JPH0427507A - 長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - 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〕 本発明は長繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物の製造
方法に関する。

〔従来の技術とその課題〕

熱可塑性樹脂の強度、耐熱性等を向上させるための手段
として、ガラス繊維等の強化用繊維を配合することが知
られており、一般には、熱可塑性樹脂にチョツプドスト
ランド等の短繊維を混合し押出機で押し出すことにより
繊維強化された熱可塑性樹脂組成物の製造が行われてい
る。しかしながら、押出機での混練中に繊維の折損が避
けられない上記の如き方法では、強度等の改善にも自ず
と限界があり、さらに高度の機械的強度等の要求に対し
ては応えることができなかった。

これに対し、繊維の折損を起こすことなく長繊維で強化
された熱可塑性樹脂組成物を製造する方法として、近年
、引き抜き成形が注目されている。中でも、熱可塑性樹
脂の溶融物で強化用繊維束を含浸する溶融引き抜き成形
法は、操作が容易でしかも組成物の繊維含有量の制御も
容易であるという特徴を有するため、特に注目されてい
る。

しかしながら、従来の溶融引き抜き成形法では、長繊維
で強化されているにもかかわらず、これにより得られる
強化樹脂組成物の強度等の物性は予期される程には向上
しないという問題があった。この原因は、繊維と樹脂の
濡れが不十分なた約と推定され、その改善策として、分
子量が小さく溶融粘度が極めて低い樹脂を用い、その溶
融物で含浸する方法（米国特許第３０２２２１０号明細
書及び特開昭５７−１８１８５２号公報）、並びに、高
分子量の熱可塑性樹脂を用い、これを高温に加熱して樹
脂の溶融粘度を下げ、含浸する方法等が検討されてきた
が、前者の方法ではマトリックス樹脂が低分子量である
た袷、また後者の方法では高温下での樹脂の熱分解等の
ため、いずれも充分な物件向上は期待できない。

また、従来の溶融引き抜き成形法により得られる強化樹
脂組成物では、これを成形する時、組成物中に含まれる
ガス及び成形中の発生ガスにより成形性を損ねたり、成
形品の変色、外観不良等を引き起こす場合が多い。さら
にはその臭いにより環境を著しく損ねる場合もある。

かかる如く、連続繊維を引きながら熱可塑性樹脂の溶融
物を含浸させる溶融引き抜き成形法は、長繊維強化熱可
塑性樹脂組成物の製造法として、操作性等の点で優れた
特徴を有するにもかかわらず、得られる組成物の緒特性
及び成形加工性の面で課題を有するものであり、その改
善が切望されていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、溶融引き抜き成形による長繊維強化熱可塑
性樹脂組成物の製造におけるかかる課題を解決するため
、まずその原因について検討し、その知見及び考察を基
に改善策について鋭意検討した結果、強化用繊維束に溶
融熱可塑性樹脂を含浸した後、これを減圧下で処理する
ことが有効であり、これにより前記の如き課題が解決さ
れ機械的強度等の十分に向上した組成物が得られること
を見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明は、連続した強化用繊維束を弓きながら溶
融熱可塑性樹脂を含浸させる長繊維強化熱可塑性樹脂組
成物の製造方法において１、強化用繊維束に溶融熱可塑
性樹脂を含浸させたのち、熱可塑性樹脂が溶融状態にあ
る間に該含浸混合物を絶対圧６００ｍｍＨｇ以下の減圧
下で脱気処理することを特徴とする長繊維強化熱可塑性
樹脂組成物の製造方法に関するものである。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明は、例えば第１図に例示した如き装置及び方法に
よって実施される。勿論、本発明は、ここに例示した装
置及び方法のみに限定されるものではない。

本発明において長繊維強化熱可塑性樹脂組成物を製造す
るにあたっては、まず、連続した強化用繊維束１が繊維
供給口２に供給される。用いられる強化用繊維の種類と
しては特に制約はなく、例えば、ガラス繊維、炭素繊維
、金属繊維、芳香族ポリアミド繊維等の高融点（高軟化
点）繊維等がいずれも使用でき、また、その形態として
は、ロービング、ヤーン等の連続した繊維であればいず
れも使用できる。特に、取り扱いが容易な点でロービン
グ状のものが好ましい。また、目的によっては、ロービ
ングクロス等の如き織物状のものも使用できる。本発明
において上記の如き繊維は、２種以上を組み合わせて使
用することも可能である。また、これらの繊維は、樹脂
との接着性をよくするたと、公知の表面処理剤で処理し
たものであってもよい。

かかる強化用繊維束は、熱可塑性樹脂の溶融物を含浸さ
せるに先立ち、テンションロール等により開繊しておく
のが好ましい。

一方、溶融熱可塑性樹脂が供給口３から供給され、強化
用繊維束に、溶融した熱可塑性樹脂が含浸される。第１
図はクロスヘツドダイ９を用いた含浸を例示したもので
あり、操作性に優れているため好ましい方法であるが、
溶融熱可塑性樹脂による含浸法としてはこれに限定され
るものではなく、溶融樹脂槽を通して連続繊維を引く方
法、一対の無端ベルトまたはローラーに挟んで繊維束を
引きながら溶融熱可塑性樹脂で含浸する方法等も可能で
ある。ここで、繊維に含浸するための熱可塑性樹脂とし
ては、例えば、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やポリブチレンテレフタレート等
のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン
１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２
等のポリアミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、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、ポリエーテルケトン、ポリエーテル
アミド、ポリエーテルイミド等の公知の熱可塑性樹脂又
はそれらの共重合体、変性体が、いずれも使用できる。

これらの樹脂は２種以上を混合して使用してもよい。

本発明は、上記のようにして強化用繊維束を引きながら
熱可塑性樹脂の溶融物を含浸させたのち、熱可塑性樹脂
が溶融状態にある間に、該含浸混合物を減圧下で脱気処
理することを特徴とする。

かかる脱気処理は、従来の溶融引き抜き成形で得られる
繊維強化樹脂組成物において強度等が十分に向上しない
原因について、本発明者が鋭意検討した結果得た知見に
基づいて考え出されたものである。即ち、本発明者が検
討した所によれば、上記の如き間頚を引き起こす原因は
、繊維と樹脂の界面に生じたボイドの存在により繊維が
樹脂によって十分に濡らされないた約であり、また、ボ
イドの生じる原因は、主として繊維束の間に包含されて
含浸工程に持ち込まれる空気、含浸工程における樹脂の
分解ガスによることが判明した。本発明者は、かかる知
見に基づき、樹脂の特性を損なうことなく効率よくボイ
ドを減少させる方法について検討した結果、従来技術と
して前述した如き樹脂の低粘度化による方法よりもむし
ろ樹脂の含浸された繊維を減圧下で脱気処理することが
有効であり、これによりボイドは著しく減少し、繊維と
樹脂の濡れが良くなることを見出したのである。本発明
において、かかる脱気処理は絶対圧６００ｍｍＨｇ　ｕ
下の減圧下で行われる。絶対圧がこれより大きくては、
十分な脱気処理はできない。より好ましくは、絶対圧５
００ｍｍＨｇ以下の減圧下で脱気処理することである。

減圧脱気方法は特に限定されるものではなく、例えば、
含浸のだ約クロスヘッドダイを用いる場合においては、
第１図の如くクロスヘッドダイの含浸工程から賦形ダイ
までの間に減圧部を設は減圧脱気する方法、クロスヘッ
ドダイとは別に減圧槽を設け、クロスヘッドダイから出
てきた含浸混合物を減圧槽で減圧脱気する方法等がいず
れも可能である。かかる減圧下での脱気処理は、減圧部
あるいは減圧槽に減圧口（脱気孔）５を設け、これに真
空ポンプ等の減圧装置を接続し、減圧部あるいは減圧槽
の減圧度を調節しながら、真空ポンプ等の減圧装置で吸
引することにより実施される。

かかる脱気孔はその効率を高めるため２ケ所以上に設け
てもよい。

このような脱気処理は、従来、溶融引き抜き成形におい
ては、全く行われていなかったものである。その理由と
しては、引き抜き成形においては、連続繊維の供給口の
部分でのメルトシールが出来ず、減圧状態を維持するこ
とはできないと思われていたこと、引き抜き成形におい
ては、混練のための剪断力をかけることができないため
、樹脂の表面更新ができず、減圧で処理しても脱気効果
は期待できないと思われていたこと等が考えられる。し
かるに、本発明者が検討したところ、溶融樹脂の供給、
含浸工程でメルトシールは可能なこと、また、樹脂の表
面更新がなくても十分な脱気効果が得られることが判明
し、本発明に到達したものである。

溶融樹脂が含浸され、減圧下において脱気処理された強
化用繊維束は、さらに強化用繊維束内部への樹脂の含浸
を促進し、繊維と樹脂の濡れを良くするため、凸状の障
壁に押しつけたり、ローラーの間を通す等の操作を行っ
てもよい。

次に、溶融樹脂の含浸された連続繊維は、賦形ダイ６等
を通すことにより所望の形状、例えばストランド状、テ
ープ状、シート状、あるいは特殊形状等に整えられ、繊
維強化熱可塑性樹脂組成物が得られる。含浸のだ杓にク
ロスヘッドダイを用いる場合、その出口ダイが賦形ダイ
を兼ねてもよい。得られる樹脂組成物は、引取りロール
７等を用いて引き取る。引き取った樹脂組成物は、その
まま成形工程等に移行することもできるが、−船釣には
、射出成形等に供するため、適当な長さに切断したペレ
ット状とするのが好ましい。

本発明は、上記の如く、長繊維強化熱可塑性樹脂組成物
の製造法に特徴を有するものであり、その組成、例えば
、強化用繊維の含有量については特に制約はないが、得
られる組成物の諸物性の面から、強化用繊維の配合量と
しては２０〜８０重量％（組成物中）が好ましく、特に
好ましいのは３０〜７０重量％（組成物中）である。か
かる如く高濃度の強化用繊維を配合する場合には、特に
繊維束間の空気がそのまま持ち込まれ、ボイドとなって
繊維と樹脂の濡れを損なう原因となり易いが、本発明の
方法は、このような高濃度の繊維の配合に対し特に有効
である。

また、本発明によって得られる樹脂組成物には、目的、
用途に応じて、一般に熱可塑性樹脂に添加される各種の
物質、例えば酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤等
の安定剤、帯電防止剤、潤滑剤、可塑剤、離型剤、難燃
剤、難燃助剤、結晶化促進剤、染料や顔料等の着色剤等
を配合することも可能である。これらの添加物は、マ）
ＩＪフックスなる上記の如き熱可塑性樹脂に予め配合さ
れた形で用いてもよい。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが
、本発明はこれに限、定されるものではない。

実施例１及び比較例１ 概ね第１図の如き構成からなる装置を用い、クロスヘッ
ドダイ９を通してガラス繊維のロービングを連続的に引
きながら、樹脂供給口３がらポリプロピレン９０重量部
と無水マレイン酸で変住した変住ポリプロピレンユＤ重
量部の溶融混合物（２６５℃）を供給して含浸させ、減
圧口５を通して、真空ポンプで吸引することにより絶対
圧４５０ｍｍＨｇに減圧した減圧部４で脱気処理したの
ち、ノズル径３ｍｍの賦形ダイ６で賦形してストランド
として引き取り、切断し、ガラス繊維含有量４０重量％
（組成物中）で長さ１２ｍｍのペレット状組成物を得た
。

一方、比較のため、真空ポンプによる吸引を止約、減圧
口５を密閉して脱気処理を行わなかった以外は同様にし
てペレット状組成物を調製した。

これらのペレット状組成物を用いて試験片を射出成形し
、成形時のガス発生、臭い等の相対評価すると共に、試
験片を下記の測定法で評価した。

引張強度コＡＳＴＭ　Ｄ−６３８に準拠曲げ強度：　Ａ
ＳＴＭ　Ｄ−７９０に準拠衝撃強度：　ＡＳＴＭ　Ｄ−
２５６に準拠し、ノツチ付きアイゾツト衝撃強度を測定
（試 鋏片の厚さ６．３ｍｍ） また、繊維と樹脂の界面におけるボイドの評価のだと、
ストランドを約１０ｃｍに切断したサンプルを各々１０
本作成し、その一端をインクに浸し垂直に立てた状態で
１０分間装いた時のインク上昇高さを測定すると共に、
インクに浸したストランド端面におけるインクの分散状
況の顕微鏡観察を行った。

結果を第１表に示す。

実施例２及び比較例２ 熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレートの溶融
物（２８０℃）を用い、また、脱気処理を絶対圧３８０
ｍｍ）Ｉｇの減圧下で行った以外は実施例１と同様にし
て、実施例２のペレット状組成物を調製した。

一方、比較のため、脱気処理をせずにペレット状組成物
を調製した。

これらの評価結果を第２表に示す。

第 表 第 表 〔発明の効果〕 以上の説明並びに実施例により明らかなように、 連続した強化用繊維束を引きながら溶融熱可塑性樹脂を
含浸させる長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法に
おいて、強化用繊維束に溶融熱可塑性樹脂を含浸させた
のち、該含浸混合物を減圧下で脱気処理する本発明の方
法によれば、繊維と樹脂の界面におけるボイドの発生が
低減することにより、繊維に対する樹脂の含浸性、濡れ
が著しく改善され、高度の引張強度、曲げ強度、衝撃強
度等の機械的性質を有する樹脂組成物が得られ、また、
得られた組成物は、これを成形に供した時、ガス発生及
び臭い等の問題も少ないという特徴を有する。かかる如
く、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法
は、工業的利用価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に適用するのが好ましいクロスヘツド
を用いた長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造法（及び
製造装置）の１例を示す略示図である。 １　強化用繊維束 ２　強化用繊維束の供給口 熱可塑性樹脂の供給口 減圧部 減圧口（真空ポンプ等の減圧装置と接続）賦形ダイ 引取りロール ペレタイザー クロスヘッドダイ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　連続した強化用繊維束を引きながら溶融熱可塑性樹
   脂を含浸させる長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方
   法において、強化用繊維束に溶融熱可塑性樹脂を含浸さ
   せたのち、熱可塑性樹脂が溶融状態にある間に該含浸混
   合物を絶対圧６００ｍｍＨｇ以下の減圧下で脱気処理す
   ることを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製
   造方法。 ２　強化用繊維束に対する溶融熱可塑性樹脂の含浸及び
   該含浸混合物の脱気処理をクロスヘッドダイを用いて行
   う請求項１記載の長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造
   方法。