JPH0319810A - 長繊維樹脂組成物の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は長繊維樹脂組成物の製造方法及びその装置に関
し、詳しくは、ホットフロースタンピング威形あるいは
射出戒形用の材料として好適な、高強度の長繊維樹脂組
戒物を製造する方法及びその装置に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕ガラス
複合化された長繊維樹脂組成物は、樹脂単独のものに比
べて機械的強度が高いため、各種の部材の材料として用
いられている。従来、ガラス繊維に樹脂を含浸させる複
合化は、一般に単軸あるいは二輪のスクリューを用いた
押出し機によりマトリックス樹脂物とガラス繊維とを混
練するとともに押出し、押出し後に冷却して所定の長さ
に切断してペレットを製造する押出し法が用いられてい
た。

しかし、この押出し法においては、押出機内での高い剪
断力によって、ガラス繊維に破損（切断）を生ずること
が多い．このようにガラス繊維に破損を生じた状態で複
合化されたブレンド材は、ガラス繊維の破損のために高
温での引張り強度の低下が著しく、これを補うためには
樹脂そのものに耐熱度の高いものを用いる必要があった
。

このため、ガラス繊維の破損を改善する目的で、樹脂と
ガラス繊維とを含浸ダイスで接触させながら押出して、
それをカッターにて任意のストランド長に切断する方法
、いわゆるプルトルージョン法が考案された．この方法
は、複合化する際に、押出機でのスクリュー混練の場合
のような大きな剪断力がかからないため、ガラス繊維の
破損が少なく、高温での引張り強度の高い樹脂組成物を
製造することが可能である。

しかしながら、この方法においては、ガラス繊維がダイ
ス内を通過する際の引取り張力が大きいために大きな剪
断力が得られず、結束剤処理をしたガラス繊維に、樹脂
をその流動性のみを利用して含浸させるには余りにも小
さい剪断力であり、樹脂を充分に含浸させることができ
なかった．さらに、引取り速度を上げた場合には、樹脂
とガラス繊維との接触時間が短くなり、ガラス繊維に樹
脂が含浸しない状態になってしまう． このような状態でダイスから出た樹脂組或物の断面にお
ける樹脂の含漫性を見ると、ガラス繊維が中心にあって
、その外側に樹脂が被覆されているだけで、ガラス繊維
中への樹脂の含漫性が充分ではない。このような樹脂組
戒物を任意の長さにストランドカッターで切ってペレッ
トにすると、ガラスストランドと中空パイプ状になった
樹脂とに分離してしまい、射出或形あるいはスタンピン
グ戒形を行った際にガラスストランドが均一に分散した
製品を得ることができなかった。

従って、上記方法で樹脂をガラス繊維の束に充分に含浸
させるためには、樹脂とガラス繊維との接触経路を長く
して両者の接触時間を長くしたり、高流動性の樹脂材料
を用いて樹脂の含漫性を高めたりする必要があった。し
かし接触時間を長くした場合には生産性を上げることが
困難であり、高流動性の樹脂材料を用いた場合には、得
られる樹脂組成物の高温での引張り強度は大きいものの
、分子量が始めから小さいものを利用せざるを得ないた
めに、耐熱性や耐衝撃が著しく低下し、製品としての適
応分野が限られるという問題が生ずる。

そこで、本発明者は、樹脂本来の強度や耐衝撃性を有す
る高い分子量で流動性の低い材料でも、ガラス繊維へ充
分に含浸することが可能で、樹脂本来の特性を生かすこ
とのできる長繊維樹脂組成物の製造方法およびその製造
装置を開発すべく鋭意研究を重ねた． 〔課題を解決するための手段〕 その結果、ガラス繊維と樹脂とを特定の経路で接触させ
ることにより上記課題を解決できることを見出した。本
発明はかかる知見に基いて完威したものである。

すなわち、本発明は、被覆ダイス内に形成した螺旋状の
接触経路にガラス繊維を導入するとともに、該螺旋状の
接触経路に直交する方向から溶融樹脂を導入してガラス
繊維と樹脂とを接触経路内で接触させることを特徴とす
る長繊維樹脂組成物の製造方法を提供するとともに、被
覆ダイス内に形成した螺旋状の接触経路と、該螺旋状の
接触経路にガラス繊維を導入するガラス繊維導入路と、
該螺旋状の接触経路に直交する方向から溶融樹脂を導入
する樹脂導入路とを備えたことを特徴とする長繊維樹脂
組或物の製造装置を提供するものである． まず本発明の対象となる長繊維樹脂組戒物は、前述の如
くガラス繊維と樹脂とを複合化させたものである。ここ
で、ガラス繊維や樹脂としては、従来からこの種の長繊
維樹脂組成物用の材料として用いられているものをその
まま用いることが可能であり、特に限定されるものでは
ない。樹脂の例をあげれば、ポリプロピレン，ポリアミ
ド，ボリアミド，ポリフェニレンサルファイド，ポリエ
ステル，ボリカーボネート，ポリブチレンフタレート．
ポリオキシメチレンなどがある。

図は本発明の方法によって上記長繊維樹脂組或物を製造
する際に用いる本発明の装置の好適な一例を示すもので
あって、第１図は３系統の接触経路を設けた被覆ダイス
の斜視図、第２図は被覆ダイスの断面図、第３図は樹脂
導入路部分を示す説明図、第４図は長繊維樹脂組或物を
製造する工程図である。

被覆ダイス１の内部には、第ｌ図及び第２図に示すよう
に、螺旋状の接触経路２と、該螺旋状の接触経路２にガ
ラス繊維Ｇを導入するガラス繊維導入路３と、該螺旋状
の接触経路２に直交する方向から溶融樹脂Ｐを導入する
樹脂導入路４を有する樹脂供給口５とが形成されている
。

上記螺旋状の接触経路２は、ガラス繊維Ｇの種類や径．
溶融樹脂Ｐの種類や流動性，所望する長繊維樹脂組戒物
の性能などにより、その直径，長さ，螺旋径を適宜に設
定することができるが、ガラス繊維Ｇと溶融樹脂Ｐとの
接触長さは、螺旋径の２倍から２０倍の範囲とすること
が好ましい。

この接触長さが短いとガラス繊維に樹脂を充分に含浸さ
せることが困難になることがあり、また、長すぎると流
動抵抗が増すために生産性が低下することがある。

またガラス繊維導入路３は、ボビン６から供給されるガ
ラス繊維Ｇを上記螺旋状の接触経路２に導入するもので
、接触経路２の基端部と円滑に連続するように形成され
ており、このガラス繊維導入路３のガラス繊維Ｇの導入
口には、ガラス繊維導入路３から樹脂が逆流することを
防止するためのシールリング７が取り付けられている。

一方樹脂供給口５は、被覆ダイス１の基端部から接触経
路２の螺旋の中心部に向けて設けられており、その先端
部に、前記樹脂導入路４が形成されている。この樹脂導
入路４は、接触経路２の形状や導入する樹脂の性状など
によりさまざまな形態で形成することができるが、第３
図（ａ）に拡大して示すように、接触経路２の螺旋に対
応させた螺旋状のスリッｔ−４ａ、あるいは第３図（ｂ
）に示すように、螺旋状に設けた数本の導入通路４ｂ，
４ｂなどにより形或することができる。

さらに、樹脂供給口５には、導入する溶融樹脂Ｐの圧力
を検出する圧力センサー８が設けられている．このよう
に圧力センサー８を設けることにより、ガラス繊維Ｇと
溶融樹脂Ｐとをそれぞれ導入して長繊維樹脂組成物を製
造する際の溶融樹脂Ｐの圧力を検出し、被覆ダイス１に
導入する溶融樹脂Ｐの供給圧力と、複合化された長繊維
樹脂組或物を被覆ダイス１から取り出す速度とを制御す
ることができる。

このように被覆ダイスｌを形戒することにより、上記樹
脂導入路４から被覆ダイスｌ内部の螺旋状の接触経路２
に導入される溶融樹脂Ｐが、ガラス繊維導入路３から接
触経路２に導入されるガラス繊維Ｇに対して直交する方
向から導入されるとともに、螺旋に沿って移動するガラ
ス繊維Ｇの全周から導入されることになるので、溶融樹
脂Ｐをガラス繊維Ｇの全周から含浸させることができる
。

したがって、溶融樹脂Ｐをガラス繊維Ｇに効率よく、か
つ充分に含浸させることができる。

また、このようにして溶融樹脂Ｐをガラス繊維Ｇに含浸
させることにより、従来の押出し法に比べてガラス繊維
Ｇにかかる剪断力を小さくできるので、ガラス繊維の破
損も防止することができる．さらに溶融樹脂Ｐをガラス
繊維Ｇに含浸させるために必要な剪断力、及び溶融樹脂
Ｐとガラス繊維Ｇとの接触面積を、プルトルージョン法
に比べて大きくできるので被覆ダイス１を短く形戒する
ことができ、流動性の低い樹脂材料でもガラス繊維への
含浸が可能となる。したがって樹脂本来の強度や耐衝撃
性を得られる高い分子量の樹脂材料を使用することがで
き、機械的強度を向上させることができる。

また、第１図に示すように、ひとつの被覆ダイスｌ内に
複数の接触経路２を設けることが可能であり、生産性の
大幅な向上を図ることができる。

次に、第４図に基いてダイス１を用いて所定長さの長繊
維樹脂＆ｌＩ或物を製造する工程を説明する。

上記被覆ダイス１の螺旋状の接触経路２には、適宜な位
置に設けられたボビン６からガラス繊維Ｇが導入される
とともに、押出機１０から樹脂供給口５，樹脂導入路４
を介して溶融樹脂Ｐが導入され、被覆ダイスｌ内で複合
化した長繊維樹脂組或物が引取り機１１により引き取ら
れる。この際、押出機１０による溶融樹脂Ｐの押し出し
圧カを前記圧力センサー８で検出し、制御器ｌ２で押出
機１０の押し出し圧力および引取り機１１の引き取り速
度を制御することにより、所定の状態で複合化した長繊
維樹脂組成物を製造することができる．このようにして
複合化された長繊維樹脂組成物は、引取り機ｌ１により
引き取られ、カッター１３で所定の長さに切断される。

なお、被覆ダイス１の製作は、従来から行われている方
法により行うことができ、押出機や引取り機なども適宜
なものを使用することができる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳しく
説明する。

実施例１ 前記第ｌ図に示す構成の被覆ダイスを用いて、第４図に
示す構戒の製造工程で樹脂を含浸したガラスストランド
を製造した。用いた被覆ダイスの接触経路の長さは３５
０ｍ．螺旋径は３０ｍ．経路直径は３．５閣である。ま
た使用したガラス繊維は集合東直径約２ｍｍ（径２μｍ
，束数１３００本）、溶融樹脂はボリブロピレン（分子
量２×１０４　メルトフローレート６０ｇ／１０分）で
ある．またこの時の平均押し出し圧力は１５０ｋｇ／　
ｃｄ　，平均引取り速度は３ｍ／ｗｉｎであった．得ら
れたガラスストランドのガラス含有率は４０％であった
。このガラスストランドをカッターで１３ｎｎに切断し
、得られた長繊維コンパウンドを用いて射出戒形を行い
試験片を或形し、機械的強度を測定したところ第１表に
示す結果が得られた．また試験片を焼戒して灰分中に残
留したガラス繊維の長さを測定したところ、長さ１３ａ
ｎａのものの残量は３４重量％であった。

実施例２ 実施例１において得られた長繊維コンパウンドを用いて
ホットフロースクンピンクによりプレス圧縮成形を行い
、この戒形品から試験片を打ち抜き機械的強度を測定し
たところ第１表に示す結果が得られた。また試験片を焼
威して灰分中に残留したガラス繊維の長さを測定したと
ころ、長さｌ３■のものの残量は重量５０％であった。

比較例１ 長さ１３■のガラス繊維とポリプロピレン樹脂（メルト
フローレイト２０ｇ／１０分）とをドライブレンドした
後に、ホッパーより２軸同方向の押出機に投入して２３
０゜Ｃで混練を行い、得られた押出品を１３ｍにカット
して長繊維コンパウンドを得た。これを実施例１と同じ
方法で射出威形して試験片を或形し、機械的強度を測定
したところ第１表に示す結果が得られた．また試験片を
焼威して灰分中に残留したガラス繊維の長さを測定した
が、長さ１３ｓｍのものを見出すことができず、ガラス
繊維の破損が著しいことが判った．比較例２ 比較例１で得た長繊維コンパランドを実施例２と同様に
ホットフロースタンピングで戒形した後に試験片を打ち
抜き機械的強度を測定したところ、第１表に示す結果が
得られた．また試験片を焼成して灰分中に残留したガラ
ス繊維の長さを測定したが、長さ１３ａｓのものを見出
すことはできなかった・ （以下余白） 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の方法によれば、ガラス繊
維に充分に樹脂を含浸させた長繊維樹脂組成物を容易に
製造することができる。

また本発明の装置は、ダイス内に解繊維機構を持つもの
や、ダイスを回転させる機構を有するものに比べて、駆
動部が少なく製作が容易であるとともに保守も容易であ
る。さらにひとつの被覆ダイス内に複数の接触経路を設
けて多量生産を行うろことが可能であり、生産性の大幅
な向上を図ることができる． したがって、本発明は長繊維樹脂組成物の工業的な製造
方法として有効な利用が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は３系統の接触経路を設けた被覆ダイスの斜視図
、第２図は被覆ダイスの断面図、第３図は樹脂導入路部
分を示す説明図、第４図は長繊維樹脂組成物を製造する
工程図である。 １：被覆ダイス．　　　　　２：螺旋状の接触経路，３
：ガラス繊維導入路，　　４：樹脂導入路，５：樹脂供
給口， ７：シールリング， ｌＯ：押出機， １２：制御器， Ｇ：ガラス繊維 １ １

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被覆ダイス内に形成した螺旋状の接触経路にガラ
   ス繊維を導入するとともに、該螺旋状の接触経路に直交
   する方向から溶融樹脂を導入してガラス繊維と樹脂とを
   接触経路内で接触させることを特徴とする長繊維樹脂組
   成物の製造方法。
2. （２）被覆ダイス内に形成した螺旋状の接触経路と、該
   螺旋状の接触経路にガラス繊維を導入するガラス繊維導
   入路と、該螺旋状の接触経路に直交する方向から溶融樹
   脂を導入する樹脂導入路とを備えたことを特徴とする長
   繊維樹脂組成物の製造装置。