JP2986702B2 - 可塑化装置のスクリュー及び可塑化方法 - Google Patents
可塑化装置のスクリュー及び可塑化方法Info
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- JP2986702B2 JP2986702B2 JP7013802A JP1380295A JP2986702B2 JP 2986702 B2 JP2986702 B2 JP 2986702B2 JP 7013802 A JP7013802 A JP 7013802A JP 1380295 A JP1380295 A JP 1380295A JP 2986702 B2 JP2986702 B2 JP 2986702B2
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- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/57—Screws provided with kneading disc-like elements, e.g. with oval-shaped elements
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可塑化装置のスクリュ
ー及び可塑化方法に関し、特に、長繊維で強化された熱
可塑性樹脂の特性を利用して、強度、剛性、耐衝撃性、
表面平滑性などに優れた成形品を得ることを目的とした
射出成形機や押出機などの可塑化装置のスクリュー及び
可塑化方法に関するものである。
ー及び可塑化方法に関し、特に、長繊維で強化された熱
可塑性樹脂の特性を利用して、強度、剛性、耐衝撃性、
表面平滑性などに優れた成形品を得ることを目的とした
射出成形機や押出機などの可塑化装置のスクリュー及び
可塑化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】このような長繊維で強化された熱可塑性
樹脂用のスクリューとしては、特開平２−２９２００８
号公報に示されるようなものがある。これに示されるス
クリューは、シングルフライトのものであって、スクリ
ュー全長にわたっての溝深さ、スクリューのＬ／Ｄ、圧
縮比などを規制することによって繊維の破損を極力防止
して、所定の物性を保持するようにしたものである。
樹脂用のスクリューとしては、特開平２−２９２００８
号公報に示されるようなものがある。これに示されるス
クリューは、シングルフライトのものであって、スクリ
ュー全長にわたっての溝深さ、スクリューのＬ／Ｄ、圧
縮比などを規制することによって繊維の破損を極力防止
して、所定の物性を保持するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな深溝形で短Ｌ／Ｄ、かつ低圧縮のフライト形スクリ
ューにおいては、繊維の損傷は改善できるものの、繊維
束がばらし（「開繊」という）にくいため、成形品の外
観不良を生じやすく、物性が不安定なものになりやすい
という問題点がある。特に、上記のような傾向は、ペレ
ット長（ほぼ繊維長に等しい）が２４ｍｍ、３６ｍｍ、
４８ｍｍと長くなるにしたがって、繊維の損傷を防止す
るために、スクリューをますます深溝形のものにするに
つれて、いっそう開繊機能が低下することが試験で確認
されている。すなわち、長繊維強化熱可塑性樹脂をシン
グルフライト形スクリューで可塑化する場合、繊維の損
傷防止と、良好な開繊・分散性能という２つの相反する
要求を同時に達成することは、非常に困難であることが
確認されている。本発明はこのような課題を解決するこ
とを目的としている。
うな深溝形で短Ｌ／Ｄ、かつ低圧縮のフライト形スクリ
ューにおいては、繊維の損傷は改善できるものの、繊維
束がばらし（「開繊」という）にくいため、成形品の外
観不良を生じやすく、物性が不安定なものになりやすい
という問題点がある。特に、上記のような傾向は、ペレ
ット長（ほぼ繊維長に等しい）が２４ｍｍ、３６ｍｍ、
４８ｍｍと長くなるにしたがって、繊維の損傷を防止す
るために、スクリューをますます深溝形のものにするに
つれて、いっそう開繊機能が低下することが試験で確認
されている。すなわち、長繊維強化熱可塑性樹脂をシン
グルフライト形スクリューで可塑化する場合、繊維の損
傷防止と、良好な開繊・分散性能という２つの相反する
要求を同時に達成することは、非常に困難であることが
確認されている。本発明はこのような課題を解決するこ
とを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１記
載の発明は、長繊維強化材及び樹脂を含む複合成形材料
を可塑化するために用いられる単軸・単条・フルフライ
トのスクリュー（１０）であって、シリンダ（１２）に
回転可能にはめ合わされており、材料供給部（１２ａ）
側から順次、フイードゾーン（１０ａ）、コンプレッシ
ョンゾーン（１０ｂ）、及びメータリングゾーン（１０
ｃ）が形成されているものにおいて、上記スクリュー
（１０）のメータリングゾーン（１０ｃ）の軸方向の所
定位置にニーディングディスク（１４）及び複数の絞り
リング（１５）の両方又はいずれか一方が設けられてお
り、上記ニ一ディングディスク（１４）及び絞りリング
（１５）は、軸方向の複数箇所に設けられており、上記
ニーディングディスク（１４）は、1箇所につき複数の
ニーディングディスク（１４ａ，１４ｂ）が互いに重ね
合わされて、かつスクリュー（１０）の円周方向に互い
に位相をずらせた状態で設けられていること、を特徴と
する。 請求項２記載の発明は、請求項１記載の可塑化装
置のスクリューを用いて長繊維強化材及び樹脂を含む複
合成形材料を可塑化することを特徴としている。
載の発明は、長繊維強化材及び樹脂を含む複合成形材料
を可塑化するために用いられる単軸・単条・フルフライ
トのスクリュー（１０）であって、シリンダ（１２）に
回転可能にはめ合わされており、材料供給部（１２ａ）
側から順次、フイードゾーン（１０ａ）、コンプレッシ
ョンゾーン（１０ｂ）、及びメータリングゾーン（１０
ｃ）が形成されているものにおいて、上記スクリュー
（１０）のメータリングゾーン（１０ｃ）の軸方向の所
定位置にニーディングディスク（１４）及び複数の絞り
リング（１５）の両方又はいずれか一方が設けられてお
り、上記ニ一ディングディスク（１４）及び絞りリング
（１５）は、軸方向の複数箇所に設けられており、上記
ニーディングディスク（１４）は、1箇所につき複数の
ニーディングディスク（１４ａ，１４ｂ）が互いに重ね
合わされて、かつスクリュー（１０）の円周方向に互い
に位相をずらせた状態で設けられていること、を特徴と
する。 請求項２記載の発明は、請求項１記載の可塑化装
置のスクリューを用いて長繊維強化材及び樹脂を含む複
合成形材料を可塑化することを特徴としている。
【０００５】
【作用】スクリューにニーディングディスクが設けられ
ている場合、長繊維強化材と樹脂とを含む複合成形材料
は、スクリューの溝に沿って移動中、メータリングゾー
ンにおいてニーディングディスクによって流れ方向が変
えられるが、この際、比較的大きい断面積のスクリュー
溝から、シリンダ壁面とニーディングディスク外周面と
の間に形成される比較的小さい断面積の流路へ、さらに
この流路から再びスクリュー溝へと、流れが大きく変え
られるので、長繊維強化材の開繊が進み、樹脂中へ良好
に分散させられ、可塑化が行われる。また、複合成形材
料が、シリンダ壁面とニーディングディスク外周面とに
よる比較的小さい断面積の流路を短時間に通過する移動
範囲があるので、複合成形材料がメータリングゾーンの
全範囲にわたってスクリュー溝内を単純に移動するだけ
の場合に比べて、長繊維強化材が折損されるようなこと
が少なくて済む。また、スクリューに絞りリングが設け
られている場合、絞りリングは、ニーディングディスク
とは形状が異なっているが、メータリングゾーンの溝深
さを局部的に浅くすることが可能となり、過度のせん断
を与えることなく、長繊維を開繊する効果が得られる。
なお、メータリングゾーンの１箇所に複数個のニーディ
ングディスクや絞りリングを設けたり、メータリングゾ
ーンの軸方向の複数箇所にニーディングディスクや絞り
リングを設けたりした場合には、さらに長繊維強化材が
樹脂中へ分散するのを促進でき、耐衝撃性に優れ、しか
も外観の良好な成形品を成形するための複合成形材料の
可塑化が、いっそう容易になる。
ている場合、長繊維強化材と樹脂とを含む複合成形材料
は、スクリューの溝に沿って移動中、メータリングゾー
ンにおいてニーディングディスクによって流れ方向が変
えられるが、この際、比較的大きい断面積のスクリュー
溝から、シリンダ壁面とニーディングディスク外周面と
の間に形成される比較的小さい断面積の流路へ、さらに
この流路から再びスクリュー溝へと、流れが大きく変え
られるので、長繊維強化材の開繊が進み、樹脂中へ良好
に分散させられ、可塑化が行われる。また、複合成形材
料が、シリンダ壁面とニーディングディスク外周面とに
よる比較的小さい断面積の流路を短時間に通過する移動
範囲があるので、複合成形材料がメータリングゾーンの
全範囲にわたってスクリュー溝内を単純に移動するだけ
の場合に比べて、長繊維強化材が折損されるようなこと
が少なくて済む。また、スクリューに絞りリングが設け
られている場合、絞りリングは、ニーディングディスク
とは形状が異なっているが、メータリングゾーンの溝深
さを局部的に浅くすることが可能となり、過度のせん断
を与えることなく、長繊維を開繊する効果が得られる。
なお、メータリングゾーンの１箇所に複数個のニーディ
ングディスクや絞りリングを設けたり、メータリングゾ
ーンの軸方向の複数箇所にニーディングディスクや絞り
リングを設けたりした場合には、さらに長繊維強化材が
樹脂中へ分散するのを促進でき、耐衝撃性に優れ、しか
も外観の良好な成形品を成形するための複合成形材料の
可塑化が、いっそう容易になる。
【０００６】
（第１実施例）図１に本発明を実施したインラインスク
リュー式射出成形機の可塑化装置の主要部分を示す。単
軸・単条のフルフライト式のスクリュー１０は、仮想線
で示すシリンダ１２に、回転可能かつ軸方向に移動可能
にはめ合わされている。スクリュー１０及びシリンダ１
２によって、材料供給側（図中左端側）からフィードゾ
ーン１０ａ、コンプレッションゾーン１０ｂ、及びメー
タリングゾーン１０ｃの３つのゾーンが順次形成されて
いる。シリンダ１２には、材料供給部であるホッパ部１
２ａが設けられている。長繊維強化材と樹脂とを含む複
合成形材料は、シリンダ１２のホッパ部１２ａから供給
され、フィードゾーン１０ａにおいて、回転するスクリ
ュー１０の溝内に食い込まれて、コンプレッションゾー
ン１０ｂに搬送され、コンプレッションゾーン１０ｂに
おいて、前方（図中右方向）に圧送されるとともに、シ
リンダ１２外周側の図示してないヒータによって加熱さ
れることによって可塑化され、メータリングゾーン１０
ｃにおいて、計量され、図中右端側の樹脂貯留室に貯留
されるようになっている。本発明の第１実施例において
は、スクリュー１０は、これのメータリングゾーン１０
ｃにニーディングディスク１４を有している。この第１
実施例の場合、図２に示すように、長円形板状の同一寸
法の２枚のニーディングディスク１４ａ及び１４ｂが、
互いに位相を９０度ずらせて配置されている。ニーディ
ングディスク１４ａ及び１４ｂは、これらの短径側の直
径寸法が、スクリュー溝底部の直径寸法と等しいものに
されており、また長径側の直径寸法は、スクリューフラ
イトの外径寸法とほぼ等しいものにされており、スクリ
ュー１０にはめ合わされた状態で、これに一体的に固定
されている。
リュー式射出成形機の可塑化装置の主要部分を示す。単
軸・単条のフルフライト式のスクリュー１０は、仮想線
で示すシリンダ１２に、回転可能かつ軸方向に移動可能
にはめ合わされている。スクリュー１０及びシリンダ１
２によって、材料供給側（図中左端側）からフィードゾ
ーン１０ａ、コンプレッションゾーン１０ｂ、及びメー
タリングゾーン１０ｃの３つのゾーンが順次形成されて
いる。シリンダ１２には、材料供給部であるホッパ部１
２ａが設けられている。長繊維強化材と樹脂とを含む複
合成形材料は、シリンダ１２のホッパ部１２ａから供給
され、フィードゾーン１０ａにおいて、回転するスクリ
ュー１０の溝内に食い込まれて、コンプレッションゾー
ン１０ｂに搬送され、コンプレッションゾーン１０ｂに
おいて、前方（図中右方向）に圧送されるとともに、シ
リンダ１２外周側の図示してないヒータによって加熱さ
れることによって可塑化され、メータリングゾーン１０
ｃにおいて、計量され、図中右端側の樹脂貯留室に貯留
されるようになっている。本発明の第１実施例において
は、スクリュー１０は、これのメータリングゾーン１０
ｃにニーディングディスク１４を有している。この第１
実施例の場合、図２に示すように、長円形板状の同一寸
法の２枚のニーディングディスク１４ａ及び１４ｂが、
互いに位相を９０度ずらせて配置されている。ニーディ
ングディスク１４ａ及び１４ｂは、これらの短径側の直
径寸法が、スクリュー溝底部の直径寸法と等しいものに
されており、また長径側の直径寸法は、スクリューフラ
イトの外径寸法とほぼ等しいものにされており、スクリ
ュー１０にはめ合わされた状態で、これに一体的に固定
されている。
【０００７】次に、この第１実施例の作用を説明する。
長繊維強化材と樹脂とを含む複合成形材料は、シリンダ
１２のホッパ部１２ａから供給される。この状態で、図
示してないモータによってスクリュー１０を所定方向に
回転させるとともに、シリンダ１２外周側の図示してな
いヒータに通電する。複合成形材料は、フィードゾーン
１０ａにおいて、回転するスクリュー１０の溝内に食い
込まれて、コンプレッションゾーン１０ｂに向かって搬
送され、コンプレッションゾーン１０ｂにおいて、ヒー
タによって加熱されるとともに、回転によるせん断力を
受けることにより、可塑化されながら、メータリングゾ
ーン１０ｃに向かって圧送される。複合成形材料は、メ
ータリングゾーン１０ｃにおいて、それまでの比較的断
面積の大きいスクリュー溝に沿った渦巻状の移動状態か
ら、シリンダ１２の内壁部と長円形板状の２枚のニーデ
ィングディスク１４ａ及び１４ｂの外周面とによって形
成される断面三日月状の比較的断面積の小さい流路に沿
った移動状態へ、流れの状態が変化するため、樹脂中へ
の長繊維強化材の開繊が行われ、分散効果が高められ
る。また、断面三日月状の流路に沿った移動状態におい
ては、シリンダ１２の内壁部とスクリュー１０外周面と
の間でせん断作用を受けることが少ないので、長繊維強
化材の折損が少ない状態で、複合成形材料が計量され、
図１中右端側の樹脂貯留室に貯留されることになる。こ
れにより後続の射出工程以降の工程において、複合成形
材料が良好に分散され、しかも耐衝撃特性に優れた成形
品を射出成形することが可能になる。
長繊維強化材と樹脂とを含む複合成形材料は、シリンダ
１２のホッパ部１２ａから供給される。この状態で、図
示してないモータによってスクリュー１０を所定方向に
回転させるとともに、シリンダ１２外周側の図示してな
いヒータに通電する。複合成形材料は、フィードゾーン
１０ａにおいて、回転するスクリュー１０の溝内に食い
込まれて、コンプレッションゾーン１０ｂに向かって搬
送され、コンプレッションゾーン１０ｂにおいて、ヒー
タによって加熱されるとともに、回転によるせん断力を
受けることにより、可塑化されながら、メータリングゾ
ーン１０ｃに向かって圧送される。複合成形材料は、メ
ータリングゾーン１０ｃにおいて、それまでの比較的断
面積の大きいスクリュー溝に沿った渦巻状の移動状態か
ら、シリンダ１２の内壁部と長円形板状の２枚のニーデ
ィングディスク１４ａ及び１４ｂの外周面とによって形
成される断面三日月状の比較的断面積の小さい流路に沿
った移動状態へ、流れの状態が変化するため、樹脂中へ
の長繊維強化材の開繊が行われ、分散効果が高められ
る。また、断面三日月状の流路に沿った移動状態におい
ては、シリンダ１２の内壁部とスクリュー１０外周面と
の間でせん断作用を受けることが少ないので、長繊維強
化材の折損が少ない状態で、複合成形材料が計量され、
図１中右端側の樹脂貯留室に貯留されることになる。こ
れにより後続の射出工程以降の工程において、複合成形
材料が良好に分散され、しかも耐衝撃特性に優れた成形
品を射出成形することが可能になる。
【０００８】（第２実施例）なお、上記、第１実施例の
説明においては、長円形板状の２枚のニーディングディ
スク１４ａ及び１４ｂを用いるものとしたが、樹脂中へ
の長繊維強化材の分散をさらに高めるためには、図３に
第２実施例として示すように、長円形板状の同一寸法の
３枚のニーディングディスク１４ａ、１４ｂ及び１４ｃ
を位相を６０度ずつずらせて配置するようにすることも
できる。
説明においては、長円形板状の２枚のニーディングディ
スク１４ａ及び１４ｂを用いるものとしたが、樹脂中へ
の長繊維強化材の分散をさらに高めるためには、図３に
第２実施例として示すように、長円形板状の同一寸法の
３枚のニーディングディスク１４ａ、１４ｂ及び１４ｃ
を位相を６０度ずつずらせて配置するようにすることも
できる。
【０００９】（第３実施例）また、図４に第３実施例と
して示すように、正三角形板状の同一寸法の２枚のニー
ディングディスク１４ｄ及び１４ｅを互いに位相を６０
度ずらせて配置するようにすることもできる。
して示すように、正三角形板状の同一寸法の２枚のニー
ディングディスク１４ｄ及び１４ｅを互いに位相を６０
度ずらせて配置するようにすることもできる。
【００１０】（第４実施例）さらに、図５に第４実施例
として示すように、リング状の絞りリング１５を配置す
ることもできる。絞りリング１５の外径部とシリンダ内
径部との間のすきまδは、最小でも３ｍｍは必要で、メ
ータリングゾーン１０ｃの溝深さｈｍの１／２〜１／４
の値とすることが適当である。
として示すように、リング状の絞りリング１５を配置す
ることもできる。絞りリング１５の外径部とシリンダ内
径部との間のすきまδは、最小でも３ｍｍは必要で、メ
ータリングゾーン１０ｃの溝深さｈｍの１／２〜１／４
の値とすることが適当である。
【００１１】なお、以上の各実施例の説明においては、
スクリュー１０のメータリングゾーン１０ｃ内において
軸方向の１箇所だけにニーディングディスク１４を１〜
複数枚設けるものとしたが、メータリングゾーン１０ｃ
内において軸方向の複数箇所にそれぞれ１〜複数枚のニ
ーディングディスク１４を設けるようにすることもでき
る。また、ニーディングディスク１４の形状としては、
上記の長円形状や三角形状以外のもの、たとえば四角形
以上の正多角形状でも、差し支えないが、複合成形材料
を良好に分散させるとともに、長繊維強化材の折損をで
きるだけ少なくするという観点からは、ニーディングデ
ィスクの外周凸部の数が少ない方が好ましいと考えられ
る。さらに、ニーディングディスク１４ａ及び１４ｂ
は、これらの短径側の直径寸法が、スクリュー溝底部の
直径寸法と等しいものにするものとしたが、これに限る
わけではなく、スクリュー溝底部の直径寸法よりも小さ
い直径寸法のものとして、この部分で樹脂圧力を減圧さ
せるようにすることもできる。なお、樹脂中への長繊維
強化材の分散をそれほど高めなくてもよい場合には、ニ
ーディングディスク１４を１枚だけ用いるようにするこ
ともできる。また、上記実施例の説明においては、射出
成形機のスクリュー１０に本発明を実施するものとし、
スクリュー１０は、シリンダ１２内に回転可能、かつ軸
方向に移動可能に配置するものとしたが、シリンダ１２
内に回転可能ではあるが、軸方向には移動不可能にはめ
合わされた単軸スクリュー式の押出機に本発明を適用す
ることもでき、さらに単軸スクリューの押出機と立型プ
レスとを組み合わせた射出圧縮成形機の可塑化装置のス
クリューに本発明を適用することもできる。
スクリュー１０のメータリングゾーン１０ｃ内において
軸方向の１箇所だけにニーディングディスク１４を１〜
複数枚設けるものとしたが、メータリングゾーン１０ｃ
内において軸方向の複数箇所にそれぞれ１〜複数枚のニ
ーディングディスク１４を設けるようにすることもでき
る。また、ニーディングディスク１４の形状としては、
上記の長円形状や三角形状以外のもの、たとえば四角形
以上の正多角形状でも、差し支えないが、複合成形材料
を良好に分散させるとともに、長繊維強化材の折損をで
きるだけ少なくするという観点からは、ニーディングデ
ィスクの外周凸部の数が少ない方が好ましいと考えられ
る。さらに、ニーディングディスク１４ａ及び１４ｂ
は、これらの短径側の直径寸法が、スクリュー溝底部の
直径寸法と等しいものにするものとしたが、これに限る
わけではなく、スクリュー溝底部の直径寸法よりも小さ
い直径寸法のものとして、この部分で樹脂圧力を減圧さ
せるようにすることもできる。なお、樹脂中への長繊維
強化材の分散をそれほど高めなくてもよい場合には、ニ
ーディングディスク１４を１枚だけ用いるようにするこ
ともできる。また、上記実施例の説明においては、射出
成形機のスクリュー１０に本発明を実施するものとし、
スクリュー１０は、シリンダ１２内に回転可能、かつ軸
方向に移動可能に配置するものとしたが、シリンダ１２
内に回転可能ではあるが、軸方向には移動不可能にはめ
合わされた単軸スクリュー式の押出機に本発明を適用す
ることもでき、さらに単軸スクリューの押出機と立型プ
レスとを組み合わせた射出圧縮成形機の可塑化装置のス
クリューに本発明を適用することもできる。
【００１２】（試験結果）スクリュー形状の異なる多数
のスクリューを製作して種々の試験を行ったが、これら
を整理して、代表的な７本のスクリューとして図６に示
す（なお、図１のものと図６のものとでは向きが反対に
なっている）。図６中、試験番号１、２及び試験番号６
のスクリューには、本発明の構成を実施してあるが、ス
クリュー直径をＤとしたとき、試験番号１のものについ
ては、メータリングゾーン１０ｃの長さを５．９Ｄと
し、メータリングゾーン１０ｃ内に、３つのニーディン
グディスク１４を設け、これらは、１つめのものと２つ
めのものとを互いに密着させた状態で、図中スクリュー
の左端部から１．７Ｄずつの間隔が形成されるように配
置してある。すなわち、図中左側から２つめのものの図
中右端部から１．７Ｄの位置に３つめのニーディングデ
ィスクを、これの左端部が位置するように設けてあり、
３つめのものの図中右端部からメータリングゾーン１０
ｃの図中右端部までは１．７Ｄとなるようにしてある。
なお、同様に試験番号２のものについては、メータリン
グゾーン１０ｃの長さを４．８Ｄとし、メータリングゾ
ーン１０ｃ内に、減圧形の４つのニーディングディスク
１４を設け、これらは、図中左側から１つめのものと２
つめのものとを互いに密着させ、また３つめのものと４
つめのものとを互いに密着させた状態で、メータリング
ゾーン１０ｃの軸方向の中央部からみて左右対称に振り
分けるように配置してある。試験番号５と６に示すもの
は、試験番号１のスクリューをベースとして、絞りリン
グ１５（δ＝３）をそれぞれ１個と３個（２箇所）に設
けてニーディングディスクとの比較を行ったものであ
る。繊維長２４ｍｍの長繊維強化材とＰＰ（ポリプロピ
レン）樹脂とを含む複合成形材料を用い、各スクリュー
を取り付けた可塑化装置により可塑化して、射出成形し
た成形品をダイナタップ（衝撃試験装置）により衝撃試
験を行った結果を図７に示す。なお、図７には、縦軸に
破壊エネルギーをとり、横軸に目視による成形品外観を
とってあるが、参考として、ごく一般的なスクリューを
用い、短繊維の繊維強化材とＰＰ樹脂とから成る複合成
形材料による成形品の成績も記入してある。この短繊維
強化ＰＰの場合には、成形品の外観は最も良好である
が、破壊エネルギーは最小であり、耐衝撃特性に劣るこ
とがわかる。次に、試験番号３及び試験番号４のような
メータリングゾーン内に、ニーディングディスクや絞り
リングのような、いわゆるミキシングセグメントを設け
ないスクリューの場合には、破壊エネルギーは大きくて
耐衝撃特性に優れているが、複合成形材料の分散性が悪
くて成形品外観が良くなかった。また、試験番号５及び
試験番号６のような絞りリング１５を設けたスクリュー
の場合には、試験番号６（絞りリングを３箇所に配置）
のように破壊エネルギーが比較的大きくて耐衝撃特性に
優れており、複合成形材料の分散性も比較的良くて成形
品外観がまずまず良好なもの（判定結果は合格）もある
が、試験番号５（絞りリングを１箇所に配置）のように
破壊エネルギーがかなり大きくて耐衝撃特性に優れてい
るが、複合成形材料の分散性がやや悪く成形品外観に難
点のあるもの（判定結果は不合格）があるため、良品を
安定して成形するためには、複数個の絞りリング１５を
設けるのが有効であることが確認された。さらに、試験
番号７のようにサブフライト（ダブルフライトと呼ぶこ
ともある）スクリューの場合には、フライト部で繊維強
化材が破断される機会が多いためか、短繊維強化ＰＰの
ものに近い結果となった。一方、試験番号１及び試験番
号２のようなニーディングディスク１４を設けた構成の
スクリューの場合には、いずれも破壊エネルギーが比較
的大きくて耐衝撃特性に優れており、複合成形材料の分
散性も比較的良くて成形品外観がまずまず良好なものが
得られ、判定結果はいずれも合格であった。
のスクリューを製作して種々の試験を行ったが、これら
を整理して、代表的な７本のスクリューとして図６に示
す（なお、図１のものと図６のものとでは向きが反対に
なっている）。図６中、試験番号１、２及び試験番号６
のスクリューには、本発明の構成を実施してあるが、ス
クリュー直径をＤとしたとき、試験番号１のものについ
ては、メータリングゾーン１０ｃの長さを５．９Ｄと
し、メータリングゾーン１０ｃ内に、３つのニーディン
グディスク１４を設け、これらは、１つめのものと２つ
めのものとを互いに密着させた状態で、図中スクリュー
の左端部から１．７Ｄずつの間隔が形成されるように配
置してある。すなわち、図中左側から２つめのものの図
中右端部から１．７Ｄの位置に３つめのニーディングデ
ィスクを、これの左端部が位置するように設けてあり、
３つめのものの図中右端部からメータリングゾーン１０
ｃの図中右端部までは１．７Ｄとなるようにしてある。
なお、同様に試験番号２のものについては、メータリン
グゾーン１０ｃの長さを４．８Ｄとし、メータリングゾ
ーン１０ｃ内に、減圧形の４つのニーディングディスク
１４を設け、これらは、図中左側から１つめのものと２
つめのものとを互いに密着させ、また３つめのものと４
つめのものとを互いに密着させた状態で、メータリング
ゾーン１０ｃの軸方向の中央部からみて左右対称に振り
分けるように配置してある。試験番号５と６に示すもの
は、試験番号１のスクリューをベースとして、絞りリン
グ１５（δ＝３）をそれぞれ１個と３個（２箇所）に設
けてニーディングディスクとの比較を行ったものであ
る。繊維長２４ｍｍの長繊維強化材とＰＰ（ポリプロピ
レン）樹脂とを含む複合成形材料を用い、各スクリュー
を取り付けた可塑化装置により可塑化して、射出成形し
た成形品をダイナタップ（衝撃試験装置）により衝撃試
験を行った結果を図７に示す。なお、図７には、縦軸に
破壊エネルギーをとり、横軸に目視による成形品外観を
とってあるが、参考として、ごく一般的なスクリューを
用い、短繊維の繊維強化材とＰＰ樹脂とから成る複合成
形材料による成形品の成績も記入してある。この短繊維
強化ＰＰの場合には、成形品の外観は最も良好である
が、破壊エネルギーは最小であり、耐衝撃特性に劣るこ
とがわかる。次に、試験番号３及び試験番号４のような
メータリングゾーン内に、ニーディングディスクや絞り
リングのような、いわゆるミキシングセグメントを設け
ないスクリューの場合には、破壊エネルギーは大きくて
耐衝撃特性に優れているが、複合成形材料の分散性が悪
くて成形品外観が良くなかった。また、試験番号５及び
試験番号６のような絞りリング１５を設けたスクリュー
の場合には、試験番号６（絞りリングを３箇所に配置）
のように破壊エネルギーが比較的大きくて耐衝撃特性に
優れており、複合成形材料の分散性も比較的良くて成形
品外観がまずまず良好なもの（判定結果は合格）もある
が、試験番号５（絞りリングを１箇所に配置）のように
破壊エネルギーがかなり大きくて耐衝撃特性に優れてい
るが、複合成形材料の分散性がやや悪く成形品外観に難
点のあるもの（判定結果は不合格）があるため、良品を
安定して成形するためには、複数個の絞りリング１５を
設けるのが有効であることが確認された。さらに、試験
番号７のようにサブフライト（ダブルフライトと呼ぶこ
ともある）スクリューの場合には、フライト部で繊維強
化材が破断される機会が多いためか、短繊維強化ＰＰの
ものに近い結果となった。一方、試験番号１及び試験番
号２のようなニーディングディスク１４を設けた構成の
スクリューの場合には、いずれも破壊エネルギーが比較
的大きくて耐衝撃特性に優れており、複合成形材料の分
散性も比較的良くて成形品外観がまずまず良好なものが
得られ、判定結果はいずれも合格であった。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
長繊維強化材と樹脂とを含む複合成形材料を用いて可塑
化する場合であっても、長繊維強化材が折損されにくい
状態で、しかも各材料が良好に分散された状態で、複合
成形材料の可塑化を行うことができる。これにより、各
材料の分散度がよくて外観が良好であり、耐衝撃性に優
れた成形品を成形することが可能となる。
長繊維強化材と樹脂とを含む複合成形材料を用いて可塑
化する場合であっても、長繊維強化材が折損されにくい
状態で、しかも各材料が良好に分散された状態で、複合
成形材料の可塑化を行うことができる。これにより、各
材料の分散度がよくて外観が良好であり、耐衝撃性に優
れた成形品を成形することが可能となる。
【図１】本発明の実施例の可塑化装置の部分図である。
【図２】第１実施例のニーディングディスクを示す図で
ある。
ある。
【図３】第２実施例のニーディングディスクを示す図で
ある。
ある。
【図４】第３実施例のニーディングディスクを示す図で
ある。
ある。
【図５】第４実施例の絞りリングを示す図である。
【図６】試験に用いたスクリューの概略形状を説明する
図である。
図である。
【図７】射出成形した成形品の多軸衝撃特性と成形品外
観との関係を示す図である。
観との関係を示す図である。
１０ スクリュー １０ａ フィードゾーン １０ｂ コンプレッションゾーン １０ｃ メータリングゾーン １２ シリンダ １２ａ 材料供給部 １４ ニーディングディスク １５ 絞りリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横内 満 東京都千代田区霞が関３丁目２番５号 ポリプラスチックス株式会社内 (72)発明者 熊谷 幸久 静岡県富士市宮島973番地 ポリプラス チックス株式会社内 (72)発明者 望月 光博 静岡県富士市宮島973番地 ポリプラス チックス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−128068（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 47/00 - 47/96
Claims (2)
- 【請求項１】 長繊維強化材及び樹脂を含む複合成形材
料を可塑化するために用いられる単軸・単条・フルフラ
イトのスクリュー（１０）であって、 シリンダ（１２）に回転可能にはめ合わされており、 材料供給部（１２ａ）側から順次、フイードゾーン（１
０ａ）、コンプレッションゾーン（１０ｂ）、及びメー
タリングゾーン（１０ｃ）が形成されているものにおい
て、 上記スクリュー（１０）のメータリングゾーン（１０
ｃ）の軸方向の所定位置にニーディングディスク（１
４）及び複数の絞りリング（１５）の両方又はいずれか
一方が設けられており、 上記ニ一ディングディスク（１４）及び絞りリング（１
５）は、軸方向の複数箇所に設けられており、 上記ニーディングディスク（１４）は、1箇所につき複
数のニーディングディスク（１４ａ，１４ｂ）が互いに
重ね合わされて、かつスクリュー（１０）の円周方向に
互いに位相をずらせた状態で設けられて いること、を特
徴とする可塑化装置のスクリュー。 - 【請求項２】 請求項１記載の可塑化装置のスクリュー
を用いて長繊維強化材及び樹脂を含む複合成形材料を可
塑化することを特徴とする可塑化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7013802A JP2986702B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 可塑化装置のスクリュー及び可塑化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7013802A JP2986702B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 可塑化装置のスクリュー及び可塑化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08197597A JPH08197597A (ja) | 1996-08-06 |
| JP2986702B2 true JP2986702B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=11843396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7013802A Expired - Fee Related JP2986702B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 可塑化装置のスクリュー及び可塑化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2986702B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE10233213B4 (de) * | 2002-07-22 | 2004-09-09 | 3+Extruder Gmbh | Extruder |
| JP4611770B2 (ja) * | 2005-03-02 | 2011-01-12 | 宇部興産機械株式会社 | 燃料電池セパレータ成形材料成形用スクリュ、及び燃料電池セパレータ成形材料の成形方法 |
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| CN101454132B (zh) * | 2006-05-25 | 2012-02-29 | 三菱工程塑料株式会社 | 纤维强化热塑性树脂成型品 |
| WO2016113777A1 (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 | 射出成形方法、射出成形機のスクリュ及び射出成形機 |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP7013802A patent/JP2986702B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08197597A (ja) | 1996-08-06 |
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