JPH081662A - 繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法、繊維強化熱可塑性樹脂ペレットおよびダイス装置 - Google Patents

繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法、繊維強化熱可塑性樹脂ペレットおよびダイス装置

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JPH081662A
JPH081662A JP6134726A JP13472694A JPH081662A JP H081662 A JPH081662 A JP H081662A JP 6134726 A JP6134726 A JP 6134726A JP 13472694 A JP13472694 A JP 13472694A JP H081662 A JPH081662 A JP H081662A
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extruder
fiber
thermoplastic resin
reinforced thermoplastic
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Akihiko Watanabe
昭彦 渡邊
Hidetoshi Sakai
秀敏 坂井
Motonobu Yamada
元伸 山田
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの
押出機による製造方法およびそのダイス装置に関するも
のであり、ストランド化の際のダイス部分における強化
繊維の破損と強化繊維のダイスホールでの詰まりを防止
し、通常のダイス装置では得られない強化繊維の破損の
少ない繊維強化熱可塑性樹脂ペレット製造のためのスト
ランドを安定的に製造する製造方法およびそのダイス装
置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、熱可塑性樹脂と強化繊維を含む繊
維強化熱可塑性樹脂ペレットを押出機により製造するの
に際し、押出機の先端に直接またはアダプタを介して取
り付けられ、所定厚みの平板に多数個の貫通孔が形成さ
れたダイス装置であって、円錐形の一部の形状を有する
ダイスホール部分および/またはそれに続く一定径の平
行部分を有するランド部分をもつ押出用ダイス装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
ペレットの押出機による製造方法およびそのダイス装置
に関する。さらに詳しくはストランド化の際のダイス部
分における強化繊維の破損を防止するとともに強化繊維
のダイスホールでの詰まりを防止し、通常のダイス装置
では得られない強化繊維の破損の少ない繊維強化熱可塑
性樹脂ペレット製造のためのストランドを安定的に製造
する製造方法およびそのダイス装置に関する。
【0002】
【従来の技術】繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、その
優れた機械的性質を活かして、自動車部品やOA機器等
の種々の用途に使用されている。その製造方法として、
例えば、特公昭41−20738号公報のごときガラス
繊維のチョップドストランドを押出機を用いて熱可塑性
樹脂と混練し、ダイスによりストランド化したのちペレ
タイズする方法が一般に知られている。また、ダイス部
分の構造に関しては、特開平5−220811号公報の
ようにダイス口金部分の表面を滑らかにすることにより
ダイス部分での目詰まりが防止でき繊維強化熱可塑性樹
脂ペレットが安定的に製造できることが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法ではダイス部分によりストランド化する際にお
いて強化繊維が破損し、補強効果の大きな長い強化繊維
を含んだストランドを得ることは困難であった。さら
に、特開昭49−23855号公報に開示されているよ
うに強化繊維の破損の少ない押出機を用いた場合では、
従来のダイス装置では特に長い強化繊維がダイスホール
部分に堆積し、ホールを閉塞させるためダイスホールの
細い孔から安定的に強化繊維と熱可塑性樹脂の混合物の
ストランドを得ることが困難であるばかりか、多少の目
詰まりでもストランドがカールしたり、ストランド表面
に強化繊維が毛羽状に浮きだすため、ストランドの引き
切れがおこり、ストランド化したあとの連続的なペレタ
イズが困難であったり、さらに表面外観の悪い品位の低
いペレットしか得られないなどの問題があった。また、
特開平5−220811号公報に開示されているような
ダイス口金部分を滑らかにする方法では、吐出口の出口
近傍に付着、堆積するメヤニ状物の発生を防止すること
はできるが、その効果は強化繊維の堆積による目詰まり
には不十分であり、特に長い強化繊維と熱可塑性樹脂と
の混練物のストランド化に関しては満足できるものでは
ない。
【0004】本発明の課題は、繊維強化熱可塑性樹脂ペ
レットを押出機により製造する際のストランド化におい
て、ダイス部分での強化繊維の破損を防止し、さらにダ
イス部分での強化繊維の堆積による閉塞を防止すること
により、繊維強化熱可塑性樹脂ペレット製造のためのス
トランドを安定的に製造することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、押出機に
よる繊維強化熱可塑性樹脂ペレット製造時のストランド
化におけるダイス部分での強化繊維の破損を防止するた
めに、円錐形の一部の形状を有するダイスホール部分お
よび/またはそれに続く一定径の平行部分を有するラン
ド部分をもつ押出用ダイスを用いることによりダイスで
の強化繊維の破損が少なくなることを見いだした。さら
に、この形状によりダイス部分でのガラス繊維の堆積が
防止でき、安定的に繊維強化熱可塑性樹脂のストランド
が製造できることを見いだし上記課題を解決できること
がわかった。
【0006】すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂と強化
繊維を含む繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを押出機によ
り製造するに際し、押出機の先端に直接またはアダプタ
を介して取り付けられ、所定厚みの平板に複数個の貫通
孔が形成されたダイス装置であって、該貫通孔の形状が
円錐形の一部であり、貫通孔が押出機側および吐出部側
に形成する円の半径をそれぞれR、rとしたときR/r
の値が1より大きく、押出機側の貫通孔が形成する円が
該ダイスの取り付けられる押出機の先端またはアダプタ
の吐出断面積の少なくとも90%以上を覆うダイスを使
用することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂ペレット
の製造方法、それに用いるダイス装置およびそれを取り
付けた押出機である。
【0007】さらに本発明は、上記製造方法およびその
ダイス装置において吐出側の円錐孔のさきに一定径のラ
ンド部分を有することを特徴とし、隣接する2つの貫通
孔の押出機側に形成する円の中心間距離をdとしたと
き、dの値が10mm以上であるダイスを使用すること
を特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方
法、それに用いるダイス装置およびそれを取り付けた押
出機である。さらに、該ダイスにおいて、隣接する貫通
孔の少なくとも一部において、該貫通孔の形成する円錐
どうしが部分的に重なっており、重なり部分が空隙であ
るかまたは重なり部分にくさび状の仕切板があるダイス
を使用することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂ペレ
ットの製造方法、それに用いるダイス装置およびそれを
取り付けた押出機である。
【0008】さらに本発明は、本発明のダイスの取り付
けられる押出機の先端またはアダプタの吐出断面の形状
とダイスの押出機側の貫通孔が形成する孔の形状が一致
するようにダイスの押出機側の貫通孔の少なくとも一部
を拡げたダイスを使用することを特徴とする繊維強化熱
可塑性樹脂ペレットの製造方法およびそのダイス装置で
ある。さらに、本発明のダイス装置は、熱可塑性樹脂と
連続した強化繊維を押出機シリンダ内に供給し、押出機
シリンダ内で溶融した熱可塑性樹脂と強化繊維とをスク
リュ表面および/またはシリンダ内壁の少なくとも一部
が表面異形化加工されたスクリュおよび/またはシリン
ダで形成される制御機構部を通過させることにより、異
形化加工表面の櫛作用で熱可塑性樹脂マトリックス中に
おける強化繊維を開繊し、繊維長を制御することを特徴
とする繊維強化熱可塑性樹脂組成物製造においても使用
される。以下に、本発明を更に詳細に説明する。
【0009】本発明で用いる熱可塑性樹脂は、押出機に
よって成形することができる熱可塑性樹脂であれば特に
制限はなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、
スチレン−ブタジエン−アクリルニトリル共重合体、ナ
イロン11、ナイロン12、ナイロン6やナイロン66
等の脂肪族ナイロン、脂肪族ナイロンとテレフタル酸等
の共重合体である芳香族ポリアミド、各種共重合ポリア
ミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリメチル
メタアクリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキ
サイド、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、ポリシクロヘキサンジエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンナフタレート等のポリエステルお
よびそれらの共重合体,それらポリエステルをハードセ
グメントとしポリテトラメチレングリコール等のポリエ
ーテルやポリカプロラクトン等のポリエステルをソフト
セグメントとする共重合ポリエステル、特公平3−72
099号公報に記載されているようなサーモトロピック
液晶ポリマ、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテル
エーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテ
ルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリウレタ
ン、ポリエーテルアミドおよびポリエステルアミド等が
挙げられ、これらは単独または2種以上組み合わせて用
いることも可能である。
【0010】最も好ましい樹脂は、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、ポリシクロヘ
キサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフ
タレート共重合系液晶ポリマ、ナイロン11、ナイロン
12、ナイロン6、ナイロン66、芳香族ナイロン、共
重合ナイロン、ポリフェニレンスルフィド、ABS樹脂
である。
【0011】本発明で用いる強化繊維としては、通常樹
脂の補強用として用いられているものならば特に限定さ
れるものではなく、ガラス繊維,炭素繊維,金属繊維お
よび有機繊維(ナイロン、ポリエステル、アラミド、ポ
リフェニレンスルフィド、液晶ポリマ、アクリル等)等
を使用することが可能であるが、ガラス繊維や炭素繊維
が最も望ましい。ガラス繊維としては、一般に使用され
ているEガラスや高強度・高弾性率のTガラスが好適で
ある。
【0012】また、繊維径は通常樹脂の補強用として使
用されるものであれば特に限定されるものではなく、好
ましくは、直径1から20μmの繊維を使用することが
できる。特に1から9μm程度の細径繊維の機械的性質
向上効果が大きい。繊維の集束本数においても特に限定
されるものはないが、単繊維やモノフィラメントを10
〜20000本集束したものがハンドリングの点で望ま
しい。通常これら強化繊維は、樹脂との界面接着性向上
のためのシランカップリング剤等の表面処理を行って使
用することもできる。例えば、ポリエステル樹脂に対し
ては、特公平4−47697号公報等公知の表面処理を
行うことができる。これらの表面処理は、前もって処理
した強化繊維を用いても良いし、強化繊維を押出機に投
入する直前に行ってもよい。
【0013】強化繊維の使用形態としては、ロービング
と呼ばれる連続繊維でもよいし、チョップドストランド
と呼ばれる1〜50mmの長さの短繊維でもよい。熱可
塑性樹脂と強化繊維の比率は、特に限定されるものでは
なく、最終使用目的に応じて任意の組成比で繊維強化熱
可塑性樹脂組成物及び成形品を製造することができる
が、好ましくは、繊維の含有量が0.5〜90重量%、
さらに好ましくは、1〜70重量%が、機械的性質や表
面平滑性の点から好ましい。繊維強化熱可塑性樹脂ペレ
ット中の強化繊維の繊維長について特に限定されない
が、本発明の製造方法およびそれに用いる装置において
は、長繊維を含有する繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの
製造に特に有効に用いられる。ここで長繊維を含有する
繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの繊維長は、重量平均繊
維長で1.0以上、さらに1.0〜15mmが好まし
い。
【0014】本発明で用いる押出機としては、特に限定
する物ではないが、特にユニット構造の二軸押出機のよ
うな多軸の押出機が簡便である。多軸押出機としては、
最も一般的な二軸押出機が好ましく、同方向、異方向、
噛み合い型、非噛み合い型、どのタイプでも良い。ま
た、スクリュとしても、深溝や浅溝、1条、2条、3条
ネジ等が利用できる。二軸押出機は、単軸押出機に比較
すると、樹脂供給量とスクリュ回転数を独立に制御でき
るため、強化繊維の添加量を制御しやすい。また、樹脂
や繊維から発生する揮発成分や強化繊維が抱き込む気泡
による、物性の低下や外観不良を防止する目的から、脱
気口を設けることが望ましい。脱気する場合は、脱気口
の上流部を、公知の短フライトピッチや浅溝のスクリ
ュ、更に逆フライトやニーディングディスクを使用し
て、シールする事が望ましい。
【0015】熱可塑性樹脂と強化繊維を押出機で溶融混
練する方法については、公知の方法で行うことができる
が、最も好ましい方法は、熱可塑性樹脂と連続した強化
繊維を押出機で溶融混練することにより繊維強化熱可塑
性樹脂ペレットを製造する方法において、溶融した熱可
塑性樹脂と強化繊維とをスクリュ表面および/またはシ
リンダ内壁の少なくとも一部が表面異形化加工されたス
クリュおよび/またはシリンダで形成される制御機構部
を通過させることにより、異形化加工表面の櫛作用で熱
可塑性樹脂マトリックス中における強化繊維の開繊度合
および/または繊維長を制御することを特徴とする繊維
強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法である。この方法
は、補強効果の高い長い強化繊維を含んだ熱可塑性樹脂
との混合物が得られるので最も好ましい方法である。
【0016】本発明で用いるダイスは、複数の貫通孔を
有するものであり、該貫通孔の形状が円錐形の一部であ
り、貫通孔が押出機側および吐出部側に形成する円の半
径をそれぞれR、rとしたときR/rの値が1より大き
く、押出機側の貫通孔が形成する円が該ダイスの取り付
けられる押出機の先端またはアダプタの吐出断面積の少
なくとも90%以上を覆うダイスである。
【0017】押出機と本発明のダイス装置との接続方法
については、押出機の先端に直接取り付けてもよいし、
アダプタを介して取り付けてもよい。アダプタの構造お
よび材質については、特に制限するものではなく、公知
の構造および/または材質のアダプタにより取り付ける
ことができるが、滞留部分のない構造がダイスホールで
の目詰まり防止の点から好ましい。また、特開平5−2
20811に開示されているような方法でアダプタの樹
脂流路壁面の表面粗さを滑らかにする方法が好ましく、
レプリカ法による中心線平均粗さRa≦5μmが特に好
ましい。アダプタ貫通孔加工時におけるこの表面粗さを
満足させる方法として放電加工や加工後のリーマ研摩な
どが好ましい。
【0018】本発明におけるダイスホールの貫通孔の形
状は、円錐形の一部であり、貫通孔が押出機側および吐
出部側に形成する円の半径をそれぞれR,rとしたとき
R/rの値が1より大きく、さらにダイスの取り付けら
れる押出機またはアダプタの吐出断面積の少なくとも9
0%以上であり、95%以上をダイスの貫通孔の押出機
側に形成する円が覆うものが好ましい。本発明でいう円
錐形としては数学的な円錐形や側断面が曲線となるよう
な略円錐形であってもよい。略円錐形の場合は側断面の
曲線が内に凸型であることが好ましい。R/rの値が1
以下であると強化繊維と熱可塑性樹脂の溶融混合物のダ
イホール内の流動に滞留部分が生じるので強化繊維がホ
ール内に堆積しやすくなるので好ましくなく、ダイスの
貫通孔の押出機側に形成する円が覆う面積が押出機ある
いはアダプタの吐出断面積の90%より小さいと強化樹
脂と熱可塑性樹脂の溶融混合物がダイに流入する際に流
れが乱れ、強化繊維が折れるため好ましくない。さらに
本発明においては、ダイスの円錐形の貫通孔のさきに一
定径の平行なランド部分を設けることができる。ランド
部分の長さについては、強化繊維と熱可塑性樹脂の混合
物の流れを安定させるもので特に制限はないが通常、ラ
ンドの直径D(=ダイス出口孔の半径r)とランドの長
さLの比L/Dを単位としたとき、L/Dで1〜50、
さらには3〜10が好ましい。
【0019】ダイスの隣接する貫通孔の押出機側に形成
する円の中心間距離をdとしたとき、dの値が10mm
以上である場合、長い強化繊維が2つの貫通孔の仕切部
分に堆積するのをさらに低減せしめることができる。さ
らに隣接するダイホール間の仕切部分での強化繊維の堆
積を防止するためには、貫通孔を形成する円錐形の一部
を部分的に重ねることが好ましく、この重なり部分は、
空隙にするかさらにはくさび状の仕切板とすることが強
化繊維の貫通孔中での堆積を防止する上で好ましい。
【0020】さらに、強化繊維と熱可塑性樹脂との混合
物がダイ内を流動する際に、滞留部分による強化繊維の
堆積や流路の急激な変化による強化繊維の破損を防止す
るため、本発明のダイスの取り付けられる押出機の先端
またはアダプタの吐出断面の形状とダイスの押出機側の
貫通孔が形成する孔の形状が一致するようにダイスの押
出機側の貫通孔の少なくとも一部を拡げたダイスを使用
することが好ましい。本発明での繊維強化熱可塑性樹脂
ペレットの製造に使用されるダイス装置の代表的な例を
図1〜7に示す。図1aは、本発明のダイス装置をアダ
プタを介して2軸押出機に取り付けた状態を押出機上部
から見た断面図である。図1bは、本発明のダイスをア
ダプタを介して2軸押出機に取り付けた状態を押出機の
横方向から見た断面図である。図2aは、図1aにおけ
るアダプタ2を押出機側からみた面、図2bは図1aに
おけるアダプタ2のダイス側からみた面、図2cは図1
aにおけるダイス1のアダプタ側からみた面、図2dは
図1aにおけるダイス1の吐出側からみた面をそれぞれ
示した図である。ダイス装置は、アダプタ2を介して、
ボルト5により、スクリュ4を備えた押出機シリンダ3
に取り付けられている。アダプタ2は押出機側からみた
面にアダプタ入口孔7、ダイス側からみた面にアダプタ
出口孔8を有し、アダプタ入口孔7とアダプタ出口孔8
で貫通孔を形成している。ダイス1はアダプタ側からみ
た面にダイス入口孔9、吐出側からみた面にダイス出口
孔6を有し、ダイス入口孔9とダイス出口孔6で貫通孔
を形成しており、貫通孔は隣の貫通孔と中心間距離dを
隔てて複数設けられている。図3〜7は、本発明のダイ
スの代表的な構造をa.押出機側からみた面、b.側面
からみた断面、c.吐出側からみた面をそれぞれ示した
図である。
【0021】図3a〜cは半径Rのダイス入口孔9と半
径rのダイス出口孔6で円錐形の一部の形状を有する貫
通孔を形成したダイスの例であり、図4a〜cは貫通孔
の形状が、半径Rのダイス入口孔9とランド直径r、ラ
ンド長さLのランド部分で形成する漏斗型の貫通孔を有
するダイスの例であり、図5a〜cは漏斗型の貫通孔を
有するダイスであって、貫通孔を形成する円錐形の一部
を部分的に重ねたダイスの例であり、図6a〜cは図5
a〜cのダイスにおいて、円錐形の一部を部分的に重ね
た結果、形成される空隙部分に、隣接する貫通孔を仕切
るためのくさび状の仕切り板10を設けたダイスの例で
あり、図6dはくさび状の仕切り板10の斜視図であ
る。図7a〜cは図4a〜cのダイスにおいて、押出機
の先端の吐出孔またはアダプタの出口孔の形状と一致す
るように、ダイスの入口孔9を拡げたダイスの例であ
り、図7dは図7aにおけるA−B断面図である。
【0022】本発明のダイ装置により得られた繊維強化
熱可塑性樹脂のストランドは、公知の方法でペレタイズ
することよって繊維強化熱可塑性ペレットにできる。ペ
レタイズについては、例えば特公昭41−20738号
公報のようにストランドを冷却し、カッタによりペレタ
イズする方法やダイスから押し出された直後に所定寸法
に切断する方法が好ましい。
【0023】本発明の製造法により製造された繊維強化
熱可塑性樹脂ペレットは、射出成形、インジェクション
プレス成形、チューブ、パイプやシート等の押出成形、
ブロー成形等公知の成形法で成形できる。成形の際は、
強化繊維の破損を押さえるため、ノズルやゲート形状を
大きくし、成形機スクリュの溝深さをペレットサイズ以
上とすることが望ましい。
【0024】本発明の製造方法の特徴として、公知の熱
可塑性樹脂のアロイ化や種々の添加剤等の添加が同時に
行える点が挙げられる。本発明の繊維強化熱可塑性樹脂
構造物には、目的に応じ所望の特性を付与するため、一
般に熱可塑性樹脂に用いられる公知の物質、例えば、酸
化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤などの公知の安定
剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、染料や含量等の着
色剤、潤滑剤、可塑剤、結晶化促進剤、結晶核剤等を配
合する事ができる。また、ガラスフレーク、ガラス粉、
ガラスビーズ、シリカ,モンモリナイト、石英、タル
ク,クレー、アルミナ、カーボンブラック、ウオラスト
ナイト、マイカ、炭酸カルシウム、金属粉等の無機充填
剤を同時に配合することも可能である。
【0025】
【実施例】以下に実施例によって本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0026】組成物中の繊維の観察は、成形品の一部を
500℃の電気炉内で熱可塑性樹脂のみ燃焼させたもの
を顕微鏡で写真撮影し、その写真からガラス繊維の長さ
を計測し、その繊維長分布から重量平均繊維長を求め
た。樹脂の相対粘度は、オルソクロロフェノールの0.
5g/dlの濃度で溶解した後、25℃で測定した。
【0027】実施例1〜5、比較例1 押出し方向に2つの供給口を有するスクリュ径30m
m,L/D=45.5の図9aで示される同方向回転2
軸押出機((株)日本製鋼所製TEX30)を用い、2
条ネジで相互の噛み合い3.5mmのスクリュを使用
し、樹脂供給口である第1の供給口11と強化繊維投入
口である第2の供給口12の間にL/D=1の45度に
傾いた5枚のニーディングディスクからなるスクリュエ
レメントを、順逆の順番に組み合わせて設けた。強化繊
維投入口の吐出側には通常の順ネジのフルフライトスク
リュ14のみを設けた。スクリュ式ペレット供給装置に
よって樹脂供給口である第1の供給口11に、ポリエチ
レンテレフタレートペレット(相対粘度1.35)70
重量部を供給し、繊維投入口である第2の供給口12か
ら直径17μm,長さ3mmのガラスチョップドストラ
ンド(日本電気硝子(株)製)30重量部を導入し、シ
リンダ温度280℃,スクリュ回転数200rpmの条
件で押出を行った。図9aは二条ネジスクリュ式二軸押
出機の全体断面図であり、該2軸押出機は熱可塑性樹脂
を供給する第1の供給口11および強化繊維の投入口で
ある第2の供給口12を有し、両供給口の間には順ネジ
のフルフライト14およびニーディングゾーン13で構
成されたスクリュが設けられ、順ネジのフルフライト1
4によって熱可塑性樹脂が押出し方向に搬送されながら
溶融され、ニーディングゾーン13にて完全に熱可塑性
樹脂を溶融する。その後、第2の供給口12よりチョッ
プドストランド状態の繊維を供給して、順ネジのフルフ
ライト14によって溶融樹脂と繊維はスクリュ先端へと
送られ、アダプタを介して取り付けたダイス1を通って
繊維強化熱可塑性樹脂ストランド17が押出される。
【0028】ダイスは、図3〜7(実施例1〜5)およ
び図8a〜c(比較例1)で示されるものを作製し、ア
ダプタを介してそれぞれ使用した。図8aは比較例1で
使用したダイスを押出機側からみた面、図8bは比較例
1で使用したダイスを側面からみた断面、図8cは比較
例1で使用したダイスを吐出側からみた面をそれぞれ示
した図であり、該ダイス1は複数のダイス出口孔6とア
ダプタ出口孔の形状に一致する形状を有するダイス入り
口孔9を有し、ダイス出口孔6と入り口孔9で形成され
るダイスホールはダイス出口孔側に一定径を有するラン
ド部分とダイス入り口孔側に該入り口孔と同一断面を有
する形状の孔からなっている。
【0029】各実施例および比較例で使用したダイスの
寸法を表1に示す。ダイスによりストランドを形成し、
これをカッテイングし、ペレット化した。その際にスト
ランド中のガラス繊維長およびストランドの吐出状態の
観察を行った。ストランドの吐出安定性は、部分的にダ
イ詰まりを発生する場合を×、ストランドの吐出速度に
ムラがある場合を△、無い場合を○として判定した。
【0030】結果を表2にまとめて示す。実施例1〜5
のストランド中の重量平均繊維長は、0.8〜1.2m
mの範囲にあり比較例1で使用したダイスで得られたス
トランド中の重量平均繊維長0.6mmに比べ、いずれ
も長繊維化しており、本発明のダイスがストランド化の
際のガラス破損防止に効果があることが分かる。また、
ストランドの吐出状態は、実施例1〜5では安定的に吐
出されるのに対し、比較例1のダイスにおいては、押出
時間とともにストランドの吐出速度が一定せず、吐出む
らが観測された。
【0031】実施例6〜10、比較例2 実施例1〜5、比較例1において、強化繊維投入口の吐
出側に通常のフルフライトスクリュのみを設ける代わり
に、L/D=1のフルフライトスクリュを介して、図1
0に示される(ピッチ1mm,先端角30度)加工を施
したL/D=0.75、楕円断面のニュートラルエレメ
ントを用いた図9bに示される押出機を用い、スクリュ
式ペレット供給装置によって樹脂供給口である第1の供
給口11に、ポリエチレンテレフタレートペレット(相
対粘度1.35)を供給し、繊維投入口である第2の供
給口12から直径17μm,1000m当たり2200
gのガラスロービング(日本電気硝子(株)製)を連続
的に導入し、シリンダ温度280℃,スクリュ回転数2
00rpmの条件で押出を行い、ダイス1により繊維強
化熱可塑性樹脂ストランド17を形成し、これをカッテ
ィングし、ペレット化した。その際にストランド中のガ
ラス繊維長およびストランドの吐出状態の観察を行っ
た。
【0032】図9bは図9aにおいて第2の供給口12
の下流側にスクリュ凹凸面形成部16を有するニュート
ラルエレメント15を取り付けた二軸押出機の側面断面
図であり、図10は図9aで用いたスクリュ凹凸面形成
部16を有するニュートラルエレメント15の斜視図で
ある。繊維投入口である第2の供給口12に隣接した制
御機構であるスクリュ凹凸面形成部15によって、第2
の供給口12より投入されたロービング状態の連続繊維
を開繊し繊維長を制御した後、順ネジのフルフライト1
4によって溶融樹脂と繊維の溶融混合物はスクリュ先端
へと送られ、アダプタを介して取り付けたダイス1を通
って繊維強化熱可塑性樹脂ストランド17が押出され
る。
【0033】結果を表2にまとめて示す。比較例2のダ
イスでは、押出直後にガラス繊維がダイホールに詰ま
り、安定的にストランドは得らず、得られたストランド
中の重量平均繊維長も0.9mmと短く破損していた。
実施例6〜10のストランド中の重量平均繊維長は、
2.0〜2.5mmの範囲にあり、また、ストランドの
吐出状態は、安定したものであった。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【発明の効果】以上の説明および実施例から明らかなよ
うに、本発明では、押出機による繊維強化熱可塑性樹脂
ペレット製造時のストランド化におけるダイス部分での
強化繊維の破損を防止するために、円錐形の一部の形状
を有するダイスホール部分および/またはそれに続く一
定径の平行部分を有するランド部分をもつ押出用ダイス
を用いることによりダイスでの強化繊維の破損が少なく
なり、さらにこの形状によりダイス部分でのガラス繊維
の堆積が防止でき、補強効果の高い長い強化繊維を含ん
だ安定的に繊維強化熱可塑性樹脂のストランドの製造が
可能であり、極めて工業的な価値の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1aは、本発明のダイス装置をアダプタを介
して2軸押出機に取り付けた状態を押出機上部から見た
断面図である。図1bは、本発明のダイスをアダプタを
介して2軸押出機に取り付けた状態を押出機の横方向か
ら見た断面図である。
【図2】図2aは、図1aにおけるアダプタの押出機側
からみた面、図2bはそのアダプタのダイス側からみた
面、図2cは図1aにおけるダイスのアダプタ側からみ
た面、図2dはそのダイスの吐出側からみた面をそれぞ
れ示した図である。
【図3】図3aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図3bはその側面からみた断面、図3cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。
【図4】図4aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図4bはその側面からみた断面、図4cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。
【図5】図5aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図5bはその側面からみた断面、図5cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。
【図6】図6aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図6bはその側面の断面、図6cはその吐出
側からみた面をそれぞれ示した図であり、図6dはくさ
び状の仕切板の拡大斜視図である。
【図7】図7aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図7bはその側面からみた断面、図7cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。
【図8】図8aは比較例で使用したダイスの押出機側か
らみた面、図8bはその側面からみた断面、図8cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。
【図9】図9aは実施例1で用いた2軸押出機の全体断
面図であり、図9bは実施例6で用いた2軸押出機の全
体断面図である。
【図10】図10は図9bの押出機に用いた凹凸面形成
部を有するスクリュの斜視図である。
【符号の説明】
R.ダイス入口孔の半径 r.ダイス出口孔の半径 L.ランド長さ d.押出機側に形成するダイスの貫通孔の中心間距離 1.ダイス 2.アダプタ 3.押出機シリンダ 4.スクリュ 5.ボルト 6.ダイス出口孔 7.アダプタ入口孔 8.アダプタ出口孔 9.ダイス入口孔 10.くさび状の仕切板 11.第1の供給口 12.第2の供給口 13.ニーディングゾーン 14.順ネジのフルフライト 15.スクリュ凹凸面形成部を有するニュートラルエレ
メント 16.スクリュ凹凸面形成部 17.繊維強化熱可塑性樹脂ストランド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年10月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1aは、本発明のダイス装置をアダプタを介
して2軸押出機に取り付けた状態を押出機上部から見た
断面図である。図1bは、本発明のダイスをアダプタを
介して2軸押出機に取り付けた状態を押出機の横方向か
ら見た断面図である。
【図2】図2aは、図1aにおけるアダプタの押出機側
からみた面、図2bはそのアダプタのダイス側からみた
面、図2cは図1aにおけるダイスのアダプタ側からみ
た面、図2dはそのダイスの吐出側からみた面をそれぞ
れ示した図である。
【図3】図3aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図3bはその側面からみた断面、図3cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。
【図4】図4aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図4bはその側面からみた断面、図4cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。
【図5】図5aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図5bはその側面からみた断面、図5cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。
【図6】図6aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図6bはその側面の断面、図6cはその吐出
側からみた面をそれぞれ示した図であり、図6dはくさ
び状の仕切板の拡大斜視図である。
【図7】図7aは本発明の好ましいダイスの押出機側か
らみた面、図7bはその側面からみた断面、図7cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。図7d
は図7aにおけるA−B断面図である。
【図8】図8aは比較例で使用したダイスの押出機側か
らみた面、図8bはその側面からみた断面、図8cはそ
の吐出側からみた面をそれぞれ示した図である。
【図9】図9aは実施例1で用いた2軸押出機の全体断
面図であり、図9bは実施例6で用いた2軸押出機の全
体断面図である。
【図10】図10は図9bの押出機に用いた凹凸面形成
部を有するスクリュの斜視図である。
【符号の説明】 R.ダイス入口孔の半径 r.ダイス出口孔の半径 L.ランド長さ d.押出機側に形成するダイスの貫通孔の中心間距離 1.ダイス 2.アダプタ 3.押出機シリンダ 4.スクリュ 5.ボルト 6.ダイス出口孔 7.アダプタ入口孔 8.アダプタ出口孔 9.ダイス入口孔 10.くさび状の仕切板 11.第1の供給口 12.第2の供給口 13.ニーディングゾーン 14.順ネジのフルフライト 15.スクリュ凹凸面形成部を有するニュートラルエレ
メント 16.スクリュ凹凸面形成部 17.繊維強化熱可塑性樹脂ストランド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29K 105:06

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱可塑性樹脂と強化繊維を含む繊維強化熱
    可塑性樹脂ペレットを押出機により製造するに際し、押
    出機の先端に直接またはアダプタを介して取り付けら
    れ、所定厚みの平板に複数個の貫通孔が形成されたダイ
    ス装置であって、該貫通孔の形状が円錐形の一部であ
    り、貫通孔が押出機側および吐出部側に形成する円の半
    径をそれぞれR、rとしたときR/rの値が1より大き
    く、押出機側の貫通孔が形成する円が該ダイスの取り付
    けられる押出機の先端またはアダプタの吐出断面積の少
    なくとも90%以上を覆うダイスを使用することを特徴
    とする繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の製造方法において、ダイス
    の吐出部側の貫通孔のさきにさらに一定径の平行なラン
    ド部分を有するダイスを使用することを特徴とする繊維
    強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2項記載の製造方法におい
    て、ダイスの隣接する2つの貫通孔の押出機側に形成す
    る円の中心間距離をdとしたとき、dの値が10mm以
    上であるダイスを使用することを特徴とする繊維強化熱
    可塑性樹脂ペレットの製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれか記載の製造方法に
    おいて、隣接する貫通孔の少なくとも一部で該貫通孔の
    形成する円錐どうしが部分的に重なっており、重なり部
    分が空隙であるかまたは重なり部分にくさび状の仕切板
    があるダイスを使用することを特徴とする繊維強化熱可
    塑性樹脂ペレットの製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれか記載の繊維強化熱
    可塑性樹脂ペレットの製造方法において、ダイスの取り
    付けられる押出機の先端またはアダプタの吐出断面の形
    状とダイスの押出機側の貫通孔が形成する孔の形状が一
    致するように押出機側の貫通孔の少なくとも一部を拡げ
    たダイスを使用することを特徴とする繊維強化熱可塑性
    樹脂ペレットの製造方法。
  6. 【請求項6】熱可塑性樹脂と連続した強化繊維を押出機
    シリンダ内に供給し、押出機シリンダ内で溶融した熱可
    塑性樹脂と強化繊維とをスクリュ表面および/またはシ
    リンダ内壁の少なくとも一部が表面異形化加工されたス
    クリュおよび/またはシリンダで形成される制御機構部
    を通過させることにより、異形化加工表面の櫛作用で熱
    可塑性樹脂マトリックス中における強化繊維を開繊し、
    繊維長を制御した溶融混合物を請求項1〜5のいずれか
    記載のダイスを使用することにより吐出することを特徴
    とする繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1〜6のいずれか記載の繊維強化熱
    可塑性樹脂ペレットの製造方法により得られる、ペレッ
    ト中の強化繊維の重量平均繊維長が1.0mmから15
    mmであることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂ペレ
    ット。
  8. 【請求項8】強化繊維が、ガラス繊維および/または炭
    素繊維である請求項7記載の繊維強化熱可塑性樹脂ペレ
    ット。
  9. 【請求項9】熱可塑性樹脂がポリエチレン、ポリプロピ
    レン、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、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレ
    ート、ポリエチレンテレフタレート共重合系液晶ポリ
    マ、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6、ナイロ
    ン66、芳香族ナイロン、共重合ナイロン、ポリフェニ
    レンスルフィド、ABS樹脂から選ばれる少なくとも1
    種類以上である請求項7または8記載の繊維強化熱可塑
    性樹脂ペレット。
  10. 【請求項10】繊維強化熱可塑性樹脂ペレット中の強化
    繊維含有量が0.5〜90重量%であることを特徴とす
    る請求項7〜9項いずれか記載の繊維強化熱可塑性樹脂
    ペレット。
  11. 【請求項11】熱可塑性樹脂と強化繊維を含む繊維強化
    熱可塑性樹脂ペレットを押出機により製造するために押
    出機の先端に直接またはアダプタを介して取り付けら
    れ、所定厚みの平板に複数個の貫通孔が形成されたダイ
    ス装置であって、該貫通孔の形状が円錐形の一部であ
    り、貫通孔が押出機側および吐出部側に形成する円の半
    径をそれぞれR、rとしたときR/rの値が1より大き
    く、押出機側の貫通孔が形成する円が該ダイスの取り付
    けられる押出機の先端またはアダプタの吐出断面積の少
    なくとも90%以上を覆うダイス装置。
  12. 【請求項12】請求項11記載のダイス装置において、
    ダイスの吐出部側の貫通孔のさきにさらに一定径の平行
    なランド部分を有するダイスを使用することを特徴とす
    るダイス装置。
  13. 【請求項13】請求項11または12記載のダイス装置
    において、ダイスの隣接する2つの貫通孔の押出機側に
    形成する円の中心間距離をdとしたとき、dの値が10
    mm以上であることを特徴とするダイス装置。
  14. 【請求項14】請求項11〜13のいずれか記載のダイ
    ス装置において、隣接する貫通孔の少なくとも一部で該
    貫通孔の形成する円錐どうしが部分的に重なっており、
    重なり部分が空隙であるかまたは重なり部分にくさび状
    の仕切板があることを特徴とするダイス装置。
  15. 【請求項15】請求項11〜14のいずれか記載のダイ
    ス装置において、ダイスの取り付けられる押出機の先端
    またはアダプタの吐出断面の形状とダイスの押出機側の
    貫通孔が形成する孔の形状が一致するように押出機側の
    貫通孔の少なくとも一部を拡げたことを特徴とするダイ
    ス装置。
  16. 【請求項16】スクリュおよびシリンダを備え、供給さ
    れる連続した強化繊維を櫛けずることにより開繊度合、
    繊維長の制御が可能な異形加工表面を有するスクリュお
    よび/またはシリンダを含む制御機構部を設けた押出機
    に、請求項11〜15のいずれか記載のダイス装置を取
    り付けることを特徴とする押出機。
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