TW201910094A - 含強化纖維之樹脂成形品之成形方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種將強化纖維適當地分配混合至樹脂材料中而可成形品質良好之含強化纖維之樹脂成形品之方法。 於螺旋21之螺旋刮板部25之計量區C之前方前端、與分配混合防逆流閥27之防逆流閥部51之間，設置有熔融促進部26。將加熱筒20之設定為最高溫度之範圍設定為高出樹脂材料之熔點20～140℃。於射出裝置2之加熱筒20內，使螺旋21以40～120轉/分鐘旋轉，自螺旋21之螺旋刮板部25將成形材料輸送至熔融促進部26而使樹脂材料充分地熔融，其後將成形材料輸送至分配混合防逆流閥27而使樹脂材料之強化纖維分配混合，進而輸送至加熱筒20之前方而貯存特定量之成形材料。此時螺旋21之背壓設定為0～5 MPa。

Description

含強化纖維之樹脂成形品之成形方法

本發明係關於一種含強化纖維之樹脂成形品之成形方法，尤其係關於使用具備加熱筒、嵌插於該加熱筒內之螺旋、及設置於該螺旋之前端之分配混合防逆流閥之射出裝置，將包含熱塑性樹脂材料與強化纖維之成形材料投入至上述加熱筒內，成形含強化纖維之樹脂成形品之方法。

作為與用以成形樹脂成形品之射出成形相關聯之先前之技術，已知例如專利文獻1、2。於專利文獻1中，揭示有於前端設置有混合部與防逆流閥之射出成形用單軸塑化螺旋。而且，於專利文獻1中，記載有超出設置於螺旋之計量部之偏心螺旋刮板A、B、C之樹脂受到局部剪切，促進未熔融樹脂之熔融(段落[0019])。

另一方面，於專利文獻2中，揭示有關於使用螺旋式射出機將含強化纖維之熱塑性樹脂組合物射出至成形模具之方法、及實施該方法之射出裝置之發明。而且，於專利文獻2中，記載有作為螺旋式射出機內之螺旋採用全螺旋刮板螺旋，且於前端安裝有具備止逆環機構之混料頭(段落[0022])。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平7-256717號公報 [專利文獻2]日本專利特開平9-150436號公報

[發明所欲解決之問題]

於上述先前技術中之專利文獻1所記載之技術中，並未記載關於對樹脂材料使用強化纖維、及使上述樹脂與纖維分配混合。因此，專利文獻1中並未揭示有關於成形含強化纖維之樹脂成形品時怎樣的成形條件為最佳。

又，於專利文獻2所記載之技術中，將自熔融擠出機擠出之熔融樹脂與利用粗紗切割機剪斷後之強化纖維一起投入至螺旋式射出機，藉由螺旋朝前端移送。此時，螺旋並不足以使熔融樹脂與強化纖維充分混合，又，樹脂材料於能適當地分配強化纖維之熔融狀態下並不輸送至混料頭，其結果存在如下問題，即，有可能無法充分地開纖，進而有可能使流動阻力較大之強化纖維由混料頭之止逆環機構牽扯而產生堵塞等。

本發明係鑒於上述問題而完成，其目的在於提供一種將強化纖維適當地分配混合至樹脂材料中而可成形強度等品質良好之含強化纖維之樹脂成形品之方法。 [解決問題之技術手段]

為達成上述目的，技術方案1之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法之發明使用具備：加熱筒；嵌插於該加熱筒內之螺旋；及分配混合防逆流閥，其設置於該螺旋之前端側，將熔融之樹脂材料與強化纖維混合而使強化纖維均勻地分配至樹脂材料，又，於加熱筒之前方貯存成形材料時使成形材料朝加熱筒之前方流動，且於射出時不會使成形材料朝加熱筒之後方逆流；之射出裝置，將包含上述熱塑性樹脂材料與強化纖維之成形材料投入至上述加熱筒內，成形含強化纖維之樹脂成形品，該成形方法之特徵在於：於上述螺旋之螺旋刮板部與上述分配混合防逆流閥之間，設置有熔融促進部，其構成為直徑較上述螺旋之上述螺旋刮板部之軸部之直徑大，促進上述樹脂材料之熔融，使上述螺旋繞著軸旋轉，加熱並混練上述成形材料，為了利用上述分配混合防逆流閥將上述強化纖維適當地分配混合至上述樹脂材料中，藉由上述熔融促進部使上述成形材料靠近上述加熱筒之內孔而傳導來自上述加熱筒之熱，充分地加熱上述樹脂材料使其熔融至充分之程度，將上述樹脂材料已充分熔融之狀態之上述成形材料輸送至上述分配混合防逆流閥，於上述分配混合防逆流閥中促進上述成形材料之上述強化纖維之分配，且將促進分配後之成形材料貯存於上述加熱筒之前方，使上述螺旋沿軸向前進，將貯存於上述加熱筒之前方之上述成形材料射出至成形模具。 技術方案1之發明中，於螺旋之螺旋刮板部與分配混合防逆流閥之間設置有熔融促進部。該熔融促進部構成為直徑較螺旋之上述螺旋刮板部之軸部之直徑大。經於螺旋之螺旋刮板部加熱混練之成形材料於熔融促進部中，靠近加熱筒之內孔，使來自加熱筒之熱傳導，為了利用分配混合防逆流閥將強化纖維適當地分配混合至樹脂材料中而充分地加熱熔融至充分之程度。於該狀態下，將成形材料輸送至分配混合防逆流閥。因此，於分配混合防逆流閥中，促進強化纖維相對於充分熔融之狀態之樹脂材料之分配，其結果使強化纖維均勻地分配混合。又，成形材料之樹脂材料充分地熔融而具有流動性，故不會出現強化纖維掛在分配混合防逆流閥上而堵塞之情形。其後，將適當地分配混合有強化纖維之成形材料貯存於加熱筒之前方，使螺旋沿軸向前進而射出至成形模具後，成形強度等品質良好之含強化纖維之樹脂成形品。

為達成上述目的，技術方案2之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法之發明使用具備：加熱筒；嵌插於該加熱筒內之螺旋；及分配混合防逆流閥，其設置於該螺旋之前端側，將熔融之樹脂材料與強化纖維混合而使強化纖維均勻地分配至樹脂材料，又，於加熱筒之前方貯存成形材料時使成形材料朝加熱筒之前方流動，且於射出時不會使成形材料朝加熱筒之後方逆流；之射出裝置，將包含上述熱塑性樹脂材料與強化纖維之成形材料投入至上述加熱筒內，成形含強化纖維之樹脂成形品，該成形方法之特徵在於：於上述螺旋之螺旋刮板部與上述分配混合防逆流閥之間，設置有熔融促進部，其具有複數個突起，藉由將上述成形材料之強化纖維分配混合至樹脂材料中而促進上述樹脂材料之熔融，使上述螺旋繞著軸旋轉，加熱並混練上述成形材料，為了利用上述分配混合防逆流閥將上述強化纖維適當地分配混合至上述樹脂材料中，藉由上述熔融促進部使上述成形材料靠近上述加熱筒之內孔而傳導來自上述加熱筒之熱，充分地加熱上述樹脂材料使其熔融至充分之程度，將上述樹脂材料已充分熔融之狀態之上述成形材料輸送至上述分配混合防逆流閥，於上述分配混合防逆流閥中促進上述成形材料之上述強化纖維之分配，且將促進分配後之成形材料貯存於上述加熱筒之前方，使上述螺旋沿軸向前進，將貯存於上述加熱筒之前方之上述成形材料射出至成形模具。 技術方案2之發明中，於螺旋之螺旋刮板部與分配混合防逆流閥之間設置有熔融促進部。該熔融促進部係具有複數個突起，且將成形材料之強化纖維分配混合至樹脂材料中而藉此促進樹脂材料之熔融。經於螺旋之螺旋刮板部加熱混練之成形材料於熔融促進部，藉由複數個突起將強化纖維分配混合至樹脂材料中，為了利用分配混合防逆流閥將強化纖維適當地分配混合至樹脂材料中而充分地熔融至充分之程度。於該狀態下，將成形材料輸送至分配混合防逆流閥。因此，於分配混合防逆流閥中，促進強化纖維相對於充分熔融之狀態之樹脂材料之分配，其結果使強化纖維均勻地分配混合。又，成形材料之樹脂材料充分地熔融而具有流動性，故不會出現強化纖維掛在分配混合防逆流閥上而堵塞之情形。其後，將適當地分配混合有強化纖維之成形材料貯存於加熱筒之前方，使螺旋沿軸向前進而射出至成形模具後，成形強度等品質良好之含強化纖維之樹脂成形品。

為達成上述目的，技術方案3之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法之發明如技術方案1或2之發明，其中將上述加熱筒中與上述熔融促進部對應之位置之前方側之溫度設定為高出上述樹脂材料之熔點20～140℃之範圍。 技術方案3之發明中，如技術方案1或2之發明，將加熱筒中之與熔融促進部對應之位置之前方側之溫度設定為高出樹脂材料之熔點20～140℃，藉此可使成形材料之樹脂材料成確實充分地熔融之狀態。

為達成上述目的，技術方案4之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法之發明如技術方案1至3中任一項之發明，其中使上述螺旋以40～120/min之轉速繞著軸旋轉，將其背壓設為0～5 MPa。 技術方案4之發明中，如技術方案1至3中任一項之發明，使螺旋以40～120/min之轉速繞著軸旋轉，且將其背設為0～5 MPa，於螺旋刮板部加熱並混練成形材料，其後，於熔融促進部促進樹脂材料之熔融，藉此可將成形材料之樹脂材料於確實充分地熔融之狀態下輸送至分配混合防逆流閥。

為達成上述目的，技術方案5之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法之發明如技術方案1至4中任一項之發明，其中上述強化纖維係使用纖維長2～30 mm、直徑8～17 μm之玻璃纖維或纖維長2～30 mm、直徑7～10 μm之碳纖維。 技術方案5之發明中，如技術方案1至4中任一項之發明，即便為纖維長2～30 mm、直徑8～17 μm之玻璃纖維或纖維長2～30 mm、直徑7～10 μm之碳纖維等分配較為困難之成形材料，亦可實現適當地分配混合而成形強度等品質良好之含強化纖維之樹脂成形品。

為達成上述目的，技術方案6之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法之發明如技術方案1至4中任一項之發明，其中上述樹脂材料係使用苯乙烯系樹脂，上述強化纖維係使用玻璃纖維。 技術方案6之發明中，如技術方案1至4中任一項之發明，樹脂材料使用苯乙烯系樹脂，強化纖維使用玻璃纖維，藉此可實現將玻璃纖維適當地分配混合至苯乙烯系樹脂中，成形強度等品質良好之含強化纖維之樹脂成形品。

為達成上述目的，技術方案7之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法之發明如技術方案1至6中任一項之發明，其中將上述強化纖維相對於使上述樹脂材料與上述強化纖維合在一起之整體材料之比率設為10～60重量%。 請求項7之發明中，如技術方案1至6中任一項之發明，使上述強化纖維相對於使上述樹脂材料與上述強化纖維合在一起之整體材料之比率為10～60重量%時，亦可實現將強化纖維適當地分配混合至樹脂材料中，成形強度等品質良好之含強化纖維之樹脂成形品。 [發明之效果]

根據本發明，可將強化纖維適當地分配混合至樹脂材料中而成形強度等品質良好之含強化纖維之樹脂成形品。

最初，根據圖1對本發明中使用之成形裝置之一實施形態進行說明。本實施形態之成形裝置具備成形材料供給裝置1、射出裝置2、成形模具3、及鎖模裝置4。

成形材料供給裝置1具備：進給裝置10，其分別個別地供給樹脂材料與強化纖維；及重量計測機構11，其計測藉由各進給裝置10供給之樹脂材料與強化纖維之重量。各進給裝置10具備：具有料斗12a之汽缸12；嵌插至汽缸12內之進給螺旋13；及使進給螺旋13繞著軸可控制地旋轉驅動之伺服馬達14。重量計測機構11例如可藉由於汽缸12之下方設置負載單元而構成。各進給裝置10可於藉由重量計測機構11分別計測樹脂材料與強化纖維之重量之同時控制驅動進給螺旋13之伺服馬達14之每單位時間之轉數，而控制樹脂材料與強化纖維之供給量，又，僅藉由設定進給螺旋13之每單位時間之轉數亦可控制樹脂材料與強化纖維之供給量。又，成形材料供給裝置1可為供給使包含樹脂材料之顆粒中含有強化纖維者，或者亦可將線狀且連續之強化纖維直接供給至射出裝置2之加熱筒20之落下孔20a內，或者將線狀且連續之強化纖維於射出裝置2之加熱筒20之落下孔20a上切斷成特定之長度，而供給至落下孔20a內。

射出裝置2具備：加熱筒20；螺旋21，其以能夠繞著軸旋轉、且能夠沿軸向移動之方式嵌插至加熱筒20內；汽缸頭22，其具有觸碰到成形模具3之噴嘴22a；及加熱機構23，其對加熱筒20以能夠控制之方式加熱。於加熱筒20之基端側(亦稱為上游側，圖中成為右側)之上方，形成有供投入成形材料之落下孔20a，於落下孔20a設置有將自各進給裝置10供給之成形材料引導至落下孔20a之滑道24。加熱機構23係於加熱筒20及包含噴嘴22a之汽缸頭22設置有複數個，且分別以能夠控制之方式加熱至特定之溫度，通常採用藉由通電而發熱之帶式加熱器。加熱筒20與汽缸頭22之適當之溫度係劃分範圍而設定。帶式加熱器23根據加熱筒21與汽缸頭22之已設定各自適當之溫度之範圍而設置。又，於加熱筒20之落下孔20a之周圍，設置有用以使成形材料投入至加熱筒20時不會被不慎加熱之冷卻構件(省略圖示)。

螺旋21自基端側朝前方前端側(圖之左側)具備：螺旋刮板部25、熔融促進部26、分配混合防逆流閥27、及螺旋頭28。螺旋21之螺旋刮板部25自基端側朝前端側形成有進給區A、壓縮區B、及計量區C。螺旋21之軸部21a之直徑中，進給區A為相對較小之直徑，計量區C為相對較大之直徑，壓縮區B設定為自進給區A從連續之相對較小之直徑朝計量區C向連續之相對較大之直徑逐漸變化。

本實施形態之螺旋21中，將自螺旋刮板部25之基端側端部至熔融促進部26之前端側為止(分配混合防逆流閥27之下述之間隔件為止)之長度L相對於直徑D之比L/D設定為18。然而，螺旋21之L/D並不限定於此，可設定為18～28左右。再者，螺旋21之直徑D並無特別限定，但多使用30～200 mm左右者。

又，螺旋21之壓縮比、即藉由螺旋21之螺旋刮板部25與軸部21a形成之槽之進給區A與計量區C之容積比為1.5～2.5，更佳可設定為1.7～1.8。再者，螺旋21之表面與加熱筒20之內孔20b之表面尤其於使用玻璃纖維作為強化纖維之情形時，較理想為預先實施耐磨耗加工處理。

分配混合防逆流閥27具備：間隔件50，其設置於螺旋21之熔融促進部26之前方；及圓筒狀之環51，其能夠沿軸向移動地設置於該間隔件50與螺旋頭28之間。

間隔件50以較加熱筒20之內孔20b小之直徑而成形。因此，於間隔件50之外周面與加熱筒20之內孔20b之間，形成有能夠輸送成形材料之間隙。又，環51之後端面51a設置成於沿軸向後退移動而抵接於間隔件50時，可堵塞間隔件50之外周面與加熱筒20之內孔20b之間之間隙。進而，於螺旋頭28之後端形成有止動部28a，其於環51前進移動時與該環51抵接且限制環51之前進移動。於間隔件50與螺旋頭28之間之軸部52，配設有複數個凹部53。又，於環51上形成有複數個孔54。進而，將軸部52之外徑設計為小於環51之內徑。軸部52之凹部53與環51之孔54配置成如下關係，即，於環51前進移動而抵接於螺旋頭28之止動部28a之狀態下，環51之孔54位於軸向上彼此鄰接之凹部53、53之間(亦可換言之，凹部53位於軸向上彼此鄰接之孔54、54之間)。

藉由螺旋21繞著軸旋轉而將成形材料自熔融促進部26經由間隔件50之外周面與加熱筒20之內孔20b之間之間隙輸送至前方時，環51藉由該成形材料之壓力而朝軸向前方移動。而且，於形成於軸部52之凹部53、環51與軸部52之間之空間55、及環51之孔54以交替蜿蜒之方式送出，藉此將強化纖維分配混合至成形材料之樹脂材料中。又，於螺旋21自後退之狀態前進而射出成形材料時，環51藉由成形材料之壓力而朝軸向後方相對於軸部52進行相對移動而抵接於間隔件50，環51之後端面51a堵塞間隔件50之外周面與加熱筒20之內孔20b之間之間隙而防止成形材料之逆流。

熔融促進部26係配設於分配混合防逆流閥27之上游側、即螺旋21之基端側，促進樹脂材料之熔融者，故於圖1所示之實施形態之情形時，配設於螺旋21之螺旋刮板部25之前端側端部與分配混合防逆流閥27之間，且藉由計量區C之設計成較軸部21a更大直徑之圓筒狀之外周面而構成。如此藉由將熔融促進部26之外周面設計成大直徑而使相對於加熱筒20之內孔20b之間隔變窄，其結果，藉由將經帶式加熱器23加熱之加熱筒20之熱傳導至成形材料(將該加熱稱為外部加熱，與由螺旋21繞著軸旋轉引起之剪切加熱相區別)，可促進樹脂材料之熔融而不會折斷強化樹脂。

再者，熔融促進部26並不限定於圖1所示之實施形態，亦可如圖2所示，藉由於螺旋21之軸部21a形成複數個突起26a所成之杜爾麥基式部而構成。又，熔融促進部26只要可促進樹脂材料之熔融，則並不限定於圖1、圖2所示之實施形態，亦可藉由複數個凹部、複數個突條或槽而構成(省略圖示)。而且，於由複數個凹部、複數個突條或槽構成熔融促進部26之情形時，亦可將該等複數個凹部、突條或槽以沿軸向延伸之方式排列，又，亦可相對於軸向以特定之角度呈螺旋狀排列。進而，熔融促進部26可藉由使螺旋21之螺旋刮板部25自計量區C朝前方延長而構成，或亦可藉由如下方式構成：將該延長之螺旋刮板部以特定之間隔開槽而成斷續者，或如所謂副螺旋刮板般設置較螺旋21之計量區C等之螺旋刮板部25低(直徑小)之副螺旋刮板，或者於軸向上以較螺旋21之計量區C等之螺旋刮板部25短(窄)之間距形成熔融促進用螺旋刮板部，或形成複數個所謂偏心螺旋刮板部。該等情形時，較理想為將自熔融促進部26之螺旋21之軸部21a至加熱筒20之內孔20b為止之高度設定為自計量區C之軸部21a至加熱筒20之內孔20b為止之高度之1.0～0.4倍，即，將熔融促進部26之螺旋21之軸部21a之直徑設定為大於計量區C之軸部21a之直徑。於採用除上述圖1所示以外所例示之熔融促進部之情形時，不僅促進樹脂材料之熔融，亦具有將強化纖維分配混合至樹脂材料之功能。

於分配混合防逆流閥27之更前方之前端配設有螺旋頭28。於螺旋頭28之止動部28a，於周向形成有複數個可將成形材料輸送至加熱筒20之前方之槽29。螺旋頭28之止動部28a之前方可設計成大致圓錐形，又，亦可將分配混合防逆流閥27與加熱筒20之前方連通，且於圓筒狀部分形成複數個可將分配混合後之成形材料自分配混合防逆流閥27輸送至加熱筒20之前方之槽(省略圖示)。

成形模具3藉由固定模30與可動模31構成，且藉由將兩模30、31閉模而形成與成形品之形狀相應之形狀之模穴32。鎖模裝置4具備：固定盤40，其供安裝固定模30；可動盤41，其供安裝可動模31；拉桿42，其將固定盤40支持於端部並且將可動盤41插通至中間部而能夠相對於固定盤40接近、遠退移動地支持可動盤41；及模開合機構，其使可動盤41相對於固定盤40接近、遠退移動而開閉，並且於將可動模31相對於固定模30閉模時以特定之力鎖模(省略圖示)。

其次，藉由使用如上所述構成之成形裝置之情形而詳細地說明本發明之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法之一實施形態。再者，於該實施形態中，採用聚丙烯之顆粒作為熱塑性樹脂，又，採用玻璃纖維作為強化纖維。而且，玻璃纖維係纖維長2～30 mm(更佳為纖維長3～15 mm)且直徑6～17 μm者，進而採用由捆束材捆束而成者。進而於成形材料中，除聚丙烯與玻璃纖維之外還包含改質劑等添加劑，且相對於成形材料整體含有10～60重量%、較佳為20～40重量%之玻璃纖維。

本實施形態中，於成形含強化纖維之樹脂成形品之前，於螺旋21之螺旋刮板部25之計量區C之前方前端、與分配混合防逆流閥27之防逆流閥部51之間設置熔融促進部26。

於成形含強化纖維之樹脂成形品時，將與聚丙烯之顆粒捆束之玻璃纖維分別個別地投入至各進給裝置10之料斗12a。成形材料中所含之聚丙烯、玻璃纖維、及添加劑藉由設置於各進給裝置10之汽缸12之負載單元11而正確地計測重量，並根據該計測結果而控制伺服馬達14，藉此可以所設定之比率將正確之量之成形材料投入至射出裝置2之加熱筒20內。

射出裝置2之加熱筒20內之螺旋21繞著軸每單位時間之轉數(旋轉速度)為40～120轉/分鐘(/min)，更佳為50～100轉/分鐘(/min)左右，螺旋21之周速設為5000～15000 mm/分鐘左右。螺旋21之轉速可根據成形材料之種類、或螺旋21之直徑等而適當地控制。

已供給至加熱筒20內之成形材料沿著繞軸旋轉驅動之螺旋21之螺旋刮板部25而自進給區A依序輸送至壓縮區B、計量區C。此時，加熱筒20與包含噴嘴之汽缸頭22之各位置藉由帶式加熱器23而加熱至與各自之位置適宜之溫度。與加熱筒20之間形成之螺旋21之進給區A、壓縮區B、及計量區C之空間逐漸變窄，由此成形材料之聚丙烯藉由螺旋21之旋轉而剪切發熱，又，藉由自經帶式加熱器23加熱之加熱筒20傳導之熱而進行外部加熱。因此，聚丙烯自加熱筒20之上游側即進給區A經由壓縮區B輸送至下游側即計量區C之前大致已熔融塑化，又，玻璃纖維已分散混合。

此處，成形材料中所含之玻璃纖維於加熱筒20內若由螺旋21之旋轉等而受到過度之壓力則會折斷，從而無法成形含有所設定之長度之玻璃纖維之成形品。該情形時，無法成形強度等品質良好之含強化纖維之樹脂成形品。另一方面，若成形材料中所含之聚丙烯並未充分地熔融塑化，則無法使玻璃纖維均勻地混合。若無法使玻璃纖維均勻地混合，則仍無法成形強度等品質良好之含強化纖維之樹脂成形品。

因此，於本實施形態中，自螺旋21之螺旋刮板部25將成形材料輸送至熔融促進部26。進而，於本實施形態中，設置於加熱筒20與汽缸頭22之帶式加熱器23中，將由除噴嘴22a外自前方前端側起位於第2號之帶式加熱器23a加熱之加熱筒20之範圍設定為最高溫度。由自該前方前端側起第2號之帶式加熱器23a加熱之範圍內之加熱筒20之溫度例如可設為280℃左右。進而，又於本實施形態中，將螺旋21之旋轉速度如上所述設定為40～120/min，更佳為50～100/min，又，將螺旋21之背壓如下所述設定為0～5 MPa。再者，關於聚丙烯之熔點，由於一般之射出成形中採用均聚物，故為160～165℃，但可根據聚丙烯之取決於種類之熔點，進而，於採用除聚丙烯以外作為熱塑性樹脂之情形時可根據該熱塑性樹脂之取決於種類之熔點而設定加熱筒20之加熱溫度。此處，於以上敍述中，熱塑性樹脂材料之熔點與加熱筒20之加熱溫度之設定關係如下。即，將包含汽缸頭22且加熱筒20之設定為最高溫度之範圍(通常，位於加熱筒20之前方前端之汽缸頭22、或加熱筒20之安裝汽缸頭22之前方附近之範圍)之溫度設定為高出上述熔點之溫度20～140℃(更佳為20～70℃)。

包含藉由螺旋21繞著軸旋轉而塑化熔融之聚丙烯、與混合至其中且分散之玻璃纖維之成形材料自螺旋刮板部25送出至熔融促進部26。圖1所示之實施形態之熔融促進部26中，流路之寬度(高度)較螺旋刮板部25之計量區C窄(熔融促進部26之螺旋21之軸部21a之直徑具有計量區C之螺旋21之軸部21a之直徑以上之大小)，故藉由帶式加熱器23並經由加熱筒20將成形材料進一步進行外部加熱。因此，於螺旋刮板部25促進已熔融塑化之成形材料之聚丙烯進一步熔融，其結果，聚丙烯之熔融殘留消失，聚丙烯成為充分地熔融之狀態。此處，作為樹脂材料之聚丙烯充分熔融之狀態係指為了利用分配混合防逆流閥27將作為強化纖維之玻璃纖維適當地分配混合至聚丙烯中，於螺旋刮板部25使已熔融塑化之聚丙烯進一步熔融至充分之程度，從而未熔融之狀態之聚丙烯不殘留，而是完全熔融之狀態。

又，於圖2所示之實施形態中，熔融促進部26之螺旋21之軸部21a之直徑與計量區C之螺旋21之軸部21a之直徑大致相同，但於熔融促進部26之螺旋21之軸部21a形成杜爾麥基式部等複數個突起26a等，藉此不僅由帶式加熱器23將聚丙烯進行外部加熱而促進熔融，而且亦促進玻璃纖維相對於聚丙烯之分配。

於熔融促進部26聚丙烯充分地熔融之狀態之成形材料藉由螺旋21繞著軸旋轉而進一步自熔融促進部26輸送至分配混合防逆流閥27。此時，藉由自上游(螺旋21之基端側)向下游(螺旋21之前方前端側)傳送之成形材料之壓力而相對於軸部52進行相對地前進移動，分配混合防逆流閥27之環51之後端面51a成為與設置於螺旋21之間隔件50隔開之狀態。因此，成形材料通過間隔件50之外周側面與加熱筒20之內孔20b之間，且流入至間隔件50之前方。而且，成形材料交替通過形成於軸部52之凹部53、環51與軸部52之間之空間55、及環51之孔54。此時之成形材料並非與螺旋21之軸向平行地以直線狀流動，而是蜿蜒地流動。因此，成形材料中，利用分配混合防逆流閥27將玻璃纖維以均勻之分佈而分配混合至於熔融促進部26受到外部加熱而並非剪切發熱而成為充分地熔融之狀態之聚丙烯中。其後，分配混合之成形材料之大部分通過止動部28a之槽29，輸送至加熱筒20內之前方。

隨著將成形材料輸送並貯存於加熱筒20之前方，螺旋21沿著軸向後退移動。此時螺旋21之背壓設定為以樹脂壓換算而成0～5 MPa。藉由如此設定螺旋21之背壓而不會對玻璃纖維賦予壓力，因此，玻璃纖維不會折斷而是以保有特定之長度之狀態混合至聚丙烯中，輸送並貯存於加熱筒20之前方。

若貯存於加熱筒20前方之成形材料達到所設定之量(計量步驟)，其結果使螺旋21後退至特定之位置，則成形材料置備於下一週期之射出步驟中而使射出裝置2成為待機狀態。於該待機狀態時，亦可藉由使螺旋21繞著軸逆向旋轉或使螺旋21沿著軸向前進，而使環51於成形材料之壓力下相對於軸部52相對地朝軸向後方移動，使環51之後端面51a抵接於間隔件50，將間隔件50之外周面與加熱筒20之內孔20b之間之間隙堵塞。

再者，與藉由射出裝置2使特定量之成形材料貯存於加熱筒20之前方之成形材料之計量步驟同時，例如將模具之溫度冷卻至成為40℃左右(較理想為35～50℃之範圍)，直至於前一週期中將成形材料填充至模穴32中且成形品成為穩定之形狀為止(成形品之冷卻步驟)。即，成形材料之計量步驟與成形品之冷卻步驟之一部分重疊而同時進行。一般而言，多為成形品之冷卻步驟較成形材料之計量步驟花費更多時間之情形。因此，射出裝置2於計量步驟之後為待機狀態，直至成形品之冷卻步驟完成為止。

若成形品之冷卻步驟完成，則藉由鎖模裝置4自固定模30將可動模31脫模而開模，自成形模具3中取出成形品，其後，藉由鎖模裝置4將可動模31相對於固定模30閉模而鎖模，使加熱筒之噴嘴與固定模進行噴嘴觸碰，使螺旋21沿軸向前進而將貯存於加熱筒20前方之特定量之成形材料射出填充至模穴32內。於射出填充時，環51藉由成形材料之壓力而相對於軸部52相對地朝軸向後方移動，環51之後端面51a抵接於間隔件50而將間隔件50之外周面與加熱筒20之內孔20b之間之間隙堵塞，防止成形材料之逆流。

此時之射出速度可設為20～90 mm/sec(更理想為30～70 mm/sec)。此處，一般之射出成形中之射出速度為100 mm/sec左右。相對於此，本實施形態中，以較一般之射出成形中之射出速度慢的射出速度射出。如此，藉由使包含玻璃纖維之成形材料之射出速度較一般之射出成形中之射出速度慢而可防止玻璃纖維之折損，從而可成形含有所設定之長度之玻璃纖維之成形品。

再者，熱塑性樹脂除聚丙烯外，亦可使用聚乙烯、聚醯胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸乙二酯等結晶性樹脂、或GPPS(general purpose polystyrene，通用級聚苯乙稀)或HIPS(High Impact polystyrene，耐衝擊性聚苯乙烯)等或AS(acrylonitrile-styrene，丙烯腈-苯乙烯)、ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等苯乙烯系樹脂、丙烯酸、聚碳酸酯等非晶性樹脂。

又，尤其成形作為成形品之家電用零件之情形時之成形材料亦有將作為熱塑性樹脂之苯乙烯系樹脂、與作為強化纖維之玻璃纖維組合之情形。該情形時，定義為苯乙烯系樹脂之熔點之熔融溫度為100℃。假定該熔融溫度與玻璃轉移溫度Tg大致相同，可將該熔融溫度加上80～140℃所得之180～240℃設定為加熱筒20及汽缸頭22(除噴嘴22a外)之最高溫度。而且，該最高加熱溫度可設為帶式加熱器23中除加熱筒20與噴嘴22a外設置於汽缸頭22之最前方或自最前方起第2號位置之帶式加熱器23a之設定溫度。

進而，強化纖維並不限定於玻璃纖維，亦可採用碳纖維、玻璃纖維與碳纖維之混合物等其他纖維。於採用碳纖維之情形時，較佳為其含有率為成形材料整體之10～60重量%(較佳為20～40重量%)，纖維長為2～30 mm(更佳為纖維長3～15 mm)，且纖維之直徑設為5～15 μm(較佳為7～8 μm)。本發明中，即便碳纖維之直徑較細為7～8 μm，亦可良好地分配混合。進而強化纖維亦可為再利用纖維。

進而，成形材料中，熱塑性樹脂材料與強化纖維占主要之比率，但亦有樹脂材料與強化纖維並非均為一種類之情形。進而，添加材除改質劑以外，亦有視需要而包含著色劑、潤滑劑、阻燃劑、穩定劑等之情形。 [實施例]

此處，將上述構成總結如下。 1.利用預先設置於螺旋21之分配混合防逆流閥27之上游側之熔融促進部26，使自螺旋刮板部25輸送之成形材料之樹脂材料成為充分熔融之狀態，將該成形材料輸送至分配混合防逆流閥27，將已充分熔融之樹脂材料與強化纖維於分配混合防逆流閥27中分配混合。 2.將加熱筒20之與螺旋21之分配混合防逆流閥27之上游側之熔融促進部26對應之位置之前方前端側加熱至高出樹脂材料之熔點20～140℃。 3.將螺旋之旋轉速度設定為40～120/min，更佳為50～100/min-1，將螺旋之背壓設定為0～5 MPa。

上述1～3之構成中，分別可與充分地熔融之狀態之成形材料一起，儘可能地防止強化樹脂之折損而輸送至分配混合防逆流閥，使強化纖維分配混合至樹脂材料中。因此，上述1～3之構成可適當單獨地或組合進行。

1‧‧‧成形材料供給裝置

2‧‧‧射出裝置

3‧‧‧成形模具

4‧‧‧鎖模裝置

10‧‧‧進給裝置

11‧‧‧重量計測機構

12‧‧‧汽缸

12a‧‧‧料斗

13‧‧‧進給螺旋

14‧‧‧伺服馬達

20‧‧‧加熱筒

20a‧‧‧落下孔

20b‧‧‧內孔

21‧‧‧螺旋

21a‧‧‧軸部

22‧‧‧汽缸頭

22a‧‧‧噴嘴

23‧‧‧帶式加熱器(加熱機構)

23a‧‧‧帶式加熱器

24‧‧‧滑道

25‧‧‧螺旋刮板部

26‧‧‧熔融促進部

26a‧‧‧突起

27‧‧‧分配混合防逆流閥

28‧‧‧螺旋頭

28a‧‧‧止動部

29‧‧‧槽

30‧‧‧固定模

31‧‧‧可動模

32‧‧‧模穴

40‧‧‧固定盤

41‧‧‧可動盤

42‧‧‧拉桿

50‧‧‧間隔件

51‧‧‧防逆流閥部

51a‧‧‧後端面

52‧‧‧軸部

53‧‧‧凹部

54‧‧‧孔

55‧‧‧空間

A‧‧‧進給區

B‧‧‧壓縮區

C‧‧‧計量區

圖1係表示本發明中使用之成形裝置之一實施形態之剖視圖。 圖2係表示本發明中使用之成形裝置之另一實施形態之剖視圖。

Claims (7)

1. 一種含強化纖維之樹脂成形品之成形方法，其係使用射出裝置，該射出裝置具備：加熱筒；嵌插於該加熱筒內之螺旋；及分配混合防逆流閥，其設置於該螺旋之前端側，將熔融之樹脂材料與強化纖維混合而使強化纖維均勻地分配至樹脂材料，又，於加熱筒之前方貯存成形材料時使成形材料朝加熱筒之前方流動，且於射出時不會使成形材料朝加熱筒之後方逆流；將包含上述熱塑性樹脂材料與強化纖維之成形材料投入至上述加熱筒內，成形含強化纖維之樹脂成形品，該成形方法之特徵在於： 於上述螺旋之螺旋刮板部與上述分配混合防逆流閥之間，設置有熔融促進部，其構成為直徑較上述螺旋之上述螺旋刮板部之軸部之直徑大，促進上述樹脂材料之熔融， 使上述螺旋繞著軸旋轉，加熱並混練上述成形材料，為了利用上述分配混合防逆流閥將上述強化纖維適當地分配混合至上述樹脂材料中，藉由上述熔融促進部使上述成形材料靠近上述加熱筒之內孔而傳導來自上述加熱筒之熱，充分地加熱上述樹脂材料使其熔融至充分之程度，將上述樹脂材料已充分熔融之狀態之上述成形材料輸送至上述分配混合防逆流閥，於上述分配混合防逆流閥中促進上述成形材料之上述強化纖維之分配，且將促進分配後之成形材料貯存於上述加熱筒之前方， 使上述螺旋沿軸向前進，將貯存於上述加熱筒之前方之上述成形材料射出至成形模具。
2. 一種含強化纖維之樹脂成形品之成形方法，其係使用射出裝置，該射出裝置具備：加熱筒；嵌插於該加熱筒內之螺旋；及分配混合防逆流閥，其設置於該螺旋之前端側，將熔融之樹脂材料與強化纖維混合而使強化纖維均勻地分配至樹脂材料，又，於加熱筒之前方貯存成形材料時使成形材料朝加熱筒之前方流動，且於射出時不會使成形材料朝加熱筒之後方逆流；將包含上述熱塑性樹脂材料與強化纖維之成形材料投入至上述加熱筒內，成形含強化纖維之樹脂成形品，該成形方法之特徵在於： 於上述螺旋之螺旋刮板部與上述分配混合防逆流閥之間，設置有熔融促進部，其具有複數個突起，藉由將上述成形材料之強化纖維分配混合至樹脂材料而促進上述樹脂材料之熔融， 使上述螺旋繞著軸旋轉，加熱並混練上述成形材料，為了利用上述分配混合防逆流閥將上述強化纖維適當地分配混合至上述樹脂材料中，藉由上述熔融促進部之上述複數個突起將強化纖維預先分配混合至樹脂材料中，使上述樹脂材料充分地熔融至充分之程度，將上述樹脂材料已充分熔融之狀態之上述成形材料輸送至上述分配混合防逆流閥，於上述分配混合防逆流閥中促進上述成形材料之上述強化纖維之分配，且將促進分配後之成形材料貯存於上述加熱筒之前方， 使上述螺旋沿軸向前進，將貯存於上述加熱筒之前方之上述成形材料射出至成形模具。
3. 如請求項1或2之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法，其中將上述加熱筒中之與上述熔融促進部對應之位置之前方側之溫度設定為高出上述樹脂材料之熔點20～140℃之範圍。
4. 如請求項1或2之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法，其中使上述螺旋以40～120/min之轉速繞著軸旋轉，將其背壓設為0～5 MPa。
5. 如請求項1或2之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法，其中上述強化纖維係使用纖維長2～30 mm、直徑8～17 μm之玻璃纖維或纖維長2～30 mm、直徑7～10 μm之碳纖維。
6. 如請求項1或2之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法，其中上述樹脂材料係使用苯乙烯系樹脂，上述強化纖維係使用玻璃纖維。
7. 如請求項1或2之含強化纖維之樹脂成形品之成形方法，其中將上述強化纖維相對於使上述樹脂材料與上述強化纖維合在一起之整體材料之比率設為10～60重量%。