(57)【要約】  【課題】  長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料と、熱可塑性樹脂（希釈樹脂）と、その他の成形品用副材料とをドライブレンドした際、分級が生じにくく、成形品の製造時においてホッパー詰まりの原因となる該成形材料の割れが極めて生じにくい長繊維強化熱可塑性成形材料の製造方法を提供する  【解決手段】  複数本の補強用繊維を並列させて熱可塑性樹脂を含浸させる含浸工程と、こうして得られた長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドを回転式の切断刃を有する切断装置で切断するカッティング工程とを有する長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法であって、前記カッティング工程において、前記長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドの温度を、５０℃〜（前記熱可塑性樹脂の融点−１０℃）に調整し、前記回転式の切断刃の周速を２００ｍ／分以下として、切断片長（Ｌ）３〜６ｍｍに切断する。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の補強用繊維を並列させて熱可塑性樹脂を含浸させる含浸工程と、こうして得られた長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドを回転式の切断刃を有する切断装置で切断するカッティング工程とを有する長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法であって、
前記カッティング工程において、前記長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドの温度を、５０℃〜（前記熱可塑性樹脂の融点−１０℃）に調整し、前記回転式の切断刃の周速を２００ｍ／分以下として、切断片長（Ｌ）３〜６ｍｍに切断することを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法。
【請求項２】
前記長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドの平均径（Ｄ）と、切断片長（Ｌ）との比率（Ｌ／Ｄ）が１〜１２である請求項１に記載の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、機械的強度に優れ、かつ、外観のよい成形品を得るために用いる長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、連続強化繊維に、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として含浸させて、これをペレットとした長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料が知られている。長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法としては、マトリックス樹脂原料を押出機にて可塑化し溶融させ、溶融した樹脂を含浸ダイに充填させるとともに、回巻体等から引出された強化繊維束を含浸ダイ中に通過させることにより、強化繊維束、すなわちフィラメントの集合体であるストランド中に樹脂を含浸させる。そして、これを含浸ダイスから引き抜いて賦形された連続強化物とし、この連続強化物をペレタイザーなどによって所定の長さに切断することにより製造されている。
【０００３】
一般的に、こうして得られた長繊維熱強化可塑性樹脂成形材料を用いて、成形品を得るにあたっては、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を、熱可塑性樹脂（希釈樹脂）と、着色材と、その他機能を付与するための成形材料などの副材料と共にドライブレンドして成形している。
【０００４】
しかしながら、通常用いられている長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料は、長さ６ｍｍ以上、太さ３ｍｍ以下の円柱状のペレット形状であり、成形品を製造する際にドライブレンドさせる上記熱可塑性樹脂（希釈樹脂）、副材料、及び他の成形用材料は、長さ又は大きさが通常３ｍｍ程度のペレット形状であるため、その大きさ、形状の違いから成形材料の分級が起き易く、成形品の均質性が損なわれ易いものであった。
【０００５】
また、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料には、そのペレットの長さと実質的に同一長さの長繊維が強化材として含有され、一般的にこの補強材としての繊維の長さが長いほど、成形時に繊維がマトリックス樹脂に分散しにくくなり、繊維同士が束なった状態となり、これにより成形品の外観が損なわれ易いと言う問題を有していた。また、成形品中には成形時に破断されずに元のペレットの長さと実質的に同一長さの繊維が残存する可能性が有り、この成形品中に残存する繊維の最大長さが長いほど、成形品の強度は向上するものの、外観が損なわれ易くなってしまう。
【０００６】
しかしながら、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の切断片長を短くすると、割れが生じやすくなってしまう。そして、そのペレットに割れなどがあると、成形品の製造時にホッパー詰まりなどを引き起こしやすくなり、生産性が損なわれかねない。
【０００７】
割れの少ないペレット状の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法として、例えば、特許文献１には、開繊工程で連続繊維束を開繊し、次いで含浸工程で前記開繊連続繊維束へ溶融樹脂を含浸させ、次いで引取工程で溶融樹脂含浸連続繊維束を引き取り、更にカッティング工程で引き取られた溶融樹脂含浸連続繊維束をカッティングしてペレット状長繊維強化樹脂構造物を製造する方法において、前記引取工程の入口における溶融樹脂含浸連続繊維束の温度を調節してそのショア硬度（Ｄ１）を３０以上とし、且つカッティング工程の入口における溶融樹脂含浸連続繊維束の温度を調節してそのショア硬度（Ｄ２）を２５〜８５の範囲とすることを特徴とするペレット状長繊維強化樹脂構造物の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平８−４７９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の方法であっても、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の切断長さを６ｍｍ以下とした場合には、依然として割れが多く発生するものであった。
【０００９】
よって、本発明は上記従来技術に鑑み、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料と、熱可塑性樹脂（希釈樹脂）と、その他の成形品用副材料とをドライブレンドした際、分級が生じにくい長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料であって、成形品の製造時においてホッパー詰まりの原因となる長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の割れが極めて生じにくい長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法は、複数本の補強用繊維を並列させて熱可塑性樹脂を含浸させる含浸工程と、こうして得られた長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドを回転式の切断刃を有する切断装置で切断するカッティング工程とを有する長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法であって、前記カッティング工程において、前記長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドの温度を、５０℃〜（前記熱可塑性樹脂の融点−１０℃）に調整し、前記回転式の切断刃の周速を２００ｍ／分以下として、切断片長（Ｌ）３〜６ｍｍに切断することを特徴とする。
【００１１】
これによれば、長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドを適度に加温され、軟化した状態で、シェアの加わり難い速度で切断するため、切断片長（Ｌ）が３〜６ｍｍの長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料であっても、極めて割れの少ないものを製造することが出来る。
【００１２】
また、前記長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドの平均径（Ｄ）と、切断片長（Ｌ）との比率（Ｌ／Ｄ）が１〜１２であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、割れの少ない切断片長（Ｌ）が３〜６ｍｍの長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を製造することができ、これにより、生産効率を低下させることなく、外観がよく、機械強度に優れた成形品を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明において用いることのできる、補強用繊維の種類としては、特に限定はなく、例えばガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、芳香族ポリアミド繊維等の高融点繊維等がいずれも使用できる。これらの補強用繊維は、通常公知の集束剤で１００〜１２０００本、好ましくは１０００〜１００００本集束させて、繊維束として用いる。これらの補強用繊維の中では、得られる長繊維強化樹脂構造物の強度や価格などを考慮すると、ガラス繊維であることが好ましい。
【００１５】
また、補強用繊維の繊維径は、６〜２３μｍのものが好ましく、より好ましくは９〜１６μｍである。
【００１６】
マトリックス樹脂としての熱可塑性樹脂は、結晶性および非晶性の両者を含み、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２等のポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド、アクリロニトリル・スチレン樹脂等のその他の熱可塑性樹脂およびこれらの組み合わせが使用できる。
【００１７】
なかでも、経済的及び汎用的という理由からポリプロピレンが最も好ましい。
【００１８】
次に本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法について説明する。
【００１９】
図１は本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造工程を示す概略図である。
【００２０】
図示しない回巻体から引き出した連続した繊維束１を含浸ダイ４に導入する。含浸ダイ４に、押出機３から溶融した熱可塑性樹脂を溶融樹脂供給経路２を介して供給し、繊維束１に熱可塑性樹脂を含浸させる。そして、熱可塑性樹脂の含浸した繊維束１を、ダイス５を通して引き出し、それによって余分な熱可塑性樹脂を除去して、所定のガラス含有率で、所定の形状に賦形された所望の長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド６が得られる。
【００２１】
この長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド６を、冷却槽７に冷却し、引き取りロール８で引き取る。引き取られた長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド６は、回転式切断刃の付いたペレタイザー９で所定の切断片長（Ｌ）に切断され、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料が得られる。
【００２２】
なお、本発明において、回転式の切断刃を有する切断装置としては、公知のペレタイザーが用いられる。このペレタイザーとしては、例えば、図２に示されるような回転式の回転刃１２と、回転刃１２の外周と接するように配置された固定刃１１、及び、長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド６を挟み込んで送り込むための送り込みロール１０を備えた方式のものなどが挙げられる。
【００２３】
本発明では、長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド６を切断する際において、該長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド６の温度を、冷却槽７で［５０℃〜（マトリックス樹脂として使用した熱可塑性樹脂の融点−１０℃）］に調整することを特徴とし、好ましくは５０〜１２０℃であり、より好ましくは６０〜１００℃である。長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド６の温度が５０℃以下の状態で切断すると、６ｍｍ以下の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を製造する際において、割れが生じやすく、また、（マトリックス樹脂として使用した熱可塑性樹脂の融点−１０℃）よりも高い温度であると、切断効率が劣り、また、ペレタイザーに軟化した熱可塑性樹脂が付着してしまう。
【００２４】
上記温度範囲であれば、適度に軟化された状態で長繊維強化熱可塑性樹脂ロッドを切断するため、切断時にシェアが加わり難く、割れの少ない割れの少ない長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を製造することができる。
【００２５】
また、本発明では、ペレタイザー９の回転式切断刃の周速を２００ｍ／分以下で長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド６の切断片長３〜６ｍｍに切断することを特徴としており、好ましくは３０〜１８０ｍ／分であり、より好ましくは５０〜１５０ｍ／分である。回転式切断刃の周速を２００ｍ／分以上で長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド６を切断すると、切断片長３〜６ｍｍとした際、割れが生じやすくなってしまう。また、生産性、溶融樹脂の劣化の観点から、前記回転式切断刃の周速は３０ｍ／分以上が好ましい。
【００２６】
なお、上記の例では、連続した繊維束１に熱可塑性樹脂を塗布または含浸する方法として、繊維束１に溶融した熱可塑性樹脂を含浸させる溶融含浸法を採用したが、その他の方法を採用することもできる。例えば、熱可塑性樹脂のエマルジョン、熱可塑性樹脂粉末を水またはその他の液体中に分散させた懸濁液、あるいは熱可塑性樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶液などを、繊維束に塗布または含浸させた後、分散媒または溶媒を除去させる方法を採用することもできる。
【００２７】
また、上記塗布または含浸させる方法としても、含浸ダイを用いる方法以外に、ロールコーターやカーテンコーターなどの方法を採用することもできる。さらに、熱可塑性樹脂粉末を繊維束に付着させた後、必要に応じて加熱溶融し、次いで冷却する方法を採用することもできる。ただし、乾燥や脱溶媒の工程が不要なことやコスト面から、溶融含浸法を採用することが好ましい。
【００２８】
このようにして得られた長繊維維強化熱可塑性樹脂成形材料は、切断片長（Ｌ）が３〜６ｍｍで、マトリックス樹脂中に繊維が実質的に同一長さでかつ同一方向に並行配列して含有しており、好ましくは線材状又はペレット状物である。繊維が実質的に同一長さでかつ同一方向に並行配列して含有されているとは、繊維の大部分が同一方向に並列してほぼ平行に配列されているが、一部の繊維は部分的に湾曲していたり、お互いに絡み合っていたりしてもよい状態を意味する。
【００２９】
長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料における繊維含有率は、特に限定されないが、本発明の効果を顕著に出すには、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料中に好ましくは３０〜７５質量％、より好ましくは４０〜７０質量％である。繊維含有率が３０質量％未満の場合には、繊維による補強効果が得られにくく、また、７５質量％を超えるとマトリックス樹脂との含浸性が劣り、また、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の比重、嵩が増し、他の材料とブレンドして成形する際に、射出成形機のホッパーで他の材料との分級が生じやすくなる。このため、成形品に含まれる原料の組成比が成形品ごとに異なる原因となるので好ましくない。
【００３０】
また、本発明において、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の切断片長（Ｌ）は３〜６ｍｍとし、より好ましくは４〜６ｍｍとする。切断片長（Ｌ）が３ｍｍ未満の場合は、成形品とした際、その補強効果が発現しにくく、一方、切断片長（Ｌ）が６ｍｍを超えると、成形品の製造時において、他の材料とブレンドして成形する際、射出成形機のホッパーで他の材料との分級が生じやすくなってしまい、原料の分散性が悪く、成形品の外観や強度が劣ってしまう。
【００３１】
本発明において、前記長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の平均径（Ｄ）は、好ましくは０．３〜３．０ｍｍであり、より好ましくは１．０〜２．６ｍｍである。平均径が０．３ｍｍ未満であると、上記成形材料の嵩密度が小さくなり、輸送供給性が劣り好ましくない。一方、平均径が３．０ｍｍを超えると、成形品の製造時において、他の材料とブレンドして成形する際、射出成形機のホッパーで他の材料との分級が生じやすくなってしまい、原料の分散性が悪く、成形品の外観や強度が劣ってしまう。
【００３２】
そして、本発明の製造方法で得られた長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の切断片長（Ｌ）と、平均径（Ｄ）との比率（以下、Ｌ／Ｄと記す。）は１〜１２であることが好ましく、より好ましくは１〜９であり、最も好ましくは１〜５．５である。Ｌ／Ｄが１以下であると、結果として平均径（Ｄ）の大きい長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料となり、割れが増加してしまい、１２以上であると、結果として細長い長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料となり、他の材料との分級が生じやすく、成形品の外観や強度が劣ってしまう。
【００３３】
なお、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料とブレンドする熱可塑性樹脂（希釈樹脂）とその他副材料の大きさ（径又は長さ）は６ｍｍ以下が好ましく、０．５〜３ｍｍであることがより好ましい。６ｍｍを大きく超えると分級が生じやすくなる。また、０．５ｍｍ以下の比較的小さな場合でも分級の発生は少ないものの、取扱い性、作業性の点で０．５ｍｍ以上が好ましい。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００３５】
［実施例１］
融点１３０℃のポリプロピレン樹脂を含浸ダイ中で２８０℃に溶融し、平均径１６μｍのガラス繊維６０００本を集束させたガラス繊維束を、前記含浸ダイ中で開繊させながらガラス繊維束に前記ポリプロピレン樹脂を含浸させ、得られたポリプロピレン樹脂ロッドを引き取り速度２０ｍ／分で含浸ダイから引き抜いた。ポリプロピレン樹脂ロッドを８０℃に水冷し、回転式切断刃の周速を９８ｍ／分で切断し、切断長（Ｌ）５ｍｍ、Ｌ／Ｄが２．３、ガラス含有率６０質量％となるペレット状の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を得た。
【００３６】
［実施例２］
ポリプロピレン樹脂ロッドを、回転式切断刃の周速を１１８ｍ／分で切断した以外は実施例１と同様にして、切断長（Ｌ）５ｍｍ、Ｌ／Ｄが２．３、ガラス含有率６０質量％となるペレット状の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を得た。
【００３７】
［比較例１］
ポリプロピレン樹脂ロッドを、回転式切断刃の周速を２６２ｍ／分で切断した以外は実施例１と同様にして、切断長（Ｌ）５ｍｍ、Ｌ／Ｄが２．３、ガラス含有率６０質量％となるペレット状の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を得た。
【００３８】
［比較例２］
ポリプロピレン樹脂ロッドを４０℃に冷却し、回転式切断刃の周速を１１８ｍ／分で切断した以外は実施例１と同様にして、切断長（Ｌ）５ｍｍ、Ｌ／Ｄが２．３、ガラス含有率６０質量％となるペレット状の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を得た。
【００３９】
［比較例３］
ポリプロピレン樹脂ロッドを８０℃に冷却し、回転式切断刃の周速を１２５ｍ／分で切断した以外は実施例１と同様にして、切断長（Ｌ）２０ｍｍ、Ｌ／Ｄが１０、ガラス含有率６０質量％となるペレット状の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を得た。
【００４０】
＜長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の評価＞
［割れ性評価］
得られた長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料から任意に１００ｇ採取し、長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料が繊維に沿って長手方向に割れ、反対側が見通せる状態となっているものの質量比を求めた。その割合が５質量％を超える場合は×、３〜５質量％は○、３質量％未満は◎とした。
【００４１】
［成形品の外観評価］
得られた長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料３３質量％と、平均粒径３ｍｍのポリプロピレンペレット６７質量％をドライブレンドしたものを射出成形機（「Ｊ１１０III」  ＪＳＷ社製）にて成形し、長さ６０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚み２ｍｍの成形品を作製し、目視により成形品の外観を評価し、繊維の束が見られる場合は×、繊維の束が見られない場合は○とした。
【００４２】
実施例１〜２及び比較例１〜３の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料について上記評価を行い、結果を表１にまとめて記す。
【００４３】
【表１】
2006103162.tif 000002
【００４４】
上記結果より、回転式切断刃の周速を２００ｍｍ／分以上で切断した比較例１、ポリプロピレン樹脂ロッドを４０℃で切断した比較例２の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料は、３〜６ｍｍの長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を製造した際、割れの発生量の多いものであった。また、長さが２０ｍｍの比較例３の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を用いて成形品を製造した際、分級が生じやすくなり、また、外観の良いものが得られなかった。
【００４５】
これに対し、ポリプロピレン樹脂ロッドの温度を、５０℃〜（使用した熱可塑性樹脂の融点−１０℃）、すなわち、５０℃〜１２０℃に調整し、回転式切断刃の周速を２００ｍｍ／分以下で切断することで、割れの極めて少ない３〜６ｍｍの長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を製造することができた。また、この長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を用いた成形品は、外観の極めてよいものが得られた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明による長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法によれば、割れの極めて少ない切断片長３〜６ｍｍの長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造工程を示す概略図である。
【図２】切断装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：繊維束
２：溶融樹脂供給経路
３：押出機
４：含浸ダイ
５：ダイス
６：長繊維強化熱可塑性樹脂ロッド
７：冷却槽
８：引き出し機
９：ペレタイザー
【図１】
2006103162.tif 000003
【図２】
2006103162.tif 000004