JP2005219226A

JP2005219226A - ペレット及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005219226A
Application number: JP2004026588A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Saito; 和弘齋藤
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】高い機械的強度を有するペレット及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の長繊維を含む長繊維集合体９を作成する工程と、短繊維、マイカ及びタルクの少なくともいずれかを含む溶融したマトリックス樹脂１３を、前記長繊維集合体９に含浸させることによって、長繊維集合体９を前記マトリックス樹脂１３で鋳包む工程とを含むペレット２１の製造方法である。
【選択図】図３

Description

本発明は、ペレット及びその製造方法に関し、更に詳しくは、自動車のラジエータサポートやクロスカービームなどの材料となる合成樹脂のペレット及びその製造方法に関する。

自動車のラジエータサポート等は、例えば、短繊維又は長繊維からなる繊維強化合成樹脂から形成された細かい円柱状のペレットを溶解させて溶融樹脂とし、この溶融樹脂を射出成形することによって成形されている（例えば、特許文献１参照）。

このペレットは、従来、長繊維の束をマトリックス樹脂で含浸させ、必要なペレットの長さにペレタイズ装置により切断するという方法によって成形されている。
特開２００２−１８７１２７公報

しかしながら、前記ラジエータサポートやクロスカービームなどには、所定の機械的強度が要求されているため、前記従来のペレットを用いてラジエータサポート等を成形する場合は、肉厚を厚くする必要があり、重量増大及び製造コストの上昇を招くおそれがある。また、成形品のゲート方向（Ｍ／Ｄ）の部位と、反ゲート方向（Ｔ／Ｄ）の部位とで成形品中の繊維方向が異なるため、成形品の収縮率や線膨張係数が異なり、寸法精度の不安定や反り変形の原因となっている。

そこで、本発明は、高い機械的強度を有すると共に、ゲート方向及び反ゲート方向の収縮率や線膨張係数の差違が小さい、ペレット及び該ペレットの製造方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１に記載されたペレットの製造方法は、複数の長繊維を含む長繊維集合体を作成する工程と、短繊維、マイカ及びタルクの少なくともいずれかを含む溶融状のマトリックス樹脂を、前記長繊維集合体に含浸させることによって、長繊維集合体を前記マトリックス樹脂で鋳包む工程とを含むことを特徴としている。

請求項２に記載されたペレットの製造方法は、請求項１に記載のペレットの製造方法であって、前記長繊維は、直径が４μｍ〜２０μｍ、長さが２ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする。

請求項３に記載されたペレットの製造方法は、請求項１又は２に記載のペレットの製造方法であって、前記長繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維及びステンレス繊維の少なくともいずれかからなることを特徴とする。

請求項４に記載されたペレットの製造方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のペレットの製造方法であって、前記長繊維は、長繊維集合体内に、一つの長繊維の束あたり１００〜６０００本含まれていることを特徴とする。

請求項５に記載されたペレットの製造方法は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のペレットの製造方法であって、前記短繊維は、直径が３μｍ〜２０μｍ、長さが５μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする。

請求項６に記載されたペレットの製造方法は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のペレットの製造方法であって、前記短繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維及びステンレス繊維の少なくともいずれかからなることを特徴とする。

請求項７に記載されたペレットの製造方法は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のペレットの製造方法であって、前記短繊維は、前記マトリックス樹脂中に、２〜７０ｖｏｌ％含まれていることを特徴とする。

請求項８に記載されたペレットの製造方法は、請求項３又は６に記載のペレットの製造方法であって、前記長繊維は、ガラス繊維であり、前記短繊維は、炭素繊維、アラミド繊維又はステンレス繊維からなることを特徴とする。

請求項９に記載されたペレットの製造方法は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のペレットの製造方法であって、前記マトリックス樹脂に光触媒を配合させたことを特徴とする。

請求項１０に記載されたペレットの製造方法は、請求項１〜９のいずれか１項に記載のペレットの製造方法であって、前記マトリックス樹脂に、該マトリックス樹脂中の繊維配向の影響を緩和させる毬形状のフィラーを配合させたことを特徴とする。

請求項１１に記載されたペレットの製造方法は、請求項１０に記載のペレットの製造方法であって、前記毬形状のフィラーは、毬栗フィラー、星型フィラー、十字型フィラーの少なくともいずれかであることを特徴とする。

請求項１２に記載されたペレットは、前記請求項１〜１１のいずれか１項に記載された製造方法によって製造されたペレットである。

請求項１に記載されたペレットの製造方法によれば、長繊維集合体を前記マトリックス樹脂で鋳包むことによってペレットを作成するため、このペレットから成形される成形品の機械的強度、特に引張強度を高めることができる。また、長繊維集合体の外周側には、溶融樹脂が含浸されているため、長繊維集合体とマトリックス樹脂との結合強度が高まる。さらに、このペレットを用いて成形したラジエータサポート等の樹脂成形品をリサイクルして、再度、長繊維集合体を作成することができる。

請求項２に記載されたペレットの製造方法によれば、前記長繊維は、直径が４μｍ〜２０μｍ、長さが２ｍｍ〜２５ｍｍであるため、ペレットから作成される樹脂成形品の強度を高くすることができる。

請求項３に記載されたペレットの製造方法によれば、前記長繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維及びステンレス繊維の少なくともいずれかを用いることができるため、種々の材料から作成でき、材料調達が容易になり、材料コストも低減できる。

請求項４に記載されたペレットの製造方法によれば、前記長繊維は、長繊維集合体内に、一つの長繊維の束あたり１００〜６０００本含まれているため、ペレットの内周側を構成する長繊維集合体の強度が高くなる。

請求項５に記載されたペレットの製造方法によれば、前記短繊維は、直径が３μｍ〜２０μｍ、長さが５μｍ〜１ｍｍであるため、ペレットから作成される成形品の強度を高くすることができる。

請求項６に記載されたペレットの製造方法によれば、前記短繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維及びステンレス繊維の少なくともいずれかであるため、種々の材料から樹脂成形品を作成でき、材料調達が容易になり、材料コストも低減できる。

請求項７に記載されたペレットの製造方法によれば、前記短繊維は、マトリックス樹脂中に２〜７０ｖｏｌ％含まれているため、ペレットから作成される樹脂成形品の強度を高くすることができる。

請求項８に記載されたペレットの製造方法によれば、前記長繊維は、ガラス繊維であり、前記短繊維は、炭素繊維、アラミド繊維又はステンレス繊維であるため、安価なコストで導電性が高いペレットを得ることができる。よって、このペレットを用いて自動車の車体部品等を作成した場合は、その車体部品を電着塗装することができる。

請求項９に記載されたペレットの製造方法によれば、前記マトリックス樹脂に光触媒を配合させているため、抗カビ機能や抗菌機能を有する部品、例えば、空調ダクトを兼ねたクロスカービームの成形に適したペレットを作成することができる。

請求項１０に記載されたペレットの製造方法によれば、前記マトリックス樹脂に、繊維配向の影響を緩和させる毬形状のフィラーを配合させているため、マトリックス樹脂中の極端な繊維配向の差違を緩和することができ、ゲート方向（縦方向又はＭ／Ｄ）及び反ゲート方向（横方向又はＴ／Ｄ）の成形収縮率や線膨張係数の差違を低減させることができる。よって、ラジエータサポート等の成形後の寸法精度が向上し、反り変形も緩和することができる。

請求項１１に記載されたペレットの製造方法によれば、前記毬形状のフィラーは、毬栗フィラー、星型フィラー、十字型フィラーの少なくともいずれかであるため、前記請求項１０による効果が更に向上する。

請求項１２に記載されたペレットによれば、前述した製造方法によって製造されたペレットであるため、前記ペレットの製造方法による効果と同等の効果を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の実施形態によるペレットの製造装置を概略的に示す側面図、図２は図１のボビンに巻回された長繊維束の拡大断面図である。

この製造装置１は、長繊維３を巻回させた長繊維束５を保持するボビン７を複数収容するクリール１１と、３本の前記長繊維束５を１本にまとめた長繊維集合体９を加熱する電気ヒータ１２と、該電気ヒータ１２で加熱された長繊維集合体９を、溶融状態のマトリックス樹脂１３内に挿通させることによって、長繊維集合体９の外周側にマトリックス樹脂１３を鋳包んだ鋳包み長繊維集合体１５を成形する含浸ダイ１７と、この鋳包み長繊維集合体１５を冷却槽を併用するプーラー１９と、該プーラー１９から出る鋳包み長繊維集合体１５を所定長さに切断してペレット２１を作成するペレタイザー２３とを備えている。

前記ボビン７に保持された長繊維束５は、図２に示すように、多数の長繊維３が長繊維束５の軸方向に沿って配置されたものであり、本実施形態においては、３本の長繊維束５をまとめて１本の長繊維集合体９が形成されている。

また、図３は図１の含浸ダイの内部を示す拡大断面図である。

含浸ダイ１７には、長繊維集合体９が挿入される挿入口２５と、溶融したマトリックス樹脂１３の注入口２７と、長繊維集合体９を前記マトリックス樹脂１３で鋳包むキャビティ２９とが、互いに連通した状態で設けられている。

また、前記長繊維集合体９を構成する長繊維３は、直径が４μｍ〜２０μｍ、長さが２ｍｍ〜２５ｍｍである。さらに好ましくは、直径が８μｍ〜１３μｍ、長さが３ｍｍ〜１２ｍｍである。前記長繊維３はガラス繊維から構成されているが、炭素繊維やステンレス繊維も好適に用いることができる。前記長繊維３は、長繊維集合体９内に一つの長繊維の束あたり１００〜６０００本含まれている。

前記短繊維（図５参照）３１は、直径が３μｍ〜２０μｍ、長さが５μｍ〜１ｍｍである。さらに好ましくは、直径が８μｍ〜１３μｍ、長さが２０μｍ〜７００μｍである。前記短繊維３１は、炭素繊維又はステンレス繊維からなるが、ガラス繊維も好適に用いることができる。前記短繊維３１は、マトリックス樹脂１３中に、２〜７０ｖｏｌ％含まれている。さらに好ましい含有量は、５〜５０ｖｏｌ％である。

そして、マトリックス樹脂１３は、短繊維３１、マイカ及びタルクの少なくともいずれかを含んでおり、マトリックス樹脂１３中に光触媒を配合させることができる。このタルクは、５μｍ〜１０μｍの大きさに形成され、マイカは２０μｍ〜３０μｍの大きさに形成されている。

図４は本発明の実施形態によるペレットを拡大して示す斜視図、図５は図４のＡ−Ａ線による拡大断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態によるペレット２１は、細長い略円柱状に形成されており、内周側に長繊維集合体９が配置され、外周側にマトリックス樹脂１３が配置されている。長繊維集合体９には、ペレット２１の軸方向に沿って長繊維３が指向配置され、マトリックス樹脂１３中には短繊維３１が多数、様々な方向に向いて配置されている。

次いで、図１を用いて、本発明の実施形態によるペレット２１の製造方法について説明する。

まず、前記クリール１１において、複数の長繊維３を含む長繊維集合体９を作成する。この場合は、クリール１１内のボビン７に巻回されている長繊維束５をクリール１１の外部に引き出してよりあわせることによって、３本の長繊維束５を１本の長繊維集合体９に形成している。

この長繊維集合体９を電気ヒータ１２内を通過させて、長繊維集合体９を加熱したのち、含浸ダイ１７において、溶融したマトリックス樹脂１３に前記長繊維集合体９を導入してマトリックス樹脂１３内を通過させる。これによって、前記長繊維集合体９にマトリックス樹脂１３を含浸させ、長繊維集合体９を前記マトリックス樹脂１３で鋳包んだ鋳包み長繊維集合体１５を作成することができる。

そして、含浸ダイ１７から排出された鋳包み長繊維集合体１５をプーラー１９を通過させたのち、ペレタイザー２３で切断することによって、所定長さのペレット２１を作成することができる。

本実施形態による作用効果を説明する。

まず、短繊維、マイカ及びタルクの少なくともいずれかを含む溶融状態のマトリックス樹脂１３で、長繊維集合体９を鋳包んでいるため、ペレット２１の機械的強度を向上させることができる。

また、前記長繊維３は、直径が４μｍ〜２０μｍ、長さが２ｍｍ〜２５ｍｍであるため、ペレット２１から作成される樹脂成形品の剛性向上を図ることができる。

前記長繊維３は、炭素繊維、ガラス繊維及びステンレス繊維の少なくともいずれかを用いることができるため、種々の材料を用いて作成でき、材料コストも低減できる。

前記長繊維３は、長繊維集合体９内に、一つの長繊維の束あたり１００〜６０００本含まれているため、ペレット２１の機械的強度が高くなると共に、このペレット２１から成形される樹脂成形品の剛性向上をも図ることができる。

前記短繊維３１は、直径が３μｍ〜２０μｍ、長さが５μｍ〜１ｍｍであるため、ペレット２１の機械的強度が高くなると共に、このペレット２１から成形される樹脂成形品の剛性向上をも図ることができる。

前記短繊維は、炭素繊維、ガラス繊維及びステンレス繊維の少なくともいずれかであるため、種々の材料から作成でき、材料コストも低減できる。

前記短繊維３１は、マトリックス樹脂１３中に、２〜７０ｖｏｌ％含まれているため、ペレット２１の機械的強度が高くなると共に、このペレット２１から成形される樹脂成形品の剛性向上をも図ることができる。

前記長繊維３は、ガラス繊維であり、前記短繊維３１は、炭素繊維又はステンレス繊維であるため、安価なコストで導電性が高いペレット２１を得ることができる。よって、このペレット２１を用いて成形された樹脂成形品は、効率的に電着塗装を行うことができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の技術思想に基づいて種々の変更及び変形が可能である。

例えば、図６に示すように、マトリックス樹脂１３の内部に、毬形状のフィラーを配合させることもできる。この毬形状のフィラーは、毬栗フィラー３３、星型フィラー３５、十字型フィラー３７、及び図外の海型フィラーなどを好適に用いることができる。これらのフィラー３３，３５，３７の直径は、５μｍ〜３００μｍの大きさに形成されている。これらの毬形状のフィラーによれば、マトリックス樹脂１３中の極端な繊維配向の差違を緩和することができ、ゲート方向（縦方向又はＭ／Ｄ）及び反ゲート方向（横方向又はＴ／Ｄ）の成形収縮率や線膨張係数の差違を低減させることができる。

さらに、前記マトリックス樹脂１３に光触媒を配合させれば、抗カビ機能や抗菌機能を必要とする車両部品、例えば、空調ダクトを兼ねたクロスカービーム等の成形に適したペレット２１を得ることができる。

また、マトリックス樹脂１３には、酸化防止剤や着色剤も配合させることができる。

本発明の実施形態によるペレットの製造装置を概略的に示す側面図である。図１のボビンに保持された長繊維束の拡大断面図である。図１の含浸ダイの内部を示す拡大断面図である。本発明の実施形態によるペレットを拡大して示す斜視図である。図４のＡ−Ａ線による拡大断面図である。本発明に係るペレットの変形例を示す拡大断面図である。

符号の説明

３…長繊維
９…長繊維集合体
１３…マトリックス樹脂
３１…短繊維
３３…毬栗フィラー
３５…星型フィラー
３７…十字型フィラー

Claims

複数の長繊維（３）を含む長繊維集合体（５）を作成する工程と、短繊維（３１）、マイカ及びタルクの少なくともいずれかを含む溶融状態のマトリックス樹脂（１３）を、前記長繊維集合体（５）に含浸させることによって、長繊維集合体（５）を前記マトリックス樹脂（１３）で鋳包む工程とを含んでなるペレットの製造方法。
前記長繊維（３）は、直径が４μｍ〜２０μｍ、長さが２ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のペレットの製造方法。
前記長繊維（３）は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維及びステンレス繊維の少なくともいずれかからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のペレットの製造方法。
前記長繊維（３）は、長繊維集合体内（５）に、一つの長繊維の束あたり１００〜６０００本含まれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のペレットの製造方法。
前記短繊維（３１）は、直径が３μｍ〜２０μｍ、長さが５μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のペレットの製造方法。
前記短繊維（３１）は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維及びステンレス繊維の少なくともいずれかからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のペレットの製造方法。
前記短繊維（３１）は、前記マトリックス樹脂中（１３）に、２〜７０ｖｏｌ％含まれていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のペレットの製造方法。
前記長繊維（３）は、ガラス繊維であり、前記短繊維（３１）は、炭素繊維、アラミド繊維又はステンレス繊維からなることを特徴とする請求項３又は６に記載のペレットの製造方法。
前記マトリックス樹脂（１３）に光触媒を配合させたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のペレットの製造方法。
前記マトリックス樹脂（１３）に、該マトリックス樹脂（１３）中の繊維配向の影響を緩和させる毬形状のフィラーを配合させたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のペレットの製造方法。
前記毬形状のフィラーは、毬栗フィラー、星型フィラー、十字型フィラーの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載のペレットの製造方法。
前記請求項１〜１１のいずれか１項に記載された製造方法によって製造されたことを特徴とするペレット。