JP4272502B2

JP4272502B2 - Injection molding method

Info

Publication number: JP4272502B2
Application number: JP2003408753A
Authority: JP
Inventors: 宗宏信田; 直樹戸田; 俊彦苅谷; 清木下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Plastic Techonologies Co Ltd
Current assignee: U MHI Platech Co Ltd
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-12-08
Also published as: JP2005169646A

Description

本発明は、繊維を含有する熱可塑性樹脂を射出成形するとき、樹脂に含有する繊維の切断を抑えて混練可塑化する射出成形方法に関する。 The present invention, when injection molding a thermoplastic resin containing a fiber, about the injection molding how to knead plasticized suppressing cleavage of fibers contained in the resin.

樹脂材料などを成形する機械で、チップや粉末を加熱、混練、溶融して溶融樹脂を金型に射出する射出成形機が知られている。射出成形機は、内部に射出スクリュを配設し、射出スクリュはスクリュ軸の外周部にリブを螺旋状に突出させた形状のフライトを設けている。そして、フライト間に樹脂材料を充填し、射出スクリュの回転により、樹脂材料を射出成形機の先端側に移送する役割を果たす。 An injection molding machine that heats, kneads, and melts chips and powders and injects a molten resin into a mold by a machine that molds a resin material or the like is known. The injection molding machine has an injection screw disposed therein, and the injection screw is provided with a flight having a shape in which a rib protrudes in a spiral shape on the outer peripheral portion of the screw shaft. The resin material is filled between the flights, and the resin material is transferred to the tip side of the injection molding machine by the rotation of the injection screw.

図７は、従来の射出スクリュを示す。射出スクリュ２１は、１回転当たりの有効可塑化量の向上と齧り防止のため、通常、射出スクリュ２１のフライト２２のフライト幅Ｆ₀を射出スクリュ２１の直径Ｄ₀の０．２倍以下に設定している。
射出スクリュ２１は、スクリュ軸の後端側から先端側へ向かって、供給部２４、圧縮部２５及び計量部２６を備えている。
供給部２４は供給された樹脂材料を予熱しつつ、前方へ搬送する役割を担う区間であり、スクリュ溝２３の深さは他の部分に比較して深く、その溝方向に対して垂直な方向の断面積は前方へ行くにしたがって少し減少している。 FIG. 7 shows a conventional injection screw. In order to improve the effective plasticization amount per rotation and to prevent the injection screw 21 from rotating, the flight width F ₀ of the flight 22 of the injection screw 21 is normally set to 0.2 times or less the diameter D ₀ of the injection screw 21. is doing.
The injection screw 21 includes a supply unit 24, a compression unit 25, and a measuring unit 26 from the rear end side to the front end side of the screw shaft.
The supply unit 24 is a section that plays a role of preheating the supplied resin material and transporting it forward, and the depth of the screw groove 23 is deeper than other parts, and the direction perpendicular to the groove direction. The cross-sectional area decreases slightly as you go forward.

圧縮部２５は樹脂材料に剪断作用を与えつつ図示しない加熱シリンダからの熱を伝えて溶融させる役割を担う区間であり、スクリュ溝２３の深さ及びその溝方向に対して垂直な断面の断面積が比較的急激に減少している。
計量部２６は、溶融した樹脂材料を混練して均質にする役割を担う区間であって、スクリュ溝２３の深さは浅く、その溝方向に対して垂直な断面積はほとんど変化していない。射出スクリュ２１の先端には、スクリュチップ２７を設け、スクリュチップ２７とスクリュ軸部との間に設けられた小径軸には、小寸法でスクリュの軸方向に摺動可能なチェックリング２８を嵌合させている。 The compressing unit 25 is a section that plays a role of transmitting and melting heat from a heating cylinder (not shown) while applying a shearing action to the resin material, and has a cross-sectional area perpendicular to the depth of the screw groove 23 and the groove direction. Has decreased relatively rapidly.
The measuring part 26 is a section that plays a role of kneading and melting the molten resin material. The screw groove 23 has a shallow depth, and the cross-sectional area perpendicular to the groove direction hardly changes. A screw tip 27 is provided at the tip of the injection screw 21, and a small-diameter shaft provided between the screw tip 27 and the screw shaft portion is fitted with a check ring 28 having a small size and slidable in the axial direction of the screw. It is combined.

一方、樹脂材料は、樹脂に長繊維を混入して、製品強度を維持させるものがある。このような長繊維を含んだ熱可塑化材料を可塑化、溶融する射出成形機が開示されている。
特開平８−３１８５６１号公報に開示された射出スクリュによると、テーパ状の圧縮部とこれに延設される計量部のみによって形成し、圧縮比を１．０〜２．５として、従来のものよりも小さく構成し、剪断力による樹脂内繊維の切断を低減して、強度及び剛性が高く、かつ耐衝撃性の大きい樹脂成形品を得ることを狙いとしている。 On the other hand, some resin materials maintain product strength by mixing long fibers into the resin. An injection molding machine that plasticizes and melts a thermoplastic material containing such long fibers is disclosed.
According to the injection screw disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-318561, it is formed by only a taper-shaped compression portion and a measurement portion extending to the compression portion, and the compression ratio is set to 1.0 to 2.5. It is aimed to obtain a resin molded product that is smaller than the above, reduces the cutting of fibers in the resin due to shearing force, has high strength and rigidity, and has high impact resistance.

特許第３１５７９６６号に開示された射出スクリュは、スクリュのフライト幅をスクリュ直径の０．３〜０．５倍の範囲内としたもので、通常の射出成形機用スクリュ（フライト幅はスクリュの直径の０．２倍以下）に比較して加熱シリンダ内における成形材料の滞留量が少なくなり、滞留時間が短縮されるため、熱履歴を受けにくく、成形材料の変色や分解が防止され、コンタミの発生が少なくなる。
特開平８−３１８５６１号公報（要約、段落００３５、図１参照）特許第３１５７９６６号公報（特許請求の範囲、段落００１１図１参照） The injection screw disclosed in Japanese Patent No. 3157966 has a screw flight width within a range of 0.3 to 0.5 times the screw diameter, and is a normal injection molding machine screw (flight width is the screw diameter). Less than 0.2 times less), the retention time of the molding material in the heating cylinder is reduced, and the residence time is shortened. Therefore, it is difficult to receive a heat history, and discoloration and decomposition of the molding material are prevented. The occurrence is reduced.
JP-A-8-318561 (see abstract, paragraph 0035, FIG. 1) Japanese Patent No. 3157966 (Claims, paragraph 0011 see FIG. 1)

射出成形機は、原料に長繊維を含有しない、又は、繊維を含有してもその繊維が短い強化樹脂の場合は、射出シリンダの外側からの加熱と同時に、射出スクリュで十分に混練して強い剪断作用を加えることによる剪断発熱により加熱するようになっている。射出成形機の原料が、長繊維を含有する熱可塑性樹脂の場合は、射出スクリュにおける剪断作用を減少させる必要がある。そのため、スクリュ溝の深さを浅くしたり、スクリュの回転速度を遅くしたり、特開平８−３１８５６１号に開示された射出スクリュのように、圧縮部を長くしている。そのため、圧縮比を従来のものよりも小さくして混練を緩やかにせざるを得ず、その結果、射出スクリュの溶融樹脂生成能力が低下する。 The injection molding machine does not contain long fibers in the raw material, or if it is a reinforced resin that contains fibers but is short, it is strong by kneading with an injection screw at the same time as heating from the outside of the injection cylinder. Heating is performed by shearing heat generated by applying a shearing action. When the raw material of the injection molding machine is a thermoplastic resin containing long fibers, it is necessary to reduce the shearing action in the injection screw. For this reason, the depth of the screw groove is reduced, the rotational speed of the screw is reduced, or the compression part is lengthened as in the injection screw disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-318561. Therefore, the compression ratio has to be made smaller than that of the conventional one, so that kneading is unavoidable, and as a result, the molten resin production capacity of the injection screw is lowered.

また、特許第３１５７９６６号に開示された射出スクリュは、スクリュのフライト幅をスクリュ直径の０．３〜０．５倍と大きく採って、シリンダ内における成形材料の滞留量を少なくして混練と熱履歴時間を短くしている。しかしながら、この構成ではスクリュのサイズに対して溶融可塑化される樹脂量が著しく少なくなるので、射出スクリュは樹脂可塑化能力が低いものとなっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、長繊維を含有する熱可塑性樹脂の射出スクリュでの溶融中に、繊維の切断を少なくして製品強度の低下を避け、樹脂可塑化能力が著しく低下しないような射出成形方法を提供することを目的とする。 In addition, the injection screw disclosed in Japanese Patent No. 3157966 takes the flight width of the screw as large as 0.3 to 0.5 times the screw diameter, and reduces the amount of staying of the molding material in the cylinder to reduce the amount of kneading and heat. The history time is shortened. However, in this configuration, the amount of resin that is melt plasticized with respect to the size of the screw is remarkably reduced, so that the injection screw has a low resin plasticizing ability.
The present invention has been made in view of such circumstances, and during the melting of the thermoplastic resin containing long fibers in the injection screw, the fiber is cut less to avoid a decrease in product strength, and to plasticize the resin. ability and an object thereof is to provide an injection molding method which does not significantly decrease.

上記目的を達成するために、射出成形用スクリュ及び射出成形機は、以下の（１）〜（４）のように構成した。
（１）繊維含有熱可塑性樹脂を射出成形する射出成形機の射出成形用スクリュにおいて、前記射出スクリュのフライト頂部の幅をスクリュ直径の０．２〜０．４倍の範囲とした。
射出成形用スクリュは、長繊維含有熱可塑性樹脂を射出成形する射出スクリュの直径Ｄに対するスクリュ長さＬの割合（Ｌ／Ｄ）が１８〜２５である射出スクリュに適用することがより効果的である。
（２）前記（１）の射出成形用スクリュは、前記繊維含有熱可塑性樹脂が溶融樹脂となる前記射出スクリュの領域で、かつ射出スクリュのフライト頂部におけるスクリュ先端側に、前記繊維含有熱可塑性溶融樹脂の入り込みが可能な１ｍｍ以下の段差をスクリュの径方向に形成することができる。
射出成形スクリュは、スクリュ先端よりスクリュ直径の約８倍長さ（８Ｄ）の範囲のフライト頂部のスクリュ先端側に、フライト幅の０．１〜０．９倍の範囲にステップランドを設けるとより効果的である。
（３）前記（１）及び（２）の射出成形用スクリュは、前記射出スクリュの先端に設置したチェックリングの摺動ストロークを５ｍｍ〜２０ｍｍとするとより効果的である。
（４）また、射出成形機は、繊維含有熱可塑性樹脂を射出成形する射出成形機の射出スクリュにおいて、前記射出スクリュの先端に設置したチェックリングの摺動ストロークを５ｍｍ〜２０ｍｍとした。
（５）本発明の射出成形方法は、射出スクリュのフライト頂部の幅をスクリュ直径の０．２〜０．４倍の範囲に形成し、前記射出スクリュのフライト頂部におけるスクリュ先端側に１ｍｍ以下の段差をスクリュの径方向に形成し、前記射出スクリュの先端に設置したチェックリングの摺動ストロークを５ｍｍ〜２０ｍｍとした射出スクリュを用い、繊維と熱可塑性樹脂を加熱、混練、溶融して繊維含有可塑化樹脂を射出成形するようにした。
この射出成形方法は、硝子繊維長３ｍｍ以上、硝子繊維含有率１０質量％以上の長繊維含有熱可塑性樹脂を用いるとより効果的である。 To achieve the above object, the molding screw and injection molding machine out morphism was constructed as following (1) to (4).
(1) In an injection molding screw of an injection molding machine for injection molding a fiber-containing thermoplastic resin, the width of the flight top portion of the injection screw is set to a range of 0.2 to 0.4 times the screw diameter.
The injection molding screw is more effective when applied to an injection screw having a ratio (L / D) of the screw length L to the diameter D of the injection screw for injection molding the long fiber-containing thermoplastic resin of 18 to 25. is there.
(2) The injection molding screw according to (1) is a fiber-containing thermoplastic melt in a region of the injection screw in which the fiber-containing thermoplastic resin becomes a molten resin and on a screw tip side at a flight top portion of the injection screw. A step of 1 mm or less capable of entering the resin can be formed in the radial direction of the screw.
In the injection molding screw, if a step land is provided in the range of 0.1 to 0.9 times the flight width on the screw tip side of the flight top in the range of about 8 times the screw diameter (8D) from the screw tip. It is effective.
(3) The injection molding screws (1) and (2) are more effective when the sliding stroke of a check ring installed at the tip of the injection screw is 5 mm to 20 mm.
(4) In addition, the molding machine out morphism, in injection screw of an injection molding machine for injection molding of fiber-containing thermoplastic resin, and the sliding stroke of the check ring which is installed at the tip of the injection screw and 5 mm to 20 mm.
(5) In the injection molding method of the present invention, the width of the flight top of the injection screw is formed in the range of 0.2 to 0.4 times the screw diameter, and the screw tip side of the flight top of the injection screw is 1 mm or less. Using an injection screw with a step formed in the radial direction of the screw and a sliding stroke of a check ring installed at the tip of the injection screw of 5 mm to 20 mm, fibers and thermoplastic resin are heated, kneaded and melted to contain fibers The plasticized resin was injection molded.
This injection molding method is more effective when a long fiber-containing thermoplastic resin having a glass fiber length of 3 mm or more and a glass fiber content of 10% by mass or more is used.

上記（１）に記載した射出成形用スクリュは、フライト幅を広くすることにより、スクリュ溝内の樹脂への熱伝達を向上し、含有繊維破断の減少により、スクリュへの樹脂詰まりが抑制され、可塑化時間が安定し、射出する溶融樹脂温度が上昇して充填不良を起こさない。
上記（２）に記載した射出成形用スクリュは、前記スクリュのフライト頂部のスクリュ前進側にステップランドをスクリュ先端より（例えば、スクリュ直径の約８倍長さ以内）に設けたことにより、スクリュに潤滑性を増加し、シリンダとの間の齧り、焼付きを防止し、安定した稼働運転が可能で、スクリュの寿命を延ばす効果がある。
また、上記（３）、（４）に記載した射出成形用スクリュは、スクリュ先端のチェックリングの摺動ストロークを従来の小寸法のものを大きく移動可能とすることにより、溶融樹脂に含有する樹脂強化用繊維の切断を相当に回避して繊維長を保つことができて強度の優れた良質な繊維含有樹脂成形品が得られる。
一方、本発明の上記（５）に記載した射出成形方法は、スクリュ溝内の樹脂への熱伝達を向上し、含有繊維破断の減少により、スクリュへの樹脂詰まりが抑制され、可塑化時間が安定し、射出する溶融樹脂温度が上昇して充填不良を起こさない。また、スクリュに潤滑性を増加し、シリンダとの間の齧り、焼付きを防止し、安定した稼働運転が可能で、スクリュの寿命を延ばす効果がある。溶融樹脂に含有する樹脂強化用繊維の切断を相当に回避して繊維長を保つことができ、強度の優れた良質な繊維含有樹脂成形品が得られる。 Injection molding screw described (1) above, by widening the flight width, improves the heat transfer to the resin in the screw channel, by lower-containing fiber breakage, resin clogging of the screw is prevented The plasticizing time is stabilized, the temperature of the molten resin to be injected is raised, and filling failure does not occur.
Injection molding screw, described above SL (2), said the screw forward side of the flight top of the screw step lands from the screw tip (e.g., about 8 times within the length of the screw diameter) By providing the screw In addition, it increases lubricity, prevents squeezing and seizure between cylinders, enables stable operation, and has the effect of extending the life of the screw.
The upper SL (3), the injection molding screw as described in (4), the sliding stroke of the check ring of the screw tip by a significantly movable of conventional small size, contained in the molten resin A good quality fiber-containing resin molded article having excellent strength can be obtained by substantially avoiding the cutting of the resin reinforcing fiber and maintaining the fiber length.
On the other hand, the injection molding method described above (5) of the present invention is to improve the heat transfer to the resin in the screw channel, by lower-containing fiber breakage, resin clogging of the screw is prevented, the plasticization time It stabilizes and the molten resin temperature to be injected rises and does not cause poor filling. In addition, the lubricity of the screw is increased, the rolling and seizing between the cylinders is prevented, the stable operation operation is possible, and the life of the screw is extended. The fiber length can be maintained by considerably avoiding the cutting of the resin reinforcing fibers contained in the molten resin, and a high-quality fiber-containing resin molded product having excellent strength can be obtained.

以下、本発明の射出成形方法及び射出成形スクリュの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、射出成形機の射出スクリュを示す側面図であり、図２は図１の射出スクリュのフライト部のＡ−Ａ断面図に、図７の従来の射出スクリュのフライト部のＡ’−Ａ’断面を重ねた図であり、図３は図１の射出スクリュのフライト部のＢーＢ断面図である。また、図４は、図１の射出スクリュのフライト幅の増大に対する樹脂材料の可塑化量の変化を示す線図であり、図５及び図６は、図１の射出スクリュのチェックリングストロークの増加に対する射出シリンダ先端に押出された樹脂材含有繊維長さの変化を示す線図である。 Hereinafter, embodiments of an injection molding method and an injection molding screw according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a side view showing an injection screw of an injection molding machine. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the flight part of the injection screw of FIG. 1, and A′- of the flight part of the conventional injection screw of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the flight part of the injection screw shown in FIG. 4 is a diagram showing a change in the amount of plasticization of the resin material with respect to an increase in the flight width of the injection screw of FIG. 1, and FIGS. 5 and 6 show an increase in the check ring stroke of the injection screw of FIG. It is a diagram which shows the change of the resin material containing fiber extruded at the injection cylinder front-end | tip with respect to.

射出スクリュ１は、射出成形機のシリンダ１０内に水平方向に配設され、射出スクリュの後端側（図面右側）が図示しない駆動モータと連結されている。射出スクリュ１の外周部には、外周面から突出する１本の螺旋状のフライト２を形成し、射出スクリュ１の先端には、スクリュチップ５を設けている。また、スクリュチップ５とスクリュ軸部との間には、チェックリング６が小径軸７に嵌合してスクリュ軸方向に対して摺動可能に設けている。
射出スクリュ１の長さは、スクリュ部１ａの長さＬが、直径Ｄの１８〜２５倍の長さを有し、従来の射出スクリュ２１（図７）と同様に、後端側から先端側へ向かって、ほぼ３分割の領域で、供給部、圧縮部及び計量部を備えている。 The injection screw 1 is disposed horizontally in the cylinder 10 of the injection molding machine, and the rear end side (right side of the drawing) of the injection screw is connected to a drive motor (not shown). A spiral flight 2 protruding from the outer peripheral surface is formed on the outer peripheral portion of the injection screw 1, and a screw tip 5 is provided at the tip of the injection screw 1. Further, between the screw tip 5 and the screw shaft portion, a check ring 6 is fitted to the small diameter shaft 7 so as to be slidable in the screw shaft direction.
The length of the injection screw 1 is such that the length L of the screw portion 1a is 18 to 25 times the diameter D, and, similar to the conventional injection screw 21 (FIG. 7), from the rear end side to the front end side. Toward, in a substantially three-divided region, a supply unit, a compression unit, and a metering unit are provided.

射出スクリュ１の外周部に形成されているフライト２の幅Ｗは、スクリュ直径Ｄの０．２〜０．４倍であり、図７に示す従来の射出スクリュ２１のフライト２２の幅Ｆ₀と比べて幅広となっている。なお、従来の射出スクリュ２１のフライト２２の幅Ｆ₀は、Ｆ₀＜０．２Ｄ₀である（Ｄ₀はスクリュ直径）。図２に射出スクリュ１のフライト２のＡ−Ａ断面における幅Ｗと、従来の射出スクリュ２１のフライト２２のＡ’−Ａ’断面における幅Ｆ₀を重ねて示している。 The width W of the flight 2 formed on the outer periphery of the injection screw 1 is 0.2 to 0.4 times the screw diameter D, and the width F ₀ of the flight 22 of the conventional injection screw 21 shown in FIG. It is wider than that. The width F ₀ of the flight 22 of the conventional injection screw 21 is F ₀ <0.2D ₀ (D ₀ is the screw diameter). FIG. 2 shows the width W of the injection screw 1 on the AA cross section of the flight 2 and the width F ₀ of the conventional injection screw 21 on the A′-A ′ cross section of the flight 22.

また、図１と、図１のＢ−Ｂ断面の図３に示すように、フライト２２の頂き部には、射出スクリュ１の先端側に位置させて段差Ｔとしてのステップランド４ａを連続的に形成している。ステップランド４ａは、射出スクリュ１の先端からスクリュ直径（Ｄ）の１倍以上、８倍（８Ｄ）以下の長さであり、ステップランド４ａの幅Ｍは、フライト２の幅Ｗの０．１〜０．９倍の範囲で、段差Ｔは１．０ｍｍ以下である。
ステップランド４ａの長さをスクリュ１の先端からとしたのは、ステップランド４ａは、樹脂が溶融している範囲でないと効果が得られないからである。スクリュ直径（Ｄ）の１倍以上としたのは、ステップランド４ａの設置長さが短いと、囓りを抑制する十分な効果が得られないからである。スクリュ直径（Ｄ）の８倍以下としたのは、溶融樹脂が十分に存在する範囲であり、それ以上であると十分な効果が得られないからである。 Further, as shown in FIG. 1 and FIG. 3 of the BB cross section of FIG. 1, a step land 4a as a step T is continuously provided at the tip of the injection screw 1 at the top of the flight 22. Forming. The step land 4a has a length that is 1 to 8 times (8D) the screw diameter (D) from the tip of the injection screw 1, and the width M of the step land 4a is 0.1 of the width W of the flight 2. In a range of up to 0.9 times, the step T is 1.0 mm or less.
The reason why the length of the step land 4a is set from the tip of the screw 1 is that the step land 4a cannot be effective unless the resin is in a molten range. The reason why the screw diameter (D) is set to 1 or more times is that when the installation length of the step land 4a is short, a sufficient effect of suppressing the twist cannot be obtained. The reason why the screw diameter (D) is 8 times or less is that the molten resin is sufficiently present, and if it is more than that, a sufficient effect cannot be obtained.

ステップランド４ａの幅Ｍは、樹脂の物性（溶融粘度など）や可塑化条件で異なるが、実用範囲では上述したように、フライト２の幅Ｗの０．１〜０．９倍である。ステップランド４ａの幅が小さすぎると、スクリュ１の囓りを抑制する十分な効果が得られない。幅が大きすぎるとステップランド４ａに入り込んだ樹脂が、フライト２を乗り越えて逆流してしまう可能性がある。
また、ステップランド４ａのスクリュの囓り抑制効果は、ステップランド４ａの段差が大きくなると減少する。そこで、樹脂が入りやすく囓り抑制効果がある範囲としてステップランド４ａの段差は１．０ｍｍ以下であれば、十分に効果が得られる。 The width M of the step land 4a varies depending on the physical properties (melt viscosity, etc.) of the resin and plasticizing conditions, but is 0.1 to 0.9 times the width W of the flight 2 in the practical range as described above. If the width of the step land 4a is too small, a sufficient effect for suppressing the twisting of the screw 1 cannot be obtained. If the width is too large, the resin that has entered the step land 4a may get over the flight 2 and flow backward.
Further, the effect of suppressing the twisting of the screw of the step land 4a is reduced when the step of the step land 4a is increased. Therefore, if the step land 4a has a step of 1.0 mm or less as a range in which resin can easily enter and has a curling suppression effect, a sufficient effect can be obtained.

チェックリングの摺動ストロークは、射出スクリュの径で効果的な範囲が多少異なるが、例えば、射出スクリュ１の直径が７０ｍｍ未満のスクリュにおけるチェックリング６の摺動ストロークＳ１は、スクリュ直径の０．１５〜０．３５倍の範囲で効果的である。また、スクリュ直径が７０ｍｍ以上のスクリュにおけるチェックリング６の摺動ストロークＳ２は、スクリュ直径の０．１５〜０．３０倍の範囲で効果的である。両者に見合った、チェックリング６の摺動ストロークＳ１，Ｓ２は、５〜２０ｍｍの範囲が効果的である。チェックリングストロークが大きすぎると、射出時に樹脂の逆流（バックフロー）を防止するシール効果が不安定となり、生産において成形品の重量にバラツキが生じ、少なすぎると樹脂の逆流は少なくなるが、樹脂の流路が狭くなるためガラス繊維が折れやすい。 The sliding stroke of the check ring has a slightly different effective range depending on the diameter of the injection screw. For example, the sliding stroke S1 of the check ring 6 in a screw having a diameter of the injection screw 1 of less than 70 mm is 0. It is effective in the range of 15 to 0.35 times. Moreover, the sliding stroke S2 of the check ring 6 in a screw having a screw diameter of 70 mm or more is effective in a range of 0.15 to 0.30 times the screw diameter. The range of 5 to 20 mm is effective for the sliding strokes S1 and S2 of the check ring 6 corresponding to both. If the check ring stroke is too large, the sealing effect to prevent back flow (back flow) of the resin will become unstable during injection, and the weight of the molded product will vary in production. If it is too small, the back flow of the resin will decrease. Since the flow path becomes narrow, the glass fiber is easily broken.

長繊維含有熱可塑性樹脂を射出成形する射出スクリュのスクリュ先端に設置されたチェックリング６と小径軸７との間は、長繊維含有溶融樹脂１５が通り抜ける隙間が設けてある。射出スクリュ１が回転しながら緩速で後退すると、溶融可塑化した樹脂はこの隙間と射出シリンダ１０とチェックリング６との隙間を通って射出スクリュの先端の射出シリンダ１０内に貯溜する。射出スクリュ１が回転を停止し、急速前進して溶融樹脂１５を射出するとき、チェックリング６は逆止弁の作用をする。 A gap through which the long fiber-containing molten resin 15 passes is provided between the check ring 6 and the small-diameter shaft 7 installed at the screw tip of the injection screw for injection-molding the long fiber-containing thermoplastic resin. When the injection screw 1 rotates at a slow speed while rotating, the melt-plasticized resin passes through this gap and the gap between the injection cylinder 10 and the check ring 6 and is stored in the injection cylinder 10 at the tip of the injection screw. When the injection screw 1 stops rotating and rapidly advances to inject the molten resin 15, the check ring 6 acts as a check valve.

長繊維含有熱可塑性樹脂１５を加熱、可塑化するときの射出スクリュ１の作用について説明する。
図２に示すように、射出スクリュ１が回転して樹脂１５を搬送するとき、図示しないヒータにより加熱された射出シリンダ１０には、矢印に示すように、熱が樹脂１５とフライト２に伝えられる。フライト２は特殊鋼で作られ、熱伝導率が樹脂１５より遥かに大きいので、伝えられる熱量は大で熱伝導速度も早く、フライト２に伝えられた熱はスクリュの溝底３へ伝わり、溝底３から樹脂１５を加熱することができる。 The operation of the injection screw 1 when heating and plasticizing the long fiber-containing thermoplastic resin 15 will be described.
As shown in FIG. 2, when the injection screw 1 rotates and conveys the resin 15, heat is transmitted to the resin 15 and the flight 2 as shown by an arrow in the injection cylinder 10 heated by a heater (not shown). . Flight 2 is made of special steel, and its thermal conductivity is much higher than that of Resin 15, so the amount of heat transferred is large and the heat transfer speed is fast, and the heat transferred to Flight 2 is transferred to the groove bottom 3 of the screw. The resin 15 can be heated from the bottom 3.

従来の射出スクリュ２１においては図２に破線で示したように、フライト２２の幅が小さいので、フライト２２とスクリュ溝２３を経由する熱量は少ない。従って、射出スクリュ１のフライト２，２間に溜めて送られる樹脂量はフライト２の幅が広い分だけ少なく、図４に示すように、射出スクリュ１を同一回転速度とすれば、樹脂の加熱可塑化の能力はやや減少するが、樹脂加熱速度が早いのでフライト深さが同じ従来のスクリュ２１より回転速度を早くすることにより、ほとんど同じ可塑化能力を持つことができる。 In the conventional injection screw 21, as shown by a broken line in FIG. 2, the flight 22 has a small width, so that the amount of heat passing through the flight 22 and the screw groove 23 is small. Accordingly, the amount of resin accumulated and sent between the flights 2 and 2 of the injection screw 1 is small by the wide width of the flight 2, and as shown in FIG. Although the plasticizing ability is slightly reduced, since the resin heating speed is high, the rotational speed is made faster than that of the conventional screw 21 having the same flight depth, so that the plasticizing ability can be almost the same.

図４のフライト幅の増大に対する、樹脂材料の可塑化量の変化を示す線図の運転条件は、
スクリュ径：１２０ｍｍ
スクリュ回転数：６０（１／ｍｉｎ）
樹脂材料：ＰＰ（ポリプロピレン、含有繊維は繊維長９ｍｍの硝子繊維で含有率は４０質量％） The operating conditions of the diagram showing the change in the plasticization amount of the resin material with respect to the increase in the flight width in FIG.
Screw diameter: 120mm
Screw rotation speed: 60 (1 / min)
Resin material: PP (polypropylene, containing fiber is glass fiber with a fiber length of 9 mm, content is 40% by mass)

また、上記と同じ運転条件で、可塑化量を４８０ｋｇ／ｈとして、フライト２の幅が０．１Ｄ、０．１５Ｄ、０．２Ｄ、０．３Ｄ、０．４Ｄの各射出スクリュによる射出を行った樹脂の加熱可塑化の実験によると、
フライト２の幅が０．１Ｄのとき、射出の１０ショット目にスクリュに樹脂詰まりを生じて溶融樹脂の送出が不可能になり、フライト２の幅が０．１５Ｄのとき、射出の２０ショット目付近からスクリュに樹脂詰まりが始まって可塑化時間が増加し、３０ショット付近でスクリュに樹脂詰まりを生じて溶融樹脂の送出が不可能になった。フライト２の幅が０．２Ｄ以上では、スクリュに樹脂詰まりが生じることなく、可塑化時間に変化はないという結果が観測されている。なお、許容できる可塑化量の下限値３５０ｋｇ／ｈからフライト２の幅は０．４Ｄまでが実用的である。フライト２の幅を０．４Ｄ以上とすると、可塑化能力が大幅に低減するからである。 In addition, under the same operating conditions as described above, the amount of plasticization is set to 480 kg / h, and the flight 2 is injected with the injection screws of 0.1D, 0.15D, 0.2D, 0.3D, and 0.4D. According to the experiment of heat plasticization of the resin
When the width of flight 2 is 0.1D, the screw is clogged with the 10th shot of injection and the molten resin cannot be sent out. When the width of flight 2 is 0.15D, the 20th shot of injection Resin clogging started in the screw from the vicinity, and the plasticization time increased. Resin clogging occurred in the screw around 30 shots, making it impossible to deliver the molten resin. When the width of the flight 2 is 0.2D or more, it is observed that the resin is not clogged with the screw and the plasticizing time does not change. It is practical that the allowable range of plasticization amount is 350 kg / h to the width of flight 2 from 0.4D. This is because if the width of the flight 2 is 0.4D or more, the plasticizing ability is greatly reduced.

このように、フライト２の幅を０．２Ｄ以上にすると、フライト２の幅が広いので樹脂１５がフライト２とシリンダ１０の隙間をくぐり抜けられる。樹脂に含有する長繊維（硝子繊維）は、従来のフライト２１におけるように短距離で折り曲げられることが防止される。こうして、長繊維の切断を減少させ、樹脂の可塑化、送りが滑らかになり、フライト２と射出シリンダ１０の間に繊維が詰まることが少なくなり、設定した可塑化時間を維持することができる。 Thus, when the width of the flight 2 is 0.2 D or more, the width of the flight 2 is wide, so that the resin 15 can pass through the gap between the flight 2 and the cylinder 10. The long fibers (glass fibers) contained in the resin are prevented from being bent at a short distance as in the conventional flight 21. Thus, the cutting of the long fibers is reduced, the plasticization and feeding of the resin becomes smooth, the fibers are less likely to be clogged between the flight 2 and the injection cylinder 10, and the set plasticizing time can be maintained.

図１と図３に示すように、射出スクリュ１の計量部（長さ８Ｄ）において、フライト２の外周４に段差１．０ｍｍ以下のステップランド４ａを設けている。射出スクリュ１が回転することにより、ステップランド４ａ側から射出シリンダ１０の内周とステップランド４ａとの間に溶融樹脂１５が入って流動圧を生じる。そしてさらに、樹脂には、潤滑作用が働くので、スクリュ１の齧りが無くなり、長繊維の切断が避けられ、樹脂の変質を防止し、スクリュ１の耐久性が向上する。 As shown in FIGS. 1 and 3, a step land 4 a having a step of 1.0 mm or less is provided on the outer periphery 4 of the flight 2 in the measuring portion (length 8D) of the injection screw 1. When the injection screw 1 rotates, the molten resin 15 enters between the inner periphery of the injection cylinder 10 and the step land 4a from the step land 4a side to generate a fluid pressure. Further, since the lubricating action is exerted on the resin, the twist of the screw 1 is eliminated, the long fiber is prevented from being cut, the resin is prevented from being altered, and the durability of the screw 1 is improved.

成形サイクルの樹脂溶融可塑化工程において、射出スクリュ１が回転しながら緩速で後退し、溶融樹脂は射出シリンダ１０とチェックリング６との隙間を通ってスクリュチップ５の先の射出シリンダ１０内に貯溜する。このとき樹脂はチェックリング６のリング面とこれに対面するスクリュのリング面との間を通り、チェックリング６の内筒面とスクリュ１の小径軸７の外径との嵌合隙間を通り、さらに、射出シリンダ１０とチェックリング６との隙間を通ってスクリュチップ５の外側を通って射出シリンダ１０の先端に貯溜される。 In the resin melt plasticization process of the molding cycle, the injection screw 1 moves slowly while rotating, and the molten resin passes through the gap between the injection cylinder 10 and the check ring 6 and enters the injection cylinder 10 at the tip of the screw chip 5. Accumulate. At this time, the resin passes between the ring surface of the check ring 6 and the ring surface of the screw facing the check ring 6, passes through the fitting gap between the inner cylindrical surface of the check ring 6 and the outer diameter of the small-diameter shaft 7 of the screw 1, Further, it passes through the gap between the injection cylinder 10 and the check ring 6, passes through the outside of the screw tip 5, and is stored at the tip of the injection cylinder 10.

従来のチェックリング２８は摺動ストロークが２．５〜３．５ｍｍと小さいため、溶融樹脂に含有する長繊維が折り曲げられる機会が多く、折角の長繊維が短く切断され強度が低下してしまう。本発明では、射出スクリュ１先端に設けられたチェックリングの摺動ストロークＳを５〜２０ｍｍの範囲内にすることにより、溶融樹脂に含有する長繊維の折り曲げられる機会が減少し、長繊維の長さが保たれて強度低下が防止できる。 Since the conventional check ring 28 has a small sliding stroke of 2.5 to 3.5 mm, there are many occasions when the long fibers contained in the molten resin are bent, and the long fibers at the corners are cut short and the strength is lowered. In the present invention, when the sliding stroke S of the check ring provided at the tip of the injection screw 1 is in the range of 5 to 20 mm, the chance of bending the long fibers contained in the molten resin is reduced, and the length of the long fibers is reduced. Therefore, the strength can be prevented from decreasing.

射出スクリュ１のチェックリングストロークＳの増加と、繊維長と、射出シリンダ先端に押出された樹脂材含有繊維長さ（パージ材残存繊維長）の変化を調べた。
［試験１］
射出スクリュと長繊維含有熱可塑性樹脂の条件は、下記の通りである。
スクリュ径Ｄ：１２０ｍｍ
スクリュ回転数：６０（１／ｍｉｎ）
樹脂材料：ＰＰ（硝子繊維含有率は４０質量％）
樹脂含有繊維長（試料）：８、９、１２ｍｍの３種 The increase in the check ring stroke S of the injection screw 1, the fiber length, and the change in the resin material-containing fiber length (purge material remaining fiber length) extruded to the tip of the injection cylinder were examined.
[Test 1]
The conditions of the injection screw and the long fiber-containing thermoplastic resin are as follows.
Screw diameter D: 120mm
Screw rotation speed: 60 (1 / min)
Resin material: PP (glass fiber content is 40% by mass)
Resin-containing fiber length (sample): 8, 9, 12 mm

［試験２］
射出スクリュと長繊維含有熱可塑性樹脂の条件は、下記の通りである。
スクリュ径Ｄ：６０ｍｍ
スクリュ回転数：８０（１／ｍｉｎ）
樹脂材料：ＰＰ（硝子繊維含有率は４０質量％）
樹脂含有繊維長（試料）：８、９、１２ｍｍの３種 [Test 2]
The conditions of the injection screw and the long fiber-containing thermoplastic resin are as follows.
Screw diameter D: 60mm
Screw rotation speed: 80 (1 / min)
Resin material: PP (glass fiber content is 40% by mass)
Resin-containing fiber length (sample): 8, 9, 12 mm

試験１の結果を図５に示し、試験２の結果を図６に示す。
スクリュ径Ｄ、６０ｍｍ、１２０ｍｍの射出スクリュの両者が共に、チェックリングのストロークが５ｍｍに至るまで、各繊維長毎に急激に繊維長の上昇が見られた。そして、ストロークが５ｍｍ以上で緩やかな上昇、若しくは均衡状態が見られた。また、ストロークが５ｍｍ以上であれば、両者の射出スクリュ共に各原料繊維長１２、９、８ｍｍの全てが、半分以上の長さを維持することが分かった。
よって、チェックリングのストロークが５ｍｍ以上であれば、原料繊維の元長さの長短にかかわらず、原料繊維は半分程度以上の長さを確保できる。一方、成形製品は、繊維長が長ければ長いほど強くなるが、平均１．５ｍｍ〜２ｍｍから急激に強度アップするといわれている。これによると、射出成形機の射出時点では、１．５〜２ｍｍの繊維長を確保できれば、高強度の製品作製が可能である。したがって、射出成形機に用いる繊維の元長さは、切断されても１．５ｍｍの長さを維持できる３ｍｍの長さのものに適用が可能である。 The result of test 1 is shown in FIG. 5, and the result of test 2 is shown in FIG.
Both the screw diameters D, 60 mm, and 120 mm of the injection screw showed a rapid increase in fiber length for each fiber length until the check ring stroke reached 5 mm. A moderate rise or equilibrium state was observed when the stroke was 5 mm or more. It was also found that if the stroke was 5 mm or more, all of the raw fiber lengths 12, 9, and 8 mm of both injection screws maintained more than half.
Therefore, if the check ring stroke is 5 mm or more, the length of the raw fiber can be about half or more regardless of the length of the original length of the raw fiber. On the other hand, the molded product becomes stronger as the fiber length is longer, but it is said that the strength rapidly increases from an average of 1.5 mm to 2 mm. According to this, at the time of injection of the injection molding machine, if a fiber length of 1.5 to 2 mm can be secured, a high-strength product can be manufactured. Therefore, the original length of the fiber used in the injection molding machine can be applied to a length of 3 mm that can maintain a length of 1.5 mm even when cut.

また、繊維の含有率は、１０％以上が有効である。含有率が、１０％未満だと製品強度がでず、１０％を越えれば、製品強度が大きくなるからである。市場の主流では、繊維含有率は４０質量％程度であるが、含有量が多すぎると可塑化に支障を来すので、支障のない範囲での混入が必要である。
よって、本発明の射出成形用スクリュ及びこれを備えた射出成形機は、実用的には、繊維長が３ｍｍ以上、繊維含有率１０質量％以上の長繊維含有熱可塑性樹脂が適用可能である。 The fiber content is preferably 10% or more. This is because if the content is less than 10%, the product strength is not obtained, and if it exceeds 10%, the product strength is increased. In the mainstream of the market, the fiber content is about 40% by mass. However, if the content is too high, plasticization will be hindered, so it is necessary to mix within the range where there is no hindrance.
Therefore, the injection molding machine of the present invention and the injection molding machine equipped with the screw are practically applicable to a long fiber-containing thermoplastic resin having a fiber length of 3 mm or more and a fiber content of 10% by mass or more.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形及び変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ＰＰの硝子長繊維樹脂を例として挙げたが、その他の樹脂や硝子以外の繊維にも適用が可能である。
さらに、既設の射出成形機に備えられている従来のスクリュを、本発明の射出成形用スクリュに置き換えることによっても、本発明の効果を奏することはもちろんである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is of course not limited thereto, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
For example, in the above embodiment, as examples of the glass long fiber resin PP, it is applicable to fibers other than other resin or glass in it.
Furthermore, it is a matter of course that the effect of the present invention can be achieved by replacing the conventional screw provided in the existing injection molding machine with the injection molding screw of the present invention.

本発明の実施の形態による射出成形用スクリュの側面図である。It is a side view of the screw for injection molding by an embodiment of the invention. 図１の射出成形用スクリュのフライト部のＡーＡ線方向の断面に、図７の従来の射出スクリュのフライト部のＡ’−Ａ’断面を重ねた断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view in which the A′-A ′ cross section of the flight portion of the conventional injection screw of FIG. 7 is superimposed on the cross section of the flight portion of the injection molding screw of FIG. 図１の射出成形用スクリュのフライト部のＢ−Ｂ線方向における断面図である。It is sectional drawing in the BB line direction of the flight part of the screw for injection molding of FIG. 図１の射出成形用スクリュのフライト幅の増大に対する、樹脂材料の可塑化量の変化を示す線図である。It is a diagram which shows the change of the plasticization amount of the resin material with respect to the increase in the flight width of the screw for injection molding of FIG. 図１の射出成形用スクリュ（スクリュ径１２０ｍｍ）のチェックリングストロークの増加に対する、射出シリンダ先端に押出された樹脂材含有繊維長さの変化を示す線図である。It is a diagram which shows the change of the resin material containing fiber extruded to the injection cylinder front-end | tip with respect to the increase in the check ring stroke of the screw for injection molding (screw diameter 120mm) of FIG. 図１の射出スクリュ（スクリュ径６０ｍｍ）のチェックリングストロークの増加に対する、射出シリンダ先端に押出された樹脂材含有繊維長さの変化を示す線図である。It is a diagram which shows the change of the resin material containing fiber length extruded by the injection cylinder front end with respect to the increase in the check ring stroke of the injection screw (screw diameter 60mm) of FIG. 従来の射出成形用スクリュの側面図である。It is a side view of the conventional screw for injection molding.

Explanation of symbols

１射出成形用スクリュ
２フライト
３スクリュ溝底
４フライトの外周
４ａステップランド
６チェックリング
１０射出シリンダ
１５長繊維含有溶融樹脂
Ｄ射出スクリュ直径
Ｗフライト幅
Ｓチェックリングのストローク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Screw for injection molding 2 Flight 3 Screw groove bottom 4 Outer periphery of flight 4a Step land 6 Check ring 10 Injection cylinder 15 Molten resin containing long fiber D Injection screw diameter W Flight width S Check ring stroke

Claims

The width of the flight top of the injection screw is formed in a range of 0.2 to 0.4 times the screw diameter, and a step of 1 mm or less is formed in the radial direction of the screw on the screw tip side at the flight top of the injection screw, Using an injection screw with a sliding stroke of 5 mm to 20 mm of the check ring installed at the tip of the injection screw,
An injection molding method characterized by injection-molding a fiber-containing plasticized resin by heating, kneading, and melting fibers and a thermoplastic resin.