专利名称：用于树脂材料增塑的螺杆及增塑机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于树脂材料增塑的螺杆和用于树脂材料的增塑机构，该增塑机构在塑料注射成型机、挤压成型机等中应用，用于通过排出增塑的树脂材料获得成型，更为特别的是涉及用于树脂材料增塑的螺杆和用于树脂材料的增塑机构，它们应用于小尺寸的注射成型机、挤压成型机等的塑化筒(加热料筒)、注射筒等，并用于使树脂材料的增塑状态均匀和排出树脂材料。
背景技术：
在用于在树脂材料的注射成型和挤压成型中使用的增塑螺杆(下文中，简称为“螺杆”)中，当L/D比为10或以下时，树脂材料的增塑状态一般不稳定，该螺杆为了增塑和排出树脂材料而安装在塑化筒中，该L/D比通过用螺杆在螺旋螺杆螺纹所形成的外表面上的区域的长度L(下文中，该长度指的是螺杆的有效长度L)除以螺杆螺纹的顶端的直径D(下文中，该直径指的是螺杆的外径D)获得。由于这一点，当使用设计成具有这种L/D比的螺杆时，未熔化的树脂或半熔化的树脂从塑化筒或注射筒排出，导致成型不完全或不可行。
为了防止成型不完全或不可行，例如，设计成L/D比为24的螺杆用于线盖，并且设计成L/D比为18至20的螺杆用于注射成型。采用这种L/D比设计，尽管螺杆的外径D设置成大约20毫米，例如，其有效长度L也在用于线盖的螺杆的情况下变为大约480毫米，在用于注射成型的螺杆的情况下变为360毫米或以上。以这种方式，即使通过使螺杆的外径D较小，螺杆的有效长度L和整个长度也不会减小，因此难以实现注射成型机或挤压成型机的小型化。
作为在螺杆的长度减小和在均匀增塑状态下树脂材料的稳定进料之间实现并存性的构造，提出这样的构造，例如它使得螺杆的有效长度L减小，而外径D增大，并在塑化筒的内表面(加热表面)和螺杆的外表面(增塑表面)之间产生大规模剪切，以增塑树脂材料(参见日本未审专利申请公开No.Hei 6-312443)，并且使得温度由安装在塑化筒的外表面上的温度控制器控制，而螺杆的L/D比设定为1至3(参见日本未审专利申请公开No.2000-71252)。除了上述构造之外，还提出一构造，它使得圆锥形螺杆得以应用(参见日本未审专利申请公开No.2002-67110)。
为了增加为树脂材料提供剪切的面积，以改进通过由剪切所产生的热量增塑，上述文献中所描述的构造用于通过使用大直径螺杆或圆锥形螺杆来确保树脂材料的增塑状态的稳定性。使用大直径螺杆能够减小螺杆的有效长度；然而，并不总是减小其所占用的体积。另外，为了驱动大直径螺杆，需要增大如电机之类的驱动系统的尺寸。由于这一点，它难以确保注射成型机、挤压成型机等的小型化。另外，难以制造圆锥形螺杆和圆锥形料筒，从而难以进行组合。
另外，用于改进树脂材料增塑的广泛使用的构造是形成屏障式螺棱或子螺纹，设置Dulmage结构，设置剪切元件或者增加螺纹数量。然而，与完全螺纹螺杆相比，具有如剪切元件之类的已知揉合结构的螺杆和形成有数个螺纹的螺杆一般具有，在连续排放时难以稳定排放速度或测量的缺点。另外，在这种构造中，需要根据树脂材料的不同使用适当的螺杆，从而在优化条件下进行排放。使用这种螺杆对于维护和更换具有许多麻烦；因此，不认为在实际制造前提下使用该构造是有利的。
而且，还使用这样一种构造，它使得称为鱼雷部件(也称为扩张器)的纺锤形构件安装在塑化筒的端部附近。为了改进树脂材料的剪切速度，以提高剪切所产生的热量，该构造用于通过减小增塑树脂材料的流动通道的横截面积来确保树脂材料的增塑状态的稳定性。例如，提出这样一种构造，它使得包含纤维素材料粉末的材料和树脂使用螺杆进给到形成在螺杆和鱼雷部件之间的树脂储存器，并且使螺杆向前行进以通过形成在鱼雷部件和屏障之间的流动通道注射熔化的树脂(参见日本未审专利申请公开No.Hei11-198164)。
然而，尽管日本公开Hei11-198164描述了已知技术，其中树脂通过剪切所产生的热量进行增塑，并且鱼雷部件的凹槽的形状改变，以调节外观和增塑树脂的触感，并未清楚地描述如何支承和安装鱼雷部件的结构。另外，其中使用的螺杆描述为短的特定的螺杆；然而，并未公开其L/D比和一般注射成型的18至20的L/D比之间的区别程度，或螺杆的具体结构。
因此，鉴于上述情况作出了本发明，并且其目的是克服上述问题和提供用于树脂材料增塑的螺杆及树脂材料的增塑机构，该螺杆和增塑机构在不显著增大螺杆外径的情况下通过减小L/D比确保注射成型机、挤出成型机等的小型化，并且即使在使用短螺杆的情况下，也确保树脂材料的均匀增塑状态保持和增塑树脂材料的排放的稳定性之间的并存性。
发明内容
为了根据本发明的用途实现该目的，本发明在权利要求1中公开的是提供用于树脂材料增塑的螺杆，该树脂材料安装在塑化筒(plasticizing cylinder)中，该塑化筒用于使成型的树脂材料增塑，其中形成在该螺杆顶部的计量区域的外径D为100毫米或更小，L/D比为10或更小，该L/D比通过用形成螺旋的螺杆螺纹的外表面上螺杆区域的长度除以计量区域的外径D获得，并且螺杆螺纹(screw flight)的螺距设计使得其螺纹长度落入螺杆的螺纹长度的30-300％范围内，其中L/D比为20至24，螺杆螺纹的螺距设计成与计量区域的外径D相同。
如权利要求2所述，在用于树脂材料增塑的螺杆中，还期望用于将树脂材料进给到塑化筒中的进料区域的外径设计成大于用于保持树脂材料的挤出量均匀的计量区域的外径，和用于增塑树脂材料的压缩区域的外径，并且由螺杆螺纹形成的进料区域的沟槽深度设计成大于压缩区域的沟槽深度。
如权利要求3所述，在用于树脂材料增塑的螺杆中，还期望用于将树脂材料进给到塑化筒中的进料区域中的螺杆螺纹的螺距设计成大于用于保持树脂材料的挤出量均匀的计量区域中螺杆螺纹的螺距，并小于计量区域的外径，并且用于增塑树脂材料的压缩区域中螺杆螺纹的螺距设计成从进料区域朝计量区域逐渐变小，而且如权利要求4中所述，期望用于将树脂材料进给到塑化筒中的进料区域中螺杆螺纹的螺距设计为用于保持树脂材料的挤出量均匀的计量区域中螺杆螺纹的螺距的1.5倍以上。
另外，本发明在权利要求5中公开的是，提供用于树脂材料的增塑机构，其中用于如权利要求1至4中任意一项所述的树脂材料增塑的螺杆安装在用于增塑树脂材料的塑化筒中，并且鱼雷部件板可安装和可拆卸地设置在增塑螺杆中树脂材料流的下游部分处，鱼雷部件(torpedo)在鱼雷部件板(torpedo plate)中受到支承，从而定位在树脂材料通道的中央部分，并且塑化筒内的树脂材料在鱼雷部件板中的鱼雷部件周围流动。
当螺纹螺距设计使得螺杆的螺纹长度为相同直径的螺杆的螺纹长度的30至300％，其中L/D比设计为20至24，并且螺纹螺距设计成与权利要求1中所述本发明的计量区域的外径D相同(下文中，这样设计的螺杆称之为具有正方形螺距的螺杆)，即使在L/D比为10或更小的情况下，螺纹长度也可以固定成较长。
该较长的螺纹长度增加了树脂材料受到剪切的塑化筒中的距离，并且如果螺杆的转数与以前相同，则也增加了树脂材料在塑化筒中的停留时间，增加了加热时间，从而改进了树脂材料的增塑。另外，在与以前的转数相同的情况下，排出量降低；因此，当增大转数以保持排出量时，较大的剪切力施加到树脂材料上，从而改进增塑。于是，可以稳定树脂材料的增塑状态，同时并未显著增大螺杆的外径D；因此可以确保树脂材料的增塑状态的稳定性和注射成型机或挤压成型机的小型化之间的并存性。
当与如权利要求2中本发明所述的用于计量树脂材料的计量区域的外径相比，增大用于进给树脂材料的进料区域的外径时，可以增大进料区域的沟槽深度。由于这一点，尽管与树脂材料的球团粒度相比，无法充分增大进料区域的螺纹螺距，但是可以进给足够数量的树脂材料。这样，在压缩区域中，螺杆的外径逐渐减小，从而通过减小螺杆螺纹之间的空间体积获得的压缩也施加到树脂材料上，因此即使在短螺杆的情况下，也可以快速实现树脂材料的增塑，允许树脂材料的增塑状态稳定。
当进料区域的螺纹螺距形成得比权利要求3中本发明所述计量区域的螺纹螺距更大时，可以在进料区域中充分确保进给到塑化筒中的树脂材料的进料速度，并且可以稳定地进给树脂材料。这样，压缩区域的较小沟槽深度及其螺纹螺距的逐渐减小都向树脂材料施加压缩。因此，即使在短螺杆的情况下，也可以快速实现树脂材料的增塑，允许树脂材料的增塑状态稳定。
当进料区域的螺纹螺距大于权利要求4中所述计量区域的螺纹螺距的1.5倍，并小于计量区域中螺杆的外径时，可以确保用于稳定增塑状态的螺杆的螺纹长度，同时可以稳定地进给进料区域中的树脂材料。
此处，由于增塑机构安装在权利要求5所述塑化筒中螺杆的顶端附近，所以在不导致螺杆的驱动机构或结构复杂也不导致注射成型机尺寸增大的情况下，可以确保将要排出的树脂材料的增塑状态的进一步稳定，该增塑机构使用上述螺杆和包括鱼雷部件的鱼雷部件板的结构。另外，由于该鱼雷部件板制作成可更换的，所以可以在优化条件下实现树脂材料的注射。因此，也不需要根据树脂材料的不同准备数个螺杆，允许限制设备的成本。
附图简要描述附
图1A至1C是外部平面图，示出了本发明第一实施例所述螺杆的结构，并且附图1A中所示螺杆设计成具有22毫米的外径D和11毫米的螺纹螺距，附图1B中所示螺杆设计成具有22毫米的外径和8毫米的螺纹螺距，并且附图1C中所示螺杆设计成具有22毫米的外径D和22毫米的螺纹螺距。
附图2A和2B为平面图，概略示出了本发明第二实施例所述螺杆的结构，并且其中的螺杆安装在塑化筒中，附图2A中的螺杆在进料区域中具有较大的螺杆根部直径，附图2B中的螺杆在进料区域中具有较小的螺杆根部直径；附图3A是外部平面图，示出了本发明第三实施例所述螺杆的结构，并且附图3B是示出出于比较目的的常规例子的视图；附图4A是外部透视图，示出了塑化筒的分解状态，其中安装有本发明所述树脂材料的增塑机构，并且附图4B是安装在塑化筒中的鱼雷部件板的正视图；及附图5是剖视图，示出了其中安装有树脂材料的上述增塑机构的塑化筒的结构。
实现本发明的最佳模式现在将参照附图给出本发明的一个优选实施例的详细描述。
尽管不限制本发明所述螺杆可以应用的树脂材料的类型，但是螺杆最好可应用于聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT)、聚丙烯(PP)树脂、常用热塑弹性体材料等。另外，可以使用经济适用尺寸和形状的球团，其中直径为3毫米，长度为2毫米。
为了用于常规办公桌，螺杆最好具有大约90毫米或以下的外径，并且为了应用小尺寸增塑装置，更为优选的是，螺杆具有60毫米或以下的外径。因此，为了螺杆也可以用于这种目的，本发明所述螺杆最好使用具有大约100毫米或以下的外径，尤其是90毫米或以下的外径。此处，通过将螺杆的有效长度L除以其外径D获得L/D比。当螺杆设计成具有10或以下的L/D比(例如，L/D比为5或10)时，螺纹螺距设计使得螺杆的螺纹长度落入大约30至300％的范围内(下文中，该范围有时称为“优选范围”)，更为优选的是螺杆的螺纹长度的大约60至150％的范围(下文中，该范围有时称为“更为优选的范围”)，该螺杆具有相同直径的正方形螺距和20至24的L/D比。采用这种设计，可以确保树脂材料的优选增塑状态的稳定性和通过螺杆的小型化导致的注射成型机的小型化之间的并存性。
换句话说，根据该螺杆，当螺杆的转数与以前相同时，每转的排出量下降，其中螺纹螺距调节使得螺纹长度落入螺杆的螺纹长度的30至300％范围内，该螺杆带有具有相同直径的正方形螺距和20至24的L/D比；因此与以前相比，树脂材料的停留时间变为大约70至700％，示出允许树脂材料停留与以前相同或更长的时间区域。一般地，用于塑化筒中树脂材料的快速增塑的主热源为树脂材料中剪切所产生的热量。然而，传递给塑化筒的热量也导致树脂材料的增塑，只是不像剪切所产生的热量所导致的增塑那么快而已。因此，当允许树脂材料在塑化筒中停留更长时间时，树脂材料由剪切所产生的热量和传递给塑化筒的热量增塑，不留有半熔化的树脂和未熔化的树脂，允许树脂材料的增塑状态稳定。
同时，当螺纹螺距较小时，螺杆的每转中增塑的树脂材料的排出量降低，从而需要增大螺杆的转数，以确保树脂材料的排出量。当为了保持排出量与以前相同而增大螺杆的转数时，大规模的剪切力施加到树脂材料上，导致增塑更加容易，允许树脂材料的增塑状态稳定。
因此，根据具有如上设计的L/D比的螺杆，在不需要显著增大螺杆外径的情况下，可以减小螺杆的整个长度，同时保持树脂材料的优选增塑状态。由于螺杆的小型化或长度的减小，注射成型机或挤压成型机可以小型化。因此，在将排放的树脂材料的增塑状态的稳定性和注射成型机或挤压成型机的小型化之间可以获得并存性。
下面描述中的表1示出螺杆的螺纹长度和螺纹螺距的计算结果，该螺纹具有5或10的L/D比和22毫米的外径D，该螺杆如本发明第一实施实力所述；螺杆的螺纹长度与正方形螺距的螺杆的螺纹长度的比较，该正方形螺距的L/D比为20；并且在使用相应螺杆的情况下，树脂材料的增塑状态的评价。
表1
该评价分别针对聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂和聚丙烯树脂作出。对于球团来说，使用了直径为3毫米并且长度为2毫米的球团。除此之外，不使用添加剂。螺杆的转数设置在150至360rpm范围内。另外，塑化筒使用加热器加热。加热器的加热温度在聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂情况下设置成300至360℃，在聚丙烯树脂情况下设置成200至280℃。
在表1的“增塑状态的评价”项中，“◎”表示树脂材料完全增塑并且在注射成型中未出现问题的状态，“○”表示树脂材料增塑而温度变得略微不稳定的状态，并且“×”表示树脂材料有时与未完全增塑的树脂材料混合的不理想增塑状态。
除此之外，出于比较的目的，还设置有表1的顶行中的螺杆，该螺杆为常规设计螺杆，其L/D比为20，外径为22毫米，螺距为22毫米。
首先，对L/D比设计为10的螺杆进行描述。如表1中所示，当螺纹螺距设计成22毫米时，螺纹长度变为L/D比为20的螺杆的螺纹长度的50％。当螺纹螺距设计成11毫米时，螺纹长度变为L/D比为20的螺杆的螺纹螺距的92％。当螺纹螺距设计成8毫米时，螺纹长度变为L/D比为20的螺杆的螺纹长度的125％。当螺纹螺距设计成5毫米时，螺纹长度变为L/D比为20的螺杆的螺纹长度的220％。通过用这种方式设计螺纹螺距，可以将每个螺纹长度调节成落入为“优选范围”的30至300％的范围内。
关于树脂材料的增塑状态，当使用螺纹螺距设计为11毫米或8毫米的螺杆时，相应树脂材料完全增塑，以导致注射成型不出现问题的状态。这些螺杆具有落入“更为优选的范围”中的螺纹长度，即L/D比为20的螺杆的螺纹长度的60至150％范围内。另外，当使用螺纹螺距设计为22毫米或5毫米的螺杆时，树脂材料增塑。这些螺杆具有螺纹长度，该螺纹长度落入L/D比为20的螺杆的螺纹长度的30至300％范围内(即，“优选范围”)，但是落入“更为优选的范围”外部。
接下来，对L/D比设计为5的螺杆进行描述。当螺纹螺距设计为11毫米时，螺纹长度变为L/D比为20的螺杆的螺纹长度的45.9％。当螺纹螺距设计为8毫米时，螺纹长度变为L/D比为20的螺杆的螺纹长度的62％。当螺纹螺距设计为5毫米时，螺纹长度变为L/D为20的螺杆的螺纹长度的98％。通过以这种方式设计螺纹螺距，可以调节螺纹长度，使其落入“优选范围”内。然而，如果螺纹螺距设计为22毫米，则螺纹长度变为L/D比为20的螺杆的螺纹长度的25％，落到“优选范围”外部。
关于树脂材料的增塑状态，当使用螺纹螺距设计为8毫米或5毫米的螺杆时，相应树脂材料完全增塑，导致注射成型不出现问题的状态。这些螺杆具有落入“更为优选的范围”中的螺纹长度。另外，当使用螺纹螺距设计为11毫米的螺杆时，树脂材料增塑。该螺杆具有落入“优选范围”内但落入“更为优选的范围”外部的螺纹长度。另一方面，当使用螺纹螺距设计为22毫米的螺杆时，树脂材料的增塑状态不理想，其中增塑的树脂材料与未完全增塑的树脂材料混合。该螺杆具有落入“优选范围”外部的螺纹长度。
如上所述，对于L/D比为10的螺杆来说，为了具有落入“优选范围”内的螺纹长度，螺纹螺距可以设计为5毫米、8毫米、11毫米和22毫米中的任意一个。然而，为了具有落入“更为优选的范围”内的螺纹长度，最好将螺纹螺距设计为8毫米或11毫米。期间，对于L/D比为5的螺杆来说，为了具有落入“优选范围”内的螺纹长度，最好将螺纹螺距设计为5毫米、8毫米或11毫米，并且为了具有落入“更为优选的范围”内的螺纹长度，最好将螺纹螺距设计成5毫米或8毫米。
附图1A、1B和1C为外部平面图，示出了表1所示例子中L/D比为10的螺杆的结构。附图1A中的螺杆1a具有11毫米的螺纹螺距，和一螺纹长度，该螺纹长度是L/D比为20的正方形螺距的螺杆的螺纹长度的92％。附图1B中的螺杆1b具有8毫米的螺纹螺距和一螺纹长度，该螺纹长度是L/D比为20的正方形螺距的螺杆的螺纹长度的125％。用这种方法，这些螺杆1a和1b分别具有落入“更为优选的范围”内的螺纹长度。附图1C中的螺杆1c具有22毫米的螺纹螺距和一螺纹长度，该螺纹长度是L/D比为20的正方形螺距的螺杆的螺纹长度的50％。也就是，螺杆1c是具有落入“优选范围”内但落入“更为优选的范围”外部的螺纹长度的螺杆的例子。
顺便提及，“本实施例所述螺杆的螺纹长度的“优选范围”是具有相同直径并且L/D比为20或24的正方形螺距的螺杆的螺纹长度的30至300％；然而，它根据树脂材料的添加剂的数量改变。另外，为了确保树脂材料的增塑状态的更加稳定，也可以使用另一种构造，其中辅助设置或组合使用改进树脂材料增塑的各种已知结构例如，在螺杆上形成屏障式螺棱或子螺纹，在螺杆中设置Dulmage结构或剪切元件，或者增加螺纹数量。
另外，可使用的树脂不局限于上述聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂和聚丙烯树脂，并且也可以使用在上述范围温度下增塑的树脂。例如，使用聚酰胺、聚邻苯二酰胺和间同立构聚苯乙烯(SPS)树脂。
接下来，对本发明第二实施例所述螺杆进行描述。本实施例所述螺杆形成使得，进料区域的沟槽深度大于计量区域的沟槽深度，从而可以充分确保进料区域中树脂材料的进料速度(feed rate)。除此之外，本实施例所述螺杆的螺纹长度和螺纹螺距设计成与第一实施例相同。
附图2A和2B是剖视图，概略地示出了本实施例所述螺杆的特殊形状，和螺杆安装在塑化筒中的状态。除此之外，塑化筒以剖视图示出，而外表关于螺杆示出。另外，为了容易区分螺杆的外径和螺杆根部直径的区别，示出了螺杆同时径向放大(在本说明书中，螺杆根部直径指的是从螺杆的外径减去沟槽深度所获得的直径)，从而所示螺杆在形状上与实际螺杆有所不同。
附图2A和2B中的螺杆50a和50b形成使得，进料区域51a和51b的外径大于计量区域53a和53b的外径。附图2A中的螺杆50a形成使得，进料区域51a的螺杆根部直径大于计量区域53a和压缩区域52a的螺杆根部直径。附图2B中的螺杆50b形成使得，进料区域51b的螺杆根部直径小于计量区域53b和压缩区域52b的螺杆根部直径。除此之外，塑化筒55形成使得，其内表面与螺杆的相应区域的外径相适合。
对这些螺杆50a和50b进行详细描述。关于附图2A中所示的螺杆50a，进料区域51a形成具有均匀的外径和均匀的螺杆根部直径，以形成圆柱形。靠近进料区域51a的压缩区域52a的区域59a具有从进料区域51a朝计量区域53a逐渐变窄的外径和螺杆根部直径。外径的变窄体积大于螺杆根部直径的体积，从而沟槽深度朝计量区域53a逐渐变小。另外，靠近计量区域53a的压缩区域52a的区域58a具有均匀的外径，以形成圆柱形，同时具有朝计量区域53a逐渐变大的螺杆根部直径。因此，压缩区域52a的沟槽深度朝计量区域53a逐渐变小。计量区域53a形成具有均匀的外径和均匀的螺杆根部直径，以形成圆柱形。
关于附图2B中所示的螺杆50b，进料区域51b形成具有小于计量区域53b的螺杆根部直径。进料区域51b和计量区域53b形成具有均匀的螺杆根部直径，以形成圆柱形。靠近进料区域51b的压缩区域52b的区域59b形成具有与进料区域51b相同的螺杆根部直径，以形成圆柱形。靠近计量区域53b的压缩区域52b的区域58b形成具有从靠近进料区域51b的区域59b朝计量区域53b逐渐变大形成锥形的螺杆根部直径，将靠近进料区域51b的区域59b与计量区域53b光滑连接。
进料区域51b和计量区域53b形成具有均匀的外径，以形成圆柱形。另外，进料区域51b形成具有比计量区域53b更大的外径。靠近进料区域51b的压缩区域52b的区域59b具有从进料区域51b朝计量区域53b逐渐变窄的的外径。期间，靠近计量区域53b的压缩区域52b的区域58b形成具有均匀的外径，该外径与计量区域53b相同。
当进料区域51a和51b的沟槽深度大于上述压缩区域52a和52b及计量区域53a和53b的沟槽深度时，可以充分确保进料区域51a和51b中树脂材料的进料速度。另外，当压缩区域52a和52b的沟槽深度形成从进料区域51a和51b朝计量区域53a和53b逐渐变小时，树脂材料受到压缩，以改进增塑。因此，可以实现螺杆深度的减小和树脂材料的排放状态的稳定性之间的并存性。
接下来，对本发明的第三实施例进行描述。为了稳定进料区域中树脂材料的进料速度，本实施例所述增塑螺杆形成使得，进料区域的螺纹螺距较大。这样，压缩区域的螺纹螺距形成朝计量区域逐渐变小，以压缩树脂材料。因此，螺杆即使较短也能够实现树脂材料的快速增塑。除此之外，螺杆的螺纹长度设计成与第一实施例相同。
附图3A是外部平面图，示出了第三实施例所述螺杆的结构。附图3A中所示螺杆30设计成L/D比为5。除此之外，附图3B中所示螺杆502为比较例子。在附图3B中的螺杆502上，螺纹螺距在其整个有效长度上均匀形成。
本实施例的螺杆30形成使得，外径在其整个有效长度上是均匀的，以形成圆柱形。进料区域31和计量区域33形成具有均匀的螺杆根部直径，以形成大致圆柱形。除此之外，计量区域33形成具有大于进料区域31的螺杆根部直径。另外，在压缩区域32中，靠近进料区域31的末端处的螺杆根部直径与进料端31的螺杆根部直径相同，并且靠近计量区域33的末端处的螺杆根部直径与计量区域33的螺杆根部直径相同，压缩区域32的螺杆根部直径从靠近进料区域31的末端朝靠近计量区域33的末端逐渐变大。
这样，在螺杆的螺纹长度在“优选范围”内的情况下，进料区域31的螺纹螺距Pf设计成大于计量区域33的螺纹螺距Pm.尤其是，期望进料区域31的螺纹螺距Pf设计成大于计量区域33的螺纹螺距Pm的1.5倍，并小于计量区域33的直径D.另外，压缩区域32的螺纹螺距从靠近进料区域31的末端朝靠近计量区域33的末端逐渐变小，光滑地连接进料区域31和计量区域33的螺杆螺纹。
顺便提及，为了在计量区域33和压缩区域32的边界处螺杆螺纹的光滑连接，出现了也在计量区域33中形成螺纹螺距朝螺杆的一端变小的区域的需要。由于这一点，计量区域33的螺纹螺距变得不均匀；因此，期望从计量区域33的末端通过四个螺距使螺纹螺距均匀，更期望通过六个螺距使它均匀。采用这种设计，可以实现增塑的树脂材料的稳定排放。
如上所述，当进料区域31的螺纹螺距Pf较大时，允许树脂材料在进料区域31中具有稳定的进料速度。对于压缩区域32来说，除了较小的沟槽深度所导致的压缩之外，还施加有由较小的螺纹螺距导致的压缩，即使螺杆30较短，也允许树脂材料的快速增塑。由于计量区域33的螺纹螺距Pm形成的均匀，所以可以实现增塑树脂材料的稳定排放。因此，可以实现螺杆长度和增塑状态的稳定性的减小与将排放的树脂材料的排放状态之间的并存性。
接下来，对与上述相应螺杆组合使用的树脂材料的增塑机构进行描述。根据具有上述构造的相应螺杆，该螺杆可以缩短，同时稳定树脂材料的增塑状态。然而，由于添加剂过多地添加到树脂材料中等原因，树脂材料有时变得难以增塑。另外，当螺杆设计成具有落入“优选范围”中的螺纹长度时，进料区域的螺纹螺距有时可以根据所使用树脂材料的球团尺寸或螺杆所设置的螺纹的数量而变得非常小，可能导致难以固定树脂材料的进料速度，及难以将螺纹长度设置成落入“优选范围”之内。
在这种情况下，可以添加各种已知构造，以改进树脂材料的增塑。特别说明的是，如上所述的构造，使得屏障式螺棱或子螺纹形成在螺杆上，使得形成Dulmage结构或剪切元件，或者使得螺纹的数量增加。除了这种构造，或者代替这种构造，还可以使用本发明所述树脂材料的增塑机构。尤其是，树脂材料的增塑机构构造使得为了改进树脂材料增塑的鱼雷部件板安装在塑化筒中螺杆的前面，即在增塑树脂材料流的下游部分处。
附图4A是外部透视图，示出了塑化筒的一端的分解状态，其中合并有本发明的增塑机构。如附图4A中所示，料筒头部11、其中设置有鱼雷部件12的鱼雷部件板13和间隔器14堆叠固定到塑化筒10的一端上。
鱼雷部件板13具有这样的构造，使得在板形构件的大致中央处形成通孔，并且大致纺锤形的鱼雷部件12设置在该通孔内部。此处，附图4B是鱼雷部件板13的外部平面图。如附图4B中所示，鱼雷部件12由一个或多个销子(支承元件)16支承。除此之外，在附图4B中，还作为例子示出了四个销子支承的构造。在鱼雷部件12的外表面和通孔的内表面之间，熔化树脂的通道17形成间隙状。
间隔器14为类似于鱼雷部件板13的板状构件，在其大致中央处形成作为通孔的树脂材料的通道19。除此之外，出于增塑树脂材料的顺利流动的目的，期望树脂材料的通道19具有与形成在鱼雷部件板13中的通孔的直径大致相同的尺寸。
在料筒头部11中，为了不干扰鱼雷部件12，凹入部分20形成在与鱼雷部件板13配合的表面上的大致中央处。在凹入部分20的中央处，形成有作为通孔的树脂材料的通道21，该通道的尺寸小于鱼雷部件板13和间隔器14的树脂材料的通道17和19。因此，在料筒头部11的中央处形成有通孔，其横截面整体上为漏斗形。
在增塑螺杆10的一端处，间隔器14、鱼雷部件板13和料筒头部11从靠近增塑螺杆10的部分以这种顺序堆叠安装，并且它们用螺栓15经过形成在相应构件中的螺栓孔25固定到增塑螺杆10的一端上。
附图5是剖视图，示出了合并有本发明所述树脂材料的增塑机构的状态。除此之外，在附图5中，螺杆1a、1b和鱼雷部件12以外部视图示出，而不是剖视图。在合并的状态下，为了与之接触，鱼雷部件12从鱼雷部件板13的圆板形表面突出的部分以预定间隙容纳在料筒头部11的凹入部分20中。期间，鱼雷部件12朝螺杆1a、1b突出的部分使用间隔期14固定在使得该部分不干扰螺杆1a、1b的位置处。另外，用于加热树脂材料的加热器101有时安装在塑化筒10的外表面上。
根据这种构造，从塑化筒10输送的增塑树脂材料流过鱼雷部件板13的树脂材料的通道17和鱼雷部件12的外表面与料筒头部11的凹入部分20的内表面之间的间隙。这样，树脂材料从料筒头部11的树脂材料的通道21输送至安装到料筒头部11上的喷嘴等(未说明)，并排出。
顺便提及，设置在鱼雷部件板13中的鱼雷部件12不总是必须以这种方式形成，使得其一端或两端从鱼雷部件板13的末端表面/多个末端表面突出。例如，在不使用间隔期14的情况下，为了鱼雷部件12不干扰螺杆1a、1b，该构造可以设置使得鱼雷部件板13制作得较厚。
另外，当需要安装用于去除异物颗粒的筛网构件(例如，如不锈钢线滤网之类的筛孔板材)，以去除混合在树脂材料中的异物颗粒时，为了固定筛网构件，该构造可以以这种方式设置，使得多孔板(breakerplate)安装在鱼雷部件板13的前面或后面。
如上所述，在使用L/D比为10或以下的上述短螺杆，尤其是使用L/D比为5或以下的螺杆连续排放时，使用使设置有鱼雷部件的鱼雷部件板可安装在塑化筒中的这种构造，以及使用鱼雷部件板改进树脂材料的增塑状态都不会导致螺杆的驱动机构复杂化或尺寸增大。因此，可以确保树脂材料的增塑状态的进一步稳定，同时保持注射成型机或挤压成型机较小。
另外，鱼雷部件12的形状、如鱼雷部件12和通孔之间的间隙之类的流动通道的面积、鱼雷部件板13的表面光洁度和用于支承鱼雷部件12的销子(支承元件)16的数量和形状都根据将排放的树脂改变。因此，期望根据树脂材料的不同，预先准备各种鱼雷部件板，从而可以更换它们。
仅仅通过从塑化筒10的外部安装和拆卸螺栓15，就可以更换鱼雷部件板13，与更换螺杆相比，这更加容易。因此，可以在短时间内进行获得相应树脂材料的优化增塑状态的调节操作(即鱼雷部件板的更换)，确保了注射成型机或挤压成型机的调节操作中的效率。
而且，由于与螺杆相比，如鱼雷部件板之类的构件基本上成本较低，尽管根据将进行增塑的树脂材料的不同准备数个鱼雷部件板，但是与根据树脂材料的不同而准备数个螺杆的情况相比时，可以抑制设备的成本。
另外，附图5中所示的是安装有一件鱼雷部件板的构造；然而，该构造可以设置使得安装有数个鱼雷部件板。例如，组合应用数个鱼雷部件板，以提供具有静态混合器功能的翅片，该鱼雷部件板在数量或者用于支承鱼雷部件的翅片的位置上有所不同。因此，组合具有不同结构的数个鱼雷部件板也提供除了熔化树脂的均匀增塑之外的另一优点。
顺便提及，在上述构造中，鱼雷部件板安装在喷嘴和塑化筒之间；然而，如果使用十字头进行挤出成型，则该构造可以设置使得鱼雷部件板安装在塑化筒和十字头之间。另外，可使用的树脂材料不仅局限于例如各实施例中所描述的聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯和常用热塑弹性体。
出于说明和描述的目的，已经对本发明的优选实施例进行了前述描述；然而，不希望将本发明局限于优选实施例，并且只要不偏离本发明的原理就可能做出修改和改变。
权利要求
1.用于树脂材料的增塑的螺杆，所述螺杆安装在塑化筒中用于增塑树脂材料而成型，其特征在于形成在螺杆顶部的计量区域的外径D为100毫米或以下，L/D比为10或以下，该L/D比是通过用螺杆外表面上形成有螺旋的螺杆螺纹的区域的长度L除以计量区域的外径D而获得，及螺杆螺纹的螺距设计成其螺纹长度落入L/D比为20至24的螺杆的螺纹长度的30-300％范围内，并且螺杆螺纹的螺距设计成与计量区域的外径D相同。
2.如权利要求1所述用于树脂材料增塑的螺杆，其特征在于用于将树脂材料进给到塑化筒中的进料区域的外径设计成大于用于保持树脂材料的挤出量均匀的计量区域的外径和用于增塑树脂材料的压缩区域的外径，及螺杆螺纹所形成的进料区域的沟槽深度设计成大于压缩区域的沟槽深度。
3.如权利要求1或2所述用于树脂材料增塑的螺杆，其特征在于用于将树脂材料进给到塑化筒中的进料区域的螺杆螺纹的螺距设计成大于用于保持树脂材料的挤出量均匀的计量区域中螺杆螺纹的螺距，并小于计量区域的外径，及用于增塑树脂材料的压缩区域中螺杆螺纹的螺距设计成从进料区域朝计量区域逐渐变小。
4.如权利要求3所述的用于树脂材料增塑的螺杆，其特征在于用于将树脂材料进给到塑化筒中的进料区域的螺杆螺纹的螺距设计成大于用于保持树脂材料的挤出量均匀的计量区域中螺杆螺纹的螺距的1.5倍。
5.用于树脂材料的增塑机构，其特征在于如权利要求1至4中任意一项所述的用于树脂材料增塑的螺杆安装在用于增塑树脂材料的塑化筒中，及鱼雷部件板设置成可在增塑螺杆中树脂材料流的下游部分处安装或拆卸，并且塑化筒内部的树脂材料在鱼雷部件板中环绕鱼雷部件流动，该鱼雷部件板中支承有鱼雷部件，从而定位在树脂材料通道的中央部分。
全文摘要
提供用于注射成型的螺杆和增塑装置，该增塑装置通过减小L/D比及保持熔化的树脂排放同时稳定地熔化和排放，能够确保增塑装置的小型化。在螺杆1a、1b、1c中，L/D比为10或以下，该L/D比通过用有效长度L除以外径D获得，并且螺纹螺距设计使得螺纹长度落入带有正方形螺距的螺杆的30至300％范围内，该螺杆具有相同直径并且L/D比为20至24。带有通孔的鱼雷部件板13安装在螺杆的顶端附近，在通孔内部设置有由一个或多个支承元件支承的纺锤形鱼雷部件12，并且在通孔的内表面和鱼雷部件12的外表面之间形成有增塑树脂材料的通道17。
文档编号B29C45/46GK1856394SQ200480027349
公开日2006年11月1日 申请日期2004年9月22日 优先权日2003年9月22日
发明者冈部佳史, 铃木俊秋 申请人:株式会社自动网络技术研究所, 住友电装株式会社, 住友电气工业株式会社