JP2004300293A

JP2004300293A - Filament-reinforced resin pellet, its composition and its molded product

Info

Publication number: JP2004300293A
Application number: JP2003095233A
Authority: JP
Inventors: Kiminori Yano; 公規矢野
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filament-reinforced resin pellet providing good openability of the reinforcing fiber at molding; to provide a composition thereof; and to provide a molded product thereof having excellent appearance. <P>SOLUTION: The filament-reinforced resin pellet comprises a thermoplastic resin and a reinforcing fiber, and satisfies the following conditions (1) to (4): (1) the thickness of the pellet is 1.2-2.1 mm; (2) the length of the pellet is 4-11 mm; (3) the melt index of the thermoplastic resin (at 230°C resin temperature under 21.18 N load) is 80-300 g/10 min; and (4) the content of the reinforcing fiber is 30-55 wt.%. The filament-reinforced resin composition is obtained by blending a thermoplastic resin with the pellets. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長繊維強化樹脂ペレット及びその組成物、並びにこれらの成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属やエンジニアリングプラスチックの代替材料として、繊維強化樹脂組成物が知られており、これを用いて、様々な用途で製品化が行われている。
しかし、この組成物に含まれる強化繊維は、開繊性が不十分なことが多く、これによって、未開繊の部分、即ち、繊維が開かず、固まりとなった部分が多くなると、成形体の外観が悪化してしまい、その結果、使用が制限されてしまう。
強化繊維の開繊性を向上させるためには、例えば、強化繊維の長さを短くすればよいが、この方法では、得られる成形体の物性が低下するという問題が発生する。
【０００３】
一方、強化繊維の長さをより長く保持できれば、得られる成形体には、高強度、高耐熱性が期待できる。強化繊維の長さを長く保持する方法としては、ペレットに剪断応力がかからないように、ゲートを広げたり、スクリューのＬ／Ｄや溝深さを工夫したり、背圧をかけずに射出成形したりする方法等が知られている。しかし、これらの方法では、強化繊維が開繊し難くなり、上記のように、得られる成形体の外観が悪化するという問題が発生する。
【０００４】
このように、成形体の物性向上、即ち、強化繊維の長さを長く保持することと、成形体の外観向上、即ち、強化繊維の開繊性を向上させることは相反しており、これらを同時に満たすことは、現状では非常に困難である。
尚、これらを同時に満たす試みも行われているが（特許文献１参照）、成形条件等によっては、さらなる改良が必要と考えられた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１７６３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、成形時の強化繊維の開繊性が良好な長繊維強化樹脂ペレット及びその組成物、並びに外観に優れたこれらの成形体を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、繊維強化樹脂では、強化繊維の熱容量が大きく、溶けるのに時間がかかること、樹脂の粘度が高いこと、ペレット長が長いことが開繊性に影響を与えていることを見出した。そして、これらの知見から、ペレットの形状、樹脂成分の流動性及び繊維成分の含有量を同時に制御することが有効であることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様によれば、熱可塑性樹脂及び強化繊維を含み、下記（１）〜（４）を満たす長繊維強化樹脂ペレットが提供される。
（１）ペレット厚が、１．２〜２．１ｍｍ
（２）ペレット長が、４〜１１ｍｍ
（３）熱可塑性樹脂のメルトインデックス（樹脂温２３０℃、荷重２１．１８Ｎ）が、８０〜３００ｇ／１０分
（４）強化繊維の含有量が、３０〜５５ｗｔ％
【０００９】
本発明の第二の態様によれば、上記の長繊維強化樹脂ペレットに、熱可塑性樹脂を配合してなる長繊維強化樹脂組成物が提供される。
【００１０】
本発明の第三の態様によれば、上記の長繊維強化樹脂ペレット、又は上記の長繊維強化樹脂組成物を成形してなる成形体が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の長繊維強化樹脂ペレットについて説明する。
本発明のペレットは、熱可塑性樹脂及び強化繊維を含む。
熱可塑性樹脂のメルトインデックス（樹脂温２３０℃、荷重２１．１８Ｎ）は、８０〜３００ｇ／１０分、好ましくは１００〜２００ｇ／１０分である。この値が８０ｇ／１０分未満になると、成形時に開繊し難くなる。一方、３００ｇ／１０分を超えると、ペレットの強度が低下する恐れがある。
メルトインデックスを上記範囲に調節するためには、例えば、熱可塑性樹脂の製造時において、重合時に水素濃度を調節するなどして分子量を調整する、過酸化物で分解する、又はメルトインデックスの異なる樹脂をブレンド又は混練すればよい。
熱可塑性樹脂の製造方法としては、例えば、特開平１１−０７１４３１号公報、特開２００２−２３４９７６号公報、特開２００２−２４９６２４号公報に記載のポリプロピレン樹脂組成物の製造方法のような、公知の製造方法を用いることができる。
【００１２】
熱可塑性樹脂の種類は、メルトインデックスが上記範囲内であれば特に制限されないが、例えば、エチレン単独重合体等のエチレン系樹脂、プロピレン単独重合体等のプロピレン系樹脂、エチレン−プロピレンブロック共重合体等のエチレン−プロピレン共重合体系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、アタクチックポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン等のポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等を用いることができる。また、上記ポリオレフィン系樹脂に、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体をグラフトさせた酸変性ポリオレフィン系樹脂を用いることもできる。これらは一種単独で用いてもよく、また、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明では、熱可塑性樹脂として、好ましくは、酸変性ポリプロピレン系樹脂を含むポリプロピレン系樹脂を用いる。
【００１３】
強化繊維の含有量は３０〜５５ｗｔ％、好ましくは４０〜５２ｗｔ％である。
この値が３０ｗｔ％未満になると、強化繊維マスターバッチとしての商業価値が小さくなる。一方、５５ｗｔ％を超えると、成形時の開繊性が悪くなる。
【００１４】
強化繊維の種類としては特に制限されないが、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維等の無機繊維、金属繊維、有機繊維等を用いることができる。これらは一種単独で用いてもよく、また、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これら強化繊維は、アミノシランやエポキシシラン等のシランカップリング剤で処理されていることが好ましい。また、繊維径は、６〜２０μｍが好ましく、１４〜１８μｍがより好ましい。
本発明では、強化繊維として、好ましくは、上記シランカップリング剤で処理された、繊維径６〜２０μｍのガラス繊維を用いる。
【００１５】
本発明のペレットは、ペレット厚（最も薄い部分の厚み）が、１．２〜２．１ｍｍ、好ましくは１．６〜１．８ｍｍである。この厚みが１．２ｍｍ未満になると、ペレットの生産効率が落ちる。一方、２．１ｍｍを超えると、成形時に開繊し難くなる。
また、ペレット長が、４〜１１ｍｍ、好ましくは４〜８ｍｍである。この長さが４ｍｍ未満になると、そのペレットを射出成形して得られる成形体の強度が低下する。一方、１１ｍｍを超えると、成形時の開繊性が悪くなる。
【００１６】
本発明のペレットは、強化繊維の方向と、ペレット長の方向とが平行であることが好ましい。ここで、平行とは、強化繊維の方向と、ペレット長の方向とが実質的に平行であることを意味し、本発明では、これらの方向が完全に平行な場合だけでなく、ペレット中に、これらの方向が平行でない部分を一部含む場合も含まれる。
【００１７】
本発明のペレットの製造方法は、特に制限されないが、好ましくは、ロービングタイプの強化繊維に、熱可塑性樹脂を含浸させた後、引抜成形し、所望のペレット長に切断する方法を用いる。強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させる方法については特に制限されず、例えば、ロービングを樹脂粉体流動床中に通した後、樹脂の融点以上に加熱する方法（特公昭５２−３９８５号公報）、クロスヘッドダイを用いて、ロービングに溶融熱可塑性樹脂を含浸させる方法（特開昭６２−６０６２５号公報、同６３−１３２０３６号公報、同６３−２６４３２６号公報、特開平１−２０８１１８号公報）、熱可塑性樹脂繊維を用い、これと強化繊維ロービングとを同時に集束した後、樹脂の融点以上に加熱する方法（特開昭６１−１１８２３５号公報）、ダイ内部に複数のロッドを配置し、これにロービングをじぐざぐ状に巻き掛けて開繊させ、溶融樹脂を含浸させる方法（特開平１０−２６４１５２号公報）等が挙げられる。これらのうち、特開平１０−２６４１５２号公報の方法が好ましい。
【００１８】
ペレットの製造時には、ペレット厚を、ダイ出口の孔径及び形状により調節することができる。例えば、ダイ出口の形状を、楕円形にすることにより、ペレット厚を薄くすることができる。
また、ペレット厚は、溶融樹脂が含浸したロービングの冷却条件（例えば、冷却槽の通過時間や水温等）によっても調節することができる。
一般に、冷却槽とペレタイザの間には巻き取り用ロールがあり、このロールが、樹脂が含浸したロービングを引張りながら巻き取っている。このとき、ロービングは、二本のロール間に巻き取られるため、例えば、冷却槽の通過時間を短くして冷却を緩くすると、ロービングが少し潰れて、ペレット厚は小さくなる。一方、水温を下げて冷却をきつくすると、ロービングはあまり潰れないので、ペレット厚は大きくなる。
【００１９】
次に、本発明の長繊維強化樹脂組成物について説明する。
本発明の組成物は、上記の長繊維強化樹脂ペレットに、熱可塑性樹脂を配合したものである。
ここで用いる熱可塑性樹脂としては、上述した樹脂と同様のものが挙げられる。好ましくは、ポリオレフィン系樹脂であり、より好ましくはポリプロピレン系樹脂である。
本発明の組成物では、各成分の配合割合は特に制限されず、成形体の用途等に応じて適宜調節することができる。
【００２０】
本発明の組成物は、好ましくは、色剤を含む熱可塑性樹脂を０．４ｗｔ％以上、好ましくは０．８ｗｔ％以上含む。
色剤としては、例えば、カーボンブラック、硫化亜鉛等が挙げられる。
これら色材の着色力（ＪＩＳＫ６２１７）は、好ましくは８０％以上、より好ましくは１１０％以上である。着色力が８０％未満になると、強化繊維の未開繊部が目立ち易くなる場合がある。このように、色剤又はその着色力は、成形体中に存在する未開繊繊維の目立ち難さに影響する。
本発明では、色剤として、好ましくは、着色力８０％以上のカーボンブラックを用いる。
【００２１】
熱可塑性樹脂としては、上述した樹脂と同様のものが挙げられる。好ましくは、ポリオレフィン系樹脂であり、より好ましくは、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレン系樹脂である。熱可塑性樹脂には、上記色剤が、好ましくは１〜５０％、より好ましくは２０〜４０％含まれている。
本発明では、このような色剤を含む熱可塑性樹脂を、マスターバッチとして配合することが好ましい。
【００２２】
本発明の組成物には、その目的を損なわない範囲で、酸化防止剤、帯電防止剤、分散剤、滑剤、難燃剤、光安定剤、紫外線吸収剤、増核剤等の添加剤；重炭酸ナトリウム、アゾジカルボンアミド等の発泡剤；タルク、マイカ等の無機フィラー等を必要に応じて配合することができる。
【００２３】
本発明の組成物の製造方法は特に制限されず、例えば、樹脂組成物の製造に一般的に用いられる装置を用い、各成分を混合、又は混合した後、溶融混練することにより製造することができる。混合及び溶融混練の条件は、特に制限されず、使用される材料の種類等に応じて適宜調節することができる。
【００２４】
本発明のペレット及び組成物は、射出成形、押出成形その他の方法で成形することができる。本発明では、これらを、好ましくは射出成形法で成形する。射出成形を行う場合には、金型の構造（流路のサイズ）、キャビティ形状、スクリュー形状（Ｌ／Ｄ）、ゲート形状等を変えることにより、強化繊維の開繊性を調節することができる。
これらは、ペレット厚、ペレット長、熱可塑性樹脂の流動性、及び強化繊維の含有量が同時に制御されているため、成形時の強化繊維の開繊性が良好であり、特に、通常では開繊し難い条件、例えば、フィルムゲートで、フルフライトスクリューを用いて、背圧をかけずに射出成形した場合であっても、強化繊維は良好な開繊性を示す。このように、本発明のペレット及び組成物は、幅広い成形機、金型、成形条件に対応することができる。
【００２５】
本発明のペレット及び組成物を成形して得られる成形体は、強化繊維が十分に開繊しているので、外観に優れている。また、強化繊維の長さが長く保持されているので、従来品と同等又はそれ以上の物性が維持されている。
本発明の成形体は、例えば、自動車部品（フロントエンド、ファンシェラウド、クーリングファン、エンジンアンダーカバー、エンジンカバー、ラジエターボックス、サイドドア、バックドアインナー、バックドアアウター、外板、ルーフレール、ドアハンドル、ラゲージボックス、ホイールカバー、ハンドル）、二輪・自動車部品（ラゲージボックス、ハンドル、ホイール）、住宅関連部品（温水洗浄便座部品、浴室部品、椅子の脚、バルブ類、メーターボックス）、電動工具部品、草刈り機ハンドル、ホースジョイント等の用途に好適である。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
本実施例で使用した材料は、以下の通りである。
［長繊維強化樹脂ペレットの調製時に用いた材料］
（１）熱可塑性樹脂
表１に示すプロピレン単独重合体又はエチレン・プロピレン共重合体（ＰＰ−Ａ〜ＰＰ−Ｇ）と、酸変性ポリプロピレン（ＰＰ−Ｋ）との混合物を用いた。これらの物性を表１に示す。
尚、ＰＰ−Ａ〜ＰＰ−Ｆは、出光石油化学（株）製、Ｊ−３０００Ｇ（商品名）（ＰＰ−Ｈ）に、表１に示す割合で過酸化物（化薬アクゾ製、パーカドックス１４（商品名））を添加し、溶融混練して製造した（過酸化物とＰＰ−Ａ〜ＰＰ−Ｆを合わせて１００重量％とした）。また、ＰＰ−Ｇは、市販品（出光石油化学（株）製、Ｊ−６０８３ＨＰ（商品名））をそのまま用いた。
【００２７】
【表１】

【００２８】
上記物性の測定方法は、以下の通りである。
メルトインデックス（ＭＩ）
樹脂温２３０℃、荷重２１．１８Ｎで測定した。
【００２９】
アイソタクチック分率
重合体を１，２，４−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの９０：１０（容量比）混合溶液に溶解し、^１３Ｃ−ＮＭＲ（日本電子（株）製、商品名：ＬＡ−５００）を用いて、１３０℃でプロトン完全デカップリング法により測定したメチル基のシグナルを用いて定量した。
【００３０】
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を下記の装置及び条件で行い、測定した。
（ＧＰＣ測定装置）
カラム：ＴＯＳＯＧＭＨＨＲ−Ｈ（Ｓ）ＨＴ
検出器：液体クロマトグラム用ＲＩ検出器ＷＡＴＥＲＳ１５０Ｃ
（測定条件）
溶媒：１，２，４−トリクロロベンゼン
温度：１４５℃
流速：１．０ミリリットル
試料濃度：２．２ｍｇ／ミリリットル
注入量：１６０マイクロリットル
検量線：ＵｎｉｖｅｓａｌＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ
解析プログラム：ＨＴ−ＧＰＣ（Ｖｅｒ．１．０）
【００３１】
（２）強化繊維
ガラス繊維（旭ファイバーグラス製、グラスロン（商品名））を用いた。
【００３２】
［長繊維強化樹脂組成物の調製時に用いた材料］
（１）熱可塑性樹脂
表１に示すプロピレン単独重合体又はエチレン・プロピレン共重合体（ＰＰ−Ｈ〜ＰＰ−Ｊ）を用いた。
尚、これらの樹脂のうち、ＰＰ−Ｉは、ＰＰ−Ａ〜ＰＰ−Ｆと同様の方法で製造した。また、ＰＰ−Ｊは、市販品（出光石油化学（株）製、Ｊ−３０５４ＨＰ（商品名））をそのまま用いた。
（２）色剤を含む熱可塑性樹脂
表２に示すカーボンブラックマスターバッチ（ＣＭＢ−Ａ及びＣＭＢ−Ｂ）を用いた。これらは、表２に示すベース樹脂及びカーボンブラックをブレンドした後、バンバリーミキサーで溶融混練し、単軸押出機で造粒して調製した。
【００３３】
【表２】

【００３４】
実施例１〜２０、比較例１〜１０
図１に示すペレット製造装置を用いて長繊維強化樹脂ペレットを製造した。
尚、この図において、１０はダイ、２０はダイ１０へ熱可塑性溶融樹脂を供給する押出機、３０は繊維束Ｆのロール、４０はダイ１０に引き込まれる繊維束Ｆに一定の張力を与えるテンションロール群、５０はダイ１０から引き出された溶融樹脂含浸繊維束を冷却するための冷却手段、６０は繊維束の引き出しロール、７０は引き出された溶融樹脂含浸繊維束をカットして繊維強化樹脂ペレットとするペレタイザである。この装置では、三本のそれぞれ独立した繊維束Ｆに、溶融樹脂を同時に含浸させている。
具体的な製造条件は、以下の通りである。
・ダイ：５０ｍφ押出機の先端に取り付け、含浸部に四本のロッドを直線状に配置。
・繊維束：アミノシランで表面処理された繊維径１３μ又は１６μのガラス繊維を１７０本束ねたガラスロービング。
・予熱温度：２００℃
・熱可塑性樹脂：表１に示すＰＰ−Ａ〜ＰＰ−Ｇ１００重量部と、ＰＰ−Ｋ１重量部とをブレンドして溶融。
・溶融温度：２９０℃
・ロッド：四本６ｍｍ（直径）×３ｍｍ（長さ）
・傾斜角度：２５度
上記条件下において、テンションロール群で繊維束の量を調整しつつダイ内に送り込み含浸を行い、その後、ダイから引き出して冷却し、ペレタイザで、図２に示す形状のペレットを得た。結果を表３〜表５に示す。
【００３５】
次に、得られたペレットに、ガラス繊維量が４０ｗｔ％となるように、熱可塑性樹脂（ＰＰ−Ｈ〜ＰＰ−Ｊ）を、表３〜表５に示す割合でブレンドして、長繊維強化樹脂組成物を調製した。
このとき、実施例１１では、ペレットを、熱可塑性樹脂とブレンドせず、また、実施例１４〜１７及び比較例９〜１０では、カーボンブラックマスターバッチ（ＣＭＢ−Ａ、ＣＭＢ−Ｂ）を、表４及び表５に示す割合でさらにブレンドした。
【００３６】
次に、射出成形機（東芝機械製、ＩＳ８０ＥＰＮ（商品名））を用いて、上記のペレット又は組成物から、１４０ｍｍ×１４０ｍｍ×３ｍｍの平板状の成形体を１０枚作成した。
この射出成形機では、金型としてフィルムゲートを用い、スクリューとしてフルフライトスクリューを用いた。また、樹脂温２２０℃、型温４０℃、背圧０．３ＭＰａ、射出速度３５％の条件で成形を行った。
【００３７】
これら成形体の未開繊部の数を目視で数えた。また、これらの数を規格化するため、実施例１の成形体（Ａ）の未開繊数を１００として、その他の実施例及び比較例の成形体（Ｂ）の未開繊数との比率を、未開繊指数として求めた。即ち、未開繊指数＝（Ｂの未開繊数）÷（Ａの未開繊数）×１００とした。この未開繊指数が１２０以下であれば、得られた成形体は、外観に優れているといえる。また、特に良外観が要求される場合は、８０以下であることが好ましい。結果を表３〜５に示す。
【００３８】
【表３】

【００３９】
【表４】

【００４０】
【表５】

【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、成形時の強化繊維の開繊性が良好な長繊維強化樹脂ペレット及びその組成物、並びに外観に優れたこれらの成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ペレット製造装置の模式図である。
【図２】本発明の長繊維強化樹脂ペレットの模式図である。
【符号の説明】
１０ダイ
２０押出機
３０繊維束Ｆのロール
４０テンションロール群
５０冷却手段
６０引き出しロール
７０ペレタイザ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to long fiber reinforced resin pellets and compositions thereof, and molded articles thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a fiber-reinforced resin composition has been known as a substitute material for metal or engineering plastic, and has been commercialized for various uses using the same.
However, the reinforcing fibers contained in this composition often have insufficient spreadability, and as a result, when the unspread portion, that is, the portion in which the fibers are not opened and agglomerates, is increased, the molded article becomes The appearance deteriorates, which limits its use.
In order to improve the openability of the reinforcing fibers, for example, the length of the reinforcing fibers may be shortened. However, in this method, there is a problem that the physical properties of the obtained molded body are reduced.
[0003]
On the other hand, if the length of the reinforcing fiber can be kept longer, the obtained molded article can be expected to have high strength and high heat resistance. As a method of keeping the length of the reinforcing fiber long, the gate is expanded, the L / D and groove depth of the screw are devised so that no shear stress is applied to the pellet, and injection molding is performed without applying back pressure. And the like. However, these methods have a problem that the reinforcing fibers are difficult to spread, and as described above, the appearance of the obtained molded body is deteriorated.
[0004]
Thus, the improvement of the physical properties of the molded body, that is, maintaining the length of the reinforcing fiber long, and improving the appearance of the molded body, that is, improving the opening property of the reinforcing fiber are contradictory. It is very difficult at present to meet them at the same time.
Attempts have been made to satisfy these at the same time (see Patent Document 1), but it was considered that further improvement was necessary depending on the molding conditions and the like.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-17631
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a long-fiber reinforced resin pellet having excellent openability of a reinforcing fiber during molding, a composition thereof, and a molded article having excellent appearance. And
[0007]
In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive studies and found that fiber-reinforced resin has a large heat capacity of the reinforcing fiber, takes time to melt, has a high viscosity of the resin, and has a long pellet length. Affects the spreadability. From these findings, it was found that it is effective to simultaneously control the shape of the pellet, the fluidity of the resin component, and the content of the fiber component, and completed the present invention.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a long fiber reinforced resin pellet that includes a thermoplastic resin and a reinforcing fiber and satisfies the following (1) to (4).
(1) The pellet thickness is 1.2 to 2.1 mm
(2) The pellet length is 4 to 11 mm
(3) The melt index of the thermoplastic resin (resin temperature 230 ° C., load 21.18 N) is 80 to 300 g / 10 min. (4) The reinforcing fiber content is 30 to 55 wt%.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a long fiber reinforced resin composition obtained by blending a thermoplastic resin with the long fiber reinforced resin pellet.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a molded article obtained by molding the long fiber reinforced resin pellet or the long fiber reinforced resin composition.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the long fiber reinforced resin pellet of the present invention will be described.
The pellet of the present invention contains a thermoplastic resin and a reinforcing fiber.
The melt index of the thermoplastic resin (resin temperature 230 ° C., load 21.18 N) is 80 to 300 g / 10 min, preferably 100 to 200 g / 10 min. If this value is less than 80 g / 10 minutes, it becomes difficult to open the fiber during molding. On the other hand, if it exceeds 300 g / 10 minutes, the strength of the pellet may be reduced.
In order to adjust the melt index to the above range, for example, during the production of a thermoplastic resin, to adjust the molecular weight by adjusting the hydrogen concentration during polymerization, to decompose with a peroxide, or a resin having a different melt index May be blended or kneaded.
As a method for producing a thermoplastic resin, for example, a known method such as a method for producing a polypropylene resin composition described in JP-A-11-071431, JP-A-2002-234976, and JP-A-2002-249624. Manufacturing methods can be used.
[0012]
The type of the thermoplastic resin is not particularly limited as long as the melt index is within the above range, for example, ethylene-based resin such as ethylene homopolymer, propylene-based resin such as propylene homopolymer, ethylene-propylene block copolymer For example, polyolefin resins such as ethylene-propylene copolymer resins, polystyrene resins such as atactic polystyrene and syndiotactic polystyrene, and polycarbonate resins can be used. Further, an acid-modified polyolefin resin obtained by grafting an unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride and / or a derivative thereof to the above polyolefin resin can also be used. These may be used alone or in a combination of two or more.
In the present invention, a polypropylene-based resin containing an acid-modified polypropylene-based resin is preferably used as the thermoplastic resin.
[0013]
The content of the reinforcing fibers is 30 to 55 wt%, preferably 40 to 52 wt%.
When this value is less than 30 wt%, the commercial value as a reinforcing fiber masterbatch decreases. On the other hand, if it exceeds 55 wt%, the spreadability during molding deteriorates.
[0014]
Although the type of the reinforcing fiber is not particularly limited, for example, an inorganic fiber such as a glass fiber, a carbon fiber, and a silicon carbide fiber, a metal fiber, an organic fiber, and the like can be used. These may be used alone or in a combination of two or more.
These reinforcing fibers are preferably treated with a silane coupling agent such as aminosilane or epoxysilane. Further, the fiber diameter is preferably from 6 to 20 μm, more preferably from 14 to 18 μm.
In the present invention, preferably, glass fibers having a fiber diameter of 6 to 20 μm treated with the silane coupling agent are used as the reinforcing fibers.
[0015]
The pellet of the present invention has a pellet thickness (the thickness of the thinnest portion) of 1.2 to 2.1 mm, preferably 1.6 to 1.8 mm. If the thickness is less than 1.2 mm, the production efficiency of pellets will decrease. On the other hand, if it exceeds 2.1 mm, it becomes difficult to open the fiber during molding.
The pellet length is 4 to 11 mm, preferably 4 to 8 mm. When the length is less than 4 mm, the strength of a molded product obtained by injection molding the pellet decreases. On the other hand, if it exceeds 11 mm, the spreadability at the time of molding deteriorates.
[0016]
In the pellet of the present invention, the direction of the reinforcing fiber and the direction of the pellet length are preferably parallel. Here, "parallel" means that the direction of the reinforcing fiber and the direction of the pellet length are substantially parallel, and in the present invention, not only when these directions are completely parallel, but also in the pellet. The case where these directions include a part that is not parallel is also included.
[0017]
The method for producing the pellets of the present invention is not particularly limited, but preferably, a method is used in which a roving-type reinforcing fiber is impregnated with a thermoplastic resin, then pultruded, and cut into a desired pellet length. The method for impregnating the reinforcing fiber with the thermoplastic resin is not particularly limited. For example, a method in which roving is passed through a fluidized bed of resin powder and then heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the resin (Japanese Patent Publication No. 52-3985). A method in which a roving is impregnated with a molten thermoplastic resin using a crosshead die (JP-A-62-60625, JP-A-63-132036, JP-A-63-264326, and JP-A-1-208118). A method in which a thermoplastic resin fiber is used and the reinforcing fiber roving is simultaneously bundled and then heated to a temperature higher than the melting point of the resin (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-118235). A method in which a roving is wound in a zigzag shape to open the fiber and impregnated with a molten resin (JP-A-10-264152) is exemplified. Of these, the method disclosed in JP-A-10-264152 is preferred.
[0018]
During the production of the pellet, the thickness of the pellet can be adjusted by the diameter and shape of the die outlet. For example, the pellet thickness can be reduced by making the shape of the die outlet elliptical.
Further, the pellet thickness can also be adjusted by cooling conditions of the roving impregnated with the molten resin (for example, the passage time of the cooling bath, the water temperature, and the like).
Generally, there is a take-up roll between the cooling tank and the pelletizer, and this roll takes up the roving impregnated with the resin while pulling it. At this time, since the roving is wound up between two rolls, for example, if the cooling time is reduced by shortening the passage time of the cooling bath, the roving is slightly crushed and the pellet thickness is reduced. On the other hand, if the water temperature is lowered and the cooling is tight, the roving does not collapse much and the pellet thickness increases.
[0019]
Next, the long fiber reinforced resin composition of the present invention will be described.
The composition of the present invention is obtained by blending a thermoplastic resin with the above long fiber reinforced resin pellet.
Examples of the thermoplastic resin used here include the same resins as those described above. Preferably, it is a polyolefin resin, and more preferably, it is a polypropylene resin.
In the composition of the present invention, the mixing ratio of each component is not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to the use of the molded article.
[0020]
The composition of the present invention preferably contains 0.4% by weight or more, preferably 0.8% by weight or more of a thermoplastic resin containing a coloring agent.
Examples of the coloring agent include carbon black and zinc sulfide.
The coloring power (JIS K6217) of these coloring materials is preferably 80% or more, more preferably 110% or more. If the coloring power is less than 80%, the unopened portion of the reinforcing fiber may be more conspicuous. As described above, the coloring agent or its coloring power influences the unspread fibers present in the molded article to be less noticeable.
In the present invention, carbon black having a coloring power of 80% or more is preferably used as the coloring agent.
[0021]
Examples of the thermoplastic resin include the same resins as those described above. Preferred are polyolefin-based resins, and more preferred are polypropylene-based resins and polyethylene-based resins. The thermoplastic resin contains the above colorant preferably in an amount of 1 to 50%, more preferably 20 to 40%.
In the present invention, it is preferable to blend a thermoplastic resin containing such a coloring agent as a master batch.
[0022]
In the composition of the present invention, additives such as an antioxidant, an antistatic agent, a dispersant, a lubricant, a flame retardant, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a nucleating agent, and the like, as long as the purpose is not impaired; A blowing agent such as sodium and azodicarbonamide; and an inorganic filler such as talc and mica can be added as necessary.
[0023]
The method for producing the composition of the present invention is not particularly limited. For example, it can be produced by mixing and mixing each component using a device generally used for producing a resin composition, followed by melt-kneading. it can. The conditions for mixing and melt-kneading are not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to the type of material used and the like.
[0024]
The pellets and the composition of the present invention can be formed by injection molding, extrusion molding or other methods. In the present invention, these are preferably molded by an injection molding method. When performing injection molding, the opening property of the reinforcing fibers can be adjusted by changing the structure of the mold (the size of the flow path), the cavity shape, the screw shape (L / D), the gate shape, and the like. .
Since the thickness of the pellet, the length of the pellet, the fluidity of the thermoplastic resin, and the content of the reinforcing fiber are simultaneously controlled, the openability of the reinforcing fiber at the time of molding is good. Even under difficult conditions, for example, when injection molding is performed using a full flight screw with a film gate without applying a back pressure, the reinforcing fibers show good opening properties. As described above, the pellets and the composition of the present invention can correspond to a wide range of molding machines, molds, and molding conditions.
[0025]
The molded product obtained by molding the pellets and the composition of the present invention is excellent in appearance since the reinforcing fibers are sufficiently opened. In addition, since the length of the reinforcing fiber is kept long, physical properties equivalent to or higher than those of the conventional product are maintained.
The molded article of the present invention includes, for example, automobile parts (front end, fan shroud, cooling fan, engine under cover, engine cover, radiator box, side door, back door inner, back door outer, outer plate, roof rail, door handle, Luggage boxes, wheel covers, handles), motorcycles / automobile parts (luggage boxes, handles, wheels), housing-related parts (hot water flush toilet seat parts, bathroom parts, chair legs, valves, meter boxes), power tool parts, mowers Suitable for applications such as handles and hose joints.
[0026]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.
The materials used in this example are as follows.
[Materials used for preparing long fiber reinforced resin pellets]
(1) Thermoplastic resin A mixture of a propylene homopolymer or an ethylene / propylene copolymer (PP-A to PP-G) shown in Table 1 and an acid-modified polypropylene (PP-K) was used. Table 1 shows these physical properties.
In addition, PP-A to PP-F were obtained from Idemitsu Petrochemical Co., Ltd., J-3000G (trade name) (PP-H) at the ratios shown in Table 1 with peroxides (manufactured by Kayaku Akzo, Parkadox) 14 (trade name)) and melt-kneaded to produce a mixture (total of peroxide and PP-A to PP-F was 100% by weight). As PP-G, a commercial product (J-6083HP (trade name) manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) was used as it was.
[0027]
[Table 1]

[0028]
The method for measuring the physical properties is as follows.
Melt index (MI)
The measurement was performed at a resin temperature of 230 ° C. and a load of 21.18 N.
[0029]
The isotactic fraction polymer was dissolved in a 90:10 (volume ratio) mixed solution of 1,2,4-trichlorobenzene and heavy benzene, and ¹³ C-NMR (manufactured by JEOL Ltd., trade name: LA- 500) using a signal of a methyl group measured at 130 ° C. by a complete proton decoupling method.
[0030]
Molecular weight distribution (Mw / Mn)
Gel permeation chromatography (GPC) was performed using the following apparatus and conditions, and measured.
(GPC measuring device)
Column: TOSOGMHHR-H (S) HT
Detector: RI detector for liquid chromatogram WATERS 150C
(Measurement condition)
Solvent: 1,2,4-trichlorobenzene Temperature: 145 ° C
Flow rate: 1.0 ml Sample concentration: 2.2 mg / ml Injection volume: 160 microliter Calibration curve: Universal Calibration
Analysis program: HT-GPC (Ver. 1.0)
[0031]
(2) Reinforced fiber glass fiber (Glaslon (trade name) manufactured by Asahi Fiber Glass) was used.
[0032]
[Material used in preparing long fiber reinforced resin composition]
(1) Thermoplastic resin A propylene homopolymer or an ethylene / propylene copolymer (PP-H to PP-J) shown in Table 1 was used.
In addition, among these resins, PP-I was manufactured by the same method as PP-A to PP-F. As PP-J, a commercially available product (J-3054HP (trade name) manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) was used as it was.
(2) Thermoplastic resin containing coloring agent Carbon black masterbatches (CMB-A and CMB-B) shown in Table 2 were used. These were prepared by blending the base resin and carbon black shown in Table 2, melt-kneading with a Banbury mixer, and granulating with a single screw extruder.
[0033]
[Table 2]

[0034]
Examples 1 to 20, Comparative Examples 1 to 10
Long fiber reinforced resin pellets were produced using the pellet production apparatus shown in FIG.
In this figure, 10 is a die, 20 is an extruder for supplying a thermoplastic molten resin to the

die

10, 30 is a roll of the fiber bundle F, and 40 is a tension for applying a constant tension to the fiber bundle F drawn into the die 10. Roll group, 50 is a cooling means for cooling the molten resin impregnated fiber bundle drawn out of the die 10, 60 is a drawing roll of the fiber bundle, 70 is a fiber reinforced resin pellet cut by cutting the drawn molten resin impregnated fiber bundle. It is a pelletizer. In this apparatus, three independent fiber bundles F are simultaneously impregnated with a molten resin.
Specific manufacturing conditions are as follows.
-Die: Attached to the tip of a 50mφ extruder, and four rods are linearly arranged in the impregnated part.
Fiber bundle: glass roving in which 170 glass fibers having a diameter of 13 μm or 16 μm surface-treated with aminosilane are bundled.
・ Preheating temperature: 200 ° C
-Thermoplastic resin: 100 parts by weight of PP-A to PP-G shown in Table 1 and 1 part by weight of PP-K are blended and melted.
・ Melting temperature: 290 ° C
-Rods: 4 6mm (diameter) x 3mm (length)
-Inclination angle: 25 degrees Under the above conditions, the fiber bundle is fed into the die while adjusting the amount of the fiber bundle with the tension roll group, and then impregnated, then pulled out of the die and cooled, and pelletized in the shape shown in Fig. 2 by the pelletizer. Got. The results are shown in Tables 3 to 5.
[0035]
Next, a thermoplastic resin (PP-H to PP-J) is blended with the obtained pellets at a ratio shown in Tables 3 to 5 so that the glass fiber content is 40 wt%, and the fiber is reinforced with long fibers. A resin composition was prepared.
At this time, in Example 11, the pellet was not blended with the thermoplastic resin, and in Examples 14 to 17 and Comparative Examples 9 to 10, the carbon black master batch (CMB-A, CMB-B) was 4 and in the proportions shown in Table 5.
[0036]
Next, using an injection molding machine (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., IS80EPN (trade name)), ten flat molded bodies of 140 mm x 140 mm x 3 mm were prepared from the pellets or the composition.
In this injection molding machine, a film gate was used as a mold, and a full flight screw was used as a screw. Molding was performed under the conditions of a resin temperature of 220 ° C., a mold temperature of 40 ° C., a back pressure of 0.3 MPa, and an injection speed of 35%.
[0037]
The number of unopened portions of these compacts was visually counted. Further, in order to standardize these numbers, the number of unopened fibers of the molded article (A) of Example 1 is set to 100, and the ratio of the number of unopened fibers of the molded articles (B) of other Examples and Comparative Examples to the number of unopened fibers. It was determined as an unspread fiber index. That is, the unspread fiber index = (the number of unspread fibers of B) / (the number of unspread fibers of A) × 100. If the unspread fiber index is 120 or less, the obtained molded article can be said to be excellent in appearance. When a good appearance is particularly required, it is preferably 80 or less. The results are shown in Tables 3 to 5.
[0038]
[Table 3]

[0039]
[Table 4]

[0040]
[Table 5]

[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a long-fiber-reinforced resin pellet having excellent openability of the reinforcing fiber at the time of molding, a composition thereof, and these molded articles having excellent appearance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a pellet manufacturing apparatus.
FIG. 2 is a schematic view of a long fiber reinforced resin pellet of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Die 20 Extruder 30 Roll 40 of fiber bundle F Tension roll group 50 Cooling means 60 Drawer roll 70 Pelletizer

Claims

A long fiber reinforced resin pellet containing a thermoplastic resin and a reinforcing fiber and satisfying the following (1) to (4).
(1) The pellet thickness is 1.2 to 2.1 mm
(2) The pellet length is 4 to 11 mm
(3) The melt index of the thermoplastic resin (resin temperature 230 ° C., load 21.18 N) is 80 to 300 g / 10 min. (4) The content of the reinforcing fibers is 30 to 55 wt%.

The long fiber reinforced resin pellet according to claim 1, wherein a direction of the reinforcing fiber and a direction of the pellet length are parallel.

The thermoplastic resin is a polypropylene resin containing an acid-modified polypropylene resin, and the reinforcing fiber is a glass fiber having a fiber diameter of 6 to 20 μm treated with a silane coupling agent. Long fiber reinforced resin pellets.

A long fiber reinforced resin composition obtained by blending a thermoplastic resin with the long fiber reinforced resin pellet according to any one of claims 1 to 3.

The long fiber reinforced resin composition according to claim 4, further comprising a thermoplastic resin containing a coloring agent in an amount of 0.4 wt% or more.

The long fiber reinforced resin composition according to claim 5, wherein the coloring agent is carbon black having a coloring power of 80% or more (JIS K6217).

A molded product obtained by molding the long fiber reinforced resin pellet according to any one of claims 1 to 3 or the long fiber reinforced resin composition according to any one of claims 4 to 6.