注射成型方法以及注射成型裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含有強化纖維的樹脂的注射成型方法。
【背景技術】
[0002]因含有強化纖維而提高強度的纖維強化樹脂的成型品以各種用途而被使用。通過注射成型而獲得該成型品時，在塑化裝置即缸體內，通過螺桿的旋轉將熱塑性樹脂進行熔融，并對此混煉纖維之后注射到注射成型裝置的模具中。
[0003]為了通過強化纖維而獲得提高強度的效果，希望強化纖維均勻地分散于樹脂中。為了發揮均勻地分散的效果而將混煉的條件設為嚴格即可，但這樣反而提高對混煉物的剪切力，由此導致強化纖維被切斷。因此，有可能導致成型后的纖維長度比最初的纖維長度大幅變短，所獲得的纖維強化樹脂成型品有可能無法滿足所希望的特性(專利文獻I)。從而，需要選擇在混煉時可獲得適當的剪切力的注射成型條件。
[0004]并且，在塑化工序中，為了防止纖維的切斷而提出一種具備缸體和螺桿的塑化裝置，所述缸體中分別設有用于對缸體供給熱塑性樹脂原料的供給口、用于供給纖維材料的供給口、以及用于去除包含在樹脂中的氣體成分的排出口(專利文獻2)。
[0005]在纖維強化樹脂的塑化工序中的纖維的切斷主要是在塑化裝置的前半部，即樹脂顆粒的供給部及壓縮部產生，在塑化裝置中，在熱塑性樹脂充分熔融的壓縮部之后設置纖維材料的供給口。
[0006]以往技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利公開2012-56173號公報
[0009]專利文獻2:日本專利公開平3-76614號公報
[0010]發明的概略
[0011]發明要解決的技術課題
[0012]本發明人通過選擇注射成型條件以及所添加的強化纖維的規格來確認能夠將強化纖維以相應的程度均勻地分散。另一方面，尤其，在類似于專利文獻2所示出的塑化裝置的、利用分別各自具有用于供給熱塑性樹脂原料的供給口和用于供給纖維材料的供給口的缸體及螺桿的成型中，驗證了強化纖維的含量比均勻分散的其他區域明顯少的區域在纖維強化樹脂成型品的非特定部位產生。在一個成型品內，若強化纖維的含量的分布不均，則局部會產生強度低的部位，該成型品有可能無法獲得設計上的強度，并且在冷卻固化時樹脂的收縮程度不穩定，有可能產生較大的翹曲或縮痕等成型不良。
[0013]本發明提供的是防止或抑制強化纖維的含量不均，且可獲得穩定的成型質量的樹脂材料的注射成型方法。
[0014]用于解決技術課題的手段
[0015]本發明人等經過對強化纖維的含量明顯少的區域所產生的原因進行調查，結果發現與熱塑性樹脂熔融后的注射工序有關。即，在注射工序中，在保持螺桿的旋轉停止的狀態下使螺桿前進，以使包含強化纖維的熔融樹脂朝向模具吐出。通常，強化纖維從設置在塑化裝置即缸體上部的料斗供給，但由于螺桿的旋轉停止，因此強化纖維因自重而在螺桿的螺紋之間的槽內朝下方通過自由落體而移動。然而，強化纖維在原料料斗內容易纏繞。尤其，當纖維長度為2mm以上時，開始出現不易進行自由落體的傾向，當纖維長度為4mm以上時，若強化纖維填滿于料斗內，則強化纖維不易朝向螺桿槽內進行自由落體。因此，在因螺紋以高速通過而封閉料斗孔的注射工序中纖維無法落到螺桿內。并且，即使強化纖維通過以高速通過的螺紋之間后落到螺桿槽內，也由于在螺紋之間的槽內附著有熔融的樹脂，因此熔融樹脂會造成阻力，強化纖維不易朝下方移動。從而，在注射工序期間，在螺紋之間的槽的下方區域產生強化纖維的含量少的區域。
[0016]于是，所完成的本發明為一種注射成型方法，其具備:缸體，在前側形成有吐出噴嘴；單軸螺桿，以能夠旋轉的方式設置于缸體的內部；及纖維供給裝置，將強化纖維填充于缸體內，將強化纖維和樹脂原料分別供給且比樹脂原料更靠近前側供給強化纖維的同時進行注射成型，所述注射成型方法的特征在于，具備:塑化工序，通過使螺桿正向旋轉的同時進行后退，將樹脂原料進行熔融，并且將強化纖維混煉于所熔融后的樹脂原料中，從而獲得規定量的混煉物；及注射工序，通過使螺桿前進，使混煉物從吐出噴嘴吐出，在注射工序中，將強化纖維供給到缸體內。
[0017]本發明在注射工序中，與原料料斗內或螺桿槽內的狀態無關，以強化纖維進入螺桿槽內的方式將強化纖維供給到螺桿內，因此，即使在供給長度為2_以上的強化纖維時，也能夠減少強化纖維量較少的螺桿槽的區域。
[0018]在本發明的注射工序中，優選使螺桿正向旋轉或者反向旋轉。
[0019]在注射工序中，當供給強化纖維時，使螺桿正向旋轉或反向旋轉，因此能夠使位于螺桿的下方的螺桿槽部調換相位并對置于排出孔。由此，即使在螺桿槽表面附著有樹脂，也能夠將強化纖維填充于螺桿整周。并且，由于通過螺桿的旋轉而能夠搬送滯留在下方的熔融樹脂，因此在螺桿的下方能夠形成填充強化纖維的間隙，從而能夠使強化纖維朝下方區域移動。
[0020]在本發明的注射工序中，為了將纖維填充于在供給強化纖維的排出孔的下方通過的螺桿槽的整個區域整周，將強化纖維連續地填充于排出孔下方的螺桿槽是有效的。于是，在本發明的注射成型方法中提供以下第I方法和第2方法。
[0021]優選在第I方法中，在缸體的主體部具備從外周面向內周面貫穿的排出孔，以便在比樹脂原料更靠近前側供給強化纖維，在注射工序中，設定螺桿的反轉速度，以使在排出孔的投影區域中螺桿的螺紋的移動成為螺紋的I個導程長度的量以下。
[0022]其理由是因為在注射工序中，若該投影區域中的螺紋移動超過螺紋的I個導程長度的量，則在螺桿槽內不能對置于排出孔，產生未填充強化纖維的區域。
[0023]并且，優選第2方法在注射工序中，設定螺桿的后退速度及螺桿的反轉速度，以使基于螺桿的反向旋轉的螺桿槽的前進速度的角度Θ 2與螺桿的螺紋的導程角ΘI一致。
[0024]在排出孔的投影區域，若螺桿的螺紋在排出孔的投影區域中的相對位置不在相同位置移動，則螺桿成為邊旋轉邊移動的狀態，以使通過排出孔下方的螺桿槽整周對置于排出孔，因此能夠消除在螺桿槽內未填充有強化纖維的區域。
[0025]并且，在本發明的注射工序中，也優選在與塑化工序中的螺桿的轉速相同的條件下，使螺桿反向旋轉。
[0026]這是因為能夠進行不增加螺桿轉速的設定項的簡單的控制。
[0027]這些優選方式當然也能夠適用于以下注射成型裝置。
[0028]本發明也能理解為一種如下注射成型裝置，其具備:缸體，在前側形成有吐出噴嘴；單軸螺桿，以能夠旋轉的方式設置在缸體的內部；纖維供給部，將強化纖維填充于缸體內；樹脂供給料斗，設置在比纖維供給部更靠近后側，并將樹脂原料供給到缸體內。
[0029]該注射成形裝置的特征在于，進行如下工序:塑化工序，通過使螺桿正向旋轉的同時進行后退，將樹脂原料進行熔融，并且將強化纖維混煉于熔融后的樹脂原料中，從而獲得規定量的混煉物；及注射工序，通過使螺桿前進，使混煉物從吐出噴嘴吐出，在注射工序中，將強化纖維供給到缸體內。
[0030]發明效果
[0031]根據本發明，在注射工序中也將強化纖維供給到缸體內，因此能夠減少強化纖維量較少的螺桿槽的區域。從而，根據本發明能夠防止在成型品內產生強化纖維的含量較少的區域。并且，由此能夠獲得穩定的成型質量。
【附圖說明】
[0032]圖1是表示本實施方式所涉及的注射成型裝置的結構的圖。
[0033]圖2是示意地表示本實施方式中的注射成型的各順序的樹脂的熔融狀態的圖，圖2(a)表示塑化開始初期，圖2(b)表示塑化結束時，圖2(c)表示注射結束時及圖2(d)表示用于下一次循環的塑化開始時。
[0034]圖3是示意地表示以往的注射成型的順序的樹脂的熔融狀態的圖，圖3 (a)表示對應于圖2(c)的注射結束時，圖3(b)為表示注射時的問題的圖，圖3(c)表示對應于圖2(d)的塑化開始時。
[0035]圖4表示本實施方式中的注射成型，圖4(a)對應于圖3的(b)，圖4(b)為說明本實施方式中的優選的螺桿槽的前進速度的圖。
[0036]圖5表示本實施方式的測量單元的概略結構，圖5(a)表示未測量狀態，圖5 (b)表示測量狀態。
[0037]圖6 (a)表示壓力管理信息，圖6 (b)表示纖維含量-粘度信息。
[0038]圖7是表示本實施方式所涉及的塑化單元的例子的圖。
【具體實施方式】
[0039]以下，根據附圖所示的實施方式，對本發明進行詳細的說明。
[0040][第I實施方式]
[0041]如圖1所示，本實施方式所涉及的注射成型機I具備:合模單元100 ;塑化單元200 ;及控制所述單元的動作的控制部50。
[0042]合模單元100具備:固定模板105，固定設置在基架101上，且安裝有定模103 ;可動模板111，通過液壓缸113的作動，在軌道或滑動板等滑動部件107上向圖中左右方向移動，且安裝有動模109 ;多個連桿115，連結固定模板105與可動模板111。在固定模板105上設置有與各連桿115同軸的合模用液壓缸117，各連桿115的一端連接于該液壓缸117的柱塞119。
[0043]這些各要件按照控制部50的指示進行必要的動作。
[0044]合模單元100的概略動作如下。
[0045]首先，通過模開閉