熔融树脂M)与强化纤维F的状态区分为“未熔融树脂”、“树脂熔融”、“纤维分散”以及“纤维分散完成”这四个阶段来示出。在“增塑完成”的阶段，比螺杆10靠下游的“纤维分散完成”表示在熔融树脂M中分散有强化纤维F而供注射的状态，“纤维分散”表示伴随着螺杆10的旋转，供给的强化纤维F分散在熔融树脂M中的状态。另外，“树脂熔融”表示树脂颗粒P由于受到剪切力而缓慢地熔融的状态，“未熔融树脂”表示虽然受到剪切力但残存有熔融不足的树脂，并没有全部熔融这一状态。但是，在“纤维分散完成”的区域中，强化纤维F有时会分布不均。

[注射工序]

进入注射工序后，如图2的(c)所示，使螺杆10前进至规定的注射完成位置。此时，在螺杆10的前端部设置的逆流防止部30关闭，由此存积在比逆流防止部30靠下游的位置的熔融树脂M的压力(注射压力)上升，熔融树脂M从排出喷嘴203朝向型腔排出。该注射压力最大达到200MPa。

以后，经过保持工序、开模工序以及取出工序，完成前一循环的注塑成形，依次进行后一循环的合模工序、增塑工序。

在此，本实施方式在比逆流防止部30靠下游侧的位置设置第三段23，即使螺杆10到达注射完成位置，在比逆流防止部30靠下游侧的位置也形成有树脂存积区域，供未向型腔注射的熔融树脂M占据。该熔融树脂M(以下标记为熔融树脂Mr)优选为后续的成形循环中的一次注射所需的树脂量以上的量。另外如以下说明那样，熔融树脂Mr成为使其中含有的强化纤维F开纤的对象。

[熔融树脂的浸渗以及强化纤维的分散]

熔融树脂Mr与在注射工序中向型腔注射的熔融树脂M一起被赋予高压。该熔融树脂Mr含有强化纤维F，其中会含有以块状的状态输送至第三段23的强化纤维。然而，在本实施方式的注射工序中，如图3的(b)所示，基于注射压力的强压缩力σ各向同性地向将成为块状的强化纤维F的周围包围的熔融树脂Mr赋予。通过该各向同性的压缩力σ，使熔融树脂Mr浸渗至强化纤维F的内部。由此，强化纤维F彼此在块状的内部由熔融树脂Mr粘接，或者熔融树脂Mr作为力的传递媒介而充满块状的内部，因此从块状的外部施加的力不会由于强化纤维F间的滑动而在块状的表层附近消失，能够传递至内部。

在如以上那样实现树脂浸渗后，当对熔融树脂Mr赋予剪切力时，该剪切力沿着浸渗的熔融树脂Mr而到达块状的强化纤维F的内部，因此能促进强化纤维F的开纤。为了实现这一点，本实施方式在完成注射工序时，使第三段23的剪切赋予轴23A与螺杆10一起旋转，由此使其周围的熔融树脂Mr产生回旋流。这样一来，如图3的(c)所示，对熔融树脂Mr赋予剪切力τ，其结果是，强化纤维F的开纤得到促进而分散到熔融树脂Mr内。强化纤维F的开纤、分散如以上那样得以促进了的熔融树脂Mr成为后续的循环的注射对象。

以上的强化纤维F的开纤、分散的处理结束时，增塑单元200进入增塑工序以备下一循环的注塑成形。

在此，第三段23(螺杆10)的旋转能够由后续的循环的增塑工序中的旋转来提供。即，根据本实施方式，熔融树脂Mr的浸渗以及剪切力τ的赋予能够在注塑成形所需的工序中进行。

[本实施方式的效果]

如以上说明的那样，本实施方式在对熔融树脂Mr赋予高压缩力σ而使之浸渗入块状的强化纤维F之后，赋予剪切力τ来促进强化纤维F的开纤、分散。

从而，通过本实施方式得到的成形品中的强化纤维F得以均匀地分散。

并且，由于熔融树脂Mr浸渗入块状的强化纤维F的内部，因此即便将赋予的剪切力τ抑制得较小，也能够使强化纤维F开纤、分散。由此，就得到的成形品而言，强化纤维F的断裂被抑制为最小限度，因此容易得到期望的强度。

并且，熔融树脂Mr向块状的强化纤维F的浸渗在注射工序中进行，因此不需要为了浸渗而增加新的工序。另外，剪切力的赋予在下一循环的增塑工序中进行，因此仍然没有必要增加新的工序。由此，根据本实施方式，不增加注塑成形的循环时间而能够得到均匀地分散有强化纤维F的成形品。

以上，基于实施方式对本发明进行了说明，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够取舍选择上述实施方式中所列举的结构、或适当变更为其他的结构。

首先，剪切赋予轴23A的剖面形状不限于圆形，也可以是椭圆形(不包括圆)、多边形(三角形、四边形等)、不定形中的任一个。

另外，可以在剪切赋予轴23A的周围设置向半径方向突出的部位。通过设置突出部，能够通过使剪切赋予轴23A旋转来增大搅拌周围的熔融树脂Mr的效果。在图4中示出该突出部的几个例子。

图4的(a)示出将由螺旋状的突出部构成的螺纹24设置在剪切赋予轴23A的周围的例子。该螺纹24具备螺距，因此能够在第三段23中具有输送熔融树脂M或使之升压的能力，从而即使背压大也能够稳定地输送熔融树脂M。

螺纹的方式不限于图4的(a)的方式，例如也可以采用图4的(b)～图4的(d)所示的方式。

图4的(b)示出将螺纹24视为所谓的主螺纹24，相对于该主螺纹24设置副螺纹25的例子。该副螺纹25设定为外径比主螺纹24的外径小。此时，优选副螺纹25的两端相对于主螺纹24闭塞。若副螺纹25的两端或一端远离主螺纹24，则熔融树脂M会从其间隙泄漏，与此相对，若闭塞，则熔融树脂M能够不泄漏地越过副螺纹25的顶部而被赋予剪切力。

图4的(c)所示的例子中，局部地设有切口26，断续地设有螺纹24。若设置切口26，则能够在螺杆槽的宽度方向的中央部分与其两侧部分之间产生剪切力，因此能够促进强化纤维F的开纤。

图4的(d)所示的例子对应于设有相同规格的两个螺纹24的双螺纹。

图4的(e)中，由俯视形状为矩形且沿着剪切赋予轴23A的轴向延伸的翅片29构成突出部。该翅片29在轴向上设有多段(此处为三段)，在各段中，多片翅片29在周向上隔开规定间隔而排列设置。

翅片29不限于沿轴向延伸的例子，如图4的(f)所示，也可以设置为与轴向交叉。通过使翅片具有倾斜度(螺距)，由此能够使翅片具有熔融树脂Mr的输送力，因此能够降低剪切赋予轴23A处的树脂输送阻力。

在图4的(e)、图4的(f)所示的例子中，属于各段的翅片29的片数相等，但也可以从上游侧的段朝向下游侧的段而增加翅片29的片数。

另外，以上的实施方式对在上游侧供给树脂颗粒P，在下游侧供给强化纤维F的方法进行了说明。然而很明显，对熔融树脂Mr赋予高压缩力σ而使之浸渗于块状的强化纤维F后，赋予剪切力τ来促进强化纤维F的开纤、分散这样的本发明能够不限于该方法而实现。即，本发明能够在由注塑成形得到纤维强化树脂的各种方法中应用。

本发明的增塑单元200使纤维供给装置213以及树脂供给料斗207相对于加热缸201固定，但也可以采用在螺杆10的轴向上移动的可动式的料斗。尤其在纤维供给装置213使用多轴型的计量给料器的情况下，也可以在螺杆10的长度方向上平行地连结配置多个给料器，在增塑工序中切换供给强化纤维F的给料器来使用。具体而言，在增塑工序开始时，从在螺杆10的前端侧配置的给料器供给强化纤维F，在增塑工序中伴随着螺杆10的后退，将供给强化纤维F的给料器依次向后侧切换，以使螺杆10与排出纤维的给料器螺杆之间的相对位置不会发生变化。由此，与螺杆10的后退以及注射时的螺杆10的前进引起的加热缸201与螺杆10之间的相对位置的变化无关地，能够使强化纤维F相对于螺杆10的供给位置固定。

具体而言，能够使完成增塑时的纤维供给给料器螺杆的位置、即填充有强化纤维F的最后部的螺杆槽的位置在由于注射而前进的螺杆位置处，与下一次增塑开始时的纤维供给给料器螺杆的位置一致，因此能够向比纤维供给装置213靠下游的螺杆槽连续地供给强化纤维F，有效地防止或抑制在比纤维供给装置213靠下游的螺杆10的槽内产生未填充有强化纤维F的区域。

另外，给料器螺杆的切换方法可以是单纯的ON/OFF(接通/断开)控制，也可以使相邻的螺旋给料器的转速协同变化。具体而言，可以伴随着螺杆的后退而使下游侧的螺旋给料器的转速逐渐降低，并且使后侧的螺旋给料器的转速逐渐增加。

另外，强化纤维F向加热缸201的供给不仅限于注射工序、增塑工序，例如也可以在保压工序、注射等待工序(从增塑工序完成到注射工序开始为止的期间)中进行。在保压工序中、注射等待工序中，螺杆10不进行旋转以及前进或者后退，因此不会由于螺纹的移动而断续地封闭排气孔。因此，能够将强化纤维稳定地向螺杆10的槽内供给。

另外，向纤维供给装置213不仅可以供给强化纤维F，也可以供给混合有粉状或颗粒状的原料树脂的强化纤维F。在该情况下，即便熔融树脂M难以浸入强化纤维F间，混合的原料树脂也能够在强化纤维F的块中熔融，进入纤维束中而促进纤维束的开纤。

另外，在本发明中应用的树脂、强化纤维不受特别限定，广泛地包括聚丙烯、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的材质。需要说明的是，为了更显著地得到本发明的效果，优选以强化纤维的含量为10％以上这种高含有率的纤维强化树脂为对象。然而，若强化纤维的含有率超过60％，则由于树脂块的密度高，即便施加注射压力，熔融树脂也不能充分地浸渗入与剪切赋予轴对应的区域中的纤维的整个区域的可能性提高。因此，在本发明中应用的强化纤维的含有率优选为10％～60％，进一步优选为15％～50％。

附图标记说明：

1 注塑成形机

10 螺杆

21 第一段

21A 供给部

21B 压缩部

22 第二段

22A 供给部

22B 压缩部

23 第三段

23A 剪切赋予轴

23B 螺杆头

24 螺纹、主螺纹

25 副螺纹

26 切口

27 第一螺纹

28 第二螺纹

29 翅片

30 逆流防止部

31 止逆环

33 连结轴

35 第二座圈

37 第一座圈

38 流路

50 控制部

100 合模单元

101 基架

103 固定模具

105 固定模板

107 滑动构件

109 可动模具

111 可动模板

113 液压缸

115 连接杆

117 液压缸

119 柱塞

121 外螺纹部

123 对开螺母

200 增塑单元

201 加热缸

203 排出喷嘴

206 排气孔

207 树脂供给料斗

208 供给孔

209 第一电动机

211 第二电动机

213 纤维供给装置

214 双轴型螺旋给料器

215 颗粒供给装置

218 粗纱切割器

300 螺杆

301 螺杆槽

303 拉侧

305 推侧

306 螺纹

310 工作缸

F 强化纤维

M、Mr 熔融树脂

P 树脂颗粒