(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化用繊維を開繊含浸槽内に導入し、溶融した熱可塑性樹脂を含浸させたのち、開繊含浸槽の出口部であるダイスから引き抜いて得た熱可塑性樹脂が含浸された強化用繊維を、その表面温度が該熱可塑性樹脂の結晶化温度範囲（ＪＩＳ  Ｋ−７１２１−１９８７に基づいて、熱可塑性樹脂を示差走査熱量測定（ＤＳＣ）したときに得られる補外結晶化開始温度（Ｔｉｃ）と補外結晶化終了温度（Ｔｅｃ）との範囲）内になるように冷却しながら、その温度範囲内で少なくとも２つ以上の賦形冷却スリットを通過させる強化用繊維含有率が１０〜８０重量％で平均直径が３mm以上およびその直径の平均偏差が０．１０以下である長繊維強化熱可塑性樹脂複合体の製造方法。
【請求項２】
前記複数の賦形冷却スリットを通過して賦形冷却する際、開繊含浸槽に最も近い側の賦形冷却スリットの径が開繊含浸槽から最も遠い側の賦形冷却スリットの径より大きい請求項１記載の長繊維強化熱可塑性樹脂複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強化用繊維で長手方向が強化され、しかも形状精度が著しく改善された長繊維強化熱可塑性樹脂複合体の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
一般に、樹脂の持つ剛性、強度および耐曲げ破壊性を向上させるため、熱硬化性樹脂に強化用繊維等の補強材を配合する方法が用いられている。最近では、熱硬化性樹脂に代えて熱可塑性樹脂を用いる方法も採用されて、多様性に富んだ繊維強化樹脂複合体が得られるようになった。中でも、連続した強化用繊維で長手方向を強化された長繊維強化熱可塑性樹脂複合体（以下、複合体と言う）は、優れた剛性と耐破壊強度を有する。しかし、複合体は成形が難しいため、形状精度の良い高品質の複合体を安定生産することが困難であった。従って、実用的な製品とするためには、得られた複合体を切断してペレット状にした後、射出成形等を行って製品とする方法を用いなければならず、連続した強化用繊維本来の持ち味を生かしきれていないのが現状であった。このようなことから、連続した長い形状で、しかも実用的な範囲で使用できる程の形状精度を有する複合体が望まれていた。
【０００３】
この様な複合体およびその製造方法を開示するものとしては、例えば特公昭６３−３７６９４号公報があるが、実用的な範囲で使用できる程の形状精度を有する複合体は得られていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高度に機械的強度が強化され、形状精度に優れる複合体の製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の製造方法は、強化用繊維を開繊含浸槽内に導入し、溶融した熱可塑性樹脂を含浸させたのち、開繊含浸槽の出口部であるダイスから引き抜いて得た熱可塑性樹脂が含浸された強化用繊維（以下、含浸繊維という）を、その表面温度が該熱可塑性樹脂の結晶化温度範囲内になるように冷却しながら、その温度範囲内で少なくとも２つ以上の賦形冷却スリットを通過させる強化用繊維含有率が１０〜８０重量％で平均直径が３mm以上およびその直径の平均偏差が０．１０以下である長繊維強化熱可塑性樹脂複合体の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の方法で製造される複合体は、強化用繊維が１０〜８０重量％の範囲で含有される。強化用繊維の含有率が１０重量％未満では、熱可塑性樹脂部が多くなり過ぎ、形状のコントロールが困難となり、表面が平滑で商品価値の高い製品が得られなくなる。一方、強化用繊維の含有率が８０重量％を越えると、含浸繊維がダイス出口で毛羽を発生しやすくなり、形状不安定となるため、外観が悪化するばかりでなく連続的に安定生産できなくなる。
【０００７】
本発明の方法で製造される複合体は、長手方向に対して直角に切断した時の断面の平均直径が３mm以上の範囲のものである。断面の平均直径が３mm未満であると、含浸繊維を賦形しても形状精度が向上せず、商品価値が低い製品しか得られなくなる。
【０００８】
本発明の方法で製造される複合体は、長手方向に対して直角に切断した時の断面直径の平均偏差が０．１０以下の範囲のものである。平均偏差が０．１０を越えると、得られる複合体は形状精度に乏しい。０．０５以下が好ましく、０．０２以下が特に好ましい。
【０００９】
また、本発明の製造方法は、開繊含浸槽から引き抜かれた含浸繊維の表面温度が、該熱可塑性樹脂の結晶化温度範囲内になるように冷却しながら、その温度範囲内で少なくとも２つ以上の賦形冷却スリットを通過させる方法である。
【００１０】
含浸繊維の表面温度が熱可塑性樹脂の結晶化温度範囲を大きく下回る温度で、含浸繊維を賦形冷却スリットに通過させると、複合体が賦形冷却スリットに入る前に、含浸繊維表面が固化してしまうので、含新繊維の賦形が困難になり、遂には製造不能となる。
【００１１】
反面、含浸繊維の表面温度が熱可塑性樹脂の結晶化温度範囲を大きく上回る温度で、含浸繊維を賦形冷却スリットに通過させると、賦形冷却スリットの含浸繊維導入口（開繊含浸槽側入口部）で、溶融した熱可塑性樹脂の溜りが生じてしまうので、形状コントロールが困難になり、遂には製造不能となる。
ここで言う結晶化温度範囲とは、ＪＩＳ  Ｋ−７１２１-1987に基づいて、熱可塑性樹脂を示差走査熱量測定（ＤＳＣ）したときに得られる補外結晶化開始温度（Ｔｉｃ）と補外結晶化終了温度（Ｔｅｃ）との範囲を指し、ポリプロピレンの場合は、おおよそ９０℃〜１３０℃が目安となる。
【００１２】
また、本発明の製造方法においては、複数の賦形冷却スリットを用いるが、開繊含浸槽に最も近い側の賦形冷却スリットの径が開繊含浸槽から最も遠い側の賦形冷却スリットの径より大きいものであることが望ましい。
スリットの径は、用いる熱可塑性樹脂の収縮度合いを考慮して決めると良い。
【００１３】
本発明の方法で製造される複合体は、トンネルハウス用支柱、自動車用サイドガード、プールの壁面手すりなどに有用である。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて、場合によっては有用な比較例を参照しながら具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例によって何ら制約を受けない。
【００１５】
（実施例１）
この実施例１は、図１に示すような装置を用いて複合体を成形した。
すなわち、強化用繊維であるガラス繊維のロービング（１）２０本を、熱可塑性樹脂である無水マレイン酸改質ポリプロピレン［ＭＦＲ(230℃；21.18N)100g／10min］が温度２７０℃に調整された溶融物で満たされている開繊含浸槽（２）に供給し、引取速度100cm／minで連続的に含浸を行った。
ロービング（１）としては、平均単繊維径17μ、テックス番手1150g／kmのものを用いた。
【００１６】
そして、ロービング（１）は、開繊含浸槽（２）内に設けられた開繊ピン（３）で開繊され、溶融した該改質ポリプロピレンで含浸される。次いで、溶融した該改質ポリプロピレンで含浸されたロービング（１）は、開繊含浸槽（２）の出口に設けられた内径6.0mmのダイス（４）内を通過した後、空冷槽（５）内を通過し、表面温度が１２５℃に調節される。
さらに、含浸ロービング（１）を、幅が10mmのスチール製であり、３０℃の温度にコントロールされ、40mmの間隔で配置されている内径が6.1mmの第１賦形冷却スリット（６）および内径が5.9mmの第２賦形冷却スリット（７）に順次通過させることで、平均直径5.85mmの複合体を得た。
得られた複合体は、形状のバラツキが極めて小さいものであった。また、ガラス繊維含有率は、５９重量％であった。得られた複合体の下記測定試験に基づく評価結果を表１示す。
【００１７】
（実施例２）
この実施例２は、実施例１と略同様であるが、ロービング１の本数が異なると共に、賦形冷却スリットが３つ設けられている点で異なっている。
すなわち、実施例１と同様にして、ガラス繊維のロービング（１）１０本を、温度２７０℃の無水マレイン酸改質ポリプロピレンの溶融物で満たされている開繊含浸槽（２）に供給し、引取速度100cm/minで連続的に含浸を行った。
【００１８】
そして、溶融した改質ポリプロピレンで含浸されたロービング（１）は、開繊含浸槽（２）の出口に設けられた内径6.0mmのダイス（４）を通過した後、空冷槽（５）内を通過し、表面温度が１２５℃に調節される。
さらに、含浸ロービング（１）を、幅10mmのスチール製であり、３０℃の温度にコントロールされ、40mmおよび20mmの間隔で配置されている内径が6.1mmの第１賦形冷却スリット（６）、内径が5.9mmの第２賦形冷却スリット（７）および内径が5.8mmの第３賦形冷却スリット（８）に順次通過させることにより、平均直径5.75mmの複合体を得た。
得られた複合体は、形状のバラツキが極めて小さいものであった。また、ガラス繊維含有率は、３７重量％であった。得られた複合体の下記測定試験に基づく評価結果を表１示す。
【００１９】
（実施例３）
この実施例３は、実施例１と略同様であるが、ロービング（１）の本数が異なると共に、賦形冷却スリットが４つ設けられている点で異なっている。
すなわち、実施例１と同様にして、ガラス繊維のロービング（１）４本を、温度２７０℃の無水マレイン酸改質ポリプロピレンの溶融物で満たされている開繊含浸槽（２）に供給し、引取速度100cm/minで連続的に含浸を行った。
【００２０】
そして、溶融した改質ポリプロピレンで含浸されたロービング（１）は、開繊含浸槽（２）の出口に設けられた内径6.0mmのダイス（４）を通過した後、空冷槽（５）内を通過し、表面温度が１２５℃に調整される。
さらに、含浸ロービング（１）を、幅10mmのスチール製であり、３０℃の温度にコントロールされ、40mm、20mmおよび20mmの間隔で配置されている内径が6.1mmの第１賦形冷却スリット（６）、内径が5.9mmの第２賦形冷却スリット（７）、内径が5.8mmの第３賦形冷却スリット（８）および内径が5.7mmの第４賦形冷却スリット（９）に順次通過させることにより、平均直径5.65mmの複合体を得た。
得られた複合体は、形状のバラツキが極めて小さいものであった。また、ガラス繊維含有率は、１８重量％であった。得られた複合体の下記測定試験に基づく評価結果を表１示す。
【００２１】
（実施例４）
この実施例４は、実施例１と略同様であるが、ロービング（１）の本数、ダイス（４）、第１賦形冷却スリット（６）の径および第２賦形冷却スリット（７）の径が異なっている。
すなわち、実施例１と同様にして、ガラス繊維のロービング（１）１０本を、温度２７０℃の無水マレイン酸改質ポリプロピレンの溶融物で満たされている開繊含浸槽（２）に供給し、引取速度100cm/minで連続的に含浸を行った。
【００２２】
そして、溶融した改質ポリプロピレンで含浸されたロービング（１）は、開繊含浸槽（２）の出口に設けられた内径3.5mmのダイス（４）を通過した後、空冷槽（５）内を通過し、表面温度が１２５℃に調整される。
さらに、含浸ロービング（１）を、幅10mmのスチール製であり、３０℃の温度にコントロールされ、20mmの間隔で配置されている内径が3.6mmの第１賦形冷却スリット（６）および内径が3.5mmの第２賦形冷却スリット（７）に順次通過させることにより、平均直径3.46mmの複合体を得た。
得られた複合体は、形状のバラツキが極めて小さいものであった。また、ガラス繊維含有率は、７３重量％であった。得られた複合体の下記測定試験に基づく評価結果を表１示す。
【００２３】
（比較例１）
実施例１と同様にして、ガラス繊維のロービング（１）２０本を、温度２７０℃の無水マレイン酸改質ポリプロピレンの溶融物で満たされている開繊含浸槽（２）に供給し、引取速度100cm／minで連続的に含浸を行った。
【００２４】
そして、溶融した改質ポリプロピレンで含浸されたロービング（１）は、開繊含浸槽（２）の出口に設けられた内径6.0mmのダイス（４）を通過した後、空冷槽（５）内を通過し、表面温度が１２５℃に調整される。
そして、含浸ロービング（１）を、賦形冷却スリットを使用せず、平均直径5.87mmの複合体を得た。
しかしながら、このようにして得られた複合体は、形状のバラツキが大きいものであった。また、ガラス繊維含有率は、５９重量％であった。得られた複合体の下記測定試験に基づく評価結果を表１示す。
【００２５】
（比較例２）
実施例１と同様にして、ガラス繊維のロービング（１）１０本を、温度２７０℃の無水マレイン酸改質ポリプロピレンの溶融物で満たされている開繊含浸槽（２）に供給し、引取速度100cm／minで連続的に含浸を行った。
【００２６】
そして、溶融した改質ポリプロピレンで含浸されたロービング（１）は、開繊含浸槽（２）の出口に設けられた内径3.5mmのダイス（４）を通過した後、空冷槽（５）内を通過し、表面温度が１２５℃に調整される。
そして、含浸ロービング（１）を、賦形冷却スリットを使用せず、平均直径3.44mmの複合体を得た。
しかしながら、このようにして得られた複合体は、形状のバラツキが大きいものであった。また、ガラス繊維含有率は、７３重量％であった。得られた複合体の下記測定試験に基づく評価結果を表１示す。
【００２７】
（比較例３）
実施例１と同様にして、ガラス繊維のロービング（１）２０本を、温度２７０℃の無水マレイン酸改質ポリプロピレンの溶融物で満たされている開繊含浸槽（２）に供給し、引取速度100cm／minで連続的に含浸を行った。
【００２８】
そして、溶融した改質ポリプロピレンで含浸されたロービング（１）は、開繊含浸槽（２）の出口に設けられた内径6.0mmのダイス（４）を通過した後、空冷槽（５）内を通過し、表面温度が１４０℃に調整される。
さらに、含浸ロービング（１）を、幅10mmのスチール製であり、３０℃の温度にコントロールされた内径が6.2mmの第１賦形冷却スリット（６）に通過させたところ、スリット入口にポリプロピレン樹脂溶融溜まりが発生して、ラインが停止し複合体は得られなかった。その評価結果を表１示す。
【００２９】
（比較例４）
実施例１と同様にして、ガラス繊維のロービング（１）２０本を、温度２７０℃の無水マレイン酸改質ポリプロピレンの溶融物で満たされている開繊含浸槽（２）に供給し、引取速度100cm／minで連続的に含浸を行った。
【００３０】
そして、溶融した改質ポリプロピレンで含浸されたロービング（１）は、開繊含浸槽（２）の出口に設けられた内径6.0mmのダイス（４）を通過した後、空冷槽（５）内を通過し、表面温度が６０℃に調整される。
さらに、含浸ロービング（１）を、幅10mmのスチール製であり、３０℃の温度にコントロールされた内径が6.2mmの第１賦形冷却スリット（６）に通過させたところ、スリット入口で固化したポリプロピレン樹脂が入り口に引っかかり賦形できず、ラインが停止し複合体は得られなかった。その評価結果を表１示す。
【００３１】
（測定試験）
＊直径：得られた複合体の直径をJIS K6911-1979に準拠して測定した。
すなわち、長手方向に対して直角に切断した時の複合体断面の直径を、同一平面上で45゜間隔で4ヶ所測定（D11、D12、D13、D14）した。この操作を同一の複合体に設定された他の断面においても求め（D21、D22、D23、D24）、その相加平均値（平均径Ｄｍ）からの平均偏差（真円度ＭＤ）を測定した。ＭＤは、下記式により導き出されるものであり、ＭＤの値が小さいほど真円に近づき形状精度が高いことを意味する。
【００３２】
【数１】
0004096396.tif 000002
【００３３】
【表１】
0004096396.tif 000003
【００３４】
【発明の効果】
本発明の製造方法は、本発明の複合体を真円に極めて近く、しかも形状精度の非常に優れた状態で安定生産することのできる方法である。また、本発明の方法で製造される複合体は、真円に極めて近く、形状精度の非常に優れた複合体であり、実用的で商品価値の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施例を示す製造装置の説明図である。
【符号の説明】
１  ロービング（強化用繊維）
２  開繊含浸槽
３  開繊ピン
４  ダイス
５  空冷槽
６  第１賦形冷却スリット
７  第２賦形冷却スリット
８  第３賦形冷却スリット
９  第４賦形冷却スリット
【図１】
0004096396.tif 000004