JPS62209143A - 熱可塑性プラスチツク複合材の長尺成形品 - 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、熱可塑性プラスチック中に配合した長繊維、
高アスペクト比の繊維状フィラーの１ａ維長を可及的に
短縮させないまま成形し、各種の物性を最大限に発揮さ
せるようにした熱可塑性プラスチック複合材の長尺成形
品に関するものである。

〔従来の技術〕

現在では、パイプ、棒状品、プロファイル品など各種の
繊維状フィラー入りの合成樹脂成形品が、各種の利用場
面で極めて多（用いられている。

このような合成樹脂成形品の成形法のうち、押し出し成
形法をみると、繊維と熱可塑性プラスチックを溶融混合
しその後ペレット化したものをスクリュウタイプの押出
機により成形するものである。

また、フィラメントワインディング法と称されているも
のに、連続長繊維に熱可塑性プラスチックを付着させこ
れを加熱しながらマンドレルに巻付け、パイプを成形す
る方法がある。

そのほかプルトルージョン法と称されるものとして、連
続長繊維に熱可塑性プラスチックを付着させ上、これを
加熱しながら加熱ダイスの中を通過させ、さらにサイジ
ングダイスの中を通過させつつ冷即して所定の断面形状
を有する成形品を得る方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、これらの成形法のうち先ず、押し出し成形法
について見ると、ペレット化工程と押し出し成形の２つ
の工程を経ろことにより繊維は溶融した熱可塑性プラス
チックに混練されるため初期の長さを維持することがで
きず、約０．５ｍｍ程度にまで寸断され、これが最終製
品の衝撃強度などの機械的強度の低下の原因を形成する
。

次のフィラメントワインディング法では、対象の成形品
としてはパイプ状のものしか成形することができないと
いう根本的な制限があり、しかも製造可能な長さは、マ
ンドレルの長さに規制されるだけでなく、その外径の規
制が困難であるという欠点がある。

特に、小口径のパイプを製造する場合ではマンドレルが
たわむことから長いものができないという難点がある。

最後のプルトルージョン法は、繊維が成形方向に配向す
るため、成形品の強度に大きな方向性が現れるという現
象が起こる。

〔問題点を解決するための手段〕

このような周囲の状況のなかにあって種々検討を重ねた
結果、長さが３〜１００ｍｍでアスペクト比が１００〜
１００００の長繊維、高アスベク）・比の繊維状フィラ
ーを配合した熱可塑性プラスチック長尺成形品に到達し
たのである。

〔作　　用〕

本発明は、繊維長３〜１００ｍｍ、アスペクト比１００
〜１ｏｏｏｏの繊維を熱可塑性プラスチック中に均一分
散させたパイプ、棒状体、プロファイル品に管するもの
である。

この時の繊維の約２０％以上は、モノフィラメント状に
までほぐれた状態となっているものであり、また繊維と
熱可塑性プラスチックの配合比は、０．５＝　　９９．
５〜８０：２０の範囲のものを対象とする。

このような成形体は、前述のような長繊維、高アスペク
ト比の繊維を繊維束のまま熱可塑性プラスチックの粒子
と共に例えばヘンシェルミキサーのような高速回転する
混合羽根によＦ）攪拌混合して解繊すると同時に混合を
行い、成形用混合物を取得することができる。

ついで、混合物を熱可塑性プラスチックの融点以上に調
節したラム式押出機により混合物を溶融し、押出機のプ
ランジャーで押出機先端にセットしているダイスより所
定の形状に賦形しながら押し出し加工を行う。

このように押し出されたものをサイジング装置、冷却装
置に通して融点以下に冷却すると共に固化させることに
より成形体とすることができる。

本発明に使用する熱可塑性合成樹脂としては、ポリエチ
レン、ポリプロピレンなどで代表されろポリオレフィン
、ナイロンで代表されるポリアミド、ポリエチレンテレ
フタレートで代表される熱可塑性ポリエステル、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニルなどがある。

また、繊維状フィラーの材質としては、ガラス、炭素、
金属あるいは有機物質により形成されたものでよく、そ
の繊維長は、好ましくは１００ｍｍ以下のものを対象と
する。

より詳しくは、長さ髪と直径ｄとの関係（アスパラ■・
比＝　ｌ　／　ｄ）が、およそ１００〜２０００の間の
ものを使用したものであることが好ましい。

このときの加熱温度は、使用する合成樹脂の種類、平均
重合度、他の物質による変成の程度などにより一律とは
ならないが、いずれにしても合成樹脂の溶融粘度が１０
％ポイズ以下となるように設定する。

例えば、具体例を示すと、未変成の高密度ポリエチレン
の場合にあってはおよそ２００℃、ポリエチレンテレフ
タレートの場合ではおよそ２４０℃程度に加熱すること
により希望する溶融粘度領域とすることができる。

〔実施例〕

以下、具体的に実施例を示して本発明の構成および効果
を説明する。

実施例 使用材料 繊維：Ｅガラス１３ｍｍφ、長さ１３ｍｍ、アスペクト
比＝　１０００、、、、−−３０重量％熱可塑性プラス
チック：ポリプロピレン、平均粒径２００μｍ　　　・
　７０重１％ 以上の原料に少社の酸化防止剤を添加してステンレス製
の上羽根と下羽根からなる高速回転羽根を有するヘンシ
ェルミキサー（三井三池加工機製、ＦＭＩＯＢ型）で３
９０Ｏｒｐｍで混合した。

約１０分で繊維束の８０％以上が解繊した。

押出機 ３５■φの口径を有するラム式押出機（出端機械工業製
）にパイプ用ストレートダイを備えた上で、２３０℃で
油圧により１０　ＩＩＩＩｕ　／　ｗｉｎの速度で加圧
した。

なお、冷却サイジングは、真ちゅう製の真空水冷サイジ
ングホーマーを使用した。

以上のようにして得た成形品を軟Ｘ線透過法によりガラ
ス繊維の分散状態を調べたところ、管周、管長方向の配
向はほとんどな（、ガラス繊維の９０％以上が１３閣の
長さを保っていることが認められな。

このパイプから試験片を切り出しアイゾツト試験を行っ
たところ、Ｇ　Ｏｋｇ−ｃｍ　／　ｃｍの値を示し、ま
た引張強さは管長方向８．０ｋｇ／ｃｎ？、管局方向７
．３ｋｇ１ｃｄであった。

比較例　１ 実施例と同じ材料を用いて二軸押出機により溶融混練を
行いベレットをつくり、このベレットを２００〜２３０
℃に設定しているパイプ用ストレートダイを装着した４
０＋ａｓφ−軸押出機（長円製作所製）により、外径３
４，００１＋１φ、肉厚５．０−のパイプを押し出し成
形した。

なお、冷却には、真ちゅう製の水冷真空サイジングホー
マーを使用した。

このようにして得た成形体をＸ線透過法によりガラス繊
維の状態を調べたところ、プラスチック中に分散してい
るガラス繊維はすべてが１−以下の長さに切断されてお
り、そのうちの大部分は０゜５論以下になっていること
が認められた。

このパイプから試験片を切り出し、アイゾツト試験を行
ったところ、１２　ｋｇ　−ｃｍ　／　ｃｍであった。

比較例　２ フィラメントワインディング法により外径３４鵬φ、肉
厚５．０ａｍ、長さ３ｍのパイプの製造を試みたが、マ
ンドレルが大きくなわんなでしまい製造をおこなうこと
はできなかった。

〔発明の効果〕

本発明による成形体は、その内部に分散しているフィラ
ーの繊維長が長いために、＃４衝撃性の優れた成形品を
得ることができると共に、フィラメントワインディング
法とは異なり、長尺パイプを得ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）長さが３〜１００ｍｍでアスペクト比が１００〜
   １００００の長繊維、高アスペクト比の繊維状フィラー
   と熱可塑性プラスチックを配合した熱可塑性プラスチッ
   ク複合材の長尺成形品。
2. （２）繊維状フィラーと熱可塑性プラスチックの配合比
   を０．５：９９．５〜８０：２０とした特許請求の範囲
   第１項に記載の成形品。