本發(fā)明涉及包含強化纖維的樹脂的注射成型。

背景技術(shù)：

通過含有強化纖維而提高了強度的纖維強化樹脂的成型品被用于各種用途。該成型品通過向注射成型機的模具內(nèi)注射在形成增塑裝置的缸體內(nèi)通過螺桿的旋轉(zhuǎn)而被熔融了的熱塑性樹脂和強化纖維的混合物來制作。

為了獲得基于強化纖維實現(xiàn)的強度提高的效果，期望強化纖維均勻地分散在樹脂中。

對此，在專利文獻1中公開了一種注射成型的螺桿，在上游側(cè)的與螺桿基部對應(yīng)的位置一同供給已分別準(zhǔn)備好的樹脂原料和強化纖維來進行增塑熔融，該螺桿分別具有一處供給部、壓縮部、計量部，且在前端具備攪拌器，通過該螺桿來實現(xiàn)熔融樹脂和強化纖維的混煉、分散。

另外，在專利文獻2中提出了在螺桿的計量部或者比計量部靠下游側(cè)的位置設(shè)置使軸徑大于其他部分而減小了熔融樹脂和強化纖維的混合物的通過截面積的原料壓縮部的方案。在該原料壓縮部中，欲通過對從上游側(cè)送來的該混合物急劇地進行壓縮來施加剪切力，從而實現(xiàn)熔融樹脂內(nèi)的強化纖維的混合、分散的促進。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平8-156055號公報

專利文獻2：日本特開2002-248664號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

所供給的強化纖維成束地到達缸體的內(nèi)部，但為了使強化纖維均勻地分散，將該纖維束開纖是很重要的。

然而，在專利文獻1中，由于螺桿的壓縮部處的樹脂壓縮壓力，導(dǎo)致成束的纖維受到擠壓而牢固地收緊。因此，即便施加基于螺桿的旋轉(zhuǎn)的剪切力以及基于前端攪拌器的位置置換等，纖維束也難以開纖，在最終得到的成型品中混入有纖維束，由此導(dǎo)致成型品的品質(zhì)不良。另外，若混合物中殘留有開纖不足的纖維束，則在朝向模具的模腔注射混合物時，纖維束會堵塞口徑小的流路即噴嘴的注射口的一部分而形成流動阻力。在該情況下，向模腔進行填充時需要過大的高壓，并且混合物的填充時的流動速度也會下降，因此，無法充分地向模腔填充混合物，導(dǎo)致成型品形狀的一部分缺損了的填充不足的成型不良。

另外，在專利文獻2中也同樣，在穿過通過截面積小的原料壓縮部的過程中，纖維受到擠壓而牢固地收緊，即便在原料壓縮部處受到剪切力，開纖也未充分地進行。因此，在專利文獻2中，也在成型品中混入有纖維束，而導(dǎo)致成型品的品質(zhì)不良。另外，尤其是，在專利文獻2中，在螺桿的下游側(cè)具備防回流閥，但通常防回流閥的內(nèi)部的熔融樹脂流路較窄，因此，若混合物中殘留有開纖不足的纖維束，則纖維束可能會堵住流路的一部分而發(fā)生堵塞。在該情況下，有可能產(chǎn)生增塑能力下降或者不能增塑(不能夠計量)的狀態(tài)。此外，有時在注射時的防回流閥的流路封閉部夾有纖維束而發(fā)生流路封閉不良，從而無法防止混合物向螺桿側(cè)的回流。在該情況下，增塑計量為規(guī)定量的熔融樹脂會減量，因此，發(fā)生成型品形狀的一部分缺損了的填充不足的成型不良。

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種即便纖維受到擠壓而牢固地收緊也能夠推進其開纖的注射成型方法。

另外，本發(fā)明的目的在于，提供一種適于這種注射成型方法的注射成型機的螺桿以及注射成型機。

用于解決課題的方案

本發(fā)明人想到，對纖維束與熔融樹脂的混合物施加壓縮之后進行減壓，由此使纖維束產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，并且使熔融樹脂產(chǎn)生巴拉斯效應(yīng)，從而使混合物膨脹，然后通過螺桿的旋轉(zhuǎn)進行混煉來推進纖維束的開纖。

即，本發(fā)明的注射成型方法的特征在于，具備：增塑工序，在該增塑工序中，向具備能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心進行旋轉(zhuǎn)、且能夠沿著旋轉(zhuǎn)軸進行前進及后退的螺桿的缸體，供給固體狀的樹脂原料和強化纖維，且使螺桿正轉(zhuǎn)，由此生成強化纖維與熔融樹脂的混合物；以及注射工序，在該注射工序中，朝向模具的模腔注射強化纖維與熔融樹脂的混合物，在增塑工序中，在設(shè)置于螺桿的旋轉(zhuǎn)軸方向上的至少一部分的縮頸區(qū)域中，與比該縮頸區(qū)域靠上游側(cè)的位置相比，對強化纖維與熔融樹脂的混合物施加較強的壓縮力，接著，在通過了縮頸區(qū)域的下游側(cè)的減壓區(qū)域中使該混合物減壓，然后，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)對混合物進行混煉。

在本發(fā)明的增塑工序中，固體狀的樹脂原料與強化纖維在比縮頸區(qū)域靠上游側(cè)的位置處被供給，在到達縮頸區(qū)域為止的期間，能夠生成強化纖維與熔融樹脂的混合物。

在本發(fā)明的注射成型方法中，螺桿具備：縮頸部，其設(shè)置于生成的混合物所通過的至少一部分的區(qū)域，且與比該一部分的區(qū)域靠上游側(cè)的螺桿的軸徑d1相比，該縮頸部的外徑d2擴大；減壓部，其在下游側(cè)與縮頸部相連，且與縮頸部的外徑d2相比，該減壓部的軸徑d3縮??；以及混煉部，其與減壓部的下游端相連，用于混煉混合物，在該情況下，能夠?qū)⒖s頸區(qū)域設(shè)置在缸體的內(nèi)部的、縮頸部的周圍，將膨脹區(qū)域設(shè)置在缸體的內(nèi)部的、減壓部的周圍，將混煉部設(shè)置在缸體的內(nèi)部的、膨脹區(qū)域的周圍。

該螺桿優(yōu)選為，軸徑d3與外徑d2之比(軸徑d3/外徑d2)為0.5～0.95。

另外，就該螺桿而言，能夠使減壓部的軸徑d3小于比縮頸部靠上游側(cè)的螺桿的軸徑d1。

另外，本發(fā)明的注射成型機的螺桿用于對熔融樹脂與強化纖維的混合物進行注射成型而得到纖維強化樹脂，其特征在于，具備：熔融部，其對固體狀的樹脂原料進行增塑熔融而生成熔融樹脂與強化纖維的混合物；縮頸部，其設(shè)置于生成的混合物所通過的至少一部分的區(qū)域，與比該一部分的區(qū)域靠上游側(cè)的螺桿的軸徑相比，該縮頸部的外徑擴大；減壓部，其在下游側(cè)與縮頸部相連，與縮頸部的外徑相比，該減壓部的軸徑縮小；以及混煉部，其與減壓部的下游端相連，且通過螺桿的旋轉(zhuǎn)進行混煉。

在該螺桿中，優(yōu)選的是，縮頸部形成為外徑在整周范圍內(nèi)比螺桿的軸徑擴大的環(huán)狀方式。另外，優(yōu)選的是，該縮頸部具備主螺紋以及設(shè)定為外徑小于主螺紋的外徑的副螺紋，副螺紋設(shè)定為導(dǎo)程角大于主螺紋的導(dǎo)程角，且其兩端相對于主螺紋被閉塞。

另外，本發(fā)明的注射成型機用于對纖維強化樹脂進行注射成型，其具備：缸體，其設(shè)置有排出噴嘴；以及螺桿，其以能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心進行旋轉(zhuǎn)且能夠沿著旋轉(zhuǎn)軸進行前進及后退的方式設(shè)置于缸體的內(nèi)部，所述注射成型機的特征在于，螺桿具備：熔融部，其對固體狀的樹脂原料進行增塑熔融而生成熔融樹脂與強化纖維的混合物；縮頸部，其設(shè)置于生成的混合物所通過的至少一部分的區(qū)域，且與比該一部分的區(qū)域靠上游側(cè)的螺桿的軸徑相比，該縮頸部的外徑擴大；減壓部，其在下游側(cè)與縮頸部相連，且與縮頸部的外徑相比，該減壓部的軸徑縮??；以及混煉部，其與縮頸部的下游端相連，且通過螺桿的旋轉(zhuǎn)來混煉從縮頸部排出的混合物。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，通過施加壓縮后進行減壓，從而使纖維束產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，并且使熔融樹脂產(chǎn)生巴拉斯效應(yīng)，由此，在使混合物膨脹而破壞纖維束的束縛之后，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)進行混煉，由此推進纖維束的開纖。

附圖說明

圖1是示出本實施方式的注射成型機的概要結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是示意性地示出本實施方式的注射成型的各步驟中的樹脂的熔融狀態(tài)的圖，(a)示出增塑開始時，(b)示出增塑結(jié)束時，(c)示出注射結(jié)束時。

圖3的(a)放大示出圖1以及圖2所示的螺桿的縮頸部的附近，圖3的(b)示出回彈現(xiàn)象，圖3的(c)示出熔融樹脂的巴拉斯現(xiàn)象。

圖4示出能夠應(yīng)用于本實施方式的螺桿，(a)示出其一例，(b)示出另一例，(c)示出熔融樹脂的變動。

具體實施方式

以下，基于附圖所示的實施方式來詳細說明本發(fā)明。

如圖1所示，本實施方式的注射成型機1具備合模單元100、增塑單元200以及控制這些單元的動作的控制部50。

以下，對合模單元100的構(gòu)成和動作、增塑單元200的構(gòu)成和動作概要進行說明，接著，對注射成型機1進行注射成型的步驟進行說明。

[合模單元的構(gòu)成]

合模單元100具備：固定模板105，其固定設(shè)置于基座框架101上且安裝有定模103；可動模板111，其安裝有動模109，通過使液壓缸113工作而使可動模板111在導(dǎo)軌、滑動板等滑動構(gòu)件107上沿圖中左右方向移動；以及多個連接桿115，其將固定模板105與可動模板111連結(jié)。在固定模板105上與各連接桿115同軸地設(shè)置有合模用的液壓缸117，各連接桿115的一端與液壓缸117的活塞119連接。

這些各要素按照控制部50的指示進行必要的動作。

[合模單元的動作]

合模單元100的概要動作如下。

首先，通過模開閉用的液壓缸113的工作使可動模板111移動至圖中的雙點劃線的位置，而使動模109與定模103抵接。接著，使各連接桿115的外螺紋部121與設(shè)于可動模板111的對開螺母123卡合，而將可動模板111固定于連接桿115。然后，提高液壓缸117內(nèi)的可動模板111側(cè)的油室的工作油的壓力，而將定模103與動模109緊固。在這樣地進行了合模之后，從增塑單元200向模具的模腔內(nèi)注射熔融樹脂m而使成型品成型。

本實施方式的螺桿10采用的是將分別準(zhǔn)備好的熱塑性的樹脂顆粒p和強化纖維f投入到在螺桿10的上游端的附近設(shè)置的供給料斗207而進行混合的方式。但是，以下具體說明的合模單元100的構(gòu)成只不過是一例，也可以應(yīng)用其他的構(gòu)成或者進行置換。例如，在本實施方式中，示出將液壓缸113作為模開閉用的致動器，但也可以代替為使旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的機構(gòu)和伺服馬達、感應(yīng)馬達等電動馬達的組合。作為該轉(zhuǎn)換機構(gòu)，能夠使用滾珠絲杠、齒輪齒條副。另外，當(dāng)然也可以代替為基于電動驅(qū)動或液壓驅(qū)動的肘桿式合模單元。

需要說明的是，在本實施方式以及本發(fā)明中，上游以及下游以樹脂顆粒p(熔融樹脂m)以及強化纖維f被輸送的方向為基準(zhǔn)來確定。樹脂顆粒p以及強化纖維f被投入到設(shè)于上游端的供給料斗207，并從設(shè)于下游端的排出噴嘴203向模腔注射。

[增塑單元的構(gòu)成]

增塑單元200具備：筒型的加熱缸201；設(shè)置于加熱缸201的下游端的排出噴嘴203；設(shè)置于加熱缸201的內(nèi)部的螺桿10；以及被供給樹脂顆粒p和強化纖維f的供給料斗207。另外，增塑單元200具備：使螺桿10前進或后退的第一電動機209；以及使螺桿10正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的第二電動機211。這些各要素按照控制部50的指示進行必要的動作。

在螺桿10的下游側(cè)的端部(后端)與第一電動機209之間夾設(shè)有省略了圖示的負載傳感器，該負載傳感器能夠檢測螺桿10在軸向上承受的負載。基于電動機實現(xiàn)的增塑單元200根據(jù)由負載傳感器檢測到的負載，控制增塑中的螺桿10的背壓。

螺桿10成為與所謂的排氣式螺桿同樣的兩階式的設(shè)計。具體地說，螺桿10具有設(shè)于上游側(cè)的第一階21和與第一階21相連且設(shè)于下游側(cè)的第二階22，第一階21從上游側(cè)起依次具備供給部23、壓縮部24以及計量部27，第二階22從上游側(cè)起依次具備供給部25、壓縮部26以及計量部28。另外，螺桿10在第一階21與第二階22之間具備縮頸部35。需要說明的是，圖1中的右側(cè)為上游側(cè)，左側(cè)為下游側(cè)。

螺桿10在第一階21設(shè)置有第一螺紋31，在第二階22設(shè)置有第二螺紋33。

第一階21以及第二階22均設(shè)定為，供給部23、25處的螺紋間的螺桿槽相對深，壓縮部24、26處的螺紋間的螺桿槽從上游側(cè)朝向下游側(cè)逐漸變淺，計量部27、28處的螺桿槽設(shè)定得最淺。

第一階21將樹脂原料熔融而生成熔融樹脂m，并且將生成的熔融樹脂m朝向第二階22輸送，因此，期望第一階21具備確保熔融樹脂m的輸送速度以及增塑能力的功能。

為了獲得該功能，優(yōu)選將第一階21的第一螺紋31的螺紋導(dǎo)程(l1)設(shè)定為第二階22的第二螺紋33的螺紋導(dǎo)程(l2)以下，換句話說，優(yōu)選l1≤l2成立。需要說明的是，螺紋導(dǎo)程(以下僅稱為導(dǎo)程)是指前后相鄰的螺紋的間隔。作為一個指標(biāo)，第一螺紋31的導(dǎo)程l1優(yōu)選為導(dǎo)程l2的0.4～1.0倍，更優(yōu)選為0.5～0.9倍。

另外，第二螺紋33的螺紋的寬度優(yōu)選為導(dǎo)程l2的0.01～0.3倍(0.01×l2～0.3×l2)。這是因為，當(dāng)螺紋的寬度小于導(dǎo)程l2的0.01倍時，第二螺紋33的強度不夠，當(dāng)螺紋的寬度超過導(dǎo)程l2的0.3倍時，螺桿槽寬度變小，纖維掛在螺紋頂部而難以落入槽內(nèi)。

另外，除了上述的l1≤l2成立的優(yōu)選方式之外，第二階22的尤其是供給部25的一部分或全部的第二螺紋33也可以不為1條螺紋而為多條螺紋。在該情況下，從第一階21排出的熔融樹脂m分開而分別分配到由多條螺紋劃分出的螺桿槽，因此，纖維束與熔融樹脂m分別在各螺桿槽內(nèi)接觸、混合，因此，對于熔融樹脂m向纖維束的浸滲來說是有效的。

在螺桿10中，如圖3(a)所示，設(shè)置在第一階21與第二階22之間的縮頸部35被設(shè)定為，其外周的徑d2大于第一階21的計量部27的軸徑d1以及第二階22的供給部25的外徑d3。這樣，就縮頸部35的附近而言，在縮頸部35處，螺桿10的軸部的直徑與計量部27相比沿半徑方向擴徑，且在與縮頸部35相連的供給部25處，軸部的直徑縮小。而且，螺桿10被設(shè)定為，第二階22的供給部25的外徑d3小于計量部27的外徑d1。通過以該縮頸部35為邊界的上游側(cè)與下游側(cè)的各側(cè)的直徑的擴大以及縮小，能夠?qū)νㄟ^此處的強化纖維和熔融樹脂的混合物在給予了比由計量部27施加的壓縮力強的壓縮力之后進行減壓。換句話說，加熱缸201的內(nèi)部的縮頸部35的周圍成為本發(fā)明的縮頸區(qū)域，另外，加熱缸201的內(nèi)部的縮頸部35的附近處的供給部25的周圍成為本發(fā)明的減壓區(qū)域。由此，能夠使纖維束產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，并且能夠使熔融樹脂產(chǎn)生巴拉斯效應(yīng)。關(guān)于這一點之后詳述。另外，圖3省略了第一螺紋31以及第二螺紋33的記載。

[增塑單元的動作]

增塑單元200的概要的動作如下。需要說明的是，參照圖1進行說明。

當(dāng)設(shè)置于加熱缸201的內(nèi)部的螺桿10進行旋轉(zhuǎn)時，從供給料斗207供給來的由熱塑性樹脂構(gòu)成的顆粒(樹脂顆粒p)和強化纖維f被朝向加熱缸201的下游端的排出噴嘴203輸送。在該過程中，樹脂顆粒p成為熔融樹脂m。在熔融樹脂m與強化纖維f混合之后，向形成于合模單元100的定模103與動模109之間的模腔注射規(guī)定的量。需要說明的是，當(dāng)然也伴隨如下那樣的螺桿10的基本動作：伴隨著樹脂顆粒p的熔融，螺桿10一邊受到背壓一邊后退，然后再前進，由此進行注射。另外，為了實現(xiàn)樹脂顆粒p的熔融而在加熱缸201的外側(cè)設(shè)置加熱器等，也可以應(yīng)用其他構(gòu)成或者置換。

[注射成型的步驟]

具備以上要素的注射成型機1按照以下的步驟進行注射成型。

眾所周知，注射成型具備：使動模109與定模103閉合并以高壓進行合模的合模工序；在加熱缸201內(nèi)對樹脂顆粒p進行加熱、熔融而使其增塑的增塑工序；將增塑了的熔融樹脂m向由動模109和定模103形成的模腔注射、填充的注射工序；進行冷卻直至填充到模腔的熔融樹脂m固化的保持工序；打開模具的開模工序；以及將在模腔內(nèi)冷卻固化了的成型品取出的取出工序，按序或者使一部分并行地實施上述各工序，從而完成一個循環(huán)的注射成型。

接下來，參照圖2，對以上工序中的與本實施方式相關(guān)的增塑工序和注射工序的概要進行說明。

[增塑工序]

在增塑工序中，從與加熱缸201的上游側(cè)的供給料斗207對應(yīng)的供給口供給樹脂顆粒p以及強化纖維f。開始增塑的最初，螺桿10位于加熱缸201的下游，使螺桿10從該初始位置一邊旋轉(zhuǎn)一邊后退(圖2的(a)“增塑開始”)。通過使螺桿10旋轉(zhuǎn)，從而被供給到螺桿10與加熱缸201之間的樹脂顆粒p受到剪切力而一邊被加熱一邊逐漸地熔融，并朝向下游輸送。需要說明的是，在本發(fā)明中，將增塑工序中的螺桿10的旋轉(zhuǎn)(朝向)設(shè)為正轉(zhuǎn)。伴隨著螺桿10的旋轉(zhuǎn)，強化纖維f在熔融樹脂m中混煉、分散，并與熔融樹脂m一起被向下游輸送。當(dāng)繼續(xù)供給樹脂顆粒p、強化纖維f且繼續(xù)使螺桿10旋轉(zhuǎn)時，熔融樹脂m與強化纖維f一起被向加熱缸201的下游側(cè)輸送，并且積存于比螺桿10靠下游側(cè)的位置。通過積存于螺桿10的下游的熔融樹脂m的樹脂壓力與抑制螺桿10的后退的背壓之間的平衡，使螺桿10后退。然后，在計量到積存了一次注射所需的量的熔融樹脂m時，停止螺桿10的旋轉(zhuǎn)以及后退(圖2的(b)“增塑結(jié)束”)。

圖2將樹脂(樹脂顆粒p、熔融樹脂m)和強化纖維f的狀態(tài)分為“未熔融樹脂”、“樹脂熔融”、“纖維分散”以及“纖維分散結(jié)束”這四個階段來表示。在“增塑結(jié)束”的階段，比螺桿10靠下游的“纖維分散結(jié)束”表示在熔融樹脂m中分散有強化纖維f而供注射的狀態(tài)，“纖維分散”表示被供給來的強化纖維f伴隨著螺桿10的旋轉(zhuǎn)而分散于熔融樹脂m。另外，“樹脂熔融”表示樹脂顆粒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仍殘留有熔融不足的樹脂的狀態(tài)，表示未達到全部熔融。但是，在“纖維分散結(jié)束”的區(qū)域，有時存在強化纖維f不均勻的情況。

[縮頸部35中的變動]

在該增塑工序中，在熔融樹脂m與強化纖維f的混合物(以下有時僅稱為混合物)通過縮頸部35的過程中，產(chǎn)生前述的回彈現(xiàn)象和巴拉斯效應(yīng)。以下，參照圖3的(b)、(c)進行說明。

在第一階21，強化纖維f在增塑熔融后的熔融樹脂m中混煉并使纖維束在一定程度上分散，強化纖維f與熔融樹脂m一起流入到與第一階21相連的縮頸部35，通過縮頸部35后向第二階22的供給部25流入。換句話說，混合物在縮頸區(qū)域被壓縮之后到達減壓區(qū)域。并且，該減壓區(qū)域?qū)τ诨旌衔飦碚f成為膨脹環(huán)境。

當(dāng)著眼于混合物中含有的強化纖維f時，對于從縮頸部35與熔融樹脂m一起向膨脹環(huán)境排出的纖維束而言，由于在縮頸部35中急劇受到壓縮力之后被減壓，因此產(chǎn)生回彈現(xiàn)象。圖3的(b)以將強化纖維f模型化為簡單的線段的方式示出該情形。

在比縮頸部35靠上游側(cè)的位置，由于構(gòu)成纖維束b的強化纖維f發(fā)生彎曲等而使纖維束b相互具有規(guī)定的間隙，但當(dāng)?shù)竭_縮頸部(縮頸區(qū)域)35時，由于受到壓縮力，各個強化纖維f受到擠壓，從而纖維束b收緊。但是，當(dāng)通過縮頸部35而到達供給部25的周圍的減壓區(qū)域時，各個強化纖維f產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，由此，構(gòu)成纖維束b的被束縛的各個強化纖維f的間隙變寬，能夠形成容易將纖維束開纖的狀態(tài)。需要說明的是，圖3的(b)將徑向上的回彈現(xiàn)象以模型化的方式示出，但實際上，在周向上也同樣產(chǎn)生回彈現(xiàn)象。

另外，當(dāng)著眼于通過縮頸部35的熔融樹脂m時，熔融樹脂m由于具有粘彈性，因此產(chǎn)生巴拉斯效應(yīng)。圖3的(c)以將熔融樹脂m模型化為箭頭的方式示出該情形。在比縮頸部35靠上游側(cè)的位置輸送來的熔融樹脂m在通過縮頸部(縮頸區(qū)域)35時受到壓縮力，因此，與上游側(cè)相比進行收縮。需要說明的是，箭頭的間隔表示收縮、膨脹。在被壓縮后到達供給部25的周圍的減壓區(qū)域、即膨脹環(huán)境時，熔融樹脂m通過巴拉斯效應(yīng)而發(fā)生膨脹。

另外，強化纖維f在熔融樹脂m中浮游并附著于熔融樹脂m，因此，伴隨著巴拉斯效應(yīng)帶來的熔融樹脂m的膨脹，熔融樹脂m中含有的構(gòu)成纖維束的各個強化纖維f在所附著的熔融樹脂m的膨脹下被拉伸，纖維束之間的間隙變寬，因此，纖維束容易開纖，并且，熔融樹脂m侵入到該間隙中而防止變寬了的纖維間的間隙再次粘結(jié)，且熔融樹脂m所產(chǎn)生的剪切力也容易傳輸?shù)酱嬖谟诶w維束的內(nèi)部的強化纖維f。

如以上所述，由于回彈現(xiàn)象以及巴拉斯效應(yīng)的疊加效果，成為容易開纖的狀態(tài)的強化纖維f與熔融樹脂m的混合物在通過第二階22的供給部25、壓縮部26以及計量部28時，通過螺桿旋轉(zhuǎn)，在螺桿槽內(nèi)一邊進行充分的回旋、位置置換一邊受到各個方向的剪切力而被混煉，由此能夠促進纖維束的開纖，能夠防止因纖維的開纖不良、注射時的填充不良而導(dǎo)致的成型不良、增塑時的計量不良。

如以下說明的那樣，混合物通過縮頸部35時產(chǎn)生的效果因在正交的兩個方向上施加剪切力而變得顯著。

換句話說，如圖3的(a)所示，在通過縮頸部35時，向強化纖維束施加的剪切力為，因熔融樹脂m的流動而產(chǎn)生的螺桿10的旋轉(zhuǎn)軸c的方向上的剪切力qh和與旋轉(zhuǎn)軸c正交的方向上的剪切力qv這樣的相互獨立的方向上的剪切力。因此，無論熔融樹脂m中含有的強化纖維f以及纖維束的方向朝向哪個方向，在通過縮頸部35時，都能夠施加剪切力qh和剪切力qv中的任一者來解開纖維束，因此，因通過縮頸部35所帶來的開纖的效果變得顯著。

然而，就縮頸部35中的混合物的流路而言，內(nèi)徑側(cè)為螺桿10的外徑面，外徑側(cè)為加熱缸201的內(nèi)徑面。因此，在進行增塑計量時螺桿10后退之際，在以螺桿10的位置為基準(zhǔn)的情況下，加熱缸201的內(nèi)徑面相對地向前方移動。由于該相對動作，在縮頸部35內(nèi)位于加熱缸201的內(nèi)徑面附近的混合物不僅受到第一階21的前端部的壓力，還受到因加熱缸201的內(nèi)徑面的相對移動所產(chǎn)生的拖拽力。在該拖拽力的作用下，將縮頸部35內(nèi)的混合物向供給部25拖出，這也被有效地用于防止混合物在縮頸部35中堵塞的情況。

以上說明的基于回彈現(xiàn)象以及巴拉斯效應(yīng)的、開纖的容易化的效果的程度取決于供給部25的軸徑d3與縮頸部35的外徑d2之比，存在軸徑d3與外徑d2之比(軸徑d3/外徑d2)越小，從壓縮到減壓的程度越大，回彈現(xiàn)象以及巴拉斯效應(yīng)越顯著的趨勢。作為一個指標(biāo)，軸徑d3/外徑d2優(yōu)選為0.95以下，更優(yōu)選為0.9以下，進一步優(yōu)選為0.8以下。另一方面，當(dāng)軸徑d3/外徑d2過小時，由于增塑時的螺桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力或注射時的軸壓縮應(yīng)力，在軸徑d3與外徑d2的連結(jié)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，可能導(dǎo)致軸徑d3與外徑d2的連結(jié)部因過大的應(yīng)力而發(fā)生破斷。另外，通常，回彈現(xiàn)象以及巴拉斯效應(yīng)無法期待兩倍以上的膨脹，因此，軸徑d3/外徑d2優(yōu)選為0.5以上，更優(yōu)選為0.6以上。

另外，供給部25的軸徑d3優(yōu)選為第一階的終端部即計量部27的軸徑d1以下。這是為了，通過將供給部25的軸徑d3設(shè)為第一階的終端部即計量部27的軸徑d1以下，使供給部25的槽容積比計量部27的槽容積擴大，從而有效地使在第一階的終端部施加于強化纖維f和熔融樹脂m的壓力下降，促進強化纖維f的開纖。另外，為了使在第一階的終端部施加于強化纖維f和熔融樹脂m的壓縮充分開放，形成強化纖維f能夠無視壓力而自由地回旋、位置置換這樣的環(huán)境來促進開纖，更優(yōu)選軸徑d3小于軸徑d1。

[注射工序]

當(dāng)進入注射工序時，如圖2的(c)所示，使螺桿10前進。這樣，通過螺桿10的前端部所具備的未圖示的防回流閥封閉合，從而積存于螺桿10的下游的熔融樹脂m的壓力(樹脂壓力)上升，熔融樹脂m被從排出噴嘴203朝向模腔排出。

之后，經(jīng)過保持工序、開模工序以及取出工序而完成一個循環(huán)的注射成型，進行下一個循環(huán)的合模工序、增塑工序。

[效果]

如以上說明的那樣，本實施方式的螺桿10通過設(shè)置縮頸部35，而使成為容易開纖的狀態(tài)的強化纖維f與熔融樹脂m的混合物在第二階22混煉，由此能夠促進纖維束的開纖，因此，能夠防止因纖維的開纖不良、注射時的填充不良而導(dǎo)致的成型不良、增塑時的計量不良。

以上，基于實施方式說明了本發(fā)明，但只要不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想，能夠選擇性地取舍在上述實施方式中舉出的構(gòu)成，也能夠適當(dāng)變更為其他的構(gòu)成。

例如，在以上的本實施方式中，在具備第一階21和第二階22的兩階型的螺桿10的邊界設(shè)置有縮頸部35，但只要在強化纖維f與熔融樹脂m處于混合狀態(tài)下能得到回彈現(xiàn)象和巴拉斯效應(yīng)，則本發(fā)明不局限于此。在兩階型的螺桿10中，縮頸部35能夠設(shè)置在第一階21的范圍內(nèi)，也能夠設(shè)置在第二階22的范圍內(nèi)。另外，例如，也能夠如除了第一階21和第二階22的邊界部分之外還在第二階22的范圍內(nèi)設(shè)置那樣，將縮頸部35設(shè)置在兩處或三處以上的多處位置。另外，應(yīng)用縮頸部35的螺桿不局限于兩階型，也可以為供給部和壓縮部各具備一個的一階型。

另外，在本實施方式中，示出了將縮頸部35呈環(huán)狀地在整周上形成為壩形狀的例子，但本發(fā)明不局限于此。例如，也可以不為環(huán)狀，而是如圖4的(a)、(b)所示，在螺桿10設(shè)置主螺紋36和外徑比主螺紋36設(shè)定得小的副螺紋37(37a、37b)，使副螺紋37作為縮頸部35發(fā)揮功能。需要說明的是，圖4的(a)示出副螺紋37為一段的例子，圖4的(b)示出副螺紋37隔開間隔地具有兩段的例子。另外，如上所述，主螺紋36對應(yīng)于第一螺紋31或第二螺紋33。該副螺紋37的導(dǎo)程角設(shè)定得比主螺紋36的導(dǎo)程角大，形成其兩端相對于主螺紋36被閉塞的形狀的屏障螺紋形狀，從而能夠得到本發(fā)明的效果。由該副螺紋37(37a、37b)構(gòu)成的縮頸部具備螺紋結(jié)構(gòu)，因此，如圖4的(c)所示，在螺桿旋轉(zhuǎn)時，作為縮頸部的副螺紋37能夠具有如圖中的箭頭所示那樣的樹脂的輸送力，即便在因強化纖維f的高含有率而容易在縮頸部發(fā)生堵塞的狀態(tài)下，由于通過螺紋結(jié)構(gòu)而得到的輸送力，也能夠在不發(fā)生堵塞的狀態(tài)下使由強化纖維f和熔融樹脂m構(gòu)成的混合物通過縮頸部。尤其是，為了利用副螺紋37來防止堵塞，副螺紋37的外徑與缸體內(nèi)徑之間的間隙的大小優(yōu)選為，下限值為0.1mm，上限值為8mm或槽深度的60％中的較小的一方。這是因為，當(dāng)小于0.1mm時，強化纖維f會閉塞間隙，當(dāng)大于8mm或槽深度的60％中的較小的一方時，螺紋的導(dǎo)程所產(chǎn)生的向下游側(cè)輸送樹脂的樹脂輸送能力不足，無法期待防堵塞的效果。需要說明的是，該間隙的大小的范圍也能夠應(yīng)用于呈環(huán)狀地在整周上形成壩形狀的情況。由此，能夠更加有效地防止環(huán)狀的縮頸部中的堵塞。

另外，在多處位置設(shè)置縮頸部35的情況下，還可以為，使在多處位置設(shè)置的縮頸部中的、設(shè)于下游側(cè)的縮頸部的外徑相對于設(shè)于上游側(cè)的縮頸部的外徑而相對地增大。在該情況下，對于下述情況是有效的：在上游側(cè)的缸體內(nèi)徑與縮頸部外徑之間的大間隙中，解開殘留有塊的纖維束，且在下游側(cè)的間隙小的縮頸部中，對進行了開纖的強化纖維束施加均等的剪切而使散落的纖維均勻地分散在熔融樹脂中。另外，尤其是通過增大上游側(cè)的間隙，在未進行開纖的大纖維塊進入縮頸部的間隙時，能夠防止因受到急劇的變形而產(chǎn)生過大的剪切力所引起的強化纖維f的折損。

另外，如圖4的(b)所示，在縮頸部由在多處位置設(shè)置的副螺紋37a、37b形成的情況下，也可以使副螺紋37a、37b的外徑從上游側(cè)朝向下游側(cè)平滑或階段性地擴大。這其中包括若干方式。第一個方式為，副螺紋37a、37b各自的外徑恒定，但下游側(cè)的副螺紋37b的外徑大于上游側(cè)(圖中的右側(cè))的副螺紋37a的外徑。第二個方式為，副螺紋37a的外徑從上游端朝向下游端變大，副螺紋37b的外徑從上游端朝向下游端變大。也能夠組合第一個方式和第二個方式。

另外，在本實施方式中，將通過對從縮頸部排出的混合物進行減壓而引起的混合物的膨脹要素作為強化纖維f的回彈現(xiàn)象和熔融樹脂m的巴拉斯效應(yīng)而示出，但在采用揮發(fā)氣體成分的含有量較多的原料的情況下，也能夠?qū)⑼ㄟ^減壓而溶解于熔融樹脂m中的揮發(fā)成分氣體化而顯現(xiàn)的現(xiàn)象用作熔融樹脂m的膨脹要素。

另外，在以上的實施方式中，示出了對在螺桿的長邊方向的上游側(cè)一同供給樹脂顆粒p和強化纖維f的方式的注射成型機應(yīng)用縮頸部35的例子，但本發(fā)明不局限于此。例如，也能夠應(yīng)用于在上游側(cè)供給樹脂顆粒p而在下游側(cè)供給強化纖維f的方式的注射成型機。在該情況下，使用兩階段型的螺桿，向第一階21的供給部或壓縮部供給樹脂顆粒p，向第二階22的供給部供給強化纖維f，但只要在強化纖維f與熔融樹脂m處于混合狀態(tài)的第二階22的范圍內(nèi)設(shè)置縮頸部35，就能夠獲得回彈現(xiàn)象和巴拉斯效應(yīng)。

另外，應(yīng)用于本發(fā)明的樹脂、強化纖維未特別限定，廣泛地包含聚丙烯、聚乙烯等通用樹脂、聚酰胺、聚碳酸酯等工程塑料等的公知的樹脂、以及玻璃纖維、碳纖維、竹纖維、麻纖維等的公知的強化纖維等公知的材質(zhì)。需要說明的是，為了顯著地獲得本發(fā)明的效果，優(yōu)選以強化纖維的含有量為10％以上的高含有率的纖維強化樹脂作為對象。但是，當(dāng)強化纖維的含有率超過70％時，螺桿槽內(nèi)的強化纖維的輸送阻力變大，因此，尤其是在使用樹脂的輸送能力較低的小徑螺紋的情況下，難以輸送強化纖維，強化纖維有可能閉塞螺桿槽內(nèi)而在縮頸部發(fā)生堵塞，從而產(chǎn)生增塑能力下降或者不能增塑(不能夠輸送樹脂)的狀態(tài)。因此，應(yīng)用于本發(fā)明的強化纖維的含有率優(yōu)選為10～70％，更優(yōu)選為15～50％。另外，對于所供給的強化纖維和樹脂原料，混合地供給分別準(zhǔn)備好的強化纖維和原料樹脂能夠顯著地獲得本發(fā)明的效果，因此優(yōu)選，但也可以使用向強化纖維含浸樹脂而形成一體的復(fù)合原料。

附圖標(biāo)記說明

1注射成型機；

10螺桿；

21第一階；

22第二階；

23、25供給部；

24、26壓縮部；

27、28計量部；

31第一螺紋；

33第二螺紋；

35縮頸部；

36主螺紋；

37、37a、37b副螺紋；

50控制部；

100合模單元；

101基座框架；

103定模；

105固定模板；

107滑動構(gòu)件；

109動模；

111可動模板；

113液壓缸；

115連接桿；

117液壓缸；

119活塞；

121外螺紋部；

123螺母；

200增塑單元；

201加熱缸；

203排出噴嘴；

207供給料斗；

209第一電動機；

211第二電動機；

c旋轉(zhuǎn)軸；

f強化纖維；

m熔融樹脂；

p樹脂顆粒。