专利名称：注塑成形用塑化螺杆及使用了该螺杆的注塑成形方法
技术领域：
本发明涉及在轴的周面突出设有主螺纹和副螺纹的注塑成形用塑化螺杆及使用了该注塑成形用塑化螺杆的注塑成形方法。
背景技术：
使由热塑性树脂构成的原料熔融而向模具注塑的注塑成形机构成为在注塑工作缸的内部收容有螺杆。并且，作为该螺杆，广泛使用在被驱动而旋转的轴的周面将一条叶片状的螺纹设置成螺旋状的螺杆。根据这样的螺杆，向注塑工作缸的内部供给的固体状的热塑性树脂原料从旋转的螺杆受到剪切力，由此进行熔融及塑化的同时被混炼，之后向模具注塑。然而，作为提高热塑性树脂的混炼性的机构，近些年使用具备两条螺纹的所谓双螺纹螺杆。该双螺纹螺杆通过在相邻的主螺纹之间设置比该主螺纹高度低且螺距大的一条副螺纹而构成(例如，参照专利文献I及专利文献2)。在此，专利文献I所记载的双螺纹螺杆以副螺纹的前端与注塑工作缸的内壁面之间的间隙厚度成为固定的大小的方式形成。另一方面，专利文献2所记载的双螺纹螺杆以主螺纹与副螺纹的外径差朝向副螺纹的前端侧逐渐减小的方式，即副螺纹的前端与注塑工作缸的内壁面之间的间隙厚度朝向螺杆的前端侧逐渐减小的方式形成。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2002-283421号公报专利文献2 :日本实开昭62-147516号公报发明的概要发明要解决的课题但是，在专利文献I及专利文献2所记载的双螺纹螺杆中，在对含有用于提高机械特性的强化纤维的热塑性树脂进行注塑成形的情况下，在成形品的品质上产生问题。若更详细地进行说明，则专利文献I所记载的双螺纹螺杆如上述那样，副螺纹的前端与注塑工作缸的内壁面之间的间隙厚度形成为固定的大小。因此，当较小地设定该间隙厚度时，在从原料投入口(料斗)投入作为原料的热塑性树脂不久后热塑性树脂到达的螺杆后端部，热塑性树脂的软化不充分，因此热塑性树脂堵塞在副螺纹的径向前端部与注塑工作缸的内壁面之间，从而产生塑化不良。并且，在热塑性树脂的软化不充分的螺杆的后端部，热塑性树脂无法通过自身弯曲变形来吸收从螺杆受到的剪切力。因此，当热塑性树脂在副螺纹的前端与注塑工作缸的内壁面之间受到大的剪切力时，在强化纤维上产生过大的折损。需要说明的是，本申请说明书中使用的“螺杆后端部(或螺杆后端侧)”的用语是指沿着由螺杆进行输送的热塑性树脂的输送方向的上游部(或上游侧)，“螺杆前端部(或螺杆前端侧)”的用语是指沿着输送方向的下游部(下游侧)。
另一方面，当较大地设定间隙厚度时，能够抑制螺杆后端部处的强化纤维的折损，但在螺杆前端部无法对热塑性树脂施加有效的剪切力或拉伸力。更详细而言，在螺杆前端部，为了使浮游在熔融状态的热塑性树脂中的强化纤维的束开纤或分散，在副螺纹的径向前端部与注塑工作缸的 内壁面之间，需要对熔融的状态的热塑性树脂施加剪切力及拉伸力。但是，在螺杆前端部，由于热塑性树脂的温度上升而热塑性树脂充分软化，因此当将间隙厚度设定得较大时，热塑性树脂会吸收螺杆所施加的剪切力或拉伸力。由此，从螺杆对热塑性树脂无法施加有效的剪切力或拉伸力。因此，热塑性树脂所含有的强化纤维中产生开纤不良或分散不良。另外，专利文献2所记载的双螺纹螺杆如上述那样，副螺纹的径向前端部与注塑工作缸的内壁面之间的间隙厚度以朝向螺杆的前端侧逐渐减小的方式形成。由此，与专利文献I所记载的双螺纹螺杆相比，具有同时抑制螺杆后端部的强化纤维的折损和螺杆前端部的强化纤维的开纤不良的效果。但是，在该专利文献2所记载的双螺纹螺杆中，若热塑性树脂的熔融开始位置发生变动，则存在熔融的热塑性树脂的品质上产生不均这样的不良情况。更详细而言，存在热塑性树脂的熔融开始位置因树脂的种类、螺杆的运转条件(成形条件)、环境条件的变化等外部干扰而向螺杆前端侧错动的情况(情形I)或向螺杆后端侧错动的情况(情形2)。并且，在情形I时，与没有错动的情况相比，开始熔融后的热塑性树脂需要越过的副螺纹的高度变高(通过的间隙厚度变小)。因此，在越过副螺纹时，施加在热塑性树脂上的剪切力变大，从而强化纤维的折损变大。另一方面，在情形2时，与没有错动的情况相比，开始熔融后的热塑性树脂需要越过的副螺纹的高度变低(通过的间隙厚度变大)。因此，越过副螺纹时施加在热塑性树脂上的剪切力变小，因此强化纤维的折损变小，但强化纤维的开纤、分散程度变小。这样，因热塑性树脂的熔融开始位置的变动，在强化纤维的折损状态及开纤、分散状态等上产生差异，因此熔融后的热塑性树脂的品质上产生不均。
发明内容
本发明考虑这样的情况而提出，其目的在于提供一种在对含有强化纤维的热塑性树脂进行注塑成形时，在强化纤维上不会产生过大的折损、开纤不良或分散不良的双螺纹螺杆。用于解决课题的手段本发明的注塑成形用塑化螺杆设置于使含有强化纤维的热塑性树脂原料塑化来进行注塑成形的注塑成形机中，其具备被驱动而旋转的轴；在所述轴的周面呈螺旋状地设置的主螺纹；在所述轴的周面且在所述主螺纹的槽部呈螺旋状地设置的副螺纹。所述主螺纹的从所述轴的周面突出的突出高度至少在设有所述副螺纹的区域内恒定地形成。所述副螺纹具备平坦面部和倾斜面部。所述平坦面部沿着卷绕方向设置在螺杆后端侧，且从所述轴的周面突出的突出高度比所述主螺纹低且固定。所述倾斜面部以沿着所述平坦面部的卷绕方向从螺杆前端侧的端部连续延伸的方式设置，从所述轴的周面突出的突出高度在比所述主螺纹低的范围内朝向卷绕方向前端侧逐渐增加。根据这样的结构，在注塑成形用塑化螺杆(简称为“螺杆”)的卷绕方向后端侧，且在收容螺杆的注塑工作缸的内壁面与副螺纹的平坦面部之间确保固定厚度宽的间隙。在此，在上述现有的双螺纹螺杆中，当因树脂的种类或螺杆的运转条件而使热塑性树脂的熔融开始位置成为螺杆前端侧时，热塑性树脂在卷绕方向的宽的区域中软化不充分，且当对热塑性树脂中含有的强化纤维施加大的剪切力时，强化纤维的折损变大。或者，因环境条件等外部干扰而热塑性树脂的熔融开始位置向螺杆前端侧或螺杆后端侧变动时，存在熔融的热塑性树脂的品质上产生不均这样的不良情况。但是，在该情况下，由于软化不充分的热塑性树脂通过在卷绕方向后端侧确保的固定厚度宽的间隙，因此即使因环境条件等外部干扰而使热塑性树脂的熔融开始位置向螺杆前端侧或螺杆后端侧变动，开始熔融的热塑性树脂需要越过的副螺纹的高度上也不会产生差异。因此，除了能够防止热塑性树脂中含有的强化纤维产生过大的折损之外，还能够抑制熔融的热塑性树脂中的强化纤维的开纤、分散等品质上产生不均的情况。并且，在螺杆前端部开始熔融的热塑性树脂通过突出高度逐渐增加的倾斜面部。其中，从料斗投入不久的温度比较低且粘度高的热塑性树脂通过倾斜面部中的突出高度低的区域，因此不会受到强的剪切力，能够防止在强化纤维上产生过大的折损的情况。另外，在向螺杆的前端侧输送的期间被充分赋予热能且温度比较高、粘度低的热塑性树脂通过倾斜面部中的突出高度高且间隙厚度小的区域，因此能够对热塑性树脂的含有物施加有效的 剪切力及拉伸力。由此，可促进热塑性树脂中含有的强化纤维的开纤或分散。在本发明的注塑成形用塑化螺杆中，优选所述主螺纹的突出高度与所述副螺纹的平坦面部的突出高度之差为成形品所需要的所述强化纤维的重量平均纤维长度以上的大小。根据这样的结构，在主螺纹的前端位于接近注塑工作缸的内壁面的位置时，具有成形品所需要的重量平均纤维长度附近的纤维长度的强化纤维能够不折弯地通过注塑工作缸的内壁面与副螺纹的平坦面部之间的间隙。由此，能够防止强化纤维上产生过大的折损的情况，从而能够形成为具有所需要的重量平均纤维长度的成形品那样的成形品中的残存纤维长度的分布状态。在本发明的注塑成形用塑化螺杆中，优选在所述倾斜面部的卷绕方向后端部设有突出高度的增加的比率比其他区域大的陡斜面区域。根据这样的结构，即使将平坦面部形成得较低而在平坦面部与注塑工作缸的内壁面之间设置宽的间隙，注塑工作缸的内壁面与副螺纹的倾斜面部的间隙的厚度与没有陡斜面区域的情况相比，也从更靠卷绕方向后端侧开始变薄，并且整体地厚度变薄。因此，提前对开始熔融的热塑性树脂施加有效的剪切力及拉伸力。由此，尤其是如结晶性树脂那样在熔点附近熔融快速进行且树脂的粘度急剧地降低的树脂、即树脂的硬度在熔融开始前后急剧且较大地变化的树脂，能够使熔融开始前软化不充分的(硬的)树脂通过间隙宽的平坦面部，并同时使熔融后的粘度低的树脂通过间隙薄的斜面部，因此进一步促进强化纤维的开纤或分散。需要说明的是，陡斜面区域优选设置在倾斜面部中的与平坦面部连结的连结部上，但也可以设置在倾斜面部的卷绕方向中间部。需要说明的是，作为结晶性树脂，能够适用例如(I)聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等聚烯烃系树脂、(2)聚氯乙烯系树脂、尼龙6或尼龙66等脂肪族聚酰胺系树脂、(3)聚邻苯二甲酰胺等芳香族聚酰胺系树脂、(4)聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯等聚酯系树脂、(5)聚甲醛系树脂、聚醚酮系树脂、氟系树脂、聚乳酸等机体由来系树脂等。本发明的注塑成形方法包括使用注塑成形用塑化螺杆，使含有强化纤维的热塑性树脂原料塑化的工序；将被塑化后的热塑性树脂原料向模具的腔室注塑的工序。所述注塑成形用塑化螺杆具备被驱动而旋转的轴；在所述轴的周面呈螺旋状地设置的主螺纹；在所述轴的周面且在所述主螺纹的槽部呈螺旋状地设置的副螺纹。所述主螺纹的从所述轴的周面突出的突出高度至少在设有所述副螺纹的区域内恒定地形成。所述副螺纹具备平坦面部和倾斜面部。所述平坦面部在卷绕方向后端侧设置，从所述轴的周面突出的突出高度比所述主螺纹低且固定。所述倾斜面部以从该平坦面部的卷绕方向前端连续延伸的方式设置，从所述轴的周面突出的突出高度在比所述主螺纹低的范围内朝向卷绕方向前端侧逐渐增加。 根据这样的方法，在注塑成形用塑化螺杆的轴向后端侧，且在收容螺杆的注塑工作缸的内壁面与副螺纹的平坦面部之间确保出固定宽度宽的间隙。因此，即使因环境条件等外部干扰而使热塑性树脂的熔融开始位置向螺杆前端侧或螺杆后端侧变动，开始熔融的热塑性树脂需要越过的副螺纹的高度上也不会产生差异。由此，能够得到热塑性树脂中含有的强化纤维的纤维长度长且强化纤维长度的分散良好的成形品。在本发明的注塑成形方法中，所述强化纤维可以包含玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、天然纤维中的至少一种。根据这样的方法，能够使通过注塑成形得到的成形品具有薄壁轻量性、高的机械的强度以及再循环性。尤其是若采用碳纤维或金属纤维，能够实现成形品的轻量化，且在使用成形品作为车辆的车身构件等外装构件或用于收纳电装件的罩等时，能够对外装构件或罩等赋予导电性，因此能够保护搭乘者或电装件，以免受到雷击时的大电流的影响。并且，通过采用天然纤维，尤其是通过使天然纤维与聚乳酸等机体由来系树脂组合，能够提供对地球环境的负担更加小的成形品。在本发明的注塑成形方法中，所述热塑性树脂原料可以为结晶性树脂。根据这样的方法，即使是在熔点附近熔融快速进行且树脂的粘度急剧降低的结晶性树脂，也能够得到含有的强化纤维的纤维长度长且强化纤维长度的分散良好的成形品，并且能够抑制在熔融的热塑性树脂中的强化纤维的开纤、分散等品质上产生不均的情况。发明效果根据本发明，通过在对含有强化纤维的热塑性树脂进行注塑成形时，防止在强化纤维上产生过大的折损、开纤不良、分散不良，从而能够通过防止成形品的强度或重量的不均、防止强化纤维向成形品表面的露出来提高外观等，使成形品的品质提高。
图I是表示具备本发明的第一实施方式的注塑成形用塑化螺杆的注塑成形机的整体结构的示意图。图2是表示第一实施方式的螺杆的外观的简要主视图。图3是表示第一实施方式的轴上的设有副螺纹的区域的展开图。图4是表示图3中的A-A截面的简要剖视图。图5是表示第二实施方式的轴上的设有副螺纹的区域的展开图。
图6是表示图5中的B-B截面的简要剖视图。图7是表不关于各实施例的试验结果的表。
具体实施例方式(第一实施方式)以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。首先，对本发明的第一实施方式的注塑成形用塑化螺杆的结构进行说明。图I是表示具备第一实施方式的注塑成形用塑化螺杆10(以下，简称为“螺杆10”)的注塑成形机I的整体结构的示意图。如图I所示，注塑成形机I具备在内部形成有腔室2的模具单元3、用于对腔室2注塑热塑性树脂的注塑单元4。
如图I所示，模具单元3具备设置成不能移动的固定模具31、设置成相对于该固定模具31能够移动的可动模具32。并且，在以相对置的方式设置的固定模具31的凹部与可动模具32的凸部之间形成有腔室2。注塑单元4具备单元主体41、注塑工作缸42、螺杆10、料斗43、连结轴44、电动机45、活塞46、液压配管47。在单元主体41的内部形成有工作油工作缸411。注塑工作缸42从单元主体41延伸出，注塑工作缸42的前端部与固定模具31连接。螺杆10收容在注塑工作缸42的内部，料斗43设置在注塑工作缸42的上部。连结轴44与螺杆10的后端部连接，电动机45对连结轴44进行旋转驱动。活塞46收容在工作油工作缸411的内部，并固定于连结轴44。液压配管47与工作油工作缸411连接。在这样构成的注塑单元4中，将含有玻璃纤维或碳纤维等强化纤维的固体状的热塑性树脂原料(未图示)填充到料斗43中。在该状态下，当电动机45开始连结轴44的驱动时，与连结轴44连接的螺杆10开始旋转。然后，当从料斗43对注塑工作缸42供给热塑性树脂原料时，该热塑性树脂原料由螺杆10进行熔融及塑化并向前端侧输送。之后，当从液压配管47对工作油工作缸411供给工作油(未图示)时，活塞46在工作油工作缸411的内部向模具单元3侧移动，与此相伴，螺杆10也在注塑工作缸42的内部向模具单元3侧移动。由此，积存在注塑工作缸42的前端部的液体状的热塑性树脂被螺杆10按压而注塑，向模具单元3的腔室2填充。之后，该热塑性树脂冷却固化后，使可动模具32从固定模具31分离，由此将成形品取出。需要说明的是，作为热塑性树脂原料中含有的强化纤维，除了玻璃纤维或碳纤维之外，还能够适用硫酸镁纤维、钛酸钾纤维、氧化钛纤维、水合碱式硫酸镁纤维、或者有机填充材料、有机合成或天然纤维等。在此，图2是表示螺杆10的外观的简要主视图。螺杆10具备长条的圆筒形状的轴11 ;从该轴11突出而设置的主螺纹12、在该主螺纹12的一部分区域从轴11突出而设置的副螺纹13、在轴11的前端设置的头部14。如图2所示，主螺纹12在从轴11的轴向后端部到达轴向前端部的区域上以螺距Ps且以在轴11的周面111上卷绕成螺旋状的方式设置。在此，图3是表示轴11上的设有副螺纹13的区域的展开图。另外，图4是表示图3中的A-A截面的简要剖视图。如图4所示，主螺纹12从轴11的周面111突出的突出高度Hs以在其整个全长上固定的方式形成。并且，主螺纹12的径向前端部位于接近图I所示的注塑工作缸42的内壁面421的位置。
如图2所示，副螺纹13在主螺纹12的卷绕方向前端侧的区域以螺距Pf且以在轴11的周面111卷绕成螺旋状的方式设置。在此，副螺纹13的螺距Pf设定为比主螺纹12的螺距Ps大少许。如图2所示，该副螺纹13设置在主螺纹12的槽部121，其 卷绕方向后端及卷绕方向前端相对于主螺纹12分别连接。并且，如图4所示，副螺纹13的从轴11的周面111突出的突出高度Hf(以下，简称为“突出高度Hf”)比主螺纹12的突出高度Hs低，且沿着卷绕方向变化。更详细而言，如图2所示，副螺纹13具有在卷绕方向后端部设置的平坦面部131 ;以从平坦面部131的卷绕方向前端连续延伸的方式设置的倾斜面部132。如图4所示，平坦面部131以其突出高度Hfl比主螺纹12的突出高度Hs低且沿着卷绕方向固定的方式形成。并且，该平坦面部131的突出高度与主螺纹12的突出高度之差SI为成形品所需要的强化纤维的重量平均纤维长度以上的大小。由此，使平坦面部131与注塑工作缸42的内壁面421之间形成的间隙的宽度尺寸成为强化纤维的重量平均纤维长度以上的大小。例如，在本实施方式中，在成形品所需要的强化纤维的重量平均纤维长度约为I. Omm时，平坦面部131的突出高度与主螺纹12的突出高度之差约为1.5mm。需要说明的是，对于本申请说明书中的重量平均纤维长度的定义，在后述的实施例的说明中进行记载。如图4所示，倾斜面部132以其突出高度Hf2比主螺纹12的突出高度Hs低且沿着卷绕方向逐渐增加的方式形成。在本实施方式中，如图4所示，将该倾斜面部132的截面形状形成为从与平坦面部131相同的高度位置向比主螺纹12的径向前端低少许的位置直线地上升的直线状。另外，如图3及图4所示，在倾斜面部132的卷绕方向前端部且在与主螺纹12连接的部分设有突出高度恒定的连接区域133。需要说明的是，在主螺纹12的槽部121中设置副螺纹13的区域没有限定为图2所示的区域，可以为沿着轴11的轴向的任意的区域。另外，构成副螺纹13的平坦面部131与倾斜面部132的比率没有限定为图3所示的比率，能够进行适当设计变更。并且，倾斜面部132的截面形状没有限定为本实施方式那样的直线状，也可以形成为沿着卷绕方向逐渐上升的曲线状。接着，对使用了本发明的第一实施方式的螺杆10的注塑成形方法的顺序及其作用效果进行说明。伴随第一实施方式的螺杆10的旋转，供给到注塑工作缸42中的固体状的热塑性树脂原料在从螺杆10受到的剪切力的作用下进行熔融及塑化，并被向轴向前端侧输送。在此，热塑性树脂原料开始熔融的位置因供给的热塑性树脂原料的种类、螺杆10的运转条件或环境条件的变动等外部干扰而向螺杆10的轴向前端侧或轴向后端侧变化。在此，在螺杆10的轴向前端部开始熔融的热塑性树脂原料通过突出高度Hf2沿着卷绕方向逐渐增加的倾斜面部132。其中，从料斗投入不久的温度比较低且粘度高的热塑性树脂原料通过倾斜面部132中的突出高度Hf低的区域即轴向后端部。这种情况下，由于在倾斜面部132与注塑工作缸42的内壁面421之间确保有比较宽的间隙，因此热塑性树脂原料不会从螺杆10受到强的剪切力。由此，能够防止在强化纤维上产生过大的折损。另一方面，在向螺杆10的前端侧输送的期间被充分赋予热能且温度比较高、粘度低的热塑性树脂原料通过倾斜面部132中的突出高度Hf2大的区域即轴向前端部。这种情况下，由于倾斜面部132与注塑工作缸42的内壁面421之间的间隙比较窄，因此从螺杆10对热塑性树脂原料施加有效的剪切力及拉伸力。由此，促进热塑性树脂中含有的强化纤维的开纤、分散。并且，如上所述，当因环境条件的变化等外部干扰而热塑性树脂原料的熔融开始位置向螺杆10的轴向前端侧或轴向后端侧变动时，在强化纤维的折损状态等上产生差异，由此存在熔融的热塑性树脂的品质上产生不均的不良情况。但是，如上所述，在副螺纹13的轴向后端侧设有平坦面部131，在该平坦面部131与注塑工作缸42的内壁面421之间确保有固定厚度的宽的间隙。因此，即使因环境条件等外部干扰而热塑性树脂原料的熔融开始位置向螺杆前端侧或螺杆后端侧变动，开始熔融的热塑性树脂需要越过的副螺纹13的突出高度Hfl (间隙的厚度)也不会产生差异。由此，除了能够防止强化纤维的过大的折损之外，还能够抑制熔融的热塑性树脂的品质上产生不均的情况。另外，本实施方式的螺杆10中，副螺纹13的平坦面部131的突出高度与主螺纹12的突出高度之差Si为成形品所需要的强化纤维的重量平均纤维长度以上的大小。因此，具有成形品所需要的重量平均纤维长度的强化纤维以不会折弯或进行能够复原的弯曲变形·的程度通过注塑工作缸42的内壁面421与平坦面部131之间的间隙。由此，能够防止强化纤维上产生过大的折损的情况，从而能够形成为具有所需要的重量平均纤维长度的成形品那样的成形品中的残存纤维长度的分布状态。(第二实施方式)接着，对本发明的第二实施方式的注塑成形用塑化螺杆10(以下，简称为“螺杆10”)的结构进行说明。第二实施方式的螺杆10与第一实施方式的螺杆10相比，仅副螺纹15的结构不同。除此以外的结构与第一实施方式相同，因此使用相同的符号，在此省略说明。在此，图5是表示轴11上的设有副螺纹15的区域的展开图。另外，图6是表示图5中的B-B截面的简要剖视图。副螺纹15与第一实施方式的副螺纹15同样，具有在卷绕方向后端部设置的平坦面部151、以从平坦面部151的卷绕方向前端连续延伸的方式设置的倾斜面部152。但是，副螺纹15在如下这一点上与第一实施方式的副螺纹15不同在其倾斜面部152的卷绕方向后端部且与平坦面部151连接的部分上，设有突出高度Hf增加的比率比其他区域大的陡斜面区域152a。需要说明的是，副螺纹15的除此以外的结构与第一实施方式的副螺纹15相同，因此在此省略说明。接着，对本发明的第二实施方式的螺杆10的作用效果进行说明。本实施方式的螺杆10在构成副螺纹15的倾斜面部152的轴向后端部设有陡斜面区域152a。由此，注塑工作缸42的内壁面421与副螺纹15的倾斜面部152的间隙与没有陡斜面区域152a的第一实施方式相比，从更靠轴向后端侧开始变薄，并且整体地厚度变薄。因此，提前对开始熔融的热塑性树脂施加有效的剪切力及拉伸力。由此，进一步促进强化纤维的开纤或分散。需要说明的是，与第一实施方式相同的结构起到同样的效果，但在此省略说明。(实施例)接着，对本发明的实施例进行说明。本申请人对于适当改变下述所示的条件的多个实施例，使用含有强化纤维的热塑性树脂来进行注塑成形，并对各实施例确认了成形品的品质。
(I)使用的注塑成形机三菱重工塑料技术株式会社制1050em-100，螺杆直径90mm(2)使用的热塑性树脂原料聚丙烯(PP)(3)强化纤维玻璃纤维或碳纤维(4)强化纤维的含有率20重量％或30重量％(5)热塑性树脂原料中含有的强化纤维的纤维长度10mm、20mm或25mm(6)成形品的形状夕卜形IOOOmmX 300mmX 15mm、壁厚2mm的框体(7)成形温度230°C
(8)热塑性树脂原料的预热温度80°C(9)强化纤维的重量平均纤维长度从成形品的任意的部位切出60 IOOmm见方的正方形状的试验片。然后，以热塑性树脂的分解温度以上的温度对该试验片进行规定时间加热，将树脂成分灰化除去，由此仅成为强化纤维。之后，使仅为强化纤维的试验片在适当的溶剂中分散，并利用图像处理等来计测700 1000根的强化纤维的长度。并且，根据计测的各强化纤维的长度，通过使用下式来算出重量平均纤维长度。其中，式中的Li是指计测的强化纤维的纤维长度，Qi是指为纤维长度Li的强化纤维的根数。[重量平均纤维长度]=(ΣQi X Li2) /(EQiXLi)(10)强化纤维的分散度由于当纤维的分散度差时，纤维的束在成形品表面露出，因此纤维的分散度评价根据成形品的外观状态以A、B、C进行评价。A :在成形品表面没有纤维的束的露出，成形品表面的光泽度高。B :在成形品表面没有纤维的束的露出，成形品表面的光泽度低。C :纤维的束在成形品表面的至少一部分露出。在此，图7是表示关于各实施例的试验结果的表。根据实施例I 实施例6的结果，通过实施本发明，即使在热塑性树脂原料的状态不同的情况下，更详细而言，即使在预热的有无、强化纤维的含有率或强化纤维的纤维长度不同的情况下，成形品中的强化纤维的重量平均纤维长度也能够得到I. Omm以上(通常，在含有强化纤维的切片中，为了得到使机械的强度提高这样的长纤维特有的效果，残留在成形品中的强化纤维的重量平均纤维长度需要为1.0mm以上。)需要说明的是，对图7所示的实施例5和实施例6的结果进行比较时可知，当热塑性树脂原料中含有的强化纤维的纤维长度超过20mm时，残留在成形品中的强化纤维的重量平均纤维长度固定。因此，为了更明确地得到本发明的效果，优选使强化纤维的纤维长度为I. Omm以上且20mm以下。另外，在图7所示的实施例7 实施例9中，使副螺纹13的平坦面部131的突出高度与主螺纹12的径向前端部的突出高度之差SI变化。对实施例7 实施例9的结果进行比较时可知，突出高度之差SI越小，残留在成形品中的强化纤维的重量平均纤维长度越小，强化纤维的折损越增大。因此，为了稳定地得到使树脂成形品的机械的强度提高所需要的重量平均纤维长度即I. 0_，优选使突出高度之差SI为I. 5mm以上。另外，图7所示的比较例I及比较例2表示副螺纹13不具有平坦面部131而仅由倾斜面部132构成的情况，且使倾斜面部132的最下位置处的突出高度Hf2变化。将该比较例I及比较例2与实施例7及实施例8分别进行比较时可知，在副螺纹13上未设置平坦面部131的情况下，强化纤维上产生过大的折损，从而残留在成形品中的强化纤维的重量平均纤维长度低于I. Omm0这种情况下，在成形品中无法得到使机械的强度提高这样的强化纤维的效果。工业实用性本发明的注塑成形用塑化螺杆中，副螺纹具备在卷绕方向后端侧设置，从轴的周面突出的突出高度比主螺纹低且突出高度恒定的平坦面部；从轴的周面突出的突出高度在比主螺纹低的范围内朝向卷绕方向前端侧逐渐增加的倾斜面部。根据这样的结构，在螺杆的卷绕方向后端侧，在注塑工作缸的内壁面与副螺纹的平坦面部之间可确保固定宽度宽的间隙。由此，不论树脂的种类或螺杆的运转条件如何，都能够促进热塑性树脂原料中含有的强化纤维的开纤或分散，且同时防止强化纤维上产生过大的折损。 符号说明I注塑成形机2 腔室3模具单元4注塑单元10注塑成形用塑化螺杆11 轴12主螺纹13副螺纹14 头部15副螺纹31固定模具32可动模具41单元主体42注塑工作缸43 料斗44连结轴45电动机46 活塞47液压配管111 周面121 槽部131平坦面部132倾斜面部133连接区域151平坦面部152倾斜面部411工作油工作缸
421内壁面152a陡斜面区域Hf突出高度(副螺纹)Hfl突出高度(平坦面部)Hf 2突出高度(倾斜面部)Hs突出高度(主螺纹)Pf螺距(副螺纹)Ps螺距(主螺纹)
SI差(突出高度)
权利要求
1.一种注塑成形用塑化螺杆，装备在使含有强化纤维的热塑性树脂原料塑化来进行注塑成形的注塑成形机中，其具备 被驱动而旋转的轴； 在所述轴的周面上呈螺旋状地设置的主螺纹； 在所述轴的周面上且在所述主螺纹的槽部呈螺旋状地设置的副螺纹， 所述主螺纹的从所述轴的周面突出的突出高度至少在设有所述副螺纹的区域内恒定地形成， 所述副螺纹具备 在卷绕方向后端侧设置，从所述轴的周面突出的突出高度比所述主螺纹低且突出高度恒定的平坦面部； 以从该平坦面部的卷绕方向前端连续延伸的方式设置，从所述轴的周面突出的突出高度在比所述主螺纹低的范围内朝向卷绕方向前端侧逐渐增加的倾斜面部。
2.根据权利要求I所述的注塑成形用塑化螺杆，其中， 所述主螺纹的突出高度与所述副螺纹的平坦面部的突出高度之差为成形品所需的所述强化纤维的重量平均纤维长度以上的大小。
3.根据权利要求I或2所述的注塑成形用塑化螺杆，其中， 在所述倾斜面部的卷绕方向后端部设有突出高度的增加的比率比其他区域大的陡斜面区域。
4.一种注塑成形方法，其包括 使用注塑成形用塑化螺杆，使含有强化纤维的热塑性树脂原料塑化的工序； 将塑化后的热塑性树脂原料向模具的腔室注塑的工序，其中， 所述注塑成形用塑化螺杆具备 被驱动而旋转的轴； 在所述轴的周面上呈螺旋状地设置的主螺纹； 在所述轴的周面上且在所述主螺纹的槽部呈螺旋状地设置的副螺纹， 所述主螺纹的从所述轴的周面突出的突出高度至少在设有所述副螺纹的区域内恒定地形成， 所述副螺纹具备 在卷绕方向后端侧设置，从所述轴的周面突出的突出高度比所述主螺纹低且突出高度恒定的平坦面部； 以从该平坦面部的卷绕方向前端连续延伸的方式设置，从所述轴的周面突出的突出高度在比所述主螺纹低的范围内朝向卷绕方向前端侧逐渐增加的倾斜面部。
5.根据权利要求4所述的注塑成形方法，其中， 所述强化纤维包含玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、天然纤维中的至少一种。
6.根据权利要求4或5所述的注塑成形方法，其中， 所述热塑性树脂原料为结晶性树脂。
全文摘要
本发明的注塑成形用塑化螺杆设置在使含有强化纤维的热塑性树脂原料塑化来进行注塑成形的注塑成形机中，其具备轴、主螺纹、副螺纹。主螺纹的从轴的周面突出的突出高度至少在设有副螺纹的区域内恒定地形成。副螺纹具备在卷绕方向后端侧设置，从轴的周面突出的突出高度比主螺纹低且突出高度恒定的平坦面部；以从该平坦面部的卷绕方向前端连续延伸的方式设置，从轴的周面突出的突出高度在比主螺纹低的范围内朝向卷绕方向前端侧逐渐增加的倾斜面部。
文档编号B29K105/12GK102958666SQ20108006754
公开日2013年3月6日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者苅谷俊彦, 户田直树, 信田宗宏 申请人:三菱重工塑胶科技有限公司