(57)【要約】【課題】長さが１ｍｍ〜４ｍｍ程度の繊維を熱可塑性樹脂に添加し、混練して作製した複合形成材料中の繊維を、モノフィラメント状態のまま高分散で維持した複合成形材料を提供する。【解決手段】長さが１ｍｍ〜４ｍｍ程度の繊維を熱可塑性樹脂に添加し、繊維強化複合熱可塑性樹脂にする際、モノフィラメントあるいはチョップドストランドを事前にモノフィラメント状態に解繊した繊維と熱可塑性樹脂を所定量混合したものを圧縮して塊状にしたものを二軸押出機でペレット化することにより、繊維が高分散した熱可塑性樹脂複合材料を提供する【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さが１ｍｍ〜４ｍｍのモノフィラメント繊維又は、チョップドストランド状繊維をモノフィラメントに解繊した繊維を熱可塑性樹脂と適量混合し、その混合物を適量プレス機で圧縮し塊とした後、二軸押出機に供給して加熱、混練したことを特徴とする熱可塑性樹脂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、ガラスや炭素繊維、セルロースナノファイバーなどの繊維で強化された熱可塑性樹脂ペレットの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  熱可塑性樹脂にガラスや炭素繊維、セルロースナノファイバーなどの繊維を混練し、繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造する方法としては、押出機に熱可塑性樹脂を供給し、溶融させた後に、繊維を供給し、押出機内で熱可塑性樹脂と繊維とを混合混練し、吐出口から押し出し、冷却、造粒する方法が一般的である。押出機は、単軸押出機と二軸押出機が使用されるが、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、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ペレットの製造において、繊維は、直径が６μｍ〜２０μｍのモノフィラメントを３００本〜３０００本くらいをまとめてひとつの束にして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）を使用する。取り扱いは、チョップドストランド繊維の方が便利であるため、工業的に繊維強化熱可塑性樹脂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ストランド繊維を供給し、溶融状態の熱可塑性樹脂と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】  こうした複合材料は、機械機構部品、電気部品、航空機部品、船舶部品、自動車部品、事務用部品、建築資材、繊維製品、雑貨等の幅広い分野に利用されているが、樹脂中の補強材である繊維の分散が不均一であると、製品の強度や収縮率異方性、反りなど不都合が生じることから、樹脂中に補強材を均一に分散させることが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  二軸押出機内での混合混練が不十分であると、チョップドストランドが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。【０００６】  ガラス繊維をモノフィラメントの状態で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、樹脂の送り出しができなくなったり、ノズル口が詰まるなどの不具合を生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、まず、事前にチョップドストランドをモノフィラメントの集合体に解繊しておく。そのまま二軸押出機に投入するとモノフィラメントが綿状になり著しく流動性をなくすため、事前に熱可塑性樹脂と混練した後、モノフィラメントの所定量と熱可塑性樹脂の所定量をプレス機などにより圧縮した塊を二軸押出機に投入する。【０００８】  通常の方法であるモノフィラメント繊維と樹脂を別にして二軸押出機に供給するとモノフィラメント繊維自体が綿状の塊となり、滑ってスクリューに食い込まなくなり樹脂と混練できないが、本法では、樹脂と混合したモノフィラメント繊維が適量ずつ送られることで、溶融、混練がスムーズに行われ、モノフィラメントが高分散した熱可塑性樹脂複合材料が提供できる。
【発明の効果】
【０００９】  本発明の熱可塑性樹脂複合材料は、チョップドストランド状の繊維を事前に解繊して、それを熱可塑性樹脂と混合、圧縮して塊状にして２軸押出機で溶融、混練することによりモノフィラメントが高分散したペレットを作製することができる。このペレットを用いて成形した熱可塑性樹脂複合成形品は、補強効果及び寸法安定性、流動性に優れ、機械機構部品、電気部品、航空機部品、船舶部品、自動車部品、事務用部品、建築資材等の幅広い分野に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】写真代用図面で、実施例で作製した成形品を焼成した残渣の拡大写真
【図２】実施例で作製した成形品と通常のペレットで作製した成形品の寸法比較
【実施例】
【００１１】  熱可塑性樹脂としてポリフェニレンサルファイド（東ソー（株）製、サスティール＃１６０、以下ＰＰＳとする）を使用した。繊維は日東紡績（株）製のガラス繊維チョップドストランドＣＳ（Ｆ）３を用いた。【００１２】  チョップドストランド２０ｇをミキサーに入れ、７５０ｃｃの水を注ぎ５分間解繊する。解繊したガラス繊維モノフィラメントを１００℃〜１２０℃で１時間程度乾燥させた後、これを所定割合となるようにＰＰＳと混練したものを直径が１０ｍｍ、内容積が３０ｃｃ程度の金属製容器に入れ、上から１０ＭＰａ程度で圧縮して直径が１０ｍｍ程度の塊状にする。【００１３】  この塊状にしたものを、二軸押出機（（株）テクノベル製、ＫＺＷ２５ＴＷ−４５ＭＧ−ＮＨ）のホッパーに順次投入し、溶融、混練しペレット化した。【００１４】  図１は、実施例で作製したペレットを用いて５０ｍｍ角、厚さ４ｍｍの成形品を射出成形したものをるつぼに入れバーナーで７００〜８００°Ｃに加熱してＰＰＳを燃焼、消失させた後にＨＩＲＯＸ社製ＣＣＤカメラで撮影した画像である。比較として上記ＰＰＳガラス繊維４０％のペレットを用いて射出成形した成形品を同様に処理したものを掲載した。【００１５】  図１に示されるように実施例ではガラス繊維がモノフィラメントに解繊され、しかも均一に分散していることがわかる。これに対して通常のガラス繊維強化樹脂ペレットを用いたものは、完全にモノフィラメントに解繊されていないガラス繊維が存在し、不均一な分布になっている。【００１６】  図２に、実施例で作製したペレットを用いて５０ｍｍ角、厚さ４ｍｍの成形品を射出成形したものの図に示す位置における寸法を測定した結果を示す。比較として市販のＰＰＳガラス繊維４０％（東ソー（株）製、ＧＳ４０−１１Ａ３）のペレットを用いて射出成形した成形品について同様に測定した結果を示す。【００１７】  図２からわかるように、実施例では流れ方向と流れに直角方向の寸法差が通常のペレットを用いて成形したものの１／５以下で、モノフィラメント繊維が均一に、しかもランダムに分布していることがわかる。【００１８】  表１に、実施例で作製したペレットを用いてＪＩＳＫ７１６２対応の１Ａダンベル試験片を射出成形したものの引張試験結果（それぞれ５本の平均値）を示す。比較として上記ＰＰＳガラス繊維４０％のペレットを用いて射出成形した成形品について同様に測定した結果を示す。【００１９】
【表１】
2017087707.tif 000002
【００２０】  表１からわかるように、実施例は既存のガラス繊維強化樹脂と同程度の強度特性を有していることがわかる。
【図１】
2017087707.tif 000003
【図２】
2017087707.tif 000004