TWI496675B - Glass fiber reinforced thermoplastic synthetic resin composites for the production of compressed products - Google Patents
Glass fiber reinforced thermoplastic synthetic resin composites for the production of compressed products Download PDFInfo
- Publication number
- TWI496675B TWI496675B TW101110992A TW101110992A TWI496675B TW I496675 B TWI496675 B TW I496675B TW 101110992 A TW101110992 A TW 101110992A TW 101110992 A TW101110992 A TW 101110992A TW I496675 B TWI496675 B TW I496675B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- glass fiber
- screw
- thermoplastic resin
- reinforced thermoplastic
- extruder
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
- C08J3/203—Solid polymers with solid and/or liquid additives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
- B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
- B29B7/482—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws provided with screw parts in addition to other mixing parts, e.g. paddles, gears, discs
- B29B7/483—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws provided with screw parts in addition to other mixing parts, e.g. paddles, gears, discs the other mixing parts being discs perpendicular to the screw axis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/88—Adding charges, i.e. additives
- B29B7/90—Fillers or reinforcements, e.g. fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/04—Particle-shaped
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
- B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
- B29C48/2886—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules of fibrous, filamentary or filling materials, e.g. thin fibrous reinforcements or fillers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
- B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
- B29C48/405—Intermeshing co-rotating screws
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/54—Screws with additional forward-feeding elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/55—Screws having reverse-feeding elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/56—Screws having grooves or cavities other than the thread or the channel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/57—Screws provided with kneading disc-like elements, e.g. with oval-shaped elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/585—Screws provided with gears interacting with the flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
- B29C48/793—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling upstream of the plasticising zone, e.g. heating in the hopper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
- B29B9/14—Making granules characterised by structure or composition fibre-reinforced
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
- B29C48/297—Feeding the extrusion material to the extruder at several locations, e.g. using several hoppers or using a separate additive feeding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
Landscapes
- Mechanical Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
本發明係關於玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法。
做為在熱可塑性樹脂中混合混練玻璃纖維,製造玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之方法,一般而言為,首先,對於押出機供給熱可塑性樹脂,使該熱可塑性樹脂熔融。接著,對於熔融之熱可塑性樹脂供給玻璃纖維,在押出機內混合混練熱可塑性樹脂與玻璃纖維。最後,將混合物冷卻、造粒之方法。押出機,一般而言,係使用與單軸押出機同方向完全咬合型之雙軸押出機(以下,有稱為雙軸押出機的情況)。相較於單軸押出機,由於雙軸押出機
之生產性與操縱的自由度更高,因此在玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造,雙軸押出機更被喜好使用。
在上述玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造所使用之玻璃纖維,為將300根~3000根左右由直徑6μm~20μm之單絲集合捲成紗束者,或是將紗束切成長1~4mm者(以下,有稱為切股(chopped strand)的情況)。由於切股玻璃纖維可較容易使用,因此在工業上製造玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之情況,將熱可塑性樹脂供給於雙軸押出機,熱可塑性樹脂之熔融後,從雙軸押出機之途中供給切股玻璃纖維,將熔融狀態之熱可塑性樹脂與玻璃纖維混合混練,將混合物押出,而冷卻固化之方法最普遍被進行。
使用上述雙軸押出機而進行之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之生產性,會由於雙軸押出機之可塑化與混合混練的能力而被決定。雙軸押出機之可塑化能力,依存於螺桿設計、螺桿所產生的力矩、螺桿溝深(螺桿外徑與谷徑的差)、螺桿的回轉數等。在專利文獻1中,將2根之螺桿的芯間距離之3次方所除之值定義為力矩密度,開示了可塑化能力高,生產性優良之雙軸押出機。
又,雙軸押出機之混合混練能力也依存於螺桿設計。隨著雙軸押出機之可塑化能力之提升,滯留時間減少。因此,要求具有在短時間可效率良好地混合之混練能力之螺桿設計的開發。如此,關於提升雙軸押出機之可塑化能力、
混練能力之技術之檢討已在進行。
然而,做為玻璃纖維,如上述,係使用將單絲成束之物。在不將單絲成束而對雙軸押出機供給玻璃纖維之方法中,單絲成棉狀,變得沒有流動性而難以操作。上述切股玻璃纖維,係在雙軸押出機內,混合混練至成為解纖的單絲。同時,單絲的長度,係切股玻璃纖維藉由螺桿等而切斷至平均為200μm~800μm。
在雙軸押出機內之混合混練若不充分,則不會解纖成單絲,而為單絲之集合體(未解纖玻璃纖維束)之狀態,切股玻璃纖維之一部分或是全部會殘存於樹脂合成物壓縮成品中。在玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品中,若切股玻璃纖維之一部分或是全部殘存之情況,在射出成型中,上述切股玻璃纖維之一部分或全部會堵住進膠口,變得無法射出成型,或是即使可以射出成型,上述切股玻璃纖維之一部分或是全部殘存在成形品上,而成為外觀不良或是機能低下的原因。
特別是近年來,隨著電子關連技術之進步,做為零件所使用之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物,被要求以薄肉而成形成複雜的形狀。進行如此之精密成形之成形機之膠口噴嘴多為1mm以下之情況。在精密成形品中,未解纖玻璃纖維束之存在,成為非常重大的缺陷。
【專利文獻1】日本專利特表平11-512666號公報
若使用專利文獻1之雙軸押出機,被認為生產性會提升,但特別是在上述之精密成形品中,在高吐出量之條件下滯留時間變短,變得更難以將切股玻璃纖維完全解纖成單絲且使纖維長度變短。
本發明係為了解決上述課題而做成,其目的在於,提供可將玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之生產性較以往提高之同時,且使所製造之壓縮成品中之單絲的集合體(未解纖玻璃纖維束)殘存之機率非常低之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法。
本發明者們,為解決上述課題而反覆進行了精心銳意的研究。
其結果,發現藉由數值解析而得到之物理量之平均剪斷應力履歷、平均剪斷歪履歷、比能量、最短粒子流出時間等,皆與含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品數N(每單位重量之含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品的個數)沒有明確的相關之同時,發現藉由粒子追蹤法所導出之施加於各玻璃纖維束之剪斷應力之時間積分值中最小的值之最小剪斷應力履歷值Tmin
,與含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品數N有相關。
又,解析在雙軸押出機內發生的剪斷應力,發現在吐出量Q與螺桿回轉數Ns之比(Q/Ns)為一定之情況,藉由控制最小剪斷應力履歷值Tmin
,而可控制之含有未解纖玻璃纖維束之每單位量平均之壓縮成品數N。
更且,發現上述比(Q/Ns)即使為非一定的情況,含有未解纖玻璃纖維束之每單位量平均之壓縮成品數N,可使用上述Tmin
及(Q/Ns)而以特定的數式來表示。
更且,發現藉由使混練熱可塑性樹脂與玻璃纖維之螺桿,為具有特定形狀之螺桿元件,可解決上述課題,而得以完成本發明。更具體而言,本發明係提供以下之物。
(1)一種玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法,係使用包括互相回轉而咬合之螺桿之雙軸押出機,而製造玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法,包括:將熱可塑性樹脂供給於前述押出機,加熱、混練而可塑化之可塑化工程;在前述可塑化工程之後,將一束以上之玻璃纖維束供給於前述押出機,一邊將前述玻璃纖維束解纖,一邊以螺桿混練解纖之玻璃纖維與可塑化後之前述可塑性樹脂之混練工程;在前述混練工程後,押出玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物之押出工程;將玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品化之壓縮成品化工程;前述熱可塑性樹脂,係由聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、液晶性樹脂、以及聚芳硫醚樹脂所選擇之至少一種的樹脂所構成,在前述混練工程中,前述螺桿,係在外周具有一個以上之具有形成了滿足以下不等式(I)至(III)
之圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋的順送螺桿元件。
0.05D≦r≦0.15D (I)
7≦n≦20 (II)
Le≦0.3D (III)
(上述不等式(I)中的r,為形成上述圓弧狀之圓的半徑或是形成上述圓弧狀之橢圓之長徑/2,或是短徑/2,上述不等式(II)中的n,為上述單螺紋之順送螺桿元件之平均每1導程長度之缺口數,上述不等式(III)中之Le為上述單螺紋之順送螺桿元件之導程長度,上述不等式中之(I)、(II)中之D為螺桿口徑。)
(2)一種玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法,係使用包括互相回轉而咬合之螺桿之雙軸押出機,而製造玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法,包括:將熱可塑性樹脂供給於前述押出機,加熱、混練而可塑化之可塑化工程;在前述可塑化工程之後,將一束以上之玻璃纖維束供給於前述押出機,一邊將前述玻璃纖維束解纖,一邊以螺桿混練解纖之玻璃纖維與可塑化後之前述熱可塑性樹脂之混練工程;在前述混練工程後,押出玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物之押出工程;將玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品化之壓縮成品化工程;前述熱可塑性樹脂之黏度,在剪斷速度1000sec-1
之條件下,為100Pa.s以下,在前述混練工程中,前述螺桿,係在外周具有一個以上之具有形成了滿足以下不等式(I)至(III)之圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋的
順送螺桿元件。
0.05D≦r≦0.15D (I)
7≦n≦20 (II)
Le≦0.3D (III)
(上述不等式(I)中的r,為形成上述圓弧狀之圓的半徑或是形成上述圓弧狀之橢圓之長徑/2,或是短徑/2,上述不等式(II)中的n,為上述單螺紋之順送螺桿元件之平均每1導程長度之缺口數,上述不等式(III)中之Le為上述單螺紋之順送螺桿元件之導程長度,上述不等式中之(I)、(II)中之D為螺桿口徑。)
(3)如(1)或(2)所記載之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法,其中,在前述混練工程中,前述螺桿係具有一個以上之具有形成了圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋的逆送螺桿元件。
根據本發明,可將玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之生產性較以往提高之同時,且使所製造之壓縮成品中之單絲的集合體(未解纖玻璃纖維束)殘存之機率非常低,且可抑制玻璃纖維之纖維長分布。
以下,對於本發明之實施形態說明。又,本發明並不限定於以下之實施形態。
本發明之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法,係包括以下工程。
將熱可塑性樹脂供給於前述押出機,加熱、混練而可塑化之可塑化工程。
在上述可塑化工程之後,將一束以上之玻璃纖維束供給於上述押出機,一邊將上述玻璃纖維束解纖,一邊以螺桿混練解纖之玻璃纖維與可塑化後之上述可塑性樹脂之混練工程。
在上述混練工程後,押出玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物之押出工程。
將押出之上述玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品化之壓縮成品化工程。
在本發明之製造方法,在混練工程中,使用包括特定的螺桿元件之螺桿。
以下,以使用第1圖所記載之雙軸押出機之情況為例,說明本發明之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法。在第1圖中,顯示了包括圓筒1、配設於圓筒之螺桿2,設置在圓筒1之下流側端部之模具3之雙軸押出機。然後,在第1圖中,也顯示了上述螺桿2之螺桿構成。具體而言,螺桿2從上流側依序具有供給部20、可塑化部21、搬送部22、混練部23。在供給部20及可塑化部21進行可塑化工程。在搬送部22及混練部23進行混練工程。在混練部23以後進行押出工程。然後,玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物從押出機之模具3被押出後而進
行壓縮成品化工程。
又,配設了螺桿2之圓筒1,具有為了對於供給部20供給熱可塑性樹脂等原料之料斗10,為了對於搬送部22供給玻璃纖維束等副原料之進料口11,與具有真空泵浦等減壓手段而為了在既定之真空度進行真空脫氣之真空閥12。
在可塑化工程,將從料斗10供給之熱可塑性樹脂移送.熔融,做成均質之熔融體。首先,說明熱可塑性樹脂,接著說明從料斗供給之熱可塑性樹脂成為均質的熔融體為止之可塑化工程之詳細。
熱可塑性樹脂,係指聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、液晶性樹脂、以及聚芳硫醚樹脂。即使如上述之黏性為低傾向之樹脂,也可發揮本發明的效果。黏性低之上述樹脂,容易發生上述玻璃纖維束之未解纖的問題。這是由於若黏性低,則在熔融狀態變得難以發生剪斷應力,收束了單絲之玻璃纖維束變得難以解纖之故。黏性低的樹脂,係指熱可塑性樹脂的黏度在剪斷速度1000sec-1
之條件下,為100Pa.s以下。
一般而言,成為原料之上述熱可塑性樹脂,係使用成形為壓縮成品狀之物。又,也可使用含有其他成分之熱可塑性樹脂合成物做成壓縮成品狀之物做為原料。
可塑化工程,係在螺桿2之供給部20與可塑化部21進行。做為在供給部20所使用之螺桿元件,可舉出例如由螺旋部所形成之搬送用元件等。做為在可塑化部21所使用之螺桿元件,一般而言,可舉出逆螺旋部、密封環、順混合盤、逆混合盤等螺桿元件之組合等。
在供給部20移送樹脂壓縮成品。供給部20,係具有將樹脂壓縮成品從料斗10側移送往模具3方向側之功能。做為熔融之準備階段,藉由外部加熱器進行預熱之情況為一般。又,樹脂壓縮成品,由於被夾在回轉之螺桿2與圓筒1中,因此對於樹脂壓縮成品會施加摩擦力,而產生摩擦熱。由於上述預熱以及摩擦熱,樹脂壓縮成品也有開始熔融的情況。根據不同情況,在供給部20,為了使樹脂壓縮成品之移送順利進行,有藉由以往已知之方法來進行螺桿2之溝深度的調整、預熱的溫度調整之必要。
在可塑化部21,對於從供給部20移送來之樹脂壓縮成品施加壓力而熔融樹脂壓縮成品。在可塑部21中,對於樹脂壓縮成品施加剪斷應力的結果,樹脂壓縮成品一邊熔融,而被移送往更前方(從料斗10往模具3方向)。
在混練工程中,可塑化工程後,將一束以上之玻璃纖維束供給於押出機,一邊將上述玻璃纖維束解纖,一邊將被解纖之玻璃纖維與在可塑化工程熔融之熱可塑性樹脂混練。混練工程,係藉由螺桿2之搬送部22與混練部23來進行。做為在搬送部22所使用之螺桿元件,例如可舉出由
順螺旋部所形成之搬送用元件等。做為在混練部23所使用之螺桿元件,一般而言,可舉出逆螺旋部、密封環、順混合盤、逆混合盤等螺桿元件之組合等。
在本發明之製造方法中,在螺桿2之混練部22之至少一部分,在外周,包括具有形成了滿足上述不等式(I)至(III)之圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋順送螺桿元件。藉由使混練部22之至少一部分包括上述螺桿元件,而可使所製造之壓縮成品中幾乎沒有殘存未解纖之玻璃纖維束。
又,在本實施形態中,混練部22係包括上述螺桿元件,與在外周具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋逆送螺桿元件。
首先,對於玻璃纖維束簡單說明。玻璃纖維束係由300根至3000根之單絲成束之切股玻璃纖維。特別是,以1100根至2200根之成束的切股玻璃纖維被喜好使用。又,單絲之徑雖並沒有特別限定,但以在6μm至20μm之範圍為佳,6μm、10μm、13μm之物多在市場流通。又,也可直接以紗束之形狀直接將單絲的束連續供給於雙軸押出機。然而,將紗束切斷之切股玻璃纖維,在輸送以及對於雙軸押出機之供給,容易操作。
在搬送部22,將從進料口11投入之玻璃纖維束與熔融樹脂搬送至混練部23。在此搬送部22,螺桿之溝內部沒有完全充滿玻璃纖維束或熔融樹脂,為不對玻璃纖維束施加剪斷力之領域。
在混練部23,對於玻璃纖維束及熔融樹脂會施加剪斷
應力。藉由施加剪斷應力,玻璃纖維束之解纖及單絲與熔融樹脂之混練進行。
玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物被如何押出,如何壓縮成品化並沒有特別限制。例如,可將從模具3被押出成棒狀之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物切斷而壓縮成品化。又,切斷方法並沒有特別限定,可利用以往已知之方法。又,在押出工程中吐出量相當於吐出量Q,螺桿回轉數相當於回轉數Ns。
做為以往之螺桿的混練部,以逆螺旋部、密封環、順混合盤、逆混合盤等螺桿元件之組合等為一般。然而,在Q/Ns大之條件下,高吐出的情況,一部分的玻璃纖維束未被解纖,而以未解纖之狀態殘存。
本發明,係以押出機內之各玻璃纖維束所受到之剪斷應力履歷值為指標而決定之製造方法。具體而言,係以各玻璃纖維束在雙軸押出機內所受到之剪斷應力履歷值中之最小值之最小剪斷應力履歷值Tmin
為指標。藉由以最小剪斷應力履歷值Tmin
為指標,可區別未解纖玻璃纖維束殘存之製造方法,與未解纖玻璃纖維束幾乎不殘存之製造方法。本發明為幾乎不會產生未解纖玻璃纖維束殘存之壓縮成品之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法。
首先,關於以最小剪斷應力履歷值Tmin
指標事宜來說
明。基於玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物之吐出量Q、在混練部23中螺桿元件之螺桿口徑D、螺桿回轉數Ns、最小剪斷應力履歷值Tmin
、每單位量平均之未解纖壓縮成品數N(含有未解纖之玻璃纖維束之壓縮成品的數量),而導出下述數式(IV)。下述數式(IV)在即使Q/Ns之條件變化,也可以一個式檢討含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品量之點也為有用。又,即使混練部所具有之螺桿元件之種類不同,也可以一個數式(IV),檢討含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品量。但是,若雙軸押出機之尺寸變更,需要重新導出數式(IV)。即使是相同的吐出量Q及相同的螺桿回轉數Ns之條件,在小型的雙軸押出機與大型之雙軸押出機,由於從圓筒之傳熱量不同,施加於熔融樹脂之熱能源不同之故。
決定了所使用之雙軸押出機,必然的螺桿口徑D也確定。基於此螺桿口徑D、任意決定之混練部23之長度L、任意決定之成形條件之吐出量Q、螺桿回轉數Ns,而導出最小剪斷應力履歷值Tmin
。
最小剪斷應力履歷值Tmin
,可使用以往已知之雙軸押出機內之3次元流動解析軟體而導出。例如,如實施例所記載之藉由粒子追蹤解析而可導出。最小剪斷應力履歷值Tmin
係藉由進行剪斷應力之時間積分而得到之時間積分值,積分區間為對於熔融樹脂及玻璃纖維束施加剪斷應力之區間,在第1圖所示之押出機之情況,為混練部23之區間。
最小剪斷應力履歷值Tmin
之導出方法並沒有特別限定。例如可舉出使用市售之軟體導出之方法,藉由實驗導出之方法等。
關於未解纖壓縮成品數N,可實驗導出,也可使用解析手法等導出。
然後,根據這些導出結果,以最小剪斷應力履歷值Tmin
為橫軸,未解纖壓縮成品數N為縱軸,藉由做成上述數式(IV)所表示之圖表,而導出數式(IV)。
從此圖表可導出為了使未解纖壓縮成品數N成為所希望之值以下而必要之最小剪斷應力履歷值Tmin
。
接著,說明關於變更雙軸押出機之尺寸之情況。在此情況,雖須要重新導入上述關係式,但在既定之雙軸押出機之情況,上述數式(IV)若已經導出的情況,藉由以下的方法而可容易地導出可適用於使用不同尺寸之雙軸押出機之情況之數式。
若螺桿元件之螺桿口徑D從d1變更成d2之情況,在小型的押出機之吐出量Qm
與在大型的押出機之吐出量QM
之間成立下述數式(V),在小型的押出機之螺桿回轉數Nsm
與在大型押出機之螺桿回轉數NsM
之間成立下述數式(VI)。
【數2】
使對於熔融樹脂施加之比能量成為同等而決定上述數式(V)、(VI)之δ及ε。做為δ及ε之決定方法,理論的決定方法與實驗的決定方法之任一種皆可。做為理論的決定方法,一般而言,係假設為斷熱狀態,使目的函數為比能量、或是總剪斷量、滯留時間等,在小型機與大型機成為一致,而導出參數δ及ε。也可假設小型機與大型機之傳熱量的差,而使做為目的函數之比能量,在小型機與大型機成為一致,而導出參數δ及ε。做為實驗的決定方法,可舉出以比能量做為目的函數,或是採用顯示物性之參數,使目的函數在小型機與大型機成為一致,而統計上的算出參數δ及ε之方法。
藉由導出在小型的押出機與大型的押出機之間成立之上述數式(V)、(VI),可容易地導出在大型的押出機成立之平均每單位量之未解纖壓縮成品數N與最小剪斷應力履歷值Tmin
之間之下述數式(VII)。
【數4】
如此,最小剪斷應力履歷值Tmin
之值愈大,未解纖壓縮成品數N之值有變少的傾向。因此,有必要在使最小剪斷應力履歷值Tmin
變大之條件下,來製造玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品。
若做為原料之熱可塑性樹脂之黏度高,則最小剪斷應力履歷值Tmin
之值變大,對於玻璃纖維束之解纖為有利,即使在通常的方法也不易產生玻璃未解纖。本發明係提供對於,熱可塑性樹脂之黏度低,以通常的方法,玻璃纖維束難以解纖之情況特別有效的方法。若在雙軸押出機提高吐出量,熱可塑性樹脂之黏度,在押出機內之處理溫度下,在剪斷速度1000sec-1
之黏度為100Pa.s以下,容易產生玻璃未解纖束。(以下,黏度係表示1000sec-1
時之值)。特別是,由於在精密成形要求流動性,使用黏度為30~70Pa.s之樹脂。若在此加入纖維而混練,做為樹脂合成物成為50~200Pa.s之黏度。在如此之低黏度領域,說明解纖玻璃纖維束之螺桿元件。
在外周,具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋的螺桿元件,由於上述最小剪斷應力履歷值Tmin
有變大之傾向而為佳。在外周具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋螺桿元件本
身為已知,例如,記載於專利文獻(DE4134026A1)。
特別是,藉由使用以下所說明之單螺紋的順送螺桿元件,可使未解纖壓縮成品數N抑制在小的值。特別是,具有上述缺口之螺桿元件中,又以使用順送者,其最小剪斷應力履歷值Tmin
之值變大,可在較使用其他之螺桿元件之情況而以短時間將玻璃纖維束解纖之理由為佳。
對於在混練部23所使用之上述單螺紋之順送螺桿元件說明。此單螺紋之順送螺桿元件,係在外周,具有形成了滿足下述不等式(I)至(III)之圓弧狀之缺口的螺旋部。
0.05D≦r≦0.15D (I)
7≦n≦20 (II)
Le≦0.3D (III)
(上述不等式(I)中的r,為形成上述圓弧狀之圓的半徑或是形成上述圓弧狀之橢圓之長徑/2,或是短徑/2,上述不等式(II)中的n,為上述單螺紋之順送螺桿元件之平均每1導程長度之缺口數,上述不等式(III)中之Le為上述單螺紋之順送螺桿元件之導程長度,上述不等式中之(I)、(II)中之D為螺桿口徑。)
對於上述單螺紋之順送螺桿元件,使用第2圖說明。在第2圖中,顯示了上述單螺紋之順送螺桿元件之模式圖,(a)為軸方向之剖面圖,(b)為側面圖。
如第2圖所示,單螺紋之順送螺桿元件4,具有螺旋部40,與在螺旋部40之外周所形成之圓弧狀缺口41。缺口41,係從螺旋部之外周往螺桿元件之軸的方向而形成。
在第2圖,係顯示橢圓形成圓弧狀之情況,但形成上述圓弧狀之橢圓或圓之中心係存在於螺旋部40之外周(在第2圖(a),上述橢圓的中心係以○顯示)。上述缺口為圓弧狀,且此圓弧狀係藉由上述之圓或橢圓來形成,而有製作上的便利性,與使由於缺口而造成之螺旋部的強度低下為最小之效果。又,上述圓弧狀之一部分,只要以上述圓或橢圓來形成即可。又,本發明,缺口整體並不限定於上述之一個的圓或橢圓。然而,圓弧狀之大約整體為一個的圓或橢圓來形成為佳。
又,上述圓弧狀以圓來形成者為最佳。又,上述圓弧狀以橢圓來形成之情況,缺口延長的方向與橢圓之長徑延長的方向,以約略一致為佳。
又,上述半徑r之大小的範圍,以0.05D≦r≦0.15D為佳。若r在上述範圍內,則由於最小剪斷應力履歷值Tmin
有變大之傾向而為佳。更佳之r的大小範圍為0.06D≦r≦0.12D。
又,缺口數n愈多,則最小剪斷應力履歷值Tmin
有變大的傾向。然而,若缺口數n過多,則螺桿元件之機械強度變低,因此缺口數n在不等式(II)之範圍內調整。特別為佳之缺口數n之範圍為10≦n≦12,最佳之缺口數為11。
上述螺桿元件之導程長度Le,為上述螺桿元件之螺桿口徑D之0.3倍以下(Le為0.3D以下)。上述導程長度Le若為0.3D以下,則即使為吐出量Q非常高的條件,在所製造之壓縮成品中仍具有不易含有未解纖之玻璃纖維之傾向。又,吐出量Q非常高,係指例如使軸方向之長度成為
2D來設置上述螺桿元件,在螺桿口徑D為47mm之雙軸押出機,約為300kg/h以上,螺桿之口徑D為69mm之雙軸押出機,為800kg/h以上。即使在如此高之吐出領域,也可抑制上述之未解纖玻璃纖維所造成之問題。
如上述,本發明所使用之上述螺桿元件之導程長度Le之上限,以0.3D以下為佳,但下限為0.1D以上為佳。設定在此下限值以上,在維持螺旋部之厚度而保持強度之理由為佳。
又,在本發明之製造方法中,使用於混練部23之在外周面具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之順送螺桿元件的長度,若以L/D(L為在混練部23之螺桿之軸方向的長度,D為螺桿口徑)來表現,以在1D以上20D以下連續使用為佳。這是由於藉由連續使用,最小剪斷應力履歷值Tmin
有變得更大之傾向之故。更佳的情況為2D以上8D以下。又,上述之較佳長度,係根據樹脂的種類而不同。在聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂之情況為2D以上3.5D以下為佳。
更且,在本發明中,若組合在外周面具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之螺桿元件之逆送螺桿元件與上述順送螺桿元件,更為有效。效果最高之組合為分別交互配置之組合。其分別之螺桿元件之長度,可適當調整。
從3次元流動解析的結果來看,可知通過在外周面具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之順送螺桿元件之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物,大部分會一邊通過外周面之缺口而一邊往前前進。然而,非常少數的一部分會沿著螺
旋部流動。此沿著螺旋部流動的部分,由於施加於玻璃纖維束之剪斷應力低,因此玻璃纖維束難以解纖。如前述,藉由使在外周面具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之順送螺桿元件的長度長,而可使沿著螺旋部流動之部分之存在機率低。藉由組合逆送之螺桿元件與順送之螺桿元件,更可使沿著螺旋部流動之部分的存在機率降低。
以上,在本發明,在混練工程中,藉由在外周具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之順送螺桿元件,或是組合逆送螺桿元件與順送螺桿元件,而可以效率良好且高生產性地製造幾乎不含玻璃未解纖之玻璃強化樹脂合成物。
以下,表示實施例及比較例,而具體說明本發明,但本發明並非限定於這些實施例。
在評價1使用以下之材料。
熱可塑性樹脂:聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂(PBT)(熔融指數(MI)=70g/10分,黏度60Pa.s at 1000sec-1
)
黑煙膠(carbon masterbatch)
玻璃纖維束:將2200根直徑13μm之單絲束成長度3mm之切股玻璃纖維
又,組成如下述。
PBT為67.5質量%,黑煙膠為2.5質量%,玻璃纖維束為30質量%。
押出條件如下述。
押出機:同方向完全咬合型雙軸押出機TEX44 α II(日本製鋼所製)螺桿元件之螺桿口徑D為0.047m。
押出條件:
滾筒溫度:220℃
螺桿設計:
(1)概略
押出機之螺桿可如第3圖表示,第3圖所示之螺桿圖樣之概略為下述。
C1:料斗
C2~C5:供給部
C5~C6:可塑化部
C6~C8:輸送部
C9:進料口
C10:混練部A
C11:混變部B(由混練部b1、b2所形成)
(2)在評價1所使用之具體的螺桿圖樣,係如第4圖所示。又,在混合盤上,各盤之輸送方向相位差45°度者為FK,逆送之單螺紋之螺旋部上具有缺口之元件為BMS。又,1.0D等,係表示混練部b1之長度。
第4圖(a)表示之螺桿圖樣為FK1.0D(L/D=1)、第4圖(b)表示之螺桿圖樣為FK2.0D(L/D=2)、第4圖(c)表示之螺桿圖樣為BMS1.0D(L/D=1)、
第4圖(d)表示之螺桿圖樣為BMS2.0D(L/D=2)、第4圖(e)表示之螺桿圖樣為BMS2.5D(L/D=2.5)。
L/D為混練部b1之導程長度(L)與螺桿元件之螺桿口徑(D)之比(L/D)。又,在實施形態之說明中,混練部23之長度L相當於混練部b1之長度。
(3)螺桿之形狀
第4圖所示之螺桿圖樣,分別只有C11之混練部B不同。C11之混練部B之螺桿形狀示於第5圖。第4圖(a)之圖樣之螺桿形狀示於第5圖(a),第4圖(b)之圖樣之螺桿形狀示於第5圖(b),第4圖(c)之圖樣之螺桿形狀示於第5圖(c),第4圖(d)之圖樣之螺桿形狀示於第5圖(d),第4圖(e)之圖樣之螺桿形狀示於第5圖(e)。
第5圖(a)所示之螺桿係混練部b1為長1.0D之順混合盤,混練部b2為長0.5D之逆送螺旋部。
第5圖(b)所示之螺桿係混練部b1為長2.0D之順混合盤,混練部b2為長0.5D之逆送螺旋部。
第5圖(c)所示之螺桿係混練部b1為長1.0D之含有缺口的單螺紋逆混合盤,混練部b2為長0.5D之逆送螺旋部。
第5圖(d)所示之螺桿係混練部b1為長2.0D之含有缺口的單螺紋逆混合盤,混練部b2為長0.5D之逆送螺旋部。
第5圖(e)所示之螺桿係混練部b1為長2.5D之含有缺口的單螺紋逆混合盤,混練部b2為長0.5D之逆送螺旋部。
在Q/Ns=1.0之條件下,求得如第6圖所示之最小剪斷應力履歷值(Pa.sec)與玻璃纖維束之一部分或是全部未
解纖之壓縮成品數(個/壓縮成品10kg)之關係,具體而言係以下述方法導出。
首先,決定複數組上述關係之導出所必要之L/D、吐出量Q、螺桿回轉數NS、未解纖壓縮成品數N、最小剪斷應力履歷值Tmin
。任意決定L/D、吐出量Q、螺桿回轉數NS,以下述方法,導出最小剪斷應力履歷值Tmin
,藉由實驗而求得未解纖壓縮成品數N。具體而言係如以下而求得。
首先,對於藉由模擬而導出最小剪斷應力履歷值(Pa.sec)說明。
使用雙軸押出機內3次元流動解析軟體(RFlow公司製ScrewFlow-Multi),以解析同方向完全咬合型雙軸押出機內之樹脂行為。
解析時所使用之支配方程式係連續方程式(A)、Navier-Stokes方程式(B)及溫度平衡方程式(C)。
做為解析假定,假設為非壓縮流體,完全熔融及完全
充滿。又,黏度近似公式係使用阿列紐斯近似及WLF近似。解析手法使用有限體積法、SOR法、SIMPLE演算法(SIMPLE Algorithms),做為計算,首先進行靜止解析,將其做為初期值,再進行非靜止解析。在非靜止解析後,配置追蹤粒子(約5000個),收集關於追蹤粒子之局部資訊(粒子追蹤分析)。剪斷應力時間積分值之最小值T min,係將關於追蹤粒子之局部資訊之剪斷應力時間積分,求出全部粒子的最小值。
接著,說明藉由實驗導出未解纖壓縮成品數。
將PBT供給於雙軸押出機後,以上述押出條件,供給玻璃之切股玻璃纖維,混練混合後,從模具壓出樹脂合成物,將熔融之樹脂合成物從模具接收做成鏈狀後,在水槽將鍊冷卻固化,以刀具將鍊切斷成3mm的長度而做成壓縮成品。採取10kg之壓縮成品,以目視尋找黑色壓縮成品中之玻璃未解纖(銀色的凝集塊),計算含有玻璃未解纖之壓縮成品個數。
以最小平方法求出表示未解纖壓縮成品數與最小剪斷應力履歷值之間的關係之近似曲線(相關線)。在Q/Ns=1.0,混練部B係如前述之第4圖(a)至(e)插入不同之元件,且以不同之Q進行實驗與模擬之結果,可得到以下之一個近似曲線。關於進似曲線係示於第6圖。
從上述數式(IV)之α為11.5042,β為-2.200。
即使在Q/Ns=0.8、Q/Ns=0.5之條件,也同於上述,如第7圖所示,求得最小剪斷應力履歷值(Pa.sec)與玻璃纖維束之一部分或是全部為未解纖之壓縮成品數(個/壓縮成品10kg)之關係(相關線)。又,在第7圖也顯示了Q/Ns=1.0之情況之相關線。
如第7圖所示,各Q/Ns之相關線不同,因此,在上述數式(IV)之形式之函數以最小平方法近似。近似曲線示於第8圖。如第8圖所示,可以不依存Q/Ns之一個相關線近似。又,γ為3.0。
如第8圖所示,可確認到若在既定之最小剪斷應力履歷值以上,則平均每單位量之未解纖壓縮成品數未滿既定之值。
如上述,即使數式(IV)之Q/Ns的條件變化,也可以一個式檢討壓縮成品中所含有之未解纖玻璃纖維束的量,又,也確認到即使混練部所具有之螺桿元件之種類不同,也可以一個數式(IV),檢討壓縮成品中所含有之未解纖玻璃纖維束之量。
第3圖,係在雙軸押出機(螺桿口徑D為47mm)中,以同於評價1所使用之PBT樹脂70質量%,玻璃纖維30質量%之組成之元料,且具有形成了圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋螺桿元件之長度為2.0D,進行使用第1圖所示之雙軸押出機之混練部23之情況之模擬,導出最小剪斷應力履歷值Tmin
與缺口個數(溝數)n之關係。將形成圓弧狀之橢圓之中
心做為外周部,上述橢圓之短徑/2為3mm,長徑/2為4.15mm。又,長徑延伸的方向與缺口延伸的方向為一致。上述螺桿元件之導程長度為L/D=0.25,進行具有形成缺口之螺旋部之單螺紋逆送螺旋部(BMS)與順送螺旋部(FMS)之比較。
藉由以同於評價1之手法導出最小剪斷應力履歷值Tmin
,導出缺口數n與最小剪斷應力履歷值Tmin
之關係。結果示於第9圖。
根據第9圖,可確認到BMS、FMS之效果幾乎為同等。可確認到FMS由於缺口數之變更造成之最小剪斷應力履歷值Tmin
的變化較小。因此,使用FMS可較使用BMS安定抑制壓縮成品中之未解纖玻璃纖維的數量。
以PBT樹脂70質量%、玻璃纖維30質量%(玻璃單絲徑13μm)之組成,以同於評價1所記載之方法分別進行在雙軸押出機(螺桿口徑47mm)之混練部,使用一般被使用之混合盤(第5圖(a)及(b)記號FK)或是具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋逆送螺桿元件(第5圖(c)(d)(e)記號BMS)之情況之模擬,將關於追蹤粒子之局部資訊之剪斷應力時間積分後之剪斷應力履歷值之分布示於第10圖。以缺口之中心為外周部,逆送螺旋部(圖中記號BMS)之導程長度Le為L/D=0.25,形成缺口之圓弧狀之圓的半徑r=3mm。
在混合盤(FK),由於剪斷應力履歷值小,因此分布在廣泛的範圍。具有小的剪斷應力履歷值,係代表玻璃未解
纖殘存的機率高。另一方面,在具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋逆送螺桿元件,由於剪斷應力履歷值之分布狹窄,因此最小的剪斷應力履歷值大。因此,若使用上述具有缺口螺桿元件,在壓縮成品中未解纖玻璃纖維束變得難以殘存。
接著,將此最小剪斷應力履歷值做為指標,藉由流動解析說明對於缺口元件所要求的形狀。在第1圖所示之雙軸押出機(螺桿口徑47mm),以PBT樹脂70質量%,玻璃纖維30質量%之組成,進行在混練部23使用具有形成了圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋之螺桿元件之情況的模擬。具體而言,係求出以同於評價1之方法所求得之最小剪斷應力履歷值Tmin
,與缺口各數(溝數)n之關係。圓弧狀缺口之中心係做為外周部,關於具有形成了圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋之逆送螺桿元件(BMS),係在導程長度Le為L/D=0.2、0.25、0.3之3個條件進行評價。又,圓弧狀係由橢圓形成,此橢圓之短徑/2為3mm,長徑/2(缺口延伸的方向)為4.1mm。評價4之結果示於表2。
根據表2,最小剪斷應力履歷值Tmin
,在平均每1導程長度Le之缺口數n為13~15顯示高值。缺口數n愈多,最小剪斷應力履歷值Tmin
愈高。然而,若增加缺口數n,則螺桿元件之機械強度低下,因此可說是以13至15為佳。
在第1圖所示之雙軸押出機(口徑47mm)中,以PBT樹脂70質量%,玻璃纖維30質量%之組成,進行在混練部23使用具有形成了圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋之螺桿元件之情況的模擬。具體而言,顯示以同於評價1所記載之方法所求得之最小剪斷應力履歷值Tmin
,與缺口深度方向之長徑之關係。缺口之中心係在螺旋部的外周上,以缺口的形狀為橢圓,外周上的缺口的短徑/2為3mm,長徑/2(缺口延伸的方向)為3mm、4mm、5mm之情況來進行模擬。又,缺口數n為11,具有上述缺口之螺桿元件之導程長度Le為L/D=0.25。評價5之結果示於表3。
根據表3,最小剪斷應力履歷值Tmin
,係在缺口的溝深之長徑/2為4~5mm具有最大值,相對於口徑D,外周上之缺口之上述半徑的範圍為0.064D,溝深方向之長徑/2為0.085D~0.11D。
除了將短徑之大小變更成表3所示者以外,以同於評價4之方法,顯示最小剪斷應力履歷值Tmin
,與對於缺口形成之方向往垂直方向延伸之長徑的關係。評價6的結果示於表4。
根據評價6,可確認到形成圓弧狀之橢圓的長徑,即使是對於缺口延伸之方向向垂直方向延伸,藉由使長徑大,可使最小剪斷應力履歷值之值變大。又,由評價5與評價6之比較來看,上述橢圓的長徑,往缺口之延伸方向延伸效果較高。
除了形成圓弧狀者為圓以外,以同於評價5之方法,顯示最小剪斷應力履歷值Tmin
,與圓之半徑的關係,評價7的結果示於表5。
即使在形成圓弧者為圓的情況,藉由使半徑大,可確認到最小剪斷應力履歷值變大。又,從評價4~6之比較,可確認到圓所形成圓弧狀較橢圓所形成者之最小剪斷應力履歷值大。
在實施例使用以下之材料。
熱可塑性樹脂:聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂(PBT)(熔融指數(MI)=70g/10分)
黑煙膠
玻璃纖維束:將2200根直徑13μm之單絲束成長度3mm之切股玻璃纖維
又,組成如下述。
PBT為67.5質量%,黑煙膠為2.5質量%,玻璃纖維束為30質量%。
押出條件如下述。
押出機:同方向完全咬合型雙軸押出機TEX44 α II(日本製鋼所製)螺桿元件之螺桿口徑D為0.047m。
在實施例之成形之圓筒溫度(℃)係記載於下表。
在實施例所使用之具體的螺桿圖樣,係如第11圖所示。又,在混合盤上,各盤之相位差90°度者為CK,逆送之單螺紋之螺旋部上具有缺口之元件為BMS,順送之單螺紋之螺旋部上具有缺口之元件為FMS。又,外周上之缺口
的短徑/2為3mm,長徑/2(缺口延伸的方向)為4.15mm。
比較例1:第11圖(a)所示之螺桿為混練部(C8)的長度為2.5D之90°相位直交之混合盤
實施例1:第11圖(b)所示之螺桿為混練部(C8)的長度為2.5D之在外周具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之順送螺桿元件FMS
實施例2:第11圖(c)所示之螺桿為混練部(C8)的長度為3.0D之在外周具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之順送螺桿元件FMS
實施例3:第11圖(d)所示之螺桿為混練部(C8)的長度為3.0D,為在外周具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之逆送螺桿元件BMS,與在外周面具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之順送螺桿元件FMS之組合,FMS1D之後配置BMS1D,之後配置FMS。
接著,對於藉由實驗導出未解纖壓縮成品數說明。將PBT供給於雙軸押出機後,將玻璃的切股玻璃纖維供給於雙軸押出機。以下述表7所示之押出條件,混練混合之後,從模具壓出玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物,將熔融之樹脂合成物從模具接收做成鏈狀後,在水槽將鍊冷卻固化,以刀具將鍊切斷成3mm的長度而做成壓縮成品。採取10kg之壓縮成品,以目視尋找黑色壓縮成品中之玻璃未解纖(銀色的凝集塊),計算含有玻璃未解纖之壓縮成品個數。上述壓縮成品之個數係示於以下之表7。
在本實施例中,係使用螺桿口徑Φ=47mm之雙軸押出機,在此尺寸,Q=650kg/h之吐出,是以往沒有之非常高的值。因此,在從以往一般而言所使用之第11圖(a)之螺桿,發生多量的含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品數。相對於此,在實施例1~3,幾乎不會發生含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品。
在第11圖(a)之螺桿,雖使用90。相位之直交混合盤CK,若將此變更為在外周具有形成了缺口之螺旋部之單螺紋之順送螺桿元件FMS,混練部的長度為3.0D,則不會發生含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品。然而,若更增加吐出量,則會發生含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品。第11圖(d)所示之螺桿圖樣,混練部係FMS1D、BMS1D、FMS1D之組合。藉由在混練部組合逆送與順送之缺口元件,而可更減少含有未解纖玻璃纖維束之壓縮成品之發生。
1‧‧‧圓筒
10‧‧‧料斗
11‧‧‧進料口
12‧‧‧真空閥
2‧‧‧螺桿
20‧‧‧供給部
21‧‧‧可塑化部
22‧‧‧搬送部
23‧‧‧混練部
3‧‧‧模具
4‧‧‧單螺紋之順送螺桿元件
40‧‧‧螺旋部
41‧‧‧缺口
○‧‧‧橢圓的中心
r‧‧‧半徑
D‧‧‧螺桿口徑
Le‧‧‧導程長度
第1圖係表示押出機之螺桿構成之一例之模式圖。
第2圖(a)(b)係模式表示具有形成了圓弧狀缺口之螺旋部之順送單螺紋之螺桿元件。
第3圖係表示在實施例所使用之押出機之螺桿構成之模式圖。
第4圖(a)~(e)係表示在實施例所使用之具體的螺桿圖樣之圖。
第5圖(a)~(e)係表示在實施例所使用之具體得螺桿形狀之圖。
第6圖係表示在實施例所使用之押出機之Q/Ns=1.0的條件下,最小剪斷應力履歷值(Pa.sec)與玻璃纖維束之一部分或是全部之未解纖的壓縮成品數(個/壓縮成品10kg)之關係之圖。
第7圖係表示在實施例所使用之押出機之Q/Ns=1.0、Q/Ns=0.8、Q/Ns=0.5之條件下之最小剪斷應力履歷值(Pa.sec)與玻璃纖維束之一部分或是全部之未解纖的壓縮成品數(個/壓縮成品10kg)之關係(相關線)之圖。
第8圖係表示在實施例所使用之押出機不依存於Q/Ns之最小剪斷應力履歷值(Pa.sec)與玻璃纖維束之一部分或是全部之未解纖的壓縮成品數(個/壓縮成品10kg)之關係(相關線)之圖。
第9圖係表示缺口數n與最小剪斷應力履歷值Tmin
之關係之圖。
第10圖係表示不同種類螺桿元件之剪斷應力履歷值之分布之圖。
第11圖(a)(d)係表示配設於實施例、比較例所使用之押出機之螺桿的螺桿構成之圖。
4‧‧‧單螺紋之順送螺桿元件
40‧‧‧螺旋部
41‧‧‧缺口
D‧‧‧螺桿口徑
Le‧‧‧導程長度
○‧‧‧橢圓的中心
r‧‧‧半徑
Claims (3)
- 一種玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法,使用包括互相回轉而咬合之螺桿之雙軸押出機,而製造玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品,包括:將熱可塑性樹脂供給於前述押出機,加熱、混練而可塑化之可塑化工程;在前述可塑化工程之後,將一束以上之玻璃纖維束供給於前述押出機,一邊將前述玻璃纖維束解纖,一邊以螺桿混練解纖之玻璃纖維與可塑化後之前述可塑性樹脂之混練工程;在前述混練工程後,押出玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物之押出工程;以及將玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品化之壓縮成品化工程;前述熱可塑性樹脂係由聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、液晶性樹脂、以及聚芳硫醚樹脂所選擇之至少一種的樹脂所構成,在前述混練工程中,前述螺桿,係在外周具有一個以上之具有形成了滿足以下不等式(I)至(III)之圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋的順送螺桿元件:0.05D≦r≦0.15D (I) 7≦n≦20 (II) Le≦0.3D (III)上述不等式(I)中的r,為形成上述圓弧狀之圓的半徑或是形成上述圓弧狀之橢圓之長徑/2,或是短徑/2,上 述不等式(II)中的n,為上述單螺紋之順送螺桿元件之平均每1導程長度之缺口數,上述不等式(III)中之Le為上述單螺紋之順送螺桿元件之導程長度,上述不等式中之(I)、(II)中之D為螺桿口徑。
- 一種玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法,使用包括互相回轉而咬合之螺桿之雙軸押出機,而製造玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品,包括:將熱可塑性樹脂供給於前述押出機,加熱、混練而可塑化之可塑化工程;在前述可塑化工程之後,將一束以上之玻璃纖維束供給於前述押出機,一邊將前述玻璃纖維束解纖,一邊以螺桿混練解纖之玻璃纖維與可塑化後之前述可塑性樹脂之混練工程;在前述混練工程後,押出玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物之押出工程;以及將玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品化之壓縮成品化工程;前述熱可塑性樹脂之黏度,在剪斷速度1000sec-1 之條件下,為100Pa.s以下,在前述混練工程中,前述螺桿,係在外周具有一個以上之具有形成了滿足以下不等式(I)至(III)之圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋的順送螺桿元件:0.05D≦r≦0.15D (I) 7≦n≦20 (II) Le≦0.3D (III)上述不等式(I)中的r,為形成上述圓弧狀之圓的半徑或是形成上述圓弧狀之橢圓之長徑/2,或是短徑/2,上述不等式(II)中的n,為上述單螺紋之順送螺桿元件之平均每1導程長度之缺口數,上述不等式(III)中之Le為上述單螺紋之順送螺桿元件之導程長度,上述不等式中之(I)、(II)中之D為螺桿口徑。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃纖維強化熱可塑性樹脂合成物壓縮成品之製造方法,其中,在前述混練工程中,前述螺桿係具有一個以上之具有形成了圓弧狀缺口之螺旋部之單螺紋的逆送螺桿元件。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011082312A JP5536704B2 (ja) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201247392A TW201247392A (en) | 2012-12-01 |
TWI496675B true TWI496675B (zh) | 2015-08-21 |
Family
ID=46969066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW101110992A TWI496675B (zh) | 2011-04-01 | 2012-03-29 | Glass fiber reinforced thermoplastic synthetic resin composites for the production of compressed products |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5536704B2 (zh) |
CN (1) | CN103492141B (zh) |
MY (1) | MY162770A (zh) |
TW (1) | TWI496675B (zh) |
WO (1) | WO2012137665A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2965889A1 (de) * | 2014-07-11 | 2016-01-13 | Covestro Deutschland AG | Mischelemente mit verbesserter Dispergierwirkung |
CN104441511A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-03-25 | 江苏宏远新材料科技有限公司 | 一种注塑机用注塑螺杆 |
CN106426867A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-22 | 四川中旺科技有限公司 | 齿形盘、齿形盘组合件、螺杆组件和双螺杆组件 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070194478A1 (en) * | 2004-04-15 | 2007-08-23 | Kei Aoki | Method for producing resin composition pellet with lengh of fibrous filler controlled |
CN101175619A (zh) * | 2005-05-18 | 2008-05-07 | 宝理塑料株式会社 | 混合有高浓度的纤维状填充剂的树脂组合物的制备方法及树脂组合物颗粒 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0860001A (ja) * | 1994-06-14 | 1996-03-05 | Toray Ind Inc | 繊維強化熱可塑性樹脂ペレットおよびその製造方法 |
JPH10180841A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-07-07 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 粉体のサイドフィード用押出機及びそれを用いた押出方法 |
JP4387036B2 (ja) * | 2000-04-28 | 2009-12-16 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 一条逆ネジ切り欠きスクリュを用いた液状添加剤の混練方法 |
JP4719959B2 (ja) * | 2000-07-10 | 2011-07-06 | 住友化学株式会社 | 液晶性樹脂ペレットの製造方法 |
JP2002103327A (ja) * | 2000-10-04 | 2002-04-09 | Asahi Kasei Corp | ガラス繊維強化ポリアミド樹脂の製造方法 |
JP2002120271A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-04-23 | Japan Steel Works Ltd:The | スクリュ式二軸混練押出機用スクリュ |
JP2004284195A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Toshiba Mach Co Ltd | 二軸押出機のスクリュ |
JP3886467B2 (ja) * | 2003-04-10 | 2007-02-28 | 株式会社日本製鋼所 | スクリュ式混練押出機 |
JP2007007864A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Toshiba Mach Co Ltd | オンラインブレンド射出成形機の可塑化装置 |
JP2010000654A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Japan Steel Works Ltd:The | 繊維強化樹脂ペレットの製造方法及び装置 |
-
2011
- 2011-04-01 JP JP2011082312A patent/JP5536704B2/ja active Active
-
2012
- 2012-03-29 CN CN201280017520.2A patent/CN103492141B/zh active Active
- 2012-03-29 MY MYPI2013003307A patent/MY162770A/en unknown
- 2012-03-29 WO PCT/JP2012/058397 patent/WO2012137665A1/ja active Application Filing
- 2012-03-29 TW TW101110992A patent/TWI496675B/zh active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070194478A1 (en) * | 2004-04-15 | 2007-08-23 | Kei Aoki | Method for producing resin composition pellet with lengh of fibrous filler controlled |
CN101175619A (zh) * | 2005-05-18 | 2008-05-07 | 宝理塑料株式会社 | 混合有高浓度的纤维状填充剂的树脂组合物的制备方法及树脂组合物颗粒 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012213996A (ja) | 2012-11-08 |
MY162770A (en) | 2017-07-14 |
WO2012137665A1 (ja) | 2012-10-11 |
TW201247392A (en) | 2012-12-01 |
CN103492141A (zh) | 2014-01-01 |
CN103492141B (zh) | 2015-09-23 |
JP5536704B2 (ja) | 2014-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI501859B (zh) | Glass fiber reinforced thermoplastic synthetic resin composites for the production of compressed products | |
CN100575029C (zh) | 混合有高浓度的纤维状填充剂的树脂组合物的制备方法及树脂组合物颗粒 | |
WO2011136273A1 (ja) | 押出成形用複合ペレットの製造方法,及び前記方法で製造された押出成形用の複合ペレット | |
JP5457933B2 (ja) | 押出成形用複合ペレットの製造方法,及び前記方法で製造された押出成形用の複合ペレット | |
TWI496675B (zh) | Glass fiber reinforced thermoplastic synthetic resin composites for the production of compressed products | |
JP5632236B2 (ja) | シミュレーション装置、プログラム、及び記録媒体 | |
EP1419041B1 (en) | Mixing and kneading device for polymer compositions | |
JP5632235B2 (ja) | ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造方法 | |
JPH0780834A (ja) | 繊維強化熱可塑性樹脂構造物、その製造方法およびその製造用押出機 | |
Leister et al. | Twin-screw extruders for pharmaceutical hot-melt extrusion: Technology, techniques and practices | |
Dörner et al. | Analysis of the advantageous process and mixing behaviour of wave-dispersion screws in single screw extrusion | |
JP2018161860A (ja) | 熱可塑性樹脂組成物のペレットの製造方法 | |
WO2020162488A1 (ja) | 熱可塑性樹脂組成物の成形機、および製造方法、ならびに複合樹脂組成物の成形品の製造方法、射出成形品 | |
JP2015074674A (ja) | ガラス繊維補強部材及び熱可塑性樹脂成形体 | |
CN216732941U (zh) | 一种高效聚乙烯管材挤出机专用螺杆 | |
CN218557913U (zh) | 一种用于bfs的挤出螺杆 | |
Głogowska et al. | Impact of intensive mixing and shearing elements on the effectiveness of extrusion of wood polypropylene composites | |
JP2023079184A (ja) | 熱可塑性樹脂組成物の成形品の成形機、および成形品の製造方法 | |
JP6963231B2 (ja) | 再生樹脂の原材料およびその製造方法と製造装置 | |
JP4707377B2 (ja) | 熱可塑性樹脂原料のフィルム等の成形方法 | |
JP2022180074A (ja) | 熱可塑性樹脂組成物の成形品の成形機および製造方法 | |
CN118103187A (zh) | 热塑性树脂组合物的制造方法 |