CN102958667A - 注塑成形用塑化螺杆及使用了该螺杆的注塑成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明的注塑成形用塑化螺杆装备在使含有强化纤维的粒状的热塑性树脂原料塑化来进行注塑成形的注塑成形机中，具备轴、螺纹、搅拌器。搅拌器沿着轴向设置多级，各级的搅拌器具有的凸片的条数从轴向后端侧朝向轴向前端侧增加。而且，各凸片的从轴的周面突出的突出高度比螺纹的从轴的周面突出的突出高度低。

Description

注塑成形用塑化螺杆及使用了该螺杆的注塑成形方法

技术领域

本发明涉及在前端部设有用于对熔融不充分的树脂的块状物进行搅拌的搅拌器的注塑成形用塑化螺杆及具备该注塑成形用塑化螺杆的注塑成形方法。

背景技术

本发明涉及在前端部设有用于对熔融不充分的树脂的块状物进行搅拌的搅拌器的注塑成形用塑化螺杆及具备该注塑成形用塑化螺杆的注塑成形方法。

背景技术

使由热塑性树脂构成的原料熔融而向模具注塑的注塑成形机在注塑工作缸的内部收容有螺杆而构成。并且，作为该螺杆，广泛地使用在被驱动而旋转的轴的周面上呈螺旋状地设有叶片状的螺纹的螺杆。根据这种螺杆，向注塑工作缸的内部供给的固体状的热塑性树脂原料从旋转的螺杆承受剪切力，由此熔融及塑化并同时混练。并且，熔融的热塑性树脂在螺杆的前端部，积存在注塑工作缸的内部，之后，由于螺杆沿着轴向前进，而向模具注塑。在此，通常在螺杆的前端部设有能够沿着轴向移动的被称为挡圈的热塑性树脂的止回阀。

然而，为了提高成形品的机械特性，广泛地进行在热塑性树脂中含有强化纤维的情况。并且，在将含有强化纤维的热塑性树脂通过上述螺杆进行注塑成形时，若由于螺杆进行的塑化及搅拌而强化纤维发生过大的折损，则成形品的品质会出现问题。因此，以往提出一种能够减少强化纤维的折损的低剪切型螺杆(例如，参照专利文献1)。该专利文献1的螺杆具有如下的3点特征。第一，螺纹顶部的厚度相对于螺杆的直径而形成为0.2～0.4倍的大小。第二，在螺杆的前端侧，在螺纹顶部朝向螺杆的径向形成有1mm以下的高低差。第三，挡圈的移动行程为5mm～20mm。

然而，根据专利文献1的螺杆，虽然能够减少强化纤维的折损，但由于是低剪切型，因此与使用一般的树脂成形用的螺杆的情况相比，会产生强化纤维的热塑性树脂中的解纤及分散劣化这样的所谓分散不足的问题。因此，作为防止该分散不足的问题的手段，近年来使用了具备2条螺纹的所谓双螺纹螺杆(例如，参照专利文献2)。该双螺纹螺杆在螺杆的轴向整个长度上设置主螺纹，并且在相邻的主螺纹之间设置比之高度低的副螺纹。根据这样的结构，除了主螺纹之外也利用副螺纹来搅拌热塑性树脂，因此能促进热塑性树脂中的强化纤维的分散。

然而，在专利文献2记载的双螺纹螺杆中，副螺纹的前端与注塑工作缸的内壁面之间的间隙厚度形成为恒定的大小。因此，若较小地设定该间隙厚度，则在从原料投入口(料斗)投入之后不久的螺杆后端部，热塑性树脂的软化不充分，因此热塑性树脂堵塞在副螺纹的径向前端与注塑工作缸的内壁面之间，会发生塑化不良(树脂搬运不良)。而且，在热塑性树脂的软化不充分的螺杆的后端部，热塑性树脂自身变形，而无法吸收从螺杆承受的剪切力。因此，在副螺纹的径向前端与注塑工作缸的内壁面之间，若热塑性树脂承受大的剪切力，则剪切力原封不动地传播至强化纤维，强化纤维会发生过大的折损。需要说明的是，在本发明中，在螺杆的树脂搬运中，将上游的料斗侧表示为螺杆后端部(或螺杆后端侧)，将下游侧表示为螺杆前端部(或螺杆前端侧)。

另一方面，若较大地设定间隙厚度，则能够抑制螺杆后端部的强化纤维的折损，但对于温度上升而充分软化的螺杆前端部的热塑性树脂，在副螺纹的径向前端与注塑工作缸的内壁面之间负载的剪切力及拉伸力由软化的热塑性树脂的变形所吸收，因此对于在该内部浮游的强化纤维而无法有效地负载。因此，热塑性树脂含有的强化纤维会产生解纤不良或分散不良。

然而，通常作为防止螺杆具有的分散不足的问题的其他的手段，以往提出了在螺杆的前端部将所谓搅拌器沿着轴向设置多级的方法(例如，参照专利文献3)。该搅拌器将沿着径向突出的多条的凸片在周向上以恒定间隔设置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-169646号公报

专利文献2：日本特开2002-283421号公报

专利文献3：日本特开平5-237913号公报

发明的概要

发明要解决的课题

然而，将专利文献3记载的螺杆作为对策而适用于强化纤维的分散不足时，虽然能够减少强化纤维的分散不足的问题，但是在热塑性树脂进入搅拌器的外周面与注塑工作缸的内壁面之间时，由搅拌器的外周面压坏而会产生强化纤维发生过大折损的问题。

发明内容

本发明考虑这种情况而作出，其目的是在为了强化纤维的分散提高而沿着轴向适用了多级的搅拌器的螺杆中，提供一种在搅拌器的外周面与注塑工作缸的内壁面之间，减少热塑性树脂含有的强化纤维发生过大的折损的手段。

用于解决课题的手段

本发明的注塑成形用塑化螺杆装备在使含有强化纤维的粒状的热塑性树脂原料塑化来进行注塑成形的注塑成形机中，其具备：轴，其被驱动而旋转；螺纹，其在所述轴的周面上呈螺旋状地设置；搅拌器，其设置在比所述螺纹靠轴向前端侧，且在周向上具有多条从所述轴的周面沿着径向突出的凸片。

所述搅拌器沿着轴向设置多级，各级的所述搅拌器具有的所述凸片的条数从轴向后端侧朝向轴向前端侧增加。而且，所述各凸片的从所述轴的周面突出的突出高度比所述螺纹的从所述轴的周面突出的突出高度低。

根据这种结构，在螺杆的轴向后端侧设置的搅拌器的凸片的条数少，在凸片彼此之间能确保大的间隙。因此，即使到达了搅拌器的热塑性树脂中存在熔融不充分的树脂的块状物的情况下，该块状物也不会堵塞在凸片间而变形或被弄碎，之后，被送往轴向前端侧。并且，该熔融不充分的树脂的块状物在依次通过设置在轴向下游侧的凸片的条数多的凸片期间，更细地变形或更细地被弄碎。由此，能促进热塑性树脂中的强化纤维的分散。

另外，由于各凸片的突出高度比螺纹的突出高度低，因此即使螺纹的径向前端部与注塑工作缸的内壁面接近至接触的程度，在搅拌器的外周面与注塑工作缸的内壁面之间也能确保大的间隙。由此，即使热塑性树脂进入搅拌器的外周面与注塑工作缸的内壁面之间，由于在搅拌器的外周面与注塑工作缸的内壁面之间被压坏而能够防止强化纤维发生过大折损的情况。

另外，在本发明的注塑成形用塑化螺杆中，在所述螺纹的径向前端部，以螺杆前端侧降低的方式设有向径向的高低差。

根据这种结构，螺纹的径向前端部比螺杆前端侧低，即注塑工作缸的内壁面与螺纹的径向前端部之间的间隙大，因此熔融状态的热塑性树脂容易进入该间隙。因此，即使螺纹的径向前端部与注塑工作缸的内壁面接近至接触的程度，通过进入到两者之间的熔融状态的热塑性树脂的压力也能将螺纹压回，因此能抑制两者的接触。由此，即使强化纤维进入到螺纹的径向前端部与注塑工作缸的内壁面之间，也能够抑制螺纹的径向前端部将强化纤维压坏的情况。

另外，在本发明的注塑成形用塑化螺杆中，所述搅拌器在轴向上设置3级以上，位于最靠轴向后端侧的第一级的所述搅拌器具有的所述凸片的条数为N时，位于次之的轴向后端侧的第二级的所述搅拌器具有的所述凸片的条数为比1.5N多且比2.5N少的范围，位于比所述第二级靠轴向前端侧的第三级以后的所述搅拌器具有的所述凸片的条数比3N多。

根据这种结构，热塑性树脂中存在的熔融不充分的树脂的块状物由设置在轴向后端侧的凸片的条数少的搅拌器使块状物适度地变形或将其弄碎。并且，通过设置在轴向前端侧的凸片的条数多的搅拌器使块状物进一步变形或将其更细地弄碎。由此，适度地促进热塑性树脂中的强化纤维的分散。

另外，在本发明的注塑成形用塑化螺杆中，所述凸片的从所述轴的周面突出的突出高度沿着周向按照各条而不同。

根据这种结构，由于凸片的突出高度沿着周向按照各条而不同，因此因螺杆的旋转而产生的凸片内的热塑性树脂的回旋流变得复杂，能促进强化纤维的分散。而且，凸片的突出高度低且与注塑工作缸之间的间隙大的部分由于热塑性树脂的流动变强，因此即使热塑性树脂中存在熔融不充分的树脂的大的块状物的情况下，该大的块状物也由突出高度低的凸片推走。因此，即使是大的块状物，在凸片也没有堵塞，能可靠地变形或较细地被弄碎。

另外，在本发明的注塑成形用塑化螺杆中，在所述凸片的轴向后端部形成有从轴向前端侧朝向轴向前端侧而从轴的周面分离的分离距离增大的倾斜面。

根据这种结构，进入到凸片的径向前端部与注塑工作缸的内壁面的间隙内的热塑性树脂由倾斜面引导而从轴向后端侧朝向轴向前端侧顺畅地流通。而且，由于熔融不充分的热塑性树脂的块状物沿着倾斜面流动或与倾斜面相碰，而块状物被切碎。此外，因螺杆的旋转而产生的凸片内的热塑性树脂的回旋流变得复杂，能促进强化纤维的分散。由此，能够将热塑性树脂堵塞该间隙的情况防患于未然。

另外，在本发明的注塑成形用塑化螺杆中，从所述凸片的谷部到所述螺纹的径向前端部为止的径向距离为粒状的所述热塑性树脂原料的外径的2倍以上的大小。

根据这种结构，即使螺纹的径向前端部与注塑工作缸的内壁面接近至接触的程度，凸片的谷部与注塑工作缸的内壁面之间形成的间隙的宽度也为热塑性树脂原料的外径的2倍以上的大小。因此，即使是熔融不充分的热塑性树脂原料层叠有两个的块状物，也不会堵塞该间隙而能够从搅拌器通过。

另外，在本发明的注塑成形用塑化螺杆中，所述螺纹是在所述轴的周面上仅设有1条的单条螺纹。

根据这种结构，虽然在抑制强化纤维的折损上有效，但通过使用具备分散性差的单条螺纹的螺杆，能够将强化纤维的折损抑制成最低限度，并能够提高强化纤维的分散度。而且，与使用双螺纹螺杆的情况相比，热塑性树脂承受的剪切力减少，由此能够防止强化纤维产生过大的折损的情况。但是，在强化纤维的分散比折损程度更优先时，可以使用双螺纹螺杆。

另外，本发明的注塑成形方法具备：使用注塑成形用塑化螺杆，使含有强化纤维的热塑性树脂原料塑化的工序；将塑化后的热塑性树脂原料向模具的腔室注塑的工序。

所述注塑成形用塑化螺杆具备：轴，其被驱动而旋转；螺纹，其在所述轴的周面上呈螺旋状地设置；搅拌器，其设置在比所述螺纹靠轴向前端侧，且在周向上具有多条从所述轴的周面沿着径向突出的凸片。

所述搅拌器沿着轴向设置多级，各级的所述搅拌器具有的所述凸片的条数从轴向后端侧朝向轴向前端侧增加。而且，所述各凸片的从所述轴的周面突出的突出高度比所述螺纹的从所述轴的周面突出的突出高度低。

根据这种方法，即使通过了螺纹的热塑性树脂中存在熔融不充分的树脂的块状物的情况下，在从凸片的条数少的轴向后端侧的搅拌器依次通过凸片的条数多的轴向前端侧的搅拌器期间，该块状物也会变形或被较细地弄碎。由此，能够得到含有的强化纤维的纤维长度变长且强化纤维的分散良好的成形品。

另外，由于各凸片的突出高度比螺纹的突出高度低，因此在搅拌器的外周面与注塑工作缸的内壁面之间能确保大的间隙。由此，起到与权利要求1的发明相同的作用效果。

另外，在本发明的注塑成形方法中，所述强化纤维包含玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、天然纤维中的至少一种。

根据这种方法，能够使通过注塑成形而得到的成形品具有薄壁轻量性、高的机械强度、及再生性。尤其是若采用碳纤维、金属纤维，则能够实现成形品的轻量化，并且在作为车辆的主体构件等外包装构件或用于收纳电气安装件的罩等而使用成形品时，能够对外包装构件或罩等赋予导电性，因此保护搭乗者、电气安装件免于遭受到落雷时的大电流。而且，通过采用天然纤维尤其是与聚乳酸等的生物由来系树脂组合，能够提供出对地球环境的负担更少的成形品。

发明效果

根据本发明，在搅拌器的外周面与注塑工作缸的内壁面之间，防止热塑性树脂含有的强化纤维发生过大的折损，由此，防止成形品的强度、重量的变动，或者防止强化纤维的向成形品的表面的露出而提高其外观等，能够提高成形品的品质。

附图说明

图1是表示具备本发明的第一实施方式的注塑成形用塑化螺杆的注塑成形机的整体结构的示意图。

图2是表示本发明的第一实施方式的螺杆的外观的简要主视图。

图3是将本发明的第一实施方式的轴的前端部放大的简要立体图。

图4是将本发明的第一实施方式的轴的前端部放大的简要主视图。

图5是表示图4的各部分剖面的图，图5(a)是表示A-A剖面的图，图5(b)是表示B-B剖面的图，图5(c)是表示C-C剖面的图。

图6是对于本发明的第二实施方式的螺杆，将螺纹的周边部放大的简要主视图。

图7是表示图6的D-D剖面的简要剖视图。

图8是对于本发明的第三实施方式的螺杆，将搅拌器的周边部放大的简要主视图。

图9是对于本发明的第四实施方式的螺杆，表示第二搅拌器的位置处的与螺杆的轴向正交的剖面的简要剖视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。首先，对本发明的第一实施方式的注塑成形用塑化螺杆的结构进行说明。图1是表示具备第一实施方式的注塑成形用塑化螺杆10(以下，简称为“螺杆10”)的注塑成形机1的整体结构的示意图。

如图1所示，注塑成形机1具备：在内部形成有腔室2的模具单元3、用于对腔室2注塑热塑性树脂的注塑单元4。

如图1所示，模具单元3具备设置成不能移动的固定模具31、设置成相对于该固定模具31能够移动的可动模具32。并且，在以相对置的方式设置的固定模具31的凹部与可动模具32的凸部之间形成有腔室2。

注塑单元4具备单元主体41、注塑工作缸42、螺杆10、料斗43、连结轴44、电动机45、活塞46、液压配管47。在单元主体41的内部形成有工作油工作缸411。注塑工作缸42从单元主体41延伸出，注塑工作缸42的前端部与固定模具31连接。螺杆10收容在注塑工作缸42的内部，料斗43设置在注塑工作缸42的上部。连结轴44与螺杆10的后端部连接，电动机45对连结轴44进行旋转驱动。活塞46收容在工作油工作缸411的内部，并固定于连结轴44。液压配管47与工作油工作缸411连接。

在此，图2是表示螺杆10的外观的概略主视图。螺杆10具备：轴11；螺纹12；搅拌器13；小径轴14；螺杆尖端15；挡圈16。

如图2所示，轴11具有长条状的圆筒形状，且小径的小径轴14比轴11从该轴11的前端部沿着轴向延伸。并且，在该小径轴14的前端设有大致圆锥形状的螺杆尖端15。另外，挡圈16具有环形状，其内径形成为比小径轴14稍大的大径。通过向该挡圈16插通小径轴14，挡圈16能够沿着小径轴14移动。另外，如图2所示，螺纹12设置成，从轴11沿着径向突出，且其周面卷绕成螺旋状。

另外，图3及图4是将轴11的前端部放大的图，图3是概略立体图，图4是概略主视图。需要说明的是，在图4中，为了便于说明，省略了螺杆尖端15的图示。

搅拌器13是用于将通过了螺纹12的热塑性树脂中所存在的熔融不充分的树脂的块状物弄碎并搅拌的构件。如图2所示，该搅拌器13设置在比轴11的周面中的螺纹12靠轴向前端侧的区域。该搅拌器13沿着轴向设置为三级，更具体而言具备设于最前端侧的第一搅拌器131、设于次之的前端侧的第二搅拌器132、及设于最后端侧的第三搅拌器133。

此处，图5是表示图4的各部分剖面的图，图5(a)表示A-A剖面，图5(b)表示B-B剖面，图5(c)表示C-C剖面。第一搅拌器131如图5(a)所示那样，具有从轴11的周面向径向突出，且沿着周向以规定间隔设置的16条的第一凸片131a。该第一凸片131a如图3所示，具有大致长方体形状，且以使其长边方向朝向轴11的轴向的方式而分别固定在轴11的周面上。并且，16条的第一凸片131a如图5(a)所示那样，从轴11的周面起的突出高度H1全部相等地形成，且如图4所示那样，该突出高度H1设定得比螺纹12的突出高度Hf低。

第二搅拌器132如图5(b)所示那样，具有从轴11的周面向径向突出设置，且沿着周向以规定间隔设置的10条的第二凸片132a。该第二凸片132a也如图3所示，具有大致长方体形状，且以使其长边方向朝向轴11的轴向的方式而分别固定在轴11的周面上。另外，10条的第二凸片132a如图5(b)所示那样，从轴11的周面起的突出高度H2全部相等地形成。并且，该第二凸片132a的突出高度H2如图4所示那样，设定得与第一凸片131a的突出高度H1大致相等，且比螺纹12的突出高度Hf低。

第三搅拌器133如图5(c)所示那样，具有从轴11的周面向径向突出设置，且沿着周向以规定间隔设置的5条的第三凸片133a。该第三凸片133a也如图3所示，具有大致长方体形状，且以使其长边方向朝向轴11的轴向的方式而分别固定在轴11的周面上。另外，5条的第三凸片133a也如图5(c)所示那样，从轴11的周面起的突出高度H3全部相等地形成。并且，该第三凸片133a的突出高度H3如图4所示那样，设定得与第一凸片131a的突出高度H1及第二凸片132a的突出高度H2大致相等，且比螺纹12的突出高度Hf低。

这样，将第一搅拌器131～第三搅拌器133所分别具有的第一凸片131a～第三凸片133a的条数设定为从轴向后端侧的第三搅拌器133朝向轴向前端侧的第一搅拌器131增加。更具体而言，在将位于轴向最后端侧的第三搅拌器133所具有的第三凸片133a的条数设为N时，将位于次之的轴向后端侧的第二搅拌器132所具有的第二凸片132a的条数设定在比1.5N多且比2.5N少的范围内。在本实施方式中，通过将第三凸片133a设定为5条(N＝5)，可将第二凸片132a设定在比7.5条(＝1.5N)多且比12.5条(＝2.5N)少的范围内、即10条。

另外，将位于比第二搅拌器132更靠轴向前端侧的第一搅拌器131所具有的第一凸片131a的条数设定为比3N多。在本实施方式中，通过将第三凸片133a设定为5条(N＝5)，可将第一凸片131a设定为比15条(＝3N)多的16条。

另外，如图4所示，从第一凸片131a的谷部到螺纹12的径向前端部为止的径向距离、即本实施方式中的螺纹12的突出高度Hf成为后述的热塑性树脂原料的外径的2倍以上的尺寸。同样地，从第二凸片132a的谷部到螺纹12的径向前端部为止的径向距离、及从第三凸片133a的谷部到螺纹12的径向前端部为止的径向距离在本实施方式中也与螺纹12的突出高度Hf大致相等，成为后述的热塑性树脂原料的外径的2倍以上的尺寸。

接着，关于采用本发明的第一实施方式所涉及的螺杆10的注塑成形方法的顺序及其作用效果进行说明。首先，对于构成图1所示的注塑单元4的料斗43，填充前述那样的含有玻璃纤维或碳纤维的固体状的热塑性树脂原料(未图示)。在该状态下，当电动机45开始连结轴44的驱动时，与其连接的螺杆10开始旋转。然后，当从料斗43对于注塑工作缸42供给热塑性树脂原料时，该热塑性树脂原料在熔融及塑化的同时，被螺纹12向轴向前端侧搬运。

然后，通过螺纹12而成为了熔融状态的热塑性树脂被进一步地向轴向前端侧搬运而到达第三搅拌器133。在此，如上所述，第三搅拌器133所具有的第三凸片133a的条数至少为5条时，在第三凸片133a彼此之间可确保较宽的间隙。因而，即便在通过了螺纹12的热塑性树脂中存在熔融不充分的树脂的块状物的情况下，该块状物业不会堵塞第三凸片133a彼此之间的间隙，而是通过该间隙从而变形或被弄碎。

之后，熔融不充分的树脂的块状物到达设于第三搅拌器133的轴向下游侧的第二搅拌器132。在此，第二搅拌器132所具有的第二凸片132a的条数比第三搅拌器133多而达到10条时，第二凸片132a彼此之间的间隙变得比第三凸片133a窄。因而，熔融不充分的树脂的块状物通过该第二凸片132a彼此之间的间隙，从而进一步地变形或被细微地弄碎。

进而，熔融不充分的树脂的块状物到达设于第二搅拌器132的轴向下游侧的第一搅拌器131。在此，第一搅拌器131所具有的第一凸片131a的条数比第二搅拌器132更多而达到16条，第一凸片131a彼此之间的间隙比第二凸片132a进一步地变窄。因而，熔融不充分的树脂的块状物通过该第一凸片131a彼此之间的间隙，从而进一步地变形或被细微地弄碎。这样，在从第三搅拌器133经由第二搅拌器132而通过第一搅拌器131的期间，熔融不充分的树脂的块状物被细微地弄碎，由此可促进热塑性树脂中的强化纤维的分散。

另外，如上所述，第一搅拌器131～第三搅拌器133分别所具有的第一凸片131a～第三凸片133a的突出高度H1～H3全部设定得比螺纹12的突出高度Hf低。因而，即便螺纹12的径向前端部接近到与注塑工作缸42的内壁面421接触的程度，在第一凸片131a～第三凸片133a的径向前端部与注塑工作缸42的内壁面421之间也可确保较宽的间隙。由此，即便热塑性树脂进入第一凸片131a～第三凸片133a与注塑工作缸42的内壁面421之间，也能够防止强化纤维受到较大的剪切力而过大折损的情况。

之后，通过了搅拌器13的熔融状态的热塑性树脂到达图3所示的挡圈16。此时，挡圈16由于熔融状态的热塑性树脂而被压靠于螺杆尖端15。由此，在轴11与挡圈16之间产生间隙。熔融状态的热塑性树脂通过该轴11与挡圈16之间的间隙、挡圈16与小径轴14之间的间隙(未图示)、及图1所示的挡圈16与注塑工作缸42之间的间隙，而积存在注塑工作缸42的前端部。

然后，当从液压配管47对于工作油工作缸411供给工作油(未图示)时，活塞46在工作油工作缸411的内部向模具单元3侧移动，与其相伴，螺杆10在注塑工作缸42的内部沿着轴向前进。

此时，靠压于螺杆尖端15的挡圈16沿着轴向即向轴11侧移动，并与轴11抵接，由此关闭轴11与挡圈16之间的间隙，防止熔融状态的热塑性树脂通过该间隙而向轴11侧逆流的情况。

由此，积存于注塑工作缸42的前端部的熔融状态的热塑性树脂被螺杆10按压而注塑，并向模具单元3的腔室2填充。

通过将该挡圈16的轴向的移动行程设为强化纤维的所期望的重量平均纤维长以上，由此能够将成形品中的残存纤维的重量平均纤维长设为所期望的长度以上。

然后，在该热塑性树脂冷却固化之后，通过使可动模具32从固定模具31离开，由此将成形品取出。此时，注塑动作并不是由液压实现的驱动，而可以是由电动马达与滚珠丝杠的组合等所实现的电动驱动。

需要说明的是，第一搅拌器131～第三搅拌器133分别所具有的第一凸片131a～第三凸片133a的形状或尺寸不局限于本实施方式，而能够适当地进行设计变更。例如，本实施方式所示的第一凸片131a～第三凸片133a设置在与搅拌器13的中心轴平行的方向上，但也可以相对于中心轴而向与螺纹12相同的方向倾斜设置。也就是说，通过使第一凸片131a～第三凸片133a向与螺纹12相同的方向倾斜，在第一凸片131a～第三凸片133a中也与螺纹12同样地具备树脂搬运力，因此，能够降低从螺杆10喷出的热塑性树脂的流动阻力(相当背压)。由此，能够使作为螺杆10整体的树脂喷出能力(塑化能力)提高，从而能够缩短强化纤维在螺杆10内被混炼及搅拌的时间(塑化时间)，由此可有效抑制强化纤维的折损。另外，第一凸片131a～第三凸片133a的条数在从轴向后端侧朝向轴向前端侧增加，且在满足前述的关系的范围内能够任意地变更。

(第二实施方式)

接下来，说明本发明的第二实施方式的注塑成形用可塑化螺杆10(以下，简称为“螺杆10”)的结构。图6是对于第二实施方式的螺杆10而将螺纹17的周边部放大的概略主视图。第二实施方式的螺杆10与第一实施方式的螺杆10相比，仅螺纹17的结构不同。关于这以外的结构，由于与第一实施方式相同，因此使用相同符号，在此省略说明。

在此，图7是表示图6的D-D剖面的概略剖视图。本实施方式的螺纹17在其径向前端部设有向径向的高低差。即，在螺纹17的径向前端部，对轴向前端侧进行局部切口而形成台阶部171。并且，该台阶部171的上表面与周围相比在径向上降低高低差长T。

根据这种结构，螺纹17的螺杆前端侧降低，即注塑工作缸42的内壁面421与螺纹17的台阶部171之间的间隙变大，因此熔融状态的热塑性树脂容易进入该间隙。由此，如图7所示，即使螺纹17的径向前端部与注塑工作缸42的内壁面421接近至接触的程度，通过进入到注塑工作缸42的内壁面421与螺纹17的台阶部171之间的熔融状态的热塑性树脂的压力而将螺纹17压回，由此能抑制注塑工作缸42的内壁面421与螺纹17的接触。由此，即使强化纤维进入注塑工作缸42的内壁面421与螺纹17之间，也能够抑制螺纹17将强化纤维压坏的情况。

(第三实施方式)

接下来，说明本发明的第三实施方式的注塑成形用可塑化螺杆10(以下，简称为“螺杆10”)的结构。第三实施方式的螺杆10与第一实施方式的螺杆10相比，仅搅拌器的结构不同。除此以外的结构，与第一实施方式相同，因此使用相同的符号，在此省略说明。

在此，图8是将螺杆10的搅拌器18的周边部放大的概略主视图。本实施方式的搅拌器18沿着轴向设置3级，从轴向前端侧朝向轴向后端侧，具备第一搅拌器181、第二搅拌器182、及第三搅拌器183，在这一点上与第一实施方式的搅拌器13相同。然而，本实施方式的搅拌器18的构成第一搅拌器181、第二搅拌器182及第三搅拌器183的第一凸片181a、第二凸片182a及第三凸片183a的形状与第一实施方式的第一凸片131a、第二凸片132a及第三凸片133a不同。

更详细而言，如图8所示，本实施方式的第一凸片181a～第三凸片183a在其轴向后端部形成有从轴向后端侧朝向轴向前端侧而从轴11的周面分离的距离增大的倾斜面19。

根据这种结构，进入到第一凸片181a～第三凸片183a的径向前端部与注塑工作缸42的内壁面421的间隙内的热塑性树脂由倾斜面19引导而从轴向后端侧朝向轴向前端侧顺畅地流通。而且，熔融不充分的热塑性树脂的块状物顺着倾斜面19流动或与倾斜面19相碰，从而块状物破碎。由此，能够将该间隙由热塑性树脂堵塞的情况防患于未然。

(第四实施方式)

接下来，说明本发明的第四实施方式的注塑成形用可塑化螺杆10(以下，简称为“螺杆10”)的结构。第四实施方式的螺杆10与第一实施方式的螺杆10相比，仅搅拌器的结构不同。关于除此以外的结构，由于与第一实施方式相同，因此使用相同的符号，在此省略说明。

本实施方式的搅拌器虽然图中未详细表示，但与第一实施方式同样地沿着轴向设置3级，从轴向前端侧朝向轴向后端侧，具备第一搅拌器、第二搅拌器及第三搅拌器。并且，图9是表示第二搅拌器202的位置处的与螺杆10的轴向正交的剖面的概略剖视图。

如图9所示，第二搅拌器202具有从轴11的周面向径向突出设置且沿着周向隔开规定间隔设置的10条第二凸片202a。该第二凸片202a从轴11的周面的突出高度H2在比图4所示的螺纹17的突出高度Hf低的范围内，沿着周向按照各条而不同。

根据这种结构，在热塑性树脂中存在有各种大小的熔融不充分的树脂的块状物的情况下，通过间隙厚度大的热塑性树脂的流动强的第二凸片202a推走大的块状物。因此，即使大的块状物也不会堵塞，通过突出高度H2的第二凸片202a能够可靠地使之变形或将其弄碎。由此，能促进热塑性树脂中的强化纤维的分散。

需要说明的是，在图9中虽然未详细表示，但关于第一凸片及第三凸片，从其轴11突出的突出高度H1及突出高度H3与第二凸片202a为同样的结构，能起到同样的作用效果。

(实施例)

接着，对本发明的实施例进行说明。本申请人对于适当改变下述所示的条件的多个实施例，使用含有强化纤维的热塑性树脂来进行注塑成形，并对各实施例确认了成形品的品质。

(1)使用的注塑成形机：三菱重工塑料技术株式会社制1050em-100，螺杆直径90mm

(2)使用的热塑性树脂原料：聚丙烯(PP)

(3)强化纤维：玻璃纤维或碳纤维

(4)强化纤维的含有率：20重量％或30重量％

(5)热塑性树脂原料中含有的强化纤维的纤维长度：10mm、20mm或25mm

(6)成形品的形状：外形1000mm×300mm×15mm、壁厚2mm的框体

(7)成形温度：230℃

(8)热塑性树脂原料的预热温度：80℃

(9)强化纤维的重量平均纤维长：从成形品的任意的部位切出60～100mm见方的正方形状的试验片。然后，以热塑性树脂的分解温度以上的温度对该试验片进行规定时间加热，将树脂成分灰化除去，由此仅成为强化纤维。之后，使仅为强化纤维的试验片在适当的溶剂中分散，并利用图像处理等来计测700～1000根的强化纤维的长度。并且，根据计测的各强化纤维的长度，通过使用下式来算出重量平均纤维长。其中，式中的Li是指计测的强化纤维的纤维长度，Qi是指为纤维长度Li的强化纤维的根数。

[重量平均纤维长]＝(∑Qi×Li²)/(∑Qi×Li)

(10)强化纤维的分散度：由于当纤维的分散度差时，纤维的束在成形品表面露出，因此纤维的分散度评价根据成形品的外观状态以A、B、C进行评价。

A：在成形品表面没有纤维的束的露出，成形品表面的光泽度高。

B：在成形品表面没有纤维的束的露出，成形品表面的光泽度低。

C：纤维的束在成形品表面的至少一部分露出。

在此，以下的表1至表4表示关于各实施例的试验结果。根据实施例1～实施例6的结果，通过实施本发明，即使在热塑性树脂原料的状态不同的情况下，更详细而言，即使在预热的有无、强化纤维的含有率或强化纤维的纤维长度不同的情况下，成形品中的强化纤维的重量平均纤维长也能够得到1.0mm以上(通常，在含有强化纤维的切片中，为了得到使机械的强度提高这样的长纤维特有的效果，残留在成形品中的强化纤维的重量平均纤维长需要为1.0mm以上。)

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

需要说明的是，将实施例5与实施例6的结果进行比较，当热塑性树脂原料含有的强化纤维的纤维长超过20mm时，表示残存于成形品的强化纤维的重量平均纤维长恒定。由此，为了更明确地得到本发明的效果，热塑性树脂原料含有的强化纤维的纤维长优选为1.0mm以上且20mm以下。

实施例7是确认了搅拌器的级数与强化纤维的分散度的相关关系的例子。在实施例7中，沿着轴向将搅拌器设置为4级。根据该实施例7，成形品中的强化纤维的重量平均纤维长为前述那样使成形品的机械强度提高的1.0mm以上，但比实施例1稍短。这是因为，搅拌器的级数比实施例1多，热塑性树脂从搅拌器承受剪切力的时间或次数增加，由此造成强化纤维的折损的进展。

实施例8是确认搅拌器的级数与强化纤维的分散度的相关关系的例子。在实施例8中，沿着轴向将搅拌器设为2级。根据该实施例8，成形品中的强化纤维的重量平均纤维长如前述那样使成形品的机械的强度提高的1.0mm以上，且比实施例1稍长。然而，在该实施例8中，强化纤维的分散度比实施例1下降。这是因为，沿着轴向设置在最前端侧的搅拌器与实施例1相比仅具有小数目的凸片，而且在轴向中间部未设置搅拌器，凸片产生的热塑性树脂的搅拌效果比实施例1下降。

实施例9及实施例10是确认了凸片的条数与强化纤维的分散度的相关关系的例子。在实施例9中，全部的搅拌器与实施例1相比，仅具有少数的凸片。而且，在实施例10中，除了沿着轴向设置在最前端侧的搅拌器之外的其他的搅拌器与实施例1相比，仅具有少数的凸片。

因此，热塑性树脂从搅拌器接受剪切力的时间或次数减少，由此在实施例9及实施例10中，成形品中的强化纤维的重量平均纤维长比实施例1变长。而且，凸片产生的热塑性树脂的搅拌效果比实施例1下降，由此在实施例9及实施例10中，强化纤维的分散度比实施例1下降。

实施例11是确认了搅拌器的槽深度与强化纤维的分散度的相关关系的例子。在该实施例11中，搅拌器的槽深度比实施例1减小。这种情况下，能观察到塑化计量时间发生变动的倾向，因此在搅拌器的槽部，热塑性树脂的堵塞容易发生。因此，热塑性树脂的流动速度变慢，从而热塑性树脂留置在螺杆内的时间变长。由此，强化纤维由螺纹及搅拌器混练及搅拌的时间变长，强化纤维的折损进展，成形品中的强化纤维的重量平均纤维长比实施例1变短。

实施例12是确认了螺纹的径向前端部的高低差的有无与强化纤维的分散度的相关关系的例子。在该实施例12中，在螺纹的径向前端部未设置高低差。这种情况下，强化纤维的分散度与实施例1同等，但成形品中的强化纤维的重量平均纤维长比实施例1变短。这是因为，在螺纹的径向前端部设置的高低差不会对基于螺纹的热塑性树脂的混练造成影响，但在热塑性树脂进入螺纹的径向前端部与注塑工作缸的内壁面之间时，能抑制其含有的强化纤维的折损。

实施例13是确认了凸片的突出高度与螺纹的突出高度之差、和强化纤维的分散度的相关关系的例子。在该实施例13中，凸片的突出高度与螺纹的突出高度相等。这种情况下，强化纤维的分散度与实施例1同等。这是因为，即使在凸片的径向前端部与注塑工作缸的内壁面之间形成大的间隙，搅拌器对热塑性树脂的搅拌程度也不会受到影响。

另一方面，在实施例13中，成形品中的强化纤维的重量平均纤维长比实施例1变短。这是因为，在螺纹的径向前端部与注塑工作缸的内壁面接近至接触的程度时，与螺纹同径的凸片的径向前端部也与注塑工作缸的内壁面接触，因此若热塑性树脂进入凸片的径向前端部与注塑工作缸的内壁面之间，则强化纤维由凸片的径向前端部压坏，强化纤维会产生过大的折损。

实施例14是确认了螺纹的条数与强化纤维的分散度的相关关系的例子。在该实施例14中，将搅拌器与双螺纹螺杆组合。这种情况下，由于双螺纹螺杆而热塑性树脂的混练程度提高，强化纤维的分散度提高，但成形品中的强化纤维的重量平均纤维长比实施例1缩短。这是因为，强化纤维由双螺纹螺杆进行混练及搅拌，而且由搅拌器混练及搅拌，因此强化纤维上负载剪切力的频度增大。

比较例1是确认了使用了不具有搅拌器的单纯的单螺纹螺杆时的强化纤维的分散度的例子。这种情况下，热塑性树脂受到的剪切力减少，因此成形品中的强化纤维的重量平均纤维长比实施例1变长。而且，由于不具有搅拌器，因此塑化时的搅拌效果缺乏，与实施例1～实施例14相比，强化纤维的分散度下降。

比较例2是确认了在搅拌器设置3级的单螺纹螺杆中，在全部的搅拌器上设有18条的凸片时的强化纤维的分散度的例子。这种情况下，成形品中的强化纤维的重量平均纤维长比实施例1变短。这是因为，在搅拌器的槽部发生热塑性树脂的堵塞而塑化时间变长，由此热塑性树脂留置在螺杆内的时间变长，即强化纤维由螺纹及搅拌器混练及搅拌的时间变长，强化纤维会发生过大的折损。需要说明的是，作为在搅拌器的槽部产生热塑性树脂的堵塞的原因，由于设置在最后端侧的搅拌器具有多个凸片，因此熔融不充分的树脂的块状物堵塞在该搅拌器的槽内，从而妨碍熔融树脂的搬运。

工业实用性

本发明的注塑成形用塑化螺杆具备轴、螺纹、搅拌器。并且，搅拌器沿着轴向设置多级，各级的搅拌器具有的凸片的条数从轴向后端侧朝向轴向前端侧增加。而且，从各凸片的轴的周面突出的突出高度比螺纹的从轴的周面突出的突出高度低。

根据这种结构，由于各凸片的突出高度比螺纹的突出高度低，因此即使螺纹的径向前端部接近至与注塑工作缸的内壁面接触的程度，在搅拌器的外周面与注塑工作缸的内壁面之间也能确保大间隙。由此，即使热塑性树脂进入搅拌器的外周面与注塑工作缸的内壁面之间，也能够防止强化纤维发生过大折损的情况。

符号说明

1注塑成形机

2腔室

3模具单元

4注塑单元

10注塑成形用塑化螺杆

11轴

12螺纹

13搅拌器

14小径轴

15螺杆尖端

16挡圈

17螺纹

18搅拌器

19倾斜面

31固定模具

32可动模具

41单元主体

42注塑工作缸

43料斗

44连结轴

45电动机

46活塞

47油压配管

131第一搅拌器

132第二搅拌器

133第三搅拌器

171台阶部

181第一搅拌器

182第二搅拌器

183第三搅拌器

202第二搅拌器

411作动油工作缸

421内壁面

131a第一凸片

132a第二凸片

133a第三凸片

181a第一凸片

182a第二凸片

183a第三凸片

202a第二凸片

H1突出高度(第一凸片)

H2突出高度(第二凸片)

H3突出高度(第三凸片)

Hf突出高度(螺纹)

T高低差长

Claims (9)

1.一种注塑成形用塑化螺杆，装备在使含有强化纤维的粒状的热塑性树脂原料塑化来进行注塑成形的注塑成形机中，其具备：

轴，其被驱动而旋转；

螺纹，其在所述轴的周面上呈螺旋状地设置；

搅拌器，其设置在比所述螺纹靠轴向前端侧，且在周向上具有多条从所述轴的周面沿着径向突出的凸片，

所述搅拌器沿着轴向设置多级，各级的所述搅拌器具有的所述凸片的条数从轴向后端侧朝向轴向前端侧增加，并且

所述各凸片的从所述轴的周面突出的突出高度比所述螺纹的从所述轴的周面突出的突出高度低。

2.根据权利要求1所述的注塑成形用塑化螺杆，其中，

在所述螺纹的径向前端部，以螺杆前端侧降低的方式设有向径向的高低差。

3.根据权利要求1或2所述的注塑成形用塑化螺杆，其中，

所述搅拌器在轴向上设置3级以上，

位于最靠轴向后端侧的第一级的所述搅拌器具有的所述凸片的条数为N时，位于次之的轴向后端侧的第二级的所述搅拌器具有的所述凸片的条数为比1.5N多且比2.5N少的范围，

位于比所述第二级靠轴向前端侧的第三级以后的所述搅拌器具有的所述凸片的条数比3N多。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的注塑成形用塑化螺杆，其中，

所述凸片的从所述轴的周面突出的突出高度沿着周向按照各条而不同。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的注塑成形用塑化螺杆，其中，

在所述凸片的轴向后端部形成有从轴向前端侧朝向轴向前端侧而从轴的周面分离的分离距离增大的倾斜面。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的注塑成形用塑化螺杆，其中，

从所述凸片的谷部到所述螺纹的径向前端部为止的径向距离为粒状的所述热塑性树脂原料的外径的2倍以上的大小。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的注塑成形用塑化螺杆，其中，

所述螺纹是在所述轴的周面上仅设有1条的单条螺纹。

8.一种注塑成形方法，其具备：

使用注塑成形用塑化螺杆，使含有强化纤维的热塑性树脂原料塑化的工序；

将塑化后的热塑性树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杆具备：

轴，其被驱动而旋转；

螺纹，其在所述轴的周面上呈螺旋状地设置；

搅拌器，其设置在比所述螺纹靠轴向前端侧，且在周向上具有多条从所述轴的周面沿着径向突出的凸片，

所述搅拌器沿着轴向设置多级，各级的所述搅拌器具有的所述凸片的条数从轴向后端侧朝向轴向前端侧增加，并且

所述各凸片的从所述轴的周面突出的突出高度比所述螺纹的从所述轴的周面突出的突出高度低。

9.根据权利要求8所述的注塑成形方法，其中，

所述强化纤维包含玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、天然纤维中的至少一种。

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