JPH03183531A - 繊維強化樹脂成形材料の製造装置 - 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］ 本発明は、機械的強度、耐熱性等に優れたｔａ、＊強化
樹脂成形材料の製造方法及びその装置に関する。

［従来の技術］ 各種の＃ａ維強化欄脂は、近年、自動車、家電等を初め
とする種々の分野において利用されるようになってきた
。

−・方、従来のＭ＆維強化樹脂からなる成形材料は、ス
タンバフルシートを除き、押出機内において強化繊維を
樹脂Φに混練し、万遍なく分散させたして押し１ｆ１シ
、その後、ベレット化するなどして製品化していた。こ
のとき、押出機内における混練、移送及び押出機より押
し出す際の樹脂の流動性を考慮すると１強化ｍ維はなる
べく短く切断して用いる心安かあった。このため、＋ｌ
ｈげ、衝撃等に対する強度か十分てなく、強化ｍ維の利
点を１・分活しきれないという問題かあった。また、強
化繊維の混入により押出機のスクリュー等の摩耗も激し
くなるという問題があった。

そこて、このような問題を解決するため、混練ｆ程及び
押出工程を介することなく繊維強化熱０丁塑性樹脂を生
産する方法か注［Ｉされ、次の■〜■のような方法が提
案されている。

■あらかじめ、繊維束Ｃ樹脂粉末を付着させ、その後加
熱溶融させる方法（特公昭５２−：１９８５　ｑなど）
。

■ロービングをダイ内に引き込み、溶融樹脂を含浸させ
た後、引き抜く方法（特公昭５２−１０１４０号、同６
４−７８４８号など）。

■タイ内部てｍ＃ｉ東に溶融樹脂を含浸させる課、ｍ＃
Ｉ束の側面を押圧しながら含没する方法（０開ｖ１−１
７８４１１号）。

■ｍ維東を複数の供給「１からダイ内部に供給し、溶融
樹脂を含浸させる方法（ＩＩＳＰ　Ｒｅ、：１２７７２
号）。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、−Ｌ述した■へ一■の方法には次のよう
な解決すべき課題かある。

すなわち、（０の方法は、製造工程か非常に大間りとな
って、製造コストか大幅に高くなるため実用化すること
か困難てあった。

■の方法は、熱可塑性樹脂の溶融粘度か高いため、熱硬
化性樹脂のように繊維束中に樹脂がうまく含浸せず、繊
維の開繊１分散か十分行なわれないという問題かあった
。

■の方法は、繊維束の側面を中にロッド等に押し付ける
だけなので、繊維束にかかるテンションか不十分であっ
た。このため、開繊１分散がｔ・分°Ｃなく、特に引き
出し速度を高めたときにこの現魚かＷＪ筈であり、生産
性の向上の観点からすると問題かあった。

（４）の方法は、繊維束の供給口か異なるため、供給位
置により溶融樹脂の含浸程度か異なり、製品の品質にば
らつきを生じるという問題かあった。

未発明の繊鍵強化ＩＩＭ詣慮形材料の製造方法は、Ｌ記
課題にかんがみてなされたもので、繊維の開繊。分散を
十分行ないながら溶融状態の熱可塑性樹脂を含没さゼる
ことにより１機械的強度が高く耐熱性に優れた繊維強化
樹脂成形材料の製造を可能ならしめることをＩＩ的とし
ている。

また、未発ＩＪｉの繊維強化樹脂成形材料の製造装置は
、上記方法を確実に実施できるようにすることを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ Ｌ記目的を達成するため、本発明の繊維強化樹脂成形材
料の製造方法は、溶融した熱可塑性樹脂中に＃ｌ雑東を
連続的に通過させ、繊維束に溶融樹脂を含浸させた後、
ダイスより引き出し、樹脂を硬化させることによって繊
維強化樹脂成形材料を製造する方法において、前記繊維
束に溶融樹脂を含浸させるぬに、ｍ維東を、ロッドの中
心を通る１α線に対し少なくとも一側か所定の角度だけ
傾斜した状態てロッドに巻き掛けるようにしている。

そして、好ましくは繊維束を、ロッドの中心を通る直線
に対しルなくとも一側かｌｏｆ＋！’以トの傾斜角をイ
■した状態てロッドに巻き掛けるようにしている。また
、必要に応じて繊維束か波形を形成するよう、該繊維束
を複数のロッドに接触させるようにしている。

また、本発明の繊維強化樹脂酸形材料の製込装置は、繊
維束か通過するダイと、このタイ内部に熱り塑性溶融樹
脂を供給する溶融樹脂供給部と、前記ダイ内部に設けら
れ、繊維束を、ロッドの中心を通る１’（線に対し少な
くとも一側か所定の角度だけ傾斜した状態てロッドに巻
き掛けるロッドと、溶融樹脂を含浸した繊維束をダイよ
り引き出ず引出し手段とを備えた構成としである。そし
て、必要に応しロッドを、繊維束の引出し方向に］ｔ］
縁線状配置した構成としである。

以−ド、本ｆｆｉ　１１の装置例を図面にもとづいて詳
細に説明する。

第１図は、装置全体の平面ＩＡであり、ｌＯはダイ、２
０はタイ１０へ熱可塑性溶融樹脂を供給する押出機、３
０はｍｆａ東Ｆのロール、４０はダイ１０に引き込まれ
る繊維束Ｆに一定の張力をゲえるデンジコンロール郡、
５０はタイ１０から引き出された溶融樹脂含浸繊維束の
冷却手段、６０はｍ、ＩＩ東の引き出しロール、７０は
引き出された繊維束をカットするベレタイザである。

本装置は、三本のそれぞれ独立した繊維束Ｆに、溶融樹
脂を同時に含浸させる例を示している。

第２図は、第１図のＩ−１断面でありダイの縦断面を示
している。ダイｌＯは予熱部１１と含浸部１３からなっ
ている。予熱部１１は繊維束Ｆへの溶融樹脂含浸に先叡
って繊維束Ｆを予熱しておくためのｆ・熱領域を形成し
ており、外周部には。

ヒータ１２が設けである。この子・熱部１１の長さは、
繊維束Ｆと溶融樹脂の親和性が良くなるように通過速度
に応じて適宜決定する。なお、ヒータｉ２の加熱温度を
調整することによっても、繊維束の通過速度に適した予
熱状態とてきる。

含浸部１３は、繊維束Ｆに溶融した熱可塑性樹脂を含浸
させるための領域である。この含浸部１３の入口側は予
熱部１１の出口側と連結している。また、含浸部１３の
人口側は熱可塑性樹脂を溶融して押し出す押出機２０と
接続している。

すなわち、含浸ｉ！ｆＩｌ１３の入口側は一種のマニホ
ールドを形成している。一方、含浸部１３の１１０側は
錐状になっており、溶融樹脂を含浸した繊維束Ｆを収束
し所定の線径となるようにしである。

なお、ｆ熱部１ｉの出口と含浸部１３の入口の関係は、
必ずしも直線状である必要はなく、繊維束Ｆか折れない
状態であれば角度をもたせてもよい。

この含浸部１３には、繊維束Ｆを開繊しかつ分散させる
ためのロッド１４　（１４ａ、・・・１４ｅ）かｔａ維
東Ｆの進行方向に複数本直線状に配置しである。繊維束
Ｆは、このロッド１４に、しぐざぐ状に巻き掛けである
。詳述すれば、繊維束Ｆは、第３図に示すようにロッド
１４の中心を通る直線に対し少なくとも一側が所定の角
度αだけ、例えば１０度以に、好ましくは２０度以上傾
弧しｒ−ｉ＊　ｍてロッド１４に巻き掛けである。

このようにすると、繊維束Ｆに比較的大きな張力かかか
り、繊維束Ｆの開繊９分散を効率的に行なうことかでき
る。特に、繊維束Ｆの引き出しを高速で行なう場合に効
果的である。

ロッド１４は、−本以上あればよいか、繊維束Ｆの引き
出しを高速で行なう場合には複数本（三木以Ｉ：、）と
することか好ましい。

また、ロッド１４の断面形状は、円形、楕円形あるいは
多角形状のものでもよく、その太さ（径）も繊維束Ｆの
材質、量等種々の要素を考慮して決定することができる
。

ロッド１４の配置は、繊維束Ｆの進行方向に直線状に配
置するほか、ロッド１４への繊維束Ｆの巻掛は角度が所
定角度以しどなるのであればどのような態様であっても
よく、例えば千鳥状に配置したり、鉤形状に配置したり
してもよい。

これらロッド１４　（１４ａ　、−、１４ｅ　）を内蔵
する含浸部１３の広さは、繊維束Ｆが隣接する繊維束と
干渉せず、しかも十分開繊でき溶融樹脂か確実に含浸す
る広さであればよい。

次に、上述の実施例装置な用いて行なうｗＡｍ強化樹脂
成形材料の製造方法について説明する。

本方法に使用されるｍ！１束の種類としては、ガラス繊
維、炭素繊維１次化硅素繊維などの無ａ繊維、金属繊維
、イｉａｍ雄などがある。また、繊維束の断面積は４Ｘ
　１０−３〜４ｒｓ”、開繊性からすると０．１〜Ｉｍ
ｍ”とすることか好ましい。

さらに、この繊維束を４ＩＩ＆する個々の繊維の１μ径
は　ｌ〜１００μ、柔軟性からすると　３〜５０ＩＬと
することか好ましく、これら繊維の東を構成する本数は
１０〜１００００本、開繊性からすると　１００〜５０
００本とすることが好ましい。

このような＃Ｉ維束Ｆは、引出しロール６０に引き取ら
れることにより、ロール３０からテンシＪ：１０−ルｆ
ｊ４０、ダイｔＯ，ａ却ｆ段５０を通過してベレタイザ
に供給される。

すなわち、繊維束Ｆは、テンションロール群４０で一定
の張力を与えられた状態でダイ１０の予熱部ｔｉに引き
込まれ、ここでヒータ１２により予め加熱される。次い
で、ａｍ東Ｆはダイ１０の含浸部１３に引き込まれ、ロ
ッド１４に所定の角度で巻き掛けられ張力を与えられる
。これにより、繊維束Ｆは開繊と分散を行ない、繊維と
繊維の１１１１に溶融した熱ｊ＋７塑性樹脂を浸み込ま
せる。

押出＠２０において溶融され、含浸部１３に供給される
熱可塑性樹脂の種類は、特に制限されず、Ｊ＆形材料の
用途１に応ｌン、種々のものを用いることかできる。ま
た、含浸部１３に供給される溶融熱可塑性樹脂の温度と
圧力は、樹脂が繊維束中にｔ−分含浸てき、しかも樹脂
の劣化と漏洩を生しない範聞とする。

開繊１分散し溶融樹脂を束中に十分含浸した繊維束Ｆは
、ダイｌＯの出口において再び収束されタイ１０の外に
引き出される。引き出されたＭＩＩｍ東Ｆは、冷却手段
５０で冷却された後ベレタイザ６０に送られ、このベレ
タイザ６０において細かく切断されベレット化される。

［実施例と比較例］ χ纂亘ユ スローヒ′ング。

・ｒ−熱温度：２００℃ トして溶融。

・溶融温度：２４０℃ ・ロッド：四本　６鴎嘗（直径）ｘ３ｍｓ（長さ）・傾
斜角度＝２５度 １；記条件ドにおいて、テンションロール群で繊維束の
品を調整しつつタイ内に送り込み含浸を行ない、冷却後
ベレタイザで長さ１５謬■のベレットを得た。

及ム璽ユ 熱可塑性樹脂をスチレン−無水マレイン酸共重合体とし
た以外は、実施例１と同様にしてベレットを得た。

よ」１生旦 熱ＩＩｒ塑性樹脂をポリカーボネートとし、溶融温度を
３００℃とした以外は、実施例ｉと同様にしてベレット
を得た。

害１０４４ タイの含浸部におけるロッドの配置を、第４図に示すよ
うにした以外は、実施例１と同様にしてベレットを得た
。

夫」０生旦 熱可塑性樹脂をスチレン−無水マレイン酸共重合体とし
た以外は、実施例４と同様にしてベレットを（！Ｉた。

Ｘ夏亘遣 ８１１ｆ塑性樹脂をポリカーボネートとした以外は、実
施例４と同様にしてベレットを得た。

星艶薯ユ 二二軸混練機（ＴＥＮ−：１５）を用い、ボップロピレ
ンと酸変性ポリプロピレンをブレトンした後定量供給機
にて、ホッパー口へ定量供給した。また、アミノシラン
処理されたガラス繊維（チョップストラ・ンド）な五！
驕４ｔｔ鎖鐘で　顧」ｈが婉融Ｌｔ−洛の廿イトフィー
トロへ供給し、混練を実施し、べ１ノツトをｆｌ）た。

比較例２ 樹脂として、スヂレンーマレイン酸ノ（重合体を用いた
以外は、比較例１と同し条件でベレットを得た。

比較例３ 相捕として、ポリカーボネートを用いた以外は、比較例
１と同し条件でベレットを得た。

■１較例４ ０ツトを除いた夕ぞを用いた以外は、実施例１と同様に
してベレットを得た。

を蚊璽ｊ タイの含侵部におけるロッドの配若を第５図にイ、ずよ
うにした以外は、実施例１と同様にしてベレットを得た
。

実施例１〜６、比較例１〜５で得られたベレットを用い
、射出成形ａ（東芝１ｓ−９０Ｂ）にて、テストピース
を作威し、その物性を評価した。

結果を第１表に示す。

実施例１．実施例４及び比較例４、比較例５において、
繊維束（ガラスロービング）の引抜き連出（生産！−）
を変えて、ロービングの開繊度（樹脂の含浸度）及び１
！Ｉられたベレットての射出成形品中の繊維の分散状況
を比較した。

ポリプロ（４０ｗｔ１）／ガラスロービング（６０ｗｔ
１）て実施した。

この結果を第２表に示す。

［以ド、余白］ 第２表 次に実施例工及び比較例５のストランド中の繊維の開繊
度及び分散度の状態を第６図及び第７図に示す。

実施例７ ガラス繊維束の代わりに、繊維径ａＩＬのステンレスｊ
ａｍ　９５０本のｍ＃１束を用いた以外は、実施例１と
同様にしてベレットを得た。

星蚊亘± ガラス繊維束の代わりに、繊維径８枇のステンレスｍ＃
Ｉ束を用いた以外は、比較例４と同様にしてベレットを
得た。

比較例７ ガラス繊維束の代わりに、繊維径８ルのステンレス繊維
条を用いた以外は、比較例５と同様にしてベレットを得
た。

比較例８ ガラスのチョップストライドの代わりに、繊維Ｐｆ、８
ｐ、長さ６■のステンレス繊維のカット品を用いた以外
は、比較例１と同様にしてベレットを得た。

それぞれ得られたベレットを用い射出成形により、＋４
ｈｍｘ目Ｏｍｍｘ３Ｉａ＋ｉの角板を成形し、その外観
をチエツクするとともに、その角板を用いて、体積固有
抵抗値を測定した。

その結果を第３表及び第８図のグラフに示す。

第３表 ［発ＩＪＩの効果コ 以上のように本発明のｍ鹸化化樹脂成形材料の製造方法
によれば、ａｍ束中に熱可塑性溶融！ＩＩＷｒ１を十分
含浸させることができ、機械的強度か高く耐熱性に優れ
たｍ鹸化化樹脂成形材料を生産性よく得ることかできる
。

また１、ＪＫ発ＩＪＪの製造装置によれば、ｈ記繊鹸化
化樹廂成形材料の製造方法を確実に実施することかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は木兄１！１１装置の一実熾例の全体図、第２１
Ａはタイの拡大断面図、第３図は繊維束をロッドに巻き
掛けたときの拡大図、第４図はタイの他の実施例におけ
る拡大断面図、第５図はダイの従来例における拡大断面
図、第６図は本発明方法によって製造した成形材料の強
化繊維分散状態を不す拡人写真模写図、第７図は従来方
法によって製造した成形材料の強化繊維分散状態を示す
拡大写真模写同第８図は強化繊維の金石にと体積内イ１
抵抗植との関係を示す図である。 １０：タイ　　　　　　２０：押出機 ｌｌ：子熱部　　　　　１２：ヒータ １３、含侵部　　　　　１４：ロッド 出舶人　出光石油化学株式会社 出穎人　大１１本稍子工業株式会社 第 ６ 図 第 図 第 図 弦　４ヒ緘、鑵４ソ屓會（ｖｔχ）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融した熱可塑性樹脂中に繊維束を連続的に通過
   させ、繊維束に溶融樹脂を含浸させた後、ダイスより引
   き出し、樹脂を硬化させることによって繊維強化樹脂成
   形材料を製造する方法において、前記繊維束に溶融樹脂
   を含浸させる際に、繊維束を、ロッドの中心を通る直線
   に対し少なくとも一側が所定の角度だけ傾斜した状態で
   ロッドに巻き掛けることを特徴とした繊維強化樹脂成形
   材料の製造方法。
2. （２）繊維束を、ロッドの中心を通る直線に対し少なく
   とも一側が１０度以上の傾斜角を有した状態でロッドに
   巻き掛けることを特徴とした請求項１記載の繊維強化樹
   脂成形材料の製造方法。
3. （３）繊維束が波形を形成するよう、該繊維束を複数の
   ロッドに接触させることを特徴とした請求項１または２
   記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方法。
4. （４）繊維束がガラス繊維であることを特徴とした請求
   項１、２または３記載の繊維強化樹脂成形材料の製造方
   法。
5. （５）溶融樹脂がポリオレフィンであることを特徴とし
   た請求項１、２、３または４記載の繊維強化樹脂成形材
   料の製造方法。
6. （６）繊維束が通過するダイと、 このダイ内部に熱可塑性溶融樹脂を供給する溶融樹脂供
   給部と、 前記ダイ内部に設けられ、繊維束を、ロッドの中心を通
   る直線に対し少なくとも一側が所定の角度だけ傾斜した
   状態でロッドに巻き掛けるロッドと、 溶融樹脂を含浸した繊維束をダイより引き出す引出し手
   段と を備えたことを特徴とする繊維強化樹脂成形材料の製造
   装置。
7. （７）ロッドを、繊維束の引出し方向に直線状に配置し
   たことを特徴とする請求項６記載の繊維強化樹脂成形材
   料の製造装置。