專利名稱：注塑成形用塑化螺桿及使用了該螺桿的注塑成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在前端部設(shè)有用于對(duì)熔融不充分的樹脂的塊狀物進(jìn)行攪拌的攪拌器的注塑成形用塑化螺桿及具備該注塑成形用塑化螺桿的注塑成形方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及在前端部設(shè)有用于對(duì)熔融不充分的樹脂的塊狀物進(jìn)行攪拌的攪拌器的注塑成形用塑化螺桿及具備該注塑成形用塑化螺桿的注塑成形方法。
背景技術(shù)：
使由熱塑性樹脂構(gòu)成的原料熔融而向模具注塑的注塑成形機(jī)在注塑工作缸的內(nèi)部收容有螺桿而構(gòu)成。并且，作為該螺桿，廣泛地使用在被驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的軸的周面上呈螺旋狀地設(shè)有葉片狀的螺紋的螺桿。根據(jù)這種螺桿，向注塑工作缸的內(nèi)部供給的固體狀的熱塑性樹脂原料從旋轉(zhuǎn)的螺桿承受剪切力，由此熔融及塑化并同時(shí)混練。并且,熔融的熱塑性樹脂在螺桿的前端部，積存在注塑工作缸的內(nèi)部，之后，由于螺桿沿著軸向前進(jìn)，而向模具注塑。在此，通常在螺桿的前端部設(shè)有能夠沿著軸向移動(dòng)的被稱為擋圈的熱塑性樹脂的止回閥。然而，為了提高成形品的機(jī)械特性，廣泛地進(jìn)行在熱塑性樹脂中含有強(qiáng)化纖維的情況。并且，在將含有強(qiáng)化纖維的熱塑性樹脂通過上述螺桿進(jìn)行注塑成形時(shí)，若由于螺桿進(jìn)行的塑化及攪拌而強(qiáng)化纖維發(fā)生過大的折損，則成形品的品質(zhì)會(huì)出現(xiàn)問題。因此，以往提出一種能夠減少強(qiáng)化纖維的折損的低剪切型螺桿(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。該專利文獻(xiàn)I的螺桿具有如下的3點(diǎn)特征。第一，螺紋頂部的厚度相對(duì)于螺桿的直徑而形成為O. 2 O. 4倍的大小。第二，在螺桿的前端側(cè)，在螺紋頂部朝向螺桿的徑向形成有1_以下的高低差。第三，擋圈的移動(dòng)行程為5mm 20mm。然而，根據(jù)專利文獻(xiàn)I的螺桿，雖然能夠減少強(qiáng)化纖維的折損，但由于是低剪切型，因此與使用一般的樹脂成形用的螺桿的情況相比，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)化纖維的熱塑性樹脂中的解纖及分散劣化這樣的所謂分散不足的問題。因此，作為防止該分散不足的問題的手段，近年來使用了具備2條螺紋的所謂雙螺紋螺桿(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。該雙螺紋螺桿在螺桿的軸向整個(gè)長(zhǎng)度上設(shè)置主螺紋，并且在相鄰的主螺紋之間設(shè)置比之高度低的副螺紋。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，除了主螺紋之外也利用副螺紋來攪拌熱塑性樹脂，因此能促進(jìn)熱塑性樹脂中的強(qiáng)化纖維的分散。然而，在專利文獻(xiàn)2記載的雙螺紋螺桿中，副螺紋的前端與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間的間隙厚度形成為恒定的大小。因此，若較小地設(shè)定該間隙厚度，則在從原料投入口(料斗)投入之后不久的螺桿后端部，熱塑性樹脂的軟化不充分，因此熱塑性樹脂堵塞在副螺紋的徑向前端與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間，會(huì)發(fā)生塑化不良(樹脂搬運(yùn)不良)。而且，在熱塑性樹脂的軟化不充分的螺桿的后端部，熱塑性樹脂自身變形，而無法吸收從螺桿承受的剪切力。因此，在副螺紋的徑向前端與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間，若熱塑性樹脂承受大的剪切力，則剪切力原封不動(dòng)地傳播至強(qiáng)化纖維，強(qiáng)化纖維會(huì)發(fā)生過大的折損。需要說明的是，在本發(fā)明中，在螺桿的樹脂搬運(yùn)中，將上游的料斗側(cè)表示為螺桿后端部(或螺桿后端側(cè))，將下游側(cè)表示為螺桿前端部(或螺桿前端側(cè))。另一方面，若較大地設(shè)定間隙厚度，則能夠抑制螺桿后端部的強(qiáng)化纖維的折損，但對(duì)于溫度上升而充分軟化的螺桿前端部的熱塑性樹脂，在副螺紋的徑向前端與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間負(fù)載的剪切力及拉伸力由軟化的熱塑性樹脂的變形所吸收，因此對(duì)于在該內(nèi)部浮游的強(qiáng)化纖維而無法有效地負(fù)載。因此，熱塑性樹脂含有的強(qiáng)化纖維會(huì)產(chǎn)生解纖不良或分散不良。然而，通常作為防止螺桿具有的分散不足的問題的其他的手段，以往提出了在螺桿的前端部將所謂攪拌器沿著軸向設(shè)置多級(jí)的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。該攪拌器將沿著徑向突出的多條的凸片在周向上以恒定間隔設(shè)置。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2005-169646號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2002-283421號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開平5-237913號(hào)公報(bào)發(fā)明的概要發(fā)明要解決的課題然而，將專利文獻(xiàn)3記載的螺桿作為對(duì)策而適用于強(qiáng)化纖維的分散不足時(shí)，雖然能夠減少強(qiáng)化纖維的分散不足的問題，但是在熱塑性樹脂進(jìn)入攪拌器的外周面與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間時(shí)，由攪拌器的外周面壓壞而會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)化纖維發(fā)生過大折損的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮這種情況而作出，其目的是在為了強(qiáng)化纖維的分散提高而沿著軸向適用了多級(jí)的攪拌器的螺桿中，提供一種在攪拌器的外周面與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間，減少熱塑性樹脂含有的強(qiáng)化纖維發(fā)生過大的折損的手段。用于解決課題的手段本發(fā)明的注塑成形用塑化螺桿裝備在使含有強(qiáng)化纖維的粒狀的熱塑性樹脂原料塑化來進(jìn)行注塑成形的注塑成形機(jī)中，其具備軸，其被驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；螺紋，其在所述軸的周面上呈螺旋狀地設(shè)置；攪拌器，其設(shè)置在比所述螺紋靠軸向前端側(cè)，且在周向上具有多條從所述軸的周面沿著徑向突出的凸片。所述攪拌器沿著軸向設(shè)置多級(jí)，各級(jí)的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)從軸向后端側(cè)朝向軸向前端側(cè)增加。而且，所述各凸片的從所述軸的周面突出的突出高度比所述螺紋的從所述軸的周面突出的突出高度低。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在螺桿的軸向后端側(cè)設(shè)置的攪拌器的凸片的條數(shù)少，在凸片彼此之間能確保大的間隙。因此，即使到達(dá)了攪拌器的熱塑性樹脂中存在熔融不充分的樹脂的塊狀物的情況下，該塊狀物也不會(huì)堵塞在凸片間而變形或被弄碎，之后，被送往軸向前端側(cè)。并且，該熔融不充分的樹脂的塊狀物在依次通過設(shè)置在軸向下游側(cè)的凸片的條數(shù)多的凸片期間，更細(xì)地變形或更細(xì)地被弄碎。由此，能促進(jìn)熱塑性樹脂中的強(qiáng)化纖維的分散。另外，由于各凸片的突出高度比螺紋的突出高度低，因此即使螺紋的徑向前端部與注塑工作缸的內(nèi)壁面接近至接觸的程度，在攪拌器的外周面與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間也能確保大的間隙。由此，即使熱塑性樹脂進(jìn)入攪拌器的外周面與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間，由于在攪拌器的外周面與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間被壓壞而能夠防止強(qiáng)化纖維發(fā)生過 大折損的情況。另外，在本發(fā)明的注塑成形用塑化螺桿中，在所述螺紋的徑向前端部，以螺桿前端側(cè)降低的方式設(shè)有向徑向的高低差。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，螺紋的徑向前端部比螺桿前端側(cè)低，即注塑工作缸的內(nèi)壁面與螺紋的徑向前端部之間的間隙大，因此熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂容易進(jìn)入該間隙。因此，即使螺紋的徑向前端部與注塑工作缸的內(nèi)壁面接近至接觸的程度，通過進(jìn)入到兩者之間的熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂的壓力也能將螺紋壓回，因此能抑制兩者的接觸。由此，即使強(qiáng)化纖維進(jìn)入到螺紋的徑向前端部與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間，也能夠抑制螺紋的徑向前端部將強(qiáng)化纖維壓壞的情況。另外，在本發(fā)明的注塑成形用塑化螺桿中，所述攪拌器在軸向上設(shè)置3級(jí)以上，位于最靠軸向后端側(cè)的第一級(jí)的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)為N時(shí)，位于次之的軸向后端側(cè)的第二級(jí)的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)為比1.5N多且比2. 5N少的范圍，位于比所述第二級(jí)靠軸向前端側(cè)的第三級(jí)以后的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)比3N多。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，熱塑性樹脂中存在的熔融不充分的樹脂的塊狀物由設(shè)置在軸向后端側(cè)的凸片的條數(shù)少的攪拌器使塊狀物適度地變形或?qū)⑵渑?。并且，通過設(shè)置在軸向前端側(cè)的凸片的條數(shù)多的攪拌器使塊狀物進(jìn)一步變形或?qū)⑵涓?xì)地弄碎。由此，適度地促進(jìn)熱塑性樹脂中的強(qiáng)化纖維的分散。另外，在本發(fā)明的注塑成形用塑化螺桿中，所述凸片的從所述軸的周面突出的突出高度沿著周向按照各條而不同。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于凸片的突出高度沿著周向按照各條而不同，因此因螺桿的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的凸片內(nèi)的熱塑性樹脂的回旋流變得復(fù)雜，能促進(jìn)強(qiáng)化纖維的分散。而且，凸片的突出高度低且與注塑工作缸之間的間隙大的部分由于熱塑性樹脂的流動(dòng)變強(qiáng)，因此即使熱塑性樹脂中存在熔融不充分的樹脂的大的塊狀物的情況下，該大的塊狀物也由突出高度低的凸片推走。因此，即使是大的塊狀物，在凸片也沒有堵塞，能可靠地變形或較細(xì)地被弄碎。另外，在本發(fā)明的注塑成形用塑化螺桿中，在所述凸片的軸向后端部形成有從軸向前端側(cè)朝向軸向前端側(cè)而從軸的周面分離的分離距離增大的傾斜面。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，進(jìn)入到凸片的徑向前端部與注塑工作缸的內(nèi)壁面的間隙內(nèi)的熱塑性樹脂由傾斜面引導(dǎo)而從軸向后端側(cè)朝向軸向前端側(cè)順暢地流通。而且，由于熔融不充分的熱塑性樹脂的塊狀物沿著傾斜面流動(dòng)或與傾斜面相碰，而塊狀物被切碎。此外，因螺桿的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的凸片內(nèi)的熱塑性樹脂的回旋流變得復(fù)雜，能促進(jìn)強(qiáng)化纖維的分散。由此，能夠?qū)崴苄詷渲氯撻g隙的情況防患于未然。另外，在本發(fā)明的注塑成形用塑化螺桿中，從所述凸片的谷部到所述螺紋的徑向前端部為止的徑向距離為粒狀的所述熱塑性樹脂原料的外徑的2倍以上的大小。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使螺紋的徑向前端部與注塑工作缸的內(nèi)壁面接近至接觸的程度，凸片的谷部與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間形成的間隙的寬度也為熱塑性樹脂原料的外徑的2倍以上的大小。因此，即使是熔融不充分的熱塑性樹脂原料層疊有兩個(gè)的塊狀物，也不會(huì)堵塞該間隙而能夠從攪拌器通過。另外，在本發(fā)明的注塑成形用塑化螺桿中，所述螺紋是在所述軸的周面上僅設(shè)有I條的單條螺紋。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，雖然在抑制強(qiáng)化纖維的折損上有效，但通過使用具備分散性差的單條螺紋的螺桿，能夠?qū)?qiáng)化纖維的折損抑制成最低限度，并能夠提高強(qiáng)化纖維的分散度。而且，與使用雙螺紋螺桿的情況相比，熱塑性樹脂承受的剪切力減少，由此能夠防止強(qiáng)化纖維產(chǎn)生過大的折損的情況。但是，在強(qiáng)化纖維的分散比折損程度更優(yōu)先時(shí)，可以使用雙螺紋螺桿。另外，本發(fā)明的注塑成形方法具備使用注塑成形用塑化螺桿，使含有強(qiáng)化纖維的熱塑性樹脂原料塑化的工序；將塑化后的熱塑性樹脂原料向模具的腔室注塑的工序。所述注塑成形用塑化螺桿具備軸，其被驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；螺紋，其在所述軸的周面上呈螺旋狀地設(shè)置；攪拌器，其設(shè)置在比所述螺紋靠軸向前端側(cè)，且在周向上具有多條從所述軸的周面沿著徑向突出的凸片。所述攪拌器沿著軸向設(shè)置多級(jí)，各級(jí)的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)從軸向后端側(cè)朝向軸向前端側(cè)增加。而且，所述各凸片的從所述軸的周面突出的突出高度比所述螺紋的從所述軸的周面突出的突出高度低。根據(jù)這種方法，即使通過了螺紋的熱塑性樹脂中存在熔融不充分的樹脂的塊狀物的情況下，在從凸片的條數(shù)少的軸向后端側(cè)的攪拌器依次通過凸片的條數(shù)多的軸向前端側(cè)的攪拌器期間，該塊狀物也會(huì)變形或被較細(xì)地弄碎。由此，能夠得到含有的強(qiáng)化纖維的纖維長(zhǎng)度變長(zhǎng)且強(qiáng)化纖維的分散良好的成形品。另外，由于各凸片的突出高度比螺紋的突出高度低，因此在攪拌器的外周面與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間能確保大的間隙。由此，起到與權(quán)利要求I的發(fā)明相同的作用效果。另外，在本發(fā)明的注塑成形方法中，所述強(qiáng)化纖維包含玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、天然纖維中的至少一種。根據(jù)這種方法，能夠使通過注塑成形而得到的成形品具有薄壁輕量性、高的機(jī)械強(qiáng)度、及再生性。尤其是若采用碳纖維、金屬纖維，則能夠?qū)崿F(xiàn)成形品的輕量化，并且在作為車輛的主體構(gòu)件等外包裝構(gòu)件或用于收納電氣安裝件的罩等而使用成形品時(shí)，能夠?qū)ν獍b構(gòu)件或罩等賦予導(dǎo)電性，因此保護(hù)搭乗者、電氣安裝件免于遭受到落雷時(shí)的大電流。而且，通過采用天然纖維尤其是與聚乳酸等的生物由來系樹脂組合，能夠提供出對(duì)地球環(huán)境的負(fù)擔(dān)更少的成形品。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在攪拌器的外周面與注塑工作缸的內(nèi)壁面之間，防止熱塑性樹脂含有的強(qiáng)化纖維發(fā)生過大的折損，由此，防止成形品的強(qiáng)度、重量的變動(dòng)，或者防止強(qiáng)化纖維的向成形品的表面的露出而提聞其外觀等，能夠提聞成形品的品質(zhì)。


圖I是表示具備本發(fā)明的第一實(shí)施方式的注塑成形用塑化螺桿的注塑成形機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。CN 102958667 A
說明書5/15頁圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的螺桿的外觀的簡(jiǎn)要主視圖。圖3是將本發(fā)明的第一實(shí)施方式的軸的前端部放大的簡(jiǎn)要立體圖。圖4是將本發(fā)明的第一實(shí)施方式的軸的前端部放大的簡(jiǎn)要主視圖。圖5是表不圖4的各部分剖面的圖，圖5 (a)是表不A-A剖面的圖，圖5 (b)是表不B-B剖面的圖，圖5 (c)是表示C-C剖面的圖。
圖6是對(duì)于本發(fā)明的第二實(shí)施方式的螺桿，將螺紋的周邊部放大的簡(jiǎn)要主視圖。 圖7是表示圖6的D-D剖面的簡(jiǎn)要剖視圖。
圖8是對(duì)于本發(fā)明的第三實(shí)施方式的螺桿，將攪拌器的周邊部放大的簡(jiǎn)要主視圖9是對(duì)于本發(fā)明的第四實(shí)施方式的螺桿，表示第二攪拌器的位置處的與螺桿的圖。
軸向正交的剖面的簡(jiǎn)要剖視圖。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。首先，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的注塑成形用塑化螺桿的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖I是表示具備第一實(shí)施方式的注塑成形用塑化螺桿10(以下，簡(jiǎn)稱為“螺桿10”)的注塑成形機(jī)I的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖I所示，注塑成形機(jī)I具備在內(nèi)部形成有腔室2的模具單元3、用于對(duì)腔室2注塑熱塑性樹脂的注塑單元4。如圖I所示，模具單元3具備設(shè)置成不能移動(dòng)的固定模具31、設(shè)置成相對(duì)于該固定模具31能夠移動(dòng)的可動(dòng)模具32。并且，在以相對(duì)置的方式設(shè)置的固定模具31的凹部與可動(dòng)模具32的凸部之間形成有腔室2。注塑單元4具備單元主體41、注塑工作缸42、螺桿10、料斗43、連結(jié)軸44、電動(dòng)機(jī)45、活塞46、液壓配管47。在單元主體41的內(nèi)部形成有工作油工作缸411。注塑工作缸42從單元主體41延伸出，注塑工作缸42的前端部與固定模具31連接。螺桿10收容在注塑工作缸42的內(nèi)部，料斗43設(shè)置在注塑工作缸42的上部。連結(jié)軸44與螺桿10的后端部連接，電動(dòng)機(jī)45對(duì)連結(jié)軸44進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)?；钊?6收容在工作油工作缸411的內(nèi)部，并固定于連結(jié)軸44。液壓配管47與工作油工作缸411連接。在此，圖2是表示螺桿10的外觀的概略主視圖。螺桿10具備軸11 ;螺紋12 ;攪拌器13 ;小徑軸14 ;螺桿尖端15 ;擋圈16。如圖2所示，軸11具有長(zhǎng)條狀的圓筒形狀，且小徑的小徑軸14比軸11從該軸11的前端部沿著軸向延伸。并且，在該小徑軸14的前端設(shè)有大致圓錐形狀的螺桿尖端15。另外，擋圈16具有環(huán)形狀，其內(nèi)徑形成為比小徑軸14稍大的大徑。通過向該擋圈16插通小徑軸14，擋圈16能夠沿著小徑軸14移動(dòng)。另外，如圖2所示，螺紋12設(shè)置成，從軸11沿著徑向突出，且其周面卷繞成螺旋狀。另外，圖3及圖4是將軸11的前端部放大的圖，圖3是概略立體圖，圖4是概略主視圖。需要說明的是，在圖4中，為了便于說明，省略了螺桿尖端15的圖示。攪拌器13是用于將通過了螺紋12的熱塑性樹脂中所存在的熔融不充分的樹脂的塊狀物弄碎并攪拌的構(gòu)件。如圖2所示，該攪拌器13設(shè)置在比軸11的周面中的螺紋12靠
8軸向前端側(cè)的區(qū)域。該攪拌器13沿著軸向設(shè)置為三級(jí)，更具體而言具備設(shè)于最前端側(cè)的第一攪拌器131、設(shè)于次之的前端側(cè)的第二攪拌器132、及設(shè)于最后端側(cè)的第三攪拌器133。此處，圖5是表不圖4的各部分剖面的圖，圖5 (a)表不A-A剖面，圖5 (b)表不B-B剖面，圖5(c)表示C-C剖面。第一攪拌器131如圖5(a)所示那樣，具有從軸11的周面向徑向突出，且沿著周向以規(guī)定間隔設(shè)置的16條的第一凸片131a。該第一凸片131a如圖3所示，具有大致長(zhǎng)方體形狀，且以使其長(zhǎng)邊方向朝向軸11的軸向的方式而分別固定在軸11的周面上。并且，16條的第一凸片131a如圖5(a)所示那樣，從軸11的周面起的突出高度Hl全部相等地形成，且如圖4所示那樣，該突出高度Hl設(shè)定得比螺紋12的突出高度Hf低。第二攪拌器132如圖5(b)所示那樣，具有從軸11的周面向徑向突出設(shè)置，且沿著周向以規(guī)定間隔設(shè)置的10條的第二凸片132a。該第二凸片132a也如圖3所示，具有大致長(zhǎng)方體形狀，且以使其長(zhǎng)邊方向朝向軸11的軸向的方式而分別固定在軸11的周面上。另外，10條的第二凸片132a如圖5(b)所示那樣，從軸11的周面起的突出高度H2全部相等地形成。并且，該第二凸片132a的突出高度H2如圖4所示那樣，設(shè)定得與第一凸片131a的突出高度Hl大致相等，且比螺紋12的突出高度Hf低。第三攪拌器133如圖5(c)所示那樣，具有從軸11的周面向徑向突出設(shè)置，且沿著周向以規(guī)定間隔設(shè)置的5條的第三凸片133a。該第三凸片133a也如圖3所示，具有大致長(zhǎng)方體形狀，且以使其長(zhǎng)邊方向朝向軸11的軸向的方式而分別固定在軸11的周面上。另外，5條的第三凸片133a也如圖5 (c)所示那樣，從軸11的周面起的突出高度H3全部相等地形成。并且，該第三凸片133a的突出高度H3如圖4所示那樣，設(shè)定得與第一凸片131a的突出高度Hl及第二凸片132a的突出高度H2大致相等，且比螺紋12的突出高度Hf低。這樣，將第一攪拌器131 第三攪拌器133所分別具有的第一凸片131a 第三凸片133a的條數(shù)設(shè)定為從軸向后端側(cè)的第三攪拌器133朝向軸向前端側(cè)的第一攪拌器131增加。更具體而言，在將位于軸向最后端側(cè)的第三攪拌器133所具有的第三凸片133a的條數(shù)設(shè)為N時(shí)，將位于次之的軸向后端側(cè)的第二攪拌器132所具有的第二凸片132a的條數(shù)設(shè)定在比I. 5N多且比2. 5N少的范圍內(nèi)。在本實(shí)施方式中，通過將第三凸片133a設(shè)定為5條(N= 5)，可將第二凸片132a設(shè)定在比7. 5條(=I. 5N)多且比12. 5條( = 2. 5N)少的范圍內(nèi)、即10條。另外，將位于比第二攪拌器132更靠軸向前端側(cè)的第一攪拌器131所具有的第一凸片131a的條數(shù)設(shè)定為比3N多。在本實(shí)施方式中，通過將第三凸片133a設(shè)定為5條(N=5)，可將第一凸片131a設(shè)定為比15條(=3N)多的16條。另外，如圖4所示，從第一凸片131a的谷部到螺紋12的徑向前端部為止的徑向距離、即本實(shí)施方式中的螺紋12的突出高度Hf成為后述的熱塑性樹脂原料的外徑的2倍以上的尺寸。同樣地，從第二凸片132a的谷部到螺紋12的徑向前端部為止的徑向距離、及從第三凸片133a的谷部到螺紋12的徑向前端部為止的徑向距離在本實(shí)施方式中也與螺紋12的突出高度Hf大致相等，成為后述的熱塑性樹脂原料的外徑的2倍以上的尺寸。接著，關(guān)于采用本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的螺桿10的注塑成形方法的順序及其作用效果進(jìn)行說明。首先，對(duì)于構(gòu)成圖I所示的注塑單元4的料斗43，填充前述那樣的含有玻璃纖維或碳纖維的固體狀的熱塑性樹脂原料(未圖示)。在該狀態(tài)下，當(dāng)電動(dòng)機(jī)45開始連結(jié)軸44的驅(qū)動(dòng)時(shí)，與其連接的螺桿10開始旋轉(zhuǎn)。然后，當(dāng)從料斗43對(duì)于注塑工作缸42供給熱塑性樹脂原料時(shí)，該熱塑性樹脂原料在熔融及塑化的同時(shí)，被螺紋12向軸向前端側(cè)搬運(yùn)。然后，通過螺紋12而成為了熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂被進(jìn)一步地向軸向前端側(cè)搬運(yùn)而到達(dá)第三攪拌器133。在此，如上所述，第三攪拌器133所具有的第三凸片133a的條數(shù)至少為5條時(shí)，在第三凸片133a彼此之間可確保較寬的間隙。因而，即便在通過了螺紋12的熱塑性樹脂中存在熔融不充分的樹脂的塊狀物的情況下，該塊狀物業(yè)不會(huì)堵塞第三凸片133a彼此之間的間隙，而是通過該間隙從而變形或被弄碎。之后，熔融不充分的樹脂的塊狀物到達(dá)設(shè)于第三攪拌器133的軸向下游側(cè)的第二攪拌器132。在此，第二攪拌器132所具有的第二凸片132a的條數(shù)比第三攪拌器133多而達(dá)到10條時(shí)，第二凸片132a彼此之間的間隙變得比第三凸片133a窄。因而，熔融不充分的樹脂的塊狀物通過該第二凸片132a彼此之間的間隙，從而進(jìn)一步地變形或被細(xì)微地弄碎。進(jìn)而，熔融不充分的樹脂的塊狀物到達(dá)設(shè)于第二攪拌器132的軸向下游側(cè)的第一攪拌器131。在此，第一攪拌器131所具有的第一凸片131a的條數(shù)比第二攪拌器132更多而達(dá)到16條，第一凸片131a彼此之間的間隙比第二凸片132a進(jìn)一步地變窄。因而，熔融不充分的樹脂的塊狀物通過該第一凸片131a彼此之間的間隙，從而進(jìn)一步地變形或被細(xì)微地弄碎。這樣，在從第三攪拌器133經(jīng)由第二攪拌器132而通過第一攪拌器131的期間，熔融不充分的樹脂的塊狀物被細(xì)微地弄碎，由此可促進(jìn)熱塑性樹脂中的強(qiáng)化纖維的分散。另外，如上所述，第一攪拌器131 第三攪拌器133分別所具有的第一凸片131a 第三凸片133a的突出高度Hl H3全部設(shè)定得比螺紋12的突出高度Hf低。因而，即便螺紋12的徑向前端部接近到與注塑工作缸42的內(nèi)壁面421接觸的程度，在第一凸片131a 第三凸片133a的徑向前端部與注塑工作缸42的內(nèi)壁面421之間也可確保較寬的間隙。由此，即便熱塑性樹脂進(jìn)入第一凸片131a 第三凸片133a與注塑工作缸42的內(nèi)壁面421之間，也能夠防止強(qiáng)化纖維受到較大的剪切力而過大折損的情況。之后，通過了攪拌器13的熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂到達(dá)圖3所示的擋圈16。此時(shí)，擋圈16由于熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂而被壓靠于螺桿尖端15。由此，在軸11與擋圈16之間產(chǎn)生間隙。熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂通過該軸11與擋圈16之間的間隙、擋圈16與小徑軸14之間的間隙(未圖示)、及圖I所示的擋圈16與注塑工作缸42之間的間隙，而積存在注塑工作缸42的前端部。然后，當(dāng)從液壓配管47對(duì)于工作油工作缸411供給工作油(未圖示)時(shí)，活塞46在工作油工作缸411的內(nèi)部向模具單元3側(cè)移動(dòng)，與其相伴，螺桿10在注塑工作缸42的內(nèi)部沿著軸向前進(jìn)。此時(shí)，靠壓于螺桿尖端15的擋圈16沿著軸向即向軸11側(cè)移動(dòng)，并與軸11抵接，由此關(guān)閉軸11與擋圈16之間的間隙，防止熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂通過該間隙而向軸11側(cè)逆流的情況。由此，積存于注塑工作缸42的前端部的熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂被螺桿10按壓而注塑，并向模具單元3的腔室2填充。通過將該擋圈16的軸向的移動(dòng)行程設(shè)為強(qiáng)化纖維的所期望的重量平均纖維長(zhǎng)以上，由此能夠?qū)⒊尚纹分械臍埓胬w維的重量平均纖維長(zhǎng)設(shè)為所期望的長(zhǎng)度以上。然后，在該熱塑性樹脂冷卻固化之后，通過使可動(dòng)模具32從固定模具31離開，由此將成形品取出。此時(shí)，注塑動(dòng)作并不是由液壓實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)，而可以是由電動(dòng)馬達(dá)與滾珠絲杠的組合等所實(shí)現(xiàn)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。需要說明的是，第一攪拌器131 第三攪拌器133分別所具有的第一凸片131a 第三凸片133a的形狀或尺寸不局限于本實(shí)施方式，而能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更。例如，本實(shí)施方式所示的第一凸片131a 第三凸片133a設(shè)置在與攪拌器13的中心軸平行的方向上，但也可以相對(duì)于中心軸而向與螺紋12相同的方向傾斜設(shè)置。也就是說，通過使第一凸片131a 第三凸片133a向與螺紋12相同的方向傾斜，在第一凸片131a 第三凸片133a中也與螺紋12同樣地具備樹脂搬運(yùn)力，因此，能夠降低從螺桿10噴出的熱塑性樹脂的流動(dòng)阻力(相當(dāng)背壓)。由此，能夠使作為螺桿10整體的樹脂噴出能力(塑化能力)提高，從而能夠縮短強(qiáng)化纖維在螺桿10內(nèi)被混煉及攪拌的時(shí)間(塑化時(shí)間)，由此可有效抑制強(qiáng)化纖維的折損。另外，第一凸片131a 第三凸片133a的條數(shù)在從軸向后端側(cè)朝向軸向前端側(cè)增加，且在滿足前述的關(guān)系的范圍內(nèi)能夠任意地變更。(第二實(shí)施方式)接下來，說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的注塑成形用可塑化螺桿10(以下，簡(jiǎn)稱為“螺桿10”)的結(jié)構(gòu)。圖6是對(duì)于第二實(shí)施方式的螺桿10而將螺紋17的周邊部放大的概略主視圖。第二實(shí)施方式的螺桿10與第一實(shí)施方式的螺桿10相比，僅螺紋17的結(jié)構(gòu)不同。關(guān)于這以外的結(jié)構(gòu)，由于與第一實(shí)施方式相同，因此使用相同符號(hào)，在此省略說明。在此，圖7是表示圖6的D-D剖面的概略剖視圖。本實(shí)施方式的螺紋17在其徑向前端部設(shè)有向徑向的高低差。即，在螺紋17的徑向前端部，對(duì)軸向前端側(cè)進(jìn)行局部切口而形成臺(tái)階部171。并且，該臺(tái)階部171的上表面與周圍相比在徑向上降低高低差長(zhǎng)T。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，螺紋17的螺桿前端側(cè)降低，即注塑工作缸42的內(nèi)壁面421與螺紋17的臺(tái)階部171之間的間隙變大，因此熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂容易進(jìn)入該間隙。由此，如圖7所示，即使螺紋17的徑向前端部與注塑工作缸42的內(nèi)壁面421接近至接觸的程度，通過進(jìn)入到注塑工作缸42的內(nèi)壁面421與螺紋17的臺(tái)階部171之間的熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂的壓力而將螺紋17壓回，由此能抑制注塑工作缸42的內(nèi)壁面421與螺紋17的接觸。由此，即使強(qiáng)化纖維進(jìn)入注塑工作缸42的內(nèi)壁面421與螺紋17之間，也能夠抑制螺紋17將強(qiáng)化纖維壓壞的情況。(第三實(shí)施方式)接下來，說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的注塑成形用可塑化螺桿10(以下，簡(jiǎn)稱為“螺桿10”)的結(jié)構(gòu)。第三實(shí)施方式的螺桿10與第一實(shí)施方式的螺桿10相比，僅攪拌器的結(jié)構(gòu)不同。除此以外的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式相同，因此使用相同的符號(hào)，在此省略說明。在此，圖8是將螺桿10的攪拌器18的周邊部放大的概略主視圖。本實(shí)施方式的攪拌器18沿著軸向設(shè)置3級(jí)，從軸向前端側(cè)朝向軸向后端側(cè)，具備第一攪拌器181、第二攪拌器182、及第三攪拌器183,在這一點(diǎn)上與第一實(shí)施方式的攪拌器13相同。然而,本實(shí)施方式的攪拌器18的構(gòu)成第一攪拌器181、第二攪拌器182及第三攪拌器183的第一凸片181a、第二凸片182a及第三凸片183a的形狀與第一實(shí)施方式的第一凸片131a、第二凸片132a及第三凸片133a不同。更詳細(xì)而言，如圖8所示，本實(shí)施方式的第一凸片181a 第三凸片183a在其軸向后端部形成有從軸向后端側(cè)朝向軸向前端側(cè)而從軸11的周面分離的距離增大的傾斜面19。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，進(jìn)入到第一凸片181a 第三凸片183a的徑向前端部與注塑工作缸42的內(nèi)壁面421的間隙內(nèi)的熱塑性樹脂由傾斜面19引導(dǎo)而從軸向后端側(cè)朝向軸向前端側(cè)順暢地流通。而且，熔融不充分的熱塑性樹脂的塊狀物順著傾斜面19流動(dòng)或與傾斜面19相碰，從而塊狀物破碎。由此，能夠?qū)⒃撻g隙由熱塑性樹脂堵塞的情況防患于未然。(第四實(shí)施方式)接下來，說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的注塑成形用可塑化螺桿10(以下，簡(jiǎn)稱為“螺桿10”)的結(jié)構(gòu)。第四實(shí)施方式的螺桿10與第一實(shí)施方式的螺桿10相比，僅攪拌器的結(jié)構(gòu)不同。關(guān)于除此以外的結(jié)構(gòu)，由于與第一實(shí)施方式相同，因此使用相同的符號(hào)，在此省略說明。本實(shí)施方式的攪拌器雖然圖中未詳細(xì)表不，但與第一實(shí)施方式同樣地沿著軸向設(shè)置3級(jí)，從軸向前端側(cè)朝向軸向后端側(cè)，具備第一攪拌器、第二攪拌器及第三攪拌器。并且，圖9是表示第二攪拌器202的位置處的與螺桿10的軸向正交的剖面的概略剖視圖。如圖9所示，第二攪拌器202具有從軸11的周面向徑向突出設(shè)置且沿著周向隔開規(guī)定間隔設(shè)置的IO條第二凸片202a。該第二凸片202a從軸11的周面的突出高度H2在比圖4所示的螺紋17的突出高度Hf低的范圍內(nèi)，沿著周向按照各條而不同。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在熱塑性樹脂中存在有各種大小的熔融不充分的樹脂的塊狀物的情況下，通過間隙厚度大的熱塑性樹脂的流動(dòng)強(qiáng)的第二凸片202a推走大的塊狀物。因此，即使大的塊狀物也不會(huì)堵塞，通過突出高度H2的第二凸片202a能夠可靠地使之變形或?qū)⑵渑椤Ｓ纱?，能促進(jìn)熱塑性樹脂中的強(qiáng)化纖維的分散。需要說明的是，在圖9中雖然未詳細(xì)表示，但關(guān)于第一凸片及第三凸片，從其軸11突出的突出高度Hl及突出高度H3與第二凸片202a為同樣的結(jié)構(gòu)，能起到同樣的作用效
果O(實(shí)施例)接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。本申請(qǐng)人對(duì)于適當(dāng)改變下述所示的條件的多個(gè)實(shí)施例，使用含有強(qiáng)化纖維的熱塑性樹脂來進(jìn)行注塑成形，并對(duì)各實(shí)施例確認(rèn)了成形品的品質(zhì)。(I)使用的注塑成形機(jī)三菱重工塑料技術(shù)株式會(huì)社制1050em-100，螺桿直徑90mm(2)使用的熱塑性樹脂原料聚丙烯(PP)(3)強(qiáng)化纖維玻璃纖維或碳纖維(4)強(qiáng)化纖維的含有率20重量％或30重量％(5)熱塑性樹脂原料中含有的強(qiáng)化纖維的纖維長(zhǎng)度10mm、20mm或25mm(6)成形品的形狀夕卜形IOOOmmX 300mmX 15mm、壁厚2mm的框體(7)成形溫度230°C(8)熱塑性樹脂原料的預(yù)熱溫度80°C(9)強(qiáng)化纖維的重量平均纖維長(zhǎng)從成形品的任意的部位切出60 IOOmm見方的正方形狀的試驗(yàn)片。然后，以熱塑性樹脂的分解溫度以上的溫度對(duì)該試驗(yàn)片進(jìn)行規(guī)定時(shí)間加熱，將樹脂成分灰化除去，由此僅成為強(qiáng)化纖維。之后，使僅為強(qiáng)化纖維的試驗(yàn)片在適當(dāng)?shù)娜軇┲蟹稚?，并利用圖像處理等來計(jì)測(cè)700 1000根的強(qiáng)化纖維的長(zhǎng)度。并且，根據(jù)計(jì)測(cè)的各強(qiáng)化纖維的長(zhǎng)度，通過使用下式來算出重量平均纖維長(zhǎng)。其中，式中的Li是指計(jì)測(cè)的強(qiáng)化纖維的纖維長(zhǎng)度，Qi是指為纖維長(zhǎng)度Li的強(qiáng)化纖維的根數(shù)。[重量平均纖維長(zhǎng)]=(ΣQiXLi2)/( Σ QiXLi)(10)強(qiáng)化纖維的分散度由于當(dāng)纖維的分散度差時(shí)，纖維的束在成形品表面露出，因此纖維的分散度評(píng)價(jià)根據(jù)成形品的外觀狀態(tài)以A、B、C進(jìn)行評(píng)價(jià)。A :在成形品表面沒有纖維的束的露出，成形品表面的光澤度高。B :在成形品表面沒有纖維的束的露出，成形品表面的光澤度低。C :纖維的束在成形品表面的至少一部分露出。在此，以下的表I至表4表示關(guān)于各實(shí)施例的試驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)實(shí)施例I 實(shí)施例6的結(jié)果，通過實(shí)施本發(fā)明，即使在熱塑性樹脂原料的狀態(tài)不同的情況下，更詳細(xì)而言，即使在預(yù)熱的有無、強(qiáng)化纖維的含有率或強(qiáng)化纖維的纖維長(zhǎng)度不同的情況下，成形品中的強(qiáng)化纖維的重量平均纖維長(zhǎng)也能夠得到I. Omm以上(通常，在含有強(qiáng)化纖維的切片中，為了得到使機(jī)械的強(qiáng)度提高這樣的長(zhǎng)纖維特有的效果，殘留在成形品中的強(qiáng)化纖維的重量平均纖維長(zhǎng)需要為1.0mm以上。)[表I]
權(quán)利要求
1.一種注塑成形用塑化螺桿，裝備在使含有強(qiáng)化纖維的粒狀的熱塑性樹脂原料塑化來進(jìn)行注塑成形的注塑成形機(jī)中，其具備軸，其被驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；螺紋，其在所述軸的周面上呈螺旋狀地設(shè)置；攪拌器，其設(shè)置在比所述螺紋靠軸向前端側(cè)，且在周向上具有多條從所述軸的周面沿著徑向突出的凸片，所述攪拌器沿著軸向設(shè)置多級(jí)，各級(jí)的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)從軸向后端側(cè)朝向軸向前端側(cè)增加，并且所述各凸片的從所述軸的周面突出的突出高度比所述螺紋的從所述軸的周面突出的突出高度低。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注塑成形用塑化螺桿，其中，在所述螺紋的徑向前端部，以螺桿前端側(cè)降低的方式設(shè)有向徑向的高低差。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的注塑成形用塑化螺桿，其中，所述攪拌器在軸向上設(shè)置3級(jí)以上，位于最靠軸向后端側(cè)的第一級(jí)的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)為N時(shí)，位于次之的軸向后端側(cè)的第二級(jí)的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)為比I. 5N多且比2. 5N少的范圍，位于比所述第二級(jí)靠軸向前端側(cè)的第三級(jí)以后的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)比3N多。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的注塑成形用塑化螺桿，其中，所述凸片的從所述軸的周面突出的突出高度沿著周向按照各條而不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的注塑成形用塑化螺桿，其中，在所述凸片的軸向后端部形成有從軸向前端側(cè)朝向軸向前端側(cè)而從軸的周面分離的分離距離增大的傾斜面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的注塑成形用塑化螺桿，其中，從所述凸片的谷部到所述螺紋的徑向前端部為止的徑向距離為粒狀的所述熱塑性樹脂原料的外徑的2倍以上的大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的注塑成形用塑化螺桿，其中，所述螺紋是在所述軸的周面上僅設(shè)有I條的單條螺紋。
8.—種注塑成形方法，其具備使用注塑成形用塑化螺桿，使含有強(qiáng)化纖維的熱塑性樹脂原料塑化的工序；將塑化后的熱塑性樹脂原料向模具的腔室注塑的工序，所述注塑成形方法中，所述注塑成形用塑化螺桿具備軸，其被驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；螺紋，其在所述軸的周面上呈螺旋狀地設(shè)置；攪拌器，其設(shè)置在比所述螺紋靠軸向前端側(cè)，且在周向上具有多條從所述軸的周面沿著徑向突出的凸片，所述攪拌器沿著軸向設(shè)置多級(jí)，各級(jí)的所述攪拌器具有的所述凸片的條數(shù)從軸向后端側(cè)朝向軸向前端側(cè)增加，并且所述各凸片的從所述軸的周面突出的突出高度比所述螺紋的從所述軸的周面突出的突出高度低。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的注塑成形方法，其中，所述強(qiáng)化纖維包含玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、天然纖維中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明的注塑成形用塑化螺桿裝備在使含有強(qiáng)化纖維的粒狀的熱塑性樹脂原料塑化來進(jìn)行注塑成形的注塑成形機(jī)中，具備軸、螺紋、攪拌器。攪拌器沿著軸向設(shè)置多級(jí)，各級(jí)的攪拌器具有的凸片的條數(shù)從軸向后端側(cè)朝向軸向前端側(cè)增加。而且，各凸片的從軸的周面突出的突出高度比螺紋的從軸的周面突出的突出高度低。
文檔編號(hào)B29C45/60GK102958667SQ20108006766
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者苅谷俊彥, 戶田直樹, 信田宗宏 申請(qǐng)人:三菱重工塑膠科技股份有限公司