(57)【要約】  【課題】  毛羽が少なく取扱い性に優れた芯−鞘型の長繊維ペレットを得る方法および毛羽が少なく取扱い性に優れた芯−鞘型の長繊維ペレットを提供すること。  【解決手段】  強化繊維束［Ａ］、または、該強化繊維束［Ａ］にＪＩＳ  Ｋ７１９９規格〔溶融温度：軟化温度（または融点）＋３０℃、剪断速度：１０３ｓ−１〕に基づく溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓの範囲である熱可塑性重合体［Ｃ］を含浸した熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］が被覆されてなる芯−鞘型の長繊維ペレットの製造方法であって、［Ａ］、または、［ＡＣ］に溶融した熱可塑性樹脂［Ｂ］を付与、被覆し、５〜５０ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）の条件で除熱した後、３〜２０ｍｍの範囲の長さに切断することを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維束［Ａ］、または、該強化繊維束［Ａ］にＪＩＳ  Ｋ７１９９規格〔溶融温度：軟化温度（または融点）＋３０℃、剪断速度：１０３ｓ−１〕に基づく溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓの範囲である熱可塑性重合体［Ｃ］を含浸した熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］が被覆されてなる芯−鞘型の長繊維ペレットの製造方法であって、［Ａ］、または、［ＡＣ］に溶融した熱可塑性樹脂［Ｂ］を付与、被覆し、５〜５０ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）の条件で除熱した後、３〜２０ｍｍの範囲の長さに切断することを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項２】
切断時の熱可塑性樹脂［Ｂ］の表面温度が、該熱可塑性樹脂［Ｂ］の荷重たわみ温度（ＪＩＳ  Ｋ  ７１９１規格、荷重：１．８０ＭＰａ）より０〜１００℃高い請求項１に記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項３】
ペレットの断面において、熱可塑性樹脂［Ｂ］による被覆部分の平均厚みが平均直径の１５〜４０％の範囲とするよう熱可塑性樹脂［Ｂ］の付与量を設定する請求項１〜２のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項４】
強化繊維束［Ａ］が炭素繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項５】
強化繊維束［Ａ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］を被覆するに当たり、強化繊維束［Ａ］の単位長さ当たりの重量に対し、付与する熱可塑性樹脂［Ｂ］の重量が単位長さ当たり１．５〜１９倍量である請求項１〜４のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項６】
熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］を被覆するに当たり、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］中の強化繊維束［Ａ］の単位長さ当たりの重量に対し、熱可塑性樹脂［Ｂ］と熱可塑性重合体［Ｃ］の合計重量が単位長さ当たりの重量で１．５〜１９倍量となるように熱可塑性樹脂［Ｂ］の付与量を設定する請求項１〜４のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項７】
熱可塑性重合体［Ｃ］が、フェノールもしくはフェノールの置換基誘導体と脂肪族炭化水素との縮合によって得られ、かつ重量平均分子量が３００〜１０００の範囲の熱可塑性重合体である請求項１〜４、または６のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項８】
強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の熱可塑性樹脂［Ｂ］による被覆体（ガット）の冷却工程において、前記被覆体（ガット）を冷媒を通した箱体の上面に接触させて冷却する請求項１〜７のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項９】
強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の熱可塑性樹脂［Ｂ］による被覆体（ガット）の冷却工程において、前記被覆体（ガット）を冷風により冷却する請求項１〜７のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【請求項１０】
強化繊維束［Ａ］、または、該強化繊維束［Ａ］にＪＩＳ  Ｋ７１９９規格〔溶融温度：軟化温度（または融点）＋３０℃、剪断速度：１０３ｓ−１〕に基づく溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓの範囲である熱可塑性重合体［Ｃ］を含浸した熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の周囲を熱可塑性樹脂［Ｂ］で被覆した形態の芯−鞘型の３〜２０ｍｍの範囲の長さの長繊維ペレットであって、毛羽の含有率がペレット全体に対し０〜５０ｐｐｍである長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【請求項１１】
強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の周囲を熱可塑性樹脂［Ｂ］で被覆した形態の芯−鞘型の３〜２０ｍｍの範囲の長さの長繊維ペレットであって、ペレットの鞘部分に割れのあるペレットの含有率が、０〜１％である長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【請求項１２】
熱可塑性樹脂［Ｂ］の荷重たわみ温度（ＪＩＳ  Ｋ  ７１９１規格、荷重：１．８０ＭＰａ）が、２５℃〜３００℃の範囲である請求項１０または１１のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【請求項１３】
ペレットの断面において、熱可塑性樹脂［Ｂ］による被覆部分の平均厚みが平均直径の５〜４０％の範囲である請求項１０〜１２のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【請求項１４】
強化繊維束［Ａ］が炭素繊維であることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【請求項１５】
強化繊維の含有率が５〜４０重量％である請求項１０〜１３のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。    
【請求項１６】
熱可塑性重合体［Ｃ］が、フェノールもしくはフェノールの置換基誘導体と脂肪族炭化水素との縮合によって得られ、かつ重量平均分子量が３００〜１０００の範囲である熱可塑性重合体である請求項１０〜１５のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の機械特性や成形品外観に優れるだけでなく、芯−鞘型の長繊維ペレットの鞘部分に割れが非常に少ないため、強化繊維の毛羽発生量がごく僅かである長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法、および成形品表面への繊維毛羽の発生がなく、成形の際に成形機のホッパー部で毛羽がブリッジングを起こすことのない、取り扱い性に優れた長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の機械特性を向上させる目的でガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維を複合化させる技術が知られている。機械特性の向上には成形品中での強化繊維の繊維長が大きく寄与する。成形品中での繊維長を長くするために、ペレット中の強化繊維を長くした、いわゆる長繊維ペレットが求められている。
【０００３】
長繊維ペレットには、プルトルージョン技術を利用して強化繊維の束に樹脂を含浸させた樹脂含浸型ペレットと、ワイヤーコーティングの技術を利用して強化繊維の束を熱可塑性樹脂で被覆した芯−鞘型ペレットに大別され、芯−鞘型の長繊維ペレットは生産性に優れるという利点がある。また、芯−鞘型長繊維ペレットを成形した場合、成形品中での強化繊維の分散が悪いという課題があったが、強化繊維束に低粘度の熱可塑性重合体塗布・含浸することで、強化繊維の成形品への分散が優れ、成形品の機械特性および外観に優れる技術があった。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１０−１３８３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
芯−鞘型の長繊維ペレットは、通常のペレットより毛羽が多く、取扱い性が劣っているという問題がある。従って本発明の目的は、毛羽が少なく取扱い性に優れた芯−鞘型の長繊維ペレットを得る方法および毛羽が少なく取扱い性に優れた芯−鞘型の長繊維ペレットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、従来法による芯−鞘型の長繊維ペレットに毛羽が多い原因について、鞘が損傷しているためであろうとの考えの下に原因を検討したところ、鞘の損傷は主として製造工程中の冷却工程に原因があることを見出すとともに、冷却条件を特定の条件としたところ、従来法と比較して鞘の損傷が少なく毛羽が格段に少ない製造方法を提供できることを見出した。すなわち、本発明で用いる製造方法は、
（１）強化繊維束［Ａ］、または、該強化繊維束［Ａ］にＪＩＳ  Ｋ７１９９規格〔溶融温度：軟化温度（または融点）＋３０℃、剪断速度：１０３ｓ−１〕に基づく溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓの範囲である熱可塑性重合体［Ｃ］を含浸した熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］が被覆されてなる芯−鞘型の長繊維ペレットの製造方法であって、［Ａ］、または、［ＡＣ］に溶融した熱可塑性樹脂［Ｂ］を付与、被覆し、５〜５０ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）の条件で除熱した後、３〜２０ｍｍの範囲の長さに切断することを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【０００６】
（２）切断時の熱可塑性樹脂［Ｂ］の表面温度が、該熱可塑性樹脂［Ｂ］の荷重たわみ温度（ＪＩＳ  Ｋ  ７１９１規格、荷重：１．８０ＭＰａ）より０〜１００℃高い（１）に記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【０００７】
（３）ペレットの断面において、熱可塑性樹脂［Ｂ］による被覆部分の平均厚みが平均直径の１５〜４０％の範囲とするよう熱可塑性樹脂［Ｂ］の付与量を設定する（１）〜（２）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【０００８】
（４）強化繊維束［Ａ］が炭素繊維であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【０００９】
（５）強化繊維束［Ａ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］を被覆するに当たり、強化繊維束［Ａ］の単位長さ当たりの重量に対し、付与する熱可塑性樹脂［Ｂ］の重量が単位長さ当たり１．５〜１９倍量である（１）〜（４）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【００１０】
（６）熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］を被覆するに当たり、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］中の強化繊維束［Ａ］の単位長さ当たりの重量に対し、熱可塑性樹脂［Ｂ］と熱可塑性重合体［Ｃ］の合計重量が単位長さ当たりの重量で１．５〜１９倍量となるように熱可塑性樹脂［Ｂ］の付与量を設定する（１）〜（４）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【００１１】
（７）熱可塑性重合体［Ｃ］が、フェノールもしくはフェノールの置換基誘導体と脂肪族炭化水素との縮合によって得られ、かつ重量平均分子量が３００〜１０００の範囲の熱可塑性重合体である（１）〜（４）、または（６）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【００１２】
（８）強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の熱可塑性樹脂［Ｂ］による被覆体（ガット）の冷却工程において、前記被覆体（ガット）を冷媒を通した箱体の上面に接触させて冷却する（１）〜（７）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【００１３】
（９）強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の熱可塑性樹脂［Ｂ］による被覆体（ガット）の冷却工程において、前記被覆体（ガット）を冷風により冷却する（１）〜（７）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
【００１４】
（１０）強化繊維束［Ａ］、または、該強化繊維束［Ａ］にＪＩＳ  Ｋ７１９９規格〔溶融温度：軟化温度（または融点）＋３０℃、剪断速度：１０３ｓ−１〕に基づく溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓの範囲である熱可塑性重合体［Ｃ］を含浸した熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の周囲を熱可塑性樹脂［Ｂ］で被覆した形態の芯−鞘型の３〜２０ｍｍの範囲の長さの長繊維ペレットであって、毛羽の含有率がペレット全体に対し０〜５０ｐｐｍである長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【００１５】
（１１）強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の周囲を熱可塑性樹脂［Ｂ］で被覆した形態の芯−鞘型の３〜２０ｍｍの範囲の長さの長繊維ペレットであって、ペレットの鞘部分に割れのあるペレットの含有率が、０〜１％である長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【００１６】
（１２）熱可塑性樹脂［Ｂ］の荷重たわみ温度（ＪＩＳ  Ｋ  ７１９１規格、荷重：１．８０ＭＰａ）が、２５℃〜３００℃の範囲である（１０）または（１１）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【００１７】
（１３）ペレットの断面において、熱可塑性樹脂［Ｂ］による被覆部分の平均厚みが平均直径の５〜４０％の範囲である（１０）〜（１２）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【００１８】
（１４）強化繊維束［Ａ］が炭素繊維であることを特徴とする（１０）〜（１３）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【００１９】
（１５）強化繊維の含有率が５〜４０重量％である（１０）〜（１３）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。    
【００２０】
（１６）熱可塑性重合体［Ｃ］が、フェノールもしくはフェノールの置換基誘導体と脂肪族炭化水素との縮合によって得られ、かつ重量平均分子量が３００〜１０００の範囲である熱可塑性重合体である（１０）〜（１５）のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、強化繊維の毛羽の発生が非常に少ない芯−鞘型の長繊維ペレットを得ることができ、その結果、成形時のトラブルが無く、外観良好で機械特性に優れた成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明についてさらに詳しく述べる。本発明の芯−鞘型長繊維ペレットの製造方法は、強化繊維束［Ａ］、または、該強化繊維束［Ａ］にＪＩＳ  Ｋ７１９９規格〔溶融温度：軟化温度（または融点）＋３０℃、剪断速度：１０３ｓ−１〕に基づく溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓの範囲である熱可塑性重合体［Ｃ］を含浸した熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］が被覆されてなる芯−鞘型の長繊維ペレットの製造方法であって、［Ａ］、または、［ＡＣ］に溶融した熱可塑性樹脂［Ｂ］を付与、被覆し、５〜５０ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）の条件で除熱した後、３〜２０ｍｍの範囲の長さに切断することを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法である。
【００２３】
ここで使用する強化繊維束［Ａ］としては、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維やガラス繊維にニッケルや銅などの金属を被覆した金属被覆繊維等のロービング、ヤーン等の連続繊維が使用できるが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、これらの繊維は、公知の表面処理剤（集束剤）で処理されていても良い。好ましい強化繊維としては、成形品の機械特性と軽量性のバランスから炭素繊維が好ましい。
【００２４】
また、強化繊維束［Ａ］に代えて熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］を用いることも可能である。熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］は、強化繊維束［Ａ］にＪＩＳ  Ｋ７１９９規格〔溶融温度：軟化温度（または融点）＋３０℃、剪断速度：１０３ｓ−１〕に基づく溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓの範囲である熱可塑性重合体［Ｃ］を、含浸して作成する。強化繊維束［Ａ］に熱可塑性重合体［Ｃ］を含浸するのは、同一ライン中で熱可塑性樹脂［Ｂ］を被覆する工程の前に設定しても良いし、別の装置で予め強化繊維束［Ａ］に熱可塑性重合体［Ｃ］を含浸し巻き上げたものを作成しこれを用いても良い。
【００２５】
熱可塑性樹脂［Ｂ］は、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、液晶性ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂から選ぶことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。好ましい樹脂としては、成形品の強度および、成形性の点から、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。
【００２６】
このような強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］を被覆して芯−鞘型の長繊維ペレットとする製造方法において、熱可塑性樹脂［Ｂ］の被覆方法は、特に限定はされないが、押出機の先端に取り付けた電線被覆用のコーティングダイの中に連続した強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］を通し、熱可塑性樹脂［Ｂ］を押出被覆することが好ましい。以降、前記熱可塑性樹脂［Ｂ］を被覆した後、切断前の電線状の熱可塑性樹脂による被覆体を、「ガット」と記載する。
【００２７】
上記の強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］に熱硬化性樹脂［Ｂ］を被覆して得たガットは、後述の如く除熱した後、３〜２０ｍｍの長さに切断し、ペレットとする。切断方法は特に限定されず、例えば、ストランドカッターで切断することができる。
【００２８】
本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法では、熱可塑性樹脂［Ｂ］を付与、被覆後の冷却条件が、５〜５０ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）である必要がある。除熱条件が５ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）未満であると、被覆樹脂が高温のまま切断されることになるために、ガットを切断する際、高温の樹脂で切断後のペレットがカッターの刃に付着しペレットの２度切りが生じる。２度切りが生じると、毛羽発生の原因となる。また、除熱条件が５０ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）より高くなると、被覆樹脂が冷えすぎて固くなり、ガットを切断する際に被覆部分が割れて毛羽が発生する。
【００２９】
切断時のガットの被覆樹脂の表面温度は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１９１規格（荷重：１．８０ＭＰａ）に規定の方法で測定された、該熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度より、０〜１００℃高いことが好ましい。この温度領域で切断することで、ガットを切断する際被覆部分が割れて毛羽が発生したり、ガットを切断する際にペレットがカッターに付着したペレットの２度切りが起こったりすることをより効果的に防止することができるためである。
【００３０】
ガットを冷却する方法は、特に限定されるものでなく、いかなる技術を用いても良いが、好ましくは、冷媒を通した箱体の上面にガットを接触させて冷却する方法、冷風をガットに吹き付けて冷却する方法、およびこれらを組み合わせた方法が挙げられる。これらの冷却方法は、除熱条件の制御が容易である上に、乾燥したペレットが得られるという利点がある。
【００３１】
また、本発明の芯−鞘型長繊維ペレットは、強化繊維束［Ａ］、または、該強化繊維束［Ａ］にＪＩＳ  Ｋ７１９９規格〔溶融温度：軟化温度（または融点）＋３０℃、剪断速度：１０３ｓ−１〕に基づく溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓの範囲である熱可塑性重合体［Ｃ］を含浸した熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の周囲を熱可塑性樹脂［Ｂ］で被覆した形態の芯−鞘型の３〜２０ｍｍの範囲の長さの長繊維ペレットであって、毛羽の含有率がペレット全体に対し０〜５０ｐｐｍであることを特徴とする。毛羽の含有率がペレット全体に対し５０ｐｐｍを超えて存在しないことにより、成形時に、成形機のホッパー部で毛羽のブリッジングを起こすことがなく、成形時の取り扱い性に優れるとともに、成形品表面に繊維毛羽の発生することが無く外観が良好な成形品が得られる。また、本発明の芯−鞘型長繊維ペレットは、強化繊維束［Ａ］、または、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］の周囲を熱可塑性樹脂［Ｂ］で被覆した形態の芯−鞘型の３〜２０ｍｍの範囲の長さの長繊維ペレットであって、ペレットの鞘部分に割れのあるペレットの含有率が、０〜１％であることを特徴とする。ペレットの鞘部分に割れのあるペレットの含有率が、０〜１％であることにより、運搬時等の振動や外力により鞘が破損し、毛羽の発生が防止されることから、初期の毛羽が少ない利点が、輸送等により低下することが防げるという他にはない特長がある。これらの特長は本発明の製法を用いることにより得られる。
【００３２】
また、得られるペレットの断面において、熱可塑性樹脂［Ｂ］で被覆した部分の平均厚みが平均直径の１５〜４０％の範囲であることが好ましく、該範囲となるように熱可塑性樹脂［Ｂ］の付着量を設定することが好ましい。付着量は、熱可塑性樹脂［Ｂ］の供給量とライン速度により調節する。一般に被覆樹脂の平均厚みを、厚くするということは強化繊維量が相対的に低下することにつながるため、得られる成形品の機械特性向上の効果が小さくなる方向である。一方、被覆樹脂の平均厚みを、薄くすると得られる成形品の機械特性向上の効果上がるがガット切断時にペレットが割れ易い方向となる。かかる観点から、上記範囲となるように熱可塑性樹脂［Ｂ］の付着量を設定、調節することが好ましい。
【００３３】
強化繊維の含有率は特に限定されるものでないが、得られる成形品の機械特性が高く、成形時の条件設定の自由度が高いことから強化繊維の含有率は、５〜４０重量％が好ましい。
【００３４】
かかる繊維含有率のペレットを得るために、強化繊維束［Ａ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］を被覆する場合には、強化繊維束［Ａ］の単位長さ当たりの重量に対し、付与する熱可塑性樹脂［Ｂ］の重量を単位長さ当たり１．５〜１９倍量に設定し、付与量を調節すればよい。また、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］に熱可塑性樹脂［Ｂ］を被覆する場合には、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］中の強化繊維束［Ａ］の単位長さ当たりの重量に対し、熱可塑性樹脂［Ｂ］と熱可塑性重合体［Ｃ］の合計重量が単位長さ当たりの重量で１．５〜１９倍量となるように熱可塑性樹脂［Ｂ］の付与量を設定し調節すればよい。
【００３５】
次に、本発明に用いられる樹脂系材料、すなわち、熱可塑性樹脂［Ｂ］、および熱可塑性重合体［Ｃ］について詳細に説明する。
【００３６】
熱可塑性樹脂［Ｂ］は、前述の通り、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、液晶性ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂から選ぶことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。好ましい樹脂としては、成形品の強度および、成形性の点から、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。
【００３７】
これらの熱可塑性樹脂は単独でも、混合物でも、共重合体であってもよい。また、混合物の場合は相溶化剤を併用してもよい。さらにまた難燃剤として臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤、赤リン等を加えてもよい。さらに、リン酸エステルやカーボンブラックを配合してもよい。
【００３８】
さらに、良好な成形品特性、機械特性を得ることを目的として、種々の添加剤を加える場合もある。添加剤としては、炭酸カルシウム、シリカ、カオリン、クレー、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、アルミナ、水酸化マグネシウムのような無定形フィラー、タルク、マイカ、あるいはガラスフレークなどの板状フィラー、ワラステナイト、チタン酸カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、セピオライト、ゾノトライト、あるいはホウ酸アルミニウムなどの針状フィラー、金属粉、金属フレーク、カーボンブラックなどの導電性フィラーなどが用いられる。これら添加剤は単体もしくは複数の組み合わせで使用してもよいし、その表面に炭素被覆またはシランカップリング処理等を施したものを単体もしくは複数の組み合わせとして使用してもよい。
【００３９】
また、前述のように強化繊維束［Ａ］に代えて熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］を用いることも成形性の良い材料が得られることから好ましい。、熱可塑性重合体含浸強化繊維束［ＡＣ］は、強化繊維束［Ａ］にＪＩＳ  Ｋ７１９９規格〔溶融温度：軟化温度（または融点）＋３０℃、剪断速度：１０３ｓ−１〕に基づく溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓの範囲である熱可塑性重合体［Ｃ］を、含浸して得られる。
【００４０】
これを熱可塑性樹脂［Ｂ］で被覆し得られたペレットでは、熱可塑性重合体［Ｃ］が強化繊維束［Ａ］の繊維間に存在することで、成形の際に熱可塑性樹脂中への強化繊維の分散がよくなり、機械特性及び外観に優れた成形品が得られる。
【００４１】
好ましい熱可塑性重合体［Ｃ］としては、フェノールもしくはフェノールの置換基誘導体と、脂肪族炭化水素との縮合によって得られる熱可塑性重合体が挙げられる。縮合反応は、強酸もしくはルイス酸の存在化に行うことができる。フェノールの置換基誘導体としては、フェノールのベンゼン核上に、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基より選ばれる置換基を１〜３個有するものが好ましく用いられる。その具体例としては、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ｔ−ブチルフェノール、ノニルフェノール、３，４，５−トリメチルフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、クロロクレゾール、ヒドロキノン、レゾルシノール、オルシノール等が挙げられる。特に好ましくはフェノールおよびクレゾールが挙げられる。脂肪族炭化水素は二重結合を２個有する脂肪族炭化水素であり、環状構造を有してもよい。環状構造を持たない例としては、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、ヘキサジエンなどが挙げられる。環状構造を有する例としては、単環性の化合物としては、シクロヘキサジエン、ビニルシクロヘキセン、シクロヘプタジエン、シクロオクタジエン、Ｃ１０Ｈ１６の分子式で表される単環式モノテルペン（ジペンテン、リモネン、テルピノレン、テルピネン、フェランドレン）など、二環性の化合物としては、２，５−ノルボルナジエン、テトラヒドロインデン、Ｃ１５Ｈ２４の分子式で表される二環式セスキテルペン（カジネン、セリネン、カリオフィレンなど）など、三環性の化合物としてジシクロペンタジエンなどが挙げられる。これらの中で特に好ましいのは、Ｃ１０Ｈ１６の分子式で表される単環式モノテルペンが挙げられる。より好ましい熱可塑性重合体［Ｃ］としては、フェノールもしくはフェノールの置換基誘導体と、Ｃ１０Ｈ１６の分子式で表される単環式モノテルペンとの縮合物で、かつ重量平均分子量が３００〜１０００の範囲の熱可塑性重合体である。
【００４２】
また、本発明の製造方法によって得られる長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、各種の熱可塑性樹脂、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、液晶性ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいはそれらの変性物やエラストマー類を配合することにより、成形用樹脂ペレットとして性能をさらに改良することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
実施例、比較例に使用した熱可塑性樹脂と熱可塑性重合体の評価項目、およびその方法、および実施例、比較例で得られた長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの評価項目およびその方法を以下に示す。
【００４５】
（ａ）熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度
荷重たわみ温度試験片の作成条件
射出成形機：（株）名機製作所製  Ｍ５０ＡＩＩ−ＳＪ
金型：テストピース  セット取り金型
シリンダ温度：２５０℃
金型温度：８０℃
スクリュー背圧：５ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇ
スクリュー回転数：１００ｒｐｍ
上記の条件で長さ８０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ４ｍｍの試験片を作成し測定に供した。荷重たわみ温度の測定はＪＩＳ  Ｋ  ７１９１規格に準拠し荷重：１．８０ＭＰａ、昇温速度２℃／ｍｉｎの条件で測定を行い、試験片のたわみ量が０．３４ｍｍになるときの温度を荷重たわみ温度とした。
【００４６】
（ｂ）熱可塑性重合体の溶融粘度
ＪＩＳ  Ｋ  ７１９９規格に準拠した測定方法にて評価した。キャピラリーレオメータ  （キャピラリーノズル径０．５ｍｍ）に、粉砕した熱可塑性重合体をシリンダーに入れ、１８０℃（軟化温度＋３０℃の温度）で５分間予熱した後、剪断速度１０３ｓ−１で溶融粘度を測定した。
【００４７】
（ｃ）冷却工程での除熱率の測定
押出機のノズルから出た直後のガット表面温度Ｔ１［℃］と、冷却工程を通過してストランドカッターに入る直前のガット表面温度Ｔ２［℃］とを測定し、下式より除熱率を算出した。
【００４８】
除熱率［ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）］＝Ｃｐ×（Ｔ１−Ｔ２）／ｔ
ここで、Ｃｐおよびｔは以下の通りである。  
【００４９】
Ｃｐ：被覆樹脂の比熱容量［ｋＪ／（ｋｇ・℃）］
ｔ：ガットが押出機のノズルを出てからストランドカッターに入るまでに要する時間［ｓ］（＝ノズル出口〜カッター入口間距離／ガット引取速度）
（ｄ）ペレット中の毛羽含有率、および割れのあるペレット含有率の測定
１時間毎に５回、ペレット約２００ｇを採取し正確な重量を測定した。その後、採取したペレット中に含まれていた毛羽量、および割れのあるペレットの重量を測定し、それぞれを全体の重量で除して含有率とした。
【００５０】
次に、実施例・比較例で使用した原料を以下に示す。
【００５１】
強化繊維：東レ（株）製  “トレカ”Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ−５０Ｃ、
単繊維径７μｍ
熱可塑性樹脂Ｉ  ：非強化ポリアミド６樹脂
荷重たわみ温度：６５℃、比熱：１．９
熱可塑性樹脂ＩＩ：フィラー強化ポリアミド６樹脂（ワラステナイト１５％含有）、
荷重たわみ温度：１０１℃、比熱：１．７
熱可塑性重合体  ：ヤスハラケミカル（株）製  テルペンフェノール樹脂  Ｋ１４０
軟化温度  １５０℃、重量平均分子量  ７９０
溶融粘度  ３．５Ｐａ・ｓ（１８０℃、剪断速度１０３ｓ−１）
実施例、比較例に用いた長繊維ペレット製造装置の概略を図１に示す。
【００５２】
［実施例１］
２００℃に加熱されたロール上にテルペンフェノール樹脂（Ｋ１４０）を加熱溶融し、一定した厚みの液体被膜を形成させた。このロール上を連続した炭素繊維束を接触させながら１５ｍ／分の速度で通過させて、炭素繊維束の単位長さあたりに一定量のテルペンフェノール樹脂を付着させた。
【００５３】
テルペンフェノール樹脂を付着させた炭素繊維束を、２１０℃に加熱されベアリングで自由に回転する一直線上に配置された１０本のロールの上下を交互に通過させ、テルペンフェノール樹脂を炭素繊維束の内部にまで含浸させ、炭素繊維とテルペンフェノール樹脂よりなる連続した複合体を形成した。
【００５４】
この連続した複合体を、直径５０ｍｍの単軸押出機の先端に設置された電線被覆法用のコーティングダイ中に通し、押出機からダイ中に２４０℃で溶融させた非強化ポリアミド６樹脂（熱可塑性樹脂Ｉ）を吐出させて、炭素繊維の含有率が３０重量％になるように複合体の周囲を被覆して電線状のガットにした。このガットを、冷却水を循環させた箱形の冷却装置の上部に接触させながら冷却した後、ストランドカッターで７ｍｍの長さにカットし、芯−鞘型の長繊維ペレットを得た。
【００５５】
冷却工程の除熱率は１０．７ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）であり、切断時のガットの表面温度は１２５℃であった。
【００５６】
［実施例２］
ガットの引取速度を２７ｍ／分に変更した以外は、実施例１と同様に行った。
【００５７】
冷却工程の除熱率は１７．４ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）であり、切断時のガットの表面温度は１３６℃であった。
【００５８】
［実施例３］
ガットの冷却装置を、冷風を吹き付けて冷却させる装置に変更した以外は実施例１と同様に行った。冷却工程の除熱率は８．３ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）であり、切断時のガットの表面温度は１５０℃であった。
【００５９】
［実施例４］
熱可塑性樹脂はフィラー強化ポリアミド６樹脂（熱可塑性樹脂ＩＩ）を使用し、２５０℃で溶融させて、炭素繊維含有率が２５重量％になるように樹脂を被覆させた以外は、実施例１と同様に行った。冷却工程の除熱率は９．９ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）であり、切断時のガットの表面温度は１２８℃であった。
【００６０】
［比較例１］
ガットの冷却装置を、ガットを水槽中で冷却水に直接接触させて冷却する装置に変更し、ガットの引取速度を２７ｍ／分に変更した以外は、実施例１と同様に行った。
【００６１】
冷却工程の除熱率は６１．２ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）であり、切断時のガットの表面温度は５６℃であった。
【００６２】
［比較例２］
ガットの冷却装置を全て除外し、ガットを強制的に冷却しないようにした以外は、実施例１と同様に行った。
【００６３】
冷却工程の除熱率は４．０ｋＪ／（ｋｇ・ｓ）であり、切断時のガットの表面温度は１９５℃であった。
【００６４】
【表１】
2006175787.tif 000003
【００６５】
表１のより、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造法により製造した長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット（実施例１〜４）は、いずれも毛羽および鞘部分の割れたペレットの含有率が０のペレットが得られた（総合評価：○）。
【００６６】
これに対し、除熱率が高いもの（比較例１）、および除熱率が低いもの（比較例２）では毛羽および鞘部分の割れたペレットの含有率が多くなる。（総合評価：×）。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造法を用いれば、強化繊維の毛羽の発生が非常に少ない芯−鞘型の長繊維ペレットを得ることができ、その結果、成形時のトラブルが無く、外観良好で機械特性に優れた成形品を得られ、パソコン、ＯＡ機器、ＡＶ機器、家電製品、玩具用品などの電気・電子機器の部品や筐体に広く利用することができるが、その応用範囲は、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】芯−鞘型長繊維ペレット製造装置の概略図である。
【図２】実施例１に使用した冷却装置の概略図である。
【図３】比較例１に使用した冷却装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６９】
１：強化繊維束（実施例、比較例では炭素繊維束を使用）
２：熱可塑性重合体の含浸部
３：熱可塑性重合体が含浸された強化繊維束
４：押出機
５：樹脂被覆用のコーティングダイ
６：ガット
７：冷却装置
８：ストランドカッター（ガット引取装置含む）
９：芯−鞘型長繊維ペレット
１０：ローラーガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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