JP3768241B2 - 強固な繊維封入物を有した繊維コンパウンドを製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、強固な繊維封入物を有した繊維コンパウンドを製造するための方法に関する。
欧州特許第０４１６８５９号明細書により、繊維と熱可塑性のプラスチックとを混合するための押出装置及び方法が公知である。このためには、熱可塑性のプラスチックと種々異なる長さの強化繊維とがスクリュ式押出機において導入され、混合される。比較的長い混合距離の後に、完成した繊維コンパウンドは、切断ユニット及びハンドリングユニットに到り、ここでさらに加工される。
さらに定期刊行物「クンストシュトッフ（Kunststoff）」（１９９２年度刊、第８２号、出版社Carl Hanser Verlag, muenchen在）に掲載されたＦ．トゥルッケンミュラー（F.Truckenmueller）及びＨ．Ｇ．フリッツ（H.-G. Fritz, Stuttgart在）著の連載記事「ディレクトフェアアルバイトゥング・フォン・エンドロスファーザー・アウフ・スプリッツギースマシーネン（Direktverarbeitung von Endlosfasern auf Spritzgiessmaschinenn）」には、バイエル社（Bayer AG,Leverkusen在）による、エンドレス繊維としての強化繊維、いわゆるロービングを直接引き込みによって、スクリュ式押出機に導入するという方法について書かれている。これによると、熱可塑性プラスチックと乾燥されたエンドレス繊維とが押出機に導入されて、比較的長い混合距離の後に、完成した繊維コンパウンドが製造されるまで切断されて、混合される。この方法については欧州特許第０１２４００３号明細書にも記載されている。
両方法とも、プラスチックと繊維との混合のために長い距離を要するという重大な欠点を有している。しばしば特別な混練区域及び混合区域も設けられるこの長い混合距離では、繊維が押出機の剪断応力により部分的に繰り返し破損されるので、押出機の出口における繊維の長さは、入口又は入口の直後における長さよりも著しく短くなる。上記の引用した記事「ディレクトフェアアルバイトゥング・フォン・エンドロスファーザー・アウフ・スプリッツギースマシーネン」には、完成した繊維コンパウンド内の大部分の繊維の長さは１〜２ｍｍであると記載されている。しかしこのことは、高い耐破損性を有する繊維強化コンパウンドとしては小さすぎるものである。
そこで本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、強固な繊維封入物を有したプラスチックからコンパウンドを製造するための方法を改善して、完成コンパウンドにおいて、１０〜５０ｍｍの繊維長さを有する長繊維の割合が高いようなコンパウンドを製造するための方法を提供することにある。
この課題を解決するために本発明の方法では、スクリュ式押出機にエンドレス繊維を引き込む前に、前記エンドレス繊維に、前記スクリュ式押出機とは別個に配置された含浸工具においてプラスチックを含浸させ、加熱された前記スクリュ式押出機に、前記エンドレス繊維を自動引き込みによって引き込み、前記スクリュ式押出機において前記エンドレス繊維を裁断し、混合して、次いで繊維コンパウンドとして導出し、前記スクリュ式押出機の出口にその入口が接続された第２のスクリュ式押出機に、流れ方向で見て前記入口の手前で導入された、溶融されたリサイクルチップ及び又は溶融された付加的なプラスチック材料を、前記スクリュ式押出機から導出された繊維コンパウンドに供給するようにした。
含浸工具においてエンドレス繊維を含浸させることにより、エンドレス繊維は、押出機内への進入時にすぐに、必要なプラスチックを連行することができる。これにより、従来の技術のようにプラスチックとエンドレス繊維とを押出機で混合することは省略できる。これにより長い混合距離も不要となる。何故ならば、エンドレス繊維は押出機においては、切断されて、少し混合されるだけでよいからである。長い混合距離が省略されたことにより、極めて多くの割合の長繊維が完成した繊維コンパウンドにおいて得られる。
含浸工具としては、例えば欧州特許第０２８７４２７号明細書に記載されたような市販の各器具が適している。また別の含浸方法も有利である。プラスチックによる湿潤を改善するために、エンドレス繊維は有利には予熱されて、含浸工具内に導入される。
プラスチック材料としては、本発明では有利には熱可塑性プラスチック、有利にはポリプロピレンを使用する。選択的にはプラスチック材料として、熱硬化性の液体プラスチックを、有利にはポリエステル樹脂を使用する。熱硬化性の液体プラスチックを使用する際には、エンドレス繊維の予熱は不要である。
繊維とプラスチックとの正確な混合比を得るために、完成した繊維コンパウンド自体に、溶融されたリサイクルチップ及び／又は付加的に溶融されたプラスチックを供給する。リサイクルチップは成型品を製造する際に生じるもので、これまでは廃棄物だったものである。
このために有利には、押出機の出口に第２のスクリュ式押出機の入口を接続する。この場合、第２の押出機は、流れ方向で見て入口の手前で、溶融されたリサイクルチップ及び／又はプラスチック材料を搬送する。
最後に、完成した繊維コンパウンドを公知のような可塑性材料のための切断ユニット及びハンドリングユニットに供給する。
有利にはエンドレス繊維はガラス繊維である。
次に図示の実施例につき本発明の特徴をさらに詳しく説明する。
エンドレス繊維、この場合、ガラス繊維が符号２で示されている。このエンドレス繊維２はリール（図示せず）から繰り出される。エンドレス繊維２は、ヒータ７を通り抜けた後に含浸工具３に至る。ここでエンドレス繊維２はポリプロピレンで含浸される。ポリプロピレンはスクリュ式押出機８を介して含浸工具３に搬送されて、ここでエンドレス繊維２を湿潤させる。含浸工具３の後方には、加熱されたスクリュ式押出機１が配置されている。この押出機１は入口９を有している。プラスチックで含浸されたエンドレス繊維２は、この入口９から押出機１内に、直接引き込みによって自動的に引き込まれる。押出機１の引き込み領域は、含浸工具を通る引き通し力をエンドレス繊維に加えることができるように形成されている。押出機１はこの実施例では、二軸スクリュを有しているが、もちろん単軸スクリュ式押出機が使用されてもよい。
含浸されたエンドレス繊維２は、押出機１において引き込み領域の後方で、裁断され、混合される。しかしこの過程のためには、短い押出機１しか必要としない。何故ならば、エンドレス繊維２には必要なプラスチックが、前置された含浸工具３によって既に与えられているからである。押出機１の入口９は、エンドレス繊維２が引き込み孔を常に清浄にしているので、詰まってしまうことはない。
押出機１の出口は、第２のスクリュ式押出機４の入口５に接続されている。この押出機４は例えば、単軸スクリュ式押出機として図示されている。この第２の押出機４には、溶融されたリサイクルチップ１０及び／又はプラスチック材料１１が入口５の手前で搬送される。この溶融されたリサイクルチップ１０及び／又はプラスチック材料１１は、押出機１からの繊維コンパウンドと混合されて、これによりプラスチック中の繊維分量が正確に調量される。
完成した繊維コンパウンドは、次いで可塑化された材料のための切断ユニット及びハンドリングユニット６に供給される。

Claims (6)

1. スクリュ式押出機（１）にエンドレス繊維（２）を引き込む前に、前記エンドレス繊維（２）に、前記スクリュ式押出機（１）とは別個に配置された含浸工具（３）においてプラスチックを含浸させ、加熱された前記スクリュ式押出機（１）に、前記エンドレス繊維（２）を自動引き込みによって引き込み、前記スクリュ式押出機（１）において前記エンドレス繊維（２）を裁断し、混合して、次いで繊維コンパウンドとして導出し、前記スクリュ式押出機（１）の出口にその入口（５）が接続された第２のスクリュ式押出機（４）に、流れ方向で見て前記入口（５）の手前で導入された、溶融されたリサイクルチップ（１０）及び又は溶融された付加的なプラスチック材料（１１）を、前記スクリュ式押出機（１）から導出された繊維コンパウンドに供給することを特徴とする、強固な繊維封入物を有した繊維コンパウンドを製造するための方法。
2. プラスチックとして、熱可塑性樹脂を使用する、請求項１記載の方法。
3. プラスチックとして、熱硬化性の液体プラスチックを使用する、請求項１記載の方法。
4. エンドレス繊維（２）を予熱して、含浸工具（３）内に導入する、請求項１又は２記載の方法。
5. 完成した繊維コンパウンドを、可塑化材料のための裁断ユニット及びハンドリングユニット（６）に供給する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. エンドレス繊維（２）がガラス繊維である、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

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