專利名稱：車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品的制作方法
技術領域：
本發明涉及對含有強化纖維的熱塑性樹脂原料進行注塑成形的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品。
背景技術：
在用于車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品中要求較高的機械性強度。因而，為了使樹脂成形品的機械特性提高，廣泛地進行使熱塑性樹脂中含有強化纖維。并且，作為含有強化纖維而具有較高的機械性強度的樹脂成形品，現有以來已知有強化纖維的重量平均纖維長與數量平均纖維長之比為I. I 3. O的范圍且重量平均纖維長為2. Omm 15mm的范圍的樹脂成形品(例如，參考專利文獻I)。另外，作為含有強化纖維而具有較高的機械性強度的其他的樹脂成形品，現有以來也已知有含有2 20容積％的作為強化纖維的玻璃纖維，且滿足以下的條件的樹脂成形品(例如，參考專利文獻2)。(I)強化纖維的重量平均纖維長為O. 8 I. 8mm的范圍。(2)長度2mm以上的玻璃纖維為全玻璃纖維的20重量％以下。(3)長度3mm以上的玻璃纖維為全玻璃纖維的5重量％以下。另外，作為含有強化纖維而具有較高的機械性強度的其他的樹脂成形品，現有以來也已知有滿足以下的條件的樹脂成形品(例如，參考專利文獻3)。(I)強化纖維的含有率為30重量％ 90重量％的范圍。(2)強化纖維的重量平均纖維長為I. 5mm IOmm的范圍。(3)樹脂成形品的最大投影面積為20000mm2以上。(4)壁厚2mm以上的樹脂成形品部分的最大線膨脹系數為5X KT5IT1以下。(5)樹脂成形品的壁厚2mm以上的部分的最大線膨脹系數/最小線膨脹系數之比為1.8以下。(6)注塑成形時使用的模具腔室具有截面積為IOOmm2以下且流路長為150mm以下的較窄的流路。或者，在模具腔室未設有較窄的流路。另外，作為含有強化纖維而具有較高的機械性強度的其他的樹脂成形品，現有以來也已知有滿足以下的條件且用于機動車車身的前部結構體的長纖維強化型的聚酰胺樹月旨(例如，參考專利文獻4)。(I)強化纖維的含有率為30重量％以上。(2)強化纖維的重量平均纖維長為Imm 15mm。(3)壁厚2mm以上的結構體部分的彎曲彈性率為7GPa以上，彎曲強度為200MPa以上。(4)附帶缺口夏比沖擊強度為20kj/m2以上。另外，作為含有強化纖維而具有較高的機械性強度的其他的樹脂成形品，現有以來也已知有這樣的樹脂成形品將由平行纖維強化后的長度10 IOOmm的熱塑性樹脂片或者含有該熱塑性樹脂片的樹脂組成物通過低剪切力塑化并成形而獲得，且滿足以下的條件(例如，參考專利文獻5)。(I)由玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、礦物纖維或者金屬纖維構成的長度5 IOOmm的強化纖維處于互相纏繞的位置關系。(2)占有成形品重量的10 80%的全強化纖維之中的、50%以上形成互相纏繞的骨架。但是，一般在注塑成形熱塑性樹脂之際，作為對螺桿所具有的分散不足的問題的對策，現有提出一種在前端部設有被稱之為攪拌器的構件的螺桿。該攪拌器中，沿著徑向突出的多條凸片在周向上以規定間隔設置。根據具備該攪拌器的螺桿，即便在熱塑性樹脂中存在溫度較低的熔融不充分的樹脂的塊狀物的情況下，攪拌器也將該塊狀物弄碎而攪拌，故促進了熱塑性樹脂中的強化纖維的分散。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平7-80834號公報專利文獻2 日本特開2000-37723號公報專利文獻3 :日本專利第4439361號公報專利文獻4 日本特開2005-324733號公報專利文獻5 日本專利第3638292號公報
發明概要發明所要解決的課題但是，在含有強化纖維而具有較高的機械性強度的現有的樹脂成形品中，當強化纖維的重量平均纖維長低于Imm時，產生在用作車輛結構構件用或飛機結構構件用時機械性強度不足的問題。另一方面，當強化纖維的重量平均纖維長超出3mm時，注塑時熱塑性樹脂欠缺流動性而導致成形條件范圍變窄，容易形成不穩定的成形。另外，熱塑性樹脂在模具內流動之際，強化纖維在流路的彎曲部等處堵塞、發生所謂的“滯留或凝集”，由此導致熱塑性樹脂中的強化纖維的分散性變差。另外，在專利文獻I至專利文獻5中，為了對樹脂成形品中的強化纖維的分散度進行評價而將規定尺寸的評價對象區域從樹脂成形品中采集，但關于該評價對象區域的尺寸沒有任何的記載或暗示。但是，當評價對象區域的尺寸較小(例如IOmm見方)時，樹脂成形品中所含有的根數較少且纖維長較長的強化纖維(例如3mm以上)在該評價對象區域中未含有的情況較多。其結果是，作為評價結果測定的強化纖維的重量平均纖維長有可能成為無法反映實際情況的、偏向短纖維長一側的值。另外，在評價對象區域的尺寸比強化纖維的纖維長小的情況下，即便與熱塑性樹脂原料所含有的強化纖維接近的長度的強化纖維殘存在樹脂成形品中，也由于在采集評價對象區域之際強化纖維發生折損，從而產生無法對比評價對象區域的尺寸長的強化纖維進行確認及測定的問題。
發明內容
本發明就是考慮到這樣的情況而作出的，其目的在于，提供一種樹脂成形品，該樹脂成形品的強化纖維的重量平均纖維長處于適當的范圍內，為了用作車輛結構構件用或飛機結構構件用而具有充分的機械性強度。用于解決課題的手段本發明所涉及的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品中，該樹脂成形品使用前端部設有沿著徑向突出的攪拌器的螺桿，來對含有強化纖維的熱塑性樹脂原料進行注塑成形而成。樹脂成形品為，強化纖維的含有率為20重量％以上，且規定尺寸的評價對象區域中的強化纖維的重量平均纖維長為Imm以上且3mm以下的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品。根據這樣的結構，通過強化纖維的含有率為20重量％以上，且評價對象區域中的強化纖維的重量平均纖維長為Imm以上且3mm以下，由此能夠形成為為了作為車輛結構構件或者飛機結構構件而代替金屬制構件使用，具有所需充分的強度且薄壁輕量的樹脂成形品。另外，重量平均纖維長為Imm以上且3mm以下，故能夠使成形條件范圍變寬，并且能夠防止強化纖維的凝集或分散不良。另外，在本發明所涉及的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品中，也可以為，所述強化纖維的長度為2mm以上且20mm以下。根據這樣的結構，能夠將強化纖維作為不是紐帶狀的粗紗而是片狀的繩股來供給。由此，強化纖維的搬運性變得良好，故能夠使注塑成形的作業性變得良好。另外，在本發明所涉及的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品中，也可以為，所述評價對象區域在俯視觀察下為大致正方形，且其一邊的長度為20mm以上。根據這樣的結構，即便是樹脂成形品的整體所含有的根數較少且纖維長較長的強化纖維，在評價對象區域中也能夠充分地含有。因而，作為樹脂成形品的評價結果，能夠對反映了實際情況的準確的重量平均纖維長進行測定。另外，在本發明所涉及的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品中，也可以為，將從所述螺桿注塑的熱塑性樹脂填充于被預先溫度調整為所述熱塑性樹脂的熱變形溫度以下的溫度的模具中，之后，進行冷卻固化。根據這樣的結構，將含有長度為2mm以上且20mm以下的強化纖維的熱塑性樹脂塑化混煉至強化纖維的重量平均纖維長為Imm以上且3mm以下的程度，由此可提高纖維的分散并且可促進纖維束的開放。因而，即便模具的溫度比熱塑性樹脂的熱變形溫度低，也能夠防止在樹脂成形品的表面上露出強化纖維的情況。另外，在本發明所涉及的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品中，也可以為，將模具預先加熱為所述熱塑性樹脂的熱變形溫度以上的溫度，在將從所述螺桿注塑出的熱塑性樹脂填充于所述模具之后或填充之中，使所述模具的加熱停止，然后開始所述模具的冷卻，由此使熱塑性樹脂冷卻固化。根據這樣的結構，所注塑的熱塑性樹脂在與模具的表面接觸之際不立即開始固化，故熔融狀態的熱塑性樹脂覆蓋成形品的表面的強化纖維，從而能夠進一步地反復且精度良好地防止強化纖維的露出。
另外，在本發明所涉及的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品中，也可以為，所述熱塑性樹脂的基體樹脂為聚烯烴系樹脂或者聚酰胺系樹脂。根據這樣的結構，即便采用低價格的對比材料也能夠獲得高強度，故能夠通過降低材料費來實現成本下降。另外，當作為基體樹脂尤其采用聚酰胺系樹脂時，由于含有強化纖維，從而能夠使高溫下的機械性強度及耐熱強度提高。另外，在本發明所涉及的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品中，也可以為，所述強化纖維為包含玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、天然纖維之中的至少一種的強化纖維。根據這樣的結構，形成作為要求薄壁輕量性、較高的機械性強度及再利用性的車輛結構構件用或飛機結構構件用而適用的樹脂成形品。尤其是，在強化纖維采用碳纖維或者金屬纖維的情況下，能夠實現輕量化，并且能夠對用于收納軀體構件等的外裝構件或電子器件的保護罩等賦予導電性，故能夠保護搭乘者或電子器件在落雷時遭受大電流。另外，作為強化纖維采用天然纖維，尤其是與聚乳酸等的生物來源系樹脂進行組合，還能夠提供對地球環境的負擔較少的成形品。發明效果根據本發明，可獲得強化纖維的重量平均纖維長處于適當的范圍內，且為了用作車輛結構構件用或飛機結構構件用而具有充分的機械性強度及耐熱強度的樹脂成形品。
圖I是表示本發明的實施方式所涉及的樹脂成形品的外觀的概略立體圖。圖2是表示在對本發明的實施方式所涉及的樹脂成形品進行注塑成形之際所使用的注塑成形機的整體結構的示意圖。圖3是表示本發明的實施方式所涉及的螺桿的外觀的概略主視圖。圖4是將本發明的實施方式所涉及的軸的前端部放大的概略立體圖。圖5是將本發明的實施方式所涉及的軸的前端部放大的概略主視圖。圖6是表不圖5的各部分剖面的圖，圖6 (a)是表不A_A剖面的圖，圖6 (b)是表不B-B剖面的圖，圖6 (c)是表示C-C剖面的圖。圖7是表示在本發明的實施例中所使用的螺桿的外觀的概略主視圖，圖7 (a)是表示類型2的螺桿，圖7(b)是表示類型3的螺桿的圖。
具體實施例方式以下，參考附圖，關于本發明的實施方式進行說明。首先，關于本發明的實施方式所涉及的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品(以下，簡稱為“樹脂成形品”)進行說明。圖I是表示實施方式所涉及的樹脂成形品100的外觀的概略立體圖。樹脂成形品100的特征在于，為由含有強化纖維的熱塑性樹脂構成的構件，規定尺寸的評價對象區域101中的強化纖維的重量平均纖維長為Imm以上且3mm以下。熱塑性樹脂為能夠可逆地反復通過加熱而軟化、通過冷卻而固化的樹脂，例如可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂、氯乙烯樹脂、甲基丙烯酸甲酯樹脂、尼龍、氟樹月旨、聚碳酸酯、聚酯樹脂、聚乳酸等的生物來源系樹脂等。在本實施方式中，將該熱塑性樹脂的基體樹脂、即母材作為聚烯烴系樹脂或者聚酰胺系樹脂。強化纖維是為了強化基體樹脂而向熱塑性樹脂混入的纖維。為能夠確保作為車輛結構構件或者飛機結構構件使用所需要的充分強度，而該強化纖維在樹脂成形品100中的含有率設為大致20重量％。需要說明的是，樹脂成形品100中的強化纖維的含有率只要在20重量％以上，則能夠任意變更。另外，在本實施方式中，強化纖維的長度設為2mm以上且20mm以下。因而，能夠將強化纖維作為不是紐帶狀的粗紗而是片狀的繩股來供給。由此，強化纖維的搬運性變得良好，故能夠使注塑成形的作業性變得良好。另外，在本實施方式中，作為強化纖維而可以使用玻璃纖維或者碳纖維。由此，對于樹脂成形品100而言，能夠具有作為車輛結構構件用或飛機結構構件用所適用的特性，即薄壁輕量性、較高的機械性強度、較高的耐熱強度及再利用性。另外，如果作為強化纖維而采用玻璃纖維或碳纖維，能夠實現樹脂成形品100的輕量化，并且能夠對用于收納車輛或飛機的軀體構件、電子器件的保護罩等賦予導電性。由此，在向車輛或飛機的落雷時，能夠保護搭乘者或電子器件以免遭受大電流。需要說明的是，作為強化纖維，代替本實施方式的玻璃纖維及碳纖維，也可以使用硫酸鎂纖維、鈦酸鉀纖維、氧化鈦纖維、堿氏硫酸鎂纖維、或者有機填充材料、有機合成或者天然纖維等。評價對象區域101是為了對強化纖維的重量平均纖維長進行調查而作為樣品切出的區域。如圖I所示，該評價對象區域101在俯視觀察下形成為大致正方形，其一邊的長度L為大致20mm以上，其厚度Dh與樹脂成形品100的厚度Dj大致相等。因而，即便在樹脂成形品100中殘存纖維長較長的強化纖維，也可確保為能夠充分收容該強化纖維的尺寸的評價對象區域101。由此，關于樹脂成形品100而言，能夠對反映了實際情況的準確的重量平均纖維長進行測定。并且，該評價對象區域101中的強化纖維的重量平均纖維長為Imm以上且3mm以下。由此，如上所述，與強化纖維的含有率為20重量％以上相輔相成，樹脂成形品100具有作為車輛結構構件或者飛機結構構件使用所需要的充分強度。另外，強化纖維的重量平均纖維長為Imm以上且3m以下，因此，能夠使成形條件范圍變寬，并且能夠防止強化纖維的凝集或分散不良。接著，關于在對本發明的實施方式所涉及的樹脂成形品100進行注塑成形之際所使用的注塑成形機I的結構進行說明。圖2是表示注塑成形機I的整體結構的示意圖。如圖2所示，注塑成形機I具備在內部形成有腔室2的模具單元3 ;用于對于腔室2注塑熱塑性樹脂的注塑單元4。如圖2所示，模具單元3具備設置成無法移動的固定模具31 ;設置成相對于該固定模具31而能夠移動的可動模具32 ;用于對可動模具32的溫度進行任意調整的溫度控制裝置(未圖示)。并且，在相互對置地設置的固定模具31的凹部與可動模具32的凸部之間形成有腔室2。注塑單元4具備單元主體41 ;注塑工作缸42 ;螺桿10 ;料斗43 ;連結軸44 ；電動機45 ;活塞46 ;液壓配管47。在單元主體41的內部形成有工作油工作缸411。注塑工作缸42從單元主體41延伸，注塑工作缸42的前端部與固定模具31連接。螺桿10收容在注塑工作缸42的內部，且料斗43設于注塑工作缸42的上部。連結軸44與螺桿10的后端部連接，且通過電動機45而驅動旋轉。活塞46收容在工作油工作缸411的內部，且固定于連結軸44。液壓配管47與工作油工作缸411連接。在此，圖3是表示螺桿10的外觀的概略主視圖。螺桿10具備軸11 ;螺紋12 ;攪拌器13 ;小徑軸14 ;螺桿尖端15 ;擋圈16。如圖3所示，軸11具有長條狀的圓筒形狀，且小徑的小徑軸14比軸11從該軸11的前端部沿著軸向延伸。并且，在該小徑軸14的前端設有大致圓錐形狀的螺桿尖端15。另夕卜，擋圈16具有環形狀，其內徑形成為比小徑軸14稍大的大徑。通過向該擋圈16插通小徑軸14，擋圈16能夠沿著小徑軸14移動。另外，如圖3所示，螺紋12設置成，從軸11沿著徑向突出，且其周面卷繞成螺旋狀。另外，圖4及圖5是將軸11的前端部放大的圖，圖4是概略立體圖，圖5是概略主視圖。需要說明的是，在圖5中，為了便于說明，省略了螺桿尖端15的圖示。攪拌器13是用于將通過了螺紋12的熱塑性樹脂中所存在的熔融不充分的樹脂的塊狀物弄碎并攪拌的構件。如圖3所示，該攪拌器13設置在比軸11的周面中的螺紋12靠軸向前端側的區域。該攪拌器13沿著軸向設置為三級，更具體而言具備設于最前端側的第一攪拌器131、設于次之前端側的第二攪拌器132、及設于最后端側的第三攪拌器133。此處，圖6是表不圖5的各部分剖面的圖，圖6 (a)表不A-A剖面，圖6 (b)表不B-B剖面，圖6(c)表示C-C剖面。第一攪拌器131如圖6(a)所示那樣，具有從軸11的周面向徑向突出，且沿著周向以規定間隔設置的16條的第一凸片131a。該第一凸片131a如圖4所示，具有大致長方體形狀，且以使其長邊方向朝向軸11的軸向的方式而分別固定在軸11的周面上。并且，16條的第一凸片131a如圖6(a)所示那樣，從軸11的周面起的突出高度Hl全部相等地形成，且如圖5所示那樣，該突出高度Hl設定得比螺紋12的突出高度Hf低。第二攪拌器132如圖6(b)所示那樣，具有從軸11的周面向徑向突出設置，且沿著周向以規定間隔設置的10條的第二凸片132a。該第二凸片132a也如圖4所示，具有大致長方體形狀，且以使其長邊方向朝向軸11的軸向的方式而分別固定在軸11的周面上。另夕卜，10條的第二凸片132a如圖6(b)所示那樣，從軸11的周面起的突出高度H2全部相等地形成。并且，該第二凸片132a的突出高度H2如圖5所示那樣，設定得與第一凸片131a的突出高度Hl大致相等，且比螺紋12的突出高度Hf低。第三攪拌器133如圖6(c)所示那樣，具有從軸11的周面向徑向突出設置，且沿著周向以規定間隔設置的5條的第三凸片133a。該第三凸片133a也如圖4所示，具有大致長方體形狀，且以使其長邊方向朝向軸11的軸向的方式而分別固定在軸11的周面上。另外，5條的第三凸片133a也如圖6 (c)所示那樣，從軸11的周面起的突出高度H3全部相等地形成。并且，該第三凸片133a的突出高度H3如圖5所示那樣，設定得與第一凸片131a的突出高度Hl及第二凸片132a的突出高度H2大致相等，且比螺紋12的突出高度Hf低。這樣，將第一攪拌器131 第三攪拌器133所分別具有的第一凸片131a 第三凸片133a的條數設定為從軸向后端側的第三攪拌器133朝向軸向前端側的第一攪拌器131增加。更具體而言，在將位于軸向最后端側的第三攪拌器133所具有的第三凸片133a的條數設為N時，將位于次之軸向后端側的第二攪拌器132所具有的第二凸片132a的條數設定在比I. 5N多且比2. 5N少的范圍內。在本實施方式中，通過將第三凸片133a設定為5條(N=5)，可將第二凸片132a設定在比7. 5條(=I. 5N)多且比12. 5條(=2· 5N)少的范圍內、即10條。另外，將位于比第二攪拌器132更靠軸向前端側的第一攪拌器131所具有的第一凸片131a的條數設定為比3N多。在本實施方式中，通過將第三凸片133a設定為5條(N=5)，可將第一凸片131a設定為比15條(=3N)多的16條。另外，如圖4所示，從第一凸片131a的谷部到螺紋12的徑向前端部為止的徑向距離、即本實施方式中的螺紋12的突出高度Hf成為后述的熱塑性樹脂原料的外徑的2倍以上的尺寸。同樣地，從第二凸片132a的谷部到螺紋12的徑向前端部為止的徑向距離、及從第三凸片133a的谷部到螺紋12的徑向前端部為止的徑向距離在本實施方式中也與螺紋12的突出高度Hf大致相等，成為后述的熱塑性樹脂原料的外徑的2倍以上的尺寸。接著，關于采用本發明的實施方式所涉及的注塑成形機I來注塑成形樹脂成形品100的順序及其作用效果進行說明。首先，對于構成圖2所示的注塑單元4的料斗43，填充前述那樣的僅僅含有20重量％的強化纖維的固體狀的熱塑性樹脂原料(未圖示)。在該狀態下，當電動機45開始連結軸44的驅動時，與其連接的螺桿10開始旋轉。然后，當從料斗43對于注塑工作缸42供給熱塑性樹脂原料時，該熱塑性樹脂原料在熔融及塑化的同時，被螺紋12向軸向前端側搬運。然后，通過螺紋12而成為了熔融狀態的熱塑性樹脂被進一步地向軸向前端側搬運而到達第三攪拌器133。在此，如上所述，第三攪拌器133所具有的第三凸片133a的條數至少為5條時，在第三凸片133a彼此之間可確保較寬的間隙。因而，即便在通過了螺紋12的熱塑性樹脂中存在熔融不充分的樹脂的塊狀物的情況下，該塊狀物業不會堵塞第三凸片133a彼此之間的間隙，而是通過該間隙從而被變形或被弄碎。之后，熔融不充分的樹脂的塊狀物到達設于第三攪拌器133的軸向下游側的第二攪拌器132。在此，第二攪拌器132所具有的第二凸片132a的條數比第三攪拌器133多而達到10條時，第二凸片132a彼此之間的間隙變得比第三凸片133a窄。因而，熔融不充分的樹脂的塊狀物通過該第二凸片132a彼此之間的間隙，從而進一步地被變形或被細微地弄碎。進而，熔融不充分的樹脂的塊狀物到達設于第二攪拌器132的軸向下游側的第一攪拌器131。在此，第一攪拌器131所具有的第一凸片131a的條數比第二攪拌器132更多而達到16條，第一凸片131a彼此之間的間隙比第二凸片132a進一步地變窄。因而，熔融不充分的樹脂的塊狀物通過該第一凸片131a彼此之間的間隙，從而進一步地被變形或被細微地弄碎。這樣，在從第三攪拌器133經由第二攪拌器132而通過第一攪拌器131的期間，熔融不充分的樹脂的塊狀物被細微地弄碎，由此可促進熱塑性樹脂中的強化纖維的分散。另外，如上所述，第一攪拌器131 第三攪拌器133分別所具有的第一凸片131a 第三凸片133a的突出高度Hl H3全部設定得比螺紋12的突出高度Hf低。因而，即便螺紋12的徑向前端部接近到與注塑工作缸42的內壁面421接觸的程度，在第一凸片131a 第三凸片133a的徑向前端部與注塑工作缸42的內壁面421之間也可確保較寬的間隙。由此，即便熱塑性樹脂進入第一凸片131a 第三凸片133a與注塑工作缸42的內壁面421之間，也能夠防止強化纖維受到較大的剪切力而過大折損的情況。之后，通過了攪拌器13的熔融狀態的熱塑性樹脂到達圖3所示的擋圈16。此時，擋圈16由于熔融狀態的熱塑性樹脂而被壓靠于螺桿尖端15。由此，在軸11與擋圈16之間產生間隙。熔融狀態的熱塑性樹脂通過該軸11與擋圈16之間的間隙、圖4所示的擋圈16與小徑軸14之間的間隙(未圖示)、及圖I所示的擋圈16與注塑工作缸42之間的間隙，而積存在注塑工作缸42的前端部。另一方面，與這樣的注塑單元4的動作相匹配地，構成模具單元3的可動模具32在溫度控制裝置的控制之下，被預先溫度調整為熱塑性樹脂的熱變形溫度以下的溫度。然后，當從液壓配管47對于工作油工作缸411供給工作油(未圖示)時，活塞46在工作油工作缸411的內部向模具單元3側移動，與其相伴，螺桿10在注塑工作缸42的內部沿著軸向前進。此時，靠壓于螺桿尖端15的擋圈16沿著軸向即向軸11側移動，并與軸11抵接，由此關閉軸11與擋圈16之間的間隙，防止熔融狀態的熱塑性樹脂通過該間隙而向軸11側逆流的情況。由此，積存于注塑工作缸42的前端部的熔融狀態的熱塑性樹脂被螺桿10按壓而注塑，并向模具單元3的腔室2填充。通過將該擋圈16的軸向的移動行程設為強化纖維的所期望的重量平均纖維長以上，由此能夠將成形品中的殘存纖維的重量平均纖維長設為所期望的長度以上。然后，在該熱塑性樹脂冷卻固化之后，通過使可動模具32從固定模具31離開，由此將成形品取出。此時，注塑動作并不是由液壓實現的驅動，而可以是由電動馬達與滾珠絲杠的組合等所實現的電動驅動。需要說明的是，在使熱塑性樹脂冷卻固化之際，如上所述，對于預先加熱為熱塑性樹脂的熱變形溫度以上的模具而言，在填充熱塑性樹脂之后或填充之中，使模具的加熱停止，然后開始模具的冷卻是最佳的。根據這樣的順序，所注塑的熱塑性樹脂在與模具的表面接觸之際不立即開始固化，故熔融狀態的熱塑性樹脂覆蓋成形品的表面的強化纖維，從而能夠進一步地反復且精度良好地防止強化纖維的露出。在此，在本發明中，將含有長度為2mm以上且20mm以下的強化纖維的熱塑性樹脂塑化混煉至重量平均纖維長為Imm以上且3mm以下的程度，故可提高強化纖維的分散并且可促進纖維束的開放。因而，即便可動模具32的溫度比熱塑性樹脂的熱變形溫度低，熱塑性樹脂的溫度也能夠充分地上升，從而能夠防止在樹脂成形品100的表面上露出強化纖維的情況。需要說明的是，第一攪拌器131 第三攪拌器133分別所具有的第一凸片131a 第三凸片133a的形狀或尺寸不局限于本實施方式，而能夠適當地進行設計變更。例如，本實施方式所示的第一凸片131a 第三凸片133a設置在與攪拌器13的中心軸平行的方向上，但也可以相對于中心軸而向與螺紋12相同的方向傾斜設置。也就是說，通過使第一凸片131a 第三凸片133a向與螺紋12相同的方向傾斜，在第一凸片131a 第三凸片133a中也與螺紋12同樣地具備樹脂搬運力，因此，能夠降低從螺桿10噴出的熱塑性樹脂的流動阻力(相當背壓)。由此，能夠使作為螺桿10整體的樹脂噴出能力(塑化能力)提高，從而能夠縮短強化纖維在螺桿10內被混煉及攪拌的時間(塑化時間)，由此可有效抑制強化纖維的折損。另外，第一凸片131a 第三凸片133a的條數在從軸向后端側朝向軸向前端側增加，且在滿足前述的關系的范圍內能夠任意地變更。(實施例)
接著，關于本發明的實施例進行說明。本申請人關于使下述所示的條件適當變化的多個實施例，使用含有強化纖維的熱塑性樹脂來進行注塑成形，并對每個實施例確認了成形品的品質。(I)使用的注塑成形機三菱重工塑料技術株式會社制1050em-100、螺桿直徑90mm(2)螺桿的類型(a)類型I :帶有前端部攪拌器的單一螺紋螺桿[參考圖3至圖6](b)類型2 :單純單一螺紋螺桿[參考圖7(a)](與類型3比較，外徑沿著軸向急激地增加)(c)類型3 :含有長纖維樹脂成形用緩壓縮型螺桿[參考圖7(b)](與類型2比較， 外徑沿著軸向平緩地增加)(3)使用的熱塑性樹脂原料聚丙烯(PP)(4)強化纖維玻璃纖維或者碳纖維(5)強化纖維的含有率20重量％或者30重量％(6)熱塑性樹脂原料所含有的強化纖維的纖維長10mm、20mm、或者25mm(7)成形品的形狀外形 IOOOmmX300mmX 15mm⑶成形溫度230°C(9)熱塑性樹脂原料的預熱溫度80°C(10)塑化時背壓0. 5MPa、5MPa、20MPa(11)強化纖維的重量平均纖維長從成形品的任意的部位中切出80mm見方的正方形狀的評價對象區域。然后，對該評價對象區域在熱塑性樹脂的分解溫度以上的溫度下加熱規定時間，并將樹脂成分灰化除去，由此僅僅形成為強化纖維。之后，使僅僅形成為強化纖維的評價對象區域在適當的液媒中分散，采用圖像處理等來計測700 1000根的強化纖維的長度。然后，根據計測到的各個強化纖維的長度，采用下式來算出重量平均纖維長。其中，式中的Li是指計測到的強化纖維的纖維長，Qi是指作為纖維長Li的強化纖維的根數。[重量平均纖維長]=(ΣQi X Li2) /(EQiXLi)(12)強化纖維的分散度當纖維的分散度差時，在成形品表面露出纖維束，故纖維的分散度評價因成形品的外觀狀態的不同而通過A、B、C來評價。A :在成形品表面沒有纖維束的露出，成形品表面的光澤度高。B :在成形品表面沒有纖維束的露出，但成形品表面的光澤度低。C :在成形品表面的至少一部分上露出纖維束。在此，以下的表I及表2表示關于各實施例及比較例的試驗結果。[表I]
權利要求
1.一種車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品，使用前端部設有沿著徑向突出的攪拌器的螺桿，對含有強化纖維的熱塑性樹脂原料進行注塑成形而成，其中， 強化纖維的含有率為20重量％以上，且規定尺寸的評價對象區域中的強化纖維的重量平均纖維長為Imm以上且3mm以下。
2.如權利要求I所述的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品，其中， 所述強化纖維的長度為2mm以上且20mm以下。
3.如權利要求I或2所述的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品，其中， 所述評價對象區域在俯視觀察下為大致正方形，且其一邊的長度為20mm以上。
4.如權利要求I 3中任一項所述的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品7其中7 將從所述螺桿注塑出的熱塑性樹脂填充于被預先溫度調整為所述熱塑性樹脂的熱變形溫度以下的溫度的模具中，之后，進行冷卻固化。
5.如權利要求I 3中任一項所述的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品7其中7 將模具預先加熱為所述熱塑性樹脂的熱變形溫度以上的溫度，在將從所述螺桿注塑出的熱塑性樹脂填充于所述模具之后或在填充之中，使所述模具的加熱停止，然后開始所述模具的冷卻，由此使熱塑性樹脂冷卻固化。
6.如權利要求I 5中任一項所述的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品7其中7 所述熱塑性樹脂的基體樹脂為聚烯烴系樹脂或者聚酰胺系樹脂。
7.如權利要求I 6中任一項所述的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品7其中7 所述強化纖維包含玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、天然纖維中的至少一種。
全文摘要
本發明所涉及的車輛結構構件用或飛機結構構件用的樹脂成形品通過使用前端部設有沿著徑向突出的攪拌器的螺桿，來對含有強化纖維的熱塑性樹脂原料進行注塑成形而成。該注塑成形品中，強化纖維的含有率為20重量％以上，且規定尺寸的評價對象區域中的強化纖維的重量平均纖維長為1mm以上且3mm以下。
文檔編號B29C45/00GK102985244SQ201080067599
公開日2013年3月20日 申請日期2010年11月8日 優先權日2010年11月8日
發明者苅谷俊彥, 戶田直樹, 信田宗宏 申請人:三菱重工塑膠科技有限公司