(57)【要約】【課題】ガラス繊維含有樹脂成形材料中の残存ガラス繊維を所定の繊維長に調製できるとともに、ガラス繊維含有樹脂成形材料を生産性良く製造することができるガラス繊維含有樹脂成形材料の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス繊維と樹脂との混合物をロール混練機で混練しつつガラス繊維を所定の繊維長に調製してガラス繊維含有樹脂成形材料を製造する方法であって、ガラス繊維の繊維長の調製はロール混練機のロール間ピッチを調整しておこなうこととする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維と樹脂との混合物をロール混練機で混練しつつガラス繊維を所定の繊維長に調製してガラス繊維含有樹脂成形材料を製造する方法であって、ガラス繊維の繊維長の調製はロール混練機のロール間ピッチを調整しておこなうことを特徴とするガラス繊維含有樹脂成形材料の製造方法。
【請求項２】
ロール間ピッチを０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲で調整することを特徴とする請求項１に記載のガラス繊維含有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、ガラス繊維含有樹脂成形材料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス繊維含有樹脂成形材料は、耐熱性、機械的強度などの性能が優れ、金属部品の樹脂化や電気絶縁性を必要とした耐熱レベルの高い素材として注目されている。耐熱性、機械的強度などの性能はガラス繊維の繊維長が大きく影響することから、目的とする性能を得るためにガラス繊維含有樹脂成形材料の残存ガラス繊維を所定の繊維長にコントロールする必要がある。
【０００３】
ガラス繊維含有樹脂成形材料は、樹脂とガラス繊維のほか、さらに必要に応じて硬化剤、着色剤、無機充填材などの配合材料を添加して混合し、ロール混練機、加圧ニーダーや高速ミキサー（ヘンシェル）などで混練される。特にロール混練機は、比較的高分散しやすく、かつ、製造効率（生産性）が良いことから、ガラス繊維含有樹脂成形材料の製造に用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、上記ロール混練機を用いたロール混練工法は、強い混練シェアによりガラス繊維が折損し、動的機械強度（衝撃）が損なわれるという問題があった。そこでガラス繊維の折損を抑えるため、ロール混練工法では、ガラス繊維を除く成形材料を一次混練した後にガラス繊維を供給して二次混練することが知られている。あるいは別の工法として、剪断力が比較的小さい異方向回転２軸ロールを用いて樹脂成形材料を製造する方法（例えば、特許文献４参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平０８−１９９０４３号公報
【特許文献２】特開平０５−１１７４００号公報
【特許文献３】特開２００２−２８４８９０号公報
【特許文献４】特開平０７−２２７８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、いずれの方法も、ガラス繊維と樹脂成形材料のベース樹脂との濡れ密着不足（静的機械強度が劣る）に陥りやすく、かつ製造効率が著しく低下するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、ガラス繊維含有樹脂成形材料中の残存ガラス繊維を所定の繊維長に調製できるとともに、ガラス繊維含有樹脂成形材料を生産性良く製造することができるガラス繊維含有樹脂成形材料の製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガラス繊維含有樹脂成形材料の製造方法は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【０００７】
第１に、ガラス繊維と樹脂との混合物をロール混練機で混練しつつガラス繊維を所定の繊維長に調製してガラス繊維含有樹脂成形材料を製造する方法であって、ガラス繊維の繊維長の調製はロール混練機のロール間ピッチを調整しておこなうことを特徴とする。
【０００８】
第２に、上記第１のガラス繊維含有樹脂成形材料の製造方法において、ロール間ピッチを０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲で調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記第１の発明によれば、ロール間ピッチを調整することで、混練後に得られるガラス繊維含有樹脂成形材料中のガラス繊維を所定の繊維長に調製できるとともに、生産性良くガラス繊維含有樹脂成形材料を製造することができる。
【００１０】
上記第２の発明によれば、ロール間ピッチを０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲に調整することにより、ガラス繊維と樹脂との密着性を向上させ、しかもより一層生産性良くガラス繊維含有樹脂成形材料を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、混練時におけるロール混練機の前ロールと後ロールとのロール間ピッチが、混練後に得られるガラス繊維含有樹脂成形材料の残存ガラス繊維の繊維長に影響を及ぼしているとの知見にもとづくものであり、さらにロール間ピッチと残存ガラス繊維の繊維長との関係を明らかにした上で実現している。
【００１２】
すなわち、本発明は、ガラス繊維と樹脂との混合物をロール混練機で混練するにあたり、ロール混練機のロール間ピッチを調整し、ガラス繊維を所定の繊維長に調製してガラス繊維含有樹脂成形材料を製造することを特徴としている。
【００１３】
本発明で使用するロール混練機は、前ロールと後ロールとのロール間ピッチが調整可能であれば、一般的に樹脂成形材料の混練用として用いられているものであってよく、ロール径やロール回転速度などは特に制限されるものではない。
【００１４】
本発明におけるガラス繊維含有樹脂成形材料は、ガラス繊維と樹脂との混合物を混練して製造されものであり、ガラス繊維としては、一般的に樹脂成形材料用として用いられるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、Ｅガラスからなるチョップドストランドを用いることができる。ガラス繊維の平均繊維径および平均繊維長については、例えば、平均繊維径９〜１３μｍ、平均繊維長１〜６ｍｍの範囲が好適である。樹脂としては、好適にはフェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を例示することができる。
【００１５】
樹脂とガラス繊維の配合比率は、例えば、ガラス繊維含有樹脂成形材料全体に対して、樹脂２０〜６０ｗｔ％、ガラス繊維２０〜７０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。また、ガラス繊維と樹脂との混合物には、硬化剤、着色剤、無機充填材などが配合されていてもよい。
【００１６】
本発明は、ガラス繊維含有樹脂成形材料中の残存ガラス繊維を所定の繊維長とするためにロール間ピッチを調整している。そのピッチの範囲は、使用するガラス繊維によっても異なるが、例えば０．５〜３．０ｍｍの範囲に調整することが好ましい。０．５ｍｍ未満の場合には、混練時に混練物がロール間に食込み難くなって、製造（生産）性が著しく悪化するおそれがあるため好ましくない。３．０ｍｍを超える場合には、本来ロール間で作用する混練シェアが低下し、混練を進める途上で混練物がロールから剥がれ落ちるなど製造（生産）性が悪化するおそれがあるので好ましくない。そして、本発明は、後述する実施例のように、例えば、繊維長３ｍｍのガラス繊維を用いてロール間ピッチを０．５ｍｍに設定して混練したときは、残存ガラス繊維の平均繊維長が約１２０μｍのガラス繊維含有樹脂成形材料を得ることができる。また、ロール間ピッチを１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍに設定したときはぞれぞれ残存ガラス繊維の平均繊維長が約１４０μｍ、１８０μｍ、２００μｍ、２４０μｍ、２８０μｍのガラス繊維含有樹脂成形材料を得ることができる。これらの結果から、ロール間ピッチが小さくなるにつれて、残存ガラス繊維の平均繊維長が小さくなる傾向にあることがわかる。そして、残存ガラス繊維の平均繊維長が約１２０μｍのガラス繊維含有樹脂成形材料は、その動的（衝撃）機械強度が他のガラス繊維含有樹脂成形材料と比較して小さくなる傾向にあり、残存ガラス繊維の平均繊維長が約２８０μｍのガラス繊維含有樹脂成形材料は、ロール間のピッチ拡大による混練シェア低下により、ガラス繊維と樹脂との濡れ（界面密着）が低下する影響を受け、静的機械強度の低下や耐湿性劣化を引き起こす傾向にあることから、ガラス繊維含有樹脂成形材料の特性を考慮すると、例えば、ロール間ピッチを１．０〜２．５ｍｍの範囲にして混練することが好適である。
【実施例】
【００１７】
＜実施例１〜８、参考例１〜３＞
表１に示す配合量のガラス繊維（チョップドストランド）と、フェノール樹脂構成物またはメラミン樹脂構成物を１分間混合し、この混合物を２軸ロール混練機（テスト用ロール機；関西ロール社製  ８”×Ｌ２０”両無段ロール機、前ロール：２０ｒｐｍ／１００℃、後ロール：１７ｒｐｍ／１３０℃一定）で表１に示すロール間ピッチおよび混練回数で混練した。得られた混練物を冷却粉砕し、これを造粒してガラス繊維含有樹脂成形材料を得た。
【００１８】
なお、ガラス繊維（チョップドストランド）、フェノール樹脂構成物およびメラミン樹脂構成物は以下のものを用いた。
ガラス繊維（チョップドストランド）：ＮＳＧベトロテックス社製ＲＥＳ０３−ＢＭ３８；５５ｗｔ％（平均繊維長３ｍｍ、平均繊維径１１μｍ）
フェノール樹脂構成物：群栄化学工業社製フェノール樹脂ＰＳＭ４３５７；３９ｗｔ％、日本化成社製ヘキサミンウロトロピン微粉；５ｗｔ％、大日化学社製ステアリン酸亜鉛ＤＷＸ−ＺＸ；１ｗｔ％
メラミン樹脂構成物：日産化学社製メラミン樹脂ＣＰ９０１２；４４ｗｔ％、フタル酸；０．３ｗｔ％、大日化学社製ステアリン酸亜鉛ＤＷＸ−ＺＸ；１ｗｔ％
以上、製造したガラス繊維含有樹脂成形材料の（１）混練性、（２）ガラス繊維含有樹脂成形材料中の残存ガラス繊維長の測定、（３）成形性、（４）強度評価、（５）物理的性能評価について調べた。各評価方法の詳細は以下の通りである。
（１）混練性：ガラス繊維（チョップドストランド）と、フェノール樹脂構成物またはメラミン樹脂構成物との混合物を２軸ロール混練機に投入し、ロール間の食込み混練始動状態と混練途中での混練安定性とから製造性を評価した。製造性が優れていれる場合には「優」とし、良好である場合には「良」、実用上問題ないレベルを「可」とし、実用上問題があるレベルであれば「不可」とした。
（２）ガラス繊維含有樹脂成形材料中の残存ガラス繊維長の測定：ガラス繊維含有樹脂成形材料を電気炉で６００℃×５ｈの条件で処理した後、残渣中に残存するガラス繊維の繊維長を顕微鏡で拡大観察し測定した。Ｎ＝１００のガラス繊維の繊維長の平均値を引用した。
（３）成形性：押出し式流れ性試験〔ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１〕（４５ｇ／１６０℃／１８．４ＭＰａ）
（４）強度評価：1)シャルピー衝撃強さ〔ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１〕と、2)曲げ強さ〔ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１〕を測定した。
（５）物理的性能評価：吸水率〔ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１〕を２４ｈ浸水処理前後の重量変化率で測定した。
【００１９】
なお、上記（４）の評価については、ガラス繊維含有樹脂成形材料を以下の条件で成形した試験片を用いた。
金型：５０×３ｍｍ形状のＪＩＳ試験片（圧縮成形）
成形条件：金型温度＝１７０℃、硬化時間＝９０秒
成形圧力＝３０ＭＰａ
評価結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
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また、実施例１〜８における上記（２）ガラス繊維含有樹脂成形材料中の残存ガラス繊維長を測定したロール間ピッチと混練後ガラス繊維長の関係を図１に示す。
【００２１】
表１の結果より、実施例１〜８では、ロール間ピッチを調整することで、混練後に得られるガラス繊維含有樹脂成形材料中の残存ガラス繊維を所定の繊維長に調製できるとともに、混練性も問題なくガラス繊維含有樹脂成形材料を生産性良く製造できることが確認された。また、製造したガラス繊維含有樹脂成形材料の成形性やその成形品の強度や物理的性能についても問題ないことが確認された。特に実施例２〜５、７，８ではロール間ピッチを１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲とすることで、平均ガラス繊維長１４０μｍ〜２４０μｍのガラス繊維を調製することができ、その混練性、成形性、成形品の強度および物理的性能が良好であることが確認できた。
【００２２】
参考例１では、ロール間ピッチを０．３ｍｍに、参考例２，３ではそれぞれ３．５ｍｍとして実施したが、いずれの場合もロール間への食込みや剥れにより、混練性が十分でなかった。このため、これらのガラス繊維含有樹脂成形材料については各種評価を実施せず、参考例とした。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ロール間ピッチと混練後ガラス繊維長の関係を示した図である。
【図１】
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