JP4461565B2 - ガラス長繊維ペレットの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス長繊維ペレット（ＧＬＦＰ）の製造装置及び製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス長繊維ペレットを製造するにあたっては、従来、次のような作業が行われていた。まず、加熱溶融された熱可塑性樹脂が溜められた樹脂槽内に開繊した補強繊維としてのガラス長繊維を導入し、いわゆる含浸ローラでガラス長繊維を挟みながら樹脂をガラス長繊維に含浸させる。この際、ガラス長繊維の搬送は、樹脂槽の下流に位置するフィードローラがガラス長繊維を引っ張ることにより行われる。
【０００３】
樹脂を含浸させた後、上記フィードローラによってガラス長繊維はさらに下流に搬送され、ダイによって樹脂量を調整し断面形状を整えられた後に、カッターを有する切断装置に送り込まれる。そして、樹脂を含んだガラス長繊維は切断装置のカッターによって切断され、ガラス長繊維ペレットが完成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のガラス長繊維の製造技術には、次のような問題があった。すなわち、樹脂槽の下流に位置するフィードローラの引張り力によってガラス長繊維を樹脂槽から切断装置まで搬送するため、ガラス長繊維は常に大きな張力がかかった状態にある。そして、このようにガラス長繊維に張力がかかっていると、ガラス長繊維は径が細く纏まろうとするため開繊し難く、この結果、溶融樹脂をガラス長繊維に含浸させ難くなってしまう。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、張力が低い状態でガラス長繊維を開繊することができるガラス長繊維ペレットの製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ガラス長繊維を開繊するための開繊部と、開繊されたガラス長繊維に溶融樹脂を含浸させる樹脂含浸部と、溶融樹脂が含浸されたガラス長繊維の断面形状を整え樹脂量を調整するダイと、ダイによって定められたガラス長繊維の形状を保持するための冷却部と、冷却部を通過したガラス長繊維を撚るための加撚装置と、加撚装置によって撚られたガラス長繊維を切断してガラス長繊維ペレットとする切断部と、開繊部の上流側に位置すると共にガラス長繊維を挟む一対の上流側ローラと、加撚装置と切断部との間に位置すると共にガラス長繊維を挟む一対の下流側ローラと、を備え、上流側ローラと下流側ローラとの協働によって、ガラス長繊維は開繊部及び樹脂含浸部を通過し、上流側ローラの回転速度と下流側ローラの回転速度とが等しくされていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るガラス長繊維ペレットの製造装置によれば、開繊部の上流側に位置する上流側ローラと、開繊部の下流側に位置する下流側ローラとによって、ガラス長繊維は開繊部及び樹脂含浸部を通過させられる。そして、上流側ローラの回転速度と下流側ローラの回転速度とが等しくされているため、これら二つのローラ間の領域すなわち開繊部及び樹脂含浸部では、ガラス長繊維には張力が殆どかからない。このため、ガラス長繊維を開繊部によって開繊し易くなり、多量の溶融樹脂をガラス長繊維に含浸させることができる。
【０００８】
また、本発明のガラス長繊維ペレットの製造装置において、樹脂含浸部の下流に、ガラス長繊維を撚る加撚部をさらに備えることが好ましい。このような構成を採用した場合、完成したガラス長繊維ペレットは撚られているため、単位長さあたりに含まれるガラス長繊維の長さを長くすることができる。このため、例えば射出成形機の混練部でガラス長繊維ペレットを溶融混練する際に混練部のスクリュー等でガラス長繊維ペレットが不意に切断された場合であっても、撚られていない場合と比較して、切断された部分に、より長いガラス長繊維が含まれていることになる。
【０００９】
また、本発明のガラス長繊維ペレットの製造方法は、開繊部で開繊したガラス長繊維に樹脂含浸部で溶融樹脂を含浸させた後に、ガラス長繊維を切断してガラス長繊維ペレットとするガラス長繊維ペレットの製造方法において、開繊部の上流側に位置すると共にガラス長繊維を挟む一対の上流側ローラと、樹脂含浸部の下流側に位置すると共にガラス長繊維を挟む一対の下流側ローラと、を等しい速度で回転させて、ガラス長繊維を開繊部及び樹脂含浸部を通過させ、溶融樹脂が含浸されたガラス長繊維の断面形状を整え、ガラス長繊維の形状を保持するためにガラス長繊維を冷却した後、ガラス長繊維を加撚し切断することを特徴とする。また、ガラス長繊維の撚り数は、３ｃｍ当たり１ターン以上であり、且つ、一つのガラス長繊維ペレット当たりに０．５ターン以上であることが好適である。
【００１０】
本発明に係るガラス長繊維ペレットの製造方法によれば、開繊部の上流側に位置するローラと、開繊部の下流側に位置するローラとによって、ガラス長繊維は開繊部及び樹脂含浸部を通過させられる。そして、上流側のローラの回転速度と下流側のローラとの回転速度が等しくされているため、これら二つのローラ間の領域すなわち開繊部及び樹脂含浸部では、ガラス長繊維には張力が殆どかからない。このため、ガラス長繊維を開繊部によって開繊し易くなり、さらに、溶融樹脂をガラス長繊維に含浸させ易くなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るガラス長繊維ペレットの製造装置及び製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態のＧＬＦＰ製造装置（ガラス長繊維ペレットの製造装置）１を示す構成図である。同図に示すように、本実施形態のＧＬＦＰ製造装置１には、押出し機（図示省略）によって樹脂導入口３より導入されるナイロン等の溶融樹脂７を収容すると共に上流のドラム２より送り込まれるガラス長繊維（ガラスロービング）Ｌに当該溶融樹脂７を含浸させるための樹脂槽１０と、溶融樹脂７が含浸されたガラス長繊維Ｌの断面形状を整え樹脂量を調整するダイ５と、ダイ５によって定められたガラス長繊維Ｌの形状を保持するためにガラス長繊維Ｌを冷却する冷却部６と、冷却部６を通過したガラス長繊維Ｌを撚るための加撚装置５０と、撚られたガラス長繊維Ｌをカッターにより切断して複数のガラス長繊維ペレット（以下、「ＧＬＦＰ」と称する）１００を得る切断部６０と、が上流（図中左側）から下流（図中右側）に向けて設けられている。
【００１３】
また、樹脂槽１０内には、ガラス長繊維Ｌを開繊すると共に開繊したガラス長繊維Ｌに溶融樹脂７を含浸させるための４対の含浸ローラ１２が並置されている。これらの含浸ローラ１２は駆動機構を備えておらず、ガラス長繊維Ｌの流れに伴って回転する。
【００１４】
次に、ガラス長繊維Ｌを搬送する機構について説明する。本実施形態のＧＬＦＰ製造装置１には、樹脂槽１０内の含浸ローラ（開繊部）１２の上流に配された一対の駆動ローラ（上流側ローラ）７０、及び、加撚装置５０と切断装置６０との間に配された一対のフィードローラ（下流側ローラ）８０が設けられている。駆動ローラ７０及びフィードローラ８０は、図示を省略するモータ等の駆動装置によってガラス長繊維Ｌを図中右方向に搬送するように回転駆動させられる。すなわち、駆動ローラ７０とフィードローラ８０との協働によって、ドラム２に巻かれたガラス長繊維Ｌが含浸ローラ１２を通過して切断部６０まで搬送される。
【００１５】
また、駆動ローラ７０及びフィードローラ８０は、駆動装置によって等しい速度で回転させられる。このため、これら二つのローラの間に位置する含浸ローラ１２近傍では、張力がガラス長繊維Ｌに殆どかからない。このため、ガラス長繊維Ｌを含浸ローラ１２によって開繊し易くなり、多量の溶融樹脂７をガラス長繊維Ｌに含浸させることができる。また、ガラス長繊維Ｌにかかる張力を低減することで、繊維の毛羽立ちを抑え、ガラス長繊維の走行が悪くなる事態を防止することができる。
【００１６】
なお、駆動ローラ７０及びフィードローラ８０は、必ずしも本実施形態の位置にセットする必要はなく、一方のローラをガラス長繊維Ｌを開繊する手段よりも上流にセットし、他方のローラをガラス長繊維Ｌに溶融樹脂７を含浸させる手段よりも下流にセットすれば、ガラス長繊維Ｌの張力を低下した状態で開繊作業及び溶融樹脂７の含浸作業を行うことができる。
【００１７】
次に、図２を参照して、加撚装置５０について説明する。加撚装置５０は、内部にガラス長繊維Ｌを掛けるフック５２が取り付けられた円筒５１を備えており、円筒５１の図中右端は開放端とされ、図中左端には、リング状の繊維導入部５３が取り付けられている。また、加撚装置５０には、モータ５４が設けられており、このモータ５４の回転がベルト５５を介して円筒５１に伝達されて、ガラス長繊維Ｌを撚ることができる。なお、撚り数は、３ｃｍ当たり１ターン以上にすることが好ましく、一つのＧＬＦＰ１００当たりに０．５ターン以上含まれることが好ましい。
【００１８】
このような加撚装置５０を設けると、次のような効果を得ることができる。まず、完成したＧＬＦＰ１００は撚られているため、単位長さあたりに含まれるガラス長繊維の長さを長くすることができる。このため、例えば射出成形機の混練部等でＧＬＦＰ１００を溶融混練する際に混練部のスクリュー等でＧＬＦＰ１００が不意に切断された場合であっても、撚られていない場合と比較して、切断された部分に、より長いガラス長繊維が含まれていることになる。また、ガラス長繊維Ｌを撚ることで、溶融樹脂７が繊維内に均一に分散され、ＧＬＦＰ１００中のボイドを低減させることができる。さらに、ＧＬＦＰ１００で得られた成形品の引張り強さ、曲げ強さ、及びアイゾット衝撃値を向上させることができる。
【００１９】
なお、加撚装置５０は必ずしも設ける必要はなく、この場合は、ＧＬＦＰの成形時間を短縮することができる。また、この場合に、ガラス長繊維Ｌをダイ５から引き抜いた際に、ガラス長繊維Ｌが含浸ローラ１２で押しつぶされたままの扁平形状を保持するように、ダイ５を加工してもよい。扁平なＧＬＦＰ１００は、断面円形等の厚みがあるものと比較して、加熱溶融し易く射出成形に好適に用いることができる。
【００２０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上流ローラの対及び下流ローラの対は、それぞれ複数にしてもよい。また、含浸ローラのように開繊部と樹脂含浸部の役割を兼ねるものを設けるのではなく、それぞれの機能を有する装置を設けてもよい。
【００２１】
さらに、ガラス長繊維に含浸させる樹脂としては、ナイロンの他に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリブチレンテレフタレート等の公知の熱可塑性樹脂又はこれらの共重合体や変性体を使用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るガラス長繊維ペレットの製造装置によれば、開繊部の上流側に位置する上流側ローラと、開繊部の下流側に位置する下流側ローラとによって、ガラス長繊維は開繊部及び樹脂含浸部を通過させられる。そして、上流側ローラの回転速度と下流側ローラの回転速度とが等しくされているため、これら二つのローラ間の領域すなわち開繊部及び樹脂含浸部では、ガラス長繊維には張力が殆どかからない。このため、ガラス長繊維を開繊部によって開繊し易くなり、多量の樹脂をガラス長繊維に含浸させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス長繊維ペレットの製造装置を示す図である。
【図２】ＧＬＦＰ製造装置に備えられた加撚装置を示す図である。
【符号の説明】
１…ＧＬＦＰ製造装置（ガラス長繊維ペレットの製造装置）、５…ダイ、６…冷却部、７…溶融樹脂、１０…樹脂槽、１２…含浸ローラ（開繊部，樹脂含浸部）、５０…加撚装置、５１…円筒、６０…切断装置（切断部）、７０…駆動ローラ（上流側ローラ）、８０…フィードローラ（下流側ローラ）、１００…ガラス長繊維ペレット、Ｌ…ガラス長繊維。

Claims (2)

1. 開繊部で開繊したガラス長繊維に樹脂含浸部で溶融樹脂を含浸させた後に、前記ガラス長繊維を切断してガラス長繊維ペレットとするガラス長繊維ペレットの製造方法において、
   前記開繊部の上流側に位置すると共に前記ガラス長繊維を挟む一対の上流側ローラと、前記樹脂含浸部の下流側に位置すると共に前記ガラス長繊維を挟む一対の下流側ローラと、を等しい速度で回転させて、前記ガラス長繊維を前記開繊部及び前記樹脂含浸部を通過させ、
   前記溶融樹脂が含浸された前記ガラス長繊維の断面形状を整え、前記ガラス長繊維の形状を保持するために前記ガラス長繊維を冷却した後、前記ガラス長繊維を加撚し切断することを特徴とするガラス長繊維ペレットの製造方法。
2. 前記ガラス長繊維の撚り数は、３ｃｍ当たり１ターン以上であり、且つ、一つのガラス長繊維ペレット当たりに０．５ターン以上であることを特徴とする請求項１に記載のガラス長繊維ペレットの製造方法。

Images