[发明专利]注射成形装置以及注射成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有强化纤维的树脂的注射成形。

背景技术

因含有强化纤维而提高了强度的纤维强化树脂的成形品在各种用途中使用。为了通过注射成形获得该成形品，在作为塑化装置的工作缸内通过螺杆的旋转使热塑性树脂熔融，向其中混揉纤维之后向注射成形装置的模具注射。

为了获得强化纤维所带来的强度提高的效果，希望强化纤维均匀地分散在树脂中。为了实现均匀分散，只要严格限制混揉的条件即可，但相反，向混揉物施加的剪切力增高，由此，强化纤维被切断。若如此，与最初的纤维长相比，成形后的纤维长大幅缩短，所得到的纤维强化树脂成形品可能无法满足所希望的特性(专利文献1)。因此，需要选择混揉时得到适度的剪切力的注射成形的条件。

另外，为了防止塑化工序中的纤维的切断，提出了如下塑化装置，其具备工作缸与螺杆，在该工作缸上分别设置有用于向工作缸供给热塑性树脂原料的供给口、用于供给纤维材料的供给口、以及用于去除树脂中所含有的气体成分的通气口(专利文献2)。

由于纤维强化树脂的塑化工序中的纤维的切断主要在塑化装置的前半部、即树脂颗粒的供给部以及压缩部产生，因此在塑化装置中，将纤维材料的供给口设置在热塑性树脂充分熔融的压缩部之后。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-56173号公报

专利文献2：日本特开平3-76614号公报

本发明的发明人已确认，通过选择注射成形的条件、所添加的强化纤维的规格，能够使强化纤维以相当的程度均匀分散。另一方面，本发明的发明人根据经验得知，特别是在使用与专利文献2所示的塑化装置类似的、分别单独具有用于供给热塑性树脂原料的供给口和用于供给纤维材料的供给口的工作缸以及螺杆进行的成形中，与均匀分散的其他区域相比强化纤维的含有量明显少的区域在纤维强化树脂成形品的非特定位置产生。在一个成形品内，若强化纤维的含有量的分布存在偏差，则产生局部强度低的位置，存在该成形品无法获得设计上的强度的顾虑，并且冷却固化时的树脂的收缩程度不稳定，存在产生大的翘曲、缩痕等成形不良的顾虑。

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供含有强化纤维的树脂材料的注射成形装置、以及注射成形方法，其能够防止或抑制强化纤维的含有量的偏差，得到稳定的成形品质。

用于解决课题的手段

本发明的发明人研究了产生强化纤维的含有量明显较少的区域的原因，其结果是，与热塑性树脂熔融后的注射工序和使热塑性树脂熔融的塑化工序有关。即，在注射工序中，在使螺杆的旋转停止的状态下使螺杆前进，将含有强化纤维的熔融树脂朝向模具排出。通常，强化纤维从设置于作为塑化装置的工作缸的上部的料斗供给，但由于螺杆的旋转停止，因此强化纤维因自重而朝向下方自然下落到螺杆的刮板间的槽中而移动。然而，强化纤维容易在原料料斗内缠绕。特别是若纤维长度为2mm以上，则开始出现难以自然下落的趋势，在纤维长度为4mm以上的情况下，若在料斗内充满有强化纤维，则强化纤维难以向螺旋槽内自然下落。因此，在刮板以高速通过而封闭料斗孔的注射工序中，纤维无法下落到螺杆内。另外，即便强化纤维穿过高速通过的刮板之间而欲下落到螺杆的槽内，由于在刮板间的槽上附着有熔融的树脂，因此该熔融树脂成为阻力，不易使强化纤维充满螺旋槽内。因此，在注射工序期间，在刮板间的槽区域、特别是螺杆的下方区域产生强化纤维的含有量少的区域。

另外，由于在塑化工序中螺杆旋转，因此刮板通过而封闭料斗孔，因此刮板成为纤维向螺杆内下落的障碍，特别是若纤维长度为2mm以上，则强化纤维在螺旋槽内的下落容易变得不稳定。因此，知晓在成形品中产生强化纤维的含有量少的区域。

本发明的纤维强化树脂的注射成形装置具备：工作缸，其在前方侧形成有排出喷嘴；(单轴的)螺杆，其以能够旋转的方式设置在工作缸的内部；树脂供给部，其向工作缸内供给树脂原料；以及纤维供给部，其设置在比树脂供给部靠前方侧的位置，并向工作缸内供给强化纤维。

本发明的螺杆具备：第一区段，其位于后方侧，将树脂原料熔融；以及第二区段，其位于前方侧，并且与第一区段连结，将熔融的树脂原料与强化纤维混合，至少在从纤维供给部供给强化纤维的纤维接收区域，设置于第二区段的第二刮板的导程L2比设置于第一区段的第一刮板的导程L1大。