CN107107424B - 注射成型方法、注射成型机的螺杆以及注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即便纤维受到挤压而导致纤维束牢固地收紧、也能够推进其开纤的注射成型方法。在螺杆(10)的第一阶(21)与第二阶(22)的边界部设置缩颈部(35)。在熔融树脂(M)与强化纤维(F)的混合物通过缩颈部(35)时，与比缩颈部(35)靠上游侧的位置相比，对混合物施加较强的压缩力。比缩颈部(35)靠下游侧的供给部(25)的轴径(D3)小于缩颈部(35)的外径(D2)，因此，供给部(25)的周围对于通过了缩颈部(35)的混合物来说成为减压区域，混合物发生膨胀。由此，强化纤维(F)发生回弹，且熔融树脂(M)产生巴拉斯效应，因此，能够形成有利于使纤维束开纤的状况。

Description

注射成型方法、注射成型机的螺杆以及注射成型机

技术领域

本发明涉及包含强化纤维的树脂的注射成型。

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型品被用于各种用途。该成型品通过向注射成型机的模具内注射在形成增塑装置的缸体内通过螺杆的旋转而被熔融了的热塑性树脂和强化纤维的混合物来制作。

为了获得基于强化纤维实现的强度提高的效果，期望强化纤维均匀地分散在树脂中。

对此，在专利文献1中公开了一种注射成型的螺杆，在上游侧的与螺杆基部对应的位置一同供给已分别准备好的树脂原料和强化纤维来进行增塑熔融，该螺杆分别具有一处供给部、压缩部、计量部，且在前端具备搅拌器，通过该螺杆来实现熔融树脂和强化纤维的混炼、分散。

另外，在专利文献2中提出了在螺杆的计量部或者比计量部靠下游侧的位置设置使轴径大于其他部分而减小了熔融树脂和强化纤维的混合物的通过截面积的原料压缩部的方案。在该原料压缩部中，欲通过对从上游侧送来的该混合物急剧地进行压缩来施加剪切力，从而实现熔融树脂内的强化纤维的混合、分散的促进。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-156055号公报

专利文献2：日本特开2002-248664号公报

发明内容

发明要解决的课题

所供给的强化纤维成束地到达缸体的内部，但为了使强化纤维均匀地分散，将该纤维束开纤是很重要的。

然而，在专利文献1中，由于螺杆的压缩部处的树脂压缩压力，导致成束的纤维受到挤压而牢固地收紧。因此，即便施加基于螺杆的旋转的剪切力以及基于前端搅拌器的位置置换等，纤维束也难以开纤，在最终得到的成型品中混入有纤维束，由此导致成型品的品质不良。另外，若混合物中残留有开纤不足的纤维束，则在朝向模具的模腔注射混合物时，纤维束会堵塞口径小的流路即喷嘴的注射口的一部分而形成流动阻力。在该情况下，向模腔进行填充时需要过大的高压，并且混合物的填充时的流动速度也会下降，因此，无法充分地向模腔填充混合物，导致成型品形状的一部分缺损了的填充不足的成型不良。

另外，在专利文献2中也同样，在穿过通过截面积小的原料压缩部的过程中，纤维受到挤压而牢固地收紧，即便在原料压缩部处受到剪切力，开纤也未充分地进行。因此，在专利文献2中，也在成型品中混入有纤维束，而导致成型品的品质不良。另外，尤其是，在专利文献2中，在螺杆的下游侧具备防回流阀，但通常防回流阀的内部的熔融树脂流路较窄，因此，若混合物中残留有开纤不足的纤维束，则纤维束可能会堵住流路的一部分而发生堵塞。在该情况下，有可能产生增塑能力下降或者不能增塑(不能够计量)的状态。此外，有时在注射时的防回流阀的流路封闭部夹有纤维束而发生流路封闭不良，从而无法防止混合物向螺杆侧的回流。在该情况下，增塑计量为规定量的熔融树脂会减量，因此，发生成型品形状的一部分缺损了的填充不足的成型不良。

因此，本发明的目的在于，提供一种即便纤维受到挤压而牢固地收紧也能够推进其开纤的注射成型方法。

另外，本发明的目的在于，提供一种适于这种注射成型方法的注射成型机的螺杆以及注射成型机。

用于解决课题的方案

本发明人想到，对纤维束与熔融树脂的混合物施加压缩之后进行减压，由此使纤维束产生回弹现象，并且使熔融树脂产生巴拉斯效应，从而使混合物膨胀，然后通过螺杆的旋转进行混炼来推进纤维束的开纤。

即，本发明的注射成型方法的特征在于，具备：增塑工序，在该增塑工序中，向具备能够以旋转轴为中心进行旋转、且能够沿着旋转轴进行前进及后退的螺杆的缸体，供给固体状的树脂原料和强化纤维，且使螺杆正转，由此生成强化纤维与熔融树脂的混合物；以及注射工序，在该注射工序中，朝向模具的模腔注射强化纤维与熔融树脂的混合物，在增塑工序中，在设置于螺杆的旋转轴方向上的至少一部分的缩颈区域中，与比该缩颈区域靠上游侧的位置相比，对强化纤维与熔融树脂的混合物施加较强的压缩力，接着，在通过了缩颈区域的下游侧的减压区域中使该混合物减压，然后，通过螺杆的旋转对混合物进行混炼。

在本发明的增塑工序中，固体状的树脂原料与强化纤维在比缩颈区域靠上游侧的位置处被供给，在到达缩颈区域为止的期间，能够生成强化纤维与熔融树脂的混合物。

在本发明的注射成型方法中，螺杆具备：缩颈部，其设置于生成的混合物所通过的至少一部分的区域，且与比该一部分的区域靠上游侧的螺杆的轴径D₁相比，该缩颈部的外径D₂扩大；减压部，其在下游侧与缩颈部相连，且与缩颈部的外径D₂相比，该减压部的轴径D₃缩小；以及混炼部，其与减压部的下游端相连，用于混炼混合物，在该情况下，能够将缩颈区域设置在缸体的内部的、缩颈部的周围，将膨胀区域设置在缸体的内部的、减压部的周围，将混炼部设置在缸体的内部的、膨胀区域的周围。

该螺杆优选为，轴径D₃与外径D₂之比(轴径D₃/外径D₂)为0.5～0.95。

另外，就该螺杆而言，能够使减压部的轴径D₃小于比缩颈部靠上游侧的螺杆的轴径D₁。

另外，本发明的注射成型机的螺杆用于对熔融树脂与强化纤维的混合物进行注射成型而得到纤维强化树脂，其特征在于，具备：熔融部，其对固体状的树脂原料进行增塑熔融而生成熔融树脂与强化纤维的混合物；缩颈部，其设置于生成的混合物所通过的至少一部分的区域，与比该一部分的区域靠上游侧的螺杆的轴径相比，该缩颈部的外径扩大；减压部，其在下游侧与缩颈部相连，与缩颈部的外径相比，该减压部的轴径缩小；以及混炼部，其与减压部的下游端相连，且通过螺杆的旋转进行混炼。

在该螺杆中，优选的是，缩颈部形成为外径在整周范围内比螺杆的轴径扩大的环状方式。另外，优选的是，该缩颈部具备主螺纹以及设定为外径小于主螺纹的外径的副螺纹，副螺纹设定为导程角大于主螺纹的导程角，且其两端相对于主螺纹被闭塞。

另外，本发明的注射成型机用于对纤维强化树脂进行注射成型，其具备：缸体，其设置有排出喷嘴；以及螺杆，其以能够以旋转轴为中心进行旋转且能够沿着旋转轴进行前进及后退的方式设置于缸体的内部，所述注射成型机的特征在于，螺杆具备：熔融部，其对固体状的树脂原料进行增塑熔融而生成熔融树脂与强化纤维的混合物；缩颈部，其设置于生成的混合物所通过的至少一部分的区域，且与比该一部分的区域靠上游侧的螺杆的轴径相比，该缩颈部的外径扩大；减压部，其在下游侧与缩颈部相连，且与缩颈部的外径相比，该减压部的轴径缩小；以及混炼部，其与缩颈部的下游端相连，且通过螺杆的旋转来混炼从缩颈部排出的混合物。

发明效果

根据本发明，通过施加压缩后进行减压，从而使纤维束产生回弹现象，并且使熔融树脂产生巴拉斯效应，由此，在使混合物膨胀而破坏纤维束的束缚之后，通过螺杆的旋转进行混炼，由此推进纤维束的开纤。

附图说明

图1是示出本实施方式的注射成型机的概要结构的图。

图2是示意性地示出本实施方式的注射成型的各步骤中的树脂的熔融状态的图，(a)示出增塑开始时，(b)示出增塑结束时，(c)示出注射结束时。

图3的(a)放大示出图1以及图2所示的螺杆的缩颈部的附近，图3的(b)示出回弹现象，图3的(c)示出熔融树脂的巴拉斯现象。

图4示出能够应用于本实施方式的螺杆，(a)示出其一例，(b)示出另一例，(c)示出熔融树脂的变动。

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式来详细说明本发明。

如图1所示，本实施方式的注射成型机1具备合模单元100、增塑单元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的构成和动作、增塑单元200的构成和动作概要进行说明，接着，对注射成型机1进行注射成型的步骤进行说明。

[合模单元的构成]

合模单元100具备：固定模板105，其固定设置于基座框架101上且安装有定模103；可动模板111，其安装有动模109，通过使液压缸113工作而使可动模板111在导轨、滑动板等滑动构件107上沿图中左右方向移动；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的一端与液压缸117的活塞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。

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，而使动模109与定模103抵接。接着，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，而将可动模板111固定于连接杆115。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，而将定模103与动模109紧固。在这样地进行了合模之后，从增塑单元200向模具的模腔内注射熔融树脂M而使成型品成型。

本实施方式的螺杆10采用的是将分别准备好的热塑性的树脂颗粒P和强化纤维F投入到在螺杆10的上游端的附近设置的供给料斗207而进行混合的方式。但是，以下具体说明的合模单元100的构成只不过是一例，也可以应用其他的构成或者进行置换。例如，在本实施方式中，示出将液压缸113作为模开闭用的致动器，但也可以代替为使旋转运动转换为直线运动的机构和伺服马达、感应马达等电动马达的组合。作为该转换机构，能够使用滚珠丝杠、齿轮齿条副。另外，当然也可以代替为基于电动驱动或液压驱动的肘杆式合模单元。

需要说明的是，在本实施方式以及本发明中，上游以及下游以树脂颗粒P(熔融树脂M)以及强化纤维F被输送的方向为基准来确定。树脂颗粒P以及强化纤维F被投入到设于上游端的供给料斗207，并从设于下游端的排出喷嘴203向模腔注射。

[增塑单元的构成]

增塑单元200具备：筒型的加热缸201；设置于加热缸201的下游端的排出喷嘴203；设置于加热缸201的内部的螺杆10；以及被供给树脂颗粒P和强化纤维F的供给料斗207。另外，增塑单元200具备：使螺杆10前进或后退的第一电动机209；以及使螺杆10正转或反转的第二电动机211。这些各要素按照控制部50的指示进行必要的动作。

在螺杆10的下游侧的端部(后端)与第一电动机209之间夹设有省略了图示的负载传感器，该负载传感器能够检测螺杆10在轴向上承受的负载。基于电动机实现的增塑单元200根据由负载传感器检测到的负载，控制增塑中的螺杆10的背压。

螺杆10成为与所谓的排气式螺杆同样的两阶式的设计。具体地说，螺杆10具有设于上游侧的第一阶21和与第一阶21相连且设于下游侧的第二阶22，第一阶21从上游侧起依次具备供给部23、压缩部24以及计量部27，第二阶22从上游侧起依次具备供给部25、压缩部26以及计量部28。另外，螺杆10在第一阶21与第二阶22之间具备缩颈部35。需要说明的是，图1中的右侧为上游侧，左侧为下游侧。

螺杆10在第一阶21设置有第一螺纹31，在第二阶22设置有第二螺纹33。

第一阶21以及第二阶22均设定为，供给部23、25处的螺纹间的螺杆槽相对深，压缩部24、26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27、28处的螺杆槽设定得最浅。

第一阶21将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朝向第二阶22输送，因此，期望第一阶21具备确保熔融树脂M的输送速度以及增塑能力的功能。

为了获得该功能，优选将第一阶21的第一螺纹31的螺纹导程(L1)设定为第二阶22的第二螺纹33的螺纹导程(L2)以下，换句话说，优选L1≤L2成立。需要说明的是，螺纹导程(以下仅称为导程)是指前后相邻的螺纹的间隔。作为一个指标，第一螺纹31的导程L1优选为导程L2的0.4～1.0倍，更优选为0.5～0.9倍。

另外，第二螺纹33的螺纹的宽度优选为导程L2的0.01～0.3倍(0.01×L2～0.3×L2)。这是因为，当螺纹的宽度小于导程L2的0.01倍时，第二螺纹33的强度不够，当螺纹的宽度超过导程L2的0.3倍时，螺杆槽宽度变小，纤维挂在螺纹顶部而难以落入槽内。

另外，除了上述的L1≤L2成立的优选方式之外，第二阶22的尤其是供给部25的一部分或全部的第二螺纹33也可以不为1条螺纹而为多条螺纹。在该情况下，从第一阶21排出的熔融树脂M分开而分别分配到由多条螺纹划分出的螺杆槽，因此，纤维束与熔融树脂M分别在各螺杆槽内接触、混合，因此，对于熔融树脂M向纤维束的浸渗来说是有效的。

在螺杆10中，如图3(a)所示，设置在第一阶21与第二阶22之间的缩颈部35被设定为，其外周的径D₂大于第一阶21的计量部27的轴径D₁以及第二阶22的供给部25的外径D₃。这样，就缩颈部35的附近而言，在缩颈部35处，螺杆10的轴部的直径与计量部27相比沿半径方向扩径，且在与缩颈部35相连的供给部25处，轴部的直径缩小。而且，螺杆10被设定为，第二阶22的供给部25的外径D₃小于计量部27的外径D₁。通过以该缩颈部35为边界的上游侧与下游侧的各侧的直径的扩大以及缩小，能够对通过此处的强化纤维和熔融树脂的混合物在给予了比由计量部27施加的压缩力强的压缩力之后进行减压。换句话说，加热缸201的内部的缩颈部35的周围成为本发明的缩颈区域，另外，加热缸201的内部的缩颈部35的附近处的供给部25的周围成为本发明的减压区域。由此，能够使纤维束产生回弹现象，并且能够使熔融树脂产生巴拉斯效应。关于这一点之后详述。另外，图3省略了第一螺纹31以及第二螺纹33的记载。

[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，参照图1进行说明。

当设置于加热缸201的内部的螺杆10进行旋转时，从供给料斗207供给来的由热塑性树脂构成的颗粒(树脂颗粒P)和强化纤维F被朝向加热缸201的下游端的排出喷嘴203输送。在该过程中，树脂颗粒P成为熔融树脂M。在熔融树脂M与强化纤维F混合之后，向形成于合模单元100的定模103与动模109之间的模腔注射规定的量。需要说明的是，当然也伴随如下那样的螺杆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，然后再前进，由此进行注射。另外，为了实现树脂颗粒P的熔融而在加热缸201的外侧设置加热器等，也可以应用其他构成或者置换。

[注射成型的步骤]

具备以上要素的注射成型机1按照以下的步骤进行注射成型。

众所周知，注射成型具备：使动模109与定模103闭合并以高压进行合模的合模工序；在加热缸201内对树脂颗粒P进行加热、熔融而使其增塑的增塑工序；将增塑了的熔融树脂M向由动模109和定模103形成的模腔注射、填充的注射工序；进行冷却直至填充到模腔的熔融树脂M固化的保持工序；打开模具的开模工序；以及将在模腔内冷却固化了的成型品取出的取出工序，按序或者使一部分并行地实施上述各工序，从而完成一个循环的注射成型。

接下来，参照图2，对以上工序中的与本实施方式相关的增塑工序和注射工序的概要进行说明。

[增塑工序]

在增塑工序中，从与加热缸201的上游侧的供给料斗207对应的供给口供给树脂颗粒P以及强化纤维F。开始增塑的最初，螺杆10位于加热缸201的下游，使螺杆10从该初始位置一边旋转一边后退(图2的(a)“增塑开始”)。通过使螺杆10旋转，从而被供给到螺杆10与加热缸201之间的树脂颗粒P受到剪切力而一边被加热一边逐渐地熔融，并朝向下游输送。需要说明的是，在本发明中，将增塑工序中的螺杆10的旋转(朝向)设为正转。伴随着螺杆10的旋转，强化纤维F在熔融树脂M中混炼、分散，并与熔融树脂M一起被向下游输送。当继续供给树脂颗粒P、强化纤维F且继续使螺杆10旋转时，熔融树脂M与强化纤维F一起被向加热缸201的下游侧输送，并且积存于比螺杆10靠下游侧的位置。通过积存于螺杆10的下游的熔融树脂M的树脂压力与抑制螺杆10的后退的背压之间的平衡，使螺杆10后退。然后，在计量到积存了一次注射所需的量的熔融树脂M时，停止螺杆10的旋转以及后退(图2的(b)“增塑结束”)。

图2将树脂(树脂颗粒P、熔融树脂M)和强化纤维F的状态分为“未熔融树脂”、“树脂熔融”、“纤维分散”以及“纤维分散结束”这四个阶段来表示。在“增塑结束”的阶段，比螺杆10靠下游的“纤维分散结束”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”表示被供给来的强化纤维F伴随着螺杆10的旋转而分散于熔融树脂M。另外，“树脂熔融”表示树脂颗粒P受到剪切力而逐渐熔融，“未熔融树脂”表示虽然受到剪切力但仍残留有熔融不足的树脂的状态，表示未达到全部熔融。但是，在“纤维分散结束”的区域，有时存在强化纤维F不均匀的情况。

[缩颈部35中的变动]

在该增塑工序中，在熔融树脂M与强化纤维F的混合物(以下有时仅称为混合物)通过缩颈部35的过程中，产生前述的回弹现象和巴拉斯效应。以下，参照图3的(b)、(c)进行说明。

在第一阶21，强化纤维F在增塑熔融后的熔融树脂M中混炼并使纤维束在一定程度上分散，强化纤维F与熔融树脂M一起流入到与第一阶21相连的缩颈部35，通过缩颈部35后向第二阶22的供给部25流入。换句话说，混合物在缩颈区域被压缩之后到达减压区域。并且，该减压区域对于混合物来说成为膨胀环境。

当着眼于混合物中含有的强化纤维F时，对于从缩颈部35与熔融树脂M一起向膨胀环境排出的纤维束而言，由于在缩颈部35中急剧受到压缩力之后被减压，因此产生回弹现象。图3的(b)以将强化纤维F模型化为简单的线段的方式示出该情形。

在比缩颈部35靠上游侧的位置，由于构成纤维束B的强化纤维F发生弯曲等而使纤维束B相互具有规定的间隙，但当到达缩颈部(缩颈区域)35时，由于受到压缩力，各个强化纤维F受到挤压，从而纤维束B收紧。但是，当通过缩颈部35而到达供给部25的周围的减压区域时，各个强化纤维F产生回弹现象，由此，构成纤维束B的被束缚的各个强化纤维F的间隙变宽，能够形成容易将纤维束开纤的状态。需要说明的是，图3的(b)将径向上的回弹现象以模型化的方式示出，但实际上，在周向上也同样产生回弹现象。

另外，当着眼于通过缩颈部35的熔融树脂M时，熔融树脂M由于具有粘弹性，因此产生巴拉斯效应。图3的(c)以将熔融树脂M模型化为箭头的方式示出该情形。在比缩颈部35靠上游侧的位置输送来的熔融树脂M在通过缩颈部(缩颈区域)35时受到压缩力，因此，与上游侧相比进行收缩。需要说明的是，箭头的间隔表示收缩、膨胀。在被压缩后到达供给部25的周围的减压区域、即膨胀环境时，熔融树脂M通过巴拉斯效应而发生膨胀。

另外，强化纤维F在熔融树脂M中浮游并附着于熔融树脂M，因此，伴随着巴拉斯效应带来的熔融树脂M的膨胀，熔融树脂M中含有的构成纤维束的各个强化纤维F在所附着的熔融树脂M的膨胀下被拉伸，纤维束之间的间隙变宽，因此，纤维束容易开纤，并且，熔融树脂M侵入到该间隙中而防止变宽了的纤维间的间隙再次粘结，且熔融树脂M所产生的剪切力也容易传输到存在于纤维束的内部的强化纤维F。

如以上所述，由于回弹现象以及巴拉斯效应的叠加效果，成为容易开纤的状态的强化纤维F与熔融树脂M的混合物在通过第二阶22的供给部25、压缩部26以及计量部28时，通过螺杆旋转，在螺杆槽内一边进行充分的回旋、位置置换一边受到各个方向的剪切力而被混炼，由此能够促进纤维束的开纤，能够防止因纤维的开纤不良、注射时的填充不良而导致的成型不良、增塑时的计量不良。

如以下说明的那样，混合物通过缩颈部35时产生的效果因在正交的两个方向上施加剪切力而变得显著。

换句话说，如图3的(a)所示，在通过缩颈部35时，向强化纤维束施加的剪切力为，因熔融树脂M的流动而产生的螺杆10的旋转轴C的方向上的剪切力Q_H和与旋转轴C正交的方向上的剪切力Q_V这样的相互独立的方向上的剪切力。因此，无论熔融树脂M中含有的强化纤维F以及纤维束的方向朝向哪个方向，在通过缩颈部35时，都能够施加剪切力Q_H和剪切力Q_V中的任一者来解开纤维束，因此，因通过缩颈部35所带来的开纤的效果变得显著。

然而，就缩颈部35中的混合物的流路而言，内径侧为螺杆10的外径面，外径侧为加热缸201的内径面。因此，在进行增塑计量时螺杆10后退之际，在以螺杆10的位置为基准的情况下，加热缸201的内径面相对地向前方移动。由于该相对动作，在缩颈部35内位于加热缸201的内径面附近的混合物不仅受到第一阶21的前端部的压力，还受到因加热缸201的内径面的相对移动所产生的拖拽力。在该拖拽力的作用下，将缩颈部35内的混合物向供给部25拖出，这也被有效地用于防止混合物在缩颈部35中堵塞的情况。

以上说明的基于回弹现象以及巴拉斯效应的、开纤的容易化的效果的程度取决于供给部25的轴径D₃与缩颈部35的外径D₂之比，存在轴径D₃与外径D₂之比(轴径D₃/外径D₂)越小，从压缩到减压的程度越大，回弹现象以及巴拉斯效应越显著的趋势。作为一个指标，轴径D₃/外径D₂优选为0.95以下，更优选为0.9以下，进一步优选为0.8以下。另一方面，当轴径D₃/外径D₂过小时，由于增塑时的螺杆旋转所产生的扭转应力或注射时的轴压缩应力，在轴径D₃与外径D₂的连结部产生应力集中，可能导致轴径D₃与外径D₂的连结部因过大的应力而发生破断。另外，通常，回弹现象以及巴拉斯效应无法期待两倍以上的膨胀，因此，轴径D₃/外径D₂优选为0.5以上，更优选为0.6以上。

另外，供给部25的轴径D₃优选为第一阶的终端部即计量部27的轴径D₁以下。这是为了，通过将供给部25的轴径D₃设为第一阶的终端部即计量部27的轴径D₁以下，使供给部25的槽容积比计量部27的槽容积扩大，从而有效地使在第一阶的终端部施加于强化纤维F和熔融树脂M的压力下降，促进强化纤维F的开纤。另外，为了使在第一阶的终端部施加于强化纤维F和熔融树脂M的压缩充分开放，形成强化纤维F能够无视压力而自由地回旋、位置置换这样的环境来促进开纤，更优选轴径D₃小于轴径D₁。

[注射工序]

当进入注射工序时，如图2的(c)所示，使螺杆10前进。这样，通过螺杆10的前端部所具备的未图示的防回流阀封闭合，从而积存于螺杆10的下游的熔融树脂M的压力(树脂压力)上升，熔融树脂M被从排出喷嘴203朝向模腔排出。

之后，经过保持工序、开模工序以及取出工序而完成一个循环的注射成型，进行下一个循环的合模工序、增塑工序。

[效果]

如以上说明的那样，本实施方式的螺杆10通过设置缩颈部35，而使成为容易开纤的状态的强化纤维F与熔融树脂M的混合物在第二阶22混炼，由此能够促进纤维束的开纤，因此，能够防止因纤维的开纤不良、注射时的填充不良而导致的成型不良、增塑时的计量不良。

以上，基于实施方式说明了本发明，但只要不脱离本发明的技术思想，能够选择性地取舍在上述实施方式中举出的构成，也能够适当变更为其他的构成。

例如，在以上的本实施方式中，在具备第一阶21和第二阶22的两阶型的螺杆10的边界设置有缩颈部35，但只要在强化纤维F与熔融树脂M处于混合状态下能得到回弹现象和巴拉斯效应，则本发明不局限于此。在两阶型的螺杆10中，缩颈部35能够设置在第一阶21的范围内，也能够设置在第二阶22的范围内。另外，例如，也能够如除了第一阶21和第二阶22的边界部分之外还在第二阶22的范围内设置那样，将缩颈部35设置在两处或三处以上的多处位置。另外，应用缩颈部35的螺杆不局限于两阶型，也可以为供给部和压缩部各具备一个的一阶型。

另外，在本实施方式中，示出了将缩颈部35呈环状地在整周上形成为坝形状的例子，但本发明不局限于此。例如，也可以不为环状，而是如图4的(a)、(b)所示，在螺杆10设置主螺纹36和外径比主螺纹36设定得小的副螺纹37(37A、37B)，使副螺纹37作为缩颈部35发挥功能。需要说明的是，图4的(a)示出副螺纹37为一段的例子，图4的(b)示出副螺纹37隔开间隔地具有两段的例子。另外，如上所述，主螺纹36对应于第一螺纹31或第二螺纹33。该副螺纹37的导程角设定得比主螺纹36的导程角大，形成其两端相对于主螺纹36被闭塞的形状的屏障螺纹形状，从而能够得到本发明的效果。由该副螺纹37(37A、37B)构成的缩颈部具备螺纹结构，因此，如图4的(c)所示，在螺杆旋转时，作为缩颈部的副螺纹37能够具有如图中的箭头所示那样的树脂的输送力，即便在因强化纤维F的高含有率而容易在缩颈部发生堵塞的状态下，由于通过螺纹结构而得到的输送力，也能够在不发生堵塞的状态下使由强化纤维F和熔融树脂M构成的混合物通过缩颈部。尤其是，为了利用副螺纹37来防止堵塞，副螺纹37的外径与缸体内径之间的间隙的大小优选为，下限值为0.1mm，上限值为8mm或槽深度的60％中的较小的一方。这是因为，当小于0.1mm时，强化纤维F会闭塞间隙，当大于8mm或槽深度的60％中的较小的一方时，螺纹的导程所产生的向下游侧输送树脂的树脂输送能力不足，无法期待防堵塞的效果。需要说明的是，该间隙的大小的范围也能够应用于呈环状地在整周上形成坝形状的情况。由此，能够更加有效地防止环状的缩颈部中的堵塞。

另外，在多处位置设置缩颈部35的情况下，还可以为，使在多处位置设置的缩颈部中的、设于下游侧的缩颈部的外径相对于设于上游侧的缩颈部的外径而相对地增大。在该情况下，对于下述情况是有效的：在上游侧的缸体内径与缩颈部外径之间的大间隙中，解开残留有块的纤维束，且在下游侧的间隙小的缩颈部中，对进行了开纤的强化纤维束施加均等的剪切而使散落的纤维均匀地分散在熔融树脂中。另外，尤其是通过增大上游侧的间隙，在未进行开纤的大纤维块进入缩颈部的间隙时，能够防止因受到急剧的变形而产生过大的剪切力所引起的强化纤维F的折损。

另外，如图4的(b)所示，在缩颈部由在多处位置设置的副螺纹37A、37B形成的情况下，也可以使副螺纹37A、37B的外径从上游侧朝向下游侧平滑或阶段性地扩大。这其中包括若干方式。第一个方式为，副螺纹37A、37B各自的外径恒定，但下游侧的副螺纹37B的外径大于上游侧(图中的右侧)的副螺纹37A的外径。第二个方式为，副螺纹37A的外径从上游端朝向下游端变大，副螺纹37B的外径从上游端朝向下游端变大。也能够组合第一个方式和第二个方式。

另外，在本实施方式中，将通过对从缩颈部排出的混合物进行减压而引起的混合物的膨胀要素作为强化纤维F的回弹现象和熔融树脂M的巴拉斯效应而示出，但在采用挥发气体成分的含有量较多的原料的情况下，也能够将通过减压而溶解于熔融树脂M中的挥发成分气体化而显现的现象用作熔融树脂M的膨胀要素。

另外，在以上的实施方式中，示出了对在螺杆的长边方向的上游侧一同供给树脂颗粒P和强化纤维F的方式的注射成型机应用缩颈部35的例子，但本发明不局限于此。例如，也能够应用于在上游侧供给树脂颗粒P而在下游侧供给强化纤维F的方式的注射成型机。在该情况下，使用两阶段型的螺杆，向第一阶21的供给部或压缩部供给树脂颗粒P，向第二阶22的供给部供给强化纤维F，但只要在强化纤维F与熔融树脂M处于混合状态的第二阶22的范围内设置缩颈部35，就能够获得回弹现象和巴拉斯效应。

另外，应用于本发明的树脂、强化纤维未特别限定，广泛地包含聚丙烯、聚乙烯等通用树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等工程塑料等的公知的树脂、以及玻璃纤维、碳纤维、竹纤维、麻纤维等的公知的强化纤维等公知的材质。需要说明的是，为了显著地获得本发明的效果，优选以强化纤维的含有量为10％以上的高含有率的纤维强化树脂作为对象。但是，当强化纤维的含有率超过70％时，螺杆槽内的强化纤维的输送阻力变大，因此，尤其是在使用树脂的输送能力较低的小径螺纹的情况下，难以输送强化纤维，强化纤维有可能闭塞螺杆槽内而在缩颈部发生堵塞，从而产生增塑能力下降或者不能增塑(不能够输送树脂)的状态。因此，应用于本发明的强化纤维的含有率优选为10～70％，更优选为15～50％。另外，对于所供给的强化纤维和树脂原料，混合地供给分别准备好的强化纤维和原料树脂能够显著地获得本发明的效果，因此优选，但也可以使用向强化纤维含浸树脂而形成一体的复合原料。

附图标记说明

1 注射成型机；

10 螺杆；

21 第一阶；

22 第二阶；

23、25 供给部；

24、26 压缩部；

27、28 计量部；

31 第一螺纹；

33 第二螺纹；

35 缩颈部；

36 主螺纹；

37、37A、37B 副螺纹；

50 控制部；

100 合模单元；

101 基座框架；

103 定模；

105 固定模板；

107 滑动构件；

109 动模；

111 可动模板；

113 液压缸；

115 连接杆；

117 液压缸；

119 活塞；

121 外螺纹部；

123 螺母；

200 增塑单元；

201 加热缸；

203 排出喷嘴；

207 供给料斗；

209 第一电动机；

211 第二电动机；

C 旋转轴；

F 强化纤维；

M 熔融树脂；

P 树脂颗粒。

Claims (5)

1.一种注射成型方法，其特征在于，所述注射成型方法具备：

增塑工序，在该增塑工序中，向具备能够以旋转轴为中心进行旋转、且能够沿着所述旋转轴进行前进及后退的螺杆的缸体，供给固体状的树脂原料和强化纤维，并使所述螺杆正转，由此生成所述强化纤维与熔融树脂的混合物；以及

注射工序，在该注射工序中，朝向模具的模腔注射所述混合物，

所述螺杆具有：

第一阶，其设于上游侧，且具有第一螺纹；以及

第二阶，其与所述第一阶相连且设于下游侧，并且具有第二螺纹，

所述第一螺纹的螺纹导程(L1)为所述第二螺纹的螺纹导程(L2)的0.4～0.9倍，

并且，所述螺杆具备：

熔融部，其对固体状的树脂原料进行增塑熔融而生成所述熔融树脂与所述强化纤维的混合物，并且所述熔融部属于所述第一阶；

缩颈部，其设置于生成的所述混合物所通过的至少一部分的区域，且与比该一部分的区域靠上游侧的所述螺杆的轴径相比，该缩颈部的外径扩大，并且所述缩颈部设置于所述第一阶与所述第二阶之间；

减压部，其在下游侧与所述缩颈部相连，且与所述缩颈部的外径相比，该减压部的所述轴径缩小，并且所述减压部属于所述第二阶；以及

混炼部，其与所述减压部的下游端相连，用于混炼所述混合物，并且所述混炼部属于所述第二阶，

所述减压部的轴径(D₃)与所述缩颈部的外径(D₂)之比、即轴径(D₃)/外径(D₂)为0.5～0.95，所述减压部的所述轴径(D₃)小于比所述缩颈部靠上游侧的所述螺杆的轴径(D₁)，

在所述增塑工序中，

在所述缸体的内部的、设置于所述缩颈部的周围的缩颈区域，与比所述缩颈区域靠上游侧的位置相比，对所述混合物施加较强的压缩力，

接着，在通过了所述缩颈区域的下游侧且所述缸体的内部的、设置于所述减压部的周围的减压区域中使所述混合物减压，

在减压后，通过所述螺杆的所述旋转，在所述混炼部对所述混合物进行混炼。

2.根据权利要求1所述的注射成型方法，其中，

在所述增塑工序中，

所述树脂原料和所述强化纤维在比所述缩颈区域靠上游侧的位置处被供给，

在到达所述缩颈区域为止的期间内生成所述混合物。

3.一种螺杆，其是用于对熔融树脂与强化纤维的混合物进行注射成型而得到纤维强化树脂的注射成型机的螺杆，所述螺杆的特征在于，

所述螺杆具有：

第一阶，其设于上游侧，且具有第一螺纹；以及

第二阶，其与所述第一阶相连且设于下游侧，并且具有第二螺纹，

所述第一螺纹的螺纹导程(L1)为所述第二螺纹的螺纹导程(L2)的0.4～0.9倍，

并且，所述螺杆具备：

熔融部，其对固体状的树脂原料进行增塑熔融而生成所述熔融树脂与所述强化纤维的混合物，并且所述熔融部属于所述第一阶；

缩颈部，其设置于生成的所述混合物所通过的至少一部分的区域，与比该一部分的区域靠上游侧的所述螺杆的轴径相比，该缩颈部的外径扩大，并且所述缩颈部设置于所述第一阶与所述第二阶之间；

减压部，其在下游侧与所述缩颈部相连，与所述缩颈部的外径相比，该减压部的所述轴径缩小，并且所述减压部属于所述第二阶；以及

混炼部，其与所述减压部的下游端相连，用于混炼所述混合物，并且所述混炼部属于所述第二阶，

所述减压部的轴径(D₃)与所述缩颈部的外径(D₂)之比、即轴径(D₃)/外径(D₂)为0.5～0.95，所述减压部的所述轴径(D₃)小于比所述缩颈部靠上游侧的所述螺杆的轴径(D₁)。

4.根据权利要求3所述的螺杆，其中，

所述缩颈部形成为外径在整周范围内比所述螺杆的轴径扩大的环状方式。

5.一种注射成型机，其用于对纤维强化树脂进行注射成型，

所述注射成型机具备：

缸体，其设置有排出喷嘴；以及

螺杆，其以能够以旋转轴为中心进行旋转、且能够沿着所述旋转轴进行前进及后退的方式设置于所述缸体的内部，

所述注射成型机的特征在于，

所述螺杆具有：

第一阶，其设于上游侧，且具有第一螺纹；以及

第二阶，其与所述第一阶相连且设于下游侧，并且具有第二螺纹，

所述第一螺纹的螺纹导程(L1)为所述第二螺纹的螺纹导程(L2)的0.4～0.9倍，

并且，所述螺杆具备：

熔融部，其对固体状的树脂原料进行增塑熔融而生成熔融树脂与强化纤维的混合物，并且所述熔融部属于所述第一阶；

缩颈部，其设置于生成的所述混合物所通过的至少一部分的区域，且与比该一部分的区域靠上游侧的所述螺杆的轴径相比，该缩颈部的外径扩大，并且所述缩颈部设置于所述第一阶与所述第二阶之间；

减压部，其在下游侧与所述缩颈部相连，且与所述缩颈部的外径相比，该减压部的轴径缩小，并且所述减压部属于所述第二阶；以及

混炼部，其与所述减压部的下游端相连，用于混炼所述混合物，并且所述混炼部属于所述第二阶，

所述减压部的轴径(D₃)与所述缩颈部的外径(D₂)之比、即轴径(D₃)/外径(D₂)为0.5～0.95，所述减压部的所述轴径(D₃)小于比所述缩颈部靠上游侧的所述螺杆的轴径(D₁)。