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JP6436454B2 - Molten material supply equipment - Google Patents

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JP6436454B2
JP6436454B2 JP2014192791A JP2014192791A JP6436454B2 JP 6436454 B2 JP6436454 B2 JP 6436454B2 JP 2014192791 A JP2014192791 A JP 2014192791A JP 2014192791 A JP2014192791 A JP 2014192791A JP 6436454 B2 JP6436454 B2 JP 6436454B2
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幹男 永田
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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

本発明は、加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置に関するものである。According to the present invention, a screw is disposed in a heating cylinder so that the screw can rotate and move forward and backward, and a nozzle is disposed in a front part of the heating cylinder, and a resin material including a fiber material is plasticized in the heating cylinder and injected from the nozzle. Or it is related with the molten material supply apparatus to discharge.

加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置を用いて成形品を成形する場合、成形品に十分な長さを有する繊維材料が一定以上の比率で残るようにして成形しないと、所望の強度を有する成形品が得られない。また樹脂の中に繊維材料が良好に分散されないと所望の強度を有する成形品が得られない。A screw is arranged in the heating cylinder so that it can rotate and move forward and backward, and a nozzle is arranged in the front part of the heating cylinder, and a resin material containing a fiber material is plasticized in the heating cylinder and injected or discharged from the nozzle. When a molded product is molded using the material supply device, a molded product having a desired strength cannot be obtained unless the fiber material having a sufficient length remains in the molded product at a certain ratio or more. Moreover, a molded article having a desired strength cannot be obtained unless the fiber material is well dispersed in the resin.

繊維材料を含む樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化し射出または吐出して成形品を成形する際の繊維材料が切断される原因としては、可塑化や射出の際に繊維材料に一定以上のストレスがかかって繊維材料が切断されていることが考えられる。このため従来は、可塑化時のスクリュの回転速度を一定回転以下に低下させたり、射出時の射出速度を高速にしないなどの対策が行われてきた。また加熱筒内のスクリュやノズル、金型内のスプルおよびランナの流路や、キャビティに狭隘部分があると繊維材料を含む溶融材料がその狭隘部分を通過する際にストレスが発生して繊維材料の切断に繋がる場合がある。The reason why the fiber material is cut when the resin material containing the fiber material is plasticized in the heating cylinder and injected or discharged to form a molded product is that the fiber material is subjected to a certain level of stress during plasticization or injection. It is conceivable that the fiber material is cut due to the crack. For this reason, conventionally, measures have been taken such as reducing the screw rotation speed during plasticization to a certain level or less, or not increasing the injection speed during injection. Also, if there is a narrow part in the screw or nozzle in the heating cylinder, the sprue and runner in the mold, or the cavity, the melted material containing the fiber material generates stress when it passes through the narrow part. May lead to disconnection.

そこで本願出願人が種々の検証を行った結果、繊維材料を含む樹脂材料を射出成形する際には、とりわけスクリュの逆流防止弁の部分の最狭部の流路の断面積が繊維材料の切断に影響しているということを知見するに至った。Therefore, as a result of various verifications by the applicant of the present application, when the resin material containing the fiber material is injection-molded, the cross-sectional area of the narrowest channel in the portion of the backflow prevention valve of the screw is the cut of the fiber material. It came to know that it has influenced.

従来、溶融材料供給装置において、逆流防止弁の部分の樹脂流路の断面積について記載されたものとしては特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1は、中央部と先端部に2つの逆流防止弁を有するものである。そして溶融樹脂中に完全溶融していないペレット状の原料が樹脂原料に仮に混在していても、円滑に通過することができるように、先端部の逆流防止弁よりも中央部逆流防止弁のほうが溶融状態の樹脂原料が通過する樹脂流路53の断面積が広く設定されている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a molten material supply apparatus, what is described in Patent Document 1 is known as a description of the cross-sectional area of the resin flow path of the check valve portion. Patent document 1 has two backflow prevention valves in a center part and a front-end | tip part. And even if pellet raw material that is not completely melted in the molten resin is mixed in the resin raw material, the central part backflow prevention valve is better than the backflow prevention valve at the tip so that it can pass smoothly. The cross-sectional area of the resin flow path 53 through which the molten resin material passes is set wide.

即ち中央部逆流防止弁における樹脂流路53(図2a参照)の断面積は、107.0mmであって、スクリュ22の軸方向に直交する方向の断面積(加熱筒の内孔の断面積と略一致)615.4mm(π14)の17.4%に相当する。ただし特許文献1の断面積は、スクリュの軸部D2の小径部と逆流防止弁D3の間の軸方向に直交する部分の断面積であって、スクリュの軸部と逆流防止弁との間の最狭部の流路の断面積であるかどうかは定かではない。また特許文献1においては、逆流防止弁の樹脂流路53の断面積とスクリュの溝部の断面積の関係は記載されていない。That is, the cross-sectional area of the resin flow path 53 (see FIG. 2a) in the central backflow prevention valve is 107.0 mm 2 , and the cross-sectional area in the direction orthogonal to the axial direction of the screw 22 (the cross-sectional area of the inner hole of the heating cylinder). Substantially equivalent) to 17.4% of 615.4 mm 2 (π14 2 ). However, the cross-sectional area of Patent Document 1 is a cross-sectional area of a portion orthogonal to the axial direction between the small-diameter portion of the screw shaft portion D2 and the backflow prevention valve D3, and is between the shaft portion of the screw and the backflow prevention valve. Whether or not the cross-sectional area of the narrowest channel is not certain. Moreover, in patent document 1, the relationship between the cross-sectional area of the resin flow path 53 of a backflow prevention valve and the cross-sectional area of the groove part of a screw is not described.

また逆流防止弁の断面積をスクリュの流路の断面積との関係により規定するものとしては、特許文献2に記載されたものが知られている。特許文献2には、逆流防止弁の断面積とスクリュのメタリングゾーンにおけるフライトに直角方向に切断した溶融樹脂流路の断面積との比率は、1対1.0〜2.0の範囲が良好であると記載されている。そして前記断面積の比率が1.0より小さいときは、吐き出し圧力が増大して可塑化能力が低下することや溶融した樹脂の温度が上昇して所定の樹脂温度が得られないことが記載されている。また前記断面積の比率が2.0より大きいときは、溶融した樹脂の温度が不均一になり、場合によっては未溶融な状態となり、溶融樹脂の混練性や温度ムラが発生し易くなることが記載されている。しかし特許文献2においては逆流防止弁の樹脂流路の断面積とスクリュのフィードゾーンの溝部の断面積の関係は記載されていない。Moreover, what was described in patent document 2 is known as what prescribes | regulates the cross-sectional area of a backflow prevention valve with the cross-sectional area of the flow path of a screw. In Patent Document 2, the ratio between the cross-sectional area of the backflow prevention valve and the cross-sectional area of the molten resin passage cut in the direction perpendicular to the flight in the screw metering zone is in the range of 1.0 to 2.0. It is described as being good. When the ratio of the cross-sectional area is smaller than 1.0, it is described that the discharge pressure increases and the plasticizing ability decreases, or the temperature of the molten resin rises and a predetermined resin temperature cannot be obtained. ing. Further, when the ratio of the cross-sectional area is larger than 2.0, the temperature of the molten resin becomes non-uniform, and in some cases, the molten resin becomes unmelted, and the kneadability and temperature unevenness of the molten resin are likely to occur. Have been described. However, Patent Document 2 does not describe the relationship between the cross-sectional area of the resin flow path of the check valve and the cross-sectional area of the groove of the feed zone of the screw.

一般的な射出成形機の射出装置のスクリュにおいては逆流防止弁の最狭部の流路の断面積は、スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも狭く設定されている。そして逆流防止弁の最狭部の流路の断面積は、加熱筒の内孔の断面積の6%から10%程度に設定されている。前記逆流防止弁の最狭部の流路のうちの下限値は、これ以上逆流防止弁の最狭部の断面が狭いと可塑化能力の低下や溶融樹脂の温度上昇を招くためにこのような数値が選定されている。一方上限値については、逆流防止弁の強度や耐久性からこのような数値が選定されている場合が多い。即ち逆流防止弁の最狭部の流路の断面積が大きくするためには、リング部の厚みを薄くするか、軸部の直径を小さくする必要があり、どちらも逆流防止弁の耐久性が低下することが考えられる。従って従来は積極的に逆流防止弁の最狭部の流路の断面積を拡大する試みは実施されてこなかった。In a screw of an injection device of a general injection molding machine, the cross-sectional area of the narrowest channel of the backflow prevention valve is set to be smaller than the cross-sectional area of the groove portion of the screw feed zone. And the cross-sectional area of the flow path of the narrowest part of the backflow prevention valve is set to about 6% to 10% of the cross-sectional area of the inner hole of the heating cylinder. The lower limit value of the narrowest portion of the backflow prevention valve is such that if the cross section of the narrowest portion of the backflow prevention valve is narrower than this, the plasticizing ability is lowered and the temperature of the molten resin is increased. A numerical value has been selected. On the other hand, for the upper limit value, such a value is often selected from the strength and durability of the check valve. That is, in order to increase the cross-sectional area of the narrowest part of the backflow prevention valve, it is necessary to reduce the thickness of the ring part or the diameter of the shaft part. It is thought that it falls. Therefore, conventionally, no attempt has been made to actively increase the cross-sectional area of the narrowest portion of the check valve.

特開2012−51268号公報(0032、0034、0035、図2)JP 2012-51268 A (0032, 0034, 0035, FIG. 2) 特開2010−247432号公報(請求項1、0024、0028、図1)JP 2010-247432 A (Claims 1, 0024, 0028, FIG. 1)

特許文献1は熱可塑性樹脂に化学発泡剤を加えた材料を可塑化するものであるので、逆流防止弁の流路に狭隘な部分があっても樹脂が溶融状態である限り逆流防止弁の流路の断面積はそれほど大きな問題とならなかった。またそのために特許文献1では、上記した範囲の逆流防止弁の流路の断面積に留まっていると言える。しかし特許文献1の逆流防止弁を取り付けたスクリュを用いて繊維材料を含む樹脂材料を可塑化する場合は、繊維材料の切断を十分に減らすことはできないことが推測される。そしてその結果、繊維材料が一定以上切断された溶融樹脂を用いて成形した成形品についても所望の強度を得られないことが推測される。Since Patent Document 1 plasticizes a material obtained by adding a chemical foaming agent to a thermoplastic resin, even if there is a narrow portion in the flow path of the backflow prevention valve, the flow of the backflow prevention valve is not limited as long as the resin is in a molten state. The cross-sectional area of the road was not a big problem. For this reason, in Patent Document 1, it can be said that the cross-sectional area of the flow path of the check valve in the above-described range remains. However, when plasticizing a resin material containing a fiber material using a screw equipped with a check valve of Patent Document 1, it is presumed that cutting of the fiber material cannot be reduced sufficiently. As a result, it is presumed that a desired strength cannot be obtained even for a molded product formed by using a molten resin obtained by cutting a fiber material at a certain level or more.

また特許文献2は、逆流防止弁の最狭部の流路の断面積には言及したものでなく、繊維材料を含む樹脂材料の可塑化についても言及されていない。また一般的な射出成形機の射出装置のスクリュの場合は、逆流防止弁の部分も繊維材料を含む樹脂材料の可塑化に最適なように設計がなされておらず、耐久性を重視した構造となっている。Further, Patent Document 2 does not mention the cross-sectional area of the flow path at the narrowest part of the check valve, and does not mention plasticization of a resin material including a fiber material. In addition, in the case of a screw of an injection device of a general injection molding machine, the backflow prevention valve portion is not designed to be optimal for plasticizing resin materials including fiber materials, and has a structure that emphasizes durability. It has become.

そこで本発明では上記の問題を鑑みて、特に繊維材料を含む樹脂材料を加熱筒内で可塑化する際に、繊維材料の切断を減らすことが可能な溶融材料供給装置を提供することを目的とする。Therefore, in view of the above problems, the present invention has an object to provide a molten material supply device capable of reducing the cutting of the fiber material, particularly when the resin material containing the fiber material is plasticized in the heating cylinder. To do.

本発明の請求項1に記載の溶融材料供給装置は、加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、前記スクリュは、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当 接されるスクリュの部分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されているとともに、逆流防止弁の最狭部の流路の断面積が、加熱筒の内孔の断面積に対して25%ないし35%に形成されていることを特徴とする。The molten material supply apparatus according to claim 1 of the present invention is a thermoplastic resin material in which a screw is disposed in a heating cylinder so as to be rotatable and can be moved forward and backward, and a nozzle is disposed in front of the heating cylinder, and includes a fiber material. in the molten material supply device for emitting or discharging from the nozzle and plasticized in the heating cylinder, said screw, the screw rear end face and rear end face of the ring portion of the check valve is abutting upon retraction The cross-sectional area of the narrowest channel excluding the channel between the two parts is formed wider than the cross-sectional area of the groove of the feed zone of the screw, and the flow of the narrowest part of the check valve is cut off. The area is formed to be 25% to 35% with respect to the cross-sectional area of the inner hole of the heating cylinder.

本発明の請求項2に記載の溶融材料供給装置は、加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、前記スクリュのフィードゾーンの溝深さは、スクリュの直径の10.5〜16.1%であって、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当接されるス クリュの部分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されており、前記逆流防止弁の最狭部の流路の断面積は、スクリュのメタリングゾーンの溝部の断面積の300%ないし500%に形成されていることを特徴とする。The molten material supply apparatus according to claim 2 of the present invention is a thermoplastic resin material in which a screw is disposed in a heating cylinder so as to be rotatable and can be moved forward and backward, a nozzle is disposed in a front portion of the heating cylinder, and includes a fiber material. In the molten material supply apparatus for plasticizing in the heating cylinder and injecting or discharging from the nozzle, the groove depth of the screw feed zone is 10.5 to 16.1% of the screw diameter, sectional area of the flow path of the narrowest portion excluding the flow path groove of the feed zone of the screw between the scan crus portion rear end face and rear end face of the ring portion of the valve is brought into contact when retracted The cross-sectional area of the flow path at the narrowest part of the check valve is 300% to 500% of the cross-sectional area of the groove of the screw metering zone. Features.

本発明の請求項3に記載の溶融材料供給装置は、請求項1または請求項2において、前記逆流防止弁の前方側に設けられるスクリュヘッドのヘッド部は、逆流防止弁が当接する当接部を有し前記当接部から該ヘッド部の先端方向に向けて先細に形成された羽根部を2枚ないし6枚備えていることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided the molten material supply device according to the first or second aspect, wherein the head portion of the screw head provided on the front side of the backflow prevention valve is in contact with the backflow prevention valve. 2 to 6 blade portions that are tapered from the contact portion toward the tip of the head portion.

本発明の溶融材料供給装置は、加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、前記スクリュは、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当接されるスクリュ の部分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されているとともに、逆流防止弁の最狭部の流路の断面積が、加熱筒の内孔の断面積に対して25%ないし35%に形成されているので、可塑化時の繊維材料の切断を減らすことができる。In the molten material supply device of the present invention, a screw is disposed in a heating cylinder so that the screw can rotate and move forward and backward, and a nozzle is disposed in a front part of the heating cylinder, and a thermoplastic resin material including a fiber material is disposed in the heating cylinder. in the molten material supply device for emitting or discharging from the nozzle plasticized, the screw, the flow between the portion of the screw rear end face and rear end face of the ring portion of the check valve is brought into contact when retracted The cross-sectional area of the narrowest channel excluding the channel is formed wider than the cross-sectional area of the groove of the screw feed zone, and the cross-sectional area of the narrowest channel of the backflow prevention valve is Since it is formed at 25% to 35% with respect to the cross-sectional area of the inner hole, cutting of the fiber material during plasticization can be reduced.

本発明の溶融材料供給装置の一実施形態の射出装置の断面図である。It is sectional drawing of the injection apparatus of one Embodiment of the molten material supply apparatus of this invention. 本発明の溶融材料供給装置の一実施形態のスクリュの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the screw of one embodiment of the molten material supply device of the present invention. 本発明の溶融材料供給装置の一実施形態のスクリュの正面図である。It is a front view of the screw of one embodiment of the molten material supply device of the present invention.

本発明の溶融材料供給装置の一実施形態の射出装置12について図1を参照して説明する。射出成形機11の射出装置12は、加熱筒16の内孔16aにスクリュ22が回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒16前部にノズル15が配置されている。そして射出装置12は、繊維材料を含む樹脂材料Mを前記加熱筒16内で可塑化して前記ノズル15から射出する。また射出成形機11は射出装置12の前方に型締装置13が設けられ、型締装置13に取付けられた金型14(固定金型)にノズル15がタッチされるようになっている。射出装置12については加熱筒16の後方部近傍にハウジング部17が設けられ、ハウジング部17には材料供給孔18や供給装置19が設けられている。また加熱筒16は軸方向に向けて内孔16aが設けられ、外周には各ゾーン毎に温度制御可能なヒータ20が設けられている。また加熱筒16の前部にはシリンダヘッド部21が固定されている。シリンダヘッド部21の内側面21aはテーパー状に縮径され、後方側の大径部は加熱筒16の内孔16aに接続され、前方側の小径部はノズル15のノズル孔15aに接続されている。本発明ではシリンダヘッド部21も含めて加熱筒と称し、その内部の空洞部を加熱筒内と称する。また加熱筒16は、ノズル15側を前方と称し、ハウジング部17側を後方と称す。An injection apparatus 12 according to an embodiment of the molten material supply apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In the injection device 12 of the injection molding machine 11, a screw 22 is disposed in the inner hole 16 a of the heating cylinder 16 so as to be rotatable and can be moved forward and backward, and a nozzle 15 is disposed in front of the heating cylinder 16. The injection device 12 plasticizes the resin material M including the fiber material in the heating cylinder 16 and injects it from the nozzle 15. The injection molding machine 11 is provided with a mold clamping device 13 in front of the injection device 12, and the nozzle 15 is touched to a mold 14 (fixed mold) attached to the mold clamping device 13. As for the injection device 12, a housing portion 17 is provided in the vicinity of the rear portion of the heating cylinder 16, and a material supply hole 18 and a supply device 19 are provided in the housing portion 17. The heating cylinder 16 is provided with an inner hole 16a in the axial direction, and a heater 20 capable of controlling the temperature for each zone is provided on the outer periphery. A cylinder head portion 21 is fixed to the front portion of the heating cylinder 16. The inner side surface 21 a of the cylinder head portion 21 is tapered, the rear large diameter portion is connected to the inner hole 16 a of the heating cylinder 16, and the front small diameter portion is connected to the nozzle hole 15 a of the nozzle 15. Yes. In the present invention, the cylinder head portion 21 is also referred to as a heating cylinder, and the hollow portion inside thereof is referred to as a heating cylinder. Moreover, the heating cylinder 16 calls the nozzle 15 side the front, and calls the housing part 17 side the back.

スクリュ22は図示しない計量用モータにより回転可能に設けられ、また図示しない射出用モータにより前後進移動可能に設けられている。スクリュ22の形状は、後方から順に溝部の断面積D2が一定のフィードゾーン23、軸部が徐々に太く形成され溝部が徐々に浅く形成されるコンプレッションゾーン24、溝部の断面積D3が一定のメタリングゾーン25が形成されている。スクリュ22のフライト22aは前記各ゾー23,24,25において同じピッチに形成されている。スクリュ22の圧縮比については、これに限定されるものではないが、望ましくは1.0〜3.0、より望ましくは1.2〜2.2と比較的圧縮比を低くなっており、せん断力の発生をなるべく小さくして繊維材料を用いる場合の切断を極力防止するようになっている。またスクリュ22は、サブフライト等の別のフライトのあるものや、細かい凹凸が形成されたミキシングゾーンが設けられたものでもよい。加熱筒16の内孔16aやスクリュ22は、特にガラス繊維等を含む樹脂を成形材料として使用する際には耐摩耗加工がなされていることが望ましい。更にまた加熱筒16は、材料供給孔18や加熱筒16の中間部付近等から真空ポンプにより内孔16a内を真空吸引可能にしたものや内孔16a内に窒素ガスを供給するようにしたものでもよい。The screw 22 is rotatably provided by a metering motor (not shown), and is provided so as to be movable forward and backward by an injection motor (not shown). The shape of the screw 22 is such that, from the rear, the feed zone 23 with a constant cross-sectional area D2 of the groove part, the compression zone 24 in which the shaft part is gradually thickened and the groove part is gradually shallow, and the cross-sectional area D3 of the groove part is constant. A ring zone 25 is formed. The flights 22a of the screw 22 are formed at the same pitch in each of the zones 23, 24, and 25. The compression ratio of the screw 22 is not limited to this, but is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.2 to 2.2, and the compression ratio is relatively low. The generation of force is made as small as possible to prevent cutting when using a fiber material as much as possible. Further, the screw 22 may have another flight such as a subflight, or may be provided with a mixing zone in which fine irregularities are formed. The inner hole 16a and the screw 22 of the heating cylinder 16 are preferably subjected to wear resistance processing, particularly when a resin containing glass fiber or the like is used as a molding material. Furthermore, the heating cylinder 16 is configured such that the inside of the inner hole 16a can be vacuum-sucked by a vacuum pump from the material supply hole 18 or the vicinity of the middle of the heating cylinder 16, or nitrogen gas is supplied into the inner hole 16a. But you can.

また本実施形態の直径90mmのスクリュ22では、スクリュ22のフィードゾーン23の溝部の流路の断面積D2(図1に示されるようにフライト22aの方向に直交する方向の面の面積)については、8.8cmとなっている。このようなフィードゾーン23の溝部の流路面積を確保したスクリュ22を用いることにより、ガラス繊維や炭素繊維といった繊維材料が加熱筒16のフィードゾーン23において切断されることを減らすことができる。なお本実施形態の直径90mmのスクリュ22の場合、フィードゾーン23の溝深さは、9.5〜14.5mm程度が望ましい。またこのフィードゾーン23の溝深さは、スクリュ径によって相違しこれに限定されるものではないが、一例としてスクリュ22の直径の10.5%〜16.1%程度が望ましい。Further, in the screw 22 having a diameter of 90 mm according to the present embodiment, the cross-sectional area D2 of the flow path of the groove portion of the feed zone 23 of the screw 22 (the area of the surface in the direction perpendicular to the direction of the flight 22a as shown in FIG. 1) 8.8 cm 2 . By using the screw 22 that secures the flow path area of the groove portion of the feed zone 23 as described above, it is possible to reduce the cutting of the fiber material such as glass fiber or carbon fiber in the feed zone 23 of the heating cylinder 16. In the case of the screw 22 having a diameter of 90 mm according to the present embodiment, the groove depth of the feed zone 23 is desirably about 9.5 to 14.5 mm. The groove depth of the feed zone 23 differs depending on the screw diameter and is not limited to this, but it is preferably about 10.5% to 16.1% of the diameter of the screw 22 as an example.

本実施形態では、スクリュ22のメタリングゾーン25については、特に通常のスクリュと比較して溝の深さHが深くなっている。即ち換言すれば、メタリングゾーン25の軸部25aの直径は、通常のスクリュと比較して小さくなっている。直径90mmの一般的なスクリュの場合、メタリングゾーン25の溝深さは、4.5〜5mm程度であるが、本実施形態ではそれよりも溝深さHが深くなっている。このメタリングゾーンの溝深さHは、スクリュ径によって相違し、これに限定されるものではないが、本実施形態では一例としてスクリュ22の直径の6%〜10.5%程度が望ましい。In the present embodiment, the groove depth H of the metal ring zone 25 of the screw 22 is deeper than that of a normal screw. In other words, the diameter of the shaft portion 25a of the metering zone 25 is smaller than that of a normal screw. In the case of a general screw having a diameter of 90 mm, the groove depth of the metering zone 25 is about 4.5 to 5 mm, but in this embodiment, the groove depth H is deeper than that. The groove depth H of the metal ring zone differs depending on the screw diameter and is not limited to this, but in this embodiment, it is preferably about 6% to 10.5% of the diameter of the screw 22 as an example.

そして図2に示されるように本実施形態の直径90mmのスクリュ22のメタリングゾーン25の溝部の流路の断面積D3(図2に示されるようにフライト22aの方向に直交する方向の面の面積)については、4.9cmとなっており、一般的なスクリュよりも約1.5倍程度となっている。このようにメタリングゾーン25の溝深さおよび流路面積を確保したスクリュ22を用いることにより、ガラス繊維や炭素繊維といった繊維材料が加熱筒16の内孔16aとスクリュ22のメタリングゾーン25との間のせん断作用により短く切断されることを減らすことができる。As shown in FIG. 2, the cross-sectional area D3 of the flow path of the groove portion of the metering zone 25 of the screw 22 having a diameter of 90 mm according to this embodiment (the surface in the direction orthogonal to the direction of the flight 22a as shown in FIG. 2). The area) is 4.9 cm 2 , which is about 1.5 times that of a general screw. In this way, by using the screw 22 that secures the groove depth and the flow path area of the metering zone 25, the fiber material such as glass fiber or carbon fiber can be used as the inner hole 16 a of the heating cylinder 16 and the metering zone 25 of the screw 22. It is possible to reduce short cutting due to the shearing action between the two.

またスクリュ22のメタリングゾーン25の前部には円盤状のウエアプレート33が設けられている。ウエアプレート33は逆流防止弁26のリング部35の後端面35aが後退した際に当接される部分である。本実施形態ではウエアプレート33の外周の直径は、メタリングゾーン25の軸部25aの直径と同じに設けられている。ウエアプレート33の直径はメタリングゾーン25の軸部25aの直径と同じである必要はない。しかし一例としてウエアプレート33の直径は、メタリングゾーン25の軸部25aの直径よりも−4mm〜+4mm程度であることが望ましい。A disc-shaped wear plate 33 is provided at the front of the metering zone 25 of the screw 22. The wear plate 33 is a portion that comes into contact when the rear end surface 35a of the ring portion 35 of the check valve 26 is retracted. In the present embodiment, the outer diameter of the wear plate 33 is provided to be the same as the diameter of the shaft portion 25 a of the metering zone 25. The diameter of the wear plate 33 does not have to be the same as the diameter of the shaft portion 25a of the metering zone 25. However, as an example, the diameter of the wear plate 33 is desirably about −4 mm to +4 mm than the diameter of the shaft portion 25 a of the metering zone 25.

そして図2および図3に示されるようにウエアプレート33の前部の中心部分にはスクリュヘッド27の軸部34が挿入されスクリュ本体に螺入・固定されている。軸部34については後端側が軸径の太い大径部34aとなっており、その前方に向けて滑らかに径が細くなり軸径の細いリング対向部34bが設けられている。そしてリング対向部34bの外周には、逆流防止弁26の中空のリング部35が所定の間隔を隔てて取付けられる。軸部34のリング対向部34bの更にその前方のヘッド部34cには2枚の羽根部36が軸芯Oから放射方向に形成されている。そしてそれぞれの羽根部36の後端面36aのうち加熱筒16の内孔16aに近い部分が前記リング部35の前端面35bが当接されるようになっている。より詳しくは、羽根部36の後端面36aの放射方向の長さのうちの半分よりも外周側の部分(内孔16a側の部分)が、リング部35との当接面となっている。そしてこのように羽根部36の後端面36aのうちの外周側の部分がリング部35と当接することにより、リング部35と軸部34の間には、広い流路が確保される。2 and 3, the shaft portion 34 of the screw head 27 is inserted into the center portion of the front portion of the wear plate 33, and is screwed and fixed to the screw body. The rear end side of the shaft portion 34 is a large-diameter portion 34a having a large shaft diameter, and a ring-facing portion 34b having a thin shaft diameter is provided so that the diameter smoothly decreases toward the front. A hollow ring portion 35 of the backflow prevention valve 26 is attached to the outer periphery of the ring facing portion 34b with a predetermined interval. Two blade portions 36 are formed in a radial direction from the shaft core O in the head portion 34 c further forward of the ring facing portion 34 b of the shaft portion 34. A portion of the rear end surface 36a of each blade portion 36 close to the inner hole 16a of the heating cylinder 16 is brought into contact with the front end surface 35b of the ring portion 35. More specifically, a portion on the outer peripheral side (a portion on the inner hole 16 a side) of the rear end surface 36 a of the blade portion 36 in the radial direction is a contact surface with the ring portion 35. In this way, the outer peripheral portion of the rear end surface 36 a of the blade portion 36 abuts on the ring portion 35, so that a wide flow path is secured between the ring portion 35 and the shaft portion 34.

羽根部36は、本実施形態ではトーピード28の後部の凹部29のテーパー面に対応してスクリュヘッド27の先端方向に向けて先細に形成されている。即ち羽根部36は、側面視して、スクリュヘッド27の最先端側が最も鋭角な三角形状をしている。そして図3に示されるようにヘッド部34cのうちの羽根部36が無い部分は、リング対向部34bと同径のままに設けられている。そして逆流防止弁26の流路は、リング対向部34bとリング部25の間のリング内部流路D4から、前方のヘッド部34cとリング部35の間のリング出口流路D6に接続されている。なおリング出口側流路35は、前記羽根部36の部分は流路が無いため、リング内部流路D4よりも流路の断面積が狭くなっている。In the present embodiment, the blade portion 36 is tapered toward the tip of the screw head 27 in correspondence with the tapered surface of the recess 29 at the rear portion of the torpedo 28. That is, the blade portion 36 has a triangular shape with the most acute angle on the most distal side of the screw head 27 as viewed from the side. And as FIG. 3 shows, the part which does not have the blade | wing part 36 of the head part 34c is provided with the same diameter as the ring opposing part 34b. The flow path of the check valve 26 is connected to the ring outlet flow path D6 between the front head section 34c and the ring section 35 from the ring internal flow path D4 between the ring facing section 34b and the ring section 25. . The ring outlet side channel 35 has a narrower cross-sectional area than the ring internal channel D4 because the blade portion 36 has no channel.

そしてスクリュヘッド27のヘッド部34cのうち羽根部36以外の部分は、リング対向部34bと同径となっている。またヘッド部34cの前端の部分はテーパー状に縮径した円錐部34dとなっている。そして円錐部34dの傾斜角度は、羽根部36の羽根の傾斜角度と同じ角度となっている。なおスクリュヘッド27のヘッド部34cの軸径は、前方に向けて一定の範囲で拡径されたものや縮径されたものでもよい。また本実施形態ではスクリュヘッド27の軸部34の大径部34a、リング対向部34b、羽根部36が逆流防止弁26の一部を構成する。しかし逆流防止弁26とは別部材により、円錐状のスクリュヘッドを設けたものでもよい。A portion of the head portion 34c of the screw head 27 other than the blade portion 36 has the same diameter as the ring facing portion 34b. The front end portion of the head portion 34c is a conical portion 34d having a tapered diameter. The inclination angle of the conical part 34d is the same as the inclination angle of the blades of the blade part 36. The shaft diameter of the head portion 34c of the screw head 27 may be increased or reduced in diameter within a certain range toward the front. In this embodiment, the large diameter portion 34 a of the shaft portion 34 of the screw head 27, the ring facing portion 34 b, and the blade portion 36 constitute a part of the backflow prevention valve 26. However, a conical screw head may be provided by a separate member from the backflow prevention valve 26.

前記羽根部36は、前記したように逆流防止弁26のリング部35の前方への移動を係止する役割とともに、可塑化の際にスクリュヘッド27の一部として回転してスクリュ22前方に貯留される繊維材料を含む溶融樹脂を混練する役割も有している。羽根部36は、スクリュヘッド27に2枚ないし6枚が形成されることが望ましい。羽根部36の幅(厚み)については、一例としてスクリュ22の直径の5%ないし25%程度が望ましい。ただし本発明は、逆流防止弁26の最狭部の流路の断面積が確保されるものであれば、スクリュヘッド27に上記のような羽根部36が形成されずに別の混練要素が形成されたものであってもよく、混練要素を有さない一般的な円錐状のスクリュヘッドが設けられたものでもよい。As described above, the blade portion 36 serves to lock the forward movement of the ring portion 35 of the backflow prevention valve 26 and rotates as a part of the screw head 27 during plasticization to be stored in front of the screw 22. It also has a role of kneading molten resin containing the fiber material to be produced. It is desirable that two to six blade portions 36 are formed on the screw head 27. About the width | variety (thickness) of the blade | wing part 36, about 5 to 25% of the diameter of the screw 22 is desirable as an example. However, according to the present invention, if the cross-sectional area of the narrowest channel of the backflow prevention valve 26 is ensured, the blade portion 36 as described above is not formed in the screw head 27 but another kneading element is formed. Or a general conical screw head having no kneading element may be provided.

図1ないし図3に示されるように、スクリュ22の前部には逆流防止弁26が設けられている。逆流防止弁26は射出時に加熱筒16の前側に貯留された溶融材料がスクリュ22後方へ移動して射出量が安定しなくなるのを防止するために、本発明において必須のものである。逆流防止弁26を形成する中空のリング部35は、その外周の直径が加熱筒16の内孔16aに対して隙間なく挿入される寸法となっており、内周の直径は前記軸部34のリング対向部34bとの間のリング内部流路D4を隔てて対向する寸法に形成されている。本実施形態では軸部34の軸芯Oから放射方向に向けて12mmの幅のドーナツ状のリング内部流路D4が形成される。またリング部35は、ウエアプレート33の前端面33aと羽根部36の後端面36aの間にスクリュ22の軸方向Xに所定のストロークSだけ移動可能に挿入されている。換言すれば、ウエアプレート33の前端面33aと羽根部36の後端面36aの間の距離よりもリング部35の軸方向Xの長さのほうが、所定長さだけ短くなっており、その差分がリング部35の移動ストロークSとなっている。このストロークSについては、後述する逆流防止弁26の最狭部の流路の断面積を広くするためにこれに限定されるものではないが、一例としてスクリュ22の直径Dに対して12.0%ないし16.0%のストロークSとすることが望ましい。As shown in FIGS. 1 to 3, a backflow prevention valve 26 is provided at the front portion of the screw 22. The backflow prevention valve 26 is essential in the present invention in order to prevent the molten material stored on the front side of the heating cylinder 16 during the injection from moving to the rear of the screw 22 and the injection amount becoming unstable. The hollow ring portion 35 that forms the backflow prevention valve 26 has an outer diameter that is inserted into the inner hole 16a of the heating cylinder 16 without a gap. It is formed to have a dimension that faces the ring internal channel D4 between the ring facing part 34b. In the present embodiment, a donut-shaped ring internal flow path D4 having a width of 12 mm is formed in the radial direction from the axis O of the shaft portion 34. The ring portion 35 is inserted between the front end surface 33a of the wear plate 33 and the rear end surface 36a of the blade portion 36 so as to be movable in the axial direction X of the screw 22 by a predetermined stroke S. In other words, the length in the axial direction X of the ring portion 35 is shorter by a predetermined length than the distance between the front end surface 33a of the wear plate 33 and the rear end surface 36a of the blade portion 36, and the difference between them is The movement stroke S of the ring portion 35 is obtained. The stroke S is not limited to this in order to widen the cross-sectional area of the narrowest portion of the backflow prevention valve 26, which will be described later. However, as an example, the stroke S is 12.0 with respect to the diameter D of the screw 22. It is desirable to set the stroke S between% and 16.0%.

また図3に示されるようにリング部35の前端面35aには、羽根部36の両側を挟むようにリング部35の回転を防止するための係合突起部35cが2枚づつ二箇所に形成されている。なお本発明においてスクリュ22とは、逆流防止弁26のリング部35やスクリュヘッド27を全て含むものとする。そしてこれらウエアプレート33、リング部35、スクリュヘッド27の羽根部36は、素材を特殊合金により製造するか、または鋼や特殊合金の素材に表面硬化処理または耐摩耗加工を施すことが望ましい。Further, as shown in FIG. 3, the front end surface 35a of the ring portion 35 is formed with two engaging protrusions 35c for preventing the rotation of the ring portion 35 so as to sandwich both sides of the blade portion 36. Has been. In the present invention, the screw 22 includes all of the ring portion 35 and the screw head 27 of the backflow prevention valve 26. The wear plate 33, the ring portion 35, and the blade portion 36 of the screw head 27 are preferably manufactured using a special alloy, or subjected to a surface hardening process or a wear-resistant process on a steel or special alloy material.

また本実施形態では、図2に示されるようにスクリュヘッド27の軸部34のうちの後端側の大径部34aと逆流防止弁26のリング部35の後端面35aの内周側端の間のリング入口流路D5が、逆流防止弁26の最狭部の流路となっている。本実施形態ではこのリング入口流路D5の断面積(ドーナツ状の断面積)は、18.0cmとなっており、加熱筒16の内孔16aの断面積D1(スクリュ軸に直交する方向の断面積(直径90mmの場合約63.6cm))に対して28.3%の比率に相当する面積となっている。そのため一般的なスクリュの逆流防止弁と比較して可塑化時に溶融樹脂と繊維材料がこの最狭部を通過する際の流動抵抗を大幅に減らすことができる。本実施形態の逆流防止弁26の最狭部の流路は、スクリュ22の軸方向Xに対して直交する面ではなく、外周に向けて突出したドーナツ状の面となっている。しかし逆流防止弁26の形状によって最狭部の流路の断面の角度は限定されない。Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the large diameter portion 34 a on the rear end side of the shaft portion 34 of the screw head 27 and the inner peripheral side end of the rear end surface 35 a of the ring portion 35 of the backflow prevention valve 26. The ring inlet channel D5 in between is the narrowest channel of the check valve 26. In this embodiment, the ring inlet channel D5 has a cross-sectional area (doughnut-shaped cross-sectional area) of 18.0 cm 2, and a cross-sectional area D1 of the inner hole 16a of the heating cylinder 16 (in a direction perpendicular to the screw axis). The area corresponds to a ratio of 28.3% with respect to the cross-sectional area (about 63.6 cm 2 when the diameter is 90 mm). Therefore, compared with a general screw backflow prevention valve, the flow resistance when the molten resin and the fiber material pass through the narrowest portion during plasticization can be greatly reduced. The flow path at the narrowest portion of the backflow prevention valve 26 of this embodiment is not a surface orthogonal to the axial direction X of the screw 22 but a donut-shaped surface protruding toward the outer periphery. However, the angle of the cross section of the narrowest channel is not limited by the shape of the backflow prevention valve 26.

なお逆流防止弁26のリング部35の厚みは、円筒引張応力の関係で、直径90mmのスクリュ22の場合、10mmよりも薄くすることはできない。従ってリング部35の内周側の直径を70mmよりも大きくすることはできない。またスクリュヘッド27の軸部34の直径は、ねじり応力の関係で一定以上小さくすることができない。従って軸部34とリング部35と最狭部の断面積は、加熱筒16の内孔16aの断面積D1(スクリュ軸に直交する方向の断面積に対して50%よりも大きくすることはできない。そして前記制限から、本発明のスクリュ22は、逆流防止弁26の最狭部の流路の断面積が、加熱筒16の内孔16aの断面積D1に対して望ましくは20%ないし50%、より一層望ましくは25%ないし35%に形成されている。前記において逆流防止弁26の最狭部の流路の断面積が25%ないし35%のほうがより一層望ましいのは、リング部35の厚みをより薄くしたり、スクリュヘッド27の軸部34の直径をより小さくすると逆流防止弁26の耐久寿命が短くなる恐れがあるからである。従って逆流防止弁26の最狭部の流路の断面積は、逆流防止弁26の耐久寿命と繊維材料の折損の程度との兼ね合いから決定される。The thickness of the ring portion 35 of the check valve 26 cannot be made thinner than 10 mm in the case of the screw 22 having a diameter of 90 mm because of the cylindrical tensile stress. Therefore, the diameter on the inner peripheral side of the ring portion 35 cannot be made larger than 70 mm. Further, the diameter of the shaft portion 34 of the screw head 27 cannot be made smaller than a certain value due to the torsional stress. Therefore, the cross-sectional area of the shaft part 34, the ring part 35, and the narrowest part cannot be larger than 50% of the cross-sectional area D1 of the inner hole 16a of the heating cylinder 16 (the cross-sectional area in the direction perpendicular to the screw axis). From the above limitation, in the screw 22 of the present invention, the cross-sectional area of the narrowest channel of the backflow prevention valve 26 is preferably 20% to 50% with respect to the cross-sectional area D1 of the inner hole 16a of the heating cylinder 16. More preferably, the cross-sectional area of the narrowest channel of the backflow prevention valve 26 is more preferably 25% to 35%, more preferably the ring portion 35. This is because if the thickness is made thinner or the diameter of the shaft portion 34 of the screw head 27 is made smaller, the durable life of the check valve 26 may be shortened. Cross-sectional area is backflow prevention It is determined from consideration of the degree of breakage of the durability and fibrous materials of the valve 26.

なお本発明において逆流防止弁26の最狭部の流路については、リング入口流路D5の部分となっているが、逆流防止弁26の構造によっては、リング内部流路D4やリング出口流路D6が最狭部の流路となる場合も想定される。また逆流防止弁26については、最狭部の断面積が、加熱筒16の内孔16aの断面積D1に対して20ないし50%の比率の範囲内で確保できるものであれば、スクリュの内部に流路が形成され、流路内に前後進可能なボールが配置されたボールチェック方式の逆流防止弁であってもよい。In the present invention, the narrowest channel of the check valve 26 is the ring inlet channel D5. Depending on the structure of the check valve 26, the ring inner channel D4 and the ring outlet channel may be used. It is also assumed that D6 is the narrowest channel. For the backflow prevention valve 26, if the cross-sectional area of the narrowest part can be secured within a range of 20 to 50% of the cross-sectional area D1 of the inner hole 16a of the heating cylinder 16, the inside of the screw A ball check type backflow prevention valve in which a flow path is formed in the flow path and a ball capable of moving back and forth is disposed in the flow path may be used.

そして逆流防止弁26のまた前記最狭部の流路の断面積D5は、スクリュ22のフィードゾーン23の溝部の断面積D2よりも広く設けられている。この前記断面積D5は、スクリュ22のフィードゾーン23の溝部の断面積D2よりも広く、上限については一例として200%以下の面積に形成されることが望ましい。また逆流防止弁26のまた前記最狭部の流路の断面積D5は、スクリュ22のメタリングゾーン25の溝部の断面積D3の300%ないし500%に形成されていることが望ましい。このように逆流防止弁26のまた前記最狭部の流路の断面積D5を広く設けることにより、ガラス繊維を含有した溶融樹脂が逆流防止弁26の部分を通過する際にストレスを減らした状態で通過することができ、繊維の折損が防止される。And the cross-sectional area D5 of the flow path of the narrowest part of the backflow prevention valve 26 is provided wider than the cross-sectional area D2 of the groove part of the feed zone 23 of the screw 22. The cross-sectional area D5 is wider than the cross-sectional area D2 of the groove portion of the feed zone 23 of the screw 22, and the upper limit is desirably formed to an area of 200% or less as an example. The cross-sectional area D5 of the narrowest channel of the backflow prevention valve 26 is preferably 300% to 500% of the cross-sectional area D3 of the groove portion of the metering zone 25 of the screw 22. Thus, by providing the cross-sectional area D5 of the flow path of the narrowest part of the backflow prevention valve 26, a state in which the stress is reduced when the molten resin containing glass fiber passes through the part of the backflow prevention valve 26. In order to prevent fiber breakage.

そしてスクリュ22が最大限前方側へ移動した位置(前進限)よりも更に前方位置の加熱筒16内には、トーピード28が設けられている。トーピード28は、外周部30の直径が加熱筒16の内孔よりも小径となっており、トーピード28の設けられた部分において加熱筒16内の流路の断面積が狭くなっている。トーピード28は、外側は円筒形をしており加熱筒16の軸方向に長手方向を向けて固定されている。トーピード28の取付方法は、加熱筒16の内孔16a側から軸芯側に向けて形成された図示しない複数の支持部により加熱筒22内に固定支持されている。トーピード28は、スクリュ22の先端のスクリュヘッド27に対向する後方側に、テーパー状の凹部29が形成されている。そして凹部29に連通してトーピード28の内部には内部流路31aが形成されている。A torpedo 28 is provided in the heating cylinder 16 at a position further forward than the position where the screw 22 has moved to the maximum forward side (forward limit). In the torpedo 28, the diameter of the outer peripheral portion 30 is smaller than the inner hole of the heating cylinder 16, and the cross-sectional area of the flow path in the heating cylinder 16 is narrow at the portion where the torpedo 28 is provided. The torpedo 28 has a cylindrical shape on the outside, and is fixed with the longitudinal direction in the axial direction of the heating cylinder 16. The method of attaching the torpedo 28 is fixedly supported in the heating cylinder 22 by a plurality of support portions (not shown) formed from the inner hole 16a side of the heating cylinder 16 toward the shaft core side. The torpedo 28 is formed with a tapered recess 29 on the rear side facing the screw head 27 at the tip of the screw 22. An internal flow path 31 a is formed in the torpedo 28 in communication with the recess 29.

またトーピード28の外周部30と加熱筒16の内孔16a(シリンダヘッド部21の凹部21a内を含む)との間には外周流路31bが形成されている。外周流路31bは前記支持部以外の部分はトーピード28の後方から前方に向けて全周に形成されている。従ってトーピード28の前後方向の中央よりも後ろの部分では内部流路31aと外周流路31bが並行して設けられていることになる。そしてトーピード28の外周の円筒部30aとその前方の円錐部30bにはそれぞれ突出した凸部32が多数形成されている。なおトーピード28の内部流路31aと凸部32はそれぞれ必須のものではなく、一般的な魚雷形のトーピード28でもよい。またトーピード28はノズル15内に設けてもよい。更には本発明においてトーピード28は必須のものではなく省略することもできる。An outer peripheral flow path 31b is formed between the outer peripheral portion 30 of the torpedo 28 and the inner hole 16a of the heating cylinder 16 (including the inside of the concave portion 21a of the cylinder head portion 21). The outer peripheral flow path 31b is formed on the entire circumference from the rear to the front of the torpedo 28 except for the support portion. Therefore, the inner flow path 31a and the outer peripheral flow path 31b are provided in parallel in the part behind the center of the torpedo 28 in the front-rear direction. The cylindrical portion 30a on the outer periphery of the torpedo 28 and a conical portion 30b in front of the torpedo 28 are each formed with a plurality of protruding portions 32 that protrude. In addition, the internal flow path 31a and the convex part 32 of the torpedo 28 are not essential, respectively, and a general torpedo shaped torpedo 28 may be used. The torpedo 28 may be provided in the nozzle 15. Furthermore, in the present invention, the torpedo 28 is not essential and can be omitted.

次に本実施形態の溶融材料供給装置である射出装置12を用いた可塑化工程および射出工程について説明する。本実施形態で使用される材料Mは、ガラス繊維(繊維材料)と熱可塑性樹脂のペレット(樹脂材料)が別々に供給されたものである。供給時のガラス繊維の長さは4mm〜10mmの範囲内のものが用いられる。ただし熱可塑性樹脂のペレット自体にガラス繊維を含有したものでもよい。また繊維材料と樹脂材料は別の材料供給孔から供給されたものでもよい。一方射出装置12の加熱筒16の各ゾーンの温度は、それぞれの種類の熱可塑性樹脂に対応して設定される一般的な加熱筒16の設定温度の幅の範囲内で設定される。そして供給装置19から材料供給孔18を介して加熱筒16内に供給されたガラス繊維と熱可塑性樹脂のペレットからなる材料Mは、可塑化工程が開始され図示しない計量用モータが作動されるとスクリュ22が回転され、フィードゾーン23、コンプレッションゾーン24、メタリングゾーン25の順に前方へ送られ溶融が進行する。そして熱可塑性樹脂のペレットは、メタリングゾーン25でほぼ完全に溶融されて、前方の当接部36aにリング部35が移動されている逆流防止弁26のリング入口流路D5(最狭部の流路)、リング内部流路D4、およびリング出口流路D6を介してスクリュ22の前方に送られる。Next, the plasticizing process and the injection process using the injection apparatus 12 which is the molten material supply apparatus of this embodiment will be described. The material M used in the present embodiment is a glass fiber (fiber material) and a thermoplastic resin pellet (resin material) supplied separately. The length of the glass fiber at the time of supply is 4 mm to 10 mm. However, the thermoplastic resin pellet itself may contain glass fibers. The fiber material and the resin material may be supplied from separate material supply holes. On the other hand, the temperature of each zone of the heating cylinder 16 of the injection device 12 is set within the range of the set temperature range of the general heating cylinder 16 set corresponding to each type of thermoplastic resin. The material M made of glass fiber and thermoplastic resin pellets supplied from the supply device 19 through the material supply hole 18 into the heating cylinder 16 starts the plasticizing process and operates a metering motor (not shown). The screw 22 is rotated and fed forward in the order of the feed zone 23, the compression zone 24, and the metering zone 25, and the melting proceeds. The thermoplastic resin pellets are almost completely melted in the metal ring zone 25, and the ring inlet channel D5 (the narrowest part of the narrowest part) of the backflow prevention valve 26 in which the ring part 35 is moved to the front contact part 36a. Flow path), the ring internal flow path D4, and the ring exit flow path D6.

この際の計量用モータによるスクリュ22の回転数は、スクリュ22の直径によっても左右されるが、一例として20min-1〜150min-1であることが望ましい。また射出用モータまたは射出用油圧シリンダにより制御される背圧については、一例として0MPa〜10.0MPaに制御されることが望ましい。そしてスクリュ22のメタリングゾーン25の溝深さHが、段落番号(0021)に記載された範囲で一般的なスクリュよりも深く設けられているので、メタリングゾーン25の繊維材料の切断が減少する。また本発明では、前記スクリュ22は、逆流防止弁26の最狭部の流路であるリング入口流路D5の断面積が、スクリュ22のフィードゾーン23の溝部の断面積D2よりも大きく設けられ、加熱筒16の内孔16aの断面積D1に対して20%ないし50%の面積に形成されているので、従来の逆流防止弁のものと比較して逆流防止弁26の部分での流動抵抗が減少し、ガラス繊維が切断されることが減少する。また前記最狭部の流路の断面積は、スクリュ22のメタリングゾーン25の溝部の断面積D3の300%ないし500%に形成されているので、メタリングゾーン25から前方の逆流防止弁26の最狭部に溶融樹脂が送られる際にも圧力が開放される形となる。そしてフライト間を進んできたガラス繊維を含む溶融樹脂の送り方向が変更されてもガラス繊維が切断されることが減少する。Rotational speed of the screw 22 by metering motor in this case, it is desirable also affected by the diameter of the screw 22 is a 20min -1 ~150min -1 as an example. The back pressure controlled by the injection motor or the injection hydraulic cylinder is desirably controlled to 0 MPa to 10.0 MPa as an example. And since the groove depth H of the metal ring zone 25 of the screw 22 is provided deeper than a general screw in the range described in the paragraph number (0021), the cutting of the fiber material in the metal ring zone 25 is reduced. To do. In the present invention, the screw 22 is provided such that the cross-sectional area of the ring inlet flow path D5, which is the narrowest flow path of the check valve 26, is larger than the cross-sectional area D2 of the groove portion of the feed zone 23 of the screw 22. Since the cross-sectional area D1 of the inner hole 16a of the heating cylinder 16 is 20% to 50% of the cross-sectional area D1, the flow resistance at the portion of the backflow prevention valve 26 is compared with that of the conventional backflow prevention valve. Decreases and the glass fiber is cut less. Further, since the cross-sectional area of the narrowest channel is formed to be 300% to 500% of the cross-sectional area D3 of the groove portion of the metering zone 25 of the screw 22, the backflow prevention valve 26 in front of the metering zone 25 is formed. The pressure is released even when the molten resin is sent to the narrowest part. And even if the feed direction of the molten resin containing the glass fiber which has advanced between flights is changed, it will reduce that a glass fiber is cut | disconnected.

また逆流防止弁26を通過したガラス繊維を含有した溶融樹脂は、軸部34に設けられた羽根部36によりスクリュ回転とともに攪拌されるので、より一層、ガラス繊維と溶融樹脂の混練が良好になる。そして可塑化工程では、スクリュ22が回転駆動されるとともにスクリュ22が後退して、トーピード28の凹部29の側とスクリュ22のスクリュヘッド27との間の間隔が広がりガラス繊維の含有した溶融樹脂(溶融材料)がその部分に貯留される。射出装置12は、可塑化工程が終了すると、射出装置12は、金型14内の成形品が取り出されて再度型締がなされるまで待機する。なお可塑化工程の後半または終了後にスクリュ22を逆回転や前進させて逆流防止弁26を意図的に閉鎖するようにしてもよい。そして次に射出工程が開始されると射出装置12は射出用モータが作動して、スクリュ22を一例として、15mm/secないし120mm/secの射出速度(最高速度)で前進させる。その結果溶融樹脂は、加熱筒16内のトーピード28の流路部分を通過してノズル15から金型14内へ射出される。この際逆流防止弁26のリング部35は後方に移動して後端面35aがウエアプレート33に当接してスクリュヘッド27側からフライト22a側への溶融樹脂の流動を遮断し、各射出ごとの射出量が一定になるようにする。Moreover, since the molten resin containing the glass fiber that has passed through the backflow prevention valve 26 is agitated with the screw rotation by the blade portion 36 provided in the shaft portion 34, the mixing of the glass fiber and the molten resin is further improved. . In the plasticizing step, the screw 22 is driven to rotate and the screw 22 is retracted, and the distance between the concave 29 side of the torpedo 28 and the screw head 27 of the screw 22 is widened. Molten material) is stored in that part. When the plasticizing process is completed, the injection device 12 waits until the molded product in the mold 14 is taken out and is clamped again. Note that the backflow prevention valve 26 may be intentionally closed by reversely rotating or advancing the screw 22 after the latter half or the end of the plasticizing step. Next, when the injection process is started, the injection device 12 operates the injection motor to advance the screw 22 as an example at an injection speed (maximum speed) of 15 mm / sec to 120 mm / sec. As a result, the molten resin passes through the flow passage portion of the torpedo 28 in the heating cylinder 16 and is injected from the nozzle 15 into the mold 14. At this time, the ring portion 35 of the backflow prevention valve 26 moves rearward and the rear end surface 35a comes into contact with the wear plate 33 to block the flow of the molten resin from the screw head 27 side to the flight 22a side. Make the amount constant.

射出の際、ガラス繊維の含有した溶融樹脂はトーピード28の内部流路31aと外周流路31bから並行して前方に送られる。そしてトーピード28の前後方向のほぼ中央部分で内部流路31aは前記外周流路31bに接続されていることから、内部流路31aと外周流路3から送られてきた溶融樹脂は合流して混合される。またトーピード28の円筒部30aと円錐部30bには複数の凸部32が形成されていることから、射出時にはガラス繊維の含有した溶融樹脂の混合が良好に更に良好に行われる。At the time of injection, the molten resin contained in the glass fiber is sent forward in parallel from the internal flow path 31a and the outer peripheral flow path 31b of the torpedo 28. Since the internal flow path 31a is connected to the outer peripheral flow path 31b at a substantially central portion in the front-rear direction of the torpedo 28, the molten resin sent from the internal flow path 31a and the outer peripheral flow path 3 is merged and mixed. Is done. In addition, since the plurality of convex portions 32 are formed on the cylindrical portion 30a and the conical portion 30b of the torpedo 28, mixing of the molten resin contained in the glass fiber is performed more satisfactorily at the time of injection.

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。射出装置により溶融される材料は、熱可塑性または熱硬化性の樹脂に炭素繊維、ガラス繊維等の繊維材料を混ぜたものであるが、その組合せや比率は限定されない。The present invention is not enumerated one by one, but is not limited to that of the above-described embodiment, and it goes without saying that those skilled in the art also apply modifications made in accordance with the spirit of the present invention. is there. The material melted by the injection apparatus is a mixture of a thermoplastic or thermosetting resin and a fiber material such as carbon fiber or glass fiber, but the combination and ratio thereof are not limited.

更には本発明の溶融材料供給装置は、計量した繊維を含む溶融樹脂を、ノズル(Tダイを含む)から、プレス金型上に吐出するスタンピング成形の溶融材料供給装置であってもよい。また可塑化装置とプランジャ装置がそれぞれ接続されるプリプラ(登録商標)式の射出装置の可塑化装置の部分に本発明の溶融材料供給装置を用いてもよい。Furthermore, the molten material supply device of the present invention may be a stamping-molded molten material supply device that discharges molten resin containing measured fibers from a nozzle (including a T die) onto a press die. In addition, the molten material supply device of the present invention may be used for a plasticizing device portion of a pre-plastic (registered trademark) type injection device to which a plasticizing device and a plunger device are respectively connected.

11 射出成形機
12 射出装置
15 ノズル
16 加熱筒
16a 内孔
22 スクリュ
23 フィードゾーン
24 コンプレッショんゾーン
25 メタリングゾーン
26 逆流防止弁
27 スクリュヘッド
28 トーピード
34 軸部
35 リング部
36 羽根部
D1 内孔の断面積
D2 フィードゾーンの溝部の断面積
D3 メタリングゾーンの溝部の断面積
D5 リング入口流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Injection molding machine 12 Injection apparatus 15 Nozzle 16 Heating cylinder 16a Inner hole 22 Screw 23 Feed zone 24 Compression zone 25 Metalling zone 26 Backflow prevention valve 27 Screw head 28 Torpedo 34 Shaft part 35 Ring part 36 Blade part D1 Inner hole Cross-sectional area D2 Cross-sectional area D3 of feed zone groove section Cross-sectional area D5 of metering zone groove section D5 Ring inlet channel

Claims (3)

加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、
前記スクリュは、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当接されるス クリュの部分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されているとともに、
逆流防止弁の最狭部の流路の断面積が、加熱筒の内孔の断面積に対して25%ないし35%に形成されていることを特徴とする溶融材料供給装置。
A screw is arranged in the heating cylinder so that it can rotate and move forward and backward, and a nozzle is arranged in the front part of the heating cylinder, and a thermoplastic resin material containing a fiber material is plasticized in the heating cylinder and injected or discharged from the nozzle. In the molten material supply device
The screw, the screw is a cross-sectional area of the flow path of the narrowest portion excluding the flow path between the portion of the scan Cru rear end face and rear end face of the ring portion of the check valve is brought into contact when retracted Is formed wider than the cross-sectional area of the groove of the feed zone,
The molten material supply apparatus, wherein the cross-sectional area of the flow path at the narrowest part of the backflow prevention valve is 25% to 35% with respect to the cross-sectional area of the inner hole of the heating cylinder.
加熱筒内にスクリュが回転可能かつ前後進可能に配置されるとともに加熱筒前部にノズルが配置され、繊維材料を含む熱可塑性樹脂材料を前記加熱筒内で可塑化して前記ノズルから射出または吐出する溶融材料供給装置において、
前記スクリュのフィードゾーンの溝深さは、スクリュの直径の10.5〜16.1%であって、逆流防止弁のリング部の後端面と該後端面が後退した際に当接されるスクリュの部 分との間の流路を除く最狭部の流路の断面積が前記スクリュのフィードゾーンの溝部の断面積よりも広く形成されており、
前記逆流防止弁の最狭部の流路の断面積は、スクリュのメタリングゾーンの溝部の断面積の300%ないし500%に形成されていることを特徴とする溶融材料供給装置。
A screw is arranged in the heating cylinder so that it can rotate and move forward and backward, and a nozzle is arranged in the front part of the heating cylinder, and a thermoplastic resin material containing a fiber material is plasticized in the heating cylinder and injected or discharged from the nozzle. In the molten material supply device
The groove depth of the screw feed zone is 10.5 to 16.1% of the diameter of the screw, and the screw that comes into contact when the rear end surface of the ring portion of the check valve and the rear end surface are retracted. of being wider than the cross-sectional area of the groove of the feed zone of the cross-sectional area is the screw of the flow path of the narrowest portion excluding the flow path between the section component,
The molten material supply apparatus according to claim 1, wherein a cross-sectional area of a flow path at a narrowest portion of the backflow prevention valve is formed to be 300% to 500% of a cross-sectional area of a groove portion of a screw metering zone.
前記逆流防止弁の前方側に設けられるスクリュヘッドのヘッド部は、逆流防止弁が当接する当接部を有し前記当接部から該ヘッド部の先端方向に向けて先細に形成された羽根部を2枚ないし6枚備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の溶融材料供給装置。
The head portion of the screw head provided on the front side of the backflow prevention valve has a contact portion with which the backflow prevention valve abuts, and a blade portion that is tapered from the contact portion toward the tip of the head portion. The molten material supply apparatus according to claim 1, wherein two or six of the molten material are provided.
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