DE19934730A1

DE19934730A1 - Formgegenstand mit gutem Oberflächenaussehen aus faserverstärktem thermoplastischem Harz

Info

Publication number: DE19934730A1
Application number: DE19934730A
Authority: DE
Inventors: Ryosaku Kadowaki; Koichi Hashimoto; Toshihiro Asai; Toshiaki Okumura
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2000-02-17
Also published as: US6291064B1; FR2781410A1; JP2000037723A

Abstract

Bereitgestellt wird ein Formgegenstand mit gutem Oberflächenaussehen aus faserverstärktem thermoplastischen Harz. DOLLAR A Der Formgegenstand aus faserverstärktem thermoplastischen Harz umfaßt ein thermoplastisches Harz als thermoplastische Polymermatrix und Glasfasern als verstärkende Fasern. In dem Produkt sind die Glasfasern in einer Menge von 2 bis 20 Volumenprozent des Formgegenstandes enthalten, das Gewichtsmittel der Faserlänge der in dem Formgegenstand vorliegenden Glasfasern beträgt 0,8 bis 1,8 mm, die Glasfasern mit einer Länge von 2 mm oder mehr sind in einer Menge von 20 oder weniger Gewichtsprozent, bezogen auf die Glasfasern insgesamt, enthalten und die Glasfasern mit 3 mm Länge oder mehr sind in einer Menge von 5 oder weniger Gewichtsprozent der Glasfasern insgesamt enthalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Formgegenstände aus faserver stärktem thermoplastischem Harz mit ausgezeichneten mechanischen Eigen schaften und gutem Oberflächenaussehen, faserverstärkte thermoplastische Harzpellets, die zur Herstellung der Formgegenstände geeignet sind, und Verfah ren zur Herstellung solcher Pellets. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem Verfahren zur Herstellung des Formgegenstands mit gutem Oberflächenaussehen unter Verwendung der Pellets.

Der erfindungsgemäße Formgegenstand kann auf zahlreichen Gebie ten verwendet werden, beispielsweise für Kraftfahrzeug-Inneneinrichtungen, wie Handschuhfach, Armaturenbrett und Innenausstattungen; äußere Teile am Kraftfahrzeug, wie Stoßstangen, Kotflügel, Kühlergrill, Rückspoiler und Seiten schutz; Kraftfahrzeugzubehörteile, wie Teile im Motorenraum, beispielsweise Gebläse, Gebläseabdeckung, Batterietrog und Sicherungskasten; Gehäuse für elektrische Geräte wie Computer in Notebookgröße oder tragbare Telefone; Konstruktionselemente elektrischer Geräte; Büromöbel; Baumaterialien; und Behältnisse.

Ein faserverstärktes thermoplastisches Harz, dessen Matrix ein thermoplastisches Polymer ist und dessen verstärkende Fasern Glasfasern sind, wird in breitem Maße ausschließlich in Pelletform als Material zum Spritzgießen, das Massenproduktion ermöglicht, eingesetzt. Als Glasfasern enthaltende Pellets sind mit Kurzfasern verstärkte thermoplastische Pellets (ein Mischpellet), erhalten durch Verschmelzen und Vermischen von Glasfaserhäcksel mit einer Länge von 3-12 mm und einer thermoplastischen Polymermatrix in einem Extruder, Ex trudieren des Gemisches in Spinnkabelform und Zerschneiden des Produkts, und mit Langfasern verstärkte thermoplastische Pellets, erhalten durch Leiten eines kontinuierlichen Glasfaserspinnkabels durch ein Bad mit geschmolzener thermo plastischer Polymermatrix zur Imprägnierung des Spinnkabels mit dem geschmol zenen Harz, Herausziehen und Kühlen des Spinnkabels zu einer Strangform und dann Zerschneiden des Strangs bekannt.

Bei den mit kurzen Fasern verstärkten thermoplastischen Pellets werden die Glasfasern beim Schmelzmischschritt beschädigt, so daß die Länge der Fasern in den tatsächlich erhaltenen Pellets viel kürzer wird als jene der Fasern vor dem Vermischen. Die Fasern werden auch beim Spritzgießen beschä digt. Somit wird das Gewichtsmittel der Faserlänge (Lw) eines spritzgegossenen Produkts unter Verwendung derartiger mit Kurzfasern verstärkter thermoplasti scher Pellets zu etwa 0,3-0,6 mm vermindert. Die Glasfasern werden daher nicht miteinander verfilzt, so daß sich keine verstärkende Wirkung einstellt, was zu mangelhaften mechanischen Eigenschaften führt.

Mit den mit langen Fasern verstärkten thermoplastischen Pellets kann ein Spritzgußprodukt mit zufriedenstellenden mechanischen Eigenschaften erhalten werden, da dessen Fasern während seiner Herstellung im Unterschied zu den mit Kurzfasern verstärkten thermoplastischen Pellets nicht beschädigt werden. Die Länge der Fasern verschlechtert jedoch das Dispergiervermögen der Fasern, was zu einem mangelhaften Aussehen führt, indem das Faserbündel auf der Oberfläche des Produkts sichtbar ist.

Insbesondere wenn ein Verfahren, bei dem ein Masterpellet mit einer hohen Konzentration an Glasfasern mit einem Pellet, das nur thermoplastische Polymermatrix und keine Glasfasern enthält, vermischt wird, tritt zum Zeitpunkt des Formens, bei dem die enthaltene Menge an Glasfasern einen gegebenen Wert erlangt, ein Problem auf, indem mangelhaftes Aussehen, das von der nicht gleichförmigen Dispersion der Glasfasern herrührt, deutlich wird.

Somit wurden Untersuchungen zum gleichförmigen Dispergieren von Glasfasern durch Einrichten einer speziellen Mischdüse an einer Formmaschine, wodurch der Steg der Form eng gestaltet wird, oder durch Einstellen des Rück staudrucks der Schnecke zum Zeitpunkt des Formens auf einen hohen Wert unternommen. Solche Maßnahmen zum Erhöhen der Scherkraft beim Vermischen und bei den Spritzgußschritten sind allerdings zur Verbesserung des Dispergier vermögens der Fasern nicht sehr wirksam. Im Gegenteil, die Fasern werden ungünstigerweise beschädigt.

In Anbetracht dessen, daß es für eine Verbesserung des Dispergier vermögens der Glasfasern bevorzugt ist, Glasfasern im Zustand einer Endlosfaser ausreichend mit thermoplastischer Polymermatrix zu benetzen, wird ein Verfah ren zum Benetzen von Glasfasern mit thermoplastischer Polymermatrix bei dem Herstellungsverfahren von Pellets offenbart (Japanische Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 3-13305). Die Verbesserungen im Dispergiervermögen der Fasern und das Aussehen der Oberfläche sind jedoch unzureichend.

Die Japanische Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 5-239286 offenbart ein Verfahren zum Spezifizieren des MI (Schmelzindex) einer thermo plastischen Polymermatrix und des Mischverhältnisses von dem Harz zu Glasfa sern, um das Dispergiervermögen der Fasern zu erhöhen und die Schädigung der Fasern zu vermindern. Die Japanische Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 5-124036 offenbart ein Verfahren unter Nutzung eines Harzes mit einer geringe ren Schmelzviskosität als Masterpellet mit einem hohen Glasfaseranteil und unter Verwendung eines Harzes mit einer höheren Schmelzviskosität als Pellet, das keine Glasfasern enthält, zur Erhöhung des Dispergiervermögens der Glasfasern und der mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands.

Bei diesen bekannten Verfahren kann das Oberflächenaussehen des Formgegenstands in gewissem Ausmaß verbessert werden und es werden nicht solche mangelhaften Ergebnisse erzielt, daß die Glasfasern aus der Oberfläche des Produkts hervorstehen. Das Dispergiervermögen der Glasfasern ist allerdings noch nicht vollständig verbessert, so daß die Glasfasern in der Nähe der Ober fläche des Produkts in Bündeln vorliegen. Wenn das Produkt Pigmente und/oder Farbstoffe enthält und das Glasfaserspinnkabel in der Nähe der Oberfläche vorliegt, ist die Konzentration an gefärbtem Harz in dem Bereich, wo das Spinn kabel vorliegt, gering. Somit wird die Farbe ungleichmäßig, was zu einem schlechten Aussehen führt. In anderen Worten, auch wenn die Glasfasern nicht auf der Oberfläche sichtbar sind, kann schlechtes Aussehen, wie ungleichmäßige Farbe, nicht überwunden werden, wenn die Glasfasern nicht gleichförmig disper giert vorliegen. Wenn die Glasfasern nicht gleichförmig dispergiert sind und das Glasfaserspinnkabel örtlich vorliegt, werden außerdem die physikalischen Eigen schaften, wie die mechanischen Eigenschaften, des Produkts nachteilig beein flußt. Folglich verbleiben Probleme, indem die physikalischen Eigenschaften zwischen den Chargen der spritzgegossenen Produkte oder zwischen den Stellen an dem einzelnen Formgegenstand schwanken.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Formgegenstands aus faserverstärktem thermoplastischem Harz, wobei das Dispergiervermögen der Glasfaser in einer thermoplastischen Polymermatrix verbessert ist und das Glasfaserspinnkabel so weit wie möglich am Vorliegen nach dem Formen gehindert wird, so daß er ein gutes Aussehen der Oberfläche mit verbesserten, wenig beeinflußten mechanischen Eigenschaften aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereit stellung eines Pellets zur Gewinnung eines Formgegenstands mit einem guten Oberflächenaussehen mit verbesserten, weniger schwankenden mechanischen Eigenschaften.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es außerdem, bevor zugte Verfahren zur Erzeugung des Formgegenstands und des Pellets bereit zustellen.

Der erfindungsgemäße Formgegenstand aus faserverstärktem thermoplastischem Harz umfaßt ein thermoplastisches Harz als Polymermatrix und Glasfasern als verstärkende Fasern und weist ein gutes Aussehen auf, wobei die Glasfasern in einer Menge von 2 bis 20 Volumenprozent des Form gegenstandes enthalten sind, das Gewichtsmittel der Faserlänge (Lw) der in dem Formgegenstand vorliegenden Glasfasern 0,8 bis 1,8 mm beträgt, die Glasfasern mit einer Länge von 2 mm oder mehr in einer Menge von 20 oder weniger Gewichtsprozent, bezogen auf die Glasfasern insgesamt, enthalten sind und die Glasfasern mit 3 mm Länge oder mehr in einer Menge von 5 oder weniger Gewichtsprozent der Glasfasern insgesamt enthalten sind.

Der erfindungsgemäße Formgegenstand, der den vorstehend ge nannten Erfordernissen genügt, weist ein sehr gutes Oberflächenaussehen auf und seine Glasfasern sind gleichförmig dispergiert, so daß er gute mechanische Eigenschaften aufweist. Außerdem kann die Streuung der Eigenschaften in Abhängigkeit von der Stelle an dem Formgegenstand und der Charge des Form gegenstands vermindert werden.

Eines der bevorzugten Verfahren zur Herstellung des erfindungs gemäßen Formgegenstands ist ein Verfahren, bei dem ein Masterpellet, das den größten Teil der Glasfasern enthält, mit einem Pellet, das im wesentlichen keine Glasfasern enthält, verwendet wird. Das Masterpellet ist vorzugsweise das erfindungsgemäße Pellet.

Das faserverstärkte thermoplastische Harzpellet der Erfindung umfaßt ein thermoplastisches Harz als Polymermatrix und Glasfasern als ver stärkende Fasern, wobei die Länge des Pellets etwa 2 bis 12 mm beträgt, die Glasfasern, die im wesentlichen dieselbe Länge wie das Pellet aufweisen, in einer Menge von 20 bis 60 Volumenprozent des gesamten Pellets im Zustand längs gerichteter oder verzwirnter Fasern entlang der Längsrichtung des Pellets enthal ten sind, und der Ausdruck L/D² 0,45 oder mehr beträgt und der Ausdruck L/D 1,1 bis 6 beträgt, wobei L die Länge des Pellets und D den Durchmesser davon bedeutet. Dieses Pellet wird mit einem Harzpellet vermischt, das im wesentlichen keine Glasfasern enthält, und das Gemisch kann dann zu dem vorstehend ge nannten Formgegenstand spritzgegossen werden.

Das vorstehend genannte faserverstärkte thermoplastische Harzpel let (als Harzpellet A bezeichnet) kann mit einem thermoplastischen Harzpellet, das im wesentlichen keine Glasfasern enthält (als Pellet B bezeichnet), in einer Weise vermischt werden, daß das Gewichtsverhältnis von A zu B von 0,08 bis 3 ist. Das erhaltene Gemisch, das im Umfang der vorliegenden Erfindung einge schlossen ist, wird vorzugsweise eingesetzt.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Formgegenstands ist es bevorzugt ein Verfahren zu verwenden, bei dem das faserverstärkte thermopla stische Harzpellet A mit einem thermoplastischen Harzpellet B, das im wesentli chen keine Glasfasern enthält, so vermischt wird, daß das Gewichtsverhältnis von A zu B von 0,08 bis 3 beträgt, und dann das Gemisch spritzgegossen wird.

In diesem Fall werden Pellet A und Pellet B vorzugsweise so ausge wählt, daß ein thermoplastisches Harz, das das faserverstärkte thermoplastische Harzpellet A ausmacht, leichter fließt als ein thermoplastisches Harz, das das thermoplastische Harzpellet B, das im wesentlichen keine Glasfasern enthält, ausmacht, um das Dispergiervermögen der Glasfasern zu verbessern.

Ein bevorzugtes kontinuierliches Verfahren zur Herstellung des faserverstärkten thermoplastischen Harzpellets A umfaßt die Schritte:
Eintauchen von kontinuierlichen langen Glasfaserspinnkabeln in ein Bad mit geschmolzener thermoplastischer Polymermatrix und Durchleiten des Spinnkabels durch das Bad, wodurch das Glasfaserspinnkabel mit der thermopla stischen Polymermatrix imprägniert wird,
kontinuierliches Drehen des kontinuierlichen langen Glasfaserspinn kabels um die Mittelachse des Spinnkabels mit einem Zwirner, wodurch das Spinnkabel zu einem faserverstärkten Strang verzwirnt wird, und
Herausziehen des faserverstärkten Strangs, in dem das verzwirnte Spinnkabel mit der thermoplastischen Polymermatrix imprägniert ist, und Schnei den des Strangs in Stücke mit vorbestimmter Länge, wodurch die Pellets erhal ten werden.

Der erfindungsgemäße Formgegenstand aus faserverstärktem thermoplastischem Harz umfaßt ein thermoplastisches Harz und eine Polymerma trix und umfaßt Glasfasern als verstärkende Fasern.

Beispiele des verwendeten thermoplastischen Harzes schließen nachstehende typische Harze ein: Polyolefinharze, wie Polyethylen, Polypropylen und Propylen-Ethylen-Copolymer; Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR) sowie Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM); Styrolharze, wie Polystyrol, Acrylnitril-Butadi-en-Styrol (ABS)-Harz, Acrylnitril-Styrol-Copolymer (AS)-Harz, (AXS)-Harz; Poly-amide, wie Nylon 6, Nylon 6-6, Nylon 6-10, Nylon 6-12, Nylon 12 und Nylon MXD (aromatisches Polyamid); gesättigte Polyester, wie Polyethy lenterephthalat und Polybutylenterephthalat, Acrylharze, Polycarbonat, Polyox ymethylen (POM), Polyphenylenoxid (PPO), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon, Polyethersulfon, Polyetherketon und Polyetheretherketon. Ein beliebiges dieser Harze kann als Copolymer oder Derivat verwendet werden oder zwei oder mehrere Arten davon können in angemischter Form verwendet werden.

Wenn ein solches Polyolefin, das unpolar und schwierig zu verbinden ist, wie Polyethylen, Polypropylen, Propylen-Ethylen-Copolymer, als thermoplasti sche Polymermatrix verwendet wird, ist es für eine Verbesserung der Haftkraft der Glasfasern bevorzugt, eine geeignete Menge an säuremodifiziertem Poly propylen, Polyethylen, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) oder der gleichen zu der thermoplastischen Polymermatrix zuzugeben.

Wenn als Säure zur Modifizierung eine ungesättigte Carbonsäure oder ein Säureanhydrid davon verwendet wird, wie (Meth)acrylsäure, Maleinsäu re (Maleinsäureanhydrid), Fumarsäure, Itaconsäure (Itaconsäureanhydrid) oder Crotonsäure, kann die Modifizierung mit der Säure durch Copolymerisation oder dergleichen erzielt werden. Derivate, wie Ester, Amide oder Metallsalze solcher Säuren können ebenfalls verwendet werden. Die Modifizierung mit der Säure kann durch Zugabe eines Peroxids und eines Säureanhydrids zu dem Polyolefin und anschließend Erhitzen und Umsetzen des Gemisches in einem Extruder zur Herstellung eines Pellets erreicht werden. Wenn Polypropylen als thermoplasti sche Polymermatrix verwendet wird, ist die Verwendung von Maleinsäurean hydrid-modifiziertem Polypropylen angeraten, das durch Pfropfpolymerisierung von Polypropylen mit Maleinsäureanhydrid erhalten wird.

Das säuremodifizierte Polyolefin kann in dem Pellet durch Anwen dung beispielsweise eines Verfahrens zum Vermischen des säuremodifizierten Polyolefins mit Polyolefin (eine Hauptkomponente in der thermoplastischen Polymermatrix), so daß das säuremodifizierte Polyolefin zu einem Teil die thermo plastische Polymermatrix ergänzt, oder durch ein Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsfilms des säuremodifizierten Polyolefins auf der Oberfläche der Glasfasern, vorliegen. Zur Bildung des Beschichtungsfilms kann ein Polyolefin vom Emulsionstyp (oder vom Lösungstyp) durch Tauchbeschichten, Sprüh beschichten oder dergleichen aufgetragen werden.

In Abhängigkeit von der Verwendung des Formgegenstands können z. B. nachstehende bekannte Additive zu der thermoplastischen Polymermatrix zugegeben werden: Modifizierungsmittel, wie ein Dispersant, ein Gleitmittel, ein Weichmacher, ein Flammverzögerer, ein Antioxidationsmittel, ein Antistatikum, ein Lichtstabilisator, ein UV-Absorptionsmittel und ein Kristallisationspromotor (ein Keimbildungsmittel); Färbemittel, wie ein Pigment oder ein Farbstoff; Füll stoffe in Teilchenform, wie Ruß, Titandioxid, Talkum, Calciumcarbonat, Glimmer und Ton; Füllstoffe in Faserform, wie Fasermahlgut und Wollastonit; und Faden kristalle bzw. Whisker, wie Kaliumtitanat. Diese Additive können in einem Pellet durch ihre Zugabe zu dem Pellet bei der Herstellung davon enthalten sein oder können zu einem Fülltrichter einer Spritzgußmaschine gegeben werden, wenn ein Produkt aus dem Pellet zu erwarten ist. Es ist bevorzugt, den vorstehend ge nannten Füllstoff in Teilchenform in einer Menge von etwa 5 Gewichtsprozent der gesamten thermoplastischen Polymermatrix und der Glasfasern zuzugeben. Der Begriff "thermoplastische Polymermatrix" bedeutet hierin ein Gemisch aus dem thermoplastischen Harz und den vorstehend genannten Additiven.

Die verwendbaren Glasfasern sind nicht besonders eingeschränkt.

Beispielsweise kann E-Glas oder S-Glas verwendet werden. Der Durchmesser der Fasern liegt gewöhnlich bei 5 bis 25 µm. Wenn die Glasfasern einen Durch messer von 5 µm oder weniger aufweisen, werden die Glasfasern leicht beschä digt, so daß die Produktivität der Faserspinnkabel vermindert wird. Außerdem müssen viele Fasern gebündelt werden, wenn Pellets kontinuierlich hergestellt werden. Ungünstigerweise ist daher die Arbeit zum Verbinden des Glasfaser spinnkabels umständlich und die Produktivität davon vermindert. Wenn anderer seits die Glasfasern einen Durchmesser von mehr als 25 µm aufweisen, wird das Längen-Durchmesser-Verhältnis der Fasern durch die Tatsache vermindert, daß eine bevorzugte Länge der Pellets ausgewiesen ist. Somit zeigt sich die ver stärkende Wirkung nicht ausreichend. Der Durchmesser der Fasern bewegt sich bevorzugter im Bereich 8 bis 20 µm.

Es ist für die Herstellung der Pellets bevorzugt, ein Glasfaserspinn kabel (Glasseidenstrang) zu verwenden, worin die Glasfasern mit einem ge eigneten Bündelungsmittel hergestellte Bündel sind. Vorzugsweise bewegt sich die Zahl der Fasern im Spinnkabel von 300 bis 5000. Innerhalb dieses Bereichs wird das Spinnkabel zufriedenstellend mit dem thermoplastischen Harz im prägniert. Wenn die Zahl oberhalb 5000 liegt, kann die Mitte des Faserspinn kabels ungünstigerweise nicht mehr mit dem Harz imprägniert werden. Bevor zugter liegt die Zahl der Fasern im Spinnkabel im Bereich von 500 bis 3000.

Zur Verbesserung des Benetzungsvermögens der Glasfasern für die thermoplastische Polymermatrix können die Glasfasern bekannter Oberflächenbe handlung unterzogen werden. Die Oberflächenbehandlung erfolgt durch Auf tragen verschiedener Haftmittel, wie Haftmittel vom Silan-, Titanat-, Aluminium-, Chrom-, Zirkonium- oder Borantyp. Die Haftmittel, die im Benetzungsvermögen für das thermoplastische Harz ausgezeichnet sind, sind Haftmittel vom Silan- und Titanattyp. Besonders bevorzugt sind Silanhaftmittel, typische Beispiele davon sind Aminosilane, wie y-Aminopropyltriethoxysilan; Epoxysilane wie y- Glycydoxy-propyltrimethoxysilan; und Vinylsilane, wie Vinyltrichlorsilan.

Der erfindungsgemäße Formgegenstand ist ein Produkt, das durch Formen der vorstehend genannten thermoplastischen Polymermatrix und Glasfa sern erhalten wird. Die wichtigste Eigenschaft davon besteht darin, daß die Menge an Glasfasern in dem Formgegenstand spezifiziert ist und die Menge an Fasern mit einer hohen Länge auf einen speziellen Wert oder weniger einge schränkt ist, um die Oberflächenbeschaffenheit und die mechanischen Eigen schaften des Formgegenstands zu verbessern.

In dem erfindungsgemäßen Formgegenstand aus faserverstärktem thermoplastischem Harz müssen die Glasfasern in einer Menge von 2 bis 20 Volumenprozent des Formgegenstands enthalten sein. Wenn die Menge der Glasfasern weniger als 2 Volumenprozent beträgt, ist die verstärkende Wirkung auf der Basis der Fasern unzureichend. Wenn die Menge oberhalb 20 Volumen prozent liegt, stehen Glasfasern aus der Oberfläche des Produkts hervor. Im Ergebnis verschlechtert sich die Oberflächenbeschaffenheit ungünstig. Vorzugs weise sind die untere Grenze und die obere Grenze des Gehalts an Glasfasern 4 Volumenprozent bzw. 15 Volumenprozent. Die Erfordernisse hinsichtlich des Gehalts an Glasfasern, der mittleren Länge und dergleichen in dem erfindungs gemäßen Produkt stehen in keiner Beziehung zur Menge oder Länge der einge mischten Fasern zum Zeitpunkt des Formens, sondern beziehen sich auf den Gehalt an Glasfasern und die Länge des Produkts nach dem Formen.

Hinsichtlich der in dem erfindungsgemäßen Produkt enthaltenen Glasfasern muß das Gewichtsmittel der Länge (Lw) 0,8 bis 1,8 mm betragen. Wenn die Glasfasern kürzer als 0,8 mm sind, zeigt sich die verstärkende Wirkung nicht ausreichend und die mechanischen Eigenschaften verschlechtern sich. Wenn allerdings die Glasfasern länger als 1,8 mm sind, stehen die Fasern im Fall eines dünnen Formgegenstandes von dessen Oberfläche hervor. Außerdem verschlechtert sich das Dispergiervermögen, so daß die Faserspinnkabel vorlie gen können. Somit wird das Aussehen der Oberfläche mangelhaft. Außerdem ruft die Verschlechterung des Dispergiervermögens nachstehendes hervor: der Schlagzähigkeitswert nach Izod des Formgegenstands schwankt in Abhängigkeit von der Stelle auf dem Produkt beträchtlich. Das heißt, wenn eine Vielzahl von Proben aus den Formgegenständen mit einem Gewichtsmittel der Faserlänge über 1,8 mm als Proben genommen werden und dann ihre mechanischen Eigen schaften, wie ihr Schlagzähigkeitswert nach Izod, bestimmt werden, ist die Streuung der Meßwerte unter der Vielzahl der Proben hoch. Da das Dispergier vermögen der Glasfasern in dem Formgegenstand ungleichmäßig ist, ist folgen des zu beobachten: Obwohl die eine geeignete Menge an Glasfasern enthalten den Proben gute Schlagzähigkeitswerte zeigen, zeigen die Proben, bei denen der Bereich, der weniger Glasfasern enthält, zur Probenuntersuchung herangezogen wird, geringere Schlagzähigkeitswerte. Wenn es in dem Formgegenstand ein Glasfaserbündel gibt, ist außerdem der Schlagzähigkeitswert nach Izod an dieser Stelle höher als der Wert an der Stelle, an der es kein Faserbündel gibt, da die Faserbündel den Schlagzähigkeitswert nach Izod beeinflussen. Aus diesem Blickwinkel wird die obere Grenze des Gewichtsmittels der Faserlänge in der vorliegenden Erfindung auf 1,8 mm festgelegt. Bevorzugter sind die obere Grenze und die untere Grenze des Gewichtsmittels der Faserlänge der Glasfaser 0,9 bzw. 1,6 mm.

Das Gewichtsmittel der Faserlänge (Lw) der Glasfasern ist ein Wert, der aus der nachstehenden Gleichung erhalten wird, wenn ein Bildanalysegerät, Image Processor "LUZEX LF" (Nireco Corporation) zur Messung der betreffenden Längen (L1) von etwa 2000-3000 Glasfasern verwendet wird:
Lw = L1 × (Gewichtsprozent (d. h. der Gewichtsbruch) der Fasern mit einer Faserlänge von L1) + L2 × (Gewichtsprozent der Fasern mit einer Faserlänge von L2) + L3 × (Gewichtsprozent der Fasern mit einer Faserlänge von L3) + ... + Ln × (Gewichtsprozent der Fasern mit einer Faserlänge von Ln) = Σ (L1 × Wi/100)
wobei die konkret gemessene Faserlänge durch L1 (i = 1, 2, 3..., n) wiedergegeben wird und der Gewichtsprozentsatz der Fasern mit einer Faserlän ge von Li durch Wi (i = 1, 2, 3..., n) wiedergegeben wird.

Das Zahlenmittel der Faserlänge wird aus nachstehender Gleichung berechnet: Ln = Σ Li/n.

Der Gewichtsprozentsatz der Fasern mit einer Faserlänge von 2 mm oder mehr und jener der Fasern mit einer Faserlänge von 3 mm oder mehr werden ebenfalls aus der vorstehend genannten Messung erhalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Formgegenstand muß der Gewichts prozentsatz der Glasfasern mit einer Faserlänge von 2 mm oder mehr 20 oder weniger Gewichtsprozent aller Glasfasern, die in dem Formgegenstand enthalten sind, betragen. Auch wenn das Gewichtsmittel der Faserlänge (Lw) dem festge legten Wert genügt, verschlechtert sich die Oberflächenbeschaffenheit und die mechanischen Eigenschaften, wie der Schlagzähigkeitswert, schwanken auf grund einer Abnahme des Dispergiervermögens der Glasfasern, wenn der Pro zentsatz der Fasern mit einer Länge von 2 mm oder mehr oberhalb 20 Gewichts prozent aller Glasfasern liegt. Somit ist ein solcher Fall ungünstig. Aus demsel ben Grunde muß der Gewichtsprozentsatz der Glasfasern mit einer Faserlänge von 3 mm oder mehr 5 oder weniger Gewichtsprozent betragen.

Zur Gewinnung eines Formgegenstands, der den vorstehend genann ten Erfordernissen, die in der vorliegenden Erfindung definiert sind, genügt, ist es bevorzugt, ein Herstellungsverfahren zu übernehmen, bei dem die Glasfasern ausreichend dispergiert werden können. Wenn beispielsweise ein Verfahren übernommen wird, bei dem ein Teil eines geschmolzenen Harzes chargenmäßig in eine Form gegeben wird, und so eingestellte Glasfasern, daß sie den vor stehend genannten Erfordernissen genügen, dazu gestreut werden, kann ein erfindungsgemäßes Formprodukt erhalten werden. Gemäß diesem Verfahren ist jedoch eine Massenproduktion nicht möglich, so daß hohe Kosten nicht vermie den werden können.

Somit haben die Erfinder entschieden, daß der erfindungsgemäße Formgegenstand durch Spritzgießen erhalten wird, wodurch Massenproduktion ermöglicht wird, und fanden dann ein Pellet, das es ermöglicht, daß, wenn ein Formgegenstand aus dem Pellet durch einen Spritzgußschritt erhalten wird, der Formgegenstand den in der vorliegenden Erfindung definierten Erfordernissen genügt. In der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren übernommen zum Vermischen eines Pellets, das viele Glasfasern (ein Masterpellet) enthält, und eines Harzmatrixpellets, das im wesentlichen keine Glasfasern enthält, sondern nur thermoplastische Polymermatrix enthält, in einem gewünschten Verhältnis, und dann Formen des Gemisches, um die Menge an Glasfasern in dem Form gegenstand leicht in einem Formschritt zu ändern. Die Erfinder erreichten daher eine Verbesserung im Dispergiervermögen der Glasfasern nach dem Formen und in der Steuerung der Länge der Glasfasern in dem Formgegenstand durch De finieren einer optimalen Formulierung, Form und Struktur des Masterpellets und des Mischungsverhältnisses von Masterpellet zu Harzpellet.

Das Pellet (Masterpellet) der vorliegenden Erfindung ist ein faserver stärktes thermoplastisches Harzpellet, das ein thermoplastisches Harz als Poly mermatrix und Glasfasern als verstärkende Fasern enthält, wobei die Länge des Pellets etwa 2 bis 12 mm beträgt und die Glasfasern im wesentlichen dieselbe Länge wie das Pellet aufweisen und in einer Menge von 20 bis 60 Volumen prozent des gesamten Pellets in einem Zustand von aneinanderliegenden oder um die Längsachse des Pellets verzwirnten Fasern enthalten sind und L/D² 0,45 oder mehr und L/D 1,1 bis 6 beträgt, wobei L die Länge des Pellets darstellt und D den Durchmesser davon wiedergibt.

Das erfindungsgemäße Pellet (nachstehend als Pellet A bezeichnet) wird im wesentlichen säulenförmig, wenn das später beschriebene Herstellungs verfahren übernommen wird. Die Länge des Pellets A beträgt etwa 2 bis 12 mm. Wenn Pellet A kürzer ist, wird das Dispergiervermögen der Glasfasern in der Schmelze und im Vermischungsschritt in der Spritzgußmaschine besser. Um allerdings die mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands zu verbessern, ist es erforderlich, daß die Glasfasern eine gewisse Länge aufweisen. Um die beiden miteinander auszugleichen und das Gewichtsmittel der Faserlänge (Lw) der Fasern in dem Formgegenstand wie vorstehend beschrieben auf 0,8 bis 1,8 mm einzustellen, wurde gefunden, daß die Länge der Glasfasern in dem Pellet auf 2 bis 12 mm eingestellt werden sollte. Die Glasfasern werden gezogen und in einem Zustand von aneinanderliegenden oder verzwirnten Fasern in dem Pellet A angeordnet, so daß die Länge der Glasfasern im wesentlichen dieselbe ist wie jene von Pellet A. In der vorliegenden Erfindung wird die Länge des Pellets A daher auf 2-12 mm eingestellt. Auch wenn alle im Formschritt verwendeten Pellets A nicht die Länge von 2-12 mm aufweisen, kann der erfindungsgemäße Formgegenstand erhalten werden. Somit wird die Länge des Pellets mit "etwa" 2-12 mm definiert.

Eine Schädigung der Glasfasern kann bei einem Spritzgußschritt nicht vermieden werden. Somit ist im Fall, daß die Länge des Pellets A weniger als 2 mm beträgt, das Gewichtsmittel der Faserlänge der Glasfasern in dem Formgegenstand ungünstigerweise geringer als 0,8 mm. Wenn jedoch die Länge über 12 mm ist, werden Brücken zwischen den Pellets in einem Trichter einer Spritzgußmaschine hervorgerufen, so daß die Handhabung der Pellets A schwie rig wird. Außerdem verbleibt ein großer Teil der langen Fasern mit einer Länge von 2 mm oder mehr oder 3 mm oder mehr in dem Formgegenstand. Somit ist ein solcher Fall aufgrund des mangelhaften Aussehens ungünstig. Die untere Grenze der Länge des Pellets A (Glasfaserlänge) ist bevorzugter 3 mm und am meisten bevorzugt 4 mm. Die obere Grenze davon ist bevorzugter 10 mm und am meisten bevorzugt 9 mm. Wenn das bevorzugte später beschriebene Her stellungsverfahren verwendet wird, wird die Länge der Glasfasern in dem Pellet im wesentlichen gleich oder etwas länger als die Länge des Pellets. Es kann allerdings den Fall geben, daß Glasfasern, die kürzer sind als das Pellet, in das Pellet eingelagert werden. Ein beliebiges Pellet, das solche Fasern enthält, liegt ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung.

Das erfindungsgemäße Pellet A wird aus einer sogenannten Langfa ser-verstärkten thermoplastischen Pelletstruktur hergestellt, die die Glasfasern im Zustand voneinander ausgerichteter oder um die Längsrichtung von Pellet A verzwirnter Fasern enthält, das heißt in dem Zustand, daß das Glasfaserspinn kabel gezogen und angeordnet wird. In diesem Fall kann die Länge der Glasfa sern in dem Pellet leicht gesteuert werden und eine zufriedenstellende Menge der Glasfasern kann in dem Formgegenstand gehalten werden. Daneben kann das Pellet leicht erzeugt werden. Vorzugsweise sollten die Glasfasern verzwirnt sein, da die Imprägnierung mit dem Harz und die Beständigkeit gegen Knicken und Zerbrechen verbessert werden. Die verzwirnten Fasern sind auch wirksam, um die zufriedenstellende Länge der Fasern beizubehalten, da die verzwirnten Glasfasern etwas länger sind als das Pellet.

Die Menge an Glasfasern in dem Pellet A wird mit 20-60 Volumen prozent eingestellt. Vom Standpunkt der Produktionseffektivität von Pellet pro Einheitsvolumen Glasfasern werden in jedem Pellet die Glasfasern vorzugsweise in einer Menge von 20 oder mehr Volumenprozent enthalten sein. Unter Berück sichtigung, daß das Masterpellet (Pellet A) und das Harzmatrixpellet zur Her stellung eines Formgegenstands mit einer vorbestimmten Menge an Glasfasern vermischt werden, kann die Menge der Glasfasern in breiterem Maße geändert werden, da eine hohe Menge an Glasfasern in dem Masterpellet enthalten ist. Wenn jedoch die Menge an den vermischten Glasfasern oberhalb 60 Volumen prozent liegt, wird der Glasfaserstrang unzureichend mit der thermoplastischen Polymermatrix imprägniert und außerdem können die Glasfasern ungünstiger weise von dem Pellet A abfallen und somit sollte die Menge der Glasfasern auf 20-50 Volumenprozent eingestellt werden.

In dem Pellet A, welches im wesentlichen in Säulenform vorliegt, sollte die Beziehung zwischen der Länge des Pellets (L) und dem Durchmesser (D) davon wie nachstehend sein: L/D² ist 0,45 oder mehr und L/D ist 1,1 bis 6. Da die Menge der Glasfasern in Pellet A hoch ist, wenn der Durchmesser des Pellets A viel größer ist als die Länge davon, d. h. L/D² geringer als 0,45, wird das Pellet leicht zerbrochen und nachteiliges Zerfasern der Glasfasern wird auf der Oberfläche des Pellets hervorgerufen. Auch wenn der Pelletdurchmesser D so hoch wird, daß L/D² 0,45 übersteigt, wenn L/D geringer als 1,1 ist, wird das Pellet leicht zerbrochen und Zerfasern der Glasfasern auf der Oberfläche des Pellets entsteht. Wenn andererseits L/D über 6 ist, werden die Pellets zu schlank und das Pellet kann in einem Formschritt aufgrund der schwierigen Steuerung der Faserlänge leicht gebrochen werden.

Ein bevorzugtes Beispiel für das kontinuierliche Verfahren zur Her stellung von Pellet A ist ein Verfahren, umfassend die Schritte:
Eintauchen von kontinuierlichen langen Glasfaserspinnkabeln in ein Bad mit geschmolzener thermoplastischer Polymermatrix und Durchleiten des Spinnkabels durch das Bad, wodurch das Glasfaserspinnkabel mit der Polymer matrix imprägniert wird,
kontinuierliches Drehen des langen Glasfaserspinnkabels um die Mittelachse des Spinnkabels mit einem Zwirner, wodurch das Spinnkabel zu einem faserverstärkten Strang verzwirnt wird, und
Herausziehen des faserverstärkten Strangs, in dem das verzwirnte Spinnkabel mit der thermoplastischen Polymermatrix imprägniert ist, und Schnei den des Strangs in Stücke mit vorbestimmter Länge, wodurch die Pellets erhal ten werden.

Der Schritt des Verzwirnens des Spinnkabels wird vorzugsweise zum gleichen Zeitpunkt des Schrittes zum Imprägnieren des Spinnkabels mit dem Harz ausgeführt. Insbesondere wird eine Harzschmelze aus einem Extruder in einen Kreuzkopf extrudiert zur Herstellung eines Harzbades und dann werden kontinuierliche und lange Glasfasern gezogen und zur Durchleitung durch das Harzbad angeordnet. In dem Fall können die Imprägnierung und das Verzwirnen durch Einstellen einer Verzwirnvorrichtung, wie einer Verzwirnwalze, strom abwärts des Kreuzkopfes und Durchleiten des Spinnkabels durch das Harzbad während des Verzwirnens des Spinnkabels, gleichzeitig erfolgen. Das mit dem Harz imprägnierte Glasfaserspinnkabel (faserverstärktes Harzstrangkabel) wird gekühlt und dann zu Stücken mit einer Länge von 2-12 mm geschnitten, so daß das faserverstärkte thermoplastische Harzpellet A erhalten werden kann. Kurze durch Abbau von Glasfasern während der Imprägnierung der Fasern mit dem Harz hergestellte Fasern werden ebenfalls verzwirnt und durch das Verzwirnen in das Spinnkabel einbezogen. Daher wird das Auftreten der Häufigkeit von Störungen aufgrund gebrochener Fasern vermindert.

Das Pellet A wird gewöhnlich mit einem Pellet vermischt, das bei der Verwendung im wesentlichen keine Glasfasern, sondern nur eine thermoplasti sche Polymermatrix (Pellet B) enthält. Das Pellet A und das Pellet B können vorher so trocken vermischt werden, daß die Menge an Glasfasern auf 30 Gewichtsprozent der Pellets insgesamt eingestellt ist. Ein solches Gemisch ist auch in dem erfindungsgemäßen faserverstärkten thermoplastischen Harzpellet enthalten. Das Pellet A wird mit dem Pellet B in der Weise vermischt, daß A/B (Gewichtsverhältnis) auf 0,08 bis 3 eingestellt ist. Wenn das Mischverhältnis weniger als 0,08 beträgt, ist das Verhältnis von Pellet B zu Pellet A hoch. In diesem Fall können die Glasfasern nicht gleichförmig dispergiert werden, wenn die Pellets beim, Spritzgießen unzureichend geknetet werden. Somit ist dieser Fall ungünstig. Wenn umgekehrt A/B über 3 beträgt, wird das Dispergiervermögen verschlechtert.

Wenn das Pellet A mit dem Pellet B vermischt wird, ist es bevorzugt, daß das das Pellet A ausmachende thermoplastische Harz, das heißt die thermo plastische Polymermatrix von Pellet A, aus einem Harz mit einer höheren Fluidität gefertigt wird als das das Pellet B ausmachende thermoplastische Harz. Das Pellet A enthält die Glasfasern in einer hohen Konzentration. Somit ist das Dispergiervermögen der Glasfasern besser, wenn die Fluidität der thermoplasti schen Polymermatrix abnimmt. Wenn allerdings die gesamte thermoplastische Polymermatrix, die den Formgegenstand ausmacht, aus einem Harz mit einer hohen Fluidität gefertigt ist, sinken die Beständigkeit gegen Schlag und Hitze. Dies ist darauf zurückzuführen, daß Harze mit einer hohen Fluidität im allgemei nen ein niederes Molekulargewicht aufweisen. Folglich können das Dispergierver mögen der Glasfasern und die Festigkeit des Produkts durch Auswahl eines Harzes mit einem hohen Molekulargewicht verbessert werden, das heißt, es zeigt eine geringe Fluidität als thermoplastische Polymermatrix von Pellet B.

Eine Fluidität kann mit einer anderen Fluidität unter Verwendung von MFR (Schmelzflußrate), MI (Schmelzindex), Schmelzviskosität oder dergleichen verglichen werden. Wenn die thermoplastische Polymermatrix der Pellets A und B beispielsweise Polypropylen (PP) ist, ist es bevorzugt, MFR (g/10 Minuten, Bedingungen: Temperatur = 230°C, Last = 2,16 kgf) von PP von Pellet A auf das zwei- oder mehrfache (insbesondere drei- oder mehrfache) der MFR von PP von Pellet B einzustellen. Die MFR von PP von Pellet B kann geeigneterweise unter Berücksichtigung des Vermischungsverhältnisses davon zu Pellet A, der Fluidität des Harzes im Formschritt und der physikalischen Eigenschaften des Formprodukts ausgewählt werden, ist allerdings gewöhnlich 1 bis 60 und vor zugsweise 5 bis 30.

Die thermoplastischen Polymermatrizes von Pellet A und Pellet B werden vorzugsweise aus demselben Polymer gefertigt. Es ist jedoch zulässig, die Pellets A und B zu verwenden, deren thermoplastische Polymermatrix aus verschiedenen Polymeren hergestellt sind, wenn sie miteinander verträglich sind oder als Polymerlegierung dienen können, um gute Eigenschaften zu zeigen.

Der erfindungsgemäße Formgegenstand kann durch Spritzgießen der Pellets A und B in der Weise hergestellt werden, daß A/B (Gewichtsverhältnis) auf 0,08-3 eingestellt ist. Ein Pelletgemisch, worin Pellet A und Pellet B ver mischt sind, wird in einen Trichter einer Spritzgußmaschine eingeführt und wird dann in der Spritzeinheit vermischt, wobei es dem Schneckendruck ausgesetzt wird, so daß es in die Form gespritzt wird. Auch wenn die Erfordernisse hinsicht lich der Struktur von Pellet A, das Mischverhältnis von Pellet A zu Pellet B und dergleichen innerhalb des vorstehend beschriebenen Umfangs festgelegt sind, können keine Formgegenstände, die den Erfordernissen der vorliegenden Erfin dung genügen, erhalten werden, wenn die Bedingungen des Spritzgießens ungeeignet sind. Somit ist es bevorzugt, die Bedingungen experimentell auszu wählen. Andere bekannte Herstellungsverfahren können verwendet werden, um den Formgegenstand der vorliegenden Erfindung zu erhalten.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend genauer mit Hinweis auf die Beispiele beschrieben. Die Erfindung ist allerdings nicht auf die Beispiele beschränkt und beliebige Änderungen oder Modifizierungen, ausgeführt innerhalb des Umfangs des Gegenstands der vorliegenden Erfindung, sind im Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.

Zunächst werden die Materialien, die in den Beispielen, Vergleichs beispielen und Bezugsbeispielen verwendet werden, beschrieben.

[1] Matrixharz

Jedes der Glasfaser enthaltenden Pellets A wurde durch Verwen dung jedes der nachstehenden Materialien a-1 bis a-4 als thermoplastische Polymermatrix und Zugabe von Glasfasern, beschrieben in Punkt [2], und Addi tiv, beschrieben in Punkt [3] zu jedem der Harze in einer Gemischformulierung, dargestellt in Tabellen 1-3, erhalten.
(Die Herstellungsverfahren davon werden nachstehend beschrieben.)
a-1: Kristalline Polypropylenpellets [Dichte = 0,909 g/cm³, MFR (Meßbedingun gen: Temperatur = 230°C und Last = 2,16 kgf) = 100 g/10 Minuten]
a-2: Kristalline Polypropylenpellets (Dichte = 0,909 g/cm³, MFR (Meßbedingun gen: Temperatur = 230°C und Last = 2,16 kgf) = 60 g/10 Minuten]
a-3: Kristalline Polypropylenpellets [Dichte = 0,909 g/cm³, MFR (Meßbedingun gen: Temperatur = 230°C und Last = 2,16 kgf) = 200 g/10 Minuten]
a-4: Pellets oder zerstoßene Stücke von Maleinsäureanhydrid-modifiziertem Polypropylen ("YOUMEX 1001", hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd.) [Dichte = 0,95 g/cm³, Molekulargewicht = 40000 (gewichtsmittleres Moleku largewicht durch GPC-Verfahren), Schmelzviskosität = 16000 cPs (160°C), Säurewert = 26 mgKOH].

[2] Glasfaserspinnkabel (Glasseidenstrang)

Ein kontinuierliches Spinnkabel aus E-Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 13 µm und 650 tex wurde mit einem Silanhaftmittel ober flächenbehandelt (y-Aminopropyltriethoxysilan) und dann mit einer Maleinsäure anhydrid-modifizierten Polypropylenemulsion oberflächenbehandelt. Das erhalte ne Material wurde verwendet. In dem Glasfaser enthaltenden Pellet A-12 wurden gehäckselte Glasfasern, geschnitten zu Stücken von 6 mm Länge, verwendet.

[3] Additiv

b-1: Titanoxid mit einer Mohsschen Härte von 6-7 und einer mittleren Teilchen größe von 0,25 µm.
b-2: Zinkoxid mit einer Mohsschen Härte von 4-4,5 und einer mittleren Teilchen größe von 0,5 µm.
b-3: Zinksulfid mit einer Mohsschen Härte von 3,5 und einer mittleren Teilchen größe von 0,5 µm.
b-4: Calciumcarbonat mit einer Mohsschen Härte von 3-3,5 und einer mittleren Teilchengröße von 0,15 µm.

[4] Pellet B

Als Pellet B, das keine Glasfasern enthält, wurden wie nachstehend beschriebene Pellets verwendet. Der Gehalt an nachstehend beschriebener Y- Einheit wurde durch Berechnung aus dem Gewicht, erhalten durch Eintauchen von 2 g eines Blockcopolymers in 300 g siedendes Xylol für 20 Minuten zur Auflösung des Copolymers in dem Xylol, Kühlen der Lösung auf Raumtempera tur, Filtrieren der ausgefallenen festen Phase mit einem Glasfilter und Trocknen der festen Phase erhalten.
B-1: Propylen-Ethylen-Blockcopolymer, zusammengesetzt aus 90 Gewichts prozent einer kristallinen Polypropyleneinheit (X-Einheit) mit einer Dichte von 0,909 g/cm³ und 10 Gewichtsprozent Propylen-Ethylen-statistische-Copolymer einheit (Y-Einheit), deren Ethylenanteil 39 Gewichtsprozent war, und mit einer Gesamt-MFR (Meßbedingungen: Temperatur = 230°C und einer Last = 2,16 kgf) von 6,5 g/10 Minuten.
B-2: Propylen-Ethylen-Blockcopolymer, zusammengesetzt aus 90 Gewichts prozent einer kristallinen Polypropyleneinheit (X-Einheit) mit einer Dichte von 0,909 g/cm³ und 10 Gewichtsprozent Propylen-Ethylen-statistische-Copolymer einheit (Y-Einheit), deren Ethylenanteil 39 Gewichtsprozent war, und mit einer Gesamt-MRF (Meßbedingungen: Temperatur = 230°C und einer Last = 2,16 kgf) von 15 g/10 Minuten.
B-3: Propylen-Ethylen-Blockcopolymer, zusammengesetzt aus 90 Gewichts prozent einer kristallinen Polypropyleneinheit (X-Einheit) mit einer Dichte von 0,909 g/cm³ und 10 Gewichtsprozent Propylen-Ethylen-statistische-Copolymer einheit (Y-Einheit), deren Ethylenanteil 39 Gewichtsprozent war, und mit einer Gesamt-MFR (Meßbedingungen: Temperatur = 230°C und einer Last = 2,16 kgf) von 30 g/10 Minuten.
B-4: Propylen-Ethylen-Blockcopolymer, zusammengesetzt aus 90 Gewichts prozent einer kristallinen Polypropyleneinheit (X-Einheit) mit einer Dichte von 0,909 g/cm³ und 10 Gewichtsprozent einer Propylen-Ethylen-statistische-Co polymer-Einheit (Y-Einheit), deren Ethylengehalt 39 Gewichtsprozent war, und mit einer Gesamt-MFR (Meßbedingungen: Temperatur = 230°C und einer Last = 2,16 kgf) von 60 g/10 Minuten.

Beispiele 1-20 und Vergleichsbeispiele 1-14

Jede der thermoplastischen Polymermatrizes a und jedes der Additi ve b wurden zu einer in Tabellen 1-3 dargestellten Formulierung zur Herstellung eines Schmelzbades vermischt. Anschließend wurde ein kontinuierlicher Glassei denstrang verzwirnt und gleichzeitig durch das Bad mit der Harzschmelze gelei tet, um den Strang mit dem Harz zu imprägnieren (siehe Japanische Patentan meldung Offenlegungs-Nr. 5-169445). Somit wurde ein glasfaserverstärkter Harzprepreg mit einem in der entsprechenden Tabelle dargestellten Durchmesser hergestellt. Das erhaltene Prepreg wurde mit einem Strangschneider zur Her stellung von Pellets zerschnitten, die in der entsprechenden Tafel (ein Glasfaser enthaltendes Pellet A) zu sehen sind. A-12 war ein Pellet, das vorher durch das Schneiden des Glasseidenstrangs zur Herstellung eines gehäckselten Glases in Stücke von 6 mm Länge zerschnitten wurde unter Verwendung des gehäcksel ten Glases zum Trockenvermischen der thermoplastischen Polymermatrixpellets und des in Tabelle 3 gezeigten Additivs und Schmelzen und Vermischen des Gemisches in einem uniaxialen Extruder. In einigen Fällen von Harzen ändert sich der Prozentsatz auf das Volumen der Glasfasern, wenn sich ihre Dichte ändert. Der Einfachheit halber werden daher alle vermischten Mengen unter Verwendung der Einheit "Gewichtsprozent" angegeben.

Die Glasfasern enthaltenden Pellets A und Pellets B, die keine Glasfasern enthalten, wurden in einem in Tabellen 3-8 dargestellten Verhältnis trockenvermischt. Das Gemisch wurde mit einer Spritzmaschine "JSW J200SA" (hergestellt von The Japan Steel Works, Ltd.) zu einem Prüfstück zum Messen physikalischer Eigenschaften (JIS-Standard) und zu einer flachen Platte (130 × 100 × 3 mm (Dicke) geformt. Ihre physikalischen Eigenschaften wurden durch die nachstehenden Meßverfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabellen 4-8 dargestellt.

1. Biegefestigkeit und Biegemodul

Sie wurden gemäß JIS K 7203 gemessen. Die Temperatur für die Messung wurde auf 23°C eingestellt.

2. Schlagzähigkeitswert nach Izod (mit Kerbe)

Er wurde gemäß JIS K 7110 gemessen. Die Dicke jedes Prüfstücks wurde auf 4 mm eingestellt. Die Temperatur für die Messung wurde auf 23°C eingestellt. Der Variationskoeffizient war ein Wert (Standardabweichung/Absolut wert des Mittelwerts) × 100%.

3. Oberflächenrauhigkeit

Sie wurde gemäß JIS B 0601 gemessen. In der vorliegenden Erfindung wurde die Oberflächenrauhigkeit nicht aus der Rauhigkeitskurve von einer Einheitslänge der Oberfläche erhalten, sondern über einen Parameter, der aus der Rauhigkeits-Oberflächenkurve durch folgende Vorgehensweise gebildet wird. Die Messung wurde auf einer Flächeneinheit vorgenommen. Die Flächeneinheit wird im Querschnitt betrachtet. Die zentrale Linie, d. h. eine durch die mittlere Höhe der die Rauhigkeit ausmachenden Zerklüftungen gelegte Linie, teilt diese Zerklüftungen in ein Flächenvolumen an Erhebungen, das über der Linie liegt und in ein Flächenvolumen an Vertiefungen, das unter der Linie liegt. Die Summe der Absolutwerte dieser Flächenvolumina ergibt den Parameter, der geteilt durch die Flächeneinheit die Oberflächenrauhigkeit ergibt.

4. Glasfaserlänge (die Länge der Glasfasern in einem Formgegenstand)

Die nach dem Verarschen des Formgegenstands zurückbleibenden Glasfasern wurden in einem Ultraschall-Reinigungsgerät in Wasser mit Tensid dispergiert und dann wurden die Glasfasern durch ein 1 mm Sieb zur Trennung in nicht hindurchgefallene Fasern und hindurchgefallene Fasern geleitet. Das Gewicht von jeder dieser zwei Faserklassen wurde anschließend nach dem Trocknen gemessen. Jede dieser Glasfaserklassen wurde wiederum in Wasser dispergiert und dann in eine Petrischale überführt. Sie wurde im Sichtfeld eines optischen Mikroskops bewegt und mit geeigneter Vergrößerung beobachtet. Ein Bildanalysator Image Processor ("LUZEX LF" [Nireco Corporation]) wurde zum Messen der Länge (Li) von etwa 2000-3000 der Glasfasern verwendet. Das Gewichtsmittel der Faserlänge (Lw) und das Zahlenmittel der Faserlänge (Ln) wurden wie nachstehend berechnet.

Lw = L1 × (Gewichtsprozentsatz der Fasern mit einer Faserlänge von L1) + L2 × (Gewichtsprozentsatz der Fasern mit einer Faserlänge von L2) + L3 × (Gewichtsprozentsatz der Fasern mit einer Faserlänge von L3) + ... + Ln x (Gewichtsprozentsatz der Fasern mit einer Faserlänge von Ln) = Σ (Li + Wi/100)
wobei die konkret gemessene Faserlänge durch Li (i = 1, 2, 3 ... , n) wiedergegeben wird und der Gewichtsprozentsatz der Fasern mit einer Faserlän ge von Li durch Wi (i = 1, 2, 3 ..., n) wiedergegeben wird.

Das Zahlenmittel der Faserlänge (Ln) wird aus nachstehender Glei chung: Ln = Σ Li/n berechnet.

Der Gewichtsprozentsatz der Fasern mit einer Faserlänge von 2 mm oder mehr und jener von Fasern mit einer Faserlänge von 3 mm oder mehr wurde ebenfalls erhalten. Sie sind ebenfalls in Tabellen 3-8 dargestellt.

5. Dispergiervermögen der Glasfasern

Die flache Platte (130 × 100 × 30 mm(Dicke)) wurde mit einem direkten Steg mit einem Durchmesser von 3 mm geformt und dann wurde eine Fotografie des erhaltenen Formgegenstands mit weichen Röntgenstrahlen ange fertigt, um den Zustand der enthaltenen Glasfasern zu begutachten, das heißt, ob es Klumpen von Glasfasern, die miteinander verfilzt sind, gibt oder nicht. Das Produkt mit einem oder mehreren Klumpen wurde als x wiedergegeben und das Produkt, das keine Klumpen aufweist, wurde mit O wiedergegeben.

Beispiele 1-20 gemäß der vorliegenden Erfindung hatten ausreichen de Festigkeit, Elastizitätsmodul, Schlagzähigkeitswerte nach Izod und dergleichen und eine geringe Streuung der Schlagzähigkeitswerte nach Izod. Ihre Ober flächenrauhigkeit war gering und ihr Dispergiervermögen der Fasern war gut. Somit ist es verständlich, daß die Glasfasern mit einer geeigneten Länge gleich mäßig enthalten waren.

In Vergleichsbeispielen 1 und 2 in Tabelle 4 waren die Mengen Gewichtsprozent der Fasern mit einer Länge von 2 mm oder mehr und der Fasern mit einer Länge von 3 mm oder mehr groß. In Vergleichsbeispiel 3 war die Menge der Fasern mit einer Länge von 3 mm oder mehr groß. Diese genügten nicht den Erfordernissen des Formgegenstands der vorliegenden Erfindung. Im Ergebnis war ihre Oberflächenrauhigkeit im wesentlichen gleich jener der Bei spiele, aber das Dispergiervermögen der Fasern war schlechter als in den Bei spielen. Die Streuung der Schlagzähigkeitswerte war ebenfalls hoch. Es scheint, daß dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Formbedingungen un zureichend waren. In Vergleichsbeispiel 4 betrug die vermischte Menge der Glasfasern 22,8 Volumenprozent (45 Gewichtsprozent) und lag oberhalb des als Erfordernis der vorliegenden Erfindung definierten Werts (20 Volumenprozent). Somit traten die Glasfasern aus der Oberfläche hervor, so daß die Oberflächen rauhigkeit stark verschlechtert war.

Vergleichsbeispiele 5 und 6 in Tabelle 6 waren Beispiele, worin ihr Gewichtsmittel der Faserlänge unzureichend war. Es scheint, daß dies von dem Zerbrechen der Glasfasern beim Spritzgußschritt herrührt, da L/D der Pellets größer als 6 war. In Pellets mit L/D² von weniger als 0,45 oder L/D von weniger als 1,1, das heißt, A-9-9, A-9-10, A-9-12 und A-9-16 in Tabelle 2 traten Risse der Pellets auf und Zerfasern entstand. Es wird insbesondere aus dem Ergebnis von A-9-16 verständlich, daß auch, wenn L/D² 0,45 oder mehr ist, ein gutes Pellet nicht erhalten werden kann, wenn L/D geringer als 1,1 ist.

Alle Vergleichsbeispiele 7-10 waren Beispiele, in denen viele lange Fasern enthalten waren, so daß das Dispergiervermögen der Fasern mangelhaft war und die Streuung in den Schlagzähigkeitswerten hoch war. Es kann fest gestellt werden, daß dies von dem mangelhaften Dispergiervermögen der Fasern aus folgenden Gründen herrührt: in Vergleichsbeispielen 7, 9 und 10 wurden zu lange Pellets verwendet und in Vergleichsbeispiel 8 war der Durchmesser der Pellets größer und somit war L/D² geringer als 0,45.

In Vergleichsbeispiel 11 in Tabelle 7 war die Menge der Glasfasern gering und das Gewichtsmittel der Länge war ebenfalls gering. Daher war ihr Schlagzähigkeitswert gering und das Formprodukt war nicht praktikabel. In Vergleichsbeispiel 12 war das Mischverhältnis des Pellets A zu Pellet B über 3. Aus diesem Grund waren die Glasfasern in einer großen Menge von 19,4 Volu menprozent (40 Gewichtsprozent) enthalten, allerdings war Vergleichsbeispiel 12 im Schlagzähigkeitswert und dergleichen mangelhafter als Beispiel 18, bei dem die Glasfasern in einer Menge von 15,3 Volumenprozent (33,3 Gewichtsprozent) enthalten waren. Es kann festgestellt werden, daß Zerreißen der Glasfasern auftrat.

In Vergleichsbeispiel 13 in Tabelle 8 waren viele lange Fasern enthalten, so daß das Dispergiervermögen davon mangelhaft war. Es kann festgestellt werden, daß dies von einem mangelhaften Dispergiervermögen der Glasfasern herrührte aufgrund der höheren MFR von Pellet B-4. Die MFR der Polymermatrix von A-3 ist kleiner als das Doppelte der MFR der Polymermatrix von B-4. In Vergleichsbeispiel 14 wurde das mit kurzen Fasern verstärkte ther moplastische Pellet A-12 unter Verwendung von gehäckselten Glasfasern ver wendet. In dem Formgegenstand war daher sein Gewichtsmittel der Faserlänge kurz und seine mechanische Festigkeit war gering.

Claims

1. Formgegenstand mit gutem Oberflächenaussehen aus faserverstärktem thermoplastischem Harz, umfassend ein thermoplastisches Harz als Polymerma trix und Glasfasern als verstärkende Fasern, wobei die Glasfasern in einer Menge von 2 bis 20 Volumenprozent des Formgegenstandes enthalten sind, das Gewichtsmittel der Faserlänge der in dem Formgegenstand vorliegenden Glasfasern 0,8 bis 1,8 mm beträgt, die Glasfasern mit einer Länge von 2 mm oder mehr in einer Menge von 20 oder weniger Gewichtsprozent, bezogen auf die Glasfasern insgesamt, enthalten sind und die Glasfasern mit einer Länge von 3 mm oder mehr in einer Menge von 5 oder weniger Gewichtsprozent der Glasfasern insgesamt enthalten sind.

2. Harzpellet aus faserverstärktem thermoplastischem Harz, umfassend ein thermoplastisches Harz als Polymermatrix und Glasfasern als verstärkende Fasern, wobei die Länge des Pellets etwa 2 bis 12 mm beträgt, die Glasfa sern, die im wesentlichen dieselbe Länge wie das Pellet aufweisen, in einer Menge von 20 bis 60 Volumenprozent des gesamten Pellets im Zustand längs gerichteter oder verzwirnter Fasern entlang der Längsrichtung des Pellets enthal ten sind, und der Ausdruck L/D²0,45 oder mehr beträgt und der Ausdruck L/D 1,1 bis 6 beträgt, wobei L die Länge des Pellets und D den Durchmesser davon bedeutet.

3. Harzpellet aus faserverstärktem thermoplastischem Harz, wobei das faserver stärkte thermoplastische Harzpellet A gemäß Anspruch 2 mit einem thermoplasti schen Harzpellet B, das im wesentlichen keine Glasfasern enthält, in einer Weise, daß das Gewichtsverhältnis von A zu B von 0,08 bis 3 beträgt, vermischt ist.

4. Verfahren zur Herstellung des Formgegenstands aus faserverstärktem thermo plastischem Harz nach Anspruch 1, wobei das faserverstärkte thermoplastische Harzpellet A gemäß Anspruch 2 mit einem thermoplastischen Harzpellet B, das im wesentlichen keine Glasfasern enthält, so vermischt wird, daß das Gewichtsverhältnis von A zu B von 0,08 bis 3 beträgt, und dann das Gemisch spritzgegossen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein thermoplastisches Harz, das das faserverstärkte thermoplastische Harzpellet A ausmacht, leichter fließt als ein thermoplastisches Harz, das das thermoplastische Harzpellet B ausmacht, das im wesentlichen keine Glasfasern enthält.

6. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung des faserverstärkten thermoplasti schen Harzpellets A, umfassend die Schritte:
Eintauchen von kontinuierlichen langen Glasfaserspinnkabeln in ein Bad mit geschmolzener thermoplastischer Polymermatrix und Durchleiten des Spinnkabels durch das Bad, wodurch das Glasfaserspinnkabel mit der thermopla stischen Polymermatrix imprägniert wird,
kontinuierliches Drehen des langen Glasfaserspinnkabels um die Mittelachse des Spinnkabels mit einem Zwirner, wodurch das Spinnkabel zu einem faserverstärkten Strang verzwirnt wird, und
Herausziehen des faserverstärkten Strangs, in dem das verzwirnte Spinnkabel mit der thermoplastischen Polymermatrix imprägniert ist, und Schnei den des Strangs in Stücke mit vorbestimmter Länge, wodurch die Pellets erhal ten werden.