JP2006289714A - 繊維強化樹脂成形材料の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過大な張力を繊維束に作用させることなく、かつ、十分に開繊して熱可塑性樹脂を含浸できる繊維強化樹脂成形材料の製造方法を提供する。
【解決手段】 溶融した熱可塑性樹脂をダイス内に供給し、このダイス内に強化繊維束を連続的に供給して、前記強化繊維束に前記熱可塑性樹脂を含浸させる繊維強化樹脂成形材料の製造方法において、前記ダイス内に前記強化繊維束を開繊させるための一つ又は複数のロッドに振動を与えつつ、前記強化繊維束を通過させるようにした。ダイスの出口に設けたノズルに振動を付与しつつ前記ノズルから前記強化繊維束を引き出すようにしてもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、溶融した熱可塑性樹脂をダイスに収容し、このダイスに強化繊維束を供給して繊維強化樹脂成形材料を製造する方法及びその装置に関する。

従来から繊維強化樹脂成形材料は、軽量でかつ安価であることから、自動車用部品等に広く用いられてきた。この繊維強化樹脂成形材料は、押出機内において強化繊維を樹脂中に混練し、万遍なく分散させた上で押出し、その後ペレット化する等して製造していたが、近年は、ガラスロービングをダイ内に引き込み、溶融樹脂を含浸させて引き抜く方法で製造されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
しかし、上記のガラスロービングをダイ内に引き込み、溶融樹脂を含浸させて引き抜く方法では、熱可塑性樹脂の溶融粘度が高いために繊維中に樹脂がうまく含浸せず、繊維の開繊、分散が十分に行われないという問題があった。

そこで、熱可塑性樹脂を十分に含浸させるために、繊維束の進行方向に配置した複数のロッド（治具）に繊維束をジグザグに巻き掛け、繊維束を開繊させて含浸を行う方法が開示されている（特許文献３，４，５参照）。
特開昭４９−０７７９６１号公報 特開昭５６−１３９９２０号公報 特公昭６３−３７６９４号公報 特開平７−６２２４６号公報 特開平１０−２６４１５２号公報

しかし、これらの文献に記載の方法では、繊維に過大な張力が作用し、糸切れによる毛羽が発生し、ノズルが詰まって生産性が低下するという問題がある。また、繊維強化樹脂成形材料中に毛羽が混入して品質を低下させるという問題もある。
一方、毛羽が発生しないように張力を緩めると、繊維の開きが不十分となり、樹脂の含浸性が損なわれて、繊維強化樹脂成形材料に未開繊が発生しやすいという新たな問題が生じる。

例えば、特許文献６には、繊維束を両側から挟み込む位置に開繊用のピンを配置し、この開繊ピンに繊維束を接触させずに熱可塑性樹脂を含浸させる方法が開示されている。
この文献に記載の方法では、過大な張力を繊維束に掛けることがなく、毛羽の発生を未然に防止できるという利点はあるものの、繊維の開繊が十分に行われず、樹脂の含浸性を損なって、繊維強化樹脂成形材料に未開繊が多いという問題がある。

さらに、本願出願人は、従来の製造方法に比して開繊を十分に行って熱可塑性樹脂を含浸できる繊維強化樹脂成形材料の製造方法を提案している（特許文献７参照）。
しかしながら、この方法においても、張力に起因する糸切れについては未だ改善の余地がある。
国際公開ＷＯ９７／１９８０５号公報 特開２００５−２８７１２号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、過大な張力を繊維束に作用させることなく糸切れによる毛羽立ちを防止し、かつ、十分に開繊して熱可塑性樹脂を含浸できる、生産性と品質に優れる繊維強化樹脂成形材料の製造方法及び製造装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の発明者が鋭意研究を行った結果、ダイス内に設けられた開繊用の治具やダイスの引き出し口に設けられたノズルに振動を付与することで、糸切れを効果的に防止できることを見出した。
具体的に、請求項１に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法は、溶融した熱可塑性樹脂をダイス内に供給するとともに、このダイス内に強化繊維束を連続的に供給し、前記ダイス内の治具で開繊しながら前記強化繊維束に前記熱可塑性樹脂を含浸させる繊維強化樹脂成形材料の製造方法において、前記治具に振動を付与する振動発生手段を準備するとともに、前記振動発生手段により前記治具の少なくとも一つに振動を与えつつ、前記強化繊維束を通過させる方法としてある。

また、請求項２に記載するように、溶融した熱可塑性樹脂をダイス内に供給し、このダイス内に強化繊維束を連続的に供給して、前記強化繊維束に前記熱可塑性樹脂を含浸させて前記ダイスの出口のノズルから引き出す繊維強化樹脂成形材料の製造方法において、前記ノズルに振動を付与する振動発生手段を準備し、前記振動発生手段により前記ノズルに振動を与えつつ、前記ノズルから前記強化繊維束を引き出すようにしてもよい。

なお、振動の付与は、治具又はノズルのいずれか一方に対して行ってもよいし、治具及びノズルの双方に対して行ってもよい。また、治具が複数あるときは、複数の治具の全てに対して振動を付与してもよいが、少なくとも一つに振動を付与すればよい。
付与する振動の周波数及び振幅は、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下及び０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とするとよいが、請求項３に記載するように、１０ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下及び２μｍ以上３０μｍ以下の範囲内とするのが好ましい。

なお、治具及びノズルの双方に振動を付与する場合は、周波数及び振幅は同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、、複数の治具に振動を付与する場合においても、周波数及び振幅はロッド４２のそれぞれで同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。
このような振動を、ダイス内の治具やダイス出口のノズルに付与することで、強化繊維束が通過する際の摩擦抵抗を低減することができ、繊維束に作用する張力を軽減して、糸切れがしにくくなる。

本発明の繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、請求項４に記載するように、強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料を製造する製造装置において、溶融した熱可塑性樹脂を収容し、前記強化繊維束が連続供給されるダイスと、このダイス内に設けられ、強化繊維束を開繊させるための治具と、この治具に振動を付与する振動発生手段とを有し、前記治具の少なくとも一つに振動を付与しつつ前記強化繊維束を通過させる構成としてある。

また、請求項５に記載するように、強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料を製造する製造装置において、溶融した熱可塑性樹脂を収容し、前記強化繊維束が連続供給されるダイスと、このダイスの出口に設けられ、強化繊維束が引き出されるノズルと、このノズルに振動を付与する振動発生手段とを有し、前記ノズルに振動を付与しつつ前記強化繊維束を通過させる構成としてもよい。

振動発生手段は、治具用又はノズル用のいずれか一方を設けてもよいし、治具用及びノズル用の双方を設けてもよい。また、振動発生手段は、複数の治具の少なくとも一つに振動を付与するものであればよい。
ノズルや治具に付与する振動及び振幅は、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下及び０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とするとよいが、請求項６に記載するように、１０ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下及び２μｍ以上３０μｍ以下の範囲内とするのが好ましい。

本発明によれば、振動付与による摩擦抵抗の低減作用により、過大な張力を繊維束に作用させることなく、良好に開繊と樹脂の含浸を行って、毛羽立ちのない優れた品質の繊維強化樹脂成形材料を得ることができる。

本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明による繊維強化樹脂成形材料の製造装置の一実施形態にかかり、その構成を説明する概略図、図２は、繊維強化樹脂成形材料の製造装置を構成するダイスの詳細を説明する概略図である。
なお、この製造装置の基本的構成は、本願出願人による特願２００３−１９５７２０号（特開２００５−２８７１２号）で開示されている。

繊維強化樹脂成形材料の製造装置は、強化繊維を供給するロービングラック１０と、強化繊維束２０を予熱する予熱部３０と、溶融した熱可塑性樹脂を収容するダイス４０と、このダイス４０に熱可塑性樹脂を供給する押出機５０と、ダイス４０から引き出され、溶融した熱可塑性樹脂が含浸された強化繊維束（溶融樹脂含浸繊維束）２０を冷却するための冷却槽６０と、溶融樹脂を含浸させた強化繊維束２０を引き取る引き取りローラー７０と、引き出された強化繊維束２０をカットして繊維強化樹脂のペレット（繊維強化樹脂成形材料）とするペレタイザー８０とを有している。

ダイス４０内部には、強化繊維束２０を開繊するための治具としてのロッド４２が複数配置されている。また、ダイス４０の外部には、ロッド４２に振動を付与するための超音波振動子９０が設けられている。
ダイス４０内部のロッド４２の配置例を図２に示す。図２（ａ）は、ダイス４０内に設けられるロッド４２を示す側面図で、図２（ｂ）は同平面図で、図示の例では、円柱状のロッド４２を直線状に配置している。

なお、ロッド４２の形状や配置の形態は図２に示すものに限られない。形状としては、円柱状の他、楕円柱状としてもよい。また、配置の形態としては、直線状であってもよいし、ジグザグ状であってもよい。
また、ロッド４２の径は、円柱状の場合、直径６〜５０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍのものが使用できる。一方、ロッドが楕円柱状の場合、長径が６〜５０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍ、短径が１〜２０ｍｍ、好ましくは６〜１２ｍｍのものが使用できる。

この実施形態では、超音波振動子９０は、ダイス４０内に配置された複数のロッド４２の全てに、軸線方向（図の矢印Ｉの方向）に超音波振動を付与できるようにしている。
また、本発明の他の実施形態として、図２（ａ）に示すように、引き出し口に設けられたダイス４０のノズル４１に、その軸線方向（図の矢印IIの方向）に振動を付与するように、ノズル４１に超音波振動子９５を設けてもよい。
ロッド４２に振動を付与する超音波振動子９０とノズル４１に振動を付与する超音波振動子９５とは、どちらか一方をダイス４０に設けるものとしてもよいが、双方をダイス４０に設けるものとしてもよい。

本発明で用いる超音波振動子９０，９５は特に制限されないが、例えば、特開平１１−２６２９３８号公報等で周知のものを用いることができる。
超音波振動子９０，９５から発生する共振振動の振動モードは、ロッド４２やノズル４１に所定の振動（周波数及び振幅）を付与することができるものであればよく、縦振動、横振動、径振動、ねじれ振動のいずれか、又はこれらの複合振動でもよい。共振振動の周波数は、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚが好ましく、１０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚがより好ましい。また、共振振動の振幅は、好ましくは０．１μｍ〜１００μｍ、より好ましくは２μｍ〜３０μｍである。

なお、ロッド４２及びノズル４１の双方に振動を付与する場合は、周波数及び振幅は同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、複数のロッド４２に振動を付与する場合においても、周波数及び振幅はロッド４２のそれぞれで同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。
このような振動をノズル４１やロッド４２に付与することで、強化繊維束２０がダイス４０を通過する際の摩擦抵抗を低減することができ、強化繊維束２０に作用する張力が軽減されて糸切れがしにくくなる。

次に、上記構成の製造装置による繊維強化樹脂のペレット（繊維強化樹脂成形材料）の製造の手順について説明する。
ロービングラック１０から、強化繊維が供給され、束ねられて強化繊維束２０となる。これを、予熱部３０で予熱する。押出機５０から溶融した熱可塑性樹脂がダイス４０に供給され、この熱可塑性樹脂を収容するダイス４０内に、予熱された強化繊維束２０が連続して送り込まれる。
そして、図２に示すようなロッド４２に強化繊維束２０を交互に巻き掛けて通過させることにより、強化繊維束２０を十分に開繊させつつ、開繊した強化繊維に溶融熱可塑性樹脂を含浸させる。

このとき、ロッド４２及び／又はノズル４１に、超音波振動子９０，９５から超音波振動を付与する。超音波振動の付与方向、周波数，振幅及び振動のモードは上記したとおりである。
なお、複数のロッド４２のうちの一部（少なくとも一つ）に超音波振動を付与するものとしてもよいが、より高い摩擦抵抗低減の効果を得るには、より多くのロッド４２、好ましくは全てのロッド４２に超音波振動を付与するのが好ましい。
また、ロッド４２又はノズル４１のいずれか一方ではなく、両方に超音波振動を付与するのが好ましい。

その後、開繊して溶融熱可塑性樹脂を含浸した強化繊維を、ノズル４１から引き出し、再び収束させて、冷却槽６０で冷却する。引き取りローラー７０により、冷却槽６０から強化繊維束２０を引き出して、ペレタイザー８０でカットして繊維強化樹脂のペレットを得る。

この実施形態では、最後に強化繊維と接するロッド４２から、強化繊維が収束する部分までの距離Ｌ（ｍｍ）を、強化繊維の本数をｎ本、平均直径をφｍｍとしたとき、ｎ×φ（ｍｍ）の２倍から３０倍の距離とする。ｎ×φ（ｍｍ）は、ｎ本の平均直径φｍｍの強化繊維を横方向に並べたときの長さに相当する。
この距離Ｌを、図２（ａ），（ｂ）に示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）のダイス４０の平面図である。図２（ｂ）に示すように、開繊した強化繊維束２０は、最後のロッド４２と接した後、再び束ねられるが、距離Ｌは、最後のロッド４２から繊維が離れる直前の接点から、複数の繊維の収束点までの、矢印Ａで示す繊維の引き出し方向に沿った距離である。

距離Ｌが、ｎ×φ（ｍｍ）の２倍（２ｎφ）未満であると、強化繊維を横に重なりが少なくなるように並べようとしたとき、強化繊維束の開きを狭める方向に強い力がかかり、製造時に強化繊維を十分に広げることが困難となり、含浸が不十分となる。一方、ｎ×φ（ｍｍ）の３０倍（３０ｎφ）より大きいと、ダイスの長さが長くなり過ぎ、工業的に非効率である。
距離Ｌは、好ましくは３ｎφ≦Ｌ≦２０ｎφ、より好ましくは３ｎφ≦Ｌ≦１０ｎφである。
具体的には、１２０ｍｍ〜１８００ｍｍが好ましく、１５０ｍｍ〜１０００ｍｍがより好ましく、２００ｍｍ〜７００ｍｍがさらに好ましい。

この実施形態では、強化繊維束を、予めＴ−２００（℃）以上、Ｔ＋１０（℃）以下の温度で予熱することが好ましい。ここで、Ｔは、熱可塑性樹脂の溶融温度（℃）である。
予熱温度がＴ−２００（℃）未満であると、強化繊維の熱容量が大きい場合に、強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させるのが難しくなる。一方、予熱温度がＴ＋１０（℃）を超えると、熱により強化繊維のサイジング剤や含浸させる熱可塑性樹脂が劣化し、性能低下や不良（焼け）が発生し易くなる。
尚、予熱温度の範囲は、熱可塑性樹脂の種類により、適宜決定される。

この実施形態では、ロッド４２の前後で強化繊維が為す角度α（図２（ａ）参照）を、３０°以上１７０°以下とするのが好ましい。
ロッド４２の前後で強化繊維が為す角度αが３０°より小さいと、強化繊維に張力がかかり切れ易くなる。一方、角度αが１７０°より大きい（１７０°より大きく１８０°以下）と、強化繊維が開かず、熱可塑性樹脂が十分に含浸しない場合がある。角度αの好ましい範囲は９０°〜１７０°、より好ましくは１００°〜１６０°、さらに好ましくは１２０°〜１５０°である。
なお、この角度αは、３０°以上、１７０°以下であれば、各ロッド４２において同一でもよく、また、異なっていてもよい。

この実施形態では、含浸後、強化繊維を収束させる際、一番外側にある繊維同士の為す角度θ（図２（ｂ）参照）を、好ましくは２°≦θ≦４０°、より好ましくは４°≦θ≦３０°、さらに好ましくは５°≦θ≦２０°の範囲とする。
角度θが５°より小さいと、強化繊維を横に重なりを少なくして並べようとしたとき、上記距離Ｌが長くなり、その結果、ダイス４０の全長が大きくなり過ぎるという不具合が生じる。
一方、角度θが１２０°より大きいと、強化繊維を横に重なりを少なくして並べようとしたとき、強化繊維束の開きを狭める方向に強い力がかかり、製造時に強化繊維が十分に広がることが困難となる場合がある。
なお、図２では、図示の便宜上ロッド４２の個数は４個としてあるが、ロッド４２が複数、即ち、２個以上あれば、その個数は特に制限されない。

この実施形態で用いる熱可塑性樹脂は特に制限されないが、例えば、ポリプロピレン、プロピレン・エチレンブロック共重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体、高密度ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ゴム変性耐衝撃性ポリスチレン、シンジオタクチック構造を含むポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリ芳香族エーテル又はアクリレート系樹脂等を採用できる。

これらの熱可塑性樹脂のうち、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、特に、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、ランダム共重合体、又はこれらの共重合体等のポリプロピレン系樹脂を採用するのが望ましい。
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。

この実施形態では、特に、熱可塑性樹脂として、少なくとも一部が不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性された、メルトフローレート（ＭＦＲ）が、好ましくは５〜８００ｇ／１０分、より好ましくは３０〜３００ｇ／１０分のポリプロピレン系樹脂を採用するのが望ましい。
ＭＦＲが５ｇ／１０分より小さいと、強化繊維が分散不良を起こし易く、８００ｇ／１０分より大きいと、衝撃強度等の低下を招く場合がある。
ＭＦＲ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。

ポリプロピレン系樹脂の変性剤として用いる不飽和カルボン酸又はその誘導体としては、特に無水マレイン酸または無水フタル酸が好適である。
酸変性ポリプロピレン系樹脂の酸付加率は、０．８〜１０重量％の範囲が好ましい。酸付加率が０．８重量％より小さいと、熱可塑性樹脂と強化繊維との間で接着性が低下し、機械的強度を低下させる場合がある。一方、１０重量％より大きいと、衝撃強度等の低下を招く場合がある。
酸変性化は、繊維強化樹脂成形材料の製造に先立ち予め行ってもよいし、繊維強化樹脂成形材料の製造の際の溶融混練過程において行ってもよい。
なお、この実施形態では、上記各熱可塑性樹脂を単独で用いることもできるが、二種類以上を混合して用いてもよい。

この実施形態で用いる強化繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維、シリコン繊維、シリコン・チタン・炭素繊維、ボロン繊維、鉄、チタン等の金属繊維、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、麻等の天然繊維等を幅広く用いることができる。
これらの中でも、補強効果及び、入手の容易性からガラス繊維や炭素繊維が好ましい。これらは単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
強化繊維の繊維径は、好ましくは５〜３０μｍ、より好ましくは５〜２０μｍである。繊維径が過小であると、繊維が破損し易いため、強化繊維束の生産性が低下することがあり、また、ペレットを連続製造するときに、繊維を多数本束ねなければならなくなり、繊維束をつなぐ手間が煩雑となったり生産性が低下するため好ましくない。

強化繊維は、熱可塑性樹脂との界面接着性付与又は向上のため、官能基を存在させるための表面処理（例えば、カップリング剤処理）が施されているものが好ましい。このような処理を施した強化繊維を用いると、強度と外観が良好な成形体が得られる。
表面処理に用いるカップリング剤としては、有機系の化合物が多く、クロム系、シラン系、チタン系、アルミニウム系、ジルコニウム系のカップリング剤を使用できる。この中でもシランカップリング剤は、有機材料と無機材料との間の結合促進剤として工業的に幅広く使用されており、有用である。この実施形態では、特に、アミノ系シラン化合物を採用するのが好ましい。

強化繊維の配合量は、繊維強化樹脂成形材料中、好ましくは５〜９０ｗｔ％、より好ましくは１０〜６０ｗｔ％、さらに好ましくは１０〜５０ｗｔ％である。１０ｗｔ％未満では、強化度が低い材料になり易くなる場合がある。一方、９０ｗｔ％を越えると、材料のペレット化が困難となる場合がある。

この実施形態では、用途に応じて各種の添加剤、例えば、収束剤、分散剤、滑剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤（フェノール系酸化防止剤、リン酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤）、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、結晶化促進剤（増核剤）、発泡剤、架橋剤、抗菌剤等の改質用添加剤、顔料、染料等の着色剤、カーボンブラック、酸化チタン、ベンガラ、アゾ顔料、アントラキノン顔料、フタロシアニン、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、クレー等の粒子状充填剤、ワラストナイト等の短繊維状充填剤、チタン酸カリウム等のウィスカー等の公知の添加剤を添加することができる。
これらの添加剤は、成形材料製造時に添加して材料中に含有させるか、成形材料から成形体を製造するときに添加してもよい。

この実施形態の製造方法により得られる繊維強化樹脂成形材料は、公知の方法で成形が可能であり、その成形品は、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・自転車部品（ラゲージボックス、ハンドル、ホイール）、住宅関連部品（温水洗浄弁座部品、浴室部品、椅子の脚、バルブ類、メーターボックス）、その他（電動工具部品、草刈り機ハンドル、ホースジョイント）、トレー（給食用のトレー）、自動車の外装部品として好適である。

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。以下の実施例では、図１及び図２に示した製造装置を用いて繊維強化樹脂ペレットを製造した。
（１）熱可塑性樹脂
ＭＦＲが６０ｇ／１０分のポリプロピレン（ポリプロピレン（Ｊ−６０８３ＨＰ（商品名）、出光興産（株）製）９２ｗｔ％に、無水マレイン酸変性ポリプロピレン６ｗｔ％を加えたものを用いた。
なお、ＭＦＲは、樹脂温２３０℃、荷重２１．１８Ｎで測定した。
（２）強化繊維
アミノシランで処理された繊維径１３μmのガラス繊維を６，０００本束ねたロービングを用いた。

（３）繊維強化樹脂ペレット
繊維含有量６０％、長さ８ｍｍの円柱状の繊維強化樹脂ペレットを製造した。
（４）製造条件
具体的な製造条件は、以下の通りとした。
・ダイス：９０ｍｍφ押出し機の先端に取り付け、含浸部に複数のロッドを配置
・予熱温度：２００℃
・樹脂温度（溶融温度）：２８０℃
・ロッド形状：直径２０ｍｍの円柱状
・ロッド配置：直線状
・超音波振動：周波数１９ｋＨｚ，振幅１２μｍ
・角度α：１４０°
・角度θ：１８°
・距離Ｌ：３００ｍｍ

（５）評価
得られたペレットの含浸度を、ペレットを赤インクにつけ、水で洗浄した後の状態から目視で判断した。このとき、インクがほとんど染み込まなかったものを○、インクの染み込みが顕著だったものを×と評価した。
また、得られたペレットに、ポリプロピレン（Ｊ−６０８３ＨＰ（商品名）、出光石油化学（株）製、ＭＦＲ＝６０ｇ／１０分）を加えて、ペレット中の強化繊維の体積分率が４％となるようにブレンド希釈し、このブレンド物から、１４０×１４０×２ｍｍのテストピースを２０枚成形し、５０ｃｍ離れたところから目視して、開繊不良の成形品の枚数を評価した。
さらに、２４０時間連続してペレットを生産したときにおける糸切れの回数を評価した。
結果を以下の表１に示す。

この実施例で得られたペレットは、長い繊維を含み、機械的強度が高く、成形外観も良好であった。
実施例１〜４では２４０時間の連続生産で糸切れの発生はほとんど無く、安定してペレットを生産することができた。含浸性及び成形外観は良好であった。
これに対し、比較例１では、糸切れが頻発し繊維の開繊も不十分であった。また、比較例２では、ロッド本数を減らすことで糸切れは少なくなるが、樹脂の含浸性が著しく低下し成形品も未開繊のものが多かった。
このように、ロッドやノズルに一定の超音波振動を付与することで、ペレットの生産性を向上させ、かつ、品質を大幅に改良することができた。

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、上記の説明では、複数のロッド４２の全てに超音波振動を付与するものとして説明したが、ロッド４２の少なくとも一つに振動を付与すればよい。また、ノズル４１とロッド４２の双方に振動を付与するものとして説明したが、ノズル４１又はロッド４２のいずれか一方に振動を付与するようにしてもよい。

本発明で得られた繊維強化樹脂成形材料は、自動車部品、二輪・自転車部品、住宅関連部品、トレー、自動車の外装部品等に好適に適用が可能である。

本発明による繊維強化樹脂成形材料の製造方法の一実施形態に用いる製造装置である。 ダイス内部の治具の形状及び配置例を示す図である。

符号の説明

１０ ロービングラック
２０ 強化繊維束
３０ 予熱部
４０ ダイス
４２，４４，４６，４８ 治具
５０ 押出機
６０ 冷却槽
７０ 引き取りローラー
８０ ペレタイザー
９０，９５ 超音波振動子（振動発生手段）

Claims (6)

1. 溶融した熱可塑性樹脂をダイス内に供給するとともに、このダイス内に強化繊維束を連続的に供給し、前記ダイス内の治具で開繊しながら前記強化繊維束に前記熱可塑性樹脂を含浸させる繊維強化樹脂成形材料の製造方法において、
   前記治具に振動を付与する振動発生手段を準備するとともに、
   前記振動発生手段により前記治具の少なくとも一つに振動を与えつつ、前記強化繊維束を通過させること、
   を特徴とする繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
2. 溶融した熱可塑性樹脂をダイス内に供給し、このダイス内に強化繊維束を連続的に供給して、前記強化繊維束に前記熱可塑性樹脂を含浸させて前記ダイスの出口のノズルから引き出す繊維強化樹脂成形材料の製造方法において、
   前記ノズルに振動を付与する振動発生手段を準備し、
   前記振動発生手段により前記ノズルに振動を与えつつ、前記ノズルから前記強化繊維束を引き出すこと、
   を特徴とする繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
3. 前記振動の周波数が、１０ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下の超音波振動で、その振幅が、２μｍ以上３０μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
4. 強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料を製造する製造装置において、
   溶融した熱可塑性樹脂を収容し、前記強化繊維束が連続供給されるダイスと、
   このダイス内に設けられ、強化繊維束を開繊させるための治具と、
   この治具に振動を付与する振動発生手段とを有し、
   前記治具の少なくとも一つに振動を付与しつつ前記強化繊維束を通過させること、
   を特徴とする繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
5. 強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂成形材料を製造する製造装置において、
   溶融した熱可塑性樹脂を収容し、前記強化繊維束が連続供給されるダイスと、
   このダイスの出口に設けられ、強化繊維束が引き出されるノズルと、
   このノズルに振動を付与する振動発生手段とを有し、
   前記ノズルに振動を付与しつつ前記強化繊維束を通過させること、
   を特徴とする繊維強化樹脂成形材料の製造装置。
6. 前記振動の周波数が、１０ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下の超音波振動で、その振幅が、２μｍ以上３０μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項４又は５に記載の繊維強化樹脂成形材料の製造装置。

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