JPH0431011A - ペレット状繊維強化熱可塑性コンポジット成形材 - 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） この発明は、射出成形や圧縮成形等に用いることのでき
るベレ、ノド状の繊維強化熱可塑性コンポジット成形体
に関するものである。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題）繊維
強化エンジニアリングプラスチック等の繊維強化熱可塑
性フンポジットは、射出成形を中心に着実に市場か成長
しており、今や極めて重要なＬ業用材料になってきてい
る。しかしながら、このような従来の射出成形品におい
て、ガラス繊維等の補強繊維はその長さがｌ　ｍｍ以丁
であり、金属材料と置換えるには、耐衝撃性や耐疲労性
等の物性か不１・分なケースか多々あった。

この発明は成形品における強化繊維の長さかより長く保
存され、しかも強化繊維かより高い含打率で充てんでき
、成形中にて強化繊維かより一体性を保つようにするこ
とによって、耐衝撃性や耐疲労性か　段と優れた成形品
か得られるところの成形材を提供するものである。

（課題を解決するための１段） 本発明は特定範囲の撚係数を有する複数本の強化繊維の
糸条物が熱ＩｊＪ塑性、樹脂マトリックス中にて単繊維
レベルまで実質的に含浸され一軸方向に配荀してなる長
さ３〜１００酊であるペレット状成形祠である。

この発明で用いられる強化繊維は、典型的にはガラス繊
維やカーボン繊維で代表される繊維である。またこの発
明で用いられる熱可塑性樹脂は、たとえばポリプロピレ
ン、ナイロン６、ナイロン６６、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレン
サルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテ
ルケトン等があるが、これらのポリマーに限定されるも
のではない。

第１図は本発明ペレット状成形材の構成図であり、第２
図は該成形材中の糸条物の模式図である。

本発明でいう撚指数とは、第２図で示されているように
糸条物外周繊維か軸方向となす角度θとした場合の［ｔ
　ａｎθ〕の平・均値である。

本発明でいうペレット中の糸条物の典型例は紡績糸状の
もの又は紡績糸の断面か圧縮変形したものである。

本発明の成形材を得る典型例を具体的に説明する。強化
繊維と熱［＋Ｊ塑性樹脂繊維の撚指数０．０１５〜０．
２４を有する混合紡績糸を複数本束ねて該樹脂か溶融す
る温度以上に加熱加圧することによって連続したロッド
状物又はテープ状物を得て、これを所定の長さに切断す
ることによって本発明のペレット状成形材か得られる。

混合紡績糸において強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とは糸
断面方向において出来るだけ均一に学系レベルで混合し
ていることか好ましい。中繊維レベルでの均一な混合分
散によってペレット中ての強化繊維の単繊維レベルにま
で実質的に含浸されている状態がそれたけ容易に実現で
きる。混合紡績糸はいわゆる索切紡績によるのが好まし
い製造手段であるか、それに限定されるわけてはない。

加熱加圧することにより連続したロッド状物又はテープ
状物を得る具体的方法を以下に述へる。その一つは加熱
した複数の混合紡績糸束を加圧ロール対、又は加圧ベル
ト対又はこれらの組合せたものの間を通すことによって
得られる。

第３図は、ロール対間で圧縮する方法の具体例を説明す
るための正面図である。第２図に示すように、ロール７
は直径の大きな大径部９を有しており、ロール８は直径
の小さな小径部１０を有している。大径部９か小径部１
０と嵌まり合うようにロール７およびロール８か位置し
ており、人任部９古小径部１０との間に形成される隙間
に、糸束１１か挿入されている。糸束１１は大径部９お
よび小径部１０の間を通り、適当な圧力で圧縮されなか
ら押出される。このようなロール圧縮は、１女・１のロ
ールのみならす、複数女４のロールを通してＪ［縮して
もよい。また、ベルト等を介してロール圧縮してもよい
。他のイ１力なり法はいわゆるプルトルー／１）法によ
る方法である。

第３図は凸部を有したプレート１２と該凸部か嵌まる溝
を自したプレート１３とを小すＩＬ而面であり、第５図
は第４図に小す［）１１部を有するプレート１２を示す
斜視図である。熱１−ＩＪ塑性ポリマー繊紐と補強繊紐
占の糸束１６を、プレート１２の凸部１４と、プレート
１３の溝１５との間に形成さオ′ンた隙間に通し、Ｍ＋
ｉＪ塑性ポリマー繊紐の溶融流動する温度以１まで加熱
し、た状態て糸束１６を弓き抜きなから、袖強繊紐をＱ
　ｉ＋Ｊ塑性ポリマーに３侵して一体化する。このとき
、凸部１４と溝１５との間で一定の圧力て糸束を圧縮し
ながら引抜く。

上記のロール圧縮法および引抜き成形状において、糸束
を加熱圧縮してポリマーを３　ｔ２し一体化したロッド
状態の成形物は、次にロール、ベルトまたはプレート）
により冷却しなから圧縮することか好ましい。これは、
冷却にイ１′なって牛しるポリマーの体積収縮に応して
ロッド状の成形体を１１縮し含浸を完遂するためである
。得られた口、、　Ｈ状の成形体は、３〜１００■の長
さに力・トし−Ｓ、ベレット状成形体にする。

本発明成形材における強化繊維の含イＪ−・♀くのｌｌ
ｊ′ましい範囲は５〜７０ｆ＋ψ％であり、↑、νに好
ましくは１０〜５５％である。５％以トては成形品の力
学特性に関する補強効果か現われにくく、７０部以して
は成形時の成形＋４の流動性か若しく損わオ（でくる。

強化繊維の軸方向に６１ったベレ、）の１゜さは３〜１
００市の範囲さらに好ましくは５〜２０闘にする。３開
以ドたと強化効果効率か低くなり、特に−・ｊ衝撃性の
低トか１−ＩＹｌつで東る。

１００ｍｍ以上ではスクリュー等への喰い込み性が不良
になる。第１〜４図の例ではペレットの断面は短形にな
っているが丸形でもた円形であってもよい。断面の大き
さも成形機への供給性、喰い込み性の点から適当な大き
さに取ればよい。

本発明成形材中の糸条物は成形材のマトリックス樹脂を
溶剤で溶出させるか、焼失させて残留した強化繊維を注
意して取り出すことによって認定できる。こうして取り
出された糸条物から第１図の撚角度θ（ラディアン）を
測定し撚指数を求めることができる。撚指数は０．０１
５以上０．２４以下の範囲であることか必要である。

０．０１５以下であると耐衝撃値の低下か目立ってくる
し、０．２４以上であると曲げ強度、曲げ弾性率の低下
か目立ってくる。０．０１５〜０．２４の撚指数では成
形品での強化繊維か有効にからまりつつ成形品全体にわ
たって一体的構造を形成するのでそれたけ耐衝撃性が高
くなる。また本発明の成形材はこうした撚係数を有する
糸条物で構成されているので、成形品中での強化繊維は
より少い損傷（長さの低下）でより高い含有率に充填す
ることができる。

本発明では強化繊維か単糸レベルまでマ）　ＩＪワック
ス実質的に含浸されていることか必要である。

含浸か不十分な場合成形品の表面に凹凸か生したり、筋
が見えたりして外観不良の原因になる。また成形品中の
繊維の損傷か著しくなり繊維か短かくなり耐衝撃値の低
下か目立ってくる。

（作用） 本発明成形材は強化繊維の含有率を大きくなっても、通
常の短繊維強化エンプラのケースに比へて成形流動性か
損われる度合か少い。それは糸条体がブロック的にマト
リックスと共に流動するからである。また高充填できる
こと、成形品中の強化繊維の長さが大きく保たれている
こと、成形品中の強化繊維が互にからまった一体的構造
を取っていること、の理由から通常の強化エンプラより
はるかに優れた力学物性（曲げ強度、曲げ弾性率、耐衝
撃強度、耐疲労性、高温弾性率等）を有している。さら
に最近開発されているロングツ、・イハーエンプラと比
較しても耐衝７値の点で一段と優れている。

（実施例） （１）単糸２．５デニールのナイロン繊維トウと２４に
カーボン繊維トウの索切スライバーを５０：５０重量比
の割合いで混紡し２３２０デニールで撚指数０．０６の
紡績糸を得た。本紡績糸を２０本引き揃えてＮ２雰囲気
中で２５０°Ｃまて加熱した後、第２図に示すような３
対の加圧ロール中を連続的に通すことによって短形断面
の細長いロッド状物を得、これを１０１ＩｉＩの長さに
切断することによってペレ・、ト状成形材（Ｎα１）を
得た。

■　撚指数０．０１と０．３０とした以外（１）と同様
な方法によって２種のベレット状成形材（Ｎα２、Ｎｆ
１３；比較例）を得た。

（３）　　（１）の製法で長さのみ２．５．ｍに切断し
たベレット状成形材（Ｎα４；比較例）を得た。

（４）　　（＋）で用いた紡績糸を２０本引き揃えてＮ
２雰囲気中で２５０℃まで加熱した後、第３図に小す２
００℃に加蝕さオＩノー＝力５　ｋｇ　／　ｃａて加圧
されたダイを通して引き抜き成形し、得られた矩形断面
の細長いロッド状物を得、これを１０闘長さに切断する
ことによってベレット状成形材（Ｎ（Ｌ　５　）を得た
。

これらＮｕ　１〜５０５種のベレットをスクリュー径３
０闘、供給品の溝深さ２．１■型締力３０ｔの射出成形
機を用いて曲げ試験片及びノツチ付アイノ、ト衝撃試験
片を各々、ＡＳＴＭ−Ｄ−７９０及びＡＳＴＭ−Ｄ−２
５Ｇに従い成形した後、曲げ強度ならびにノ、千付アイ
ソノド衝撃強度を測定した。

その結果を第１表にまとめて示す。

第１表 本発明に該当するＮａｌ、Ｎａ５は曲げ強度、衝撃強度
共にＮ＋１２％３．４に比へて　−段と優れたイ１へを
イｊ゛することか確かめられた。

（発明の効果） 本発明によるとき通常の短繊維強化ペレットあるいは通
常の長繊維強化ペレットを用いた成形体に比へて優れた
力学特性（曲げ強度、曲げ弾性率、耐衝撃強度、耐疲労
性、高温弾性率等）を自する強化プラスチック成形体を
提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のペレット状成形材を示し、第２図は該
ペレット状成形材の１本の糸条体部分の拡大図であり、
図面の １は１本１本の強化単繊維 ２は糸条体 ３はペレット状成形材 ４は熱可塑性樹脂 ５は糸条体の外周綴紐 ６は糸条体の軸方向に対する角度（θ）を示す。 第２図はロール成形法におけるロール部を示し図而の ５は大径部をイ］するロール ６は小径部を有するロール ７はロール５の大径部 ８はロール４の小径部 ９は糸条体 を示す。 第３図はプルトルー／タン法におけるプレートを示し図
而の １０は凸部を有するプレート １１は凹部を有するプレート １２はプレー）１０の凸部 １３はプレート１０とプレート１１による溝部１４は糸
条体 をボす。 第５図はプレート１０の斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 強化繊維からなる複数本の糸条物が熱可塑性樹脂マトリ
   ックス中に一軸方向に配位してなる長さ３〜１００ｍｍ
   のペレット状成形材であって、前記強化繊維は前記熱可
   塑性樹脂により単繊維レベルまで実質的に含浸されかつ
   本文で規定する撚指数０．０１５〜０．２４を有する糸
   条物でペレット中に配位することを特徴とするペレット
   状繊維強化熱可塑性コンポジット成形材