JP7426450B1 - ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高濃度のガラス繊維を配合したガラス繊維強化ポリアミド系樹脂組成物を、ストランド切れを抑制し、連続安定生産を可能とし、良好なペレット形状を保持したペレットとして製造する、ガラス繊維強化ポリアミド系樹脂組成物の製造方法を提供する。【解決手段】(A)ポリアミド樹脂20~70質量%、(B)ガラス繊維10~75%質量%、(C)その他の強化材0~40質量%、及び(D)その他のポリマー又は添加剤0~30質量%(各成分の合計は100質量%)からなるガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物を、二軸押出機で製造する方法であって、横方向平ダイ25の中央のダイ穴31からのストランドの温度が310℃~360℃であり、横方向平ダイの端のダイ穴32、33からのストランドの温度が、中央のダイ穴からのストランドの温度より4~14℃低いことを特徴とする、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法。【選択図】図2

Description

本発明は、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法に関し、詳しくは、二軸押出機を用いて、高濃度のガラス繊維やその他の強化材を配合したガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物を、ストランド切れを抑制し、連続安定生産を可能とし、生産性を高く、良好なペレット形状を保持したペレットとして、製造する方法に関する。
ナイロンMXD6、ナイロン6、ナイロン66等に代表されるポリアミド樹脂は、射出成形用を中心として、各種、機械部品および自動車部品などに広く使用されている。特にガラス繊維を高い含量で配合したガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、機械的強度、耐熱性、耐薬品性等に優れ、自動車分野や機械機器分野等の部品として利用されている。
特許文献1には、(1)脂肪族ポリアミド(a1)と芳香族成分を含むポリアミド(a2)から構成されるポリアミド樹脂(A)と、断面積が1.5~5.0×10-6cmのガラス繊維(B)を含有するガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物であって、ポリアミド樹脂(A)とガラス繊維(B)の重量比(A):(B)が20:80~35:65となるガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物が記載されている。
然しながら、ガラス繊維やその他の強化材を高濃度で配合したポリアミド樹脂組成物は、二軸押出機で生産中、ダイから押し出す際にストランド破断が発生しやすい。ストランドが破断すると、隣接するストランドにそれが接触し、隣接するストランドも破断したりする。そして破断したストランドを再度ペレタイザーに入れ直す作業や、ストランドの整流作業が発生し、生産性が著しく低下する。また破断したストランドはペレタイザーに入れる際に、ストランド同士が重なり、ストランドの流れが乱れ、長ペレットが発生しやすい。また高濃度化によりストランドの切れも悪くなり、ペレットの断面が鋭利でなく、切粉の発生も多くなる。この傾向はガラス繊維や他の強化材が高濃度になるほど顕著となる。長ペレットや切粉は射出成形機での成形の際に可塑化不良が発生し易く、計量時間が長くなり、射出成形機が停止したり、生産性が低下したりする。特に、ガラス繊維とそれ以外の強化材の含有量が30質量%を超えるとこの現象が顕著となり、40質量%を超えると更に、また50質量%を超えると特に顕著となる。
国際公開WO2014/171363号
本発明の課題(目的)は、ガラス繊維やその他の強化材を高濃度で配合したガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物を二軸押出機で生産する際に、ダイから出たストランドの破断を抑制し、連続安定生産を可能とし、長ペレットの発生を抑制することにある。
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、ガラス繊維を10~75質量%、その他の強化材を0~40質量%という高含量で含有するポリアミド樹脂組成物を二軸押出機で製造する場合、樹脂組成物の粘度は高粘度となるが、これを400~2000Pa・sの剪断粘度(280℃、剪断速度91/sec)とし、且つ、ストランド温度を特定の温度とし、また、ダイ中央のストランドに対するダイ端のストランドの温度を4~14℃低くすることにより、ストランド破断を抑制し、連続安定生産を可能とし、長ペレットの発生を大幅に抑制できることを見出し、本発明に到達した。
また、その際、ダイホルダの温度は250~350℃と高い温度とすることが好ましいこと、また、ダイ内の樹脂圧を2.0~9.0MPaとすることが好ましいことを見出した。
本発明は以下のガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法に関する。
1.(A)ポリアミド樹脂20~70質量%、(B)ガラス繊維10~75質量%、(C)その他の強化材0~40質量%、及び(D)その他のポリマー又は添加剤0~30質量%(各成分の合計は100質量%)からなるガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物を二軸押出機で製造する方法であって、該ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の温度280℃、剪断速度91/secの剪断粘度が400~2000Pa・sであり、
二軸押出機の先端のダイホルダに備え付けられた横方向平ダイからストランドを押し出す際、平ダイの中央のダイ穴からのストランドの温度が310℃~360℃であり、平ダイの端のダイ穴からのストランドの温度が、平ダイ中央のダイ穴からのストランドの温度より4~14℃低いことを特徴とするガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法。2.平ダイから出るときのダイ内の樹脂圧が2.0~9.0MPaとなるように押し出す上記1に記載の製造方法。
3.ダイホルダの温度が250~350℃である上記1に記載の製造方法。
4.(A)ポリアミド樹脂が、ナイロンMXD6、ナイロン6、ナイロン66のうちの1乃至3種からなる上記1に記載の製造方法。
5.(B)ガラス繊維及び(C)その他の強化材の含有量の合計が30質量%以上である上記1に記載の製造方法。
本発明の製造方法によれば、ガラス繊維やその他の強化材を高濃度で含有するガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物(ペレット)を、ストランド破断を抑制し、連続安定生産を可能とし、良好なペレット形状で、製造することができる。
本発明で使用される二軸押出機からペレタイザーに至る工程の一例を示す概念図である。 本発明で使用される二軸押出機のダイ部の一例を示す図である。 本発明で使用される横方向平ダイ等の一例を示す断面図である。 本発明で使用される横方向平ダイの他の例を示す断面図である。 本発明で使用される横方向平ダイの他の例を示す断面図である。 実施例又は比較例で使用した押出機のスクリュー構成の概念図である。
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。なお、本明細書において、「~」は、その前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本発明の製造方法では、(A)ポリアミド樹脂20~70質量%、(B)ガラス繊維10~75質量%、(C)その他の強化材0~40質量%、及び(D)その他のポリマー又は添加剤0~30質量%(各成分の合計は100質量%)からなるガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物を二軸押出機で製造する。
本発明で使用する押出機は、ベント式二軸押出機であり、好ましくは噛合い型同方向回転二軸スクリュー押出機で、バレル内部に同方向に回転する2本のスクリューを有し、そのスクリュー途中には、複数枚のニーディングディスクによって構成される混練部が相互に噛み合う形態で設けられているものが好ましい。
ベント式二軸押出機は、図1に示すように、主原料ホッパー1、開放ベント2、サイドフィードホッパー3、減圧ベント4を備えたシリンダーにフランジ6を介してダイホルダ8を先端に有する。シリンダー内にあるスクリューは、スクリュー接続部14とギアボックス15を介してモーター16により駆動され、回転する。
(A)ポリアミド樹脂と(D)その他のポリマーまたは添加剤は、主原料ホッパー1から供給し、第1混練部で混練する(第1工程)。(B)ガラス繊維は、通常、第1混練部の下流部にあるサイドフィードホッパー3からサイドフィードされ、第2混練部で混練される(第2工程)。(C)その他の強化材はホッパー1から供給しても、(B)ガラス繊維と同じくサイドフィードホッパー3から供給してもよい。また別の場所から供給してもよい。
次いで、第2混練部の下流部でベント4を減圧にして脱揮し昇圧し、ダイホルダ8に備え付けられたダイから押し出す(第3工程)。そして、ダイから出たストランド10は水冷し、ペレタイザー11でカット(第4工程)し、樹脂組成物のペレット12が得られる。
第1工程では、(A)ポリアミド樹脂と(D)その他のポリマーまたは添加剤を、主原料ホッパー1から押出機内に供給してスクリューで加熱、混練して溶融化させる。スクリュー途中には、複数枚のニーディングディスクによって構成される第1混練部が構成される。第1混練部は、(A)ポリアミド樹脂と(D)その他のポリマーまたは添加剤を入れた後に混練する混練部であり、(B)ガラス繊維が入る前までの混練部を意味する。そのスクリュー構成は、Rニーディングディスク、Nニーディングディスク、Lニーディングディスク、Lスクリュー、シールリング、ミキシングスクリュー、またはロータスクリューのうちの2種以上を組み合わせて構成することが好ましく、長さは4.0~9.0D(Dはシリンダー径)とすることが好ましい。第1混練部は、(A)ポリアミド樹脂と(D)その他のポリマーまたは添加剤を入れた後に混練する混練部であり、(B)ガラス繊維が入る前までの混練部である。
この第1混練部は一つに纏められていてもよいし、複数に分割されていてもよい。即ち、第1混練部も分割し、その間に送りのスクリューを入れてもよい。分割した場合も合計の混練部長さを4.0~9.0Dの範囲にすることが好ましい。
Rニーディングディスク(以下、Rと称することもある。)は順送りニーディングディスクエレメントであり、通常羽根が2枚以上で、その羽根ねじれ角度θは10度から75度であることが好ましい。このように羽根を所定角度ずらして設置していくことにより擬似スクリュー構造を形成し樹脂を送り方向に送り出しつつ強い剪断力を加え、混練を行うゾーンとなる。
Lニーディングディスク(以下、Lと称することもある。)は逆送りニーディングディスクエレメントであり、通常羽根が2枚以上で、かつ羽のねじれ角度θが-10度から-75度であることが好ましい。逆送りニーディングディスクエレメントは、送られてくる樹脂を堰止めたり、送られてくる樹脂を送り戻す方向に働く昇圧能力のあるエレメントであり、混練を促進するエレメントの下流側に設けることにより樹脂を堰きとめ、強力な混練効果を発揮させるものである。
Nニーディングディスク(以下、Nと称することもある。)は、直交ニーディングディスクエレメントであり、通常羽根が2枚以上で、かつ羽根のねじれ角度θが75度から105度である。羽根が略90度ずらして設置されているため樹脂を送り出す力は弱いが混練力は強い。
Lスクリューは逆送りスクリューであり、シールリングはシールリング部の各隙間によって上流部の流れを制限するものであり、ミキシングスクリューはスクリューの山(フライト部)を切り欠いたスクリューエレメントであり、ロータスクリューは1条または複数の条が外周面上に設けられたスクリューエレメントである。
これらの中では、Rニーディングディスク、Nニーディングディスク、Lニーディングディスクが好ましく、これらを複数組み合わせた構成とすることが好ましい。
第1工程の第1混練部のスクリュー構成は、混練を促進するエレメントを上流側に、昇圧能力のあるエレメントを下流側に配置されることが好ましい。したがって、第1混練部では、上流側からR、N及びLから選ばれる2種以上を、R→N→Lの順で配置するのが好ましく、各R、N及びLは複数個配置することも好ましい。特に上流にR、次いで複数個のN、そのあとにLを配置する構成が好ましい。
第1混練部のスクリュー長さは、シリンダー径をDとすると、4.0~9.0Dの範囲にすることが好ましく、このようなスクリュー長さとすることで、(A)ポリアミド樹脂の溶融可塑化は十分となり、樹脂組成物の分解の発生も抑止することができる。第1混練部のスクリュー長さが4.0Dより短いと、剪断不足により樹脂の溶融可塑化が不十分となりやすく、9.0Dを超えると過剰混練により局部的な樹脂組成物の分解が進行する傾向にあり、組成物の機械物性が劣ることになりやすい。
第1工程で(A)ポリアミド樹脂の混練溶融後は、開放ベント2によりベントすることが好ましい。開放ベント2の下流にはシールリングを設けることが好ましい。
第2工程では、上記した第1工程後に、(B)ガラス繊維を、第1混練部の下流部にあるサイドフィードホッパー3からサイドフィードし、(B)ガラス繊維と溶融化した(A)ポリアミド樹脂とを第2混練部で混練する。
第2混練部は、(B)ガラス繊維が入り、それを開繊し混練する混練部を意味する。第2混練部のスクリュー構成は、Rニーディングディスク、Nニーディングディスク、Lニーディングディスク、Lスクリュー、シールリング、ミキシングスクリューのうち1種または2種以上を組み合わせた構成とすることが好ましく、このようなスクリュー構成で混練すると(B)ガラス繊維の開繊と分散が十分となりやすい。上記の中でも、ミキシングスクリュー、特に順送り切欠き型ミキシングスクリュー、逆送り切欠き型ミキシングスクリューを少なくとも有する構成とすることが好ましい。
第2混練部のスクリュー長さは、2.5~5.0Dの範囲にすることが好ましい。この第2混練部は、1つに纏められていてもよいし、複数に分割されていてもよい。即ち、第2混練部を分割しその間に送りのスクリューを入れてもよい。いずれの構成でも合計の混練部長さを2.5~5.0Dの範囲にすることが好ましい。第2混練部のスクリュー長さをこのようにすることで(B)ガラス繊維の開繊と分散が良好となり、樹脂組成物の強度が向上しやすい。
(C)ガラス繊維以外の強化材は、前記したように、(A)ポリアミド樹脂と同じホッパー1から入れてもよいし、(B)ガラス繊維と同じ場所から押出機に入れてもよい。また、第1混練部を分割し、分割した途中から入れてもよいし、第2混練部を分割し、その分割した途中から入れても構わない。然しながら、(A)ポリアミド樹脂との界面密着性を高めるためには(A)ポリアミド樹脂と同じ場所から入れることが好ましい。
第2工程でのシリンダー設定温度は、通常は270℃程度で運転することが一般的であるが、本発明の方法では、150~250℃と通常より低い温度とすることが好ましい。この第2混練部は(B)ガラス繊維が入り、(A)ポリアミド樹脂と(D)その他のポリマーまたは添加剤と混練される工程であり、樹脂温度が上昇しやすい。この部分のシリンダー温度を150~250℃という通常より低い温度範囲にすることにより、ダイホルダ8から出たときのストランド10の破断を抑制するのに効果的である。150℃より低いと樹脂の粘度が高くなりやすく、(B)ガラス繊維への含侵がうまくいかず、混練が不均一になり、ストランドが切れ易くなりやすい。一方、250℃より高いと樹脂の温度が高くなりやすく、熱分解ガスが発生しやすく、ストランドが切れやすくなりやすい。第2工程での樹脂温度(シリンダー温度)は、より好ましくは160℃以上、240℃以下である。
二軸押出機のスクリュー回転数は250~800rpmが好ましく、300~700rpmがより好ましい。また吐出量は押出機のシリンダー径が47mmの日本製鋼所社製「TEX44αIII」の場合では200~650kg/hが好ましく、250~630kg/hがより好ましい。サイズの異なる押出機ではシリンダー径比の2.5乗に比例した吐出量が好ましい範囲となる。
第2工程の後、第3工程で、第2混練部の下流部で減圧ベント4を減圧にして脱揮し昇圧し、ダイホルダ8に備え付けられたダイから押し出す。減圧ベント4での減圧脱揮する際の真空度は-0.097MPa~-0.07MPaとすることが好ましい。ここで、真空度はゲージ圧を意味する。
第3工程では、スクリュー先端で昇圧し、ダイからストランドとして押し出す。押し出すときのダイ内の樹脂圧は2.0~9.0MPaとなるようにすることが好ましい。
ダイ内の樹脂圧(ダイ圧ともいう)とは、スクリュー先端部の位置の樹脂圧のことである。この位置の圧力が最も高い。通常この位置に樹脂圧計7が設置され、圧力が経時的に測定できる。このダイ内の樹脂圧は2.0MPa以上9.0MPa以下とすることが好ましい。(B)ガラス繊維は通常フィード時は束状であり、ダイ内の樹脂圧を2.0MPa以上9.0MPa以下とすることにより、樹脂と一緒に混練され、適正な圧力が加わることで、(B)ガラス繊維束の中に樹脂が含侵し易くなり、均一な混練が可能となり、ストランド切れの発生を抑制しやすくなる。2.0MPa未満であれば、樹脂と(B)ガラス繊維の混練状態に不均一が発生し、ストランドがダイから出た際にストランドが破断しやすい。(B)ガラス繊維は通常フィード時は束状であり、樹脂と一緒に混練され、圧力が加わることで、(B)ガラス繊維束の中に樹脂が含侵し易くなり、均一な混練が可能となる。より好ましいダイ内の樹脂圧は2.5Mpa以上であり、更に好ましくは3.0MPa以上である。また、一方、樹脂圧が高すぎると、スクリュー先端での滞留域が長くなり、熱分解によりガスが発生し易くなり、ダイからストランドが出た際にガスによりストランドが破断し易くなる。より好ましい樹脂圧は8.0MPa以下であり、更に好ましくは7.0MPa以下である。
ダイホルダ8の温度は、通常より高い温度とすることが好ましく、250℃以上、350℃以下が好ましい。このような温度とすることでストランド切れを抑制しやすくなる。250℃未満だと、ダイの温度は当該樹脂組成物の樹脂温度より低く、ダイ両端のストランド温度は中央のストランドより低くなる。そのためにストランド間で粘度の違いが発生し、ストランドが切れやすくなる。ダイホルダ8の温度は、より好ましくは260℃以上、中でも270℃以上、280℃以上、更に好ましくは290℃以上である。350℃を超えると、ダイ内部の熱滞留により、ガスが発生し易くなり、やはりストランドが切れやすくなる。ダイホルダ8の温度は、より好ましくは340℃以下、更に好ましくは330℃以下である。
押出機のシリンダー、およびダイホルダ8には熱電対5やダイホルダ熱電対9が挿し込まれていて、シリンダーとダイホルダの温度を測定できるようになっている。更にシリンダーやダイホルダにはヒーターが組み込まれていて、温度制御できるようになっている。シリンダーの温度やダイホルダの温度とは、挿し込まれた熱電対により測定された温度である。
本発明の方法では、二軸押出機の先端のダイホルダ8に横方向平ダイを設け、これからストランドを押し出す際、横方向平ダイの中央のダイ穴から押し出されるストランドの温度は310~360℃とし、横方向平ダイの端のダイ穴から押し出されるストランドの温度が平ダイ中央のダイ穴からのストランド温度より4~14℃低くする。
図2は、本発明で使用される二軸押出機のダイ部の一例を示す図であり、ダイ部をその底面に平行な面で切断したときの断面図である。
二軸押出機のスクリュー21から、溶融したポリアミド樹脂組成物はダイ部に送り込まれる。ダイ部は、ブレーカープレート23(あるいはリングプレート)、ダイホルダ8、フランジ6、マニホールド部24、横方向平ダイ25から構成される。場合によりダイホルダはダイプレート、フランジはヒンジプレートと呼ばれることもある。このフランジ6(あるいはヒンジプレート)とダイホルダ8(あるいはダイプレート)を合わせて、一般にダイヘッドと呼ばれている。
ブレーカープレート23内にはスクリーンメッシュを装着することができる。
ブレーカープレート23には、所望の径d、ランド長Lの穴が所望の数で設けられる。特にスクリーンメッシュを使用しない場合は、リング状のプレートであるリングプレート23を設置するのが普通である。本願の実施例、比較例ではリングプレートを設置した。このブレーカープレートやリングプレートにより樹脂漏れを防ぐことができる。
横方向平ダイとは、横方向に並んだダイ穴を有するダイのことである。例えば、図3(a)にあるような横1列に並んだ複数のダイ穴31、32、33を有するダイ、あるいは、図3(b)にあるように千鳥状に横方向に複数のダイ穴31、32、33が並んだダイ、あるいは、図4(d)のように上下2列に横方向にダイ穴31、32、33が並んだダイを意味する。また、図5(a)、(b)に示すようなダイの全体形状が丸くても、マニホールド部24からのダイ穴31、32、33が横方向に並んだダイも横方向平ダイに含まれ、本発明における好ましい実施態様の例として挙げられる。
上下2列に横方向に並ぶ場合は、図4(d)にあるように、端部のダイ穴32、33は上ダイ穴の下側に、下ダイ穴の上側に配置されることが多い。これは横方向平ダイ25の中で上下2列の間に分離板34を設け、上下に樹脂流路を分けた場合、このような配置となる。
その他、図4(e)のように、横方向にランダムにダイ穴が配置される場合もある。その場合はダイの左右端のダイ穴32、33が端部のダイ穴、ダイの正面から見たときの幾何学的中央に一番近いダイ穴31がダイ中央のダイ穴となる。横方向平ダイ25は、樹脂がダイホルダの中で横方向に流路が広がるマニホールド部24の先端に位置するのが一般的であり、横方向に並んだダイ穴を有するダイのことである。
押出ダイの形状は特に制限はなく、公知のものが使用される。ダイ穴の径dは所望するペレットの寸法にもよるが、通常2~5mm、好ましくは3~4mm程度である。
各ダイ穴の径dは全てが同じ径である必要はなく、ダイ穴のランド長Lも同じ長さである必要はなく、ダイ穴毎に径dやランド長Lを変えても構わない。
ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物ペレットを生産する場合は、この横方向平ダイを使用することが、生産性を向上する上で有利である。これ以外に図3(c)に示すようないわゆる丸ダイ、つまり、ダイ穴が円周上に配置したダイもあるが、高吐出を狙った場合はダイ穴の数が多くなる。そうすると、円周の直径が大きくなり、円周の上のダイ穴から出たストランドは水槽までの距離が長くなり、不安定化し、ストランドが簡単に切れるようになる。このように生産性向上のためには横方向平ダイが安定生産に有利となる。ダイ穴が横方向に並ぶのではなく、円周上に配置したダイは本発明の範囲外となる。
然しながら、横方向平ダイの場合、端部のダイ穴32、33からのストランドが、内側のダイ穴31からのストランドより切れやすくなる。端部のダイ穴32、33から出たストランドはダイ中央から見て、外側へ屈曲し易くなる。カーリングといわれる現象で、端部のダイ穴32、33から出たストランドは、外側に回りながら、螺旋(カーリング)を描こうとする。このカーリングにより、端部のダイ穴からのストランドは切れやすくなる。これはガラス繊維やその他の強化材が高濃度になる程、顕著となる。
このカーリングの原因は明らかでないが、端部のダイ穴32、33はダイホルダの壁面からの影響を受け易い。樹脂とダイホルダの壁面での摩擦力が残留応力として残り、外側に屈曲する(カーリング)現象を引き起こすと考えられる。本発明では、中央のダイ穴からのストランドの温度を310~360℃とし、ダイ中央と端部ダイからのストランドに4~14℃の温度差を敢えてつけることにより、端部のストランド切れを無くすこと、或いは極力少なくすること、そして、全てのストランドのストランド切れを抑制することができる。
ダイ中央のストランド温度とは、ダイを正面から見たときの幾何学的中心に一番近いダイ穴31から出た直後のストランド温度のことである。横方向に等間隔で並んだダイでダイ穴の本数が奇数であれば、ダイ中央のダイ穴、偶数であればダイ中央の2本のストランドの温度の平均値のことで、ダイから出た直後の温度である。
このダイ中央のストランド温度は熱電対を接触させ直接的に測定することができる。また、赤外線温度測定器により測定することもできる。このダイ中央のストランド温度は、ダイの中の樹脂温度に近いと考えられる。
ダイ端部のストランドの温度とは、ダイに向かって、左右ダイ両端32、33の各1本のストランド温度である。左右のストランドの温度が異なる場合にはその平均値とする。同じく、ダイから出た直後のストランド温度である。ダイ端部のストランドの温度は、ダイホルダ、フランジ、ダイの温度の影響を受けやすい。然しながら、ダイホルダ、フランジ、ダイは押出機毎に変わるために、それらの温度と、端部のストランド温度の関係は一律には決まらない。
ダイ中央のストランドの温度からダイ両端のストランドの温度を引いた温度(ΔT)は4℃以上14℃以下とする。ΔTをこのようにすることで、端部のストランド切れを無くし、全てのストランドのストランド切れを抑制することができる。ΔTが4℃未満であれば、ストランドの温度が高いため、端部のストランドの弾性回復力が低下し、カーリングにより破断し易くなる(カーリングからの弾性回復力が弱い)。一方、ΔTが14℃より大きければ、カーリングを起こす力そのものが強くなり、カーリングにより破断する。ΔTを4℃以上14℃以下に調整するには、例えば、ダイホルダの温度をダイ内の樹脂温度より少し低く設定することで可能である。
好ましいΔTは5℃以上、更に好ましくは6℃以上であり、好ましくは13℃以下、より好ましくは12℃以下である。
ダイ中央からのストランドの温度は310℃以上、360℃以下でなくてはならない。このような温度とすることにより、樹脂組成物の樹脂分がガラス繊維束への含侵が良好となり、上記したΔTとすることにより、ストランド切れを無くすことができる。310℃未満だと、樹脂組成物の樹脂分の粘度が高く、ガラス繊維束への含侵が悪く、束状の繊維が残り、ダイから出たときにストランドに応力集中点ができ簡単に破断する。好ましいダイ中央からのストランドの温度は315℃以上、更に好ましくは320℃以上である。一方、360℃を超える温度であると、(A)ポリアミド樹脂が熱分解し、ガスが発生し、ダイから出たときにガスにより容易にストランドが断線する。また複数種のポリアミド樹脂を使用した場合には、アミド交換反応が進行し、物性が低下し易い。ダイ中央からのストランドの温度は、好ましくは355℃以下、更に好ましくは350℃以下である。
そして、第4工程では、ダイから出たストランド10を水冷し、ペレタイザー11でカットする.ストランドカットするときのストランド温度は100℃以上160℃以下が好ましい。このような温度とすることにより、切粉の発生や不良形状のペレット発生を抑えやすくなる。100℃未満だと、ストランドが硬く、ペレタイザーでカットする際に切粉が発生しやすい。それにより、射出成形等の成形時に可塑化が不安定となりやすい。160℃を超えると、カットしたペレットの楕円柱状の扁平率が大きくなり、これによっても可塑化不良となる場合がある。ストランドカットするときのストランド温度は、より好ましくは110℃以上150℃以下である。
(B)ガラス繊維や(C)その他の強化材を高濃度で配合したガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、ダイから出てから冷却、ストランドカットの前までに破断しやすい。樹脂成分が少なく、粘弾性的性質が弱くなり、ストランドの靭性が失われ、脆く、切れやすくなる。またガラス繊維の量が多いため、開繊性の悪い繊維束が発生しやすい。開繊性の悪い繊維束はストランド引き(延伸)に対して破断の開始点となりやすい。更に、繊維束への樹脂の充填が少ない(ガラス繊維束への樹脂含侵不足)とその部分が破断の開始点となる場合もある。そしてガラス繊維やその他の強化材が高濃度のために、樹脂の粘度が高くなり、樹脂温度が上昇しやすい。それにより熱分解ガスが発生し、ダイから出たときにストランドが切れる原因となる。このようにストランド靭性の低下、ガラス繊維束の開繊不足、ガラス繊維束への樹脂の含侵不足、ガス発生などにより、ストランドを安定的にカットすることは困難となる。ストランドが切れると、人手によりそのストランドをペレタイザーに再度入れる必要がある。その時に全体のストランドの流れが乱れ、カッターに対してストランドが斜め方向に入り、長ペレットが発生しやすい。そしてガラス繊維が高濃度で、ストランドが硬いためにペレタイザーによるカット面が鋭利にならず、鈍くなり、切粉が発生する。切粉の発生を抑制するためにはストランドカット温度を上げることが必要である。それにより鋭利に切れ、切粉は減少する。然しストランドカット温度を上げ過ぎると、ストランドが柔らかくなり、ペレタイザーの引き取りロールにより押しつぶされて、楕円柱状のペレットの偏心率が大きくなる。これらの長ペレットや切粉が多く、扁平率が大きくなるほど、ペレットを用いて射出成形する際の可塑化不良を引き起こしやすく、生産性の低下をきたす。長ペレット(通常、ペレットの長さの2倍以上)の数は1kg中に3個未満が好ましい。切粉は全質量(ペレット+切粉)のうち300質量ppm以下が好ましい。また扁平率(長軸/単軸)は1.30以下が好ましい。
ストランド10は、引き取りローラーによって引き取られ、水と接触され、冷却される。水との接触は、冷却水槽13に溜められた水中を搬送されるようにして冷却されてもよいし、ストランド10に水をかけて水と接触させて冷却してもよく、メッシュベルトコンベアでストランドを引き、そこに放水装置にて水をかける方法でもよい。ストランドがダイから押し出されてから水冷却、あるいは水に入るまでの時間は短い方がよい。通常は、ダイから押し出されてから1秒以内に水中に入るのがよい。
冷却されたストランドは、引き取りローラーによりペレタイザーに送られ、カッティングされて、ペレットとされる。
本発明の方法において、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の280℃、91/secでの剪断粘度は400Pa・s以上2000Pa・s以下とする。400~2000Pa・sの範囲とし、前記した各工程と組み合わせることで、ストランド破断を抑制し、連続安定生産を可能とする。400Pa・sを下回ると、ストランドの弾性性質が弱く、ストランドは破断しやすい。また、2000Pa・sを超えると、剪断発熱が大きくなり、樹脂温度が上昇し、熱分解し、ストランドは簡単に破断する。より好ましい範囲は500Pa・s以上、1700Pa・s以下、更に好ましい範囲は600Pa・s以上であり、好ましくは1400Pa・s以下である。
剪断粘度は、キャピログラフ(東洋精機製作所社製キャピログラフ、1D2)を使用し、キャピラリー径1mm、キャピラリー長3mmのオリフィスを用い、JIS K7199に準拠して、280℃、剪断速度91/secで測定される値である。
剪断粘度を前記範囲に調整するには、(A)ポリアミドの粘度を変更することでも調整可能であるし、配合する(D)その他のポリマーや添加剤の量や分子量などを調整する等の方法でも可能である。また(B)ガラス繊維や(C)その他の強化材の量が変えることでも可能である。更に、押出機内の熱履歴により、樹脂成分は熱分解や加水分解、アミド交換反応を受け剪断粘度が低下する場合もある。
次に、本発明で使用する原料成分について、説明する。
(A)ポリアミド樹脂
(A)ポリアミド樹脂は、特に限定されず、例えば、ポリカプロアミド(ポリアミド6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ポリアミド46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ポリアミド66)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ポリアミド116)、ポリメタキシリレンアジパミド(ポリアミドMXD6)、ポリパラキシリレンアジパミド(ポリアミドPXD6)、ポリキシリレンセバサミド(ポリアミドXD10)、ポリテトラメチレンセバカミド(ポリアミド410)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ポリアミド610)、ポリデカメチレンアジパミド(ポリアミド106)、ポリデカメチレンセバカミド(ポリアミド1010)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ポリアミド612)、ポリデカメチレンドデカミド(ポリアミド1012)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ポリアミド6I)、ポリテトラメチレンテレフタルアミド(ポリアミド4T)、ポリペンタメチレンテレフタルアミド(ポリアミド5T)、ポリ-2-メチルペンタメチレンテレフタルアミド(ポリアミドM-5T)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ポリアミド6T)、ポリヘキサメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド(ポリアミド6T(H))、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ポリアミド9T)、ポリデカメチレンテレフタルアミド(ポリアミド10T)、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド(ポリアミド11T)、ポリドデカメチレンテレフタルアミド(ポリアミド12T)、ポリラウリルラクタム(ポリアミド12)、ポリ-11-アミノウンデカン酸(ポリアミド11)、およびこれらの構成単位を含む共重合体などを挙げることができる。
(A)ポリアミド樹脂は、1種のみを単独使用してもよく、数種を組み合わせて用いてもよい。中でも、(A)ポリアミド樹脂としては、ポリカプロアミド(ポリアミド6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ポリアミド66)、ポリメタキシリレンアジパミド(ポリアミドMXD6)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ポリアミド6T)が耐熱性と汎用性の点で好ましい。
(B)ガラス繊維
(B)ガラス繊維としては、通常、ポリアミド樹脂に使用されているものであれば、Aガラス、Eガラス、ジルコニア成分含有の耐アルカリガラス組成や、チョツプドストランド、ロービングガラス、熱可塑性樹脂とガラス繊維のマスターバッチ等の配合時のガラス繊維の形態を問わず、公知のいかなるガラス繊維も使用可能である。中でも本発明に用いる(B)ガラス繊維としては、樹脂組成物の熱安定性を向上させる目的から無アルカリガラス(Eガラス)が好ましい。
(B)ガラス繊維としては、長さ方向断面が丸形のものでもよく、長さ方向断面の異形比が2.0~6.0の範囲にあるガラス繊維を使用することも好ましい。
長さ方向断面の異形比とは、ガラス繊維の長さ方向に対して垂直な断面に外接する最小面積の長方形を想定し、この長方形の長辺の長さを長径とし、短辺の長さを短径としたときの、長径/短径の比である。
(B)ガラス繊維の長さ方向の断面積は、90μm超300μm以下であることが好ましく、このような断面積であることで、(A)ポリアミド樹脂がマトリックスとなりやすく、結果的に耐熱性が向上し易い。断面積は、より好ましくは90μm超250μm以下、さらに好ましくは90μm超200μm以下である。
(B)ガラス繊維の太さは、特に限定されるものではないが、短径が2~20μm、長径が5~50μm程度であることが好ましい。
(B)ガラス繊維は、集束剤や表面処理剤により処理がなされていてもよい。また、本発明の樹脂組成物製造時に、未処理のガラス繊維とは別に、集束剤や表面処理剤を添加し、表面処理してもよい。
集束剤としては、例えば、酢酸ビニル樹脂、エチレン/酢酸ビニル共重合体、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂エマルジョン等が挙げられる。
表面処理剤としては、例えば、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン系化合物、ビニルトリクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン等のクロロシラン系化合物、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシシラン系化合物、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシシラン系化合物、アクリル系化合物、イソシアネート系化合物、チタネート系化合物、エポキシ系化合物などが挙げられる。
これらの集束剤や表面処理剤は2種以上を併用してもよく、その使用量(付着量)は、(B)ガラス繊維の質量に対し、通常10質量%以下、好ましくは0.05~5質量%である。付着量を10質量%以下とすることにより、必要十分な効果が得られるので好ましい。
(B)ガラス繊維は、要求される特性に応じて2種以上を併用してもよい。
(B)ガラス繊維の含有量は、(A)ポリアミド樹脂、(B)ガラス繊維、及び(C)ガラス繊維以外の強化材(D)その他のポリマーまたは添加剤の合計100質量%に対し、10~75質量%と高い含有量とする。(B)ガラス繊維の含有量が10質量%未満では剛性が不十分となりやすく、逆に75質量%を超えると流動性が不十分となりやすく、また生産が困難となりやすい。(B)ガラス繊維の含有量は、より好ましくは15質量%以上であり、更に好ましくは20質量%以上、より好ましくは70質量%以下、さらには65質量%以下であることが好ましい。
(C)その他の強化材
(C)ガラス繊維以外のその他の強化材とはガラス繊維以外の強化材で、力学的特性、具体的にはペレットを成形することによって得られた成形品の力学的特性を高めることが可能な物質である。(C)強化材の形状は特に限定されず、例えば、繊維状であってもよく、粒状であってもよい。
(C)ガラス繊維以外の強化材は、特に限定されず、例えば、ガラスフレーク、ガラスビーズ、粉末状ガラス(ミルドファイバー)、針状ワラストナイト、マイカ、タルク、未焼成クレー、ウィスカ(例えばチタン酸カリウィスカ)、酸化チタン、炭素繊維、セラミック繊維、シリカ、アルミナ、カオリン、石英、グラファイト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、カーボンブラック、金属粉末などを挙げることができる。中でも、マイカ、タルクのような無機強化材が好ましい。(C)その他の強化材は、1種のみを単独使用してもよく、数種を組み合わせて用いてもよい。
(C)その他の強化材の量は、(A)~(D)の合計100質量%基準で、0~40質量%であり、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは28質量%以下である。
(D)その他のポリマー又は添加剤
(D)その他のポリマー又は添加剤は、(A)ポリアミド樹脂以外のその他のポリマー及び/又は他の各種の添加剤である。
(A)ポリアミド以外のポリマーとは、特に限定されず、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、アラミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルイミド(PEI)、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリサルホン(PSU)、ポリアリレート(PAR)、ポリエステル(PEs)、ポリカーボネート(PC)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリメチルペンテン(TPX)、ポリスチレン(PS)、ポリメタクリル酸メチル、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)、フッ素樹脂、ポリアクリレートなどを挙げることができる。これらの中で特にポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリプロピレン(PP)が好ましい。
なお、(D)その他のポリマーは、1種でもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていてもよい。
他の添加剤としては、難燃剤、難燃助剤、エラストマ等の耐衝撃改良剤、安定剤、離型剤、染顔料等の着色剤、触媒失活剤、帯電防止剤、発泡剤、可塑剤、結晶核剤、結晶化促進剤等が挙げられる。
安定剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤などの有機系酸化防止剤や、熱安定剤や、ヒンダードアミン系、ベンゾフェノン系、イミダゾール系などの光安定剤や、紫外線吸収剤や、金属不活性化剤や、銅化合物や、ハロゲン化アルカリ金属化合物などを挙げることができる。中でも、銅化合物が好ましい。安定剤は1種のみを単独使用してもよく、数種を組み合わせて用いてもよい。なお、安定剤の含有量は適宜調整できるものの、樹脂組成物100質量%中5質量%以下が好ましく、4質量%以下がより好ましく、3質量%以下がさらに好ましい。
ここで、安定剤の含有量とは、組成物が安定剤を複数種含む場合には、それらの合計含有量である。
安定剤として使用可能な銅化合物としては、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、塩化第二銅、臭化第二銅、ヨウ化第二銅、燐酸第二銅、ピロリン酸第二銅、硫化銅、硝酸銅、酢酸銅などの有機カルボン酸の銅塩などを用いることができる。銅化合物は、1種のみを単独使用してもよく、数種を組み合わせて用いてもよい。
離型剤としては、長鎖脂肪酸またはそのエステルや金属塩、アマイド系化合物、ポリエチレンワックス、シリコーン、ポリエチレンオキシドなどを挙げることができる。
長鎖脂肪酸としては、特に炭素数12以上が好ましく、例えばステアリン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸などを挙げることができる。部分的もしくは全カルボン酸が、モノグリコールやポリグリコールによりエステル化されていてもよく、または金属塩を形成していてもよい。アマイド系化合物としては、エチレンビステレフタルアミド、メチレンビスステアリルアミドなどを挙げることができる。これら離型剤は、単独であるいは混合物として用いてもよい。
離型剤の含有量は、組成物100質量%中、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、5.0質量%以下が好ましく、3.0質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下がさらに好ましい。
(D)その他のポリマーまたは添加剤の量は、(A)~(D)の合計100質量%基準で、0~30質量%であり、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは17質量%以下である。
本発明の方法で製造されたガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物は高い強度の成形品が可能なので、軽量化、薄肉化、強度の要求性能を十分に満足することができ、例えば精密機器分野、自動車分野、電気・電子機器分野、コンピュータ等のOA機器分野、光学機器分野、その他の各種工業分野等における成形品あるいは部品等に幅広く利用することができる。
以下、実施例を示して本発明について更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
実施例及び比較例で使用した原料成分とその配合割合(処方)は、以下の表1に記載の通りである。
Figure 0007426450000002
以下の実施例及び比較例で、押出機は、ベント式噛み合い型同方向回転二軸スクリュー押出機(日本製鋼所社製「TEX44αIII」、シリンダー径D=47mm)を使用した。
スクリュー構成を図6に示した。
シリンダー位置C1はフィードシリンダー(バレルともいう)、C7とC12はベントシリンダー、C7は開放ベント、C12は減圧ベント、C9はサイドフィードシリンダーとした。(A)ポリエステル樹脂と(D)その他のポリマーを溶融混練する第1混練部はC5からC6に配置し、そのスクリュー構成を各1Dsで5枚パドルのRRNNLとした(1Ds=44mm)。(B)ガラス繊維はC9からサイドフィードした。(B)ガラス繊維を混練する第2混練部は1Dsで5枚パドルのRと、同じく1Dsのバックミキシングスクリュー(リード0.25Ds)を3つ、図6のように配置した。
(A)ポリアミド樹脂と(D)その他のポリマーや添加剤を添加し、(B)ガラス繊維がフィードされるまでの混練部が第1混練部であり、C1からC9までの間が第1工程である。(C)ガラス繊維以外の他の強化材も(A)ポリアミド樹脂、(D)その他のポリマーと同じC1フィードシリンダーにフィードした。
次に(B)ガラス繊維が押出機に入り、減圧ベントまでの混練部が第2混練部であり、C10からC11までが第2工程である。C12からC14の、ダイホルダを含み、ダイから混練された樹脂組成物が出てくるまでを第3工程である。更に、ダイから出たストランドを水冷し、ペレタイザーでカットし、ペレットを得る工程が第4工程である。
以下の実施例1~7及び比較例1~4では、上記表1の処方1に記載した原料割合で、樹脂組成物を製造した。
実施例1
ナイロンMXD6(PA1)を87.5kg/h、ナイロン66(PA2)を10kg/h、他の強化材である酸化チタン(C2)を2.5kg/hを主原料ホッパーから二軸押出機(日本製鋼所社製、「TEX44αIII」)のC1フィードバレルに供給し、更に、ガラス繊維(GF)150kg/hをサイドフィードホッパーからC9のサイドフィードシリンダーに供給した。原料のフィード量は合計で250kg/hであり、スクリュー回転数は300rpmとした。
C2からC9のシリンダー、及びC12~C14のシリンダーの設定温度を270℃とした。第2混練部のC10、C11のシリンダー設定温度を220℃とした。第3工程にあるダイホルダの設定温度は310℃とした。フランジの温度も310℃とした。また横方向平ダイとして、ダイ穴の穴径3.8mm、ランド長20mm、穴数10穴のものを使用した。この時のダイホルダの樹脂圧は4.9MPaであった。ダイ中央の2本のストランドの平均温度は345℃であった。ダイ両端のストランドの平均温度は339℃であった。なお、実施例、比較例では全てフランジの温度はダイホルダの温度と同じとした。
ペレタイザーの引き取り速度は40m/分とした。この条件で1時間押出を継続した。10本全てのストランドは安定し1回も切れることはなかった。ダイ両端のストランドは少し外側に向かうカーリングらしきものが見られたが切れることはなかった。
ダイから出てきたストランドは水槽で冷却し、ペレタイザーでストランドカットし、平均長さ3mmのペレットを得た。
得られたペレットを120℃で5時間乾燥し、東洋精機製作所社製「Capilograph 1D2」を使用し、キャピラリー径1mm、キャピラリー長3mmのオリフィスを用い、温度280℃で剪断速度91/secの剪断粘度を求めた。剪断粘度は1080Pa・sであった。
できたペレット1kgを目視で確認し、長ペレット(6mm以上の長さのペレット)の数を数えた。
ストランド破断評価は、以下の基準で判定した。
◎:ストランド破断回数 0回/時
〇:ストランド破断回数 1~2回/時
:ストランド破断回数 3~5回/時
△:ストランド破断回数 6~9回/時
×:ストランド破断回数 10回/時以上
以上の結果を下記表2に示す。
実施例2
横方向平ダイは穴径3.8mm、穴数10穴のまま、ランド長を10mmとした以外は実施例1と同様に行った。
実施例3
横方向平ダイは穴径3.8mm、穴数10穴のまま、ランド長を30mmとした以外は実施例1と同様に行った。
実施例4
ダイホルダの温度を285℃とした以外は実施例1と同様に行った。
実施例5
ダイホルダの温度を335℃とした以外は実施例1と同様に行った。
実施例6
ダイホルダの温度を260℃とした以外は実施例1と同様に行った。
実施例7
ダイホルダの温度を345℃とした以外は実施例1と同様に行った。
比較例1
ダイホルダの温度を240℃とした以外は実施例1と同様に行った。ストランドダイ中央の温度とストランドダイ両端の温度差ΔTは16℃あった。ストランド切れは全てダイ両端で起こった。カーリングが強く、ストランドがダイの外側に曲がっている様子が見えた。カーリング破断と考えられた。
比較例2
ダイホルダの温度を360℃とした以外は実施例1と同様に行った。ストランドダイ中央の温度とストランドダイ両端の温度差ΔTは3℃と僅かであった。ストランドダイ中央温度も357℃と高く、ストランドのダイ両端で7回、内側で11回は破断した。ΔTが小さく、カーリングへの耐性がなく、切れたこと、樹脂温度も高く、ガスが発生し、内側でも切れたと考えられた。
比較例3
スクリュー回転を200rpmとし、横方向平ダイは穴径3.8mm、穴数10穴のまま、ランド長を10mmとした以外は実施例1と同様に行った。ストランドダイ中央の温度は308℃であった。樹脂の温度が低く、繊維への含侵が不足し、開繊不良が発生し、ストランド切れが多発したと考えている。
比較例4
スクリュー回転を500rpmとした以外は実施例1と同様に行った。ストランドダイ中央の温度は367℃であった。ストランドは内側もダイ両端も同じように破断した。ストランド表面は綺麗であり、ガラス開繊不良は見られなかった。ストランド切れはダイ出口で発生していたので、ガスによる破断と考えられた。
以上の結果を下記表2に示す。なお、表中、「実n」は実施例n、「比n」は比較例nを表す。
Figure 0007426450000003
以下の実施例8~14および比較例5~8は、前記した表1の処方2に記載した原料割合で、樹脂組成物を製造した。
実施例8
ナイロンMXD6(PA1)を72.5kg/h、ナイロン66(PA2)を12.5kg/h、ナイロン6(PA3)を25kg/h、他の強化材である、マイカ(C1)を37.5kg/h、離型剤(D2)2.5kg/hを主原料ホッパーから二軸押出機「TEX44αIII」のC1フィードバレルに供給し、更に、ガラス繊維(GF)100kg/hをサイドフィードホッパーからC9のサイドフィードシリンダーに供給した以外は実施例1と同様に実験した。
両端のストランドは少し外側に向かうカーリングらしきものが見られたが切れることはなかった。
ダイから出てきたストランドは水槽冷却し、ペレタイザーでストランドカットし、ペレットを得た。実施例1と同様に測定したペレットの剪断粘度は1030Pa・sであった。
実施例9
横方向平ダイは穴径3.8mm、穴数10穴のまま、ランド長を10mmとした以外は実施例8と同様に行った。
実施例10
横方向平ダイは穴径3.8mm、穴数10穴のまま、ランド長を30mmとした以外は実施例8と同様に行った。
実施例11
ダイホルダの温度を285℃とした以外は実施例8と同様に行った。
実施例12
ダイホルダの温度を335℃とした以外は実施例8と同様に行った。
実施例13
ダイホルダの温度を260℃とした以外は実施例8と同様に行った。
実施例14
ダイホルダの温度を345℃とした以外は実施例8と同様に行った。
比較例5
ダイホルダの温度を240℃とした以外は実施例8と同様に行った。ストランドダイ中央の温度とストランドダイ両端の温度差ΔTは16℃あった。ストランド切れは全てダイ両端で起こった。カーリングが強く、ストランドがダイの外側に曲がっている様子が見えた。カーリング破断と考えられた。
比較例6
ダイホルダの温度を360℃とした以外は実施例8と同様に行った。ストランドダイ中央の温度とストランドダイ両端の温度差ΔTは2℃と僅かであった。ストランドダイ中央温度も354℃と高く、ストランドのダイ両端で7回、内側で10回は破断した。ΔTが小さく、カーリングへの耐性がなく、切れたこと、樹脂温度も高く、ガスが発生し、内側でも切れたと考えられた。
比較例7
スクリュー回転を200rpmとし、横方向平ダイは穴径3.8mm、穴数10穴のまま、ランド長を10mmとした以外は実施例8と同様に行った。ストランドダイ中央の温度は305℃であった。樹脂の温度が低く、繊維への含侵が不足し、開繊不良が発生し、ストランド切れが多発したと考えている。
比較例8
スクリュー回転を500rpmとした以外は実施例8と同様に行った。ストランドダイ中央の温度は364℃であった。ストランドは内側もダイ両端も同じように破断した。ストランド表面は綺麗であり、ガラス開繊不良は見られなかった。ストランド切れはダイ出口で発生していたので、ガスによる破断と考えられた。
以上の結果を下記表3に示す。
Figure 0007426450000004
以下の実施例15~21及び比較例9~12は、前記した表1の処方3に記載した原料割合で、樹脂組成物を製造した。
実施例15
ナイロンMXD6(PA1)を12.5kg/h、ナイロン66(PA2)を7.5kg/h、ナイロン6(PA3)を57.5kg/h、他の強化材である、マイカ(C1)を62.5kg/h、離型剤(D2)2.5kg/hを主原料ホッパーから二軸押出機「TEX44αIII」のC1フィードバレルに供給し、更に、ガラス繊維(GF)70kg/hをサイドフィードホッパーからC9のサイドフィードシリンダーに供給した以外は実施例1と同様に実験した。
両端のストランドは少し外側に向かうカーリングらしきものが見られたが切れることはなかった。
ダイから出てきたストランドは水槽冷却し、ペレタイザーでストランドカットし、ペレットを得た。実施例1同様に測定したペレットの剪断粘度は1110Pa・sであった。
実施例16
横方向平ダイは穴径3.8mm、穴数10穴のまま、ランド長を10mmとした以外は実施例15と同様に行った。
実施例17
横方向平ダイは穴径3.8mm、穴数10穴のまま、ランド長を30mmとした以外は実施例15と同様に行った。
実施例18
ダイホルダの温度を285℃とした以外は実施例15と同様に行った。
実施例19
ダイホルダの温度を335℃とした以外は実施例15と同様に行った。
実施例20
ダイホルダの温度を260℃とした以外は実施例15と同様に行った。
実施例21
ダイホルダの温度を345℃とした以外は実施例15と同様に行った。
比較例9
ダイホルダの温度を240℃とした以外は実施例15と同様に行った。ストランドダイ中央の温度とストランドダイ両端の温度差ΔTは17℃あった。ストランド切れは全てダイ両端で起こった。カーリングが強く、ストランドがダイの外側に曲がっている様子が見えた。カーリング破断と考えられた。
比較例10
ダイホルダの温度を360℃とした以外は実施例15と同様に行った。ストランドダイ中央の温度とストランドダイ両端の温度差ΔTは1℃と僅かであった。ストランドダイ中央温度も360℃と高く、ストランドのダイ両端で5回、内側で12回は破断した。ΔTが小さく、カーリングへの耐性がなく、切れたこと、樹脂温度も高く、ガスが発生し、内側でも切れたと考えられた。
比較例11
スクリュー回転を200rpmとし、横方向平ダイは穴径3.8mm、穴数10穴のまま、ランド長を10mmとした以外は実施例15と同様に行った。ストランドダイ中央の温度は309℃であった。樹脂の温度が低く、繊維への含侵が不足し、開繊不良が発生し、ストランド切れが多発したと考えている。
比較例12
スクリュー回転を500rpmとした以外は実施例15と同様に行った。ストランドダイ中央の温度は369℃であった。ストランドは内側もダイ両端も同じように破断した。ストランド表面は綺麗であり、ガラス開繊不良は見られなかった。ストランド切れはダイ出口で発生していたので、ガスによる破断と考えられた。
以上の結果を下記表4に示す。
Figure 0007426450000005
本発明の製造方法によれば、ガラス繊維を高濃度で含有するガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の高品質なペレットを安定して生産することが可能である。
1:主原料ホッパー
3:サイドフィードホッパー
4:減圧ベント
5:第2混練部熱電対
6:フランジ
7:樹脂圧計
8:ダイホルダ
9:ダイホルダ熱電対
10:ストランド
11:ペレタイザー
12:ペレット
13:冷却水槽
15:ギアボックス
16:モーター
20:シリンダー先端部
21:スクリュー
23:リングプレート
24:マニホールド部
25:横方向平ダイ
31、32、33:ダイ穴

Claims (5)

  1. (A)ポリアミド樹脂20~70質量%、(B)ガラス繊維10~75質量%、(C)その他の強化材0~40質量%、及び(D)その他のポリマー又は添加剤0~30質量%(各成分の合計は100質量%)からなるガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物を二軸押出機で製造する方法であって、該ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の温度280℃、剪断速度91/secの剪断粘度が400~2000Pa・sであり、
    二軸押出機の先端のダイホルダに備え付けられた横方向平ダイからストランドを押し出す際、平ダイの中央のダイ穴からのストランドの温度が310℃~360℃であり、平ダイの端のダイ穴からのストランドの温度が、平ダイ中央のダイ穴からのストランドの温度より4~14℃低いことを特徴とするガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法。
  2. 平ダイから出るときのダイ内の樹脂圧が2.0~9.0MPaとなるように押し出す請求項1に記載の製造方法。
  3. ダイホルダの温度が250~350℃である請求項1に記載の製造方法。
  4. (A)ポリアミド樹脂が、ナイロンMXD6、ナイロン6、ナイロン66のうちの1種~3種からなる請求項1に記載の製造方法。
  5. (B)ガラス繊維及び(C)その他の強化材の含有量の合計が30質量%以上である請求項1に記載の製造方法。
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