(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに回転して噛み合うスクリューを備えた二軸の押出機を用いて、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法であって、
熱可塑性樹脂を前記押出機に供給して加熱、混練し可塑化する可塑化工程と、
前記可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を前記押出機に供給して、前記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した前記熱可塑性樹脂とをスクリューで混練する混練工程と、
前記混練工程後に、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を押出す押出工程と、押出された前記ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物をペレット化するペレット化工程とを備え、
前記熱可塑性樹脂は、ポリブチレンテレフタレート樹脂、液晶性樹脂、及びポリアリーレンサルファイド樹脂から選択される少なくとも一種の樹脂から構成され、
前記混練工程において、前記スクリューは、外周に、以下の不等式（Ｉ）から（ＩＩＩ）を満たす円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の順送りスクリューエレメントを一以上有する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。
０．０５Ｄ≦ｒ≦０．１５Ｄ      （Ｉ）
７≦ｎ≦２０                    （ＩＩ）
Ｌｅ≦０．３Ｄ                  （ＩＩＩ）
（上記不等式（Ｉ）中のｒは、上記円弧状を形成する円の半径又は上記円弧状を形成する楕円の長径／２、もしくは短径／２であり、上記不等式（ＩＩ）中のｎは、上記一条の順送りスクリューエレメントの１リード長あたりの切り欠き数であり、上記不等式（ＩＩＩ）中のＬｅは、上記一条の順送りスクリューエレメントのリード長であり、上記不等式（Ｉ）、（ＩＩ）中のＤは、スクリュー口径である。）
【請求項２】
互いに回転して噛み合うスクリューを備えた二軸の押出機を用いて、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法であって、
熱可塑性樹脂を前記押出機に供給して加熱、混練し可塑化する可塑化工程と、
前記可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を前記押出機に供給して、前記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した前記熱可塑性樹脂とをスクリューで混練する混練工程と、
前記混練工程後に、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を押出す押出工程と、
押出された前記ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物をペレット化するペレット化工程と、を備え、
前記熱可塑性樹脂の粘度が、剪断速度１０００ｓｅｃ−１の条件で、１００Ｐａ・ｓ以下であり、
前記混練工程において、前記スクリューは、外周に、以下の不等式（Ｉ）から（ＩＩＩ）を満たす円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の順送りスクリューエレメントを一以上有する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。
０．０５Ｄ≦ｒ≦０．１５Ｄ      （Ｉ）
７≦ｎ≦２０                    （ＩＩ）
Ｌｅ≦０．３Ｄ                  （ＩＩＩ）
（上記不等式（Ｉ）中のｒは、上記円弧状を形成する円の半径又は上記円弧状を形成する楕円の長径／２、もしくは短径／２であり、上記不等式（ＩＩ）中のｎは、上記一条の順送りスクリューエレメントの１リード長あたりの切り欠き数であり、上記不等式（ＩＩＩ）中のＬｅは、上記一条の順送りスクリューエレメントのリード長であり、上記不等式（Ｉ）、（ＩＩ）中のＤは、スクリュー口径である。）
【請求項３】
前記混練工程において、前記スクリューは、外周に円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の逆送りスクリューエレメントを一以上有する請求項１又は２に記載の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂にガラス繊維を混合混練し、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法としては、先ず、押出機に熱可塑性樹脂を供給し、該熱可塑性樹脂を溶融させる。次いで、溶融させた熱可塑性樹脂にガラス繊維を供給し、押出機内で熱可塑性樹脂とガラス繊維とを混合混練する。最後に、混合物を冷却、造粒する方法が一般的である。押出機は、一般的に、単軸押出機と同方向完全噛み合い型二軸押出機（以下、二軸押出機という場合がある）が使用される。単軸押出機と比較して、二軸押出機は、生産性と運転の自由度がより高いので、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造には、二軸押出機がより好ましく用いられる。
【０００３】
上記ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造において使用されるガラス繊維は、直径が６μｍ〜２０μｍのモノフィラメントを３００本〜３０００本くらいにまとめてロービングに巻き取ったものか、ロービングを長さ１〜４ｍｍにカットしたもの（以下、チョップドストランドという場合がある）である。チョップドガラスの方が容易に使用できるため、工業的にガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する場合においては、二軸押出機に熱可塑性樹脂を供給し、熱可塑性樹脂の溶融後、二軸押出機の途中からチョップドガラスを供給し、溶融状態の熱可塑性樹脂とガラス繊維とを混合混練し、混合物を押し出して、冷却固化する方法が最も多く行われている。
【０００４】
上記の二軸押出機を用いて行うガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの生産性は、二軸押出機の可塑化と混合混練の能力によって決定される。二軸押出機の可塑化能力は、スクリューデザイン、スクリューが発生するトルク、スクリューの溝深さ（スクリューの外径と谷径の差）、スクリューの回転数等に依存する。特許文献１には、２本のスクリューの芯間距離の３乗で割った値をトルク密度と定義し、可塑化能力が高く、生産性に優れた二軸押出機が開示されている。
【０００５】
また、二軸押出機の混合混練能力は、スクリューデザインにも依存する。二軸押出機の可塑化能力の向上に伴い、滞留時間が減少した。このため、短時間で効率のよい混合混練能力を持ったスクリューデザインの開発が求められている。このように二軸押出機の可塑化能力、混練能力を高める技術に関する検討が行なわれている。
【０００６】
ところで、ガラス繊維としては、上述の通り、モノフィラメントが束になったものを使用する。ガラス繊維をモノフィラメントの束にせずに二軸押出機に供給する方法では、モノフィラメントが綿状になり、流動性がなくなり、取り扱いが難しいためである。上記チョップドストランドは、二軸押出機内で、解繊されモノフィラメントになるまで混合混練される。同時に、モノフィラメントの長さが、平均で２００μｍ〜８００μｍになるまでチョップドストランドはスクリュー等によって破断される。
【０００７】
二軸押出機内での混合混練が不十分であると、モノフィラメントに解繊しないで、モノフィラメントの集合体（未解繊ガラス繊維束）の状態である、チョップドストランドの一部、もしくは全部が樹脂組成物ペレット中に残存する。ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットに、チョップドストランドの一部、もしくは全部が残存した場合、射出成形において、ゲートに上記チョップドストランドの一部又は全部が詰まり、射出成形ができなくなるか、射出成形ができたとしても、成形品に上記チョップドストランドの一部又は全部が存在し、外観不良又は機能低下の原因となる。
【０００８】
特に近年、エレクトロニクス関連の技術の進歩に伴い、部品として使用されるガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、薄肉で、複雑な形状に成形することが求められている。このような精密成形を行う成形機のゲートノズルは、１ｍｍ以下になる場合も多い。精密成形品においては、未解繊ガラス繊維束の存在が、非常に重大な欠陥になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表平１１−５１２６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の二軸押出機を使用すれば、生産性が向上するとされているが、特に上記のような精密成形品においては、高い吐出量の条件で滞留時間が短くなり、チョップドストランドを完全にモノフィラメントに解繊し、且つ、繊維長を短くすることが一層難しくなっている。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの生産性を従来よりも高めるとともに、製造されたペレット中にモノフィラメントの集合体（未解繊ガラス繊維束）が残存する確率を非常に低くすることが可能な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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。
その結果、数値解析によって得られる物理量である、平均剪断応力履歴、平均剪断歪履歴、比エネルギー、最短粒子流出時間等のいずれも、未解繊ガラス繊維束を含むペレット数Ｎ（単位重量あたりの未解繊ガラス繊維束を含むペレットの個数）と明確な相関がないこと、を見出すとともに、粒子追跡法によって導出される、各ガラス繊維束に加わる剪断応力の時間積分値の中で最も小さい値である最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎが、未解繊ガラス繊維束を含むペレット数Ｎと相関があることを見出した。
また、二軸押出機内で発生する剪断応力を解析し、吐出量Ｑとスクリュー回転数Ｎｓとの比（Ｑ／Ｎｓ）が一定の場合には、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎを制御することで、未解繊ガラス繊維を含む単位量あたりのペレット数Ｎを制御できることを見出した。
さらに、上記比（Ｑ／Ｎｓ）が一定でない場合であっても、未解繊ガラス繊維を含む単位量あたりのペレット数Ｎは上記Ｔｍｉｎ及び（Ｑ／Ｎｓ）を用いて特定の数式で表せることを見出した。
さらに、熱可塑性樹脂とガラス繊維とを混練するスクリューが、特定の形状を有するスクリューエレメントを有することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１３】
（１）  互いに回転して噛み合うスクリューを備えた二軸の押出機を用いて、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法であって、熱可塑性樹脂を前記押出機に供給して加熱、混練し可塑化する可塑化工程と、前記可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を前記押出機に供給して、前記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した前記熱可塑性樹脂とをスクリューで混練する混練工程と、前記混練工程後に、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を押出す押出工程と、押出された前記ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物をペレット化するペレット化工程とを備え、前記熱可塑性樹脂は、ポリブチレンテレフタレート樹脂、液晶性樹脂、及びポリアリーレンサルファイド樹脂から選択される少なくとも一種の樹脂から構成され、前記混練工程において、前記スクリューは、外周に、以下の不等式（Ｉ）から（ＩＩＩ）を満たす円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の順送りスクリューエレメントを一以上有する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。
０．０５Ｄ≦ｒ≦０．１５Ｄ      （Ｉ）
７≦ｎ≦２０                    （ＩＩ）
Ｌｅ≦０．３Ｄ                  （ＩＩＩ）
（上記不等式（Ｉ）中のｒは、上記円弧状を形成する円の半径又は上記円弧状を形成する楕円の長径／２、もしくは短径／２であり、上記不等式（ＩＩ）中のｎは、上記一条の順送りスクリューエレメントの１リード長あたりの切り欠き数であり、上記不等式（ＩＩＩ）中のＬｅは、上記一条の順送りスクリューエレメントのリード長であり、上記不等式（Ｉ）、（ＩＩ）中のＤは、スクリュー口径である。）
【００１４】
（２）互いに回転して噛み合うスクリューを備えた二軸の押出機を用いて、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法であって、
熱可塑性樹脂を前記押出機に供給して加熱、混練し可塑化する可塑化工程と、
前記可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を前記押出機に供給して、前記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した前記熱可塑性樹脂とをスクリューで混練する混練工程と、
前記混練工程後に、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を押出す押出工程と、
押出された前記ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物をペレット化するペレット化工程と、を備え、
前記熱可塑性樹脂の粘度が、剪断速度１０００ｓｅｃ−１の条件で、１００Ｐａ・ｓ以下であり、
前記混練工程において、前記スクリューは、外周に、以下の不等式（Ｉ）から（ＩＩＩ）を満たす円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の順送りスクリューエレメントを一以上有する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。
０．０５Ｄ≦ｒ≦０．１５Ｄ      （Ｉ）
７≦ｎ≦２０                    （ＩＩ）
Ｌｅ≦０．３Ｄ                  （ＩＩＩ）
（上記不等式（Ｉ）中のｒは、上記円弧状を形成する円の半径又は上記円弧状を形成する楕円の長径／２、もしくは短径／２であり、上記不等式（ＩＩ）中のｎは、上記一条の順送りスクリューエレメントの１リード長あたりの切り欠き数であり、上記不等式（ＩＩＩ）中のＬｅは、上記一条の順送りスクリューエレメントのリード長であり、上記不等式（Ｉ）、（ＩＩ）中のＤは、スクリュー口径である。）
【００１５】
（３）  前記混練工程において、前記スクリューは、外周に円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の逆送りスクリューエレメントを一以上有する（１）に記載の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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの生産性を従来よりも高めるとともに、製造されたペレット中にモノフィラメントの集合体（未解繊ガラス繊維束）が残存する確率を非常に低くでき、かつガラス繊維の繊維長分布を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、押出機のスクリュー構成の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する順送り一条のスクリューエレメントを模式的に示す図である。
【図３】図３は、実施例で使用した押出機のスクリュー構成を示す模式図である。
【図４】図４は、実施例で使用した具体的なスクリューパターンを示す図である。
【図５】図５は、実施例で使用した具体的なスクリュー形状を示す図である。
【図６】図６は、実施例で使用した押出機のＱ／Ｎｓ＝１．０の条件で、最小剪断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係を示す図である。
【図７】図７は、実施例で使用した押出機のＱ／Ｎｓ＝１．０、Ｑ／Ｎｓ＝０．８、Ｑ／Ｎｓ＝０．５の条件での、最小剪断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係（相関線）を示す図である。
【図８】図８は、実施例で使用した押出機のＱ／Ｎｓに依存しない最小剪断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係（相関線）を示す図である。
【図９】図９は、切り欠き数ｎと最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を示す図である。
【図１０】図１０は、スクリューエレメントの種類毎の剪断応力履歴値の分布を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例、比較例で使用した押出機に配設されるスクリューのスクリュー構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
＜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＞
本発明の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は、以下の工程を備える。
熱可塑性樹脂を押出機に供給して加熱、混練し可塑化する可塑化工程。
上記可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を上記押出機に供給して、上記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した上記熱可塑性樹脂とをスクリューで混練する混練工程。
上記混練工程後に、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を押出す押出工程。
押出された上記ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物をペレット化するペレット化工程。
【００１９】
本発明の製造方法は、混練工程において、特定のスクリューエレメントを備えるスクリューを用いる。
【００２０】
以下、図１に記載の二軸押出機を用いる場合を例に、本発明の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を説明する。図１には、シリンダー１と、シリンダーに配設されたスクリュー２と、シリンダー１の下流側端部に設けられたダイ３と、を備える二軸押出機が示されている。そして、図１には、上記スクリュー２のスクリュー構成も示されている。具体的に、スクリュー２は、供給部２０、可塑化部２１、搬送部２２、混練部２３を、上流側からこの順で有する。供給部２０及び可塑化部２１で可塑化工程が行われる。搬送部２２及び混練部２３で混練工程が行われる。混練部２３以降で押出工程が行われる。そして、押出機のダイ３からガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物が押し出されてからペレット化工程が行われる。
【００２１】
また、スクリュー２が配設されたシリンダー１は、供給部２０に熱可塑性樹脂等の原料を供給するためのホッパ１０と、搬送部２２にガラス繊維束等の副原料を供給するためのフィード口１１と、真空ポンプ等の減圧手段を有し所定の真空度で真空脱気を行なうための真空ベント１２とを有する。
【００２２】
［可塑化工程］
可塑化工程では、ホッパ１０から供給された熱可塑性樹脂を移送・溶融して、均質な溶融体を作る。先ず、熱可塑性樹脂について説明し、次いで、ホッパから供給された熱可塑性樹脂が均質な溶融体になるまでの可塑化工程の詳細を説明する。
【００２３】
（熱可塑性樹脂）
熱可塑性樹脂は、ポリブチレンテレフタレート樹脂、液晶性樹脂、ポリアリーレンサルファイド樹脂を指す。上記のような粘性が低い傾向にある樹脂であっても本発明の効果を奏する。粘性の低い上記の樹脂は、上記ガラス繊維束の未解繊の問題は生じやすい。粘性が低いと溶融状態では剪断応力が発生し難くなり、モノフィラメントを収束したガラス繊維束は、解繊し難くなるからである。粘性の低い樹脂とは、熱可塑性樹脂の粘度が、剪断速度１０００ｓｅｃ−１の条件で、１００Ｐａ・ｓ以下である。
【００２４】
一般的に、原料となる上記熱可塑性樹は、ペレット状に成形したものが使用される。なお、その他の成分を含む熱可塑性樹脂組成物をペレット状にしたものを原料として用いてもよい。
【００２５】
（可塑化工程の詳細）
可塑化工程は、スクリュー２の供給部２０と可塑化部２１で行われる。供給部２０で使用するスクリューエレメントとしては、例えばフライトからなる搬送用のエレメント等が挙げられる。可塑化部２１に使用するスクリューエレメントとしては、一般的には、逆フライト、シールリング、順ニーディングディスク、逆ニーディングディスク等のスクリューエレメントの組み合わせ等が挙げられる。
【００２６】
供給部２０では樹脂ペレットを移送する。供給部２０は、樹脂ペレットをホッパ１０側からダイ３方向側に移送する働きをする。溶融の準備段階として外部ヒータによる予熱が行われる場合が一般的である。また、樹脂ペレットは、回転するスクリュー２とシリンダー１に挟まれるため、樹脂ペレットには摩擦力が加わり、摩擦熱が発生する。上記予熱や摩擦熱によって、樹脂ペレットが溶融し始める場合もある。場合によっては、供給部２０では、樹脂ペレットの移送がスムーズに進むように、スクリュー２の溝深さの調整、予熱の温度調製を従来公知の方法で行う必要がある。
【００２７】
可塑化部２１では、供給部２０から移送された樹脂ペレットに圧力を加えて樹脂ペレットを溶融する。可塑化部２１では、樹脂ペレットに剪断応力が加わる結果、樹脂ペレットは溶融しながら、さらに前方（ホッパ１０からダイ３の方向）へと移送される。
【００２８】
［混練工程］
混練工程では、可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を押出機に供給して、上記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化工程で溶融した熱可塑性樹脂とを混練する。混練工程は、スクリュー２の搬送部２２と混練部２３とで行われる。搬送部２２で使用するスクリューエレメントとしては、例えば順フライトからなる搬送用のエレメントが挙げられる。また、混練部２３で使用するスクリューエレメントとしては、逆フライト、シールリング、順ニーディングディスク、逆ニーディングディスク等のスクリューエレメントの組み合わせが一般的である。
【００２９】
本発明の製造方法においては、スクリュー２の混練部２２の少なくとも一部に、外周に、上記不等式（Ｉ）から（ＩＩＩ）を満たす円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の順送りスクリューエレメントを備える。混練部２２の少なくとも一部に上記のスクリューエレメントを備えることで、製造されるペレット中に未解繊のガラス繊維束がほとんど残存しなくなる。
【００３０】
なお、本実施形態において、混練部２２は、上記スクリューエレメントと、外周に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の逆送りスクリューエレメントと、を備える。
【００３１】
先ず、ガラス繊維束について簡単に説明する。ガラス繊維束は、３００本から３０００本のモノフィラメントが束になったチョップドストランドである。特に、１１００本か２２００本が束になったチョップドストランドが好ましく使用されている。また、モノフィラメントの径は、特に限定されないが、６μｍから２０μｍの範囲のものが好ましく、６μｍ、１０μｍ、１３μｍのものが、市場では多く流通している。なお、ロービングのままモノフィラメントの束を連続的に二軸押出機に供給することもできる。しかし、ロービングをカットしたチョップドストランドは、輸送、二軸押出機への供給において、取り扱いが容易である。
【００３２】
搬送部２２では、フィード口１１から投入されたガラス繊維束と溶融樹脂とを混練部２３まで搬送する。この搬送部２２においては、スクリューの溝内部にガラス繊維束や溶融樹脂が完全に充満せず、ガラス繊維束に剪断力がかからない領域である。
【００３３】
混練部２３では、ガラス繊維束及び溶融樹脂に剪断応力がかかる。剪断応力がかかることでガラス繊維束の解繊及びモノフィラメントと溶融樹脂との混練が進む。
【００３４】
［押出工程、ペレット化工程］
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物がどのように押出され、どのようにペレット化されるかは特に限定されない。例えば、ダイ３から棒状に押出されたガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を切断してペレット化することができる。なお、切断方法は特に限定されず、従来公知の方法を利用することができる。なお、押出工程における吐出量が吐出量Ｑにあたり、スクリューの回転数が回転数Ｎｓにあたる。
【００３５】
＜スクリューエレメント＞
従来のスクリューの混練部としては、逆フライト、シールリング、順ニーディングディスク、逆ニーディングディスク等のスクリューエレメントの組み合わせが一般的である。しかし、Ｑ／Ｎｓが大きい条件で、高吐出の場合、一部のガラス繊維束は解繊されず、未解繊のまま残存することになる。
【００３６】
本発明は、押出機内で各ガラス繊維束が受ける剪断応力履歴値を指標として決められた製造方法である。具体的には、各ガラス繊維束が二軸押出機内で受ける剪断応力履歴値の中の最小値である最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎを指標とする。最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎを指標とすることで、未解繊ガラス繊維束が残存する製造方法と、未解繊ガラス繊維束がほとんど残存しない製造方法とを区別することができる。本発明は、未解繊ガラス繊維束が残存したペレットをほとんど生じさせない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である。
【００３７】
先ず、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎを指標にすることについて説明する。ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物の吐出量Ｑ、混練部２３におけるスクリューエレメントのスクリュー口径Ｄ、スクリュー回転数Ｎｓ、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎ、単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎ（未解繊のガラス繊維束を含むペレットの数）に基づいて、下記数式（ＩＶ）を導出する。下記数式（ＩＶ）はＱ／Ｎｓの条件が変化しても、一つの式で、未解繊ガラス繊維束を含むペレットの量を検討できる点においても有用である。また、混練部が有するスクリューエレメントの種類が異なっても一つの数式（ＩＶ）で、未解繊ガラス繊維束を含むペレットの量を検討できる。ただし二軸押出機のサイズが変更になると、数式（ＩＶ）を導出しなおす必要がある。同じ吐出量Ｑ及び同じスクリュー回転数Ｎｓの条件であっても、小型の二軸押出機と大型の二軸押出機とでは、シリンダーからの伝熱量が異なり、溶融樹脂にかかる熱エネルギーが異なるからである。
【数１】
0005536704.tif 000002
【００３８】
使用する二軸押出機を決めると、一義的にスクリュー口径Ｄが決まる。このスクリュー口径Ｄ、任意に決定した混練部２３の長さＬ、任意に決定した成形条件である吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓに基づいて、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎを導出する。
【００３９】
最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎは、従来公知の二軸押出機内３次元流動解析ソフトウェアを用いて導出することができる。例えば、実施例に記載するような、粒子追跡解析で導出できる。最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎは剪断応力の時間積分を行うことで得られる時間積分値であるが、積分区間は、溶融樹脂及びガラス繊維束に剪断応力がかかる区間であり、図１に示す押出機の場合には、混練部２３の区間である。
【００４０】
最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎの導出方法は、特に限定されない。市販のソフトウェアを用いて導出する方法、実験により導出する方法等が挙げられる。
【００４１】
未解繊ペレット数Ｎについては、実験的に導出してもよいし、解析手法等を用いて導出してもよい。
【００４２】
そして、これらの導出結果に基づき、横軸を最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎ、縦軸を未解繊ペレット数Ｎとして、上記数式（ＩＶ）を表すグラフを作成することで、数式（ＩＶ）を導出する。
【００４３】
このグラフから未解繊ペレット数Ｎを所望の値以下にするために必要な最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎを導出することができる。
【００４４】
続いて、二軸押出機のサイズを変更する場合について説明する。この場合、上記の関係式を導出しなおす必要があるが、所定の二軸押出機の場合の上記数式（ＩＶ）を既に導出している場合には、以下の方法で容易に、異なるサイズの二軸押出機を使用する場合に適用できる数式を導出することができる。
【００４５】
スクリューエレメントのスクリュー口径Ｄが、ｄ１からｄ２に変更になる場合、小型の押出機での吐出量Ｑｍと大型の押出機での吐出量ＱＭとの間には下記数式（Ｖ）が成立し、小型の押出機でのスクリュー回転数Ｎｓｍと大型の押出機でのスクリュー回転数ＮｓＭとの間には下記数式（ＶＩ）が成立する。
【数２】
0005536704.tif 000003
【数３】
0005536704.tif 000004
【００４６】
溶融樹脂にかかる比エネルギーが同等になるように上記数式（Ｖ）、（ＶＩ）のδ及びεを決定する。δ及びεの決定方法としては、理論的に決定する方法、実験的に決定する方法のいずれでもよい。理論的に決定する方法としては、一般的には、断熱状態と仮定して、目的関数を比エネルギー、あるいは総剪断量、滞留時間等が、小型機と大型機で一致するように、パラメーターδ及びεが導出される。小型機と大型機の伝熱量の差を仮定して、目的関数としての比エネルギーが、小型機と大型機で一致するように、パラメーターδ及びεを導出することもできる。実験的に決定する方法としては、目的関数を、比エネルギーとするか、もしくは、物性を示すパラメーターを採用し、目的関数が、小型機と大型機とで一致するように、統計的にパラメーターδ及びεを算出するような方法が挙げられる。
【００４７】
小型の押出機と大型の押出機との間に成立する上記数式（Ｖ）、（ＶＩ）を導出することで、大型の押出機に成立する単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎと最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎとの間の下記数式（ＶＩＩ）を容易に導出することができる。
【数４】
0005536704.tif 000005
【００４８】
このように、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎの値が大きいほど、未解繊ペレット数Ｎの値が少なくなる傾向にある。したがって、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎが大きくなるような条件で、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する必要がある。
【００４９】
原料とする熱可塑性樹脂の粘度が高いと、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎの値が大きくなり、ガラス繊維束の解繊には有利であり、通常の方法でもガラス未解繊は発生し難い。本発明は、熱可塑性樹脂の粘度が低く、通常の方法では、ガラス繊維束の解繊が難しい場合に、特に有効な方法を提供するものである。二軸押出機で吐出量を上げていくと、熱可塑性樹脂の粘度が、押出機内でプロセッシングしている温度下で、剪断速度１０００ｓｅｃ−１の粘度が１００Ｐａ・ｓ以下では、ガラス未解繊束が発生し易くなる。以後、粘度は１０００ｓｅｃ−１のときの値を表記）特に、精密成形では流動性が求められ、粘度が３０〜７０Ｐａ・ｓの樹脂を使用する。これにガラス繊維を加え、混練すると、樹脂組成物としては、５０〜２００Ｐａ・ｓの粘度になる。このような低粘度領域で、ガラス繊維束を解繊するスクリューエレメントを説明する。
【００５０】
外周に、切り欠きが形成されたフライト部を有する一条のスクリューエレメントは、上記最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎが大きくなる傾向にあるため好ましい。外周に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条のスクリューエレメント自体は公知であり、例えば、特許文献（ＤＥ４１３４０２６Ａ１）に記載されている。
【００５１】
特に、以下に説明する一条の順送りスクリューエレメントを使用することで、未解繊ペレット数Ｎを小さい値に抑えることができる。特に、上記切り欠きを有するスクリューエレメントの中でも、順送りのものを使用することが、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎの値が大きくなり、他のスクリューエレメントを使用する場合よりも短時間で、ガラス繊維束を解繊できるという理由で好ましい。
【００５２】
混練部２３で使用される、上記一条の順送りスクリューエレメントについて説明する。この一条の順送りスクリューエレメントは、外周に、下記不等式（Ｉ）から（ＩＩＩ）を満たす円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する。
０．０５Ｄ≦ｒ≦０．１５Ｄ      （Ｉ）
７≦ｎ≦２０                    （ＩＩ）
Ｌｅ≦０．３Ｄ                  （ＩＩＩ）
（上記不等式（Ｉ）中のｒは、上記円弧状を形成する円の半径又は上記円弧状を形成する楕円の長径／２、あるいは短径／２であり、上記不等式（ＩＩ）中のｎは、上記一条の順送りスクリューエレメントの１リード長あたりの切り欠き数であり、上記不等式（ＩＩＩ）中のＬｅは、上記一条の順送りスクリューエレメントのリード長であり、上記不等式（Ｉ）、（ＩＩ）中のＤは、スクリュー口径である。）
【００５３】
上記一条の順送りスクリューエレメントについて、図２を用いて説明する。図２には、上記一条の順送りスクリューエレメントの模式図が示されており、（ａ）は軸方向の断面図であり、（ｂ）は側面図である。
【００５４】
図２に示す通り、一条の順送りスクリューエレメント４は、フライト部４０と、フライト部４０の外周に形成される円弧状の切り欠き４１とを有する。切り欠き４１は、フライト部の外周からスクリューエレメントの軸に向かう方向に形成される。図２では、楕円が円弧状を形成する場合を示したが、上記円弧状を形成する惰円又は円の中心はフライト部４０の外周に存在する（図２（ａ）では上記楕円の中心をＯで示した。）。上記切り欠きが、円弧状であり、且つこの円弧状が上記の円又は楕円で形成されることにより、製作上の利便さと、切り欠きによるフライト部の強度低下を最小にするという効果がある。なお、上記円弧状の一部が、上記の円又は楕円で形成されていればよい。また、本発明は切り欠き全体が上記の一つの円又は楕円で形成されるものに限定されない。しかし、円弧状の略全体が一つの円又は楕円で形成されるものが好ましい。
【００５５】
また、上記円弧状は円で形成されるものが最も好ましい。また、上記円弧状が楕円で形成される場合には、切り欠きが延びる方向と楕円の長径が延びる方向とは、略一致することが好ましい。
【００５６】
また、上記半径ｒの大きさの範囲は、０．０５Ｄ≦ｒ≦０．１５Ｄであることが好ましい。ｒが上記範囲内であれば、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎが大きくなる傾向にあるため好ましい。より好ましいｒの大きさの範囲は、０．０６Ｄ≦ｒ≦０．１２Ｄである。
【００５７】
また、切り欠き数ｎが多いほど、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎが大きくなる傾向にある。しかし、切り欠き数ｎが多くなり過ぎると、スクリューエレメントの機械的強度が低くなるため、切り欠き数ｎは不等式（ＩＩ）の範囲に調整する。特に好ましい切り欠き数ｎの範囲は、１０≦ｎ≦１２であり、最も好ましい切り欠き数は１１である。
【００５８】
上記スクリューエレメントのリード長Ｌｅは、上記スクリューエレメントのスクリュー口径Ｄの０．３倍以下（Ｌｅが０．３Ｄ以下）である。上記リード長Ｌｅが０．３Ｄ以下であれば、吐出量Ｑが非常に高い条件であっても、製造されるペレットに未解繊のガラス繊維が含まれにくい傾向にある。なお、吐出量Ｑが非常に高いとは、例えば、上記スクリューエレメントを軸方向の長さが２Ｄになるように設け、スクリュー口径Ｄが４７ｍｍの２軸押出機で、およそ３００ｋｇ／ｈ以上、スクリューの口径Ｄが６９ｍｍの２軸押出機で、８００ｋｇ／ｈ以上であることを指す。このような高吐出領域でも、上述の未解繊ガラス繊維による問題を抑えることができる。
【００５９】
上記の通り、本発明に用いる上記スクリューエレメントのリード長Ｌｅの上限は、０．３Ｄ以下であることが好ましいが、下限は０．１Ｄ以上であることが好ましい。この下限値以上に設定することは、フライト部の厚みを維持して強度を保つという理由で好ましい。
【００６０】
また、本発明の製造方法においては、混練部２３に使用される外周面に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条のスクリューエレメントの長さを、Ｌ／Ｄ（Ｌは混練部２３におけるスクリューの軸方向の長さ、Ｄはスクリュー口径）で表現すると、１Ｄ以上２０Ｄ以下で、連続で使用することが望ましい。連続で使用することで、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎが、より大きくなる傾向になるからである。より好ましくは２Ｄ以上８Ｄ以下である。なお、上記の好ましい長さは、樹脂の種類によって異なる。ポリブチレンテレフタレート樹脂の場合には２Ｄ以上３．５Ｄ以下であることが好ましい。
【００６１】
さらに、本発明では、外周面に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条のスクリューエレメントの逆送りのスクリューエレメントと上記順送りのスクリューエレメントを組み合わせると、さらに効果的である。最も効果の高い組み合わせは、それぞれを交互に配置する組み合わせである。それぞれのスクリューエレメントの長さは、適宜調整することができる。
【００６２】
３次元流動解析の結果から、外周面に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条のスクリューエレメントを通過するガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、大半が、外周面の切り欠きを通過しながら前へ進んでいくことがわかっている。しかし、ごく一部が、フライトに沿って流れていく。このフライトに沿って流れていく部分では、ガラス繊維束にかかる剪断応力が低いので、ガラス繊維束は解繊しにくい。前述のように、外周面に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条のスクリューエレメントの長さを長くすることで、フライトに沿って流れていく部分の存在確率を低くすることができる。逆送りのスクリューエレメントと順送りのスクリューエレメントを組み合わせることで、さらにフライトに沿って流れていく部分の存在確率を低くすることができる。
【００６３】
以上、本発明では、混練工程において、外周に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の順送りスクリューエレメント、又は、逆送りスクリューエレメントと順送りスクリューエレメントを組み合わせることで、ガラス未解繊をほとんど含まないガラス強化樹脂組成物を効率よく高い生産性で製造することができる。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６５】
＜評価１＞
評価１においては以下の材料を用いた。
熱可塑性樹脂：ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）（メルトインデックス（ＭＩ）＝７０ｇ／１０分、粘度６０Ｐａ・ｓ  ａｔ  １０００ｓｅｃ−１）
カーボンマスターバッチ
ガラス繊維束：直径が１３μｍのモノフィラメントを２２００本束ねた長さ３ｍｍのチョップドストランド
また、組成は以下の通りである。
ＰＢＴが６７．５質量％、カーボンマスターバッチが２．５質量％、ガラス繊維束が３０質量％
押出条件は以下の通りである。
押出機：同方向完全噛み合い型二軸押出機ＴＥＸ４４αＩＩ（日本製鋼所製）スクリューエレメントのスクリュー口径Ｄが０．０４７ｍ
押出条件；
【表１】
0005536704.tif 000006
バレル温度；２２０℃
スクリューデザイン；
（１）概略
押出機のスクリューは図３のように表すことができ、図３に示すスクリューパターンの概略は以下の通りである。
Ｃ１：ホッパ
Ｃ２〜Ｃ５：供給部
Ｃ５〜Ｃ６：可塑化部
Ｃ６〜Ｃ８：輸送部
Ｃ９：フィード口
Ｃ１０：混練部Ａ
Ｃ１１：混練部Ｂ（混練部ｂ１、混練部ｂ２からなる）
（２）評価１で使用した具体的なスクリューパターンは、図４に示す通りである。なお、ニーディングディスクで、各ディスクが送り方向に４５°位相がずれているものをＦＫとし、逆送りの１条のフライトで切り欠きのあるエレメントをＢＭＳとする。また、１．０Ｄ等は、混練部ｂ１の長さを表す。
図４（ａ）に示すスクリューパターンをＦＫ１．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝１）、
図４（ｂ）に示すスクリューパターンをＦＫ２．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝２）、
図４（ｃ）に示すスクリューパターンをＢＭＳ１．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝１）、
図４（ｄ）に示すスクリューパターンをＢＭＳ２．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝２）、
図４（ｅ）に示すスクリューパターンをＢＭＳ２．５Ｄ（Ｌ／Ｄ＝２．５）、
とする。Ｌ／Ｄは、混練部ｂ１のリード長（Ｌ）とスクリューエレメントのスクリュー口径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）である。なお、実施形態の説明における混練部２３の長さＬは、混練部ｂ１の長さにあたる。
（３）スクリューの形状
図４に示すスクリューパターンはそれぞれＣ１１の混練部Ｂのみ異なる。Ｃ１１の混練部Ｂのスクリューの形状を図５に示す。図４（ａ）のパターンのスクリュー形状を図５（ａ）に示し、図４（ｂ）のパターンのスクリュー形状を図５（ｂ）に示し、図４（ｃ）のパターンのスクリュー形状を図５（ｃ）に示し、図４（ｄ）のパターンのスクリュー形状を図５（ｄ）に示し、図４（ｅ）のパターンのスクリュー形状を図５（ｅ）に示した。
図５（ａ）に示すスクリューは混練部ｂ１が長さ１．０Ｄの順送りニーディングディスク、混練部ｂ２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図５（ｂ）に示すスクリューは混練部ｂ１が長さ２．０Ｄの順送りニーディングディスク、混練部ｂ２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図５（ｃ）に示すスクリューは混練部ｂ１が長さ１．０Ｄの切り欠き含有の１条の逆送りニーディングディスク、混練部ｂ２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図５（ｄ）に示すスクリューは混練部ｂ１が長さ２．０Ｄの切り欠き含有の１条の逆送りニーディングディスク、混練部ｂ２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図５（ｅ）に示すスクリューは混練部ｂ１が長さ２．５Ｄの切り欠き含有の１条の逆送りニーディングディスク、混練部ｂ２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
【００６６】
Ｑ／Ｎｓ＝１．０の条件で、図６に示すような最小剪断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係を求めた。具体的には以下のような方法で導出した。
【００６７】
先ず、上記関係の導出に必要な、Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓ、未解繊ペレット数Ｎ、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎの組を複数決定する。Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓを任意に決めて、以下の方法で、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎを導出し、実験により未解繊ペレット数Ｎを求めた。具体的には以下のようにして求めた。
【００６８】
先ず、シミュレーションによる最小剪断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）の導出について説明する。
二軸押出機内３次元流動解析ソフト（アールフロー社製ＳｃｒｅｗＦｌｏｗ−Ｍｕｌｔｉ）を用いて同方向完全噛み合い型二軸押出機内の樹脂挙動を解析した。
解析の際に用いた支配方程式は、連続式（Ａ）、ナビエ−ストークス式（Ｂ）、温度バランス式（Ｃ）である。
【数５】
0005536704.tif 000007
【数６】
0005536704.tif 000008
【数７】
0005536704.tif 000009
【００６９】
解析仮定として、非圧縮性流体で、完全溶融・完全充満とした。また、粘度近似式はアレニウス近似及びＷＬＦ近似を使用した。解析手法は、有限体積法、ＳＯＲ法、ＳＩＭＰＬＥアルゴリズムであり、計算としては、まず定常解析を行い、これを初期値として、非定常解析を行った。非定常解析の後、トレーサー粒子を配置（約５０００個）して、トレーサー粒子にかかる局所情報を収集した（粒子追跡解析）。剪断応力の時間積分値の最小値Ｔｍｉｎは、トレーサー粒子にかかる局所情報の剪断応力を時間積分し、全粒子の最小値を求めたものである。
【００７０】
次いで、実験による未解繊ペレット数の導出について説明する。
ＰＢＴを二軸押出機に供給した後、上記押出条件で、ガラスのチョップドストランドを供給し、混練混合した後、ダイから樹脂組成物を押出し、溶融した樹脂組成をダイから引取りストランドにして、水槽でストランドを冷却固化して、カッターで、ストランドを３ｍｍの長さに切断してペレットを作成した。ペレットを１０ｋｇ採取し、黒色のペレットの中のガラス未解繊（銀色の凝集塊）を目視にて探し、ガラス未解繊を含んだペレットの個数を数えた。
【００７１】
未解繊ペレット数と最小剪断応力履歴値と間の関係を表す近似曲線（相関線）を、最小二乗方法で求めた。Ｑ／Ｎｓ＝１．０で、混練部Ｂに前述のように図４（ａ）から（ｅ）の異なるエレメントを入れ、かつ、異なるＱで実験とシミュレーションを行った結果、以下のようなひとつの近似曲線が得られた。近似曲線については図６に示した。
【数８】
0005536704.tif 000010
【００７２】
上記数式（ＩＶ）のαが１１．５０４２、βが−２．２００となった。
【００７３】
Ｑ／Ｎｓ＝０．８、Ｑ／Ｎｓ＝０．５の条件でも、上記と同様にして、図７に示すように、最小剪断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係（相関線）を求めた。なお、図７にはＱ／Ｎｓ＝１．０の場合の相関線についても示した。
【００７４】
図７に示すように、Ｑ／Ｎｓ毎に相関線が異なる。そこで、上記数式（ＩＶ）の形式の関数に最小二乗法で近似した。近似曲線を図８に示した。図８に示すように、Ｑ／Ｎｓに依存しない一つの相関線で近似できた。なお、γは３．０であった。
【００７５】
図８に示すように、所定の最小剪断応力履歴値以上であれば、単位量あたりの未解繊ペレット数が所定の値未満になることが確認できた。
【００７６】
以上の通り、数式（ＩＶ）はＱ／Ｎｓの条件が変化しても、一つの式で、ペレット中に含まれる未解繊ガラス繊維束の量を検討でき、また、混練部が有するスクリューエレメントの種類が異なっても一つの数式（ＩＶ）で、ペレット中に含まれる未解繊ガラス繊維束の量を検討できることが確認された。
【００７７】
＜評価２＞
図３は、二軸押出機（スクリュー口径Ｄが４７ｍｍ）において、評価１で使用したものと同じＰＢＴ樹脂７０質量％、ガラス繊維３０質量％の組成の原料で、且つ、円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条のスクリューエレメントを長さ２．０Ｄとし、図１に示す二軸押出機の混練部２３に使用した場合のシミュレーションを行い、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎと、切り欠き個数（溝数）ｎの関係を導出した。円弧状を形成する楕円の中心は外周部として、上記楕円の短径／２は３ｍｍ、長径／２は４．１５ｍｍである。また、長径が延びる方向と切り欠きが延びる方向とは一致する。上記スクリューエレメントのリード長はＬ／Ｄ＝０．２５とし、切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の逆送りのフライト（ＢＭＳ）と順逆送りのフライト（ＦＭＳ）の比較を行った。
【００７８】
評価１と同様の手法で最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎを導出することで、切り欠き数ｎと最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を導出した。結果を図９に示した。
【００７９】
図９によれば、ＢＭＳ、ＦＭＳの効果はほぼ同等であることが確認された。ＦＭＳの方が切り欠き数の変更による最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎの変化が小さいことが確認された。したがって、ＢＭＳを使用するよりＦＭＳを使用した方が安定して、ペレット中の未解繊ガラス繊維の数を抑えることができる。
【００８０】
＜評価３＞
ＰＢＴ樹脂７０質量％、ガラス繊維３０質量％（ガラスモノフィラメント径１３μｍ）の組成で、二軸押出機（スクリュー口径４７ｍｍ）の混練部に、一般に使用されるニーディングディスク（図５（ａ）及び（ｂ）記号ＦＫ）や、切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の逆送りスクリューエレメント（図５（ｃ）（ｄ）（ｅ）記号ＢＭＳ）を使用した場合の、それぞれのシミュレーションを、評価１に記載の方法と同様の方法でそれぞれ行い、トレーサー粒子にかかる局所情報の剪断応力を時間積分した剪断応力履歴値の分布を図１０に示した。切り欠きの中心は外周部として、逆送りのフライト（図中記号ＢＭＳ）のリード長ＬｅをＬ／Ｄ＝０．２５とし、切り欠きの円弧状を形成する円の半径はｒ＝３ｍｍとしている。
【００８１】
ニーディングディスク（ＦＫ）では、剪断応力履歴値の小さいところから、広い範囲に分布が広がっている。小さい剪断応力履歴値を有することは、ガラス未解繊が残存する確率が高いことを意味している。一方、切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の逆送りスクリューエレメントでは、剪断応力履歴値の分布は狭いため、最小の剪断応力履歴値の値が大きい。このため、上記切り欠きを有するスクリューエレメントを使用すれば、ペレット中に未解繊ガラス繊維束が残存し難くなる。
【００８２】
＜評価４＞
次に、この最小剪断応力履歴値を、指標として、切り欠きエレメントに求められる形状を、流動解析により説明する。図１に示す二軸押出機（スクリュー口径４７ｍｍ）において、ＰＢＴ樹脂７０質量％、ガラス繊維３０質量％の組成で、円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条のスクリューエレメントを混練部２３に使用した場合のシミュレーションを行った。具体的には、評価１と同様の方法で求めた最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎと、切り欠き個数（溝数）ｎの関係を求めた。円弧状の切り欠きの中心は外周部として、円弧状の切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の逆送りスクリューエレメント（ＢＭＳ）については、リード長ＬｅがＬ／Ｄ＝０．２、０．２５、０．３の３条件で評価を行なった。また、円弧状は楕円から形成され、この楕円の短径／２は３ｍｍ、長径／２（切り欠きが延びる方向）は４．１ｍｍとした。評価４の結果を表２に示した。
【表２】
0005536704.tif 000011
【００８３】
表２によると、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎは、１リード長Ｌｅあたりの切り欠きの数ｎが、１３〜１５で高い値を示している。切り欠きの数ｎが多い方が、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎが高い。しかしながら、切り欠き数ｎが増加すると、スクリューエレメントの機械的強度が低下するので、１３から１５が好ましいといえる。
【００８４】
＜評価５＞
図１に示す二軸押出機（口径４７ｍｍ）において、ＰＢＴ樹脂７０質量％、ガラス繊維３０質量％の組成で、円弧状切り欠きが形成されたフライト部を有する一条のスクリューエレメントを混練部２３に使用した場合のシミュレーションを行なった。具体的には、評価１に記載の方法と同様の方法で求めた最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎと、切り欠きの深さ方向の長径との関係を示している。切欠きの中心はフライト部の外周上で、切り欠きの形状は楕円で、外周上の切欠きの短径／２は３ｍｍ、長径／２（切り欠きが延びる方向）が３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍの場合でシミュレーションを行なった。また、切り欠き数ｎを１１、上記切り欠きを有するスクリューエレメントのリード長ＬｅはＬ／Ｄ＝０．２５とした。評価５の結果を表３に示した。
【表３】
0005536704.tif 000012
【００８５】
表３によると、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎは、切り欠きの溝深さの長径／２が４〜５ｍｍで極大値を有する。口径Ｄに対して、外周上の切欠きの上記半径の範囲は０．０６４Ｄ、溝深さ方向の長径／２は、０．０８５Ｄ〜０．１１Ｄである。
【００８６】
＜評価６＞
短径の大きさを表３に示すものに変更した以外は、評価４と同様の方法で、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎと、切り欠きが形成される方向に対して垂直方向に延びる長径の関係を示した。評価６の結果を表４に示した。
【表４】
0005536704.tif 000013
【００８７】
評価６によれば、円弧状を形成する楕円の長径が、切り欠きが延びる方向に対して垂直方向に延びるものであっても、長径が大きくなることで、最小剪断応力履歴値の値は大きくなることが確認された。また、評価５と評価６との比較から、上記楕円の長径は、切り欠きが延びる方向に延びる方が効果が高い。
【００８８】
＜評価７＞
円弧状を形成するものが円になった以外は、評価５と同様の方法で、最小剪断応力履歴値Ｔｍｉｎと、円の半径の関係を示した。評価７の結果を表５に示した。
【表５】
0005536704.tif 000014
【００８９】
円弧を形成するのが円の場合においても、半径が大きくなることで、最小剪断応力履歴値が大きくなることが確認された。また、評価４〜６の比較から、円弧状を形成するのが楕円よりも円の方が、最小剪断応力履歴値が大きくなることが確認された。
【００９０】
＜実施例＞
実施例においては以下の材料を用いた。
熱可塑性樹脂：ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）（メルトインデックス（ＭＩ）＝７０ｇ／１０分）
カーボンマスターバッチ
ガラス繊維束：直径が１３μｍのモノフィラメントを２２００本束ねた長さ３ｍｍのチョップドストランド
また、組成は以下の通りである。
ＰＢＴが６７．５質量％、カーボンマスターバッチが２．５質量％、ガラス繊維束が３０質量％
押出機：同方向完全噛み合い型二軸押出機ＴＥＸ４４αＩＩ（日本製鋼所製）スクリューエレメントのスクリュー口径Ｄが０．０４７ｍ
実施例の成形におけるシリンダー温度（℃）を下記表に記載した。
【表６】
0005536704.tif 000015
【００９１】
実施例で使用した具体的なスクリューパターンは、図１１に示す通りである。なお、ニーディングディスクで、各ディスクが９０°位相がずれているものをＣＫ、逆送りの１条のフライトで切り欠きのあるスクリューエレメントをＢＭＳ、順送りの１条のフライトで切り欠きのあるスクリューエレメントをＦＭＳとする。なお、外周上の切欠きの短径／２は３ｍｍ、長径／２（切り欠きが延びる方向）は、４．１５ｍｍである。
比較例１：図１１（ａ）に示すスクリューは混練部（Ｃ８）が長さ２．５Ｄの９０°位相の直交ニーディングディスク
実施例１：図１１（ｂ）に示すスクリューは混練部（Ｃ８）が長さ２．５Ｄの外周に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の順送りスクリューエレメントＦＭＳ
実施例２：図１１（ｃ）に示すスクリューは混練部（Ｃ８）が長さ３．０Ｄの外周に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の順送りスクリューエレメントＦＭＳ
実施例３：図１１（ｄ）に示すスクリューは混練部（Ｃ８）の長さが３．０Ｄであり、外周に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の逆送りスクリューエレメントＢＭＳと順送りスクリューエレメントＦＭＳの組み合わせで、ＦＭＳ１Ｄの次にＢＭＳ１Ｄ、その次にＦＭＳを配置
【００９２】
次いで、実験による未解繊ペレット数の導出について説明する。ＰＢＴを二軸押出機に供給した後、ガラスのチョップドストランドを二軸押出機に供給した。下記表７に示す押出条件で、混練混合した後、ダイからガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を押出し、溶融した樹脂組成をダイから引取りストランドにして、水槽でストランドを冷却固化して、カッターで、ストランドを３ｍｍの長さに切断してペレットを作成した。ペレットを１０ｋｇ採取し、黒色のペレットの中のガラス未解繊（銀色の凝集塊）を目視にて探し、未解繊ガラス繊維を含んだペレットの個数を数えた。上記ペレットの個数を以下の表７に示した。
【表７】
0005536704.tif 000016
【００９３】
本実施例では、スクリュー口径Φ＝４７ｍｍの二軸押出機を使用しているが、このサイズで、Ｑ＝６５０ｋｇ／ｈの吐出は、従来にはなく非常に高いものである。このため、従来から一般的に使用されてきた図１１（ａ）のスクリューでは、未解繊ガラス繊維束を含むペレット数が多量に発生している。これに対して実施例１〜３においては、未解繊ガラス繊維束を含むペレットがほとんど発生していない。
【００９４】
図１１（ａ）のスクリューでは、９０°位相の直交ニーディングディスクＣＫを使用したが、これを外周に切り欠きが形成されたフライト部を有する一条の順送りスクリューエレメントＦＭＳに変更し、混練部の長さを３．０Ｄにすると、未解繊ガラス繊維束を含むペレットは発生しない。しかし、さらに吐出量を増加すると、未解繊ガラス繊維束を含むペレットが発生する。図１１（ｄ）に示すスクリューパターンは、混練部は、ＦＭＳ１Ｄ、ＢＭＳ１Ｄ、ＦＭＳ１Ｄの組み合わせである。混練部に逆送りと順送りの切り欠きエレメントを組み合わせることで、未解繊ガラス繊維束を含むペレット発生はさらに削減される。
【符号の説明】
【００９５】
１        シリンダー
１０      ホッパ
１１      フィード口
１２      真空ベント
２        スクリュー
２０      供給部
２１      可塑化部
２２      搬送部
２３      混練部
３        ダイ
４        一条の順送りスクリューエレメント
４０      フライト部
４１      切り欠き
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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