JP2000043120A - 管状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形される管状体の内外層において強化材が
管状体の周方向にほぼ均一に配向される管状体を製造で
きる管状体の製造方法を提供する。 【解決手段】 合成樹脂を第１の押出機から、内型４２
と外型４１とからなり内型４２と外型４１との間に環状
流路４４が設けられた金型４の環状流路４４内に押出
し、内型４２を回転すると共に環状流路４４の中心軸と
は直交する方向から第２の押出機２により合成樹脂８２
及び強化材８１を含む混合物８を環状流路４４内の円周
方向に押し出して、環状流路４４内において第１の押出
機からの合成樹脂と第２の押出機２からの混合物８とを
合流させ、合成樹脂８２及び強化材８１を含む混合物８
を金型４から押し出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は繊維等の強化材によ
り補強された合成樹脂管状体の成形に使用して好適な管
状体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、合成樹脂管状体の強度を大きくす
るために、合成樹脂に繊維等の強化材を混入することが
行われている。しかしながら、繊維状の強化材は押出方
向に配向されるので、押出方向、即ち管状体の長手方向
には補強されるが、管状体の周方向には補強されない問
題点がある。

【０００３】このような問題点を解決するものとして、
例えば、実開昭６１−７１４２１号明細書に記載されて
いるように、ニップルと、このニップルと同軸に設けら
れたダイスとを備え、ニップル及びダイスのいずれか一
方が回転駆動される管状体成形用金型を使用して管状体
を製造する方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな管状体の製造方法においては、ニップル及びダイス
のいずれか一方の回転により与えられる剪断力の影響に
より強化材が剪断力の働く方向に配向するものの、剪断
力の影響が及ばない範囲においては、その効果が発現で
きず、強化材が周方向には配向されない。

【０００５】即ち、ニップル及びダイスのうちの例え
ば、ニップルが回転する場合には、成形される管状体の
ニップルと接触する内層付近は強化材が管状体の周方向
に配向されるが、ニップルから離れた外層付近において
は、強化材は管状体の周方向に配向せず単に長手方向に
配向されているだけである。

【０００６】又、ダイスが回転する場合には、ダイスの
回転により熱可塑性樹脂特有のワイゼンベルグ効果によ
る流路内の熱可塑性樹脂の縮径現象が発生し、ダイスの
回転による強化材の配向効果は大して期待できない。

【０００７】本発明は、従来の管状体の製造方法におけ
るこのような問題点に着目してなされたものであり、そ
の目的とするところは、上記の問題を解決し、成形され
る管状体の内外層において強化材が管状体の周方向にほ
ぼ均一に配向される管状体を製造できる管状体の製造方
法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明の管状体の製造方法は、合成
樹脂を第１の押出機から、内型と外型とからなり内型と
外型との間に環状流路が設けられた金型の環状流路内に
押出し、内型を回転すると共に環状流路の中心軸とは直
交する方向から第２の押出機により合成樹脂及び強化材
を含む混合物を環状流路内の円周方向に押し出して、環
状流路内において第１の押出機からの合成樹脂と第２の
押出機からの混合物とを合流させ、合成樹脂及び強化材
を含む混合物を金型から押し出すことを特徴とするもの
である。

【０００９】又、請求項２記載の本発明の管状体の製造
方法は、請求項１記載の管状体の製造方法において、第
２の押出機により合成樹脂及び強化材を含む混合物を細
孔を経由して環状流路内に押し出すことを特徴とするも
のである。

【００１０】本発明においては、第１の押出機及び第２
の押出機としては、従来から使用されている押出機がそ
のまま使用できるものであって、特に限定されないもの
であり、単軸押出機でもよく、２軸押出機でもよい。

【００１１】本発明において、成形材料である合成樹脂
としては、押出機により管状体に成形できるものであれ
ばよいものであって、特に限定されるものではないが、
例えば、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ポリ
スチレン、ポリウレタン、ポリアミド等、及びこれらの
変成樹脂、或いはブレンド樹脂やアロイ樹脂等の熱可塑
性樹脂が使用できる。又、これらの合成樹脂を主成分と
する共重合体やグラフト樹脂、例えば塩素化塩化ビニル
樹脂、エチレン−塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−塩
化ビニル共重合体、ウレタン−塩化ビニル共重合体、Ａ
ＢＳ共重合体、ＡＳ共重合体、或いは、ゴムやエラスト
マー、架橋性樹脂も使用できる。

【００１２】合成樹脂に混入する強化材としては、合成
樹脂を強化できるものであればよいものであって、特に
限定されるものではないが、例えば、強化繊維や溶融流
動状態で剪断力を付与することで繊維形状になる液晶ポ
リマー等が使用できる。

【００１３】強化繊維としては、加熱により溶融軟化及
び炭化しないものであればよいものであって、特に限定
されないが、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミ
ック繊維等の無機繊維や超高分子量ポリエチレン繊維、
アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の
有機繊維及び絹、綿、麻等の天然繊維等が使用できる。

【００１４】強化繊維を使用する場合、強化繊維はモノ
フィラメントや複数のモノフィラメントが集束されたス
トランドでもよく、押出機への供給形態はモノフィラメ
ントやチョップドストランドもしくはロービングの形態
であってもよい。

【００１５】強化繊維の寸法としては、アスペクト比
（繊維長／繊維径）は５．０以上が好ましい。即ち、ア
スペクト比が５．０未満では補強効果が発揮されない恐
れがあり、強化繊維の長さが長いほど周方向の強度は大
きくなるので、連続繊維を使用してもよい。

【００１６】分子配向し易い強化材として液晶ポリマー
である全芳香族液晶ポリエステルや半芳香族液晶ポリエ
ステルが挙げられるが、これらは、成形加工で加わる剪
断力や伸長力により簡単にその流れ方向に配向するため
使用可能である。

【００１７】強化材及び合成樹脂の混合部に対する強化
材の割合は１〜８０体積％程度が好ましく、２〜５０体
積％程度とするのが特に好ましい。強化材及び合成樹脂
の混合部に対する強化材の割合が１体積％未満の場合に
は補強効果が少なく、８０体積％を越えると強化材同士
を結合する合成樹脂が少ないため、製造される管状体の
強度は小さいものとなる恐れがある。

【００１８】強化材による合成樹脂の強化を妨げない範
囲で、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、木粉、合成樹
脂粉砕粉、繊維強化合成樹脂粉砕粉等の充填材が適宜配
合されてもよい。

【００１９】強化材と合成樹脂との混合は、タンブラー
等のミキサーでドライ混合された後に押出機中で行うよ
うにするか、強化材を押出機のバレルの途中から供給
し、押出機中で行うようにしてもよい。又、ストランド
ダイ等を使用して事前に混合、製造されたペレットを使
用するようにしてもよい。

【００２０】請求項２記載の本発明において、細孔の口
径は使用する強化材の形状により変化するが、概ね５０
ｍｍ以下であって２〜２０ｍｍ程度が好ましい。又、細
孔のランド長さは、過小であると強化材が細孔の長手方
向に配向せずに押し出されるため、５０ｍｍ以上であっ
て好ましくは２００〜３００ｍｍ程度である。但し、強
化材として分子配向し易い液晶ポリマーを使用した場合
には、成形加工で加わる剪断力や伸長力によりその流れ
方向に配向するため高剪断力が発生すると繊維化後、破
断し有効な繊維長が得られない場合があるので、適切な
細孔の口径及びランド長さを選択する必要がある。

【００２１】〔作用〕請求項１記載の本発明の管状体の
製造方法においては、合成樹脂を第１の押出機から、内
型と外型とからなり内型と外型との間に環状流路が設け
られた金型の環状流路内に押出し、内型を回転すると共
に環状流路の中心軸とは直交する方向から第２の押出機
により合成樹脂及び強化材を含む混合物を環状流路内の
円周方向に押し出して、環状流路内において第１の押出
機からの合成樹脂と第２の押出機からの混合物とを合流
させ、合成樹脂及び強化材を含む混合物を金型から押し
出すものであるから、金型の内型と外型との間の環状流
路内においては、第２の押出機から押し出された強化材
は環状流路内の円周方向に押し出されると共に内型の回
転により環状流路の周方向に配向され、金型から押し出
される結果、強化材は製造された管状体の長手方向のみ
ならず周方向に配向されている。

【００２２】又、請求項２記載の本発明の管状体の製造
方法においては、第２の押出機により合成樹脂及び強化
材を含む混合物を細孔を経由して環状流路内に押し出す
ものであるから、強化材は細孔を通過することにより細
孔の長手方向に配向し、環状流路の周方向に配向され
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の管状体の製造
方法の一実施態様を示す説明図、図２、３は図１に示す
態様の要部拡大説明図である。図１〜３において、１は
第１の押出機、２は第２の押出機、３はモーター、４は
金型であり、金型４は図２、３に拡大して示すように外
型４１内に内型４２が設けられ、外型４１と内型４２と
の間に環状流路４４が形成されている。内型４２の大径
部を含む後半部４２１はモーター３により駆動回転され
るようになっている。５は冷却水槽６の入口に設けられ
た賦形金型、７は引取機、８は強化材８１と合成樹脂８
２との混合物である。

【００２４】図２に示すように、第１の押出機１により
押し出された合成樹脂８２はクロスヘッド金型１１を経
由して金型４の環状流路４４内に押し出されるようにな
っている。

【００２５】図２、３に示すように、環状流路４４の中
心軸とは直交する方向から第２の押出機２により強化材
８１と合成樹脂８２との混合物８が複数個の細孔４３、
４３・・を経由して金型４の環状流路４４内の円周方向
に押し出されるようになっている。

【００２６】次に、このような装置を使用して本発明方
法により管状体を製造する態様を説明する。第１の押出
機１により押し出された合成樹脂８２はクロスヘッド金
型１１を経由して金型４の環状流路４４内に押し出さ
れ、環状流路４４の中心軸とは直交する方向から第２の
押出機２により強化材８１と合成樹脂８２との混合物８
が複数個の細孔４３、４３・・を経由して金型４の環状
流路４４内の円周方向に押し出され、第１の押出機１に
より押し出された合成樹脂８２と第２の押出機２により
押し出された混合物８とが合流される。

【００２７】強化材８１は細孔４３を通過することによ
り細孔４３の長手方向に配向され、金型４の環状流路４
４内の円周方向に押し出される結果、環状流路４４内の
円周方向に配向される。

【００２８】更に、内型４２がモーター３により回転さ
れているので、合成樹脂８２はワイゼンベルグ効果によ
り外型４１から離れる傾向を生じ、強化材８１は内型４
２の回転による影響を受けて環状流路４４内の円周方向
に一層強く配向される。

【００２９】その後、金型４から管状に押し出され、賦
形金型５を経由して所望形状に賦形され、水槽６を通過
して冷却固化され、引取機７により引き取られて管状体
８０となる。

【００３０】図４は金型４の他の例を示す説明図であ
る。図４に示す金型４においては、環状流路４４の外側
に第２の環状流路４５が設けられ、第２の環状流路４５
から環状流路４４に到る複数個の細孔４３、４３・・が
設けられ、第２の押出機２から強化材８１と合成樹脂８
２との混合物８が第２の環状流路４５及び細孔４３、４
３・・を経由して環状流路４４に押し出されるようにな
っている。

【００３１】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 〔実施例１〕図１〜３に示す装置を使用し、合成樹脂８
２として、密度が０．９３５ｇ／ｃｍ³ 、溶融温度１８
０℃、ＪＩＳ−Ｋ７２１０にて測定したＭＦＲが０．５
０ｇ／１０分である中密度ポリエチレンを使用した。強
化材８１としては、直径が１１μｍ、長さが３ｍｍであ
るガラス繊維のチョップドストランド４体積％をミキサ
ーにてドライ混合した。第１の押出機１及び第２の押出
機２としては、直径５０ｍｍの単軸押出機を使用した。

【００３２】金型４の外型４１の内径は５０ｍｍ、内型
４２の外径は４２ｍｍ、内型４２の後半部４２１の長さ
は５０ｍｍ、細孔４３の口径は５ｍｍ、ランド長さは２
００ｍｍであり、このような細孔４３が２５個設けられ
ている。外型４１の温度は２００℃であり、押出量は毎
時２０ｋｇとして、外径５０．０ｍｍ、厚さ４．０ｍｍ
の管状体８０を製造した。

【００３３】〔実施例２〕第２の押出機２から押し出す
混合物８に含まれる強化材８１としては、ＪＩＳ−Ｋ７
１２１で測定した液晶転移点温度が２８５℃の前芳香族
ポリエステルを使用し、実施例１で使用した中密度ポリ
エチレンと真比重で１０体積％になるようにタンブラー
でドライ配合した混合物８を使用した。金型４の温度は
２９０℃とした。その他の点は実施例１と同様にした。

【００３４】〔比較例〕実施例１と同様の混合物を使用
し、通常の押出機から管状体を製造した。

【００３５】〔評価〕実施例１、２により製造された管
状体及び比較例により製造された管状体について、幅４
０ｍｍのリング状サンプルを切り出し、リングを切り開
き、２００℃でプレスした後、管状体の引張強度ＡＳＴ
Ｍ−Ｄ６３８（管状体の周方向 Ｎ数＝１０）にて測定
し、その結果を表１に示す。表１から明らかなように比
較例による管状体に比較して実施例１の管状体は引張強
度が増大し、実施例２による管状体は２倍に近い引張強
度を得た。

【００３６】

【表１】

【００３７】以上、本発明の実施の形態を図により説明
したが、本発明の具体的な構成は図示の実施の形態に限
定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲
の設計変更は本発明に含まれる。

【００３８】例えば、図示の実施の形態のように、第１
の押出機１から合成樹脂のみを押し出す代わりに合成樹
脂と強化材を含む混合物を押し出してもよい。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の本発明の管状体の製造方
法においては、金型の内型と外型との間の環状流路内に
おいては、第２の押出機から押し出された強化材は環状
流路内の円周方向に押し出されると共に内型の回転によ
り環状流路の周方向に配向され、金型から押し出される
結果、強化材は製造された管状体の長手方向のみならず
周方向に配向されているので、円周方向の強度、剛性に
優れた管状体を製造することができる。

【００４０】又、請求項２記載の本発明の管状体の製造
方法においては、強化材は細孔を通過することにより細
孔の長手方向に配向し、環状流路の周方向に配向される
ので、円周方向の強度、剛性に一層優れた管状体を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管状体の製造方法の一実施態様を示す
平面説明図。

【図２】図１に示す態様の要部拡大平面説明図。

【図３】図１に示す態様の要部拡大側面説明図。

【図４】本発明の管状体の製造方法の他の一実施態様を
示す平面説明図。

【符号の説明】

１ 第１の押出機 １１ 継手 ２ 第２の押出機 ３ モーター ４ 金型 ４１ 外型 ４２ 内型 ４３ 細孔 ４４ 環状流路 ５ 賦形金型 ６ 冷却水槽 ７ 引取機 ８ 混合物 ８０ 管状体 ８１ 強化材 ８２ 合成樹脂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂を第１の押出機から、内型と外
   型とからなり内型と外型との間に環状流路が設けられた
   金型の環状流路内に押出し、内型を回転すると共に環状
   流路の中心軸とは直交する方向から第２の押出機により
   合成樹脂及び強化材を含む混合物を環状流路内の円周方
   向に押し出して、環状流路内において第１の押出機から
   の合成樹脂と第２の押出機からの混合物とを合流させ、
   合成樹脂及び強化材を含む混合物を金型から押し出すこ
   とを特徴とする管状体の製造方法。
2. 【請求項２】 第２の押出機により合成樹脂及び強化材
   を含む混合物を細孔を経由して環状流路内に押し出すこ
   とを特徴とする請求項１記載の管状体の製造方法。