本發(fā)明涉及包含強(qiáng)化纖維的樹脂的注射成型。

背景技術(shù)：

通過含有強(qiáng)化纖維來提高強(qiáng)度的纖維強(qiáng)化樹脂的成型品用于各種用途。該成型品通過將在構(gòu)成增塑裝置的缸內(nèi)通過螺桿的旋轉(zhuǎn)而熔融的熱塑性樹脂與強(qiáng)化纖維的混合物注射于注射成型機(jī)的模具來制作。

為了獲得基于強(qiáng)化纖維的提高強(qiáng)度的效果，要求強(qiáng)化纖維均勻地分散于樹脂中。為了實(shí)現(xiàn)均勻分散，嚴(yán)格制定混合條件來加強(qiáng)賦予強(qiáng)化纖維的剪切力即可，但過強(qiáng)的剪切力會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)化纖維的切斷。如此一來，成型后的纖維長(zhǎng)與最初的纖維長(zhǎng)相比，大幅縮短，所獲得的成型品有可能無法滿足所希望的特性。

針對(duì)以上，專利文獻(xiàn)1中記載有使用不易產(chǎn)生上抽(vent-up)的排氣式注射成型機(jī)，從排氣口供給強(qiáng)化纖維來使其從上游混合于熔融樹脂，由此可獲得均勻地分散有比較長(zhǎng)的纖維的成型品。并且，專利文獻(xiàn)1中提出有作為具體的注射成型機(jī)，包含原料供給部、第1段、混合(混煉)部、第2段，并在緊靠混合部的后方具備排氣部，且將第2段設(shè)為3頭以上的多頭螺紋形狀。

以往技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開2014-166712號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

專利文獻(xiàn)1中，沿第2段的總長(zhǎng)而設(shè)置有構(gòu)成第2段的多頭螺紋部。因此，可以說第2段中的混煉效果較高，但與頭數(shù)相應(yīng)地，螺紋的前端即頂部與缸內(nèi)壁面的接觸頻率增加。螺桿隨著其旋轉(zhuǎn)而不可避免地在旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生晃動(dòng)的徑向跳動(dòng)，因此若螺紋的頂部與缸內(nèi)壁面的接觸頻率較多，則由于螺桿的徑向跳動(dòng)力即螺桿晃動(dòng)而螺紋被按壓向缸內(nèi)徑面的力，有可能產(chǎn)生隨著螺紋頂部與缸內(nèi)壁面之間的滑動(dòng)產(chǎn)生磨損等不良情況。并且，多頭螺紋部中，流路壁(螺桿槽表面及缸內(nèi)徑面)相對(duì)于流路截面積的面積之比較大，從壁面承受的摩擦阻力(流動(dòng)阻力)較大。因此，多頭螺紋部長(zhǎng)遍及第2段總長(zhǎng)的專利文獻(xiàn)1的形狀會(huì)導(dǎo)致熔融樹脂與強(qiáng)化纖維在多頭螺紋內(nèi)部產(chǎn)生堵塞，增塑能力下降。并且，此時(shí)，混合物通過螺桿所需的時(shí)間變長(zhǎng)，因此混煉程度上升，產(chǎn)生纖維破損的增加及樹脂溫度上升等引起的樹脂積存燒灼等成型質(zhì)量不良情況。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在享有基于多頭螺紋的混煉效果的同時(shí)防止磨損的不良情況，并且將所承受的摩擦阻力抑制在最小限度的纖維強(qiáng)化樹脂的注射成型中使用的螺桿。

并且，本發(fā)明的目的在于提供一種使用這種螺桿的纖維強(qiáng)化樹脂的注射成型方法，以及提供一種具備這種螺桿的纖維強(qiáng)化樹脂的注射成型機(jī)。

用于解決技術(shù)課題的手段

本發(fā)明的螺桿，其特征在于，具備設(shè)置于上游側(cè)的第1段及設(shè)置于比第1段更靠下游側(cè)的第2段，第1段具備設(shè)置有主螺紋及外徑小于主螺紋的副螺紋的壓縮部，第2段具備設(shè)置于上游側(cè)且具備多頭螺紋的多頭螺紋部及設(shè)置于比多頭螺紋部更靠下游側(cè)且由凸片構(gòu)成的混煉部。

另外，第1段主要對(duì)樹脂顆粒p進(jìn)行增塑熔融，第2段主要對(duì)強(qiáng)化纖維與熔融樹脂的混合物進(jìn)行混煉。

優(yōu)選本發(fā)明的螺桿中，若將主螺紋的頂部的直徑設(shè)為d，則設(shè)置有多頭螺紋部的螺桿的旋轉(zhuǎn)軸方向的長(zhǎng)度為2d～5d。

并且，優(yōu)選本發(fā)明的螺桿中，多頭螺紋部的螺紋的頭數(shù)為6～10，多頭螺紋部的各個(gè)所述螺紋的圈數(shù)為1～2。

并且，優(yōu)選多頭螺紋部的槽深為第1段的下游側(cè)終端部的槽深以上的槽深。

優(yōu)選本發(fā)明的螺桿中，凸片混煉部沿旋轉(zhuǎn)軸方向隔開間隔具備多個(gè)凸片組，所述凸片組包含在圓周向的相同位置隔開間隔而設(shè)置的多個(gè)板狀凸片，若將主螺紋的頂部的直徑設(shè)為d，則各個(gè)凸片的旋轉(zhuǎn)軸方向的長(zhǎng)度為0.05d～0.2d，沿旋轉(zhuǎn)軸方向相鄰的凸片的間隔為0.1d～0.2d，凸片組的級(jí)數(shù)為5～10。

本發(fā)明的螺桿中，若將主螺紋的頂部的直徑設(shè)為d，則在d為90mm以上時(shí)有效。

并且，本發(fā)明的注射成型機(jī)，其注射成型纖維強(qiáng)化樹脂，所述注射成型機(jī)具備：缸，設(shè)置有注射噴嘴；及螺桿，在缸的內(nèi)部設(shè)置成能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，且能夠沿著旋轉(zhuǎn)軸前進(jìn)及后退，所述注射成型機(jī)的特征在于，使用上述的任一螺桿。

優(yōu)選該注射成型機(jī)中，能夠?qū)?qiáng)化纖維與樹脂原料一同供給至缸的內(nèi)部的供給口設(shè)置于缸的上游側(cè)。

并且，本發(fā)明的注射成型方法，其特征在于，具備：增塑工序，向具備能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)且能夠沿著旋轉(zhuǎn)軸前進(jìn)及后退的螺桿的缸，分別供給樹脂原料與強(qiáng)化纖維，并使螺桿正向旋轉(zhuǎn)，由此生成熔融樹脂；及注射工序，朝向模具的型腔注射強(qiáng)化纖維與所述熔融樹脂的混合物。

優(yōu)選該注射成型方法中，在缸的上游側(cè)，一同供給樹脂原料與強(qiáng)化纖維。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠在享有基于多頭螺紋的混煉效果的同時(shí)防止磨損的不良情況，并且將所承受的摩擦阻力抑制在最小限度。

附圖說明

圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的注射成型機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是示意性地表示本實(shí)施方式所涉及的注射成型的各步驟中的樹脂的熔融狀態(tài)的圖，圖2(a)表示增塑開始時(shí)，圖2(b)表示增塑結(jié)束時(shí)，圖2(c)表示注射結(jié)束時(shí)。

圖3是表示本實(shí)施方式所涉及的螺桿的圖。

具體實(shí)施方式

以下，根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式，對(duì)該發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本實(shí)施方式所涉及的注射成型機(jī)1具備合模單元100、增塑單元200及控制這些單元的動(dòng)作的控制部50。

以下，對(duì)合模單元100的結(jié)構(gòu)與動(dòng)作、增塑單元200的結(jié)構(gòu)與動(dòng)作的概要進(jìn)行說明，接著，對(duì)基于注射成型機(jī)1的注射成型的步驟進(jìn)行說明。

[合模單元的結(jié)構(gòu)]

合模單元100具備：固定模板105，固設(shè)于底座101上，并且安裝有定模103；活動(dòng)模板111，通過使液壓缸113動(dòng)作，在導(dǎo)軌或滑動(dòng)板等滑動(dòng)部件107上沿圖中的左右方向移動(dòng)，并且安裝有動(dòng)模109；及多個(gè)連接桿115，連結(jié)固定模板105與活動(dòng)模板111。固定模板105上，與各連接桿115同軸設(shè)置有合模用液壓缸117，各連接桿115的一端與液壓缸117的滑枕119連接。

這些各要件按照控制部50的命令，進(jìn)行必要的動(dòng)作。

[合模單元的動(dòng)作]

合模單元100的概要?jiǎng)幼魅缦隆?/p>

首先，通過開合模用液壓缸113的運(yùn)轉(zhuǎn)，使活動(dòng)模板111移動(dòng)至圖中的雙點(diǎn)劃線的位置，從而使動(dòng)模109與定模103抵接。接著，使各連接桿115的外螺紋部121與設(shè)置于活動(dòng)模板111的對(duì)開螺帽123卡合，從而將活動(dòng)模板111固定于連接桿115。并且，提高液壓缸117內(nèi)的活動(dòng)模板111側(cè)的油室的工作油的壓力，緊固定模103與動(dòng)模109。如此進(jìn)行合模之后，從增塑單元200向模具的型腔內(nèi)注射熔融樹脂m來成型成型品。

本實(shí)施方式的螺桿10為將個(gè)別準(zhǔn)備的熱塑性樹脂顆粒p與強(qiáng)化纖維f投入到設(shè)置于螺桿10的上游端附近的供給料斗207并混合的方式。其中，以下具體說明的合模單元100的結(jié)構(gòu)僅僅是一例，并不妨礙其他結(jié)構(gòu)的適用或取代。例如，本實(shí)施方式中，將液壓缸113作為模開閉用驅(qū)動(dòng)器來示出，但也可代替為將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)與伺服馬達(dá)或感應(yīng)馬達(dá)等電動(dòng)馬達(dá)的組合。作為該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，能夠使用滾珠絲杠或齒條齒輪。并且，當(dāng)然也可代替為基于電動(dòng)驅(qū)動(dòng)或者液壓驅(qū)動(dòng)的肘節(jié)桿式合模單元。

另外，本實(shí)施方式及本發(fā)明中，上游及下游以樹脂顆粒p(熔融樹脂m)及強(qiáng)化纖維f被傳送的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)來確定。樹脂顆粒p及強(qiáng)化纖維f經(jīng)由設(shè)置于上游端的供給料斗207供給，并從設(shè)置于下游端的注射噴嘴203向模具的型腔注射。另外，投入到供給料斗207的強(qiáng)化纖維f的大部分成束狀，對(duì)該纖維束進(jìn)行開纖是確保強(qiáng)化纖維f的分散的重要事項(xiàng)。

[增塑單元的結(jié)構(gòu)]

增塑單元200具備筒型加熱缸201、設(shè)置于加熱缸201的下游端的注射噴嘴203、設(shè)置于加熱缸201的內(nèi)部的螺桿10及供給有樹脂顆粒p與強(qiáng)化纖維f的供給料斗207。并且，增塑單元200具備使螺桿10前進(jìn)或后退的第1電動(dòng)機(jī)209及使螺桿10正向旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)的第2電動(dòng)機(jī)211。這些各要件根據(jù)控制部50的命令進(jìn)行必要的動(dòng)作。

在螺桿10的下游側(cè)的端部(后端)與第1電動(dòng)機(jī)209之間介入有省略圖示的測(cè)壓元件，能夠檢測(cè)螺桿10沿軸向承受的荷載。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的增塑單元200根據(jù)通過測(cè)壓元件檢測(cè)出的荷載，控制增塑中的螺桿10的背壓。

螺桿10采用2段型的設(shè)計(jì)，但如以下說明，其結(jié)構(gòu)及目的、作用、效果與作為2段型而被人們所知的通常的排氣式螺桿不同。

螺桿10具有設(shè)置于上游側(cè)的第1段20及與第1段20相連并設(shè)置于下游側(cè)的第2段30。

第1段20從上游側(cè)依次具備供給部21、壓縮部22及稱重部23，在壓縮部22的周圍設(shè)置有主螺紋25及設(shè)定為外徑小于主螺紋25的副螺紋26。并且，副螺紋26設(shè)定為導(dǎo)程角大于主螺紋25。優(yōu)選該副螺紋26的兩端相對(duì)于主螺紋25封閉。若副螺紋26的兩端或者一端遠(yuǎn)離主螺紋25，則熔融樹脂m及強(qiáng)化纖維束在未消除捆扎的狀態(tài)下從其間隙漏出，相對(duì)于此，若封閉，則熔融樹脂m不會(huì)溢出副螺紋26的頂部而通過，因此能夠賦予剪切力來消除強(qiáng)化纖維束的捆扎來傳送至下游。

第1段20中，考慮通過設(shè)置有副螺紋26，分離固體樹脂與熔融樹脂，并且緩慢地即以比較弱的力緩慢進(jìn)行壓縮。由此，能夠抑制如下現(xiàn)象，即，固體樹脂在第1段20的螺桿槽內(nèi)引起堵塞，其對(duì)于加熱缸201產(chǎn)生影響，從而螺桿10產(chǎn)生偏載、偏心、晃動(dòng)。

第2段30從上游側(cè)依次具備多頭螺紋部31及凸片混煉部32。

本實(shí)施方式中，多頭螺紋部31僅構(gòu)成第2段30的一部分。這是為了通過縮短多頭螺紋部31的區(qū)域的長(zhǎng)度，減少螺桿10旋轉(zhuǎn)時(shí)的第2段30的晃動(dòng)引起的螺紋頂部的磨損風(fēng)險(xiǎn)。在該多頭螺紋部31的下游設(shè)置凸片混煉部32，交替賦予基于凸片的攪拌效果與流動(dòng)阻力的緩和效果，由此能夠不會(huì)引起堵塞地對(duì)強(qiáng)化纖維f施加混煉效果。

根據(jù)圖3，對(duì)根據(jù)以上的主旨設(shè)置的第1段20與第2段30進(jìn)行說明。

第1段20除了對(duì)樹脂顆粒p進(jìn)行熔融來生成熔融樹脂m以外，還朝向第2段30傳送所生成的熔融樹脂m，因此希望第1段20具備確保熔融樹脂m的傳送速度及增塑能力的功能。

并且，如圖3所示，優(yōu)選設(shè)置于第1段20的副螺紋26中，若將主螺紋25的頂部的外徑(直徑)設(shè)為d，則將旋轉(zhuǎn)軸c方向的長(zhǎng)度l26設(shè)為落在7d～12d的范圍。通過如此，能夠在第1段20中包含縮小對(duì)于樹脂所熔融的量而言必要且充分的槽深的較緩且較長(zhǎng)長(zhǎng)度的壓縮部22的全部或者大部分。關(guān)于長(zhǎng)度l26，若小于7d，則導(dǎo)致在固體樹脂的熔融程度不充分的狀態(tài)下到達(dá)副螺紋的下游端，因此固體樹脂有可能無法通過副螺紋26，固體樹脂在螺桿10的槽內(nèi)堵塞。并且，尤其若樹脂顆粒p在螺桿10的槽內(nèi)堵塞，則導(dǎo)致螺桿槽被樹脂顆粒p封堵而熔融樹脂流積存，增塑能力下降，并且包括壓縮部22內(nèi)的堵塞的部位在內(nèi)的上游側(cè)的壓力變得過大。對(duì)存在于該堵塞的樹脂顆粒p之間的強(qiáng)化纖維f施加過度的壓縮力與剪斷力，使強(qiáng)化纖維f的破損增大。并且，固體樹脂會(huì)試圖強(qiáng)行通過副螺紋26的下游端，因此固體樹脂會(huì)如楔子那樣陷進(jìn)副螺紋26與加熱缸201的內(nèi)徑面之間。由于該楔子的作用，對(duì)螺桿10施加偏載，由此產(chǎn)生引起嚙合磨損等不良情況。另一方面，若超過12d，則無法整齊地分離熔融樹脂與固體樹脂，固體樹脂有可能懸浮在熔融樹脂m中。此時(shí)，基于螺桿旋轉(zhuǎn)的剪斷力被熔融樹脂m的變形所吸收，不會(huì)傳遞至樹脂顆粒p，因此增塑能力下降。尤其，若副螺紋26的長(zhǎng)度大幅超過樹脂的熔融區(qū)域即壓縮部的長(zhǎng)度，則熔融樹脂m與固體樹脂的分離變得不充分，固體樹脂懸浮在熔融樹脂m中，增塑能力大幅下降。因此，通過設(shè)為設(shè)置于第1段20的副螺紋26的長(zhǎng)度l26落在7d～12d的范圍，慢慢解開纖維束來進(jìn)行開纖，生成強(qiáng)化纖維f分散一定程度的熔融樹脂m與強(qiáng)化纖維f的混合物并轉(zhuǎn)移至第2段30，并且有助于抑制第2段30的多頭螺紋部31的螺紋頂部的滑動(dòng)磨損的產(chǎn)生和增塑能力的下降。

更優(yōu)選的長(zhǎng)度l26為8d～11d，進(jìn)一步優(yōu)選的長(zhǎng)度l26為9d～10d。

接著，如圖3所示，優(yōu)選第2段30的多頭螺紋部31中，其旋轉(zhuǎn)軸c方向的長(zhǎng)度l31設(shè)為2d～5d的范圍。

通過深入研究得出了以下結(jié)論，即，若長(zhǎng)度l31比2d短，則在多頭螺紋部31的槽中，強(qiáng)化纖維f與熔融樹脂m回轉(zhuǎn)的次數(shù)、程度變得不充分，無法充分獲得混煉效果，另一方面，若長(zhǎng)度l31比5d長(zhǎng)，雖然可充分獲得混煉效果，但尤其在螺紋的頭數(shù)超過5時(shí)，與加熱缸201的內(nèi)徑面接觸、滑動(dòng)的螺紋頂部的數(shù)量較多且變長(zhǎng)，由于增塑時(shí)的螺桿10的徑向跳動(dòng)，接觸頻率增加，因此易產(chǎn)生螺紋頂部的滑動(dòng)磨損。更優(yōu)選的長(zhǎng)度l31為2.5d～4.5d，進(jìn)一步優(yōu)選的長(zhǎng)度l31為2d～4d。

并且，優(yōu)選將多頭螺紋部31的螺紋的頭數(shù)設(shè)為6～10。

代替縮短多頭螺紋部31的長(zhǎng)度l31，將頭數(shù)設(shè)為6～10，由此使從第1段20流入的包含熔融樹脂m與強(qiáng)化纖維f的混合物與頭數(shù)相應(yīng)地分支。由此，能夠通過各個(gè)螺桿槽內(nèi)部的每單位重量的強(qiáng)化纖維f的回轉(zhuǎn)次數(shù)的增加來增大攪拌效果，提高強(qiáng)化纖維f的分散程度。

若以將多頭螺紋部31的長(zhǎng)度l31縮短為2d～5d為前提，則若螺紋的頭數(shù)小于6，則不易獲得強(qiáng)化纖維f的較高分散狀態(tài)，因此未完全開纖的纖維束有可能直接混入到成型品中。并且，若頭數(shù)超過10，則每一螺桿槽的截面積變小，強(qiáng)化纖維f有可能在槽內(nèi)堵塞，如此一來，有可能產(chǎn)生增塑能力下降而混煉程度提高引起的強(qiáng)化纖維f的破損增加及樹脂溫度上升引起的樹脂積存燒灼等成型品的品質(zhì)不良情況。更優(yōu)選的頭數(shù)為7～9。

多頭螺紋部31的各個(gè)螺紋的圈數(shù)優(yōu)選設(shè)為1～2，通過設(shè)為如此，加大螺紋的導(dǎo)程，即加大螺桿10的每一旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)化纖維f所移動(dòng)的距離，縮短強(qiáng)化纖維f通過多頭螺紋部31的時(shí)間，抑制強(qiáng)化纖維f在多頭螺紋部31的螺桿槽內(nèi)堵塞。相對(duì)于此，若圈數(shù)少于1圈，則強(qiáng)化纖維f通過多頭螺紋部31的時(shí)間過短，強(qiáng)化纖維f在多頭螺紋部31中回轉(zhuǎn)的次數(shù)減少，無法獲得強(qiáng)化纖維f的充分的分散效果。

另外，構(gòu)成多頭螺紋部31的各個(gè)螺紋具有相同的外徑、相同的導(dǎo)程角。

并且，多頭螺紋部31中，熔融樹脂m能夠流動(dòng)的截面積會(huì)因螺紋剖面所占的區(qū)域而縮小，因此尤其在強(qiáng)化纖維f為高含有率的熔融樹脂m的情況下，易在槽內(nèi)部產(chǎn)生堵塞。為了防止該現(xiàn)象，優(yōu)選多頭螺紋部31的槽深設(shè)為比第1段的下游側(cè)終端部即稱重部23的槽深更深。并且，為了充分開放施加于強(qiáng)化纖維f與熔融樹脂m的壓縮來降低壓力，使強(qiáng)化纖維f能夠自由回轉(zhuǎn)、位置替代的空間增大、膨脹來促進(jìn)開纖，進(jìn)一步優(yōu)選將多頭螺紋部31的槽深設(shè)為多頭螺紋部31槽截面積的總和成為第1段20的稱重部23的槽截面積以上的槽深。

接著，如圖3所示，設(shè)置于多頭螺紋部31的下游側(cè)的凸片混煉部32包含多頭凸片型，沿旋轉(zhuǎn)軸c方向隔開間隔具備多個(gè)凸片組34，所述凸片組34包含沿圓周向隔開間隔而設(shè)置的多個(gè)板狀的凸片33。

凸片混煉部32中，優(yōu)選各個(gè)凸片33的旋轉(zhuǎn)軸c方向的長(zhǎng)度l32設(shè)為0.05d～0.2d，沿旋轉(zhuǎn)軸c方向相鄰的凸片33與凸片33的間隔l33設(shè)為0.1d～0.2d。并且，凸片組34的級(jí)數(shù)優(yōu)選設(shè)為5～10級(jí)。

如此，在多頭螺紋部31的下游，交替設(shè)置有長(zhǎng)度比較短的凸片33與不設(shè)置凸片33的流路截面積較大且流動(dòng)阻力較小的區(qū)域(相鄰的凸片33的旋轉(zhuǎn)軸c方向的間隔及周向的間隔)。通過設(shè)置基于此的凸片混煉部32，對(duì)熔融樹脂m與強(qiáng)化纖維f的混合物交替賦予基于凸片33的攪拌效果與流動(dòng)阻力的緩和效果，由此能夠不會(huì)引起堵塞而對(duì)強(qiáng)化纖維f施加混煉效果。

接著，如圖1所示，本實(shí)施方式的注射成型機(jī)1中，從與螺桿10的上游端對(duì)應(yīng)的供給料斗207，與樹脂顆粒p一同投入強(qiáng)化纖維f。如此，本實(shí)施方式中，并不是對(duì)第2段30供給強(qiáng)化纖維f，因此無需在加熱缸201設(shè)置與第2段30對(duì)應(yīng)的排氣孔，熔融樹脂從排氣孔溢出的上抽的風(fēng)險(xiǎn)消失。由此，能夠遍及第2段30的總長(zhǎng)及整周而在螺桿槽內(nèi)填滿熔融樹脂m，因此能夠避免根據(jù)位置在螺桿槽內(nèi)產(chǎn)生未填滿熔融樹脂m的空隙，因此不會(huì)出現(xiàn)無熔融樹脂壓力的空隙部與具有熔融樹脂壓力的熔融樹脂m分布不均或者成為偏差分布的現(xiàn)象。其結(jié)果，第2段30的總長(zhǎng)及整周中，熔融樹脂壓力均勻地作用于螺桿10，因此抑制對(duì)螺桿10產(chǎn)生向半徑方向的預(yù)想外的一方向按壓的局部且不平衡的負(fù)荷，能夠抑制在多頭螺紋部31的螺紋頂部產(chǎn)生滑動(dòng)磨損引起的不良情況。

[增塑單元的動(dòng)作]

增塑單元200的概略動(dòng)作如下。另外，請(qǐng)參考圖1。

若設(shè)置于加熱缸201內(nèi)部的螺桿10旋轉(zhuǎn)，從供給料斗207供給的包含熱塑性樹脂的顆粒(樹脂顆粒p)與強(qiáng)化纖維f朝向加熱缸201的下游端的注射噴嘴203送出。該過程中，樹脂顆粒p變成熔融樹脂m。熔融樹脂m在與強(qiáng)化纖維f混合之后，向形成于合模單元100的定模103與動(dòng)模109之間的型腔注射規(guī)定量。另外，隨著樹脂顆粒p的熔融，理所當(dāng)然地進(jìn)行螺桿10的基本動(dòng)作，即，螺桿10受到背壓的同時(shí)后退之后前進(jìn)，由此進(jìn)行注射。并且，可以在加熱缸201的外側(cè)為了樹脂顆粒p的熔融而設(shè)置加熱器等，適用或者取代其他結(jié)構(gòu)。

[注射成型的步驟]

具備以上要件的注射成型機(jī)1通過以下的步驟進(jìn)行注射成型。

如眾所周知，注射成型具備：合模工序，關(guān)閉動(dòng)模109與定模103，以高壓進(jìn)行合模；增塑工序，在加熱缸201內(nèi)對(duì)樹脂顆粒p進(jìn)行加熱、熔融來使其增塑；注射工序，將所增塑的熔融樹脂m注射、填充于由動(dòng)模109與定模103形成的型腔；保持工序，進(jìn)行冷卻直至填充于型腔的熔融樹脂m固化；開模工序，開放模具；及取出工序，取出在型腔內(nèi)冷卻固化的成型品，按順序?qū)嵤┥鲜龈鞴ば蚧蛘卟⑿袑?shí)施上述各工序的一部分來完成1個(gè)循環(huán)的注射成型。

接著，參考圖2，對(duì)以上的工序中與本實(shí)施方式相關(guān)的增塑工序與注射工序的概要進(jìn)行說明。

[增塑工序]

增塑工序中，從與加熱缸201的上游側(cè)的供給料斗207對(duì)應(yīng)的供給口供給樹脂顆粒p及強(qiáng)化纖維f。剛開始增塑的螺桿10位于加熱缸201的下游，從該初始位置使螺桿10旋轉(zhuǎn)的同時(shí)后退(圖2(a)“開始增塑”)。通過使螺桿10旋轉(zhuǎn)，供給至螺桿10與加熱缸201之間的樹脂顆粒p受到剪切力而被加熱的同時(shí)逐漸熔融，并朝向下游傳送。另外，本發(fā)明中，將增塑工序中的螺桿10的旋轉(zhuǎn)(方向)作為正向旋轉(zhuǎn)。隨著螺桿10的旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)化纖維f混煉、分散于熔融樹脂m而與熔融樹脂m一同傳送至下游。若持續(xù)供給樹脂顆粒p、強(qiáng)化纖維f，并且使螺桿10持續(xù)旋轉(zhuǎn)，則熔融樹脂m與強(qiáng)化纖維f一同傳送至加熱缸201的下游側(cè)，且積存在比螺桿10更靠下游側(cè)。通過積存在螺桿10的下游的熔融樹脂m的樹脂壓力與抑制螺桿10后退的背壓之間的平衡來使螺桿10而后退。之后，在1次注料所需量的熔融樹脂m被稱重并積存時(shí)，停止螺桿10的旋轉(zhuǎn)及后退(圖2(b)“結(jié)束增塑”)。

圖2將樹脂(樹脂顆粒p、熔融樹脂m)與強(qiáng)化纖維f的狀態(tài)區(qū)分為“未熔融樹脂”、“樹脂熔融”、“纖維分散”及“纖維分散結(jié)束”的4階段來示出。在“增塑結(jié)束”的階段中，比螺桿10更靠下游的“纖維分散結(jié)束”表示強(qiáng)化纖維f分散于熔融樹脂m中并供注射的狀態(tài)，“纖維分散”表示隨著螺桿10的旋轉(zhuǎn)，被供給的強(qiáng)化纖維f分散于熔融樹脂m的狀態(tài)。并且，“樹脂熔融”表示通過樹脂顆粒p受到剪切力而逐漸熔融，“未熔融樹脂”表示雖然受到剪切力，但為殘留有熔融不充分的樹脂的狀態(tài)，并未達(dá)到全部熔融。但是，“纖維分散結(jié)束”的區(qū)域中，有時(shí)存在強(qiáng)化纖維f的分布不均。

[注射工序]

若進(jìn)入注射工序，則如圖2(c)所示，使螺桿10前進(jìn)。如此一來，通過在螺桿10的前端部具備的未圖示的止回閥封閉，積存在螺桿10的下游的熔融樹脂m的壓力(樹脂壓力)上升，熔融樹脂m從注射噴嘴203朝向型腔噴出。

之后，經(jīng)過保持工序、開模工序及取出工序，結(jié)束1個(gè)循環(huán)的注射成型，進(jìn)行下一循環(huán)的合模工序、增塑工序。

[效果]

如以上說明，本實(shí)施方式中，將第2段30的多頭螺紋部31的旋轉(zhuǎn)軸方向的長(zhǎng)度設(shè)為較短，并且使第1段20中的壓縮力較小，由此能夠在享有基于多頭螺紋部31的混煉效果的同時(shí)將強(qiáng)化纖維f從螺桿10承受的摩擦阻力與剪斷力引起的纖維破損抑制在最小限度。而且，通過在第2段30設(shè)置凸片混煉部32，確保與多頭螺紋部31的縮短相應(yīng)的量的混煉。

接著，多頭螺紋與單頭螺紋相比，流路壁(螺桿槽表面及缸內(nèi)徑面)面積相對(duì)于流路截面積的比較大，且從壁面受到的流動(dòng)阻力較大。因此，若多頭螺紋的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，則熔融樹脂m與強(qiáng)化纖維f在多頭螺紋內(nèi)部產(chǎn)生堵塞，產(chǎn)生增塑能力下降而混煉程度上升引起的強(qiáng)化纖維f的破損，并且，有可能產(chǎn)生樹脂溫度上升引起的樹脂積存燒灼等品質(zhì)下降。相對(duì)于此，本實(shí)施方式僅在第2段30的一部分較短地設(shè)置多頭螺紋部31，因此能夠抑制成型品的品質(zhì)下降。

并且，基于本實(shí)施方式的螺桿10中，從上游側(cè)依次具備設(shè)置有主螺紋25及外徑小于主螺紋25的副螺紋26的壓縮部22、具備多頭螺紋的多頭螺紋部31、凸片混煉部32的各混煉元件。這是因?yàn)椋ㄟ^設(shè)為剪斷、混煉作用從螺桿的上游側(cè)階段性地變高的布局，能有效兼顧開纖、分散效果與螺桿槽內(nèi)的堵塞防止效果。具體而言，對(duì)于剛從供給料斗207的供給口投入之后，處于捆扎較緊且變形引起的剪斷力的吸收較少的狀態(tài)，對(duì)突然施加較強(qiáng)的剪斷力則有可能產(chǎn)生纖維破損的強(qiáng)化纖維束，通過本實(shí)施方式的各混煉元件中剪斷、混煉最緩和的混煉元件即副螺紋26消除強(qiáng)化纖維束的捆扎，并且混合于熔融樹脂m中來送至下游。使該捆扎被消除的程度的、殘留有較多纖維束的狀態(tài)的混合物流入具備多頭螺紋的多頭螺紋部31，對(duì)纖維束進(jìn)行分支，有效地混煉來促進(jìn)纖維的分散。接著，通過以能夠交替賦予攪拌效果與流動(dòng)阻力的緩和效果的凸片混煉部32斷續(xù)地進(jìn)行攪拌，由此即使在上游的多頭螺紋部31，大部分纖維束開纖，纖維纏繞而成絮狀，從而易產(chǎn)生堵塞的狀態(tài)下，也能夠不產(chǎn)生堵塞而促進(jìn)剪斷、混煉。該布局尤其對(duì)強(qiáng)化纖維的含量為10％以上的高含有率而在螺桿槽內(nèi)易產(chǎn)生堵塞的原料，有效獲得本發(fā)明的效果。

如前述，多頭螺紋部31與缸內(nèi)徑面接觸、滑動(dòng)的螺紋頂部的數(shù)量變多且變長(zhǎng)，由于接觸頻率增加，因此易產(chǎn)生螺紋頂部的滑動(dòng)磨損。因此，優(yōu)選為了防止形狀上的磨損要因即直線度不良而加工成高精度。但是，若為了避免直線度的偏差而加工成高精度，雖然能夠減少滑動(dòng)磨損的產(chǎn)生，但高精度加工的加工時(shí)間較長(zhǎng)，加工成本變得昂貴，會(huì)導(dǎo)致降低生產(chǎn)率。相對(duì)于此，根據(jù)本實(shí)施方式，即使在使用可獲得高混煉效果的多頭螺紋時(shí)，也能夠抑制加工成本的同時(shí)減少滑動(dòng)磨損的產(chǎn)生。但是，在合模力為850ton以上或者螺桿直徑d為90mm以上的注射成型機(jī)中，長(zhǎng)度較長(zhǎng)例如螺桿直徑d的5倍程度以上的多頭螺紋中，由于螺桿的晃動(dòng)，易在螺紋頂部產(chǎn)生磨損。這是因?yàn)椋诼輻U槽內(nèi)局部性地產(chǎn)生劇烈的熔融樹脂壓力變動(dòng)時(shí)，小徑(例如φ50mm以下)的螺桿中，螺桿表面積較小，因此受到所變動(dòng)的壓力變動(dòng)值的面積也變小，即使變動(dòng)壓力值稍大，向缸內(nèi)徑面按壓的偏載的絕對(duì)值也較小。并且是因?yàn)?，口徑?0mm以上的螺桿中，受壓面積較大，因此向缸內(nèi)徑面按壓螺紋的偏載的絕對(duì)值也變大，螺桿的螺紋頂部與缸內(nèi)徑面的滑動(dòng)部中，產(chǎn)生非常大的局部應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)生凝聚磨損即磨損。但是，若適用本實(shí)施方式，即使在將與缸內(nèi)徑面接觸、滑動(dòng)而接觸頻率增加的多頭螺紋部31適用于螺桿直徑d為90mm以上的螺桿時(shí)，也能夠抑制產(chǎn)生螺紋頂部的磨損。

以上，根據(jù)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，只要不脫離本發(fā)明的主旨，則能夠取舍選擇上述實(shí)施方式中舉出的結(jié)構(gòu)或適當(dāng)變更為其他結(jié)構(gòu)。

例如，以上的實(shí)施方式中，作為第2段30的例子，示出了在上游側(cè)配置多頭螺紋部31并且在下游側(cè)配置凸片混煉部32的例子，但對(duì)于強(qiáng)化纖維f的含有率比較低的原料，即使調(diào)換該配置也能夠獲得相同的效果。

并且，適用于本發(fā)明的樹脂、強(qiáng)化纖維并無特別限定，可廣泛的包含公知的材質(zhì)，如包含聚丙烯或聚乙烯等通用樹脂、或聚酰胺或聚碳酸酯等精細(xì)工序塑膠等公知的樹脂、及玻璃纖維、碳纖維、竹纖維、麻纖維等公知的強(qiáng)化纖維等。另外，為了顯著地獲得本發(fā)明的效果，優(yōu)選將強(qiáng)化纖維的含量為10％以上的高含有率的纖維強(qiáng)化樹脂作為對(duì)象。但是，若強(qiáng)化纖維的含有率超過70％，則螺桿槽內(nèi)的強(qiáng)化纖維的傳送阻力變大，因此使用樹脂的傳送能力較低的小徑螺紋時(shí)，很難傳送強(qiáng)化纖維，有可能導(dǎo)致產(chǎn)生強(qiáng)化纖維堵塞螺桿槽內(nèi)，在凸片部或多頭螺紋部31或副螺紋26所處區(qū)域中引起堵塞、增塑能力的下降或者無法增塑(無法傳送樹脂)的狀態(tài)。因此，優(yōu)選本發(fā)明中適用的強(qiáng)化纖維的含有率為10～70％，進(jìn)一步優(yōu)選為15～50％。

并且，本發(fā)明的螺桿具有非常高的混煉效果，因此即使適用于原料料斗中混同原料與添加材料或填充材料等來投入的成型中，也可獲得均勻的混煉、分散效果。作為添加材料、填充材料的例子，可考慮填充劑、滑石、顏料、發(fā)泡材料等。

并且，關(guān)于所供給的強(qiáng)化纖維與樹脂原料，從可顯著獲得本發(fā)明的效果的角度考慮，優(yōu)選混合個(gè)別準(zhǔn)備的強(qiáng)化纖維與原料樹脂，但也可使用樹脂含浸于強(qiáng)化纖維中而成一體的復(fù)合原料。

符號(hào)說明

1-注射成型機(jī)，10-螺桿，20-第1段，21-供給部，22-壓縮部，23-稱重部，25-主螺紋，26-副螺紋，30-第2段，31-多頭螺紋部，32-凸片混煉部，33-凸片，34-凸片組，50-控制部，100-合模單元，101-底座，103-定模，105-固定模板，107-滑動(dòng)部件，109-動(dòng)模，111-活動(dòng)模板，113-液壓缸，115-連接桿，117-液壓缸，119-滑枕，121-雄螺紋部，123-螺帽，200-增塑單元，201-加熱缸，203-注射噴嘴，207-供給料斗，209-第1電動(dòng)機(jī)，211-第2電動(dòng)機(jī)，c-旋轉(zhuǎn)軸，d-螺桿直徑，f-強(qiáng)化纖維，p-樹脂顆粒。