JPH09220719A

JPH09220719A - 繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体およびその製造方法ならびに繊維強化熱可塑性樹脂成形品

Info

Publication number: JPH09220719A
Application number: JP8332567A
Authority: JP
Inventors: Motonobu Yamada; 元伸山田; Kozo Murata; 耕三村田; Motonori Hiratsuka; 元紀平塚
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高い繊維含有量でありながら、各ペレット毎の
繊維含有量のバラツキが小さく、剛性に優れた繊維強化
熱可塑性樹脂ペレット集合体、その製造方法およびそれ
からなる成形品を提供する。【解決手段】平均繊維含有量Ｗａが４５〜８０重量％
で、各ペレットの繊維含有量が前記平均繊維含有量Ｗａ
に対して±０．０３×Ｗａの範囲内で、かつ各ペレット
中の強化繊維の重量平均繊維長Ｌｗと数平均繊維長Ｌｎ
の比Ｌｗ／Ｌｎが１．１以上であって、ＡＳＴＭＤ−
７９０の規定に基づいて測定した場合の曲げ弾性率が２
０ＧＰａ以上である繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合
体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い繊維含有量で
ありながら各ペレット毎の繊維含有量のバラツキが小さ
い繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体およびその製造
方法、ならびにそれから得られる繊維強化熱可塑性樹脂
成形品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、成形品の原料である繊維強化熱可
塑性樹脂ペレットの製造方法は、押出機により溶融した
熱可塑性樹脂にチョップドストランドを混練させながら
ガット状に押し出し、そのガットを短くカッティングし
てペレット化するのが最も一般的な方法である（特公昭
４１−２０７３８号公報）。また、成形品の機械的性質
を改良するため、強化繊維を長繊維化した繊維強化熱可
塑性樹脂ペレットの製造方法として、連続強化繊維を溶
融熱可塑性樹脂で被覆するプルトルージョン法（引抜成
形法）が知られている（特公昭６３−３７６９４号公
報）。

【０００３】一方、成形品の機械的特性を一層向上する
ためには、強化繊維の繊維含有量を増大すればよい。し
かし、繊維含有量を４５重量％以上にも増大した繊維強
化熱可塑性樹脂ペレットを製造しようとする場合には、
前者の方法では多量の強化繊維を溶融樹脂内に均一に分
散させるために強い練りを加えなければならないが、強
い練りによって剪断発熱が増大するため樹脂が熱劣化
し、かえって物性が低下してしまうという問題があっ
た。

【０００４】また、後者のプルトルージョン法では、樹
脂を含浸させながら連続強化繊維を引き抜いてペレタイ
ジングするため、ペレット中の繊維長は一定であるが
（Ｌｗ／Ｌｎ＝１）、生産性が悪く、かつ低粘度の樹脂
でなければ繊維に十分含浸させることができないという
欠点がある。さらに、連続強化繊維が集束された状態で
ペレット中に存在するため射出成形する場合の流動性が
よくなく、成形品中での繊維の分散が不十分になるとい
う問題があった。その結果、成形品にしたときの弾性率
と衝撃強度の両特性を同時に向上させることは非常に困
難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来の問題を解消し、繊維含有量を高度にしながら
各ペレット毎の繊維含有量のバラツキが小さく、弾性率
に優れた繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体、その製
造方法およびそれからなる成形品を提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、弾性率と衝撃強度の両
方を共に増大した繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合
体、その製造方法およびそれからなる成形品を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
（１）繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの集合体であっ
て、任意に採取されたペレット集合体１０ｇの平均繊維
含有量Ｗａが４５〜８０重量％であると共に、各ペレッ
トの繊維含有量が前記平均繊維含有量Ｗａに対して±
０．０３×Ｗａの範囲内にあり、かつ各ペレット中の強
化繊維の重量平均繊維長Ｌｗと数平均繊維長Ｌｎの比Ｌ
ｗ／Ｌｎが１．１以上であって、ＡＳＴＭＤ−７９０
の規定に基づいて測定した場合の曲げ弾性率が２０ＧＰ
ａ以上である繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体、
（２）繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの集合体であっ
て、任意に採取されたペレット集合体１０ｇの平均繊維
含有量Ｗａが４５〜８０重量％であると共に、各ペレッ
トの繊維含有量が前記平均繊維含有量Ｗａに対して±
０．０３×Ｗａの範囲内にあるペレットが該ペレット集
合体１０ｇのうちの９０重量％以上であり、かつ各ペレ
ット中の強化繊維の重量平均繊維長Ｌｗと数平均繊維長
Ｌｎの比Ｌｗ／Ｌｎが１．１以上であって、ＡＳＴＭ
Ｄ−７９０の規定に基づいて測定した場合の曲げ弾性率
が２０ＧＰａ以上である繊維強化熱可塑性樹脂ペレット
集合体、（３）前記平均繊維含有量Ｗａが６０〜８０重
量％である上記（１）または（２）記載の繊維強化熱可
塑性樹脂ペレット集合体、（４）前記強化繊維がガラス
繊維である上記（１）〜（３）のいずれか記載の繊維強
化熱可塑性樹脂ペレット集合体、（５）ＡＳＴＭＤ−
２５６の規定に基づいて測定した場合のノッチ付きアイ
ゾット衝撃強度が１７０Ｊ／ｍ以上である上記（１）〜
（４）のいずれか記載のペレット集合体である。

【０００７】本発明はまた、（６）シリンダーおよびス
クリューを有する押出機であって、シリンダーおよび／
またはスクリューの少なくとも一部に表面異形化加工し
た制御機構部を設け、スクリュー先端とダイスとの間に
整流プレートを配置した押出機を使用し、熱可塑性樹脂
を溶融し、該溶融樹脂中に４５〜８０重量％を占める連
続強化繊維を供給して前記制御機構部で混練し、前記整
流プレートを介して押し出してペレット化することによ
り上記（１）〜（５）のいずれか記載の繊維強化熱可塑
性樹脂ペレット集合体を製造することを特徴とする繊維
強化熱可塑性樹脂ペレット集合体の製造方法、（７）前
記押出機が多軸型であり、該押出機に樹脂供給口と繊維
供給口とを個別に設け、前記強化繊維供給口を前記樹脂
供給口の下流側に配置した上記（６）に記載の繊維強化
熱可塑性樹脂ペレット集合体の製造方法、および（８）
前記異形化加工が凹凸加工である上記（６）または
（７）記載の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体の製
造方法である。

【０００８】さらに本発明は、（９）上記（１）〜
（５）のいずれか１項記載のペレット集合体を成形して
なる繊維強化熱可塑性樹脂成形品である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において繊維強化熱可塑性
樹脂ペレット集合体とは、個々のペレットが複数集まっ
ている集合体を意味する。

【００１０】本発明のペレット集合体は、その中から任
意に採取した１０ｇのペレットの平均繊維含有量Ｗａが
４５〜８０重量％、好ましくは、５０〜８０重量％、特
に好ましくは６０〜８０重量％であり、しかも各ペレッ
ト毎の繊維含有量が上記平均繊維含有量Ｗａに対して±
０．０３×Ｗａの範囲内、さらに好ましくは±０．０２
×Ｗａの狭い範囲内にバラツクものとなっている。

【００１１】例えば、１０ｇのペレット集合体中に含ま
れる強化繊維の平均繊維含有量が６０重量％である場
合、各ペレット１個に含まれる強化繊維含有量は６０±
６０×０．０３＝６０±１．８重量％の範囲内にあると
いうことである。

【００１２】また、本発明においては、上記ペレット集
合体に対し、着色、結晶化促進など、種々の機能を付与
するため、着色用のペレットや結晶化を促進させるため
の核剤などの改質剤を含んだペレットなどを混入させる
ことができる。その際の混入割合は、本発明の効果を損
なわない程度の量であり、通常１０重量％以下、特に好
ましくは、５重量％以下であることが好ましい。その場
合、本発明のペレット集合体は、その中から任意に採取
した１０ｇのペレット集合体のうち、９０重量％以上が
平均繊維含有量Ｗａが４５〜８０重量％、好ましくは５
０〜８０重量％、特に好ましくは６０〜８０重量％であ
り、しかも各ペレット毎の繊維含有量が上記平均繊維含
有量Ｗａに対して±０．０３×Ｗａの範囲内、さらに好
ましくは±０．０２×Ｗａの狭い範囲内にバラツクもの
となる。

【００１３】本発明における繊維強化熱可塑性樹脂ペレ
ット集合体は、各ペレットに含有される強化繊維の重量
平均繊維長Ｌｗと数平均繊維長Ｌｎの比Ｌｗ／Ｌｎが
１．１以上、好ましくは１．１５以上である。

【００１４】両者の比Ｌｗ／Ｌｎが１．１未満であるこ
とは、実質的に一つの繊維長からなることを表し、すな
わちプルトルージョン法で製造された繊維強化熱可塑性
樹脂ペレットを表す。このようなプルトルージョン法に
よるペレットは、生産性、流動性に劣ることは前述のと
おりである。重量平均繊維長Ｌｗと数平均繊維長Ｌｎの
比Ｌｗ／Ｌｎの比の上限には特に制限はないが、５以下
であることが好ましく、３以下であることが特に好まし
い。

【００１５】本発明において、重量平均繊維長Ｌｗと数
平均繊維長Ｌｎは、それぞれ次のように定義されるもの
である。

【００１６】

【数１】重量平均繊維長Ｌｗ＝Σ（ρπｒ²Ｌｉ×Ｌｉ）／Σ（ρπｒ²Ｌｉ）＝ΣＬｉ²／ΣＬｉ数平均繊維長Ｌｗ＝ ΣＬｉ／ｎただし、ρ：強化繊維の密度ｒ：強化繊維の半径Ｌｉ：ｉ番目の強化繊維の長さｎ：強化繊維の本数である。

【００１７】本発明のペレット中における強化繊維の重
量平均繊維長は、得られる成形品の機械的性質および強
化繊維の分散性の点から０．１ｍｍ以上１０ｍｍ未満で
あることが好ましく、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上
３ｍｍ未満である。

【００１８】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集
合体は、各ペレット中に高度に多量の強化繊維が含有さ
れ、かつその繊維含有量の各ペレット毎のバラツキが小
さいため、成形品にしたときの弾性率および衝撃強度を
共に増大させることができる。また、本発明の繊維強化
熱可塑性樹脂ペレット集合体は、ＡＳＴＭＤ−７９０
の規定に基づいて測定された曲げ弾性率が２０ＧＰａ以
上の性能を有し、それから得られる成形品は剛性に優れ
た成形品とすることができる。

【００１９】さらに、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ペ
レット集合体は、多くの場合、ＡＳＴＭＤ−７９０の
規定に基づいて測定された曲げ弾性率が２０ＧＰａ以
上、かつＡＳＴＭＤ−２５６の規定に基づいて測定さ
れたノッチ付きアイゾット衝撃強度が１７０Ｊ／Ｍ以上
の性能を有する。かかるペレット集合体から得られる成
形品は、剛性および耐衝撃性が共に大きく増大した特性
を有するものにすることができる。

【００２０】本発明に使用される熱可塑性樹脂として
は、成形可能なもの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
−アクリロニトリル共重合体、ナイロン１１、ナイロン
１２、ナイロン６やナイロン６６などの脂肪族ナイロ
ン、脂肪族ナイロンとテレフタル酸などの芳香族ジカル
ボン酸または芳香族ジアミンを共重合した半芳香族ポリ
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
キサンジメ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
などのポリエステルおよびそれらの共重合体、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などが挙げられ、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。

【００２１】これらの中でも、特に好ましい樹脂として
は、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、半芳香族ナイロ
ン、共重合ナイロン、ポリフェニレンスルフィド、ＡＢ
Ｓ樹脂である。

【００２２】また、本発明に使用される強化繊維として
は、通常樹脂の補強用として使用されるものであれば特
に限定されない。例えばガラス繊維、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、アクリル、液晶ポリマ
ーなど）を使用することが可能である。これら強化繊維
は１種単独で使用してもよく、または２種以上を併用す
るようにしてもよい。これら強化繊維のうちでも、特に
ガラス繊維および炭素繊維が好ましい。

【００２３】本発明において強化繊維の繊維径は直径１
〜３０μｍが好ましく、さらに直径６〜２０μｍが好ま
しい。

【００２４】本発明の繊維強化樹脂ペレット集合体は、
例えばスクリューおよびシリンダーを有する押出機であ
って、スクリューおよび／またはシリンダーの少なくと
も一部を表面異形化加工した制御機構部を設け、さらに
スクリュー先端とダイス間のシリンダー内に整流プレー
トを１個乃至複数個取り付けた押出機を使用し、これに
熱可塑性樹脂を供給して溶融し、その溶融樹脂に、組成
物中の含有量が４５〜８０重量％となるように連続強化
繊維を供給しながら上記制御機構部において混練し、こ
れを押し出してペレット化することにより製造すること
ができる。

【００２５】ペレットは、押出機から径が１〜８ｍｍ程
度の棒状物として吐出し、それを長さ２〜５０ｍｍ程度
の細片にカッティングしたもの、あるいは厚さ１〜８ｍ
ｍ程度のシート状物を辺長さ２〜５０ｍｍ程度の細片に
カッティングしたものとして得ることが好ましい。或い
は、吐出口の大きいダイスを用いて吐出させたものを破
砕して、同様の大きさにしてもよい。

【００２６】本発明において、押出機に供給する強化繊
維としては、通常、連続繊維が使用されるが、さらに具
体的には連続した単繊維を集束したロービングを使用す
るとよい。繊維の集束本数は特に限定されないが、単繊
維のモノフィラメントを１０乃至５００００本を集束し
たものがハンドリングの上で好ましい。通常これら連続
強化繊維のロービングは、樹脂との界面接着性向上のた
め、シランカップリング剤などの表面処理を行って使用
することもできる。

【００２７】本発明に使用される押出機は、連続強化繊
維供給口の下流側に、スクリューおよび／またはシリン
ダーの表面が異形化加工された制御機構部を設け、さら
にスクリュー先端とダイス間のシリンダー内に整流プレ
ートを設けた構成を基本構造とする。スクリューは単軸
でも多軸でもよいが、ユニット構造の二軸押出機のよう
な多軸押出機が好ましい。

【００２８】二軸押出機のタイプとしては、同方向、異
方向、噛み合い型、非噛み合い型など、どのタイプでも
よい。また、スクリューは、溝深さが深溝でも浅溝でも
よく、また、条数は１条、２条、３条などを利用するこ
とができる。二軸押出機は、単軸押出機に比較して、樹
脂供給量とスクリュー回転数を独立に制御することがで
きるため、強化繊維の添加量を制御しやすい。また、ユ
ニット構造であれば、上述した制御機構部を設けやす
く、かつその位置も変えやすい利点がある。また、押出
機には、樹脂や強化繊維の表面処理剤から発生する揮発
性分や強化繊維が抱き込む気泡による物性の低下や外観
不良を防止するため、制御機構部以降に脱気口を設ける
ことが望ましい。

【００２９】図１は、本発明で使用する押出機の一例を
示す二条ネジスクリュー式二軸押出機である。

【００３０】この押出機は、２本のスクリュー１をシリ
ンダー２のの中に挿入し、そのシリンダー２の一方の端
部に樹脂供給口３を設け、他方の端部に吐出用のダイス
５を設けている。また、中間部に強化繊維供給口４を設
けている。また、シリンダー２の内部には、強化繊維供
給口４の下流側に、本発明の特徴事項となる制御機構部
６が設けられ、さらにスクリュー１の先端部とダイス５
との間に整流プレート７が設けられている。

【００３１】このような二軸押出機において、樹脂供給
口３から供給された熱可塑性樹脂は、スクリュー１によ
って搬送されながら溶融され、ニーディングゾーン８に
て完全に溶融される。他方、この溶融樹脂の中に強化繊
維供給口４から、溶融樹脂に対して４５〜８０重量％を
占めるようになる連続強化繊維が供給され、溶融樹脂と
共に制御機構部６に送られる。

【００３２】強化繊維と溶融樹脂とは、制御機構部６に
おいて均一に混練されることにより強化繊維を含有する
溶融樹脂流になり、その溶融樹脂流は整流プレート７に
よって整えられた後、ダイス５からガットＧとして吐出
される。ガットＧは冷却された後カッティングされ、繊
維強化熱可塑性樹脂ペレットになる。上記ペレット製造
工程において、強化繊維供給口４から供給される連続強
化繊維は、スクリューフライトとシリンダー間の剪断力
によってシリンダー内に一定速度で巻き込まれ、スクリ
ューに巻き付きながら前進する。通常、チョップドスト
ランドの場合には、溶融樹脂と共にスクリューの溝を前
進するが、上記工程で供給する連続強化繊維はスクリュ
ーフライトを乗り越えて前進する。しかも、上記押出機
には、スクリュー外周部やシリンダー内壁に異形化加工
が施された制御機構部６が設けられているので、この制
御機構部６によってスクリューに巻き付いた連続強化繊
維と溶融樹脂とを均一に混合させることができるのであ
る。

【００３３】本発明の押出機は、好ましくは熱可塑性樹
脂の樹脂供給口と連続強化繊維の強化繊維供給口との二
つを独立に有している。連続強化繊維の供給口は熱可塑
性樹脂の溶融部よりも下流に設け、連続強化繊維を溶融
状態の樹脂中に投入するようにしている。強化繊維と熱
可塑性樹脂とを同時に投入すると、樹脂の熱劣化が起こ
りやすく、良好な機械的性質が得にくくなる。また、連
続強化繊維の供給口は窒素などでシールし、溶融樹脂と
空気との接触を断つようにするとよい。このようなシー
ルによって、樹脂の酸化劣化を防止することができる。

【００３４】スクリューおよび／またはシリンダーの表
面を異形化加工した制御機構部は、強化繊維供給口に隣
接して設けることが好ましい。制御機構部が供給口から
離れすぎると、強化繊維が制御機構部に到達する前に、
通常のスクリューフライトとシリンダー間で擦り切れて
束繊維が残存し、強化繊維が均一に分散されなくなるこ
とがある。

【００３５】また、強化繊維供給口以降に通常の混練部
を設けると、同様に繊維束が残存し、強化繊維が均一に
分散されなくなることがある。さらに、そこで剪断発熱
による樹脂の熱劣化により機械的性質が低下するように
なる。さらに制御機構部以降に混練部を設けた場合に
も、同様に樹脂の熱劣化により機械的性質が低下するた
め好ましくない。

【００３６】制御機構部の異形化加工の具体例として
は、スクリュー表面、好ましくは円柱状のスクリュー表
面やニュートラルエレメントなどの楕円状のスクリュー
表面に対して、凹凸加工することが挙げられる。凹凸加
工を形成する方法は、特に制限はないが、切削加工、研
削加工、ブラスト加工などを採用することができる。

【００３７】図２（ａ）、（ｂ）は、制御機構部６の一
例を示し、楕円断面のスクリュー１と円筒形状のシリン
ダー２の表面に、それぞれスクリュー軸と垂直方向に鋸
刃状に立設する刃状加工部１０を設けるようにしたもの
である。勿論、この刃状加工部１０は、スクリュー１ま
たはシリンダー２のいずれか一方に設けるようにしても
よい。

【００３８】上記刃状加工部１０は、図２（ｃ）に示す
ように特定の刃先角度θを有し、山頂と谷底間の高さｈ
および隣接する山頂間の距離（ピッチ）ｔにより特定づ
けられる。刃先角度θとしては６０度以下が好ましく、
特に４５度以下にすることが好ましい。山頂と谷底間の
高さｈは強化繊維の繊維径の３０倍以上が好ましく、さ
らには７５倍以上が好ましい。また、山頂間ピッチｔ
は、強化繊維の繊維径の３０〜２００倍にすることが好
ましい。

【００３９】図３（ａ）、（ｂ）は、制御機構部６の他
の例を示す。この制御機構部６では、同じく楕円断面の
スクリュー１と円筒形のシリンダー２とに、それぞれ網
目加工部１１を形成するようにしたものである。勿論、
スクリュー１またはシリンダー２のいずれか一方に設け
るようにしてもよい。

【００４０】図４（ａ）の制御機構部６は、スクリュー
のフライト上に鋸刃状の刃状加工部１０を設けた順フル
フライトスクリューの例である。また、図４（ｂ）の制
御機構部６は、同じくスクリュー１のフライト上に網目
加工部１１を設けた順フルフライトスクリューの例であ
る。

【００４１】上述した制御機構部において、異形化加工
された凹凸のピッチ、深さなどは、強化繊維の添加量な
どに応じて適宜変更することができる。また、異形化加
工されたスクリューとシリンダーとは、各々単独で使用
したり、あるいは組み合わせて使用したりすることがで
きる。

【００４２】図２および図３の例では、スクリュー断面
を楕円形にしたが、勿論これを円形状にしてもよい。噛
み合い型の二軸押出機の場合は、楕円形状にすることが
好ましく、それによってセルフクリーニング性を高める
ことができる。また、異形化加工の異なるスクリューお
よび／またはシリンダーを組み合わせるようにしてもよ
い。さらに、制御機構部の長さを変えたり、必要に応じ
て両端部で径を変えたり、あるいはピッチや深さの異な
る凹凸を組み合わせるようにしてもよい。

【００４３】なお、異形化加工は、上述した例に限定さ
れるものではなく、強化繊維と溶融熱可塑性樹脂とを均
一に混練するとともに、樹脂の熱劣化などを防止するた
めの“櫛”のごとき機構を有するものであれば、他の機
構であってもよい。

【００４４】制御機構部の長さとしては、強化繊維と熱
可塑性樹脂を十分に混錬せしめる点、ガットの引き取り
性、強化繊維の分散性の点および剪断発熱による樹脂の
熱劣化防止の点から、スクリューの径の０．１〜１０倍
が好ましく、さらに好ましくは０．２〜５倍とするとよ
い。

【００４５】図５（ａ），（ｂ）は、本発明においてス
クリュー１先端とダイス５との間のシリンダー２内に取
り付けた整流プレート７を例示するものである。

【００４６】この整流プレート７は、連続強化繊維を含
有する溶融樹脂の流れを整えるために設けたものである
ので、整流作用の機能を有するものであれば特に構成は
限定されない。しかし、好ましくは、図５（ａ）、
（ｂ）のように、少なくとも押出機の原料供給側を楔状
に形成したものが好ましい。このように楔状に形成する
ことによって、連続強化繊維が整流プレート７上で堆積
するのを防止することができる。連続強化繊維が整流プ
レート上で堆積をを起こさないようにする楔角度として
は、９０度以下が好ましく、さらに好ましくは６０度以
下にするのがよい。

【００４７】また、整流プレート７の形状は、スパイラ
ルフローをさらに効果的に矯正するために湾曲させても
よい。そのための湾曲形状は特に制限されないが、整流
プレート全体を円弧状や楕円の一部または放物線などの
形状に湾曲させたもの、整流プレートの押出機側のみを
円弧状や楕円の一部または放物線などの形状に湾曲させ
たもの、整流プレートの吐出側のみを円弧状や楕円の一
部または放物線などの形状に湾曲させたものなどを挙げ
ることができる。

【００４８】整流プレートの取付位置、取付枚数、取付
方向などは特に制限されるものではなく、１枚だけでも
よく、また多段で取り付けたり、格子状に取り付けたり
することもできる。

【００４９】上述した本発明により得られる繊維強化熱
可塑性樹脂ペレット集合体は、個々のペレットが平均繊
維含有量Ｗａを４５〜８０重量％の高い含有率にすると
共に、各ペレットの繊維含有量が前記平均繊維含有量Ｗ
ａに対して±０．０３×Ｗａの範囲内にあり、バラツキ
の極めて少ないものになっている。かつ、各ペレット中
の強化繊維の重量平均繊維長Ｌｗと数平均繊維長Ｌｎの
比Ｌｗ／Ｌｎが１．１以上である。

【００５０】本発明の繊維強化樹脂ペレット集合体はＡ
ＳＴＭＤ−７９０の規定に基づいて測定される曲げ弾
性率が２０ＧＰａ以上であり、多くの場合、かかる特性
に加えてＡＳＴＭＤ−２５８の規定に基づいて測定され
たノッチ付きアイゾット衝撃強度をも１７０Ｊ／ｍ以上
と、高品質のものにすることができる。

【００５１】本発明の繊維強化樹脂ペレット集合体を成
形に供する際、本発明のペレット集合体を単独で使用し
てもよく、マスターペレットとして使用して非強化の樹
脂、あるいは他の添加剤を含有するペレットと混合して
任意の繊維含有量の成形品とすることもできる。

【００５２】成形方法としては、ペレット集合体を使用
して成形可能なものであれば特に制限はなく、ブロー成
形、射出成形、押出成形などの種々の成形方法で行うこ
とができる。本発明のペレットのように強化繊維が均一
分散していないペレット集合体や繊維束を含むペレット
を使用すると、成形品中に残った繊維束が応力集中の原
因となり、上記弾性率や衝撃強度のような優れた機械的
性質を得ることはできない。

【００５３】本発明の繊維強化熱か組成樹脂ペレット集
合体が適用できる成形品としては、以下に述べるような
ものがあり、多様に適用することができる。

【００５４】すなわち、各種ギア、センサー、コネクタ
ー、ソケット、抵抗器、スイッチ、コイルボビン、コン
デンサ、プラグ、プリント基板、チューナー、スピーカ
ー、マイクロフォン、ヘッドフォン、モーター、磁気ヘ
ッドベース、ＦＤＤキャリッジ、ＦＤＤシャーシ、モー
ターブラッシュホルダーなどに代表される電気・電子部
品；テレビ、パラボラアンテナ、ＶＴＲ、アイロン、ヘ
アードライヤー、炊飯器、電子レンジ、オーディオ・レ
ーザーディスク・コンパクトディスクなどの音響機器、
照明器具、冷蔵庫、エアコン、洗濯機、乾燥機、タイプ
ライター、ワードプロセッサー、コンピューター、電話
機、ファクシミリ、複写機などに代表される家庭・事務
電気製品の部品やカバー類；洗浄用器具、各種モータ
ー、ヘルメットなどに代表される機械・工具関連の部品
やカバー類；ゴルフクラブのヘッドやシャフト、剣道の
胴、ラグビーやサッカーなどのゴール・テニスラケッ
ト、船体やオール、スキーやマリン用品などに代表され
るスポーツ・レジャー関連の部品やカバー類；顕微鏡、
双眼鏡、カメラ、時計などに代表される光学機器・精密
機械関連部品やかバー類；机・椅子などの家具、文具、
文房具、玩具などの雑貨類；窓枠、支柱、屋根材、壁な
どに代表される建築資材；インテークマニホールド、エ
アーインテークノズルスノーケル、燃料ポンプ、燃料関
係・排気系・吸気系各種パイプ、シリンダヘッドカバ
ー、バンパービーム、シートフレーム、バンパー、イン
スツルメントパネル、ホイールキャップ、ホイールカバ
ー、タイヤホイール、バッテリートレー、燃料タンク、
エンジン冷却水ジョイント、キャブレターメインボディ
ー、ラジエーター、ドアミラーベース、クランクケー
ス、シフトレバー、トランスミッションカバー、スポイ
ラー、フレームや外板、ドライブシャフト、エアコン用
サーモスタットベース、暖房温風フローコントロールバ
ルブ、ラジエーターモーター用ブラッシュホルダー、ウ
ォーターポンプインペラー、タービンベイン、ワイパー
モーター関係部品、ディストリビューター、スターター
スイッチ、スターターリレー、トランスミッション系ワ
イヤーハーネス、ウインドウウォッシャーノズル、エア
コンパネルスイッチ基板、ヒューズ用コネクター、ホー
ンターミナル、電装部品絶縁板、ステップモーターロー
ター、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハ
ウジング、ブレーキピストン、ソレノイドボビン、エン
ジンオイルフィルター、点火装置ケースなどの、自動車
・車両関連部品やカバー類；およびその他各種用途であ
る。

【００５５】

【実施例】以下に、実施例と比較例によって本発明を対
比して説明する。

【００５６】これら実施例と比較例において強化繊維と
熱可塑性樹脂の組成比は、ペレットを４５０℃の電気炉
内で熱可塑性樹脂のみを燃焼させた重量変化から算出し
た。また、強化繊維の繊維長は、電気炉内で燃焼させて
残った灰分を顕微鏡観察して約１０００本（±２００
本）の繊維長を測定して求めた。曲げ弾性率は、ペレッ
ト集合体を射出成形し、ＡＳＴＭＤ−７９０の規定に
基づいて測定した。ノッチ付きアイゾット衝撃強度は、
ペレット集合体を射出成形し、ＡＳＴＭＤ−２５６の
規定に基づいて測定した。成形下限圧は射出速度を最大
としたときに、樹脂が完全に充填される最低の射出圧力
を成形下限圧として求めた。この成形下限圧は溶融樹脂
の流動性の目安となり、圧力が低いほど流動性や成形性
に優れるといえる。

【００５７】実施例１下記する繊維強化樹脂ペレット集合体を製造するに当た
り、押出機として、図１のように押し出し方向に２つの
供給口を有し、スクリュー径３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３５の
同方向回転２軸押出機（（株）日本製鋼所ＴＥＸ３０）
を使用した。

【００５８】この押出機の２本のスクリューは２条ネジ
で、相互の噛み合い３．５ｍｍであり、第２の供給口の
直前にニーディングを順逆の順番にＬ／Ｄ＝２の長さだ
け設け、第２の供給口の吐出側にＬ／Ｄ＝１のフルフラ
イトスクリューを介して、図２（ａ）（ピッチ１ｍｍ、
刃先角３０度、山頂と谷底高さ１．５ｍｍ）のような加
工を施したＬ／Ｄ＝０．５の楕円断面のニュートラルス
クリュー形状の制御機構部を設け、それ以外は深溝の搬
送のみのスクリュー形状としたものを用いた。

【００５９】また、スクリュー先端とダイス間のシリン
ダー内に、図５（ａ）、（ｂ）に示す整流プレートを取
り付けた。

【００６０】この押出機に対して、第１の供給口に、ス
クリュー式ペレット供給装置からナイロン６６樹脂ペレ
ット（東レ（株）ＣＭ３００１を１２．３ｋｇ／ｈの速
度で一定供給し、シリンダー温度２９０℃、スクリュー
回転数２００ｒｐｍで、まず樹脂のみで押出を行った。
次に第２の供給口で樹脂が完全に溶融していることを確
認した後、直径１３μｍ、番手１４００ｔｅｘのガラス
ロービング（日本電気硝子（株）製）１７本を、第２の
供給口から導入した。

【００６１】ガラスロービングはスクリュー回転により
定常的に押出機内に引き込まれ、溶融樹脂とともに押出
機先端へと送られ、ガット状に押し出された。この押し
出されたガットを冷却層で冷却し、４ｍｍ長に切断して
ペレット化した。この押出成形においてガットの引取り
安定性や樹脂の劣化（変色）などは特に問題なかった。

【００６２】得られたペレットを８０℃で８時間真空乾
燥した後、東芝機械（株）製ＩＳ５５ＥＰＮ射出成形機
でシリンダー温度３００℃、金型温度８０℃の条件で射
出成形し、最大射出速度（設定値２６６ｍｍ／ｓｅｃ）
の時の成形下限圧とその成形品の物性を測定した。ま
た、ペレット中の平均繊維含有量および重量平均繊維長
Ｌｗと数平均繊維長Ｌｎの測定と比Ｌｗ／Ｌｎの演算を
行った。その結果を表１に示す。

【００６３】実施例２樹脂の供給量を９．１ｋｇ／ｈ、ガラスロービングの供
給本数を２０本とすること以外は、実施例１と同じ条件
で押出を行い、ペレットを製造した。ガットの引き取り
安定性や樹脂の劣化（変色）など特に問題なかった。得
られたペレットを同様に評価し、表１に示す結果を得
た。

【００６４】比較例１直径１３μｍのガラス繊維を３ｍｍ長のチョップドスト
ランド（日本電気硝子（株）製）とし、ガラス繊維の供
給量を１８．８ｋｇ／ｈとする以外は、実施例１と同じ
条件で押出を行い、ペレットを製造した。樹脂の劣化
（変色）は問題なかったが、ガットには毛羽があり、ガ
ット切れが起こった。得られたペレットを同様に評価
し、表１に示す結果を得た。

【００６５】比較例２樹脂の供給量を９．３１ｋｇ／ｈ、ガラス繊維の供給量
を２１．７１ｋｇ／ｈとする以外は、比較例１と同じ条
件で押出を行い、ペレットを製造した。樹脂の劣化（変
色）は問題なかったが、ガットには毛羽があり、ガット
切れが頻繁に起こった。得られたペレットを同様に評価
し、表１に示す結果を得た。

【００６６】比較例３実施例１で使用した押出機の制御機構部のかわりに、そ
の制御機構部に相当する部分に、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ー
エレメントを順逆の順番に設けたスクリューを用いた以
外は同一構造の押出機を使用し、実施例１と同じ条件で
押出を行ってペレットを製造した。ガットの引取り安定
性は問題なかったが、樹脂は変色していた。得られたペ
レットを同様に評価し、表１に示す結果を得た。

【００６７】

【表１】

【００６８】表１に示すように、実施例１、２で得た本
発明によるペレットは、高い繊維含有量を有しながら、
比較例１〜３で得たペレットに比べて、その繊維含有量
のバラツキが小さく、かつ成形品の曲げ弾性率およびノ
ッチ付きアイゾット衝撃強度の物性面でも優れているこ
とがわかる。また、成形性の目安である成形下限圧も低
く、成形性にも優れていることがわかる。これに対して
比較例１、２のペレットは、繊維含有量のバラツキが大
きく、曲げ弾性率も低く、成形下限圧が高く成形性に劣
っている。また、比較例３のペレットは繊維含有量のバ
ラツキは小さいが、樹脂の劣化のため物性が低くなって
いる。

【００６９】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、強化
繊維供給口の下流側にシリンダーおよびスクリューの少
なくとも一方を表面異形化加工した制御機構部を設け、
かつ前記スクリュー先端とダイスとの間に整流プレート
を配置した押出機を使用し、熱可塑性樹脂と連続強化繊
維を混練して繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体を製
造したことにより、高い繊維含有量でありながら繊維含
有量のバラツキが極めて小さく、強化繊維が均一に分散
し、剛性（弾性率）に優れた繊維強化熱可塑性樹脂ペレ
ット集合体を得ることができる。

【００７０】また、この繊維強化熱可塑性樹脂ペレット
集合体によって、多くの場合、剛性と衝撃強度がともに
向上した成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体
の製造に使用される押出機の概略断面図である。

【図２】（ａ）は、図１の押出機に設けた制御機構部の
スクリュー部分の要部斜視図、（ｂ）は同制御機構部の
シリンダー部分の半割り要部の斜視図，（ｃ）は同制御
機構部の刃状加工部の縦断面図である。

【図３】（ａ）は、図１の押出機に設けた制御機構部の
他の例からなるスクリュー部分の要部斜視図、（ｂ）は
同制御機構部の他の例からなるシリンダー部分の半割要
部の斜視図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の押出機に設け
た制御機構部のさらに他の例からなるスクリュー部分の
要部斜視図である。

【図５】（ａ）は図１の押出機の先端部分の概略横断面
図、（ｂ）は同概略縦断面図である。

【符号の説明】

１スクリュー２シリンダー３樹脂供給口４強化繊維供給口５ダイス６制御機構部１０刃状加工部（異形化加工）１１網目状加工部（異形化加工）

───────────────────────────────────────────────────── 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 101:12 105:08 309:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの集合体で
あって、任意に採取されたペレット集合体１０ｇの平均
繊維含有量Ｗａが４５〜８０重量％であると共に、各ペ
レットの繊維含有量が前記平均繊維含有量Ｗａに対して
±０．０３×Ｗａの範囲内にあり、かつ各ペレット中の
強化繊維の重量平均繊維長Ｌｗと数平均繊維長Ｌｎの比
Ｌｗ／Ｌｎが１．１以上であって、ＡＳＴＭＤ−７９
０の規定に基づいて測定した場合の曲げ弾性率が２０Ｇ
Ｐａ以上である繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体。
【請求項２】繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの集合体で
あって、任意に採取されたペレット集合体１０ｇの平均
繊維含有量Ｗａが４５〜８０重量％であると共に、各ペ
レットの繊維含有量が前記平均繊維含有量Ｗａに対して
±０．０３×Ｗａの範囲内にあるペレットが該ペレット
集合体１０ｇのうちの９０重量％以上であり、かつ各ペ
レット中の強化繊維の重量平均繊維長Ｌｗと数平均繊維
長Ｌｎの比Ｌｗ／Ｌｎが１．１以上であって、ＡＳＴＭ
Ｄ−７９０の規定に基づいて測定した場合の曲げ弾性
率が２０ＧＰａ以上である繊維強化熱可塑性樹脂ペレッ
ト集合体。
【請求項３】平均繊維含有量Ｗａが６０〜８０重量％で
ある請求項１または２記載の繊維強化熱可塑性樹脂ペレ
ット集合体。
【請求項４】強化繊維がガラス繊維である請求項１〜３
のいずれか記載の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合
体。
【請求項５】ＡＳＴＭＤ−２５６の規定に基づいて測
定した場合のノッチ付きアイゾット衝撃強度が１７０Ｊ
／ｍ以上である請求項１〜４のいずれか記載の繊維強化
熱可塑性樹脂ペレット集合体。
【請求項６】シリンダーおよびスクリューを有する押出
機であって、シリンダーおよび／またはスクリューの少
なくとも一部に表面異形化加工した制御機構部を設け、
スクリュー先端とダイスとの間に整流プレートを配置し
た押出機を使用し、熱可塑性樹脂を溶融し、該溶融樹脂
中に４５〜８０重量％を占める連続強化繊維を供給して
前記制御機構部で混練し、前記整流プレートを介して押
し出してペレット化することにより請求項１〜５のいず
れか記載の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体を製造
することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集
合体の製造方法。
【請求項７】前記押出機が多軸型であり、該押出機に樹
脂供給口と繊維供給口とを個別に設け、前記強化繊維供
給口を前記樹脂供給口の下流側に配置した請求項６に記
載の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体の製造方法。
【請求項８】前記異形化加工が凹凸加工である請求項６
または７記載の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット集合体の
製造方法。
【請求項９】請求項１〜５のいずれか１項記載のペレッ
ト集合体を成形してなる繊維強化熱可塑性樹脂成形品。