JP2003285323A - 繊維強化熱可塑性樹脂ペレット、ペレットの可塑化方法および成形体の製造方法 - Google Patents

繊維強化熱可塑性樹脂ペレット、ペレットの可塑化方法および成形体の製造方法

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JP2003285323A
JP2003285323A JP2002090974A JP2002090974A JP2003285323A JP 2003285323 A JP2003285323 A JP 2003285323A JP 2002090974 A JP2002090974 A JP 2002090974A JP 2002090974 A JP2002090974 A JP 2002090974A JP 2003285323 A JP2003285323 A JP 2003285323A
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pellets
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pellet
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Shinichi Nagaoka
真一 永岡
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可塑化装置への食込み性が良好で可塑化を短
時間で効率よく行うことができ、また得られる成形体の
強度に寄与する残存繊維長を長く残すことが可能な長繊
維強化熱可塑性樹脂ペレット、ペレットの可塑化方法、
および、成形体の効率的な製造方法を提供すること。 【解決手段】 ペレットとほぼ同じ長さの強化繊維をペ
レット中に整列した状態で含有し、ペレット長とペレッ
ト個数の分布においてペレット長L1およびL2にピー
クを持ち、L1およびL2が式(1)および式(2)の
条件を満足し、同一材料からなる繊維強化熱可塑性樹
脂。該繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを可塑化装置に投
入し、溶融混練させる繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの
可塑化方法。ほか。 (1) 1.5≦(L2/L1)≦3 (2) 4.5≦L1≦9

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、長繊維強化熱可塑
性樹脂ペレット、該ペレットの可塑化方法および該ペレ
ットからなる成形体の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】繊維強化熱可塑性樹脂は、強度や耐熱性
の高さを利用して、自動車部品等の重要な工業材料とし
て使用されている。射出成形等の成形材料として用いら
れる繊維強化熱可塑性樹脂ペレットには、熱可塑性樹
脂に長さ3〜12mm程度のチョップド強化繊維を添加
したものを押出機等で溶融混練して得られる短繊維強化
熱可塑性樹脂ペレットと、連続した強化繊維束を溶融
した熱可塑性樹脂浴に通過させて含浸し、これを引取っ
て適当な長さに切断することにより得られる長繊維強化
熱可塑性樹脂ペレットが知られている。
【0003】上記短繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、
ペレット製造時の混練工程において繊維の折損が避けら
れず、ペレット内の繊維長が短くなってしまう。さら
に、このようなペレットを用いて射出成形した成形体で
は残存繊維長が通常0.5mm程度未満となり、満足の
いく機械的物性の成形体が得られないことがある。
【0004】長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを用いた
射出成形体では、短繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを用
いた射出成形体に比べて成形体中の残存繊維長は長くな
り、機械的物性は良好となる。このような長繊維強化熱
可塑性樹脂ペレットとしてはペレット長6〜9mm程度
のものが多く知られている。
【0005】さらに、近年では成形体中の残存繊維長を
より長く残し、成形体の機械的物性を向上させるため、
ペレット長9mmを超すような長繊維強化熱可塑性樹脂
ペレットを用いる試みが為されているが、そのような長
尺のペレットは可塑化装置への食込みが悪く、可塑化時
間が長くなるという問題がある。
【0006】可塑化装置への食込みを改良する方法とし
て、特開2000−84926号に長さ5〜15mmの
長繊維強化長尺ペレットと長さ1〜3mmの長繊維強化
短尺ペレットを前者が5〜55体積%となるように混合
して用いる方法が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
では、得られる成形体中の残存平均繊維長は短くなり思
ったような補強効果が得られないという問題がある。本
発明の目的は、可塑化装置への食込み性が良好で可塑化
を短時間で効率よく行うことができ、また得られる成形
体の強度に寄与する残存繊維長を長く残すことが可能な
長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット、可塑化を短時間で効
率よく行うことができ、また得られる成形体の強度に寄
与する残存繊維長を長く残すことが可能な長繊維強化熱
可塑性樹脂ペレットの可塑化方法、および、得られる成
形体の強度に寄与する残存繊維長を長く残すことが可能
な長繊維強化熱可塑性樹脂からなる成形体の効率的な製
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】本発明は、ペレットとほ
ぼ同じ長さの強化繊維をペレット中に整列した状態で含
有し、ペレット長とペレット個数の分布においてペレッ
ト長L1(単位:mm)およびL2(単位:mm)にピ
ークを持ち、L1およびL2が式(1)および式(2)
の条件を満足し、同一材料からなる繊維強化熱可塑性樹
脂ペレットにかかるものであり、また本発明は該繊維強
化熱可塑性樹脂ペレットを可塑化装置に投入し、溶融混
練させる繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの可塑化方法に
かかるものであり、さらに本発明は、該繊維強化熱可塑
性樹脂ペレットを可塑化装置に投入し、溶融混練させ、
溶融した繊維強化熱可塑性樹脂を雌雄一対の金型キャビ
ティ内に注入し、固化する成形体の製造方法にかかるも
のである。 (1) 1.5≦(L2/L1)≦3 (2) 4.5≦L1≦9
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ペ
レットは、ペレットとほぼ同じ長さの強化繊維をペレッ
ト中に整列した状態で含有し、ペレット長とペレット個
数の分布においてペレット長L1(単位:mm)および
L2(単位:mm)にピークを持ち、L1およびL2が
式(1)および式(2)の条件を満足し、同一材料から
なる繊維強化熱可塑性樹脂ペレットである。 (1) 1.5≦(L2/L1)≦3 (2) 4.5≦L1≦9
【0010】L2とL1の比(L2/L1)が小さすぎ
ると、あまり混合する意味が小さく、食込み性改良への
効果が小さい。一方、該比(L2/L1)が大きすぎる
と、食込み性不良はL2が支配的となり、たとえL1の
ペレットが存在したとしてもその改良効果は小さい。
【0011】L1が短かすぎると得られる成形体の強度
に寄与する残存繊維長が短くなる。一方、L1が長くな
りすぎると、食込み性が悪化する。L1の下限として好
ましくは5mmであり、より好ましくは5.5mmであ
る。L1の上限として好ましくは8mmであり、より好
ましくは7.5mmである。
【0012】長さの異なるペレットの好ましい混合比率
は、L1を代表長さとする(L1を中心とした前後10
%の長さの範囲にある)ペレットの総重量をL1W、L
2を代表長さとする(L2を中心とした前後10%の長
さの範囲にある)ペレットの総重量をL2Wとしたとき
に、L1WとL2Wとの合計重量に占めるL1Wの比率
(L1W/(L1W+L2W))が20〜80重量%、
より好ましくは40〜75重量%、さらに好ましくは5
0〜70重量%である。
【0013】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット
は、このようにペレット長に分布を持っているが、それ
らのペレット同士は同一材料からなっている。
【0014】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ペレットが
含有する熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹
脂、ポリアミド系樹脂またはポリエステル系樹脂、ある
いはこれらの2種類以上の樹脂の混合物が好ましい。前
記ポリオレフィン系樹脂としては非晶性または結晶性の
ポリオレフィン系樹脂を用いることができるが、好まし
くは結晶性のポリオレフィン系樹脂である。前記ポリア
ミド系樹脂としては、ポリアミド−6、ポリアミド−1
1、ポリアミド−12、ポリアミド4−6、ポリアミド
−6,6、ポリアミド−6,10、ポリアミド−6,1
2、または、これらのアロイ樹脂等を採用できる。前記
ポリエステル系熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカー
ボネート、ポリエステルカーボネート、または、これら
のアロイ樹脂等を採用できる。上記熱可塑性樹脂は、単
独で用いることもできるが、二種類以上を組み合わせて
用いてもよい。
【0015】前記ポリオレフィン系樹脂の中では、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリ(1−ブテン)、エチ
レン−プロピレン共重合体、ポリ(3−メチルブテン−
1)、ポリ(4−メチルペンテン−1)またはプロピレ
ンと非共役ジエンとの共重合体が好ましい。本発明の繊
維強化熱可塑性樹脂ペレットが含有する熱可塑性樹脂と
してさらに好ましくはポリプロピレン系樹脂である。ポ
リプロピレン系樹脂としては、ホモポリプロピレン、プ
ロピレンと他のオレフィンとのブロック共重合体もしく
はランダム共重合体、またはこれらの混合物等が挙げら
れる。本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ペレットが含有す
る熱可塑性樹脂としては、特に不飽和カルボン酸または
その誘導体で変性された不飽和カルボン酸類変性ポリオ
レフィン系樹脂を含有するポリプロピレン系樹脂である
ことが好ましい。このように、不飽和カルボン酸類変性
ポリプロピレン系樹脂等の不飽和カルボン酸類変性ポリ
オレフィン系樹脂をポリプロピレン系樹脂に添加して用
いることで、強化繊維との接着性を向上でき、さらなる
優れた強度を確保できる。なお、不飽和カルボン酸類変
性ポリオレフィン系樹脂の含有量は、0.01〜50重
量%が好ましい
【0016】また、前記の熱可塑性樹脂には、必要に応
じて各種添加剤、充填剤、例えば酸化防止剤、防曇剤、
帯電防止剤、造核剤、紫外線吸収剤、顔料などを含ませ
ることができる。また、本発明の妨げにならない範囲で
例えば、リサイクル樹脂などをブレンドすることもでき
る。
【0017】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは
強化繊維を含有し、該強化繊維の含有率として好ましく
は5〜60重量%である。ガラス繊維の含有率が少なす
ぎると、高温時の強度、剛性または耐久性が十分でない
ことがあり、また、強化繊維の含有率が多すぎると、成
形性が悪くなるとともに外観が不良になることがあり、
強化繊維によって重量が増加するため軽量化を充分に達
成できなくなることがある。この強化繊維の含有率はよ
り好ましくは15〜50重量%であり、さらに好ましく
は20〜45重量%である。
【0018】本発明で用いられる強化繊維としては、ガ
ラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、シリコン繊維、シ
リコン・チタン・炭素繊維、ボロン繊維、鉄、チタンな
どの金属繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリ
アミド繊維、ビニロン等の有機合成繊維、絹、綿、麻等
の天然繊維など、公知のものを幅広く用いることができ
る。これらは単独または2種以上組み合わせて用いられ
るが、補強効果および入手の容易性からガラス繊維が好
ましい。
【0019】ガラス繊維としては、Eガラス(Electric
al glass)、Cガラス(Chemical glass)、Aガラス
(Alkali glass)、Sガラス(High strength glas
s)、及び耐アルカリガラス等のガラスを溶融紡糸して
得られるフィラメント状の繊維を例示することができ
る。ガラス繊維の繊維径も特に制限されず、好ましくは
3〜25μm、より好ましくは8〜20μmである。
【0020】本発明の繊維強化プロピレン重合体樹脂ペ
レットは、数千本からなる前記強化繊維のロービングを
含浸ダイスに導き、溶融した熱可塑性樹脂を繊維間に含
浸させた後、必要な長さ(4.5〜27mm)に切断す
る(この際、複数種の長さに切断する)ことにより容易
に得ることができるが、製造方法に関しては特に限定す
るものではない。含浸させるための方法としては、特に
制限はなく、強化繊維のロービングを熱可塑性樹脂粉体
流動層中に通して、これに該粉体を付着させた後、該熱
可塑性樹脂の融点以上に加熱して熱可塑性樹脂を含浸さ
せる方法(特公昭52−3985号公報)、溶融させた
熱可塑性樹脂をクロスヘッドダイを用いて強化繊維のロ
ービングに含浸させる方法(特開昭62−60625号
公報、特開昭63−432036号公報、特開昭63−
264326号公報、特開平1−208118号公
報)、熱可塑性樹脂の繊維と強化繊維のロービングとを
混繊した後、熱可塑性樹脂の融点以上に加熱して熱可塑
性樹脂を含浸させる方法(特開昭61−118235号
公報)等、何れの方法も用いることができる。
【0021】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。これら実施例において、各種の評価に用いられ
た試験法は以下の通りである。
【0022】(1)射出成形機 宇部興産(株)製 UBEMAX UU3500 スクリュー形状:140mmφ、L/D=20、圧縮比
=1.7
【0023】(2)金型 図1に記載の成形体(バンパー)に対応する金型を用い
た。
【0024】(3)材料 住友化学工業(株)製の長繊維強化樹脂であるスミスト
ランPG4003であって、以下のペレット長のものを
用意し、試験した。 ・ペレット長6mm ・ペレット長9mm ・ペレット長12mm ・ペレット長15mm ・ペレット長6mmのものとペレット長15mmのもの
とを重量比率2/1でブレンドしたもの
【0025】(4)射出成形条件 それぞれ次のように設定した。 シリンダー温度:250℃、 スクリュー回転数:90rpm、 背圧:0MPa、 計量値:300mm、 射出速度:40%
【0026】(5)可塑化時間(食込み性の指標) 図1に示すバンパーを3ショット、連続して成形した。
3ショットの可塑化時間平均値を求め、それにより食い
込み性を評価した。即ち可塑化時間の短いほど、食い込
み性に優れると判断した。
【0027】(6)残存繊維長測定方法 測定方法は特開2002−5924号公報に記載の重量
平均繊維長の測定方法に従った。但し、バンパー成形品
のゲートから約500mmの部分の残存繊維長を測定し
た。
【0028】試験結果は以下の表1記載の通りであっ
た。
【表1】
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、可
塑化装置への食込み性が良好で可塑化を短時間で効率よ
く行うことができ、また得られる成形体の強度に寄与す
る残存繊維長を長く残すことが可能な長繊維強化熱可塑
性樹脂ペレット、可塑化を短時間で効率よく行うことが
でき、また得られる成形体の強度に寄与する残存繊維長
を長く残すことが可能な長繊維強化熱可塑性樹脂ペレッ
トの可塑化方法、および、得られる成形体の強度に寄与
する残存繊維長を長く残すことが可能な長繊維強化熱可
塑性樹脂からなる成形体の効率的な製造方法が提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例において製造した成形体(バン
パー)の斜視図である。
フロントページの続き Fターム(参考) 4F201 AA11 AA24 AA29 AB16 AB18 AB19 AB25 AH24 AR12 BA02 BC12 BC15 BC37 BD04 BL08 BL25 BL42 BL44 4F206 AA11 AB16 AB25 AC01 AH24 AR12 JA07 JF02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ペレットとほぼ同じ長さの強化繊維をペレ
    ット中に整列した状態で含有し、ペレット長とペレット
    個数の分布においてペレット長L1(単位:mm)およ
    びL2(単位:mm)にピークを持ち、L1およびL2
    が式(1)および式(2)の条件を満足し、同一材料か
    らなる繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。 (1) 1.5≦(L2/L1)≦3 (2) 4.5≦L1≦9
  2. 【請求項2】熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂であ
    る請求項1記載の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
  3. 【請求項3】強化繊維がガラス繊維である請求項1また
    は2記載の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の繊維強化
    熱可塑性樹脂ペレットを可塑化装置に投入し、溶融混練
    させる繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの可塑化方法。
  5. 【請求項5】請求項1〜3のいずれかに記載の繊維強化
    熱可塑性樹脂ペレットを可塑化装置に投入し、溶融混練
    させ、溶融した繊維強化熱可塑性樹脂を雌雄一対の金型
    キャビティ内に注入し、固化する成形体の製造方法。
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