JPH06182761A - 繊維強化樹脂ペレットおよびその成形品 - Google Patents
繊維強化樹脂ペレットおよびその成形品Info
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- JPH06182761A JPH06182761A JP4334298A JP33429892A JPH06182761A JP H06182761 A JPH06182761 A JP H06182761A JP 4334298 A JP4334298 A JP 4334298A JP 33429892 A JP33429892 A JP 33429892A JP H06182761 A JPH06182761 A JP H06182761A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 成形時において強化繊維の損傷・切断が少な
く良好な機械特性を有する成形品を得ることができる繊
維強化樹脂ペレットを提供する。 【構成】 数平均繊維長が２〜３０ｍｍで、長さ分布を
もつ強化繊維が熱可塑性樹脂により含浸・被覆されてな
り、該強化繊維が長手方向に実質的に平行に配列し、該
強化繊維の体積含有率が１０〜７０％からなることを特
徴とする繊維強化樹脂ペレット、及び上記の繊維強化樹
脂ペレットを成形して得られてなる成形品。
く良好な機械特性を有する成形品を得ることができる繊
維強化樹脂ペレットを提供する。 【構成】 数平均繊維長が２〜３０ｍｍで、長さ分布を
もつ強化繊維が熱可塑性樹脂により含浸・被覆されてな
り、該強化繊維が長手方向に実質的に平行に配列し、該
強化繊維の体積含有率が１０〜７０％からなることを特
徴とする繊維強化樹脂ペレット、及び上記の繊維強化樹
脂ペレットを成形して得られてなる成形品。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は長さ分布を有する強化繊
維を有し熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維強化樹
脂ペレットおよびその成形品に関する。
維を有し熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維強化樹
脂ペレットおよびその成形品に関する。
【０００２】
【従来技術】熱可塑性樹脂を強化繊維間に含浸した繊維
強化樹脂成形用材料、例えば強化繊維に熱可塑性樹脂を
含浸させた後、約１０ｍｍ程にカットし、射出成形に用
いる長繊維強化樹脂成形用材料などが種々市販されてい
る。これら市販の長繊維強化樹脂成形用材料では、射出
成形時射出成形機のバレル内において、スクリュウの回
転により長繊維強化樹脂成形用材料中の強化繊維にせん
断力が負荷され強化繊維が短く切断されてしまう。ま
た、金型内ではスプルー部、ゲート部においてせん断力
が負荷され更に強化繊維は短くなる。この金型内での繊
維長の低下はスプルーサイズ、ゲートサイズ等の金型構
造を適正化することにより若干は改善される。また、射
出成形機においては、スクリュウ形状を低圧縮タイプに
することにより繊維長の低下はかなり改善される。しか
し、これらの方法をもってしても根本的な改善には至っ
ておらず、当初の長繊維のメリットを十分に活かせてい
ないのが現状である。
強化樹脂成形用材料、例えば強化繊維に熱可塑性樹脂を
含浸させた後、約１０ｍｍ程にカットし、射出成形に用
いる長繊維強化樹脂成形用材料などが種々市販されてい
る。これら市販の長繊維強化樹脂成形用材料では、射出
成形時射出成形機のバレル内において、スクリュウの回
転により長繊維強化樹脂成形用材料中の強化繊維にせん
断力が負荷され強化繊維が短く切断されてしまう。ま
た、金型内ではスプルー部、ゲート部においてせん断力
が負荷され更に強化繊維は短くなる。この金型内での繊
維長の低下はスプルーサイズ、ゲートサイズ等の金型構
造を適正化することにより若干は改善される。また、射
出成形機においては、スクリュウ形状を低圧縮タイプに
することにより繊維長の低下はかなり改善される。しか
し、これらの方法をもってしても根本的な改善には至っ
ておらず、当初の長繊維のメリットを十分に活かせてい
ないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、市販の
長繊維強化樹脂成形用材料の欠点、すなわち成形時強化
繊維が短く切断されてしまうという欠点を克服するため
に鋭意検討した結果、繊維強化樹脂ペレット中の強化繊
維を均一の長さとはしないことにより、つまり強化繊維
の繊維長に分布をもたせることにより、繊維強化樹脂ペ
レットが成形時溶融された後流動する際に、繊維長の短
い強化繊維はせん断力が大きいバレル近傍にて流動し、
一方長い強化繊維は比較的せん断力が小さいスクリュウ
表面に沿って流動する結果、長い強化繊維の損傷をより
少なくできることを見出した。
長繊維強化樹脂成形用材料の欠点、すなわち成形時強化
繊維が短く切断されてしまうという欠点を克服するため
に鋭意検討した結果、繊維強化樹脂ペレット中の強化繊
維を均一の長さとはしないことにより、つまり強化繊維
の繊維長に分布をもたせることにより、繊維強化樹脂ペ
レットが成形時溶融された後流動する際に、繊維長の短
い強化繊維はせん断力が大きいバレル近傍にて流動し、
一方長い強化繊維は比較的せん断力が小さいスクリュウ
表面に沿って流動する結果、長い強化繊維の損傷をより
少なくできることを見出した。
【０００４】本発明者等は、かかる知見に基づき更に重
ねて検討した結果、本発明を完成するに至ったものであ
る。
ねて検討した結果、本発明を完成するに至ったものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、数
平均繊維長が２〜３０ｍｍで、長さ分布をもつ強化繊維
が熱可塑性樹脂により含浸・被覆されてなり、該強化繊
維が長手方向に実質的に平行に配列し、該強化繊維の体
積含有率が１０〜７０％からなることを特徴とする繊維
強化樹脂ペレット、及び上記の繊維強化樹脂ペレットを
成形して得られてなる成形品を提供するものである。
平均繊維長が２〜３０ｍｍで、長さ分布をもつ強化繊維
が熱可塑性樹脂により含浸・被覆されてなり、該強化繊
維が長手方向に実質的に平行に配列し、該強化繊維の体
積含有率が１０〜７０％からなることを特徴とする繊維
強化樹脂ペレット、及び上記の繊維強化樹脂ペレットを
成形して得られてなる成形品を提供するものである。
【０００６】本発明において繊維強化樹脂ペレットを構
成する強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラ
ミド繊維等の連続もしくは不連続繊維が挙げられる。本
発明において繊維強化樹脂ペレットを構成する熱可塑性
樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６・６等のポリア
ミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、また、ポリ
カーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンス
ルフィド、ポリエーテルケトン、ポリウレタンエラスト
マー、ポリエステルエラストマー等の熱可塑性エラスト
マー等が挙げられる。但し、強化繊維および熱可塑性樹
脂は特にこれらに限定されるものではない。
成する強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラ
ミド繊維等の連続もしくは不連続繊維が挙げられる。本
発明において繊維強化樹脂ペレットを構成する熱可塑性
樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６・６等のポリア
ミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、また、ポリ
カーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンス
ルフィド、ポリエーテルケトン、ポリウレタンエラスト
マー、ポリエステルエラストマー等の熱可塑性エラスト
マー等が挙げられる。但し、強化繊維および熱可塑性樹
脂は特にこれらに限定されるものではない。
【０００７】本発明の繊維強化樹脂ペレット中の強化繊
維の繊維長は均一の長さではなく、強化繊維の長さは分
布を有することが必要である。これは、強化繊維の長さ
が均一な場合には、強化繊維の損傷比率が大きく成形品
の機械特性が低くなるためである。つまり、繊維長の長
い繊維と短い繊維が同一ペレット中に存在することによ
り、例えば射出成形に該繊維強化樹脂ペレットを用いた
場合、該ペレットが射出成形機中において溶融後流動す
る際に、繊維長の長い繊維が短い繊維に比べて見かけの
粘度が大きくなり、この見かけの粘度の違いにより、繊
維長の短い繊維はせん断力が大きいバレル近傍にて流動
し、一方長い繊維は比較的せん断力が小さいスクリュウ
表面に沿って流動する結果、長い繊維の損傷をより少な
くすることが可能となるためである。
維の繊維長は均一の長さではなく、強化繊維の長さは分
布を有することが必要である。これは、強化繊維の長さ
が均一な場合には、強化繊維の損傷比率が大きく成形品
の機械特性が低くなるためである。つまり、繊維長の長
い繊維と短い繊維が同一ペレット中に存在することによ
り、例えば射出成形に該繊維強化樹脂ペレットを用いた
場合、該ペレットが射出成形機中において溶融後流動す
る際に、繊維長の長い繊維が短い繊維に比べて見かけの
粘度が大きくなり、この見かけの粘度の違いにより、繊
維長の短い繊維はせん断力が大きいバレル近傍にて流動
し、一方長い繊維は比較的せん断力が小さいスクリュウ
表面に沿って流動する結果、長い繊維の損傷をより少な
くすることが可能となるためである。
【０００８】本発明の繊維強化樹脂ペレット中の強化繊
維の数平均繊維長は２〜３０ｍｍであることが必要であ
る。数平均繊維長が３０ｍｍより大きい場合にはペレッ
トの溶融時の溶融粘度が高くなるため強化繊維の損傷が
多くなり、また、数平均繊維長が２ｍｍ以下では成形品
において所望の機械特性が得られないためである。
維の数平均繊維長は２〜３０ｍｍであることが必要であ
る。数平均繊維長が３０ｍｍより大きい場合にはペレッ
トの溶融時の溶融粘度が高くなるため強化繊維の損傷が
多くなり、また、数平均繊維長が２ｍｍ以下では成形品
において所望の機械特性が得られないためである。
【０００９】本発明の繊維強化樹脂ペレット中の強化繊
維はペレットの長手方向に平行であることが必要であ
る。これは、強化繊維が互いに交差していると成形時に
繊維間の摩擦等により繊維の損傷が生じるためである。
維はペレットの長手方向に平行であることが必要であ
る。これは、強化繊維が互いに交差していると成形時に
繊維間の摩擦等により繊維の損傷が生じるためである。
【００１０】本発明の繊維強化樹脂ペレット中の強化繊
維の体積含有率は１０〜７０％であることが必要であ
る。強化繊維の体積含有率が１０％より少ない繊維強化
樹脂ペレットを用いて成形品を得た場合には所望の機械
特性を有する成形品を得ることができず、また、７０％
より多い場合においては溶融粘度が高く流動性が悪くな
り良好な成形品を得ることが難しくなるためである。
維の体積含有率は１０〜７０％であることが必要であ
る。強化繊維の体積含有率が１０％より少ない繊維強化
樹脂ペレットを用いて成形品を得た場合には所望の機械
特性を有する成形品を得ることができず、また、７０％
より多い場合においては溶融粘度が高く流動性が悪くな
り良好な成形品を得ることが難しくなるためである。
【００１１】本発明の繊維強化樹脂ペレットの長さは３
〜３５ｍｍであることが好ましい。これは、ペレット長
が３ｍｍより短い場合では成形品中での強化繊維の長さ
が短くなりすぎるため強化効率が小さくなり、また、ペ
レット長が３５ｍｍより長い場合では例えばペレットを
射出成形に用いる際、ペレットのスクリュウへの食い込
み性が悪くなるためである。
〜３５ｍｍであることが好ましい。これは、ペレット長
が３ｍｍより短い場合では成形品中での強化繊維の長さ
が短くなりすぎるため強化効率が小さくなり、また、ペ
レット長が３５ｍｍより長い場合では例えばペレットを
射出成形に用いる際、ペレットのスクリュウへの食い込
み性が悪くなるためである。
【００１２】本発明における強化繊維への熱可塑性樹脂
の含浸・被覆方法は現在一般的に用いられている方法を
利用することができる。例えば、溶融樹脂浴中強化繊維
を通過させる溶融含浸法、強化繊維にマトリックスフイ
ルムを重ねるフイルムスタッキング法、また強化繊維に
マトリックス繊維を混繊した後マトリックス繊維を溶融
させる混繊法などがある。
の含浸・被覆方法は現在一般的に用いられている方法を
利用することができる。例えば、溶融樹脂浴中強化繊維
を通過させる溶融含浸法、強化繊維にマトリックスフイ
ルムを重ねるフイルムスタッキング法、また強化繊維に
マトリックス繊維を混繊した後マトリックス繊維を溶融
させる混繊法などがある。
【００１３】
【実施例】以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
尚、機械特性値の測定法は下記に従い行なった。 引張試験：ＡＳＴＭ Ｄ−６３８に準拠 曲げ試験、曲げ弾性率：ＡＳＴＭ Ｄ−７９０に準拠 アイゾット衝撃強さ：ＡＳＴＭ Ｄ−２５６に準拠 また、数平均繊維長は成形品を４００℃、１２時間加熱
・燃焼後、炭素繊維のみを取り出しその長さと本数を測
定することにより求めた。
るが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
尚、機械特性値の測定法は下記に従い行なった。 引張試験：ＡＳＴＭ Ｄ−６３８に準拠 曲げ試験、曲げ弾性率：ＡＳＴＭ Ｄ−７９０に準拠 アイゾット衝撃強さ：ＡＳＴＭ Ｄ−２５６に準拠 また、数平均繊維長は成形品を４００℃、１２時間加熱
・燃焼後、炭素繊維のみを取り出しその長さと本数を測
定することにより求めた。
【００１４】実施例１ ナイロン６繊維と炭素繊維を引き揃えて牽切紡績し、ナ
イロン６繊維と炭素繊維が混繊され実質的に無撚の状態
とし、更にそのヤーンの表面をナイロン６繊維で捲回・
被覆しトータルのヤーンデニールが５８００で炭素繊維
体積含有率３０％のヤーンを得た。炭素繊維の数平均繊
維長は７５ｍｍであった。
イロン６繊維と炭素繊維が混繊され実質的に無撚の状態
とし、更にそのヤーンの表面をナイロン６繊維で捲回・
被覆しトータルのヤーンデニールが５８００で炭素繊維
体積含有率３０％のヤーンを得た。炭素繊維の数平均繊
維長は７５ｍｍであった。
【００１５】このヤーンを連続的に赤外線ヒーターにて
加熱しナイロン６を溶融・含浸させた後、更に賦形ロー
ルを通しペレタイザーにてカットし直径約２ｍｍ、長さ
１２ｍｍ、数平均繊維長９．５ｍｍの本発明の繊維強化
樹脂ペレットを得た。該繊維強化樹脂ペレットより得ら
れた射出成形品の機械特性値、数平均繊維長は表１の通
りである。成形品中の数平均繊維長は長く良好な機械特
性値が得られた。
加熱しナイロン６を溶融・含浸させた後、更に賦形ロー
ルを通しペレタイザーにてカットし直径約２ｍｍ、長さ
１２ｍｍ、数平均繊維長９．５ｍｍの本発明の繊維強化
樹脂ペレットを得た。該繊維強化樹脂ペレットより得ら
れた射出成形品の機械特性値、数平均繊維長は表１の通
りである。成形品中の数平均繊維長は長く良好な機械特
性値が得られた。
【００１６】
【表１】
【００１７】比較例１ 実施例１と同様の炭素繊維、ナイロン６樹脂を用いて熱
溶融させたナイロン６樹脂浴中を連続的に炭素繊維を通
過させることによって含浸させた後、実施例１と同サイ
ズの繊維強化樹脂ペレットを得た。炭素繊維の繊維長は
分布を有さず、その数平均繊維長は１２ｍｍであった。
該繊維強化樹脂ペレットより得られた射出成形品の機械
特性値、数平均繊維長は表１の通りである。実施例１に
比べて数平均繊維長は短く、機械特性も悪かった。
溶融させたナイロン６樹脂浴中を連続的に炭素繊維を通
過させることによって含浸させた後、実施例１と同サイ
ズの繊維強化樹脂ペレットを得た。炭素繊維の繊維長は
分布を有さず、その数平均繊維長は１２ｍｍであった。
該繊維強化樹脂ペレットより得られた射出成形品の機械
特性値、数平均繊維長は表１の通りである。実施例１に
比べて数平均繊維長は短く、機械特性も悪かった。
【００１８】比較例２、３ 実施例１において牽切時およびペレット作製時の条件を
変更することにより数平均繊維長が１．５ｍｍの繊維強
化樹脂ペレット（比較例２）とペレット長が４０ｍｍで
数平均繊維長が３５ｍｍの繊維強化樹脂ペレット（比較
例３）を得た。該繊維強化樹脂ペレットより得られた射
出成形品の機械特性値、数平均繊維長は表１の通りであ
る。どちらの場合も実施例１に比べて数平均繊維長は短
く、機械特性も悪かった。特に、比較例３においては射
出成形時の食い込み性が悪かった。
変更することにより数平均繊維長が１．５ｍｍの繊維強
化樹脂ペレット（比較例２）とペレット長が４０ｍｍで
数平均繊維長が３５ｍｍの繊維強化樹脂ペレット（比較
例３）を得た。該繊維強化樹脂ペレットより得られた射
出成形品の機械特性値、数平均繊維長は表１の通りであ
る。どちらの場合も実施例１に比べて数平均繊維長は短
く、機械特性も悪かった。特に、比較例３においては射
出成形時の食い込み性が悪かった。
【００１９】比較例４、５ 実施例１において強化繊維体積含有率のみを５％（比較
例４）または８０％（比較例５）に変更した繊維強化樹
脂ペレットを作製した。体積含有率が８０％の繊維強化
樹脂ペレットについては炭素繊維間への樹脂の含浸が不
十分であり評価に値するサンプルは得られなかった。そ
こで体積含有率が５％の繊維強化樹脂ペレットを射出成
形に用いた。得られた射出成形品の機械特性値、数平均
繊維長は表１の通りである。実施例１に比べて数平均繊
維長は短く、機械特性も悪かった。
例４）または８０％（比較例５）に変更した繊維強化樹
脂ペレットを作製した。体積含有率が８０％の繊維強化
樹脂ペレットについては炭素繊維間への樹脂の含浸が不
十分であり評価に値するサンプルは得られなかった。そ
こで体積含有率が５％の繊維強化樹脂ペレットを射出成
形に用いた。得られた射出成形品の機械特性値、数平均
繊維長は表１の通りである。実施例１に比べて数平均繊
維長は短く、機械特性も悪かった。
【００２０】
【発明の効果】本発明は以上のような構成・説明から明
らかなように特に射出成形に該繊維強化樹脂ペレットを
用いた場合、強化繊維の損傷・切断が少なく機械特性に
優れた成形品を得ることができ長繊維強化樹脂成形用材
料のメリットを十分に活かすことが可能となり工業的に
高い価値を有する方法である。また、本発明における繊
維強化樹脂ペレットは圧縮成形、押出し成形、シート成
形等に用いることも可能である。
らかなように特に射出成形に該繊維強化樹脂ペレットを
用いた場合、強化繊維の損傷・切断が少なく機械特性に
優れた成形品を得ることができ長繊維強化樹脂成形用材
料のメリットを十分に活かすことが可能となり工業的に
高い価値を有する方法である。また、本発明における繊
維強化樹脂ペレットは圧縮成形、押出し成形、シート成
形等に用いることも可能である。
Claims (2)
- 【請求項１】 数平均繊維長が２〜３０ｍｍで、長さ分
布をもつ強化繊維が熱可塑性樹脂により含浸・被覆され
てなり、該強化繊維が長手方向に実質的に平行に配列
し、該強化繊維の体積含有率が１０〜７０％からなるこ
とを特徴とする繊維強化樹脂ペレット。 - 【請求項２】 請求項１記載の繊維強化樹脂ペレットを
成形して得られてなる成形品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4334298A JPH06182761A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 繊維強化樹脂ペレットおよびその成形品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4334298A JPH06182761A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 繊維強化樹脂ペレットおよびその成形品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06182761A true JPH06182761A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=18275784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4334298A Pending JPH06182761A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 繊維強化樹脂ペレットおよびその成形品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06182761A (ja) |
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| FR2740149A1 (fr) * | 1995-10-20 | 1997-04-25 | Ykk Corp | Procede de production d'un materiau de moulage en feuille, materiau de moulage en feuille renforce par des fibres ainsi produit et coquille de protection des orteils pour chaussure de securite realisee avec ce materiau |
| US9211654B2 (en) | 2007-03-12 | 2015-12-15 | Kobe Steel, Ltd. | Continuous fiber-reinforced thermoplastic resin pellets and manufacturing method of the same |
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-
1992
- 1992-12-15 JP JP4334298A patent/JPH06182761A/ja active Pending
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