JP4537180B2 - Method for producing resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、母材としての熱可塑性樹脂に、強化材を配合した樹脂組成物の製造方法に関するものであり、特に、強化材として天然繊維を使用する場合に好適である。 The present invention relates to a method for producing a resin composition in which a reinforcing material is blended with a thermoplastic resin as a base material, and is particularly suitable when natural fibers are used as the reinforcing material.
ポリプロピレン(PP)やポリエチレン(PE)、ポリアミド(PA)等の熱可塑性樹脂を母材とする高分子系複合材料には、その強度や寸法安定性、剛性を高めるため、強化材としてガラス繊維がよく用いられる。 In order to increase the strength, dimensional stability, and rigidity of polymer composite materials based on thermoplastic resins such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyamide (PA), glass fiber is used as a reinforcing material. Often used.
ところで、近年では、資源のリサイクル化に伴い、焼却に多大なエネルギを要し、廃棄が困難なガラス繊維に代えて、麻系繊維(ジュートやケナフ等)や竹繊維などの天然繊維を強化材として使用する試みが行われている(例えば、特許文献1参照)。
これら天然繊維は、ガラス繊維に比べて、容易に焼却、廃棄が可能であり、環境負荷が小さい等の利点を有するので、これを強化材として用いた複合材料の最終処分も容易なものとなる。 These natural fibers can be easily incinerated and discarded as compared with glass fibers, and have the advantages of low environmental impact, etc., so that the final disposal of composite materials using this as a reinforcing material becomes easy. .
このような天然繊維の特性をより効果的に発揮させるため、あるいは複合材料として実用に供するのに十分な強度を確保するには、天然繊維の含有率(ここで、含有率とは、天然繊維の質量を、製造されたペレットの質量で除したものを百分率で表したものを指す。以下同じ)を高める必要がある。 In order to exhibit the properties of such natural fibers more effectively, or to ensure sufficient strength for practical use as a composite material, the content of natural fibers (here, the content is natural fibers) It is necessary to increase the value obtained by dividing the mass of the product by the mass of the produced pellets as a percentage (the same applies hereinafter).
ところで、一般に樹脂製品は、押出し機により一旦樹脂ペレットを成形した後、これを二次加工者が射出成形機等に供給することにより所望の形状に成形される。しかしながら、従来では、ペレットにおける天然繊維の高含有化には限度があり、そのために天然繊維複合材料の強度向上にも限界が生じていた。 By the way, in general, a resin product is formed into a desired shape by once forming resin pellets with an extruder and then supplying the resin pellets to an injection molding machine or the like. However, conventionally, there is a limit to increasing the content of natural fibers in the pellets, and thus there has been a limit to improving the strength of the natural fiber composite material.
天然繊維の高含有化を達成する一手段として、例えば押出し機のホッパに樹脂ペレットと天然繊維を送入し、さらにこれとは別にサイドフィーダから天然繊維のみを送り込むことが考えられるが、この手法で成形されたペレットは、ペレット毎の天然繊維の含有率にばらつきがあり、かつペレット内での天然繊維の分布も不均一となる欠点がある。加えて、特に天然繊維として竹繊維を用いた場合には、ペレットの成形工程中に竹繊維が折損し、ペレット内の平均繊維長が減少するという問題もある。これは、通常、竹繊維がモノフィラメント(単繊維)の集合体である竹繊維束の形で用いられ、この繊維束が剛直であるために、スクリューによる混練・輸送・加圧中に折損しやすいことによる。 As a means of achieving a high content of natural fibers, for example, it is conceivable to send resin pellets and natural fibers to the hopper of an extruder, and to send only natural fibers from the side feeder separately. The pellets molded in (1) have the disadvantage that the content of natural fibers varies from one pellet to the other and the distribution of natural fibers in the pellets is non-uniform. In addition, particularly when bamboo fibers are used as natural fibers, there is a problem that bamboo fibers break during the pellet forming process and the average fiber length in the pellets decreases. This is usually used in the form of a bamboo fiber bundle in which the bamboo fiber is an aggregate of monofilaments (single fibers), and since this fiber bundle is rigid, it tends to break during kneading, transporting and pressing with a screw. It depends.
この他の手段として、まず含有率が低いペレットを押出し機で成形した後、これに新たな天然繊維を補充して再度押出し機に投入する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、ペレット材料(天然繊維と熱可塑性樹脂)が長時間高温状態に晒されるためにペレット材料の熱劣化が避けられない、複数回の混練により繊維(特に竹繊維)の折損がさらに進行する、二回以上の押出し成形を行うため、必然的にペレットの成形コストが増加する等の問題を生じる。 As another means, it is conceivable to first form pellets having a low content rate with an extruder, and then replenish new natural fibers in the pellets and feed them again into the extruder. However, in this method, since the pellet material (natural fiber and thermoplastic resin) is exposed to a high temperature state for a long time, thermal degradation of the pellet material is inevitable, and the fiber (particularly bamboo fiber) is broken by multiple kneading. Further, since the extrusion molding is performed twice or more times, problems such as an increase in pellet molding cost inevitably occur.
以上の理由から、従来では、天然繊維を高含有化させることは困難であり、例えば竹繊維では50%以上の含有率を有する高品質のペレットを安定的に成形することは不可能とされていた。 For these reasons, it is difficult to increase the content of natural fibers in the past, and for example, bamboo fibers cannot be stably molded with high quality pellets having a content of 50% or more. It was.
本発明の課題は、天然繊維をはじめとする強化材の高含有化を可能とし、かつ含有率のばらつきを抑えた樹脂組成物の製造方法を提供することである。 The subject of this invention is providing the manufacturing method of the resin composition which enabled high content of the reinforcing material including a natural fiber, and suppressed the dispersion | variation in content rate.
前記課題を解決するため、本発明に係る樹脂組成物の製造方法は、母材としての熱可塑性樹脂に強化材を配合した樹脂組成物を製造するに際し、前記熱可塑性樹脂からなるシート状部材で強化材を内部に保持した複合体を形成し、この複合体を押出し機に供給して成形することを特徴とし、かつ、複合体が、強化材を収容するための収容部をシート状部材で区画形成されたものであり、収容部が、シート状部材をロール状に巻き込んで形成されたものであることを特徴とする。
また、前記課題を解決するため、本発明に係る樹脂組成物の製造方法は、母材としての熱可塑性樹脂に強化材を配合した樹脂組成物を製造するに際し、熱可塑性樹脂からなるシート状部材で強化材を内部に保持した複合材を形成し、この複合体を押出し機に供給して成形することを特徴とし、かつ、複合体が、強化材を収容するための収容部をシート状部材で区画形成されたものであり、収容部が、シート状部材を湾曲させ、この湾曲部の両側同士を接合することにより形成されたものであることを特徴とする。
また、前記課題を解決するため、本発明に係る樹脂組成物の製造方法は、母材としての熱可塑性樹脂に強化材を配合した樹脂組成物を製造するに際し、熱可塑性樹脂からなるシート状部材で強化材を内部に保持した複合材を形成し、この複合体を押出し機に供給して成形することを特徴とし、かつ、複合体が、強化材を収容するための収容部をシート状部材で区画形成されたものであり、収容部が、二つのシート状部材を重ね合わせ、その両側でシート状部材同士を接合することにより形成されたものであることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a method for producing a resin composition according to the present invention is a sheet-like member made of the thermoplastic resin when producing a resin composition in which a reinforcing material is blended with a thermoplastic resin as a base material. A composite having a reinforcing material held therein is formed, and the composite is supplied to an extruder and molded , and the composite has a storage portion for storing the reinforcing material as a sheet-like member. And the storage portion is formed by winding a sheet-like member into a roll shape .
In addition, in order to solve the above-described problems, the method for producing a resin composition according to the present invention is a sheet-like member made of a thermoplastic resin when producing a resin composition in which a reinforcing material is blended with a thermoplastic resin as a base material. And forming a composite material in which the reinforcing material is held inside, supplying the composite material to an extruder, and forming the composite material into a sheet-like member. The storage portion is formed by bending the sheet-like member and joining both sides of the bending portion.
In addition, in order to solve the above-described problems, the method for producing a resin composition according to the present invention is a sheet-like member made of a thermoplastic resin when producing a resin composition in which a reinforcing material is blended with a thermoplastic resin as a base material. And forming a composite material in which the reinforcing material is held inside, supplying the composite material to an extruder, and forming the composite material into a sheet-like member. The housing portion is formed by overlapping two sheet-like members and joining the sheet-like members on both sides thereof.
この製造方法によれば、一定量の強化材がシート状部材で閉じ込められた形態となり、当該強化材は熱可塑性樹脂で囲まれた状態になる。従って、これを押出し機に供給して溶融させれば、強化材を樹脂中に均一に分散させることができ、強化材を高い含有率で均一に含有させることが可能となる。そのため、例えば強化材として竹繊維を使用する場合でも、50%を越える含有率を有する高強度の樹脂組成物が安定的に得られる。また、この樹脂組成物は1回の押出し成形で成形できるので、従来のように複数回の押出し成形を行う場合に問題となる樹脂や強化材の熱劣化も回避される。さらには、熱可塑性樹脂をシート状にして用いれば、ペレット状にして用いる場合に比べて比表面積が大きくなり、バレルからの加熱やスクリューによるせん断発熱を受け易くなる。そのため、熱可塑性樹脂の溶融に要するせん断力が小さくて済むとともに、強化材の破損や折損の頻度が減じられる。 According to this manufacturing method, a certain amount of reinforcing material is confined by the sheet-like member, and the reinforcing material is surrounded by the thermoplastic resin. Therefore, if this is supplied to an extruder and melted, the reinforcing material can be uniformly dispersed in the resin, and the reinforcing material can be uniformly contained at a high content. Therefore, for example, even when bamboo fiber is used as the reinforcing material, a high-strength resin composition having a content exceeding 50% can be stably obtained. Further, since this resin composition can be molded by one extrusion molding, the thermal deterioration of the resin and the reinforcing material, which becomes a problem when performing the extrusion molding a plurality of times as in the prior art, is avoided. Furthermore, when the thermoplastic resin is used in the form of a sheet, the specific surface area is increased as compared with the case where it is used in the form of a pellet, and it is easy to receive heat from the barrel and shear heat generated by the screw. Therefore, the shearing force required for melting the thermoplastic resin can be reduced, and the frequency of breakage and breakage of the reinforcing material can be reduced.
なお、強化材の形態は特に問わず、繊維状の他、粉状、鱗片状、あるいはウィスカ状のものも使用可能である。また、強化材の材料も、天然材料の他、種々の有機物・無機物が使用できる。強化材としては、一種だけでなく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。 The form of the reinforcing material is not particularly limited, and it is possible to use a fiber, a powder, a scale, or a whisker. In addition to the natural material, various organic and inorganic materials can be used as the reinforcing material. As a reinforcing material, you may use not only 1 type but in combination of 2 or more types.
「押出し機」には、ペレット成形、フィルム成形、シート成形、パイプ成形等の押出し成形用としてそれ単独で用いられる装置の他、例えば射出成形装置やブロー成形装置等の他の樹脂成形装置に材料供給用として組み込まれるものも含まれる。 “Extruder” includes materials used in other resin molding devices such as injection molding devices and blow molding devices, as well as devices used alone for extrusion molding such as pellet molding, film molding, sheet molding, and pipe molding. Also included are those incorporated for supply.
なお、上記何れの方法で収容部を形成する場合でも、シート状部材は、例えば不織布、フィルム、あるいは綿状組織の何れかで形成される。 Note that the sheet-like member is formed of, for example, any one of a nonwoven fabric, a film, and a cotton-like structure in any of the above methods .
シート状部材は、少なくとも低融点樹脂と繊維状の高融点樹脂とを含むものであってもよい。この場合、上記構成のシート状部材を、押出し機にて高融点樹脂の融点未満の温度で溶融させることで、繊維状の高融点樹脂が未溶融で残存する。そのため、予めシート状部材の内部に保持した強化材(例えば麻系繊維や竹繊維等の天然繊維 )だけでなく、未溶融で残存した繊維状の高融点樹脂も強化材として作用する。これにより、樹脂組成物のさらなる強度(耐衝撃性など)向上が図られる。 The sheet-like member may include at least a low melting point resin and a fibrous high melting point resin. In this case, the fibrous high-melting point resin remains unmelted by melting the sheet-like member having the above configuration at a temperature lower than the melting point of the high-melting point resin by an extruder. Therefore, not only the reinforcing material (for example, natural fibers such as hemp fiber and bamboo fiber) previously held in the sheet-like member but also the unmelted fibrous high-melting point resin acts as the reinforcing material. Thereby, the further intensity | strength (impact resistance etc.) improvement of a resin composition is aimed at.
上記作用を有するシート状部材の一構成例として、例えば、低融点樹脂からなる繊維と高融点樹脂からなる繊維とで構成された不織布が考えられる。あるいは、低融点樹脂と高融点樹脂とからなる複合繊維で構成された不織布が考えられる。 As a structural example of the sheet-like member having the above action, for example, a nonwoven fabric composed of fibers made of a low melting point resin and fibers made of a high melting point resin can be considered. Or the nonwoven fabric comprised with the composite fiber which consists of low melting-point resin and high melting-point resin can be considered.
なお、ここでいう「低融点樹脂」は、高融点樹脂に比べて相対的に融点の低い熱可塑性樹脂であり、具体的には融点が200℃未満の樹脂が望ましい。また、「高融点樹脂」は、低融点樹脂に比べて相対的に融点の高い熱可塑性樹脂であり、具体的には融点が200℃以上の樹脂が望ましい。200℃を基準として低融点側と高融点側とに区別したのは、強化材として使用する天然繊維が、セルロース(へミセルロース、リグニンを含む)を主成分とするものであり、セルロースの分解温度が約200℃(繊維、あるいはセルロースの種類によっては、上下にそれぞれ20〜30℃ばらつきがある。)であることによる。 The “low melting point resin” herein is a thermoplastic resin having a relatively low melting point compared to a high melting point resin, and specifically, a resin having a melting point of less than 200 ° C. is desirable. The “high melting point resin” is a thermoplastic resin having a relatively high melting point compared to the low melting point resin, and specifically, a resin having a melting point of 200 ° C. or higher is desirable. The difference between the low melting point side and the high melting point side based on 200 ° C. is that the natural fiber used as the reinforcing material is mainly composed of cellulose (including hemicellulose and lignin), and the decomposition of cellulose. This is because the temperature is about 200 ° C. (depending on the type of fiber or cellulose, there is a variation of 20 to 30 ° C. in the vertical direction).
低融点樹脂としては、例えば、ポリプロピレン(PP、融点:約170℃)、高密度ポリエチレン(HDPE、融点:約140℃)、低密度ポリエチレン(LDPE、融点:約120℃)等や、直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE、融点:約125℃)、エチレン、プロピレン、ブテン−1、へキセン−1、オクテン−1等のα−オレフィンのうち2種以上からなる共重合体等のポリオレフィン系樹脂;不飽和カルボン酸やその誘導体で変性された変性ポリオレフィン系樹脂;エチレン−酢酸ビニル樹脂(EVA、融点:約90℃);ポリアミド12(融点:約180℃)等のポリアミド系樹脂;アクリル系樹脂(融点:約190℃);POM樹脂(融点:約180℃);AS樹脂(明確な融点は示さないが200℃未満で溶融);ABS樹脂(明確な融点は示さないが200℃未満で溶融);等の単独重合樹脂や共重合樹脂、さらにはそれらの2種以上をブレンドした樹脂などが使用可能である。上記列挙した中でも、特に成形品の物性(例えば耐薬品性やガスバリア性)やコスト面を両立するものとして、ポリオレフィン系樹脂や、変性ポリオレフィン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、あるいはこれら樹脂を2種以上ブレンドした樹脂が好適に使用可能である。 Examples of the low melting point resin include polypropylene (PP, melting point: about 170 ° C.), high density polyethylene (HDPE, melting point: about 140 ° C.), low density polyethylene (LDPE, melting point: about 120 ° C.), linear low Polyolefin resins such as copolymers comprising two or more of α-olefins such as density polyethylene (LLDPE, melting point: about 125 ° C.), ethylene, propylene, butene-1, hexene-1, octene-1; Modified polyolefin resin modified with saturated carboxylic acid or derivatives thereof; ethylene-vinyl acetate resin (EVA, melting point: about 90 ° C.); polyamide resin such as polyamide 12 (melting point: about 180 ° C.); acrylic resin (melting point) : About 190 ° C.); POM resin (melting point: about 180 ° C.); AS resin (not showing clear melting point but melted below 200 ° C.); ABS Fat (definite melting point is not shown but melt below 200 ° C.); such homopolymer resins and copolymer resins, more like a resin obtained by blending two or more thereof can be used. Among those listed above, polyolefin resins, modified polyolefin resins, ethylene-vinyl acetate resins, or two types of these resins are particularly suitable for achieving both physical properties (for example, chemical resistance and gas barrier properties) and cost of molded products. The above blended resin can be suitably used.
また、高融点樹脂としては、例えば、ポリアミド6(融点:約225℃)、ポリアミド66(融点:約260℃)、芳香族ポリアミド(融点:約240℃)等のポリアミド系樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET、融点:260℃)、ポリブチレンテレフタレート(PBT、融点:約225℃)等のポリエステル系樹脂;ポリフェニレンサルファイド(PPS、融点:約290℃);ポリスチレン系樹脂(融点:約230℃);ポリカーボネート(PC、明確な融点は示さないが200℃以上で溶融);等の単独重合樹脂や共重合樹脂、さらにはこれらの2種以上をブレンドした樹脂などが使用可能である。上記列挙した中でも、特に成形品の物性(例えば強度や耐熱性、耐磨耗性)やコスト面を両立するものとして、ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、あるいはこれら樹脂を2種以上ブレンドした樹脂が好適に使用可能である。 Examples of the high melting point resin include polyamide resins such as polyamide 6 (melting point: about 225 ° C.), polyamide 66 (melting point: about 260 ° C.), aromatic polyamide (melting point: about 240 ° C.); polyethylene terephthalate (PET) , Melting point: 260 ° C.), polyester resins such as polybutylene terephthalate (PBT, melting point: about 225 ° C.); polyphenylene sulfide (PPS, melting point: about 290 ° C.); polystyrene resin (melting point: about 230 ° C.); polycarbonate ( PC, a melting point not clearly shown, but melting at 200 ° C. or higher); and the like, and a resin obtained by blending two or more of these resins can be used. Among those listed above, polyamide resin, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), or these resins are particularly suitable for achieving both physical properties (for example, strength, heat resistance, wear resistance) and cost of molded products. Two or more kinds of blended resins can be suitably used.
上記低融点樹脂と高融点樹脂とは、任意に組合わせて使用することができる。また、溶融状態での低融点樹脂と、繊維として残存する高融点樹脂との濡れ性、接着性等を考慮に入れると、特にポリプロピレンとポリアミド系樹脂、あるいは、ABS樹脂とポリカーボネートとの組合わせがより好ましい。 The low melting point resin and the high melting point resin can be used in any combination. Also, taking into account the wettability, adhesion, etc. between the low melting point resin in the molten state and the high melting point resin remaining as fibers, the combination of polypropylene and polyamide resin, or ABS resin and polycarbonate can be obtained. More preferred.
以上に述べた方法により、押出し機でペレットを成形すれば、強化材を高含有し、かつその含有率が均一化された高品質のペレットが安定して成形可能となり、その後の二次加工で高強度の樹脂製品を成形することができる。 By molding the pellets with an extruder using the method described above, high-quality pellets containing a high amount of reinforcing material and having a uniform content can be stably molded. High-strength resin products can be molded.
以上のように、本発明に係る樹脂組成物の製造方法によれば、強化材の含有率を従来以上に高めることができ、かつ含有率のばらつきを抑えた高品質の樹脂組成物を成形することが可能となる。 As described above, according to the method for producing a resin composition according to the present invention, the content of the reinforcing material can be increased more than before, and a high-quality resin composition with reduced variation in the content is molded. It becomes possible.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)〜(c)に、本発明に係る樹脂組成物の製造方法の一実施形態を概略図示する。以下、この図面に基づいて具体的な製造工程を詳述する。 1A to 1C schematically illustrate an embodiment of a method for producing a resin composition according to the present invention. Hereinafter, a specific manufacturing process will be described in detail based on this drawing.
同図(a)に示すように、まず、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂で可撓性を有するシート状部材1が形成される。このシート状部材1は、ペレットの母材樹脂を主成分とするシート状をなすもので、例えば当該樹脂繊維の不織布で形成される。不織布の形成方法は、特に問わないが、例えばカード機によって上記樹脂繊維の綿状シート(ウェブ)を形成し、この綿状シートに、樹脂繊維同士を接着させるための接着樹脂を塗布あるいは含浸させてホットプレスする方法や、熱可塑性樹脂を溶融紡糸したものをシート化して長繊維不織布を得るスパンボンド法等がある。この他、シート状部材1は、樹脂フィルムや解繊機で解繊した樹脂繊維の集合体(綿状組織)で形成してもよい。また、シート状部材1は、一枚で使用する他、複数枚を重ねて使用することもでき、この場合、各シート状部材1は同種の樹脂材料の他、異種の樹脂材料で形成することもできる。なお、前記熱可塑性樹脂として、例えばポリ乳酸やポリカプロラクトン等の生分解性樹脂を使用することもできる。この場合には、同じく生分解性を有する天然繊維と相まって、生分解性を有するバイオマスペレットを成形することができる。
As shown in FIG. 1A, first, a flexible sheet-
次いで、上述のシート状部材1を平面に広げた状態で、強化材2としての天然繊維をシート状部材1上に均等に散布する(図1(a)、(b)参照)。天然繊維の種類は特に問わず、ジュート、ケナフ等の麻系繊維や竹繊維などがペレットに求められる特性・用途等に応じて選択使用される。本実施形態では、麻系繊維に比べて繊維内の空孔が小さく、吸水による寸法変化が少ない等の利点を有する竹繊維2を使用する場合を例示する。この竹繊維2は、複数のモノフィラメントが集まった繊維束であり、例えば生竹を機械的方法で粉砕したり、あるいは爆砕することによって採取される。
Next, natural fibers as the reinforcing
竹繊維2を散布する際、シート状部材1の単位面積当りの散布量は、所望する含有率に合わせて調節すればよい。図中では竹繊維2をランダム方向に散布しているが、これを一方向に配向した状態で散布することもできる。また、図示のようにシート状部材1上の全面に散布する他、後述するシート状部材の巻き込み軸方向に沿って帯状に散布してもよい。
When the
次に、竹繊維2が均等に散布されたシート状部材1を、竹繊維2がシート状部材1から漏れ落ちないようその散布面を内側にしてロール状に巻き込み、棒状の複合体3を形成する(図1(c)参照)。これにより複合体3は、その軸方向に連続しかつ半径方向に渦巻き状をなす収容部5に竹繊維2を満たした形態となる。収容部5中の竹繊維2は、シート状部材1間や竹繊維2相互間に作用する摩擦力でほぼ定位置に保持され、複合体3を傾けた際にも多量にこぼれ落ちることはない。
Next, the sheet-
次いで、図2に示すように、この複合体3を押出し機4のホッパ4aに投入する。この際、シート状部材1を連続的に繰り出し、かつこれを連続的にロールさせて複合体3を連続形成すれば、この複合体3をホッパ4aに長手方向から逐次供給することにより、ペレットの連続成形が可能となる。
Next, as shown in FIG. 2, the
押出し機4は、図2に示すように、ペレット材料(ここでは複合体3)の送入口となるホッパ4aと、ホッパ4aより投入されたペレット材料を輸送、混練、加圧するスクリュー4bと、スクリュー4bの回転に伴って輸送されるペレット材料を、外側から加熱する加熱ユニット4cと、加熱ユニット4cをその外周に設けたシリンダ4dと、スクリュー4bを回転駆動させる駆動装置4eとを主な構成部品として構成されている。スクリュー4bは単軸でも二軸でもよい。
As shown in FIG. 2, the extruder 4 includes a
ホッパ4aに送入された複合体3は、シリンダ4dの外周に設けられた加熱ユニット4cによって加熱溶融され、スクリュー4bによって混練されながら下流側(図2の右方向)に輸送される。溶融樹脂は竹繊維2とともに、シリンダ4d先端のダイス4fから紐状に押出され、その後、水中カットあるいは空中ホットカット等の手段で長手方向に所定ピッチで裁断されてペレットとなる。
The composite 3 fed into the
以上に述べたペレットの成形工程では、複合体3の状態で竹繊維2が熱可塑性樹脂で囲まれた状態となるので、押出し機4内では、溶融初期の段階から竹繊維2が樹脂中に均一に分散する。従って、竹繊維2の割合を増加しても含有率のばらつきを抑えることができ、50%を越えるような高い含有率のペレットも安定的に成形可能となる。また、このペレットは1回の押出し成形で成形されるので、押出し機に繰返し供給する場合に比べ、母材樹脂や竹繊維の熱劣化を回避することができる。さらには、熱可塑性樹脂をシート状にして用いれば、ペレット状にして用いる場合に比べ比表面積が大きくなり、バレルからの加熱やスクリューによるせん断発熱を受け易くなる。そのため、熱可塑性樹脂の溶融に要するせん断力が小さくて済むとともに、竹繊維2の折損が抑制される。
In the pellet forming process described above, the
以上、本発明の一実施形態を説明したが、この形態は一例にすぎず、上述の作用を達成するものである限り、上記形態とは異なる実施形態をとることができる。 As mentioned above, although one embodiment of the present invention was described, this form is only an example, and as long as the above-mentioned operation is achieved, an embodiment different from the above form can be taken.
例えば、複合体3は、竹繊維等の強化材を収容するための収容部5をシート状部材1で区画形成したものであればよい。従って、収容部5の形状(半径方向の断面形状)は図1(c)に示す渦巻き状のものに限らず、筒状やこれを半径方向に押し潰した形状(扁平形状)等の種々の形態とすることができる。例えば円筒状の収容部5を有する複合体3は、図3(a)に示すように、シート状部材1を湾曲させてその湾曲部1aに竹繊維2を散布し、その後、同図(b)に示すように、湾曲部1aの両側1b同士を、例えば熱融着、繊維による縫合、あるいはその他の機械的方法(例えば、樹脂製ファスナー)により接合することにより形成することができる。また、図示は省略するが、扁平状の収容部5を有する複合体3は、シート状部材1上に竹繊維2を散布した後、その上にさらにシート状部材1を重ね合わせ、その散布域の両側でシート状部材1同士を上記接合手段で接合することによって形成することができる。あるいは、上述の作業を複数回繰り返してシート状部材1を複数枚重ね合わせ、これらを接合することによっても複合体3が形成される。
For example, the
なお、以上に説明した各複合体3では、竹繊維2の散布を行った上で事後的にその内部に収容部5が形成されているが、これとは逆に、まずシート状部材1で収容部5を区画形成した後、この収容部5に竹繊維2を充填するようにしてもよい。
In each of the
この他、複合体3としては、シート状部材1を綿状組織とし、この綿状組織中に強化材としての竹繊維2を混在させたものも使用することができる。具体的には、樹脂繊維の解繊後、カード機に樹脂繊維と竹繊維2を同時供給することにより、樹脂繊維に竹繊維2を絡み合わせて不織布状の複合体3を形成することもできる。この複合体3はそのままの形態で押出し機4に供給する他、さらに捻ったりして棒状に変形させてから押出し機4に供給することもできる。
In addition, as the
また、以上の説明では、シート状部材1を、1種類の熱可塑性樹脂からなる不織布で構成した場合を例示したが、これ以外の形態を有する不織布を使用することも可能である。
Moreover, in the above description, although the case where the sheet-
例えば、シート状部材1を、少なくとも低融点樹脂と繊維状の高融点樹脂とを含む不織布とすることもできる。この場合、シート状部材1を、押出し機4にて高融点樹脂未満の温度で溶融させることにより、低融点樹脂のみが溶融して、ペレットの母材樹脂となり、繊維状の高融点樹脂が竹繊維2と共に強化材として内部に残存した状態のペレットが得られる。そのため、成形品としてのペレットを、竹繊維に加えて高融点側の樹脂繊維の強化作用により、より高強度(曲げ剛性や曲げ強度、衝撃強度などを含む)なものとすることができる。
For example, the sheet-
なお、上記不織布を構成する繊維状の高融点繊維と、母材樹脂となる低融点樹脂、および竹繊維との配合比率は、例えば竹繊維:50wt%に対して、高融点樹脂:10〜40wt%、低融点樹脂:40〜10wt%となるように設定するのがよい。これは、繊維状の高融点樹脂があまりに少ないと、高融点樹脂を繊維状で残存させることによる成形品の耐衝撃性や耐熱性に対する改善効果が小さくなるためであり、反対に、低融点樹脂があまりに少ないと強化材としての竹繊維2や高融点側の樹脂繊維を相互に結着させるバインダ効果が不足するためである。
The blending ratio of the fibrous high-melting-point fibers constituting the nonwoven fabric, the low-melting-point resin serving as the base resin, and the bamboo fibers is, for example, 50% by weight for the bamboo fibers and 10-40 wt% for the high-melting point resins. %, Low melting point resin: It is good to set so that it may become 40-10 wt%. This is because if the amount of fibrous high-melting point resin is too small, the effect of improving the impact resistance and heat resistance of the molded product due to the high-melting point resin remaining in the fibrous form is reduced. This is because if the amount is too small, the binder effect for binding the
上記繊維状の高融点樹脂を含む不織布として、例えば低融点樹脂および高融点樹脂の双方を繊維状としたものが挙げられる。これによれば、別々に成形した高融点樹脂繊維および低融点樹脂繊維を、任意の割合で混合することができるので、成形品ペレット中の竹繊維2に対する母材樹脂、および樹脂繊維の配合比を、使用する目的に合わせて容易に変更することができる。
As a nonwoven fabric containing the said fibrous high melting point resin, what made both low melting point resin and high melting point resin into fibrous form is mentioned, for example. According to this, since the high melting point resin fiber and the low melting point resin fiber molded separately can be mixed at an arbitrary ratio, the blending ratio of the base resin to the
また、繊維状の高融点樹脂を含む不織布として、この他に、例えば繊維状の高融点樹脂と、これを被覆する鞘状の低融点樹脂とからなる複合体を含むものが挙げられる。この構成によれば、ペレット成形時、あるいはその前段階としての不織布形成時に、高融点樹脂や低融点樹脂が偏在することがない。そのため、樹脂繊維および母材樹脂のばらつきがない、含有率が均一化されたペレットを製造することができる。 In addition, examples of the nonwoven fabric containing a fibrous high-melting point resin include those containing a composite composed of a fibrous high-melting point resin and a sheath-like low melting point resin covering the fibrous high-melting point resin. According to this configuration, the high melting point resin and the low melting point resin are not unevenly distributed at the time of pellet molding or at the time of forming the nonwoven fabric as the preceding stage. Therefore, it is possible to produce pellets with uniform content ratios, with no variation in resin fibers and base material resin.
使用する樹脂繊維は、不織布の構成によらず、短繊維、あるいは長繊維の何れを使用することもできる。長繊維の形態で残る繊維状の高融点樹脂が、成形時の混練工程で折られ、短繊維化するためである。また、樹脂繊維による樹脂組成物の補強作用を必要としない場合には、成形温度を、最も融点の高い熱可塑性樹脂の融点以上に設定することもできる。この場合には、不織布を構成する全ての樹脂繊維が溶融し、低融点の樹脂と高融点の樹脂とが混ざり合ったものが、ペレットの母材樹脂となる。これにより、母材樹脂のポリマーブレンドを、ペレットの成形と同時に行うことができる。また、樹脂のブレンドにより、各樹脂が有する耐熱性、耐薬品性、ガスバリア性、耐磨耗性、摺動性を、使用する目的に合わせて適宜調整することができる。 As the resin fiber to be used, either short fiber or long fiber can be used regardless of the configuration of the nonwoven fabric. This is because the fibrous high-melting-point resin remaining in the form of long fibers is folded in the kneading step at the time of molding and shortened. Further, when the reinforcing action of the resin composition by the resin fiber is not required, the molding temperature can be set to be equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin having the highest melting point. In this case, all the resin fibers constituting the nonwoven fabric are melted and a mixture of the low melting point resin and the high melting point resin becomes the pellet base resin. Thereby, the polymer blend of the base resin can be performed simultaneously with the molding of the pellet. Moreover, the heat resistance, chemical resistance, gas barrier property, abrasion resistance, and slidability of each resin can be appropriately adjusted according to the purpose of use by blending the resins.
また、以上の説明では、強化材として竹繊維を使用する場合を例示したが、これに代えて(またはこれに加えて)木材や竹材のチップ、あるいはこれらの粉を強化材として使用することもできる。 Moreover, although the case where bamboo fiber is used as the reinforcing material is illustrated in the above description, instead of (or in addition to) wood or bamboo chips, or powder thereof may be used as the reinforcing material. it can.
本発明に係る製造方法の有用性を立証するため、母材としてペレット状のポリプロピレンを、強化材として竹繊維を使用し、従来の二軸混練押出し機で成形したペレットと、シート状部材としてポリプロピレン製樹脂繊維からなる長繊維不織布(繊維径25μm、目付40g/m2)を用いて、上述の本発明の成形方法で成形したペレットとについて、竹繊維2の含有率Wfをそれぞれ測定した。なお、何れのペレットについても、製造時の加工温度を200℃とした。また、目標とする竹繊維の含有率はWf=50%とした。竹繊維としては、直径が0.25mm以下、繊維長が1〜20mmのものを選別使用した。竹繊維の平均繊維長は10mmである。
In order to prove the usefulness of the production method according to the present invention, pellet-shaped polypropylene is used as a base material, bamboo fiber is used as a reinforcing material, and pellets are molded by a conventional biaxial kneading extruder, and polypropylene is used as a sheet-like member. Using the long fiber nonwoven fabric (fiber diameter 25 μm, basis weight 40 g / m 2 ) made of resin fibers, the content Wf of
上記2種類の成形方法で成形したそれぞれのペレットについて、測定結果を図4に示す。図中横軸は竹繊維の含有率を目標値に対する百分率で表したものである。例えば、横軸の100という数値は、目標値に対して100%の値であることを意味しており、この例では、含有率がWf=50%であることを示している。また、図中の縦軸は特定含有率の全ペレット(この例では、200個)に対する発生頻度を表す。これを見ると、従来方法で成形されたペレットにおける含有率Wf(図中点線で表されている)の平均は目標値であるWf=50%を大きく下回っている。加えて、その分布も非常に広範に亘っており、含有率Wfのばらつきが大きい。これは、ペレット成形時、竹繊維がホッパ内に相当量残留し、あるいはサイドフィーダ側から投入した際、繊維表面のすべりが悪く押出し機内に送り込めなかった竹繊維が多く存在したことが原因と考えられる。 FIG. 4 shows the measurement results for each of the pellets molded by the two types of molding methods. The horizontal axis in the figure represents the bamboo fiber content as a percentage of the target value. For example, a numerical value of 100 on the horizontal axis means that the value is 100% with respect to the target value, and in this example, the content is Wf = 50%. Moreover, the vertical axis | shaft in a figure represents the generation frequency with respect to all the pellets (200 pieces in this example) of a specific content rate. When this is seen, the average of the content rate Wf (represented by the dotted line in the figure) in the pellets molded by the conventional method is far below the target value Wf = 50%. In addition, the distribution is very wide, and the variation in the content rate Wf is large. This is because a considerable amount of bamboo fiber remained in the hopper during pellet molding, or there was a lot of bamboo fiber that could not be fed into the extruder due to poor fiber surface slip when injected from the side feeder side. Conceivable.
これに対して、本発明に係る成形方法で成形されたペレットにおける含有率Wf(図中実線で表されている)の平均は目標値にほぼ一致し、かつその分布幅も従来品に比べて格段に小さくなることが確認された。 On the other hand, the average of the content rate Wf (represented by the solid line in the figure) in the pellets molded by the molding method according to the present invention substantially coincides with the target value, and the distribution width thereof is also larger than that of the conventional product. It was confirmed that it was much smaller.
次に、母材としてペレット状のポリプロピレンを、強化材として竹繊維をそれぞれ用い、ニーダでペレット材料を混練した後、一軸混練押出し機で成形した場合(従来方法)と、シート状部材としてポリプロピレン製樹脂繊維からなる長繊維不織布(繊維径25μm、目付40g/m2)を用いて、本発明方法で成形した場合のペレットとについて、各ペレット中の竹繊維長をそれぞれ測定した。なお、何れのペレットについても、製造時の加工温度を200℃とした。また、目標とする含有率はWf=65%とした。竹繊維としては、直径0.125〜0.25mm、平均繊維長17mmのものを使用した。 Next, when pelletized polypropylene is used as the base material and bamboo fiber is used as the reinforcing material, the pellet material is kneaded with a kneader and then molded with a uniaxial kneading extruder (conventional method), and the sheet-like member is made of polypropylene. Bamboo fiber length in each pellet was measured for pellets formed by the method of the present invention using a long fiber nonwoven fabric (fiber diameter 25 μm, basis weight 40 g / m 2 ) made of resin fibers. In addition, about any pellet, the processing temperature at the time of manufacture was 200 degreeC. Moreover, the target content rate was set to Wf = 65%. Bamboo fibers having a diameter of 0.125 to 0.25 mm and an average fiber length of 17 mm were used.
その結果、従来の方法で成形されたペレットでも、目標とするWf=65%の含有率は達成できたが、図5に示すように、ペレット中の竹繊維長(図中点線で表されている)は、その全てが2mm以下と非常に短くなった。加えて、ニーダ内および押出機内で200℃以上の熱履歴を受けたため、竹繊維に生じた熱劣化も大きくなった。 As a result, even with the pellets molded by the conventional method, the target content of Wf = 65% could be achieved, but as shown in FIG. 5, the bamboo fiber length in the pellet (represented by the dotted line in the figure) All of which were very short, 2 mm or less. In addition, since the thermal history of 200 ° C. or higher was received in the kneader and the extruder, the thermal deterioration generated in the bamboo fiber was also increased.
これに対して、本発明方法で成形したペレットでは、竹繊維の繊維長(図中実線で表されている)は、成形前の竹繊維長に比べて短くなるが、従来の方法と異なり、2mm以上の繊維長を有する竹繊維を多く含んでおり、繊維の折損が抑制されていることが確認された。 On the other hand, in the pellet molded by the method of the present invention, the fiber length of the bamboo fiber (represented by the solid line in the figure) is shorter than the bamboo fiber length before molding, but unlike the conventional method, Many bamboo fibers having a fiber length of 2 mm or more were contained, and it was confirmed that fiber breakage was suppressed.
また、材料組成を異ならせて上記成形方法で成形した2種類のペレット(実施例1、実施例2)、および上記従来の成形方法で成形したペレット(比較例)から、射出成形機(日本製鋼所社製:JSW J200A)を用いて、成形温度200℃(金型温度60℃)で物性測定用試験片(JIS規格準拠)を成形し、各試験片について評価試験(曲げ試験、衝撃試験)を行った。 Further, an injection molding machine (Nippon Steel) was produced from two types of pellets (Example 1 and Example 2) molded by the above molding method with different material compositions and pellets (Comparative Example) molded by the above conventional molding method. A test piece for measuring physical properties (compliant with JIS standard) is molded at a molding temperature of 200 ° C. (die temperature of 60 ° C.) using JSW J200A), and an evaluation test (bending test, impact test) for each test piece. Went.
実施例1は、シート状部材としてポリプロピレン製樹脂繊維からなる長繊維不織布(繊維径25μm、目付40g/m2)を、強化材に竹繊維を使用したものであり、Wf=65%である。実施例2は、シート状部材として、高融点樹脂としてのポリエチレンテレフタレートを芯部に配し、低融点樹脂としてのポリプロピレンを鞘部に配した複合繊維で構成された不織布(ポリプロピレン:ポリエチレンテレフタレート=7:3<重量比>、繊維径25μm、目付40g/m2)を使用した点で実施例1と異なる。その他の事項は実施例1に準拠して作成した。また、比較例は、母材としてペレット状のポリプロピレンを、強化材として竹繊維を使用し、二軸混練押出し機で成形したペレットを用いた。 In Example 1, a long fiber nonwoven fabric (fiber diameter 25 μm, basis weight 40 g / m 2 ) made of polypropylene resin fibers is used as a sheet-like member, and bamboo fiber is used as a reinforcing material, and Wf = 65%. Example 2 is a non-woven fabric (polypropylene: polyethylene terephthalate = 7) that is composed of a composite fiber in which polyethylene terephthalate as a high melting point resin is arranged in the core and polypropylene as a low melting point resin is arranged in the sheath as a sheet-like member. : 3 <weight ratio>, fiber diameter 25 μm, basis weight 40 g / m 2 ). Other matters were prepared in accordance with Example 1. Moreover, the comparative example used the pellet-shaped polypropylene as a base material, and the bamboo fiber as a reinforcing material, and used the pellet shape | molded with the biaxial kneading extruder.
試験結果を図6に示す。図6より、本発明の方法で成形されたペレットによれば、従来方法のペレットより良好な曲げ特性を示し、また、高融点樹脂を繊維状としたシート状部材を用い、高融点樹脂が溶融しない成形温度で成形することで、この高融点樹脂が強化材として働き、衝撃強度が向上することが分かった。 The test results are shown in FIG. As shown in FIG. 6, according to the pellets molded by the method of the present invention, the bending property is better than that of the conventional pellets, and the high melting point resin is melted by using a sheet-like member in which the high melting point resin is fibrous. It was found that by molding at a molding temperature that does not, this high melting point resin acts as a reinforcing material and the impact strength is improved.
1 シート状部材
1a 湾曲部
1b 両側
2 竹繊維(強化材)
3 複合体
4 押出し機
4a ホッパ
4b スクリュー
4c 加熱ユニット
4d シリンダ
4e 駆動装置
4f ダイス
5 収容部
Wf 含有率
DESCRIPTION OF
3 Composite 4
Claims (3)
前記熱可塑性樹脂からなるシート状部材で強化材を内部に保持した複合体を形成し、この複合体を押出し機に供給して成形することを特徴とし、かつ、
前記複合体が、強化材を収容するための収容部をシート状部材で区画形成されたものであり、前記収容部が、シート状部材をロール状に巻き込んで形成されたものである樹脂組成物の製造方法。 When manufacturing a resin composition in which a reinforcing material is blended with a thermoplastic resin as a base material,
Forming a composite body in which a reinforcing material is held inside by a sheet-like member made of the thermoplastic resin, supplying the composite body to an extruder, and molding , and
A resin composition in which the composite body is formed by partitioning a housing portion for housing a reinforcing material with a sheet-like member, and the housing portion is formed by winding the sheet-like member into a roll shape . Manufacturing method.
前記熱可塑性樹脂からなるシート状部材で強化材を内部に保持した複合材を形成し、この複合体を押出し機に供給して成形することを特徴とし、かつ、
前記複合体が、強化材を収容するための収容部をシート状部材で区画形成されたものであり、前記収容部が、シート状部材を湾曲させ、この湾曲部の両側同士を接合することにより形成されたものである樹脂組成物の製造方法。 When manufacturing a resin composition in which a reinforcing material is blended with a thermoplastic resin as a base material,
Forming a composite material in which a reinforcing material is held inside by a sheet-like member made of the thermoplastic resin, supplying the composite material to an extruder, and molding, and
The composite body is formed by partitioning a housing portion for housing a reinforcing material with a sheet-like member, and the housing portion curves the sheet-like member and joins both sides of the curved portion. The manufacturing method of the resin composition which is formed .
前記熱可塑性樹脂からなるシート状部材で強化材を内部に保持した複合材を形成し、この複合体を押出し機に供給して成形することを特徴とし、かつ、
前記複合体が、強化材を収容するための収容部をシート状部材で区画形成されたものであり、前記収容部が、二つのシート状部材を重ね合わせ、その両側でシート状部材同士を接合することにより形成されたものである樹脂組成物の製造方法。 When manufacturing a resin composition in which a reinforcing material is blended with a thermoplastic resin as a base material,
Forming a composite material in which a reinforcing material is held inside by a sheet-like member made of the thermoplastic resin, supplying the composite material to an extruder, and molding, and
The composite body is formed by partitioning a storage portion for storing a reinforcing material with a sheet-like member, and the storage portion overlaps two sheet-like members and joins the sheet-like members on both sides thereof. The manufacturing method of the resin composition which is formed by doing .
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