JP3777145B2 - ガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレット及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＦＲＴＰ（繊維強化熱可塑性樹脂）の成形材料となるガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレット及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲＴＰは、射出成形機に、所定の含有率に補強材量を調整したペレットを投入するか、熱可塑性樹脂の補強材を含有しないペレットと、補強材を含有するペレットとを所定の割合で投入し、射出成形金型に注入固化することによって成形されている。ＦＲＴＰの補強材としては、チョップドストランドが多く用いられている。
【０００３】
チョップドストランドを補強材とする場合は、長さ３〜６ｍｍ程度のチョップドストランドと熱可塑性樹脂とを通常２軸または１軸押出機のスクリューで加熱混練して押出し、所定長さに切断してペレット化して用いている。このペレットは、例えば図８に示すように、熱可塑性樹脂１１中にチョップドストランド１２が分散含有された構造をなしている。
【０００４】
しかしながら、チョップドストランドを補強材とするＦＲＴＰにおいては、次のような問題点があった。すなわち、押出成形機でチョップドストランドと熱可塑性樹脂とを加熱混練するときに、押出スクリューとチョップドストランドとの摩擦等によりチョップドストランドの切断が起こる。さらに、ＦＲＴＰの成形の際にも、射出成形機のスクリューとの摩擦によって切断が起こるため、ガラス繊維が更に短く切断され、当初３〜６ｍｍであった繊維長が、最終的には０．０５〜０．８ｍｍ程度になってしまう。このため、成形品の機械的物性、特に衝撃強度を十分に向上させることができなかった。
【０００５】
これに対し、連続繊維に熱可塑性樹脂を含浸し固化させて所定長さに切断するガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、該ペレット中にガラス繊維が長く存在しているため、ＦＲＴＰの成形の際、射出成形機のスクリューとの摩擦によって切断が生じるものの、ある程度ガラス繊維が長く残っているため、高強度の成形品が得られるため好適に採用されている。
【０００６】
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレット用に使用する連続繊維として、ダイレクトワインドロービングやケーキなどの回巻体から引き出された繊維を使用することが提案されている。例えば、特開平５−５０５１７号は、サイジング剤付着量の局所的なばらつきの少ない繊維を使用するために、ケーキ巻きにした強化用繊維束（ストランド）を使用している。
【０００７】
ダイレクトワインドロービングは、例えば特開昭５９−１１１９３８号に開示された公知の方法で製造することができる。具体的には、図４の方法によって示される。図４（ａ）はダイレクトワインドロービングの製造装置を示す正面図、図４（ｂ）は同製造装置の側面図である。ダイレクトワインドロービング４は、ブッシング１より多数本のモノフィラメント６を引出し、このモノフィラメント６にアプリーケータ２によって集束剤を塗布し、モノフィラメント６を集束部材３で集束してガラス繊維ストランド７とし、このガラス繊維ストランド７を図４（ｂ）中矢印で示す如く往復動する案内部材５によって綾振りを行いながら円筒状に巻き取り、その後、加熱乾燥させることによって製造されている。
【０００８】
また、上記ケーキは、例えば特開昭５５−１６８５１号、特開平５−５０５１７号等に開示された公知の方法で製造することができる。具体的には、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、ブッシング１から多数本のモノフィラメント６を引出し、このモノフィラメント６にアプリーケータ２によって集束剤を塗布し、モノフィラメント６を集束部材３で集束してガラス繊維ストランド７とし、このガラス繊維ストランド７をスパイラルワイヤー８で綾振りさせながら巻き取ることにより、回巻体としてケーキ９を製造することができる。
【０００９】
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを作成する場合、回巻体の外側からストランドを引き出す、いわゆる外取りでは、前記ダイレクトワインドロービングやケーキを回転軸に取り付け、そこからストランドを引き出すため、引出速度が遅くなり生産性が劣る。また、通常ガラス繊維は集束剤を塗布した後、乾燥させて使用するため、引出し時にストランドに付加される張力でモノフィラメントが切断しやすく、外取りでストランドを引き出す際に、モノフィラメントの切断を引き起こさずに引き出すことは至難とされている。モノフィラメントの切断が起こると、ストランドの毛羽立ち及び番手が変化するため、安定した生産が困難となる。したがって、通常は図１に示されるように回巻体の内側から繊維を引出す方法、いわゆる内取りが好適に採用されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この内取りはガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレット（単にペレットともいう）を作成する場合に、外取りに比べて引出性に優れるものの、前述のチョップドストランドの製法とは異なり、前記内取りされるガラス繊維ストランドは、回巻体を固定したまま張力をかけて回巻体から引き取られるため、前記ストランドは回巻体の内周に沿って回りながら引き出され、回巻体を一周する毎に一回撚りがかかっていた。
【００１１】
この場合、従来の回巻体は、その巻取り径すなわち内径が７．５〜１６ｃｍ程度の比較的小径のものが用いられている。ガラス繊維ストランドの巻取りピッチは、巻取り径の大小に関係なく同じであるから、巻取り径が小さいとそれだけ引き出されたストランドの単位長さにおける撚り数が多くなる。このため、従来の回巻体から引き出されたガラス繊維ストランドは張力がかけられた状態で強い撚りがかかっており、このまま熱可塑性樹脂を含浸ダイ等で含浸させると、ガラス繊維ストランドがモノフィラメントとして充分に開繊しないために、熱可塑性樹脂の含浸が不充分なペレットとなる。その結果、ペレットのモノフィラメントと熱可塑性樹脂との接着性が不均一になるために、射出成形等によって得られた成形体の強度が劣るといった問題を有していた。
【００１２】
また、内取りしたガラス繊維ストランドの撚りを解除する方法として、回巻体を回転テーブル等に乗せストランドが１周して引き出される間に、撚りを解除する方向に回転テーブルを同期させる等の方法もあるが、装置が大掛かりとなり好ましくない。
【００１３】
本発明の目的は、複雑な装置を用いずに前記撚りを簡易的に減らし、ガラス繊維ストランドを補強材として含有させたとき、熱可塑性樹脂が個々のモノフィラメントの間隙にまで均一に含浸し、しかも生産性よく製造できるようにしたガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレット及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、前記撚りの発生に着目して前記問題について鋭意検討した結果、回巻体の巻取り径を大きくすることにより、回巻体から内取りされるガラス繊維ストランドの撚りを少なくできることを見出し、本発明を完成したものである。
【００１５】
すなわち、本発明は、ガラス繊維回巻体の内側よりガラス繊維ストランドを引き出して樹脂含浸ダイに導入する工程と、溶融した熱可塑性樹脂を前記樹脂含浸ダイに送り込み、前記ガラス繊維ストランドに含浸させる工程と、前記熱可塑性樹脂が含浸されたガラス繊維ストランドを前記樹脂含浸ダイから引き出して、熱可塑性樹脂を冷却固化させて線状の成形物を得る工程と、該成形物を所定長さに切断する工程とを含むガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法において、前記ガラス繊維として、６〜２５μｍ径のモノフィラメントを集束し、内径１８〜５０ｃｍとなるように巻き取ってなる回巻体から引き出されたガラス繊維ストランドを使用し、該ガラス繊維ストランドの撚り係数ＴＭが、次式を満たしていることを特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法を提供する。
ＴＭ＝（（デニール：ｇ／９０００ｍ）^1/2×（１ｍ当たりの撚り数））／２８７．４、
０．０７６≦ＴＭ≦０．３５０。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について好ましい具体例を挙げて更に詳細に説明する。
本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレット（以下、Ｌ−ＦＴＰペレットと略称する）に用いる熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、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、ポリスチレン、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が好ましく用いられる。この熱可塑性樹脂には、用途や成形条件に応じて、着色剤、改質剤、ガラス繊維以外の充填材及び公知の添加剤等を適宜含有させることができ、これらは常法に従い混練使用される。
【００１８】
本発明において、ガラス繊維としては、６〜２５μｍ径のモノフィラメントを集束し、巻き取り装置によって巻き取り、必要により自然乾燥又は加熱乾燥してなる回巻体から内取りで引き出されたガラス繊維ストランド（単にストランドともいう）を用いる。
【００１９】
ここで、モノフィラメント径が６μｍ未満では、ガラス繊維の生産性が低く、コスト高となるため、実用的ではない。また、モノフィラメント径が２５μｍを超えると、モノフィラメントの剛直性が増して脆くなるため、Ｌ−ＦＴＰペレット製造装置の樹脂含浸ダイを通過する際の金型とガラス繊維間、あるいはガラス繊維同志の摩擦によってモノフィラメントが切断されやすくなり、ペレットの品質を低下させると共に、製造装置内にも毛羽が発生して生産性に悪影響を及ぼしやすい。
【００２０】
上記回巻体としては、図１（ａ）に示す円筒状のダイレクトワインドロービング４と、図１（ｂ）の太鼓状のケーキ９が代表的に挙げられる。これらのダイレクトワインドロービング４及びケーキ９は、前記した如く回巻体の巻き取りをそれぞれ往復動する案内部材及びスパラルワイヤーで綾振りすることによって得られ、従来のガラス繊維製造装置と方法で容易に作製できる。その際に巻取り径Ｄの巻取り具を使用することによって、内径Ｄの回巻体を得ることができる。
【００２１】
本発明の回巻体は、内径Ｄが１８〜５０ｃｍであることを必須とし、２５〜３３ｃｍであることが好ましい。内径が１８ｃｍ未満であると、ストランドが小径で巻かれるため単位長さ当たりの撚り数が多くなって、撚りが強くなり熱可塑性樹脂の含浸性が劣る。また、回巻体は糸つなぎ等のジョブチェンジの回数をできるだけ少なくしたいことから巻き量を多くする必要があり、内径が１８ｃｍ未満でこの巻き量を多くすると回巻体の肉厚が厚くなるため、集束剤の乾燥効率が劣り好ましくない。また、内径が５０ｃｍを超えると、ストランドの撚り数を減らすという面ではむしろ好ましいが、回巻体が嵩張るために広い置き場所が必要となりスペース上好ましくない。また、ストランドの巻き量を同一にして内径を５０ｃｍを超えて大きくする場合は、得られる回巻体は薄肉になり、回巻体の形状が保持しにくくなる。一方、５０ｃｍを超えるような大きい内径で巻き量が多いと、嵩張る上に重量が重くなるために、取扱いや搬送等の作業性が劣るといった問題を生じる。
【００２２】
ストランドを回巻体に巻き取る際の巻き取りピッチが、ガラス繊維製造装置の案内部材やスパイラルワイヤーの綾振りスピードによって実質的に決まっており、さらに綾振り幅が回巻体の巻き幅によって制限されることから、回巻体の内径を上記の如く大きくすると、内取りで引き出されるストランドの撚り数を確実に減少させることができる。
【００２３】
また、本発明は、前記回巻体の巻き幅が１０〜６０ｃｍであることが好ましく、１５〜４０ｃｍであることがより好ましい。前記幅が１０ｃｍ未満であると、糸つなぎ等のジョブチェンジの回数が多く必要となることから巻き量を多くする必要があり、この巻き量が多いと前記した如く回巻体を作成する際の乾燥効率が劣下すると共に、回巻体から繊維を引き出す際に糸もつれが多く発生し、ノズル詰まりを引き起こす原因となるため好ましくない。一方、巻き幅が６０ｃｍを超えると、内取りする際に、引出しガイドに導く過程においてストランドが回巻体の内側を擦りやすくなり、モノフィラメントが切断しやすくなるため好ましくない。
【００２４】
前記ダイレクトワインドロービングが円筒状であると、後述するケーキに比べて安定した形状をしているので、積み重性、搬送性等の取り扱いに優れる。その反面、円筒状であるために、ダイレクトワインドロービングの製造においては、ガラス繊維巻き取り後の自然乾燥や加熱乾燥工程において水分の移動に伴って集束剤が回巻体の表面に集積する現象、いわゆるマイグレーションが発生する。この場合、ダイレクトワインドロービングの外周部のストランドは、使用しないで捨てることができるが、ダイレクトワインドロービングの両端面に露出するストランドは使用せざるを得ない。このため、ダイレクトワインドロービングからストランドを引き出して使用すると、マイグレーションによって集束剤が高濃度に蓄積した部分がところどころに現れることになる。このように、ダイレクトワインドロービングから引き出されたガラス繊維ストランドは、集束剤が高濃度に蓄積された部分を有する。
【００２５】
また、ダイレクトワインドロービングは、モノフィラメントの集束本数が通常１６００本以上であるため、図９に示すように、熱可塑性樹脂１１がストランド７の内部Ａにまで浸透しにくく、モノフィラメント６の１本１本に至るまで熱可塑性樹脂１１を均一に含浸させることが困難になることから、ＦＲＴＰの機械的物性の低下を招く原因となる。一方、熱可塑性樹脂１１の含浸不良を防ごうとすると、ガラス繊維ストランド７をゆっくりダイスに通して、熱可塑性樹脂１１と時間をかけて接触させる必要があり、生産スピードが著しく低下して製造コストが高くなる点から、後述するケーキを用いることが好ましい。
【００２６】
さらに、一つの回巻体のストランドを使い切った後、あるいは途中でストランドの切断が生じた際に、更に継続して製造するためには、ストランド同志をつなぐ必要がある。その際、ストランド同志を糸つなぎした部分では、フィラメントの合計本数は２倍となり、従来の１６００本以上のフィラメントからなるストランドでは、糸つなぎ部分で樹脂の含浸が一層悪くなり、また、金型内での引き抜き抵抗が増加してストランド切れ等を起こしやすくなることから、後述するケーキを用いることが好ましい。
【００２７】
一方、上記ケーキは、前記した如く例えば図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、ブッシング１から多数本のモノフィラメント６を引出し、このモノフィラメント６にアプリーケータ２によって集束剤を塗布し、モノフィラメント６を集束部材３で集束してガラス繊維ストランド７とし、このガラス繊維ストランド７をスパイラルワイヤー８で綾振りさせながら巻き取ることにより、太鼓状のケーキ９を製造することができる。
【００２８】
ここで、スパイラルワイヤー８は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸１０に取付けられた２本のワイヤー８ａ、８ｂからなり、各ワイヤー８ａ、８ｂは、弧状に曲げられた回転対称な形状をなしている。そして、回転軸１０が、図３（ｂ）中の矢印に示すように回転し、ストランド７がワイヤー８ａ、８ｂに交互に案内されて綾振り動作を行なうようになっている。このスパイラルワイヤー８による綾振りは、図４に示した往復動する案内部材５による綾振りに比べて、ストランド７との摩擦接触によるモノフィラメント切れが起こりにくい。さらに、スパイラルワイヤー上で、ストランドは扁平に広がっており、巻き取られたストランドも乱れが少なく、フィラメント同志がほぼ平行に並んだ状態で巻かれている。このため、樹脂を含浸させる際に開繊させやすく含浸性に優れている。
【００２９】
また、こうして得られたケーキ９は、図１（ｂ）に示すように、ストランド７が太鼓状に巻き取られた形状、すなわち中央部が膨らみ、両端面がすぼまった形状をなしている。このため、ガラス繊維巻き取り後の自然乾燥や加熱乾燥工程において、集束剤が水分と共に表層に移動して蓄積する現象（マイグレーション）が、前記のダイレクトワインドロービングに比べて起こりにくく、また起こってもケーキ最内側の巻き始め部分と、ケーキ最外側の巻き終わり部分であるから、この部分を除くことにより、集束剤が蓄積した品質の悪い部分を使用しなくてもすむ。
【００３０】
本発明において、ガラス繊維ストランドの１本当たりのモノフィラメントの集束本数は、１２００本以下とすることが好ましい。特に、ダイレクトワインドロービングにおいては糸つなぎがしやすくなる点で好ましい。これは、前記集束本数が１２００本を超えると、ガラス繊維ストランド内部へ樹脂が浸透するのに時間がかかり樹脂の含浸が不良になりやすいうえに、撚りがかかっている部分は特に熱可塑性樹脂の含浸性が劣り、この樹脂の含浸を良好にしようとすると、含浸ダイ内における樹脂との接触時間を長く保つ必要があり、生産性が著しく低下するからである。さらに、含浸ダイに長大なものが必要になると共に、樹脂加熱時間も長くなって樹脂の熱劣化を誘起しやすく、最終成形品の外観（特に色調）に悪影響を及ぼしやすいからである。このため、ガラス繊維ストランドの１本当たりのモノフィラメントの集束本数は、１００〜１０００本であることが更に好ましく、２００〜８００本であると最も好ましい。
【００３１】
また、本発明は、前記ガラス繊維ストランド１本当たりの番手（ＴＥＸ）が１５０〜５００であることが好ましく、２００〜３５０であることがより好ましい。前記番手が１５０未満であると、モノフィラメントの本数を少なくするか、あるいはモノフィラメントの径を小さくする必要があるから、ガラス繊維の生産性が低下し、コスト高となるため好ましくない。前記番手が５００を超えると、一般にフィラメント本数が多く含浸しにくくなると共に、ストランドが太くなることにより撚りの影響が大きくなるため好ましくない。
【００３２】
また、前記回巻体から引き出された前記ガラス繊維ストランドは、撚り係数ＴＭが次式を満たすことが好ましい。さらに、撚り係数ＴＭが０．０８８≦ＴＭ≦０．３００であると一層好ましい。
ＴＭ＝（（デニール：ｇ／９０００ｍ）^1/2×（１ｍ当たりの撚り数））
／２８７．４
０．０７６≦ＴＭ≦０．３５０
【００３３】
前記撚り係数は、同一の撚り数でも番手の大きさにより撚り角度が異なるため、この番手の違うコード間で撚り角度を揃える概念であり、前記１ｍ当たりの撚り数とは、回巻体の巻き初め、すなわち内取りをする際の引出はじめの部分について、前記ストランドが回巻体の内周に沿って回りながら引き出され一周した長さの５回の平均を測定し、その長さで１回撚りがかかるとして、これを１ｍ当たりに撚り数を換算することによって得られる。例えば、内周に沿って回りながら引き出され一周した長さが９０ｃｍであれば、１ｍでは０．９回とされる。
【００３４】
上記式において、１ｍ当たりの撚り数としたのは、１０ｃｍ当たりの撚り数を使用する通常の撚り糸紐に比べて、撚り数が極端に少ないことによる。また、この１ｍ当たりの撚り数を回巻体の巻き初め部としたのは、撚り数が回巻体の肉厚方向により変わることと、巻き初めが前記式を満たしていれば、それより巻き径の大きい外側における撚り係数ＴＭは、当然に０．０７６〜０．３５０の範囲を満足することによる。また、一周した長さを求めるのに５回の平均としたのは、正確性を増すためであるから、一周の長さが把握できれば一回でもよい。要は回巻体の内径部における撚り係数が得られればよいのである。
【００３５】
前記撚り係数ＴＭが０．０７６未満であると、撚りは少ないが、回巻体の内径を５０ｃｍ超とするか巻き幅を６０ｃｍ超にする必要があり、前述したように回巻体が嵩張ったり、内取りする際にストランドが回巻体の内側に擦れを生じてモノフィラメントの切断を引き起こしやすくなるため好ましくない。また、番手を１５０未満にすれば撚り係数ＴＭは０．０７６未満になるが、前述したように、ガラス繊維の生産性が低くコスト高となるため好ましくない。一方、０．３５０を超えると撚りが増え、含浸性が劣るため好ましくない。
【００３６】
本発明において、１つのペレットに含有させる上記ガラス繊維ストランドの本数は、含浸ダイの大きさやストランドのモノフィラメント集束本数、更に言えばペレットの直径に合わせて適宜選択すればよいが、一般的には、３〜３５本が好ましく、５〜１５本が更に好ましい。ガラス繊維ストランドの本数が３本未満では、樹脂との配合割合の関係でペレットが小径となるので生産効率が低下すると共に、必然的にストランド一本当たりのモノフィラメント本数（集束本数）が多くなり、その結果糸つなぎ箇所で、樹脂含浸ダイにおけるノズル詰まりが発生しやすい。一方、３５本を超えると、ストランド同志の密着性が不十分となり、ペレット化したときペレット割れを生じやすくなる。さらに、ストランド本数が多くなると、生産する際のセッティングに要する時間が長くなり且つ糸つなぎが多くなるので好ましくない。
【００３７】
Ｌ−ＦＴＰペレット中におけるガラス繊維の含有率は、３０〜８５質量％とすることが好ましく、４０〜７５質量％とすることが更に好ましい。ガラス繊維の含有率が３０質量％未満では、ＦＲＴＰの成形に用いるマスターペレットとしてのガラス含有率が不足し、８５質量％を超えると、ガラス繊維量に対する樹脂量が少なすぎて、ガラス繊維への含浸が不十分になりやすい。
【００３８】
本発明のＬ−ＦＴＰペレットは、特開昭５９−４９９１３号、特公昭５２−１０１４０号、ＵＳＰ４，４３９，３８７号などに開示された製造装置を使用して製造可能であり、例えば図５に示される製造装置が用いられる。図５において、複数のガラス繊維回巻体例えばケーキ９から内取りで引き出されるガラス繊維ストランド７を、予熱炉２４を通過せしめた後、樹脂含浸ダイ（金型）２１に導入する。この樹脂含浸ダイ２１には、押出機２５より加熱混練され溶融した熱可塑性樹脂が送りこまれ、引き揃えられた複数本のガラス繊維ストランド７は、樹脂含浸ダイ２１の中で熱可塑性樹脂を含浸され、同時に断面がほぼ円形の線状に成形される。こうして得られた線状の成形物２８は、冷却槽２６を通る間に冷却固化されて引取り機２７により引き出され、ペレタイザー２９によって所定長さに切断され、本発明のペレット３０が得られる。なお、ペレット３０の切断長さは、特に限定されないが、通常０．３〜３ｃｍが適当である。
【００３９】
上記のＬ−ＦＴＰペレット製造において、ケーキ９から引き出されたガラス繊維ストランド７は、引き出しによって生じる張力と僅かな撚りを有しているが、ケーキ９の内径を１８ｃｍ以上に拡大しているため、図６（ａ）に示す如く単位長さ当たりの撚り数が例えば１ｍ当たり１回以下と極めて少ない。これに対し、従来の内径が小さい回巻体から引き出されるガラス繊維ストランドは、図６（ｂ）に例示するように撚り数がこの約２倍程度に多くなっている。本発明のガラス繊維ストランド７は、このように従来のストランドより撚り数が少ないく開繊しやすいため、樹脂含浸ダイ２１において熱可塑性樹脂を含浸させるとき、１本１本のモノフィラメントの間まで樹脂が充分に含浸する。
【００４０】
本発明のＬ−ＦＴＰペレット３０は、図７に示すように、複数本のガラス繊維ストランド７がペレットの長手方向（引抜き方向）に沿って引き揃えられ、熱可塑性樹脂１１で覆われて一体化されており、この熱可塑性樹脂１１は、ガラス繊維ストランド７の個々のモノフィラメント６の間隙に至るまで均一に含浸されている。一方、該ペレット中のガラス繊維もしくはモノフィラメントは、捩れや撚りがほとんどない状態で含有されているので、ペレットの長手方向全長にわたって実質的に連続しており、かつお互いにほぼ平行な状態で配列している。
【００４１】
さらに、ガラス繊維ストランド７として、モノフィラメント６を集束し、スパイラルワイヤー８により綾振りしつつ太鼓状に巻き取り、加熱乾燥してなるケーキ９から引き出されたものを用いたことにより、ストランド７が比較的扁平な形状をなしており、Ｌ−ＦＴＰペレットの断面におけるガラス繊維ストランド７の形状も、従来のものより扁平な形状をなしている。このＬ−ＦＴＰペレット３０は、単独あるいは補強材を含有しない熱可塑性樹脂だけのペレットと適宜の割合で配合されて、射出成形機に投入され、ＦＲＴＰの成形品とされる。
【００４２】
【実施例】
実施例１
補強材として、１６μｍ径のモノフィラメントを６００本（３３０ＴＥＸ）集束し、スパイラルワイヤーを用いて太鼓状に巻き取ってなる内径２８．６ｃｍ、巻き幅２３．０ｃｍ（ＴＭ＝０．２１２）のケーキから引き出された１本のガラス繊維ストランドを１０本引き揃えて、それぞれ１０個の樹脂含浸ダイのノズルに通し、熱可塑性樹脂として、ＭＩ＝３０のポリプロピレンに酸変性ポリプロピレン（ユニロイヤルケミカル製：商品名ポリボンド３２００）を１０％添加したものを用いて、図５に示した方法により、樹脂温度２６０℃で、φ２．２ｍｍの１０ノズルから２０ｍ／分の速度で引抜いて、ガラス含有率６０質量％のポリプロピレン／ガラス繊維（ＧＦ）のＬ−ＦＴＰペレットを製造した。
さらに、このＬ−ＦＴＰペレットをマスターペレットとして、ポリプロピレンを所定量添加し、射出成形機にて、ガラス繊維含有率３０質量％のＡＳＴＭに準拠した強度試験片を作製した。
【００４３】
実施例２
補強材として、１３μｍ径のモノフィラメントを６００本（２２５ＴＥＸ）集束し、スパイラルワイヤーを用いて太鼓状に巻き取ってなる内径２８．６ｃｍ、巻き幅２３．０ｃｍ（ＴＭ＝０．１７５）のケーキから引き出されたガラス繊維ストランド１２本を用いた他は、実施例１と同様にしてガラス含有率６０質量％のポリプロピレン／ＧＦのＬ−ＦＴＰペレットを製造した。
さらに、実施例１と同様にして、ガラス繊維含有率３０質量％のＡＳＴＭに準拠した強度試験片を作製した。
【００４４】
実施例３
補強材として、１６μｍ径のモノフィラメントを６００本（３３０ＴＥＸ）集束し、スパイラルワイヤーを用いて太鼓状に巻き取ってなる内径２０．０ｃｍ、巻き幅３０．０ｃｍ（ＴＭ＝０．３０２）のケーキから引き出されたガラス繊維ストランド１０本を用いた他は、実施例１と同様にしてガラス含有率６０質量％のポリプロピレン／ＧＦのＬ−ＦＴＰペレットを製造した。
さらに、実施例１と同様にして、ガラス繊維含有率３０質量％のＡＳＴＭに準拠した強度試験片を作製した
【００４５】
実施例４
補強材として、モノフィラメント径１６μｍ、モノフィラメント集束本数２０００本（１１００ＴＥＸ）のダイレクトワインドロービング（表１ではロービングとする）からなる内径２８．６ｃｍ、巻き幅３３．０ｃｍ（ＴＭ＝０．３８７）のガラス繊維ストランド３本を用いたほかは、実施例１と同様にして、ガラス繊維含有率６０質量％のポリプロピレン／ＧＦのＬ−ＦＴＰペレットを製造した。
さらに、このＬ−ＦＴＰペレットをマスターペレットとして、実施例１と同様にして、ガラス含有率３０質量％のＡＳＴＭに準拠した強度試験片を作製した。
【００４６】
比較例１
補強材として、１６μｍ径のモノフィラメントを８００本（４４０ＴＥＸ）集束し、スパイラルワイヤーを用いて太鼓状に巻き取ってなる内径１６．０ｃｍ、巻き幅２０．０ｃｍ（ＴＭ＝０．４３７）のケーキから引き出された１本のガラス繊維ストランドを７本引き揃えたノズルを５個、８本を引き揃えたノズルを５個使用したほかは、実施例１と同様にして、ガラス含有率６０質量％のポリプロピレン／ＧＦのＬ−ＦＴＰペレットを製造した。
さらに、このＬ−ＦＴＰペレットをマスターペレットとして、実施例１と同様にして、ガラス含有率３０質量％のＡＳＴＭに準拠した強度試験片を作製した。
【００４７】
比較例２
補強材として、モノフィラメント径１６μｍ、モノフィラメント集束本数６００本（３３０ＴＥＸ）のダイレクトワインドロービングからなる内径１６．０ｃｍ、巻き幅２６．５ｃｍ（ＴＭ＝０．３７８）のガラス繊維ストランドを１０本引き揃えたほかは、実施例１と同様にして、ガラス含有率６０質量％のポリプロピレン／ＧＦのＬ−ＦＴＰペレットを製造した。
さらに、このＬ−ＦＴＰペレットをマスターペレットとして、実施例１と同様にして、ガラス含有率３０質量％のＡＳＴＭに準拠した強度試験片を作製した。
【００４８】
比較例３
補強材として、モノフィラメント径１６μｍ、モノフィラメント集束本数２０００本（１１００ＴＥＸ）のダイレクトワインドロービング（表２ではロービングとする）からなる内径１６．０ｃｍ、巻き幅２６．５ｃｍ（ＴＭ＝０．６９０）のガラス繊維ストランドを３本引き揃えたほかは、実施例１と同様にして、ガラス含有率６０質量％のポリプロピレン／ＧＦのＬ−ＦＴＰペレットを製造した。
さらに、このＬ−ＦＴＰペレットをマスターペレットとして、実施例１と同様にして、ガラス含有率３０質量％のＡＳＴＭに準拠した強度試験片を作製した。
【００４９】
比較例４
補強材として、１６μｍ径のモノフィラメントを６００本（３３０ＴＥＸ）集束し、スパイラルワイヤーを用いて太鼓状に巻き取ってなる内径１６．０ｃｍ、巻き幅２６．５ｃｍ（ＴＭ＝０．３７８）のケーキから引き出された１本のガラス繊維ストランドを１０本引き揃えたほかは、実施例１と同様にして、ガラス含有率６０質量％のポリプロピレン／ＧＦのＬ−ＦＴＰペレットを製造した。
さらに、このＬ−ＦＴＰペレットをマスターペレットとして、実施例１と同様にして、ガラス含有率３０質量％のＡＳＴＭに準拠した強度試験片を作製した。
【００５０】
上記実施例１〜４及び比較例１〜４について、Ｌ−ＦＴＰペレットの製造時における、(ａ)毛羽詰まりによるストランド切れ、(ｂ)糸繋ぎの可否を観察すると共に、各Ｌ−ＦＴＰペレットにおける熱可塑性樹脂の含浸状態を評価した。更に、各強度試験片について曲げ強度及び衝撃強度を測定し、これらの結果をまとめて表１に前記実施条件を併せて示す。
【００５１】
なお、上記評価において、「ペレットの含浸状態」は、レッドマーカー試験（インクテスト）により行い、ペレットをインクに浸し、ペレット端部より長手方向に色がついたものを目視で評価し、１（良）〜５（悪）の５段階評価で行った。また、「毛羽詰まりによるストランド切れ」は、稼動時間１０時間での評価である。
【００５２】
表１と表２から明らかのように、回巻体の内径が１８ｃｍより小さい比較例１〜４は、本発明の実施例１〜４より撚り数が多く撚りが強くなるために、ペレットの樹脂含浸が総体的に悪い。その結果、製造されたＬ−ＦＴＰペレットを用いた成形品の曲げ強度及び衝撃強度は、回巻体がケーキの方がロービングより樹脂の含浸が良好なため優れている傾向があるものの、実施例の方が比較例に比べて勝っている。
【００５３】
すなわち、実施例１と比較例４は、両方とも回巻体がケーキであり、回巻体の内径を除いて他の条件は同じであるのにも拘わらず、実施例１のペレットでは樹脂がガラス繊維の間まで充分よく含浸しているのに対し、比較例４では含浸が不充分となり、前記成形品の曲げ強度及び衝撃強度が実施例１より劣っている。
【００５４】
また、実施例４と比較例３は、集束本数が２０００本のストランドを円筒状に巻き取ったダイレクトワインドロービングであるために、ペレットの樹脂含浸の程度は前記のケーキの場合に比べて実施例４、比較例３ともに劣るが、回巻体の内径の違いによりストランドの撚りの強さが異なるため、ペレットの樹脂含浸に大きな差違があり、比較例３の樹脂の含浸状態は実施例４に比べて悪く、強度も劣っている。また、集束本数の多いストランドを使用しているために、実施例４と比較例３とも糸繋ぎは不可であったが、実施例４は撚りが弱いため、毛羽詰まりによるストランドの切れがなかったのに対し、比較例３ではストランドの撚りが強いため、ノズル部で３回のストランド切れが発生した。
【００５５】
さらに、実施例１〜４においては毛羽詰まりによるストランド切れは一切発生しなかったが、比較例１では回巻体がケーキでありながらストランドの撚りが強いため、ノズル部でストランド切れが１回発生した。
【００５６】
また、実施例２は実施例１に対しモノフィラメント径を細い１３μｍにすると共に、ストランドの本数を１２本に増やした例であるが、このようにフィラメントを細くする代わりにストランド数を多くしても、ペレットの樹脂含浸を実施例１と同じように良好にできる上に、ストランド数を増やしたことによって、実施例１より大きい曲げ強度と衝撃強度が得られることが分かった。
【００５７】
【表１】

【００５８】
【表２】

【００５９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように回巻体の内径を１８〜５０ｃｍの範囲にし、従来のものより拡大しているので、回巻体から内取りで引き出され樹脂含浸ダイ等に供給されるストランドの単位長さ当たりの撚り数を、従来の回巻体に比べ（約％以下に）減少させることができる。それにより、樹脂含浸ダイにおいてストランドがモノフィラメントとして開繊しやすくなるため、熱可塑性樹脂をモノフィラメントの間に充分に含浸させてＬ−ＦＴＰペレットを製造できる。
【００６０】
また、回巻体の巻取り内径が大きいために、回巻体の巻取り肉厚を増加させずに巻き量を多くすることが可能となるので、糸つなぎの回数を減らし作業負担を軽減できるばかりでなく、マイグレーションによって集束剤が高濃度に蓄積する部分も、同じ巻き量に対しては従来の内径の小さい回巻体より少なくできる。
【００６１】
また、上記したように撚り数を少なくし撚りが弱いストランドでＬ−ＦＴＰペレットを製造しているので、Ｌ−ＦＴＰペレットにおけるガラス繊維と樹脂との接着性が向上し、しかもガラス繊維がペレットの長手方向全長にわたって実質的に連続し、且つ互いにほぼ平行な状態で配列している、品質の良いペレットを得ることができる。その結果として、射出成形等でよって得られた成形体の強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回巻体の斜視図で、図１（ａ）はダイレクトワインドロービングの斜視図、図１（ｂ）はケーキの斜視図。
【図２】図２（ａ）はケーキ用ガラス繊維製造装置の正面図、図２（ｂ）はその側面図。
【図３】図３（ａ）は図２のスパイラルワイヤーの正面図、図３（ｂ）はその側面図。
【図４】図４（ａ）はダイレクトワインドロービング用ガラス繊維製造装置の正面図、図４（ｂ）はその側面図。
【図５】本発明のケーキを用いたペレット製造装置の一例を示す正面図。
【図６】図６（ａ）は図５のケーキから引き出されたストランドの一部の正面図、図６（ｂ）は従来のケーキから引き出されたストランドの一部の正面図。
【図７】本発明に係るペレットの一例を示す斜視図。
【図８】チョップドストランド使用のペレットの斜視図。
【図９】ダイレクトワインドロービング使用のペレットの斜視図。
【符号の説明】
１：ブッシュング
２：アプリーケータ
３：集束部材
４：ダイレクトワインドロービング
５：案内部材
６：モノフィラメント
７：ガラス繊維ストランド
８：スパイラルワイヤー
９：ケーキ
１１：熱可塑性樹脂

Claims (2)

1. ガラス繊維回巻体の内側よりガラス繊維ストランドを引き出して樹脂含浸ダイに導入する工程と、溶融した熱可塑性樹脂を前記樹脂含浸ダイに送り込み、前記ガラス繊維ストランドに含浸させる工程と、前記熱可塑性樹脂が含浸されたガラス繊維ストランドを前記樹脂含浸ダイから引き出して、熱可塑性樹脂を冷却固化させて線状の成形物を得る工程と、該成形物を所定長さに切断する工程とを含むガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法において、前記ガラス繊維として、６〜２５μｍ径のモノフィラメントを集束し、内径１８〜５０ｃｍとなるように巻き取ってなる回巻体から引き出されたガラス繊維ストランドを使用し、該ガラス繊維ストランドの撚り係数ＴＭが、次式を満たしていることを特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。
   ＴＭ＝（（デニール：ｇ／９０００ｍ）^1/2×（１ｍ当たりの撚り数））／２８７．４、
   ０．０７６≦ＴＭ≦０．３５０。
2. 前記回巻体の巻き幅が１０〜６０ｃｍである請求項１に記載のガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法。

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