JP2010137452A - Screw and method of manufacturing interior finishing member for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱可塑性樹脂及び発泡剤等からなる発泡樹脂成形品を製造する押出成形機または射出成形機に用いられるスクリュー、並びに、車輌用内装部材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a screw used in an extrusion molding machine or an injection molding machine for producing a foamed resin molded article made of a thermoplastic resin and a foaming agent, and a method for producing a vehicle interior member.
射出成形機は、内部に備わったスクリューにより、熱可塑性樹脂等の材料を溶融及び可塑化し、自動車,家電分野等で利用される成形品として成形するものである。一般的にスクリューは、軸方向に3部構成で、材料が投入される供給部Fzと、材料が溶融される圧縮部Czと、材料が混練及び計量される計量部Mzを有する。さらに、射出成形機に採用されるスクリューは、全長に渡って螺旋状に巻かれたフライトを有するものであり、材料が混練されやすいように、軸方向に並ぶフライトの間隔や深さ等が調整されたものである。 An injection molding machine melts and plasticizes a material such as a thermoplastic resin with a screw provided therein, and molds it as a molded product used in the field of automobiles, home appliances, and the like. Generally, the screw has a three-part configuration in the axial direction, and includes a supply unit Fz into which material is charged, a compression unit Cz into which material is melted, and a weighing unit Mz into which material is kneaded and measured. Furthermore, the screw used in the injection molding machine has a spirally wound flight over its entire length, and the spacing and depth of the axially aligned flights are adjusted so that the material can be easily kneaded. It has been done.
即ち、供給部Fzに供給された熱可塑性樹脂は、スクリューの軸方向に形成された供給部Fz、圧縮部Cz、計量部Mzにおいて、加熱ヒータによる熱エネルギーと、スクリューの回転による剪断エネルギーにより溶融及び混練される。そしてその過程を経た熱可塑性樹脂が、金型内に射出され、熱可塑性樹脂成形体として成形される。 That is, the thermoplastic resin supplied to the supply unit Fz is melted by heat energy from the heater and shear energy from rotation of the screw in the supply unit Fz, compression unit Cz, and metering unit Mz formed in the axial direction of the screw. And kneaded. And the thermoplastic resin which passed through the process is inject | poured in a metal mold | die, and is shape | molded as a thermoplastic resin molded object.
ところで、発泡樹脂成形品は、原料樹脂に発泡剤を配合又は混合し、金型内で樹脂を発泡させるものであり、従来技術を用いて、発泡剤を配合して射出成形を行う場合であっても、前記したスクリューと同一のものが使用されていた。 By the way, the foamed resin molded product is a product in which a foaming agent is blended or mixed with a raw material resin and the resin is foamed in a mold, and injection molding is performed by blending a foaming agent using conventional techniques. However, the same screw as described above was used.
このため、成形される熱可塑性発泡樹脂の素材や添加物によっては、いくつかの問題が生じる場合がある。即ち、一般的に、熱可塑性樹脂の融点に比べて発泡剤の分解温度は低く、分解温度の低い発泡剤がスクリューの始点付近(供給部Fz)で分解し始める。この分解によって発泡ガスを生じるが、その発泡ガスは、供給部Fzに備わったホッパー付近の未溶融率が高い熱可塑性樹脂に殆ど含浸されることなく、ホッパーを通じて外部にリークする。つまり、従来技術のスクリューであれば、熱可塑性樹脂と発泡剤の発泡ガスとを効率的に混練できず、発泡倍率が低い粗悪な発泡樹脂成形品が成形されるという問題が生じていた。 For this reason, some problems may arise depending on the material and additive of the thermoplastic foam resin to be molded. That is, in general, the decomposition temperature of the foaming agent is lower than the melting point of the thermoplastic resin, and the foaming agent having a low decomposition temperature starts to decompose near the starting point of the screw (supply part Fz). Foaming gas is generated by this decomposition, but the foaming gas leaks to the outside through the hopper without being almost impregnated with the thermoplastic resin having a high unmelted ratio near the hopper provided in the supply unit Fz. In other words, the conventional screw cannot efficiently knead the thermoplastic resin and the foaming gas of the foaming agent, resulting in a problem that a poor foamed resin molded product having a low foaming ratio is molded.
特許文献1には、このような問題を解消するスクリューが開示されている。
特許文献1に記載の射出成形スクリューは、発泡ガスのリークを防ぐために、樹脂を供給する側(供給部Fz)の溝の深さと、樹脂の完全溶融状態の領域(一般に計量部Mz)の溝深さの比(圧縮比)を低く(1.5以下)している。
即ち、特許文献1は、圧縮比を下げることにより前段側(ホッパー側)へのガスの押し出しを抑制することを意図したものである。
In order to prevent the leakage of foaming gas, the injection molding screw described in
That is,
しかしながら、特許文献1の発明によると、シリンダーバレル内では、圧縮比の低下により混練性が不足し、熱可塑性樹脂内に発泡剤が充分に分散されず、発泡ガスの気泡が破裂したり、微細な発泡ガスが連結して空洞(ボイド)を形成する場合がある。これにより、溶融樹脂内では、発泡ガスが均一分散された状態とならない。従って、特許文献1に記載の方策によると、成形体内における発泡ガスの気泡の分布や大きさが不均一となる問題があった。
However, according to the invention of
また、このような問題を防止するため、スクリューの回転数を低速とする方法があるが,溶融した樹脂がシリンダーバレル内に滞留する時間が極端に増し、樹脂焼けや発泡が終息して発泡ガスが本来の効果を発揮しない状態となる懸念があった。一方で、スクリューの回転数を高速として高い剪断力を期待する方法があるが、従来技術のスクリューでは、逆に樹脂等の混練性を低下させる場合があった。即ち、スクリューの回転数が増すほど、樹脂等は短時間で前方に送り出されるため、結果的に十分に混練されることがなく射出されてしまうことに起因する。従って、従来技術のスクリューでは、発泡ガスが樹脂内に均一に分散されることがないため、成形された発泡樹脂成形品は低い発泡倍率となる。その結果、得られた発泡樹脂成形品は、強度が不安定で、外部からの衝撃や曲げ応力に対して弱い問題があった。 In order to prevent such problems, there is a method to reduce the screw rotation speed. However, the time for the molten resin to stay in the cylinder barrel is extremely increased, and the burning of the resin and the foaming stop and the foaming gas is stopped. However, there was a concern that the original effect would not be exhibited. On the other hand, there is a method of expecting a high shearing force by increasing the number of rotations of the screw. However, in the conventional screw, there is a case where the kneadability of resin or the like is lowered. That is, as the number of rotations of the screw increases, resin or the like is sent forward in a short time, and as a result, the resin is injected without being sufficiently kneaded. Therefore, in the conventional screw, since the foaming gas is not uniformly dispersed in the resin, the molded foamed resin molded product has a low expansion ratio. As a result, the obtained foamed resin molded article has a problem that the strength is unstable and it is weak against external impact and bending stress.
そこで本発明は、上述した欠点に鑑み、発泡ガスを樹脂内に均一に分散し、発泡ガスの気泡の破裂や空洞(ボイド)の発生を無くすことで、外部からの衝撃や曲げ応力に強い発泡樹脂成形品を成形できるスクリューを提供することを課題とする。さらに、そのスクリューを用いた車輌用内装部材の製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the above-mentioned drawbacks, the present invention uniformly foams the foaming gas in the resin, and eliminates the bursting of bubbles of the foaming gas and the generation of voids, thereby making the foam resistant to external impact and bending stress. It aims at providing the screw which can shape | mold a resin molded product. Furthermore, it aims at providing the manufacturing method of the vehicle interior member using the screw.
上記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、シリンダーバレルに収容されて成形機の一部を構成し、樹脂が溶融状態である領域が少なくとも1条以上のフライトで構成されるスクリューであって、前記領域の前記フライトは、溶融樹脂の進行方向に向かう側面が凹状の曲面で、当該フライトは、樹脂の進行方向に貫通した複数の切欠きを有していることを特徴とするスクリューである。
The invention according to
本発明におけるスクリューは、樹脂が溶融状態の領域に配されたフライトの側面が溶融樹脂の進行方向に凹状の曲面であるため、スクリューを回転させることで、ブルドーザーのブレード部で土砂を押し上げるような作用が働き、樹脂等の材料が混練されやすくなる。具体的には、溶融樹脂は、スクリューを回転させることで、シリンダーバレルの先端方向に押し出されるが、フライトが曲面形状に形成されているため、溶融樹脂がその曲面に沿って移動する。つまり、溶融樹脂は、押し出される方向とは一旦逆に進んでから先端側に進行するため、溶融樹脂等の滞留時間が延長され、混練されやすい環境となる。さらに、曲面を有するフライトには、樹脂の進行方向に貫通した切欠きが形成されているため、溶融樹脂の流路方向が変化する。これにより、溶融樹脂に覆われた連結した発泡ガスの塊を微細に分散させることができるため、溶融樹脂内により微細な発泡ガスを均一に分散させることができる。これにより、得られる発泡樹脂成形品は高い発泡倍率となり、外部からの衝撃や曲げ応力に強い成形品となり得る。 In the screw according to the present invention, since the side surface of the flight arranged in the region where the resin is in a molten state is a concave curved surface in the traveling direction of the molten resin, rotating the screw pushes up the earth and sand with the blade portion of the bulldozer. The action works and the material such as resin is easily kneaded. Specifically, the molten resin is pushed out in the direction of the tip of the cylinder barrel by rotating the screw. However, since the flight is formed in a curved surface shape, the molten resin moves along the curved surface. In other words, since the molten resin once proceeds in the opposite direction to the direction of extrusion and then proceeds to the tip side, the residence time of the molten resin or the like is extended, and an environment is easily mixed. Further, since the flight having a curved surface has a notch penetrating in the traveling direction of the resin, the flow direction of the molten resin changes. Thereby, since the lump of the connected foaming gas covered with the molten resin can be finely dispersed, the fine foaming gas can be uniformly dispersed in the molten resin. Thereby, the obtained foamed resin molded product has a high expansion ratio, and can be a molded product resistant to external impact and bending stress.
請求項2に記載の発明は、前記曲面と対向する側面は平面であることを特徴とする請求項1に記載のスクリューである。
The invention according to
本発明におけるスクリューは、曲面がフライトの溶融樹脂の進行方向側の側面に設けられ、その曲面に対向する反対側のフライトの側面(溶融樹脂の進行方向の反対側)が平面とされているため、樹脂等が回転により前方に押し出されて乗り越える際には、樹脂等に大きな剪断力を与えることができる。即ち、フライトの曲面を有しない側、例えば軸に対して垂直に延びた平面の側面は、樹脂等が先端方向に押し出される際に大きな抵抗となり得る。その抵抗により、スクリューの回転時に樹脂等に剪断力を発生させる。これにより、樹脂等はより混練性が増し、発泡剤及び発泡ガスが溶融樹脂により均一に分散され、樹脂の発泡倍率をより高くすることができる。 In the screw according to the present invention, the curved surface is provided on the side surface on the flight direction side of the molten resin of the flight, and the side surface of the flight opposite to the curved surface (the side opposite to the molten resin traveling direction) is flat. When a resin or the like is pushed forward by rotation and gets over, a large shearing force can be applied to the resin or the like. That is, the side of the flight that does not have a curved surface, for example, a side surface of a plane extending perpendicular to the axis, can be a great resistance when resin or the like is pushed out in the distal direction. Due to the resistance, a shearing force is generated in the resin or the like when the screw rotates. Thereby, the kneadability of the resin and the like is further increased, the foaming agent and the foaming gas are uniformly dispersed in the molten resin, and the foaming ratio of the resin can be further increased.
請求項3に記載の発明は、前記切欠きは、軸方向に隣り合う位置に配されていないことを特徴とする請求項1又は2に記載のスクリューである。
The invention according to
本発明におけるスクリューは、切欠きが軸方向に隣り合う位置に配されていないため、樹脂等に与える圧縮力を著しく低下させない。即ち、切欠きを配置した軸方向前後では、別の切欠きを配置させないことで、溶融樹脂と発泡剤及び発泡ガスとの十分な混練は維持できる。これにより、溶融樹脂内で連結した発泡ガスの塊をより微細に分散させることが可能となる。 The screw according to the present invention does not significantly reduce the compressive force applied to the resin or the like because the notch is not disposed at a position adjacent in the axial direction. That is, sufficient kneading between the molten resin, the foaming agent, and the foaming gas can be maintained by not arranging another notch before and after the notch is disposed in the axial direction. Thereby, it becomes possible to disperse the foamed gas lumps connected in the molten resin more finely.
請求項4に記載の発明は、前記曲面は、当該フライトを含む外径の円周の曲率の1〜3倍であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のスクリューである。
The invention according to claim 4 is the screw according to any one of
本発明におけるスクリューは、フライトを含む外径の曲率の1〜3倍であることが推奨される。 It is recommended that the screw in the present invention be 1 to 3 times the curvature of the outer diameter including the flight.
請求項5に記載の発明は、前記切欠きの軸方向垂直長さは、前記フライトの軸方向垂直長さの1/6〜3/4倍であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のスクリューである。
The invention according to
本発明におけるスクリューは、切欠きの軸方向垂直長さが、フライトの軸方向垂直長さの1/6〜3/4倍であることが推奨される。 In the screw according to the present invention, the axial vertical length of the notch is recommended to be 1/6 to 3/4 times the axial vertical length of the flight.
請求項6に記載の発明は、前記切欠きの前記フライトの螺旋方向長さは、前記フライトの幅の1〜2倍であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のスクリューである。
The invention according to claim 6 is the screw according to any one of
本発明におけるスクリューは、切欠きのフライトの螺旋方向長さは、フライトの幅の1〜2倍であることが推奨される。 In the screw according to the present invention, it is recommended that the spiral length of the flight of the notch is 1 to 2 times the width of the flight.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載のスクリューを用いて成形される車輌用内装部材の製造方法 A seventh aspect of the present invention is a method of manufacturing an interior member for a vehicle formed using the screw according to any one of the first to sixth aspects.
本発明における車輌用内装部材の製造方法は、請求項1乃至6のいずれかに記載のスクリューを用いることが推奨される。
It is recommended that the screw according to any one of
本発明のスクリュー、並びに、車輌用内装部材の製造方法は、樹脂が溶融状態である領域において、フライトに溶融樹脂の進行方向に凹形の曲面を形成することで、溶融樹脂と発泡剤及び発泡ガスとが効率的に混練される。これにより、発泡剤及び発泡ガスが溶融樹脂内に均一に分散されるため、、発泡ガスがボイドを形成することがない。即ち、得られる発泡樹脂成形品を高い発泡倍率にできるため、外部からの衝撃や曲げ応力に対して強くできる。 The manufacturing method of the screw of the present invention and the vehicle interior member includes forming a concave curved surface in the traveling direction of the molten resin in the flight region in the region where the resin is in a molten state, so that the molten resin, the foaming agent, and foaming are formed. Gas is kneaded efficiently. Thereby, since a foaming agent and foaming gas are uniformly disperse | distributed in molten resin, foaming gas does not form a void. That is, since the obtained foamed resin molded article can have a high expansion ratio, it can be strong against external impact and bending stress.
次に本発明の実施形態であるスクリュー1について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、射出成形機を示す概略図である。図2は、本発明の実施形態に係るスクリューの概略側面図である。図3は、図2に示すスクリューの計量部のA−A概略断面図である。図4は、図2に示すスクリューの計量部のB−B概略断面図である。
Next, the
射出成形機11は、スクリュー1とシリンダーバレル2と、加熱ヒータ3と、ホッパー5と、射出シリンダー(図示しない)とで構成されている。
射出成形機11は、ホッパー5から樹脂や発泡剤等の原料が投入され、シリンダーバレル2内に配されたスクリュー1を回転させることでシリンダーバレル2の先端側に押し出して成形するものである。具体的には、スクリュー1が、モータ(図示しない)を用いて予め設定された回転数で回転され、溶融樹脂等を先端方向に進行させることができる。その過程で、投入された樹脂や発泡剤等が溶融されて混練される。そして、混練された樹脂等がシリンダーバレル2の先端側に蓄積されると、スクリュー1を押し出す動作が実行され、金型4に射出されて発泡樹脂成形品に成形される。
The
The
まず、原料として用いられる熱可塑性樹脂及び発泡剤について説明する。
発泡成形するに際して適用される熱可塑性樹脂材料は、射出成形、射出圧縮成形、射出発泡成形など一般的なスクリュー1で射出可能な樹脂で、特に限定されないが、ポリプロピレン,ポリエチレン,ポリスチレン、プロピレン/エチレンコポリマー等のポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。
また、化学発泡剤としては特に限定されないが、アゾジカルボンアミド(有機化合物)や重炭酸ナトリウム等の重炭酸塩(無機化合物)等が挙げられる。
また、発泡性溶融樹脂には、化学発泡剤以外に、必要に応じて、公知の発泡助剤,発泡核剤,発泡成形安定剤,安定剤,紫外線吸収剤,酸化防止剤,帯電防止剤,滑剤,着色剤,難燃剤,架橋剤及び/又は充填剤を配合することができる。因みに、発泡助剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム,ステアリン酸カルシウム,ステアリン酸マグネシウム,ステアリン酸カリウム,ステアリン酸亜鉛等のステアリン酸塩,モンタン酸(オクタコサン酸のことである)カルシウム,モンタン酸亜鉛等のモンタン酸塩等の高級脂肪酸金属塩,尿素もしくは尿素系化合物,パラフィン,その他ステアロアミド等が挙げられる。
発泡核剤としては、タルク,シリカ,炭酸カルシウム,ケイ酸カルシウム等の無機フィラー等が挙げられる。
First, the thermoplastic resin and foaming agent used as raw materials will be described.
The thermoplastic resin material applied for foam molding is a resin that can be injected with a
The chemical foaming agent is not particularly limited, and examples thereof include azodicarbonamide (organic compound) and bicarbonates (inorganic compounds) such as sodium bicarbonate.
In addition to the chemical foaming agent, if necessary, the foamable molten resin may be a known foaming aid, foam nucleating agent, foam molding stabilizer, stabilizer, ultraviolet absorber, antioxidant, antistatic agent, Lubricants, colorants, flame retardants, crosslinking agents and / or fillers can be blended. Incidentally, as the foaming aid, for example, stearates such as sodium stearate, calcium stearate, magnesium stearate, potassium stearate, zinc stearate, montanic acid (which is octacosanoic acid) calcium, zinc montanate, etc. Higher fatty acid metal salts such as montanates, urea or urea compounds, paraffin, and other stearamides.
Examples of the foam nucleating agent include inorganic fillers such as talc, silica, calcium carbonate, and calcium silicate.
次に、射出成形機11における各部材について図面を用いて説明する。
図1に示すように、シリンダーバレル2は、後述するスクリュー1が収容されるもので、先端側に溶融された樹脂が射出される射出孔22と後端側に樹脂等の原料が投入される投入口23が設けられている。
またシリンダーバレル2の投入口23には、樹脂や発泡剤等の材料を供給するホッパー5が設けられている。
Next, each member in the
As shown in FIG. 1, the
Further, a
加熱ヒータ3は、上記したシリンダーバレル2の周囲を覆うように設けられている。この加熱ヒータ3が、樹脂等の溶融を促進させる。
金型4は、成形の種類によって様々な形を有するが、シリンダーバレル2の先端部より溶融樹脂が充填される位置には、充填流路24が設けられた凹状の受口25が形成されている。なお、受口25は、シリンダーバレル2の先端部が嵌り込む形状である。
The
The mold 4 has various shapes depending on the type of molding. A concave receiving
スクリュー1は、本体部12とチェックリング13とで構成されている。本体部12内部には、略中心にスプライン軸(図示しない)を有した略円筒形状で、本体部12の先端部に雄ネジ(図示しない)が形成されている。前記一端部の雄ネジには、略円錐形に形成されたチェックリング13が螺合されている。
The
一方、他端部であるスクリュー1の後端側は、射出シリンダーと繋がっており、スクリュー1をスプライン軸の軸方向に前後することができる。なお、射出シリンダーは、モータ(図示しない)の駆動によって稼動する。
なお、スプライン軸(図示しない)は、スクリュー1の回転は拘束するが、スクリュー1の軸方向の移動を許容する。
On the other hand, the rear end side of the
The spline shaft (not shown) restricts the rotation of the
また図1に示すように、スクリュー1の本体部12には、フライト21が螺旋状に設けられている。フライト21同士に挟まれた溝16には、樹脂等が通過する。このフライト21は、切削加工により形成されている。
Moreover, as shown in FIG. 1, the
本実施形態のスクリュー1は、図1に示すように、軸方向に供給部Fz、圧縮部Cz、計量部Mzが形成されており、それぞれ連続して繋がっている。なお、樹脂が完全溶融状態である領域を主に計量部Mzとしている。
As shown in FIG. 1, the
本体部12における圧縮部Czは、頂部がない円錐状で計量部Mzに向かって径を増した形状であるため、供給部Fzの径は、計量部Mzの径と比較すると小さい。また、本体部12とフライト21とを合わせた径は、スクリュー1全体で一定であるため、本体部12の外径が小さい位置では、本体部12の外径が大きい位置と比較するとフライト21の高さ(軸方向垂直長さ)が大きい。即ち、供給部Fzのフライト21の高さは、計量部Mzのフライト21の高さと比較すると大きい。圧縮部Czでは、本体部12の外径の増加に応じてフライト21の高さは小さくなる。
Since the compression part Cz in the
また本実施形態のスクリュー1は、供給部Fz及び圧縮部Czにおいて、分解した発泡ガスがリークし難い構成としている。具体的には、供給部Fzにおける、樹脂が溶融し始める位置に一定長さのガスリーク防止部(図示しない)を任意の箇所に設ける。ガスリーク防止部とは、本体部12とフライト21とを合わせた径をDとし、螺旋形状のフライト21が1回転する際に進む長さをリードΔLとすると、ΔL/D<1としてフライト21が設けられた部位である。なお、供給部Fzにおけるその他の箇所はΔL/D=1とする。
Further, the
つまり、このような構成とすることでスクリュー1とシリンダーバレル2との間で、発泡ガスの充満率が高まり、半溶融状の樹脂によってガスが含浸及び封止され、発泡ガスのリークを防止する作用が強まる。そして、樹脂がさらに混練され、完全な溶融状態となり、計量部Mzに送られると、計量部Mzでは発泡剤及び発泡ガスがさらに樹脂内に分散される。
That is, with such a configuration, the filling rate of the foaming gas is increased between the
本実施形態のスクリュー1では、樹脂が完全溶融状態の領域、つまり計量部Mzでのスクリュー1の構成に特徴があるため、これについて詳しく説明する。なお、計量部Mzにおけるフライト7及び溝8は、上記したフライト21及び溝16と構成が異なるため、便宜上番号を変更している。
The
計量部Mzは、図2に示すように、前記したリードΔLより間隔が狭いリードΔL’で螺旋状に1条のフライト7が配されており、フライト7同士により溝8が形成されている。具体的には、フライト7のリードΔL’は、リードΔLの1/30〜1/3倍とするが、好ましくはリードΔLの1/20〜1/5倍である。フライト7の螺旋角度θ(スクリュー1の本体部12の軸と垂直な角度から半時計周りの角度)は、5度〜30度とするが、好ましくは5度〜15度である。
As shown in FIG. 2, in the measuring portion Mz, one
フライト7の高さは、供給部Fzでのフライト21の高さの1/10〜2/3倍とするが、好ましくは1/5〜1/3倍である。フライト7の幅tは、ΔL’の1/5〜5/6倍とするが、好ましくは1/3〜5/6倍である。また、溝8の幅wは、フライト7のリードΔL’の1/6〜2/3倍とするが、好ましくは1/4〜1/2倍である。
The height of the
即ち、フライト7のリードΔL’をリードΔLよりも小さくし、且つ螺旋角度θも供給部Fzや圧縮部Czよりも小さくすることで、計量部Mzにおける溝8を通過する溶融樹脂に大きな圧縮力を与えることが可能となる。即ち、この大きな圧縮力により、スクリュー1を回転させる際に、樹脂等に高い剪断力を与えることができる。これにより、発泡ガスが連結して形成されたボイド(空洞)を微細な発泡ガスとすることができる。
That is, by making the lead ΔL ′ of the
さらに、本実施形態に係るスクリュー1は、図3に示すように、計量部Mzのフライト7の形状が溶融樹脂の進行方向に凹状の曲面9を有している。具体的には、フライト7はファンに用いられるフィン形状であり、曲面9の曲率が本体部12とフライト7を合わせた外径Dの曲率の1〜3倍である。また、フライト7の供給部Fz側の側面は、本体部12の軸に対して略垂直な垂直壁(平面)10であり、対向する他方の側面が溶融樹脂の進行方向に凹状の曲面9である。即ち、フライト7は曲面と平面を併せ持ったものである。
Furthermore, as shown in FIG. 3, the
一般的に、溶融樹脂等は、スクリューの螺旋形状により、スクリューに回転が加わることで、スクリューの先端方向に移動すると共に、混練される。本発明のスクリュー1は、曲面9により溶融樹脂を押し出すため、樹脂等は曲面9の形状に沿って押し出される。言い換えれば、樹脂等はブルドーザーのブレード部にすくわれるように供給部Fz側に後退してから前進する。そして、前方に押し出される溶融樹脂等は、垂直壁10側に押されて、その垂直壁10を乗り越える。即ち、本発明のスクリュー1は、曲面9を有することで、従来技術のスクリューと同じ回転数で射出した場合であっても、樹脂等をより混練することができ、さらに垂直壁10により樹脂等に高い剪断力を与えることが可能である。
Generally, molten resin or the like is kneaded while being moved in the direction of the tip of the screw due to the rotation of the screw due to the spiral shape of the screw. Since the
また、フライト7には、図2〜4に示すように、切欠き31が設けられている。切欠き31は、フライト7を厚み方向(樹脂の進行方向)に貫通しており、フライト7をリードΔL’毎に3等分している。言い換えれば、計量部Mzのフライト7は、リードΔL’毎に等間隔に配された2カ所の切欠き31を有する。具体的には、切欠き31は、高さ(軸方向垂直長さ)がフライト7の高さの1/6〜3/4倍とするが、好ましくは1/4〜2/3倍である。切欠き31の螺旋方向長さは、フライト7の幅tの1/2〜3倍とするが、好ましくは1〜2倍である。
Further, the
即ち、切欠き31をフライト7の螺旋方向に等間隔に設けることで、垂直壁10に衝突した樹脂等の一部は流路を変えられて、切欠き31から先端方向に進行する。そのため、樹脂等はより混練されやすくなり、前記した圧縮作用により微細にされた発泡ガスが樹脂内に均一に分散される。
That is, by providing the
従って、本実施形態ではスクリュー1を上記した構成とすることで、表1に示すように、スクリュー1の回転数を高速にしても、発泡ガスの気泡径が大きくならず、ボイドが形成されることがない。具体的には、スクリューの回転数を75〜90rpmとすると、発泡ガスの気泡径が105〜108(μm)となる。即ち、発泡ガスの気泡径が120(μm)以上の所謂ボイドを有する発泡樹脂成形品となり得ない。
Therefore, in the present embodiment, by configuring the
つまり、本実施形態のスクリュー1を用いれば、スクリューの回転数を90rpm程度に上げても、樹脂を充分に混練することができる。そして、その結果成形された発泡樹脂成形品は、混練により形成された微細な発泡ガスが樹脂内に均一に分散されているため、高い発泡倍率となる。即ち、得られた発泡樹脂成形品は、所定の基準値(曲げ強度=50N/cm,低温衝撃強度=32.5kg−cm)を満すため、外部からの衝撃や曲げ応力に強い成形品である。具体的には、本実施形態のスクリュー1により成形された成形品は、曲げ強度が68〜75(N/cm)で、低温衝撃強度が36.2〜42.6(kg−cm)である。
なお、ここで言う発泡倍率とは、(成形品の見かけの体積)/(原料樹脂重量)である。
That is, if the
In addition, the expansion ratio said here is (apparent volume of a molded article) / (raw material resin weight).
一方、比較例としては、計量部Mz以外の条件を実施例と同条件としたスクリューを用いた。そこで、スクリューには、従来技術である下記条件のスクリューを用いた。比較例には、一般的に用いられる汎用のフルフライトスクリュー(比較例)としている。 On the other hand, as a comparative example, a screw having the same conditions as those in the example except for the measuring part Mz was used. Therefore, a screw having the following conditions, which is a conventional technique, was used as the screw. The comparative example is a general-purpose full-flight screw (comparative example) that is generally used.
表1に示すように、比較例では、計量部Mzにおける発泡ガスの気泡径は127〜135(μm)である。詳しくは、実施例と同じくスクリューの回転数を75〜90rpm程度に上げると、それに比例して発泡ガスの気泡径は数値を緩やかに増していく。即ち、気泡径が120(μm)以上のボイドを有する発泡樹脂成形品が得られる。そのため、得られた発泡樹脂成形品は、発泡倍率が低く、それに伴い曲げ強度並びに低温衝撃強度が所定の基準値に達しないため、外部からの曲げ応力や衝撃に弱い成形品である。具体的には、比較例のスクリューにより成形された成形品は、曲げ強度が45〜49(N/cm)で、低温衝撃強度が28.2〜31.3(kg−cm)である。 As shown in Table 1, in the comparative example, the bubble diameter of the foaming gas in the measuring portion Mz is 127 to 135 (μm). Specifically, as in the embodiment, when the screw rotation speed is increased to about 75 to 90 rpm, the bubble diameter of the foam gas gradually increases in proportion to the increase. That is, a foamed resin molded article having voids having a bubble diameter of 120 (μm) or more is obtained. Therefore, the obtained foamed resin molded product is a molded product that is low in external bending stress and impact because the foaming ratio is low and the bending strength and the low-temperature impact strength do not reach predetermined reference values. Specifically, the molded product formed by the screw of the comparative example has a bending strength of 45 to 49 (N / cm) and a low temperature impact strength of 28.2 to 31.3 (kg-cm).
従来のスクリューは、計量部Mzにおけるフライト同士により構成された溝幅が大きく、その溝幅に対するフライトの幅の比率も小さい構成が多い。そのため、回転数を上げるとそれに略比例して時間あたりの樹脂の押し出し量を増やす構造と言える。要するに、従来のスクリューでは、回転数を90rpm程度の高速回転にしても、計量部Mzにおいて、滞留時間が短すぎるため、溶融された樹脂は充分混練されることがない。そのため、発泡ガスが樹脂内に均一に分散されることなく、スクリューの前方に押し出される。従って、従来技術のスクリューは、回転数を上げると発泡ガスの気泡径を緩やかに上昇させ、ボイドを形成する。また、十分に樹脂等を混練できないため、発泡ガスが樹脂内に均一に分散されず、得られる発泡樹脂成形品の発泡倍率を高くすることができない。 The conventional screw has a large groove width constituted by flights in the measuring portion Mz, and the ratio of the flight width to the groove width is often small. Therefore, it can be said that when the number of rotations is increased, the amount of resin extrusion per time is increased in proportion to the number of rotations. In short, with the conventional screw, even if the rotational speed is about 90 rpm, the residence time is too short in the measuring section Mz, so that the molten resin is not sufficiently kneaded. Therefore, the foaming gas is pushed forward of the screw without being uniformly dispersed in the resin. Therefore, the screw of the prior art gradually increases the bubble diameter of the foaming gas when the rotational speed is increased, thereby forming a void. Moreover, since resin etc. cannot fully be knead | mixed, foaming gas is not disperse | distributed uniformly in resin, and the expansion ratio of the foamed resin molded product obtained cannot be made high.
実施例及び比較例において用いた成形機、金型、成形条件は以下の通りである。
使用射出成形機:EC−160(東芝機械(株)製)
スクリュー口径φ36mm L/D=22(Lはスクリューの有効長さである)
シリンダーバレル設定温度
供給部Fz 180℃(摂氏180度)
圧縮部Cz 200℃(摂氏200度)
計量部Mz 190℃(摂氏190度)
熱可塑性樹脂:ポリプロピレンJ830HV(株式会社プライムポリマー製) 100重量部
化学発泡剤:ポリスレンEE275F(永和化成工業株式会社製) 3重量部
金型のキャビティ容量(寸法):1150mm(横)×750mm(縦)×1.5mm(厚さ)
The molding machines, molds, and molding conditions used in the examples and comparative examples are as follows.
Used injection molding machine: EC-160 (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.)
Screw diameter φ36 mm L / D = 22 (L is the effective length of screw)
Cylinder barrel set temperature
Supply unit Fz 180 ° C (180 degrees Celsius)
Compression section Cz 200 ° C (200 degrees Celsius)
Weighing section Mz 190 ° C (190 degrees Celsius)
Thermoplastic resin: Polypropylene J830HV (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) 100 parts by weight Chemical foaming agent: Polyslen EE275F (manufactured by Eiwa Kasei Kogyo Co., Ltd.) 3 parts by weight Mold cavity capacity (dimensions): 1150 mm (width) x 750 mm (length) ) X 1.5mm (thickness)
上記した実施例及び比較例の実験結果を示した表である。
実験結果より、比較例の従来技術のスクリューであれば、発泡剤を増量しても、計量部Mzで効率的に樹脂内に取り込み、分散させることができず、増量させた原料が無駄になる。しかし、本実施形態のスクリュー1によれば、同量の発泡剤を用いても計量部Mzにおいて効率的に発泡ガスを取り込むことが可能である。
From the experimental results, with the conventional screw of the comparative example, even if the amount of the foaming agent is increased, it cannot be efficiently taken in and dispersed in the resin by the measuring unit Mz, and the increased amount of raw material is wasted. . However, according to the
即ち、上記したように、計量部Mzに設けられたフライト7は、曲面9と垂直壁10とを併せ持っており、さらに切欠き31がフライト7の厚み方向に貫通するように等間隔に形成されている。このような構成を有するスクリュー1を用いれば、樹脂と発泡ガスは、曲面9により先端方向に押し出され、その際に、樹脂等は曲面9に沿って一旦、軸方向に後退して前進するため、従来技術のスクリューと同じ回転数であっても、滞留時間が長くなり、より混練されて発泡ガスが均一に分散される。さらに、曲面9の対向するフライト7の側面が垂直壁10であるため、樹脂等は先端方向に押し出される際に、高い剪断力を受け、混練性が増し、発泡ガスが微細な気泡となる。また、切欠き31により、一部の樹脂等が流路を変えられるため、微細な発泡ガスはより均一に分散される。
That is, as described above, the
従って、本実施形態のスクリュー1であれば、ガスリーク防止部によって確保された発泡ガスを、計量部Mzにおいて、効率的に樹脂内に取り込むことができ、発泡ガスの気泡を微細にして、ボイドを形成しない均一に分布した高い発泡倍率の発泡樹脂成形品を得ることができる。
Therefore, with the
上記実施形態のスクリュー1は、本体部12における供給部Fz,圧縮部Cz,計量部Mzが一体化した構成を示したが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、供給部Fz,圧縮部Cz,計量部Mz毎にセグメントなるもので繋いだものや、ΔL(フライト7あるいはフライト21が1回転する際に軸方向に進む長さ)/D(本体部12とフライト7あるいはフライト21を合わせた径)毎にセグメントにして繋いだ構成であっても構わない。その場合であっても、上記実施形態と同様に、供給部Fzにガスリーク防止部を設け、計量部Mzに上記した構成を備えることが必要である。
Although the
上記実施形態のスクリュー1は、1条のフライト7で構成された計量部Mzを示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、2条であったり、3条のフライト7で構成された計量部Mzであっても構わない。
Although the
上記実施形態のスクリュー1は、円柱状の鉄系素材等に上記実施形態に示したような溝を切削により形成し、フライト及び溝を形成したものであってもよい。
The
1 スクリュー
2 シリンダーバレル
7 フライト
8 溝
9 曲面
10 垂直壁(平面)
11 射出成形機
12 本体部
31 切欠き
1
11
Claims (7)
前記領域の前記フライトは、溶融樹脂の進行方向に向かう側面が凹状の曲面で、
当該フライトは、樹脂の進行方向に貫通した複数の切欠きを有していることを特徴とするスクリュー。 A screw that is housed in a cylinder barrel and constitutes a part of a molding machine, and a region in which the resin is in a molten state is composed of at least one or more flights,
The flight of the region is a curved surface having a concave side surface in the traveling direction of the molten resin,
The flight has a plurality of notches penetrating in a resin traveling direction.
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