(57)【要約】【課題】ホットランナ成形において、長繊維を含む成形体のゲート詰まりを防止して、連続生産を可能とし、更に、表面が平滑な成形体を提供することにある。【解決手段】強化用繊維がペレットの長さ方向に実質的に平行に配列しており、円柱状、角柱状またはテープ状に賦形され、３〜１４ｍｍのいずれかの長さに切断された長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを含む材料から、ホットランナ成形により得られた長繊維強化熱可塑性樹脂成形品及びその製造を実施することによる。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化用繊維がペレットの長さ方向に実質的に平行に配列しており、円柱状、角柱状またはテープ状に賦形され、３〜１４ｍｍのいずれかの長さに切断された長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを含む材料から、ホットランナ成形により得られた長繊維強化熱可塑性樹脂成形品。
【請求項２】
強化繊維がガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維および金属繊維のいずれか一種の繊維であることを特徴とする請求項１記載の長繊維強化熱可塑性樹脂成形品。
【請求項３】
ホットランナがバルブゲートシステムである請求項１および２記載の長繊維強化熱可塑性樹脂成形品。
【請求項４】
強化用繊維がペレットの長さ方向に実質的に平行に配列しており、円柱状、角柱状またはテープ状に賦形され、３〜１４ｍｍのいずれかの長さに切断された長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを含む材料から、ホットランナ成形により得られた長繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】
強化繊維がガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維および金属繊維のいずれか一種の繊維であることを特徴とする請求項４記載の長繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
ホットランナがバルブゲートシステムである請求項４および５記載の長繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長繊維強化熱可塑性樹脂をホットランナ成形により成形された成形品及びその成形品の製造方法の改良に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】ホットランナ成形は、成形サイクル短縮、材料のロス低減の観点から幅広く使用されている射出成形法である。
【０００３】
しかし、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットをホットランナで射出成形した場合、繊維が長いために、ゲート部とキャビティの間で橋渡し状態となりゲートがきっちりと閉まらずに、成形品のゲートあとが汚くなり、後処理が必要になったりする。最悪の場合、未開繊の繊維塊がゲート部につまり、バルブゲートの開閉動作が不可能となり、成形作業を停止しなければならないこともある。従って、長繊維強化熱可塑性樹脂の成形でホットランナ方式による成形は、実用的ではなかった。
【０００４】
過去に提案されたものとして、例えば特開平８−１４２１２２号公報では、樹脂流路を短くする工夫がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ホットランナ成形において、長繊維を含む成形体のゲート詰まりを防止して、連続生産を可能とし、更に、表面が平滑な成形体を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意検討の結果、ホットランナ成形において、長繊維を含む成形体のゲート詰まりを防止して、連続生産を可能とし、更に、表面が平滑な成形体の製造を可能とした。
【０００７】
すなわち本発明は、強化用繊維がペレットの長さ方向に実質的に平行に配列しており、円柱状、角柱状またはテープ状に賦形され、３〜１４ｍｍのいずれかの長さに切断された長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを含む材料から、ホットランナ成形により得られた長繊維強化熱可塑性樹脂成形品を提供する。
【０００８】
また本発明は、前記した強化繊維がガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維および金属繊維のいずれか一種の繊維である長繊維強化熱可塑性樹脂成形品を提供する。
【０００９】
本発明は更に、前記したホットランナがバルブゲートシステムを含んでいる成形方法による長繊維強化熱可塑性樹脂成形品を提供する。
【００１０】
また本発明は、強化用繊維がペレットの長さ方向に実質的に平行に配列しており、円柱状、角柱状またはテープ状に賦形され、３〜１４ｍｍのいずれかの長さに切断された長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを含む材料から、ホットランナ成形により得られた長繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明は更に、前記した強化繊維がガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維および金属繊維のいずれか一種の繊維であることを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法を提供する。
【００１２】
また本発明は、前記したホットランナがバルブゲートシステムである長繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明に使用される長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットのマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂であれば全ての樹脂が使用可能である。例えば、一般用ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル、塩素化ポリプロピレン等のハロゲン含有ポリオレフィン樹脂、６−ナイロン、　６，６−ナイロン、　４，６−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリエチルアクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のポリアクリル系樹脂、ポリスルホン酸系樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、液晶性芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等の汎用樹脂からスーパーエンプラまで全ての熱可塑性樹脂及びこれらの２種類以上からなるアロイ樹脂が使用可能である。アロイを形成する樹脂は、ここに挙げた熱可塑性樹脂に限定されるものではなく、周知の他の熱可塑性樹脂及びそれらの２種類以上のアロイ樹脂が使用可能である。特に本発明の適用が好ましい熱可塑性樹脂としては、安価なポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ハロゲン含有ポリオレフィン系樹脂を挙げることができる。
【００１４】
本発明に使用される長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの強化繊維としては、使用するマトリックス樹脂よりも弾性率が高い繊維であれば、下記に挙げた繊維に限定されるものではなく、周知のいずれの繊維も強化繊維として使用可能である。例えば、Ｅ−ガラス、Ｄ−ガラス等のガラス繊維；ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、レーヨン系等のカーボン繊維；ボロン繊維、鉱物繊維等の無機繊維；ステンレス、黄銅等の金属繊維；超高分子量ポリエチレン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、液晶性芳香族ポリエステル繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維、ポリ−ｍ−フェニレンイソフタルアミド繊維等のアラミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、綿、ジュート等のセルロース繊維等の有機繊維などが挙げられる。
【００１５】
特に本発明の適用が好ましい繊維は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維および金属繊維である。
【００１６】
強化用繊維がペレットの長さ方向に実質的に平行に配列しており、円柱状、角柱状またはテープ状に賦形された長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、３〜１４ｍｍのいずれかの長さに切断されたものが使用可能であるが、好ましくは３〜９ｍｍ、より好ましくは５〜９ｍｍである。３ｍｍより短いと、ペレットの切断が難しいこと、強化繊維が３ｍｍより短いと長繊維強化としての強度が得られ難い。また、１４ｍｍより長くなるとバルブゲートでの詰まりが多くなり連続した安定した製造が出来なくなり、また、ゲートで切断された成形品表面の平滑性が損なわれる。
【００１７】
また、長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットに含まれる強化繊維の含有量は特に限定されるものではないが、樹脂ペレット合計に対して１０〜８０質量％のものが使用され、好ましくは２０〜７０質量％、特に好ましくは３０〜６０％である。
【００１８】
更に、成形された成形品の中の強化繊維の含有量は、要求される強度により異なるが、好ましくは成形品全量に対して１〜５０質量％であり、より好ましくは２〜４０質量％であり、特に好ましくは５〜３０質量％である。
【００１９】
長繊維熱可塑性樹脂ペレットの製造方法は特に規定されるものではないが、好ましいものとしては以下のようなものがある。繊維束のロービングを引き出しながら、溶融した熱可塑性樹脂を含浸させる方法である。繊維束のロービングに樹脂を均一に含浸させるためには、繊維束は機械的に開繊され樹脂を含浸することが好ましく、繊維束を開繊する方法は、特に限定されるものではないが、クロスヘッドダイを使用することが好ましい。更に、引き出されたロービングは冷却後、所望の長さに切断される。
【００２０】
ホットランナ成形での成形される樹脂の温度は、樹脂の溶融温度以上であれば特に限定されるものではないが、好ましいくは、使用する樹脂の溶融温度以上から溶融温度＋１５０℃が好ましく、更に好ましくは樹脂溶融温度＋２０℃から樹脂溶融温度＋１００℃である。樹脂の溶融温度より低いと、樹脂の流れがスムースではなくなり、また、温度が高すぎると樹脂の焼け焦げなどが発生する可能性がある。
【００２１】
ホットランナの加熱方式は、内部加熱方式（トーピード型）又は外部加熱方式（ホットノズル型）が可能である。ゲートの種類は、ホットチップゲート、スプルーゲート、エッジゲートなどのオープンタイプ、及びスプリング式、油圧または空気圧式によるバルブゲートが使用できるが、成形品の表面平滑性を考慮するとバルブゲートが好ましい。
【００２２】
また、目的に応じて所望の特性を付与するため、一般に熱可塑性樹脂に添加される公知の物質、例えば酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤等の安定剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、染料や顔料等の着色剤、潤滑剤、可塑剤、結晶化促進剤、結晶核剤等を配合することも可能である。また、ガラスフレーク、マイカ、ガラス粉、ガラスビーズ、タルク、クレー、アルミナ、カーボンブラック、ウォラストナイト等の板状、粉粒状の無機化合物、ウィスカー等を併用しても良い。
【００２３】
【発明の効果】
ホットランナ成形での射出成形において、強化用繊維がペレットの長さ方向に実質的に平行に配列しており、円柱状、角柱状またはテープ状に賦形され、適切な長さに切断された長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを使用することにより、安定した製造を可能とし、更には成形品の射出切断面の平滑性を向上させることを可能とした。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明は実施例により限定されるものではない。
【００２５】
実施例１
長さ６ｍｍにカットされ、概ね平行に配列されたステンレス繊維４０質量％含むステンレス繊維強化ＡＢＳ樹脂ペレット（プラストロンＡＢＳ−ＳＦ４０　Ｌ＝６；ダイセル化学工業製）を２００質量部とＡＢＳ樹脂（セビアン６８０；ダイセル化学工業製）８００質量部を混合した材料を射出成形機ホッパーに投入、ゲート径３ｍｍφでゲート数２ゲートを有するバルブゲートホットランナシステム（世紀株式会社製）を使用して、射出成形により連続成形を実施した。成形機シリンダー温度２３０℃（ホットランナーマニホールド温度２３０℃）。１００個の成形を実施しても、ゲートでの詰まりもなく安定して製造が可能であった。成形品の射出切断面（ゲート部）の平滑性も良好であった。
【００２６】
実施例２
ステンレス繊維４０質量％含むステンレス繊維強化ＡＢＳ樹脂ペレットの長さが９ｍｍにカットされたものを使用したこと、繊維強化ＡＢＳ樹脂ペレット２００質量部に対してＡＢＳ樹脂を８００質量部使用した以外は実施例１と同様にして行なった。結果は実施例１と同等な良好な結果が得られた。
【００２７】
実施例３
長さ６ｍｍにカットされ、概ね平行に配列されたアラミド繊維（東レ・デュポン社製ＫＥＶＬＡＲ２９）３０質量％含むアラミド繊維強化ポリプロピレン樹脂ペレットを５００質量部とポリプロピレン樹脂（ノーブレンＷ５０１；住友化学株式会社製）５００質量部混合した材料を使用。射出成形は実施例１と同様にして実施した。１００個の成形を実施しても、ゲートでの詰まりもなく安定して製造が可能であった。成形品の射出切断面の平滑性も良好であった。
【００２８】
比較例１
長さ１５ｍｍにカットされた、ステンレス繊維４０質量％含むステンレス繊維強化ＡＢＳ樹脂ペレットを使用した以外は実施例１と同様な操作を実施した。成形体２０個を製造したところで、バルブゲートに繊維がからみ運転を停止して清掃を実施した。また、２０個目の成形体の射出切断面はキズが多く観察された。