注射成型方法以及注射成型裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含有強(qiáng)化纖維的樹脂的注射成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]因含有強(qiáng)化纖維而提高強(qiáng)度的纖維強(qiáng)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(shí)，在塑化裝置即缸體內(nèi)，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)將熱塑性樹脂進(jìn)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(qiáng)化纖維而獲得提高強(qiáng)度的效果，希望強(qiáng)化纖維均勻地分散于樹脂中。為了發(fā)揮均勻地分散的效果而將混煉的條件設(shè)為嚴(yán)格即可，但這樣反而提高對混煉物的剪切力，由此導(dǎo)致強(qiáng)化纖維被切斷。因此，有可能導(dǎo)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(qiáng)化樹脂成型品有可能無法滿足所希望的特性(專利文獻(xiàn)I)。從而，需要選擇在混煉時(shí)可獲得適當(dāng)?shù)募羟辛Φ淖⑸涑尚蜅l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(shè)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(xiàn)2)。
[0005]在纖維強(qiáng)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(chǎn)生，在塑化裝置中，在熱塑性樹脂充分熔融的壓縮部之后設(shè)置纖維材料的供給口。
[0006]以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2012-56173號公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本專利公開平3-76614號公報(bào)
[0010]發(fā)明的概略
[0011]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0012]本發(fā)明人通過選擇注射成型條件以及所添加的強(qiáng)化纖維的規(guī)格來確認(rèn)能夠?qū)?qiáng)化纖維以相應(yīng)的程度均勻地分散。另一方面，尤其，在類似于專利文獻(xiàn)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(yàn)證了強(qiáng)化纖維的含量比均勻分散的其他區(qū)域明顯少的區(qū)域在纖維強(qiáng)化樹脂成型品的非特定部位產(chǎn)生。在一個(gè)成型品內(nèi)，若強(qiáng)化纖維的含量的分布不均，則局部會產(chǎn)生強(qiáng)度低的部位，該成型品有可能無法獲得設(shè)計(jì)上的強(qiáng)度，并且在冷卻固化時(shí)樹脂的收縮程度不穩(wěn)定，有可能產(chǎn)生較大的翹曲或縮痕等成型不良。
[0013]本發(fā)明提供的是防止或抑制強(qiáng)化纖維的含量不均，且可獲得穩(wěn)定的成型質(zhì)量的樹脂材料的注射成型方法。
[0014]用于解決技術(shù)課題的手段
[0015]本發(fā)明人等經(jīng)過對強(qiáng)化纖維的含量明顯少的區(qū)域所產(chǎn)生的原因進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與熱塑性樹脂熔融后的注射工序有關(guān)。即，在注射工序中，在保持螺桿的旋轉(zhuǎn)停止的狀態(tài)下使螺桿前進(jìn)，以使包含強(qiáng)化纖維的熔融樹脂朝向模具吐出。通常，強(qiáng)化纖維從設(shè)置在塑化裝置即缸體上部的料斗供給，但由于螺桿的旋轉(zhuǎn)停止，因此強(qiáng)化纖維因自重而在螺桿的螺紋之間的槽內(nèi)朝下方通過自由落體而移動。然而，強(qiáng)化纖維在原料料斗內(nèi)容易纏繞。尤其，當(dāng)纖維長度為2mm以上時(shí)，開始出現(xiàn)不易進(jìn)行自由落體的傾向，當(dāng)纖維長度為4mm以上時(shí)，若強(qiáng)化纖維填滿于料斗內(nèi)，則強(qiáng)化纖維不易朝向螺桿槽內(nèi)進(jìn)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(nèi)。并且，即使強(qiáng)化纖維通過以高速通過的螺紋之間后落到螺桿槽內(nèi)，也由于在螺紋之間的槽內(nèi)附著有熔融的樹脂，因此熔融樹脂會造成阻力，強(qiáng)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(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)化纖維的含量少的區(qū)域。
[0016]于是，所完成的本發(fā)明為一種注射成型方法，其具備:缸體，在前側(cè)形成有吐出噴嘴；單軸螺桿，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置于缸體的內(nèi)部；及纖維供給裝置，將強(qiáng)化纖維填充于缸體內(nèi)，將強(qiáng)化纖維和樹脂原料分別供給且比樹脂原料更靠近前側(cè)供給強(qiáng)化纖維的同時(shí)進(jìn)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(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行后退，將樹脂原料進(jìn)行熔融，并且將強(qiáng)化纖維混煉于所熔融后的樹脂原料中，從而獲得規(guī)定量的混煉物；及注射工序，通過使螺桿前進(jìn)，使混煉物從吐出噴嘴吐出，在注射工序中，將強(qiáng)化纖維供給到缸體內(nèi)。
[0017]本發(fā)明在注射工序中，與原料料斗內(nèi)或螺桿槽內(nèi)的狀態(tài)無關(guān)，以強(qiáng)化纖維進(jìn)入螺桿槽內(nèi)的方式將強(qiáng)化纖維供給到螺桿內(nèi)，因此，即使在供給長度為2_以上的強(qiáng)化纖維時(shí)，也能夠減少強(qiáng)化纖維量較少的螺桿槽的區(qū)域。
[0018]在本發(fā)明的注射工序中，優(yōu)選使螺桿正向旋轉(zhuǎn)或者反向旋轉(zhuǎn)。
[0019]在注射工序中，當(dāng)供給強(qiáng)化纖維時(shí)，使螺桿正向旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)，因此能夠使位于螺桿的下方的螺桿槽部調(diào)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?qū)?qiáng)化纖維填充于螺桿整周。并且，由于通過螺桿的旋轉(zhuǎn)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(qiáng)化纖維的間隙，從而能夠使強(qiáng)化纖維朝下方區(qū)域移動。
[0020]在本發(fā)明的注射工序中，為了將纖維填充于在供給強(qiáng)化纖維的排出孔的下方通過的螺桿槽的整個(gè)區(qū)域整周，將強(qiáng)化纖維連續(xù)地填充于排出孔下方的螺桿槽是有效的。于是，在本發(fā)明的注射成型方法中提供以下第I方法和第2方法。
[0021]優(yōu)選在第I方法中，在缸體的主體部具備從外周面向內(nèi)周面貫穿的排出孔，以便在比樹脂原料更靠近前側(cè)供給強(qiáng)化纖維，在注射工序中，設(shè)定螺桿的反轉(zhuǎn)速度，以使在排出孔的投影區(qū)域中螺桿的螺紋的移動成為螺紋的I個(gè)導(dǎo)程長度的量以下。
[0022]其理由是因?yàn)樵谧⑸涔ば蛑?，若該投影區(qū)域中的螺紋移動超過螺紋的I個(gè)導(dǎo)程長度的量，則在螺桿槽內(nèi)不能對置于排出孔，產(chǎn)生未填充強(qiáng)化纖維的區(qū)域。
[0023]并且，優(yōu)選第2方法在注射工序中，設(shè)定螺桿的后退速度及螺桿的反轉(zhuǎn)速度，以使基于螺桿的反向旋轉(zhuǎn)的螺桿槽的前進(jìn)速度的角度Θ 2與螺桿的螺紋的導(dǎo)程角ΘI一致。
[0024]在排出孔的投影區(qū)域，若螺桿的螺紋在排出孔的投影區(qū)域中的相對位置不在相同位置移動，則螺桿成為邊旋轉(zhuǎn)邊移動的狀態(tài)，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(nèi)未填充有強(qiáng)化纖維的區(qū)域。
[0025]并且，在本發(fā)明的注射工序中，也優(yōu)選在與塑化工序中的螺桿的轉(zhuǎn)速相同的條件下，使螺桿反向旋轉(zhuǎn)。
[0026]這是因?yàn)槟軌蜻M(jìn)行不增加螺桿轉(zhuǎn)速的設(shè)定項(xiàng)的簡單的控制。
[0027]這些優(yōu)選方式當(dāng)然也能夠適用于以下注射成型裝置。
[0028]本發(fā)明也能理解為一種如下注射成型裝置，其具備:缸體，在前側(cè)形成有吐出噴嘴；單軸螺桿，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在缸體的內(nèi)部；纖維供給部，將強(qiáng)化纖維填充于缸體內(nèi)；樹脂供給料斗，設(shè)置在比纖維供給部更靠近后側(cè)，并將樹脂原料供給到缸體內(nèi)。
[0029]該注射成形裝置的特征在于，進(jìn)行如下工序:塑化工序，通過使螺桿正向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行后退，將樹脂原料進(jìn)行熔融，并且將強(qiáng)化纖維混煉于熔融后的樹脂原料中，從而獲得規(guī)定量的混煉物；及注射工序，通過使螺桿前進(jìn)，使混煉物從吐出噴嘴吐出，在注射工序中，將強(qiáng)化纖維供給到缸體內(nèi)。
[0030]發(fā)明效果
[0031]根據(jù)本發(fā)明，在注射工序中也將強(qiáng)化纖維供給到缸體內(nèi)，因此能夠減少強(qiáng)化纖維量較少的螺桿槽的區(qū)域。從而，根據(jù)本發(fā)明能夠防止在成型品內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)化纖維的含量較少的區(qū)域。并且，由此能夠獲得穩(wěn)定的成型質(zhì)量。
【附圖說明】
[0032]圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的注射成型裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0033]圖2是示意地表示本實(shí)施方式中的注射成型的各順序的樹脂的熔融狀態(tài)的圖，圖2(a)表示塑化開始初期，圖2(b)表示塑化結(jié)束時(shí)，圖2(c)表示注射結(jié)束時(shí)及圖2(d)表示用于下一次循環(huán)的塑化開始時(shí)。
[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(tài)的圖，圖3 (a)表示對應(yīng)于圖2(c)的注射結(jié)束時(shí)，圖3(b)為表示注射時(shí)的問題的圖，圖3(c)表示對應(yīng)于圖2(d)的塑化開始時(shí)。
[0035]圖4表示本實(shí)施方式中的注射成型，圖4(a)對應(yīng)于圖3的(b)，圖4(b)為說明本實(shí)施方式中的優(yōu)選的螺桿槽的前進(jìn)速度的圖。
[0036]圖5表示本實(shí)施方式的測量單元的概略結(jié)構(gòu)，圖5(a)表示未測量狀態(tài)，圖5 (b)表示測量狀態(tài)。
[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(shí)施方式所涉及的塑化單元的例子的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下，根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0040][第I實(shí)施方式]
[0041]如圖1所示，本實(shí)施方式所涉及的注射成型機(jī)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(shè)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(gè)連桿115，連結(jié)固定模板105與可動模板111。在固定模板105上設(shè)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(jìn)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