注塑成形方法以及注塑成形機技術

本發明專利技術提供一種不將過度的剪切力施加于添加成分即能夠消除添加成分的分布不均的注塑成形機的螺桿。含有添加成分的樹脂的注塑成形方法包括：增塑工序，向具備螺桿(10)的加熱缸(201)供給樹脂顆粒(P)和添加成分并使螺桿(10)進行正轉，由此生成熔融樹脂(M)，螺桿(10)能夠以旋轉軸(C)為中心進行旋轉，且能夠沿旋轉軸(C)進行前進及后退；以及注射工序，將含有添加成分的熔融樹脂(M)朝向型腔注射，在增塑工序中，進行強制地使螺桿(10)以規定的速度后退規定的行程(D1)或者規定的時間的后退動作。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及含有添加成分的樹脂的注塑成形。
技術介紹
通過含有添加成分而提高了強度、功能等的高附加價值成形品被用于各種用途。作為通過注塑成形來得到該成形品的方法，已知在構成增塑裝置的工作缸內通過螺桿的旋轉使熱塑性樹脂熔融，在其中混合或混煉添加成分后，向注塑成形機的模具注射的方法。在將添加劑、填充物質等添加成分與熱塑性樹脂混合、混煉而注塑成形出期望的成形品的情況下，通常，通過雙軸擠出成形機來制造含有添加成分的母料顆粒，然后，將母料顆粒與期望的熱塑性樹脂一起投入注塑成形機來制造規定的成形品。在該方法中，能夠僅通過通常的注塑成形機來進行樹脂混合，但由于將昂貴的母料用作原料，因此原料成本變高。因此，提出有能夠直接供給添加成分，從而能夠省略顆粒制造工序的原料直接供給式的注塑成形機。然而，在該原料直接供給式的注塑成形機中，由于添加成分向熱塑性樹脂中的分配混合以及分散混合不充分，因此提出有改善了這一點的注塑成形機(專利文獻1)。另外，在添加成分中，尤其為了得到強化纖維所帶來的強度提高的效果，期望強化纖維均勻地分散在樹脂之中。尤其是在不使用浸滲有樹脂原料的強化纖維顆粒作為強化纖維，而將預先切斷為規定長度的短切原絲狀態的纖維(以下稱為短切纖維)、或者所謂的粗紗狀態的纖維(以下稱為粗紗纖維)且纖維長度為3mm以上的強化纖維和樹脂原料分別向工作缸供給的情況下，纖維容易在螺桿內互相纏繞，不容易使強化纖維的集合即纖維束開纖而將纖維分散在樹脂內。因此，為了實現添加成分的均勻分散，使用雙軸擠出機施加非常大的剪切力、剪切量即可，但雙軸擠出機非常昂貴，并且選定成形條件、養護等處理繁雜，不容易進行成形(專利文獻1以及專利文獻2)。另外，為了有助于強化纖維的均勻分散，也有設置向工作缸的內部強制地供給強化纖維的機構(給料器)的情況(例如，專利文獻3)，但還不足以將強化纖維的束或束(以下，總稱為束)消除。尤其在強化纖維的含有量為10％以上這種高含有率的情況下，變得難以將強化纖維均勻地分散在樹脂中。在先技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2007-7864號公報專利文獻2：日本特開2012-56173號公報專利文獻3：日本特表2012-511445號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題本專利技術的目的在于提供一種含有強化纖維等添加成分的樹脂的注塑成形方法，該注塑成形方法在將添加成分、尤其是纖維長度為3mm以上的強化纖維和樹脂原料向工作缸供給的熔融樹脂的生成中，能夠使用簡單的單軸增塑螺桿來容易地消除添加成分、尤其是強化纖維的分布不均。另外，本專利技術的目的在于提供一種實現此種注塑成形方法的注塑成形裝置。用于解決課題的方案本專利技術人等特別針對添加成分中最容易產生分布不均的強化纖維，對產生分布不均的原因進行了研究，而得到了一個結論。即，在注塑成形的增塑工序中，如圖14的(c)所示，在工作缸310的內部配置的注塑成形用的螺桿300的螺紋306間的螺桿槽301中，大量強化纖維F的集合即纖維束存在于螺紋的拉側303，而熔融樹脂M存在于螺紋的推側305。熔融樹脂M的粘度比較高，熔融樹脂M不能侵入纖維束的內部，因此以熔融樹脂M為媒介的螺桿300的旋轉引起的剪切力不向纖維束的內部傳達，導致纖維束不進行開纖。從而，強化纖維F以纖維束的狀態被注塑成形，因此強化纖維F在成形品中分布不均。需要說明的是，圖14的(a)的空心箭頭表示螺桿300旋轉的方向(將其設為正轉)，圖14的(c)的空心箭頭表示與螺桿300的旋轉相伴的、螺桿300與工作缸310的軸向或者周向上的相對的移動方向。對于后述的實施方式也是同樣的。另外，在本專利技術中，將在增塑工序中為了使樹脂原料熔融并將其向螺桿的前端側輸送而使螺桿旋轉的方向設為正轉。于是，本專利技術人想到了在螺桿槽301的內部，使熔融樹脂M朝著與由于螺桿的正轉而產生的方向不同的方向產生回旋流，從而不僅使由于螺桿的正轉而產生的剪切力作用于纖維束，還使與該熔融樹脂M的流動相伴的剪切力作用于纖維束，由此促進纖維束的開纖。即，本專利技術的含有添加成分的樹脂組成物的注塑成形方法的特征在于，包括：增塑工序，向具備螺桿的工作缸供給樹脂原料和強化纖維等添加成分并使螺桿進行正轉，由此生成熔融樹脂，其中螺桿能夠以旋轉軸為中心進行旋轉，且能夠沿著旋轉軸進行前進及后退；以及注射工序，通過使螺桿前進，而將含有強化纖維等添加成分的熔融樹脂朝向型腔注射，在增塑工序中，對螺桿的槽的內部的熔融樹脂所含有的添加成分附加方向與由于螺桿的旋轉而產生的剪切力的方向不同的剪切力，來促進添加成分的分散。在本專利技術中，添加成分可以采用強化纖維。通常，在增塑工序時，主要僅對螺桿槽內的強化纖維的纖維束附加螺桿的旋轉(正轉)方向的剪切力。然而，由于能夠像這樣將方向與用于增塑的螺桿的旋轉所產生的剪切力的方向不同的剪切力施加于纖維束，因此對纖維束施加的混合或混煉作用增大。另外，通過該剪切力引起的剪切熱，熔融樹脂的溫度上升而粘度降低，因此熔融樹脂能夠進入纖維束的內部的纖維束間而促進纖維束的開纖，能夠促進強化纖維在熔融樹脂內的分散。在本專利技術中，能夠使含有強化纖維的熔融樹脂在螺桿的旋轉軸方向上產生回旋流，優選該回旋流的速度為5(mm/s)和0.05×D(mm/s)中的較小一方的速度以上，其中，D為工作缸內徑。回旋流能夠通過強制地使螺桿后退的后退動作而產生。然而，通常，在增塑工序中強制地使螺桿后退時，計量中的熔融樹脂上僅施加有少量的背壓，其帶來的混合或混煉效果小，因此容易產生作為原料而供給的強化纖維的分散不良。另外，為了使強化纖維的纖維束分散而附加到纖維束上的剪切力的量受所謂的有效螺桿長度的較大影響，所述有效螺桿長度是在向螺桿供給強化纖維之后直至含有強化纖維的熔融樹脂從螺桿排出為止所通過的螺桿的長度。因此，一般認為，若強制地使螺桿后退而在有效螺桿長度短的狀態下進行增塑，則纖維束上附加的剪切力不充分而產生開纖不良。然而，除了在螺桿旋轉的期間附加到纖維束上的剪切力以外，專利技術人對向纖維束附加剪切力的方法進行了仔細研究，其結果是，想到了通過以往被認為對纖維分散具有反效果的螺桿的強制后退而在與螺桿的旋轉方向不同的方向上附加剪切力，從而對纖維長度為3mm以上的強化纖維也能夠促進分散的方法。在本專利技術中，可以強制地使螺桿后退規定的行程或規定的時間來作為后退動作。在本專利技術中，可以進行后退動作以及使螺桿正轉的旋轉動作，旋轉動作在后退動作之后進行。在該情況下，可以交替地反復進行后退動作和旋轉動作。另外，在交替地反復進行后退動作和旋轉動作的情況下，通過進行先前的后退動作而在螺桿的前方形成不存在熔融樹脂的空隙，在檢測到空隙由于螺桿進行旋轉動作而被熔融樹脂充滿后，進行后續的后退動作。作為以上的旋轉動作，可以在維持螺桿的旋轉軸的方向上的位置的狀態下使螺桿旋轉、或者一邊使螺桿前進一邊使螺桿旋轉。另外，在該情況下，可以在空隙被熔融樹脂充滿之后，使前進方向的力附加于該熔融樹脂。具體而言，可以對螺桿附加前進方向的力，由此來附加前進方向的力，或者也可以使螺桿進行正轉而將熔融樹脂向前進方向輸送，由此來附加前進方向的力。并且，可以基于熔融樹脂的壓力使螺桿向軸向的后方移動，并使螺桿進行正轉而將熔融樹脂向前進方向輸送，由此來附加前進方向的力。在本專利技術中，可以進行本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含有添加成分的樹脂的注塑成形方法，其特征在于，包括：增塑工序，向具備螺桿的工作缸供給樹脂原料和添加成分并使所述螺桿進行正轉，由此生成熔融樹脂，所述螺桿能夠以旋轉軸為中心進行旋轉，且能夠沿著所述旋轉軸進行前進及后退；以及注射工序，將含有所述添加成分的所述熔融樹脂朝向型腔注射，在所述增塑工序中，對所述螺桿的槽的內部的所述熔融樹脂所含有的所述添加成分附加方向與由于所述螺桿的旋轉而產生的剪切力的方向不同的剪切力，來促進所述添加成分的分散。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.11.14 JP 2014-2312771.一種含有添加成分的樹脂的注塑成形方法，其特征在于，包括：增塑工序，向具備螺桿的工作缸供給樹脂原料和添加成分并使所述螺桿進行正轉，由此生成熔融樹脂，所述螺桿能夠以旋轉軸為中心進行旋轉，且能夠沿著所述旋轉軸進行前進及后退；以及注射工序，將含有所述添加成分的所述熔融樹脂朝向型腔注射，在所述增塑工序中，對所述螺桿的槽的內部的所述熔融樹脂所含有的所述添加成分附加方向與由于所述螺桿的旋轉而產生的剪切力的方向不同的剪切力，來促進所述添加成分的分散。2.根據權利要求1所述的注塑成形方法，其中，所述添加成分為強化纖維。3.根據權利要求2所述的注塑成形方法，其中，使含有所述強化纖維的所述熔融樹脂沿著所述螺桿的旋轉軸方向產生回旋流，所述回旋流的速度為5mm/s和D×0.05mm/s中的較小一方的速度以上，其中，D為所述工作缸的內徑。4.根據權利要求3所述的纖維強化樹脂的注塑成形方法，其中，所述回旋流通過強制地使所述螺桿后退的后退動作而產生。5.根據權利要求2所述的注塑成形方法，其中，強制地使所述螺桿后退規定的行程或規定的時間，從而進行所述后退動作。6.根據權利要求4或5所述的注塑成形方法，其中，在所述增塑工序中，進行所述后退動作以及使所述螺桿正轉的旋轉動作，所述旋轉動作在所述后退動作之后進行。7.根據權利要求5或6所述的注塑成形方法，其中，交替地反復進行所述后退動作和所述旋轉動作。8.根據權利要求7所述的注塑成形方法，其中，通過進行先前的所述后退動作而在所述螺桿的前方形成不存在所述熔融樹脂的空隙，在檢測到所述空隙由于所述螺桿進行所述旋轉動作而被所述熔融樹脂充滿后，進行后續的所述后退動作。9.根據權利要求6至8中任一項所述的注塑成形方法，其中，所述旋轉動作是在維持所述螺桿的所述旋轉軸的方向上的位置的狀態下使所述螺桿旋轉的旋轉動作、或者是一邊使所述螺桿前進一邊使所述螺桿旋轉的旋轉動作。10.根據權利要求8或9所述的注塑成形方法，其中，在所述空隙被所述熔融樹脂充滿后，使前進方向的力附加于該熔融樹脂。11.根據權利要求10所述的注塑成形方法，其中，對所述螺桿附加所述前進方向的力，由此來附加所述前進方向的力。12.根據權利要求10所述的注塑成形方法，其中，使所述螺桿進行正轉而將所述熔融樹脂向所述前進方向輸送，由此來附加所述前進方向的力。13.根據權利要求12所述的注塑成形方法，其中，基于所述熔融樹脂的壓力使所述螺桿向軸向的后方移動，并使所述螺桿進行正轉而將所述熔融樹脂向所述前進方向輸送，由此來附加所述前進方向的力。14.根據權利要求1所述的注塑成形方法，其中，在所述增塑工序中，進行：所述后退動作；以及前進動作，所述前進動作在進行所述后退動作之后進行，強制地使所述螺桿前進規定的行程或規定的時間，或者強制地使所述螺桿前進直至檢測到所述熔融樹脂的壓力達到了規定的壓力為止。15.根據權利要求14所述的注塑成形方法，其中，在所述增塑工序中，在所述前進動作之后進行使所述螺桿正轉的旋轉動作。16.根據權利要求15所述的注塑成形方法，其中，交替地反復進行所述后退動作和所述前進動作，并在所述后退動作或所述前進動作之后進行所述旋轉動作。17.根據權利要求15所述的注塑成形方法，其中，所述前進動作的前進距離或前進時間比所述后退動作的后退距離或后退時間短。18.根據權利要求5至16中任一項所述的注塑成形方法，其中，在所述后退動作中，將所述規定的行程或所述規定的時間分割，而強制地使所述螺桿連續或斷續地后退。19.根據權利要求4所述的注塑成形方法，其中，所述后退動作持續到至少達到規定的后退速度或規定的后退力為止。20.根據權利要求19所述的注塑成形方法，其中，持續到至少達到規定的后退速度或規定的后退力為止的所述后退動作連續或斷續地進行，而強制地使所述螺桿后退。21.根據權利要求4所述的注塑成形方法，其中，所述后退動作的加速度為5mm/s2以上。22.根據權利要求5所述的注塑成形方法，其中，所述規定的行程為10mm和D×0.1mm中的較小一方的行程以上。23.根據權利要求14至16中任一項所述的注塑成形方法，其中，在所述前進動作中，將所述規定的行程或所述規定的時間分割，而強制地使所述螺桿連續或斷續地前進。24.根據權利要求1至23中任一項所述的注塑成形方法，其中，從所述工作缸的上游側的供給孔供給所述樹脂原料，且從所述工作缸的下游側的供給孔供給所述添加成分。25.根據權利要求1至23中任一項所述的注塑成形方法，其中，從所述工作缸的同一供給孔供給所述添加成分和所述樹脂原料。26.根據權利要求2至25中任一項所述的注塑成形方法，其中，所述強化纖維的纖維長度為3mm以上。27.根據權利要求2至26中任一項所述的注塑成形方法，其中，所述熔融樹脂所含有的所述強化纖維的含有率為10％～70％。28.根據權利要求2至26中任一項所述的注塑成形方法，其中，所述熔融樹脂所含有的所述強化纖維的含有率為15％～50％。29.一種注塑成形機，其具備：工作缸，其在前方側...

【專利技術屬性】
技術研發人員：信田宗宏，戶田直樹，苅谷俊彥，山口雄志，木下清，
申請(專利權)人：三菱重工塑膠科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：日本;JP