JPH0732495A - 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】 【目的】 繊維を傷つけることなく、また劣化樹脂が製
品に混入することなく、ウエブ状に開繊された繊維束に
対して吐出させ被覆させた溶融熱可塑性樹脂をウエブの
各繊維間へ促進して含浸できる長繊維強化熱可塑性樹脂
組成物の製造方法を提供する。 【構成】 ウエブ状に開繊した連続繊維束を樹脂吐出口
を有する被覆用ダイ内に通過させて、前記樹脂吐出口側
から吐出させた溶融熱可塑性樹脂で前記ウエブ状連続繊
維束の上下少なくとも片面から被覆し、次いでウエブ状
連続繊維束との各接触部位が略水平になるように上下位
置に繊維軸方向に対して長手方向が直角をなすように設
置された複数のバーからなる含浸工程で、前記被覆され
たウエブ状連続繊維束を後方から略水平に引き取りなが
ら前記バーに上下から接触させ、前記溶融熱可塑性樹脂
を含浸させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長繊維強化熱可塑性樹
脂組成物の製造方法に関する。更に詳しくは、連続した
ウエブ（ほぼ一定の幅と厚みを有するシート）状繊維束
に溶融熱可塑性樹脂を被覆含浸させ、複合材料とする長
繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】長繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物
を製造するには、特開昭６３ー２６４３２６号公報に開
示されるようにクロスヘッドダイに繊維束を連続的に通
過させ、ダイ内に溶融熱可塑性樹脂を吐出し、繊維束を
溶融熱可塑性樹脂で含浸させて製造する方法が知られて
いる。この方法は操作および樹脂含浸量の制御が比較的
容易である。

【０００３】クロスヘッドダイを用いないで長繊維強化
熱可塑性樹脂組成物を製造する方法としては、例えば特
開昭６３ー１３２０３６号公報に、溶融した熱可塑性樹
脂中に連続した補強繊維ロービングを導入し、溶融した
樹脂と接触させ、次いで樹脂を伴ったロービングをロー
ルで押圧してロービング中への樹脂の含浸を促進させた
のち、引き抜き装置により過剰量の樹脂を絞り込みなが
ら連続的に引き抜くストランド状繊維強化複合材料の製
造方法が開示されている。具体的には、溶融可塑化され
た熱可塑性樹脂を溶融樹脂供給ノズルを通してダイボッ
クス中へ供給し、一方複数の連続した補強繊維ロービン
グをボビンからガイドロールを経由してダイボックス内
の溶融樹脂中へ導入している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クロス
ヘッドダイを用いる特開昭６３ー２６４３２６号公報等
の方法では樹脂の含浸が不十分になり易く、一方、含浸
を良くするため低粘度（低分子量）の樹脂を用いると物
性の劣る組成物しか得られないという問題点がある。ま
たクロスヘッドダイ内の繊維が通路の屈曲部を通過する
際に、ダイの金属との摩擦により繊維自体が損傷を受
け、繊維が切れるという問題点を有している。このた
め、樹脂中に更に無機充填剤を加え各種特性の改善を計
ることは極めて困難となっている。更には、各種品質特
性の向上維持のためには欠かせないダイの清掃が困難で
あるという問題点もある。

【０００５】またクロスヘッドダイに代わりダイボック
スを用いる方法では、溶融樹脂がダイボックス内で滞留
するので、樹脂が劣化、変色し易いという問題点があ
る。またダイボックスの清掃も困難である。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、上記問題点を解決する長繊維強化熱可塑性樹脂
組成物の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ウエ
ブ状に開繊した連続繊維束を樹脂吐出口を有する被覆用
ダイ内に通過させて、前記樹脂吐出口側から吐出させた
溶融熱可塑性樹脂で前記ウエブ状連続繊維束の上下少な
くとも片面から被覆し、次いでウエブ状連続繊維束との
各接触部位が略水平（水平も含む、以下同様）になるよ
うに上下位置に繊維軸方向に対して長手方向が直角をな
すように設置された複数のバーからなる含浸工程で、前
記被覆されたウエブ状連続繊維束を後方から略水平に引
き取りながら前記バーに上下から接触させ、前記溶融熱
可塑性樹脂を含浸させ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。

【０００８】また本発明は前記の製法において、ウエブ
状連続繊維束との接触部位が繊維束の進行方向に対して
曲率を有する前記バーを用い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。

【０００９】また本発明は同じく前記の製法において、
被覆ウエブ状連続繊維束が前記複数のバーとの接触が、
上下交互になるように設置されたバーからなる含浸工程
を用い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。

【００１０】また本発明は、同じく前記の製法におい
て、上下の各バーが上下それぞれ各一体化されたもので
あ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。

【００１１】更に本発明は、各バーを通過後の含浸被覆
繊維束を賦形ダイに通過させ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。

【００１２】

【作用】本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造
方法は、前記樹脂吐出口側から吐出させた溶融熱可塑性
樹脂でウエブ状に開繊した連続繊維束の上下少なくとも
片面から被覆し、次いでウエブ状連続繊維束との各接触
部位が略水平になるように上下位置に繊維軸方向に対し
て長手方向が直角をなすように設置された複数のバーか
らなる含浸工程で、後方から略水平に引き取りながら、
バーに上下から接触させて溶融熱可塑性樹脂を含浸させ
るため、各バーとの接触のたびごとに繊維束の進行方向
が変わることなく、一直線に近い方向に引っ張ることが
できる作用がある。このため、各繊維束が各バーに接触
する際、繊維束に応力が殆ど作用しない。従って、繊維
束の切断される確率が非常に低くなる。またクロスヘッ
ドダイやダイボックスを用いる方法とは異なり、溶融樹
脂の滞留個所が殆ど無いので、製品に滞留劣化した着色
樹脂が混入することも殆どない。

【００１３】また、繊維束はあらかじめウエブ状に解さ
れているので、溶融樹脂が被覆された後、繊維束に殆ど
応力が働かない条件下でバーと接触させるという本発明
の方法に依り、繊維束の繊維間に容易に、かつ充分均一
に溶融樹脂を含浸させることができる。

【００１４】更に本発明は、ウエブ状連続繊維束との接
触部位に繊維束の進行方向に対して曲率を有するバーを
用いることにより、安定的に含浸を促進する作用があ
る。

【００１５】また、ウエブ状連続繊維束が被覆用ダイを
出たのち、複数のバーと上下交互に接触させることによ
り、溶融樹脂のウエブへの含浸を上下バランス良く促進
させることができる。

【００１６】また、本発明は、上下の各バーが上下それ
ぞれで各一体化されたものであることによって、上下い
ずれかのみをワンタッチで開閉できるとともに、各バー
の配置位置精度を向上できる。

【００１７】更に本発明は、各バーを通過させた後、含
浸被覆繊維束を賦形ダイに通過させることにより、製品
を適切な断面形状にできる上、一段と含浸を促進させる
ことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂組成
物の製造方法の実施例について図を参照して説明する。
図１は、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造
方法の実施例の構成を示す概要図である。図において、
３は図面の表裏方向をウエブの幅方向として解繊したウ
エブ状繊維束である。なお開繊は連続繊維束を予熱した
後、図示しない開繊工程で行われる。８は被覆用ダイで
あり、９は被覆用ダイ８内に設けられ加圧された溶融熱
可塑性樹脂をダイ内に吐出するための吐出口である。こ
の被覆用ダイ８内を開繊されたウエブ状の連続繊維束３
が通過し、図面表裏方向に対してその長手方向を一致さ
せ、かつ開繊連続繊維束のウエブ幅方向とその長手方向
を一致させた複数の上部バー１２、１４、１６、１８お
よび下部バー１３、１５、１７から成る含浸工程１９に
移送される。図では上側４本、下側３本のバーを例示し
ているが、バーの個数は、含浸の達成程度に応じて上下
各数個〜数十程度まで適宜設定することができる。な
お、前記のように各バーは繊維軸方向に対して長手方向
が直角をなすように設定されるが、この場合の直角とは
必ずしも正確な直角だけでなく、略直角である場合も含
まれる。

【００１９】上部バー１２、１４、１６、１８および下
部バー１３、１５、１７は回転させず、繊維束の最後部
２２を矢印Ｐ方向に引き取ることによって連続繊維束３
およびこれに連なる連続繊維束２を移送させる。

【００２０】被覆用ダイ８を出た連続繊維束３は、溶融
樹脂を表面に被覆した状態で上下各バー間を通過して進
行するが、溶融樹脂を被覆させたウエブ状繊維束と各バ
ーが接触する接触部位、例えばバー１２では１２ａ、バ
ー１３では１３ａ（以下同様）は、略水平となるよう配
置される。２１は、含浸を終了したウエブを所定の断面
形状に賦形する賦形ダイである。

【００２１】次に、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂組
成物の製造方法の各実施態様例を説明する。連続繊維束
は、図示せぬロービングから引き出される。この繊維束
としては、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繊維等またはこれらの組
合せが使用でき、ロービング、ヤーン等の連続繊維が使
用できる。引き出された繊維束は被覆用ダイ８に導入さ
れる前に、予熱された後、図示しない開繊工程で開繊さ
れ、ウエブ状連続繊維束とされる。開繊程度を適当に設
定することにより、繊維束の解繊程度を未解繊状態から
十分な解繊状態まで制御することが出来るが、より十分
に解繊させることが好ましい。

【００２２】こうして開繊処理されたウエブ状連続繊維
束３は、被覆用ダイ８に連続導入され、一方吐出口９か
ら溶融熱可塑性樹脂を連続的に吐出させ、この溶融樹脂
で図面表裏方向をウエブの幅方向としてウエブ状に配置
された繊維束３を連続的に被覆する。図１では溶融熱可
塑性樹脂の吐出はウエブ状繊維束の下面からのみである
が、上面からでもよいし、上下双方の面からでもよい。

【００２３】被覆用ダイ８を出たウエブ状連続繊維束３
は、断面が円形で回転しない上部バー１２、１４、１
６、１８、および同様に断面が円形で回転しない下部バ
ー１３、１５、１７の間を通過することにより、被覆し
た熱可塑性樹脂がウエブ状連続繊維束３の各繊維間へ含
浸するのを促進させる。上部バー１２、１４、１６、１
８および下部バー１３、１５、１７は、ウエブ状連続繊
維束上の熱可塑性樹脂が溶融状態にある場合は、必ずし
も加熱されていなくても構わないが、吐出後の熱可塑性
樹脂の繊維束への含浸を促進させるため、また熱可塑性
樹脂の溶融状態を保持するため、ヒーター等の適当な加
熱手段により加熱されることが好ましい。

【００２４】こうして溶融熱可塑性樹脂が含浸された繊
維束２０は、好ましくは賦形ダイ２１へ送られ、所定の
断面形状に賦形され、次いで図示せぬプラーにより引き
出される。賦形ダイ２１でストランド状に賦形された場
合は、Ｐ方向に繊維束を引き取りながら、図示しないペ
レタイザーにより所定の長さに切断され、通常ペレット
状の製品とされる。ストランド状の製品を製造する場合
は、ペレタイザーは不要である。また賦形ダイ２１によ
り板状、リボン状、フィルム状、テープ状、シート状あ
るいは帯状の製品とすることも可能である。上記のよう
に上部バー１２、１４、１６、１８および下部バー１
３、１５、１７で処理された後、賦形ダイ２１を使用し
ないで帯状、板状、リボン状の製品とすることも可能で
あるが、通常繊維束の断面形状は賦形ダイ２１を通過す
ることにより、上部下部バーによる処理直後とは異なる
断面形状となり、これに伴い繊維束中への溶融樹脂の含
浸がより一層均一かつ拡散される作用があるので、賦形
ダイを用いることが好ましい。

【００２５】ウエブ状繊維束３を含浸する熱可塑性樹脂
としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポ
リオレフィン、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６
１０、ナイロン６１２等のポリアミド、ポリアセター
ル、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その他の熱可塑性樹脂およびこれら
の組合せが使用できる。これらの樹脂の分子量として
は、繊維に含浸した場合、適当な繊維強化効果を発揮す
るものであれば特に制限はない。前記クロスヘッドダイ
を用いる方法においては、クロスヘッドダイ内で溶融樹
脂も大きな剪断力を受けるため、比較的低粘度の樹脂を
用いる必要があるが、本発明においては、この様な制限
はなく、低粘度から高粘度まで幅広く樹脂を選択するこ
とができる。従って本発明で得られる長繊維強化熱可塑
性樹脂組成物を用いた成形品は、一般的に機械的強度に
優れる。

【００２６】前記熱可塑性樹脂には、樹脂組成物の用
途、使用条件に応じて各種の添加剤、例えば酸化防止
剤、帯電防止剤、浸滑剤、可塑剤、離型剤、難燃剤、難
燃焼助剤、結晶化促進剤、着色剤、無機充填剤等を配合
することもできる。特に本発明においては、クロスヘッ
ドダイを用いる方法等に比べ、組成物を製造する際に繊
維束の内部応力が非常に小さいので、無機充填剤を充填
しても、得られる組成物に殆ど羽毛が発生しないという
特徴を有する。充填量は、樹脂１００重量部に対して通
常１００重量部以下であることが好ましい。

【００２７】図２は、図１を一部変形した実施態様例を
示し、図１の上下各バーの接触部位側断面を１２１、１
３１等に示すように山形に形成したものである。使用す
る熱可塑性樹脂の種類、ウエブ状繊維束最後部２２の引
張速度等によって接触部位１２１ａ、１３１ａ等の断面
曲率を適宜変更することにより、樹脂のウエブ状連続繊
維束への含浸程度をコントロールすることができる。

【００２８】また、上部バー１２１等および下部バー１
３１等の接触部位に曲率をもたせず、水平方向にフラッ
トな形状とすることにより、バーとウエブとの接触時
間、面積を増大し、含浸効果を一層促進させることがで
きる。

【００２９】図３は、本発明の更に別の実施態様例を示
し、上部バー１２２、１４２等を上部バー支持体Ａによ
って一体的に支持する。同様に下部バー１３２、１５２
等を下部バー支持体Ｂによって一体的に支持する。本実
施態様例では、上下の各バーを支持体ＡおよびＢの設置
位置により一体として精度よく保持できるとともに、バ
ーをそれぞれ上、下に移動し、同時に開放して清掃等の
メンテナンスを容易に行うことができる。

【００３０】図４に示す前記特開昭６３−２６４３２６
号公報に記載の従来例では、クロスヘッドダイの突部１
２４、１３４等が一直線状ではなく、ロービング（繊維
束）３´は上下に蛇行しながらダイ内を通過する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の長繊維強
化熱可塑性樹脂組成物の製造方法によれば、繊維を傷つ
けることなく、また劣化樹脂が製品に混入することな
く、ウエブ状に開繊された繊維束に対して吐出させ被覆
させた溶融熱可塑性樹脂がウエブの各繊維間へ含浸する
ことを促進させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる長繊維強化熱可塑性樹脂組成物
の製造方法の一実施態様例を示す概要図である。

【図２】本発明の別の実施態様例を示す概要図である。

【図３】本発明の他の実施態様例を示す概要図である。

【図４】クロスヘッドダイを用いた従来例を示す概要図
である。

【符号の説明】

３ ウエブ状連続繊維束 ８ 被覆用ダイ ９ 樹脂吐出口 １２、１４、１６、１８ 上部バー １２ａ 上部バーとの接触部位 １３、１５、１７ 下部バー １３ａ 下部バーとの接触部位

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエブ状に開繊した連続繊維束を樹脂吐
   出口を有する被覆用ダイ内に通過させて、前記樹脂吐出
   口側から吐出させた溶融熱可塑性樹脂で前記ウエブ状連
   続繊維束の上下少なくとも片面から被覆し、次いでウエ
   ブ状連続繊維束との各接触部位が略水平になるように上
   下位置に繊維軸方向に対して長手方向が直角をなすよう
   に設置された複数のバーからなる含浸工程で、前記被覆
   されたウエブ状連続繊維束を後方から略水平に引き取り
   ながら前記バーに上下から接触させ、前記溶融熱可塑性
   樹脂を含浸させ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. 【請求項２】 ウエブ状連続繊維束との接触部位に繊維
   束の進行方向に対して曲率を有する前記バーを用いるこ
   とを特徴とする請求項１記載の長繊維強化熱可塑性樹脂
   組成物の製造方法。
3. 【請求項３】 前記被覆ウエブ状連続繊維束と前記複数
   のバーとの接触において、上下交互になるように設置さ
   れたバーからなる含浸工程を用いることを特徴とする請
   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。
4. 【請求項４】 上下の各バーが上下それぞれ各一体化さ
   れたものであることを特徴とする請求項１記載の長繊維
   強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
5. 【請求項５】 前記各バーを通過後の含浸被覆繊維束を
   賦形ダイに通過させることからなる請求項１記載の長繊
   維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法。