JP4831238B2

JP4831238B2 - しめ縄ペレットの製造方法

Info

Publication number: JP4831238B2
Application number: JP2010083909A
Authority: JP
Inventors: 和志小笛; 新河西
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2020-06-12
Also published as: JP2010188732A

Description

本発明は、樹脂を含浸させたガラス繊維束によって形成されたしめ縄状のペレットを製造するしめ縄ペレットの製造方法に関するものである。

射出成形機によってプラスチック成形品を得るには、まず、混練部で溶融混練したプラスチック材料を金型内に射出し、次いで、金型に倣った状態で溶融プラスチックを冷却固化させる。また、耐衝撃性等に優れた高強度のプラスチック成形品を得るために、ガラス繊維等の強化繊維を熱可塑性樹脂中に含ませたペレットを原材料として使用することがある。

このような強化繊維を含んだペレットとして、従来より、例えば長さ３〜６ｍｍ程度のガラス繊維と粉状または粒状の熱可塑性樹脂とを混合し、さらに混練機で混練した後に、所定の長さ（例えば、３ｍｍ程度）に切断することで得られるものがある。ところが、得られたペレット中のガラス繊維は、混練機で混練する際に粉砕されて、長さが約０．２ｍｍ〜０．５ｍｍと短くなっている。さらに、このようなペレットを用いて射出成形機によってプラスチック成形品を成形すると、混練部においてガラス繊維が更に粉砕されて、プラスチック成形品に含まれるガラス繊維は約０．１〜０．４ｍｍと短くなってしまう。このため、補強繊維による成形品の高度な補強効果は望み難かった。

そこで、このような問題を解消するために、強化繊維としてのガラス長繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させてなるペレットが開発された。このペレットによれば、強化繊維の長さはペレットの長さ（例えば１０ｍｍ）に等しくなるため、射出成形機の混練部によって混練されても、成形品中のガラス繊維は０．３〜０．７ｍｍ程度となり、上記ペレットを用いた場合よりもプラスチック成形品の強度向上を図ることができる。

ところが、このようなガラス長繊維束を補強繊維として含んだペレットを用いても、プラスチック成形品の充分な補強がなされているとは言い難く、成形品のさらなる強度向上を図ることのできるペレットの開発が望まれていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、補強効果の高いペレットを提供することを目的とする。

本発明に係るしめ縄ペレットの製造方法は、溶融した樹脂を収容する１又は複数の溶融樹脂槽に複数のガラス繊維束をそれぞれ導入し、複数のガラス繊維束にそれぞれ樹脂に含浸させる含浸工程と、溶融樹脂槽から導出されて樹脂が含浸された複数のガラス繊維束を合撚してしめ縄状にする合撚工程と、合撚工程により合撚された複数のガラス繊維束を切断する切断工程と、を有する。

本発明に係るしめ縄ペレットの製造方法によれば、補強繊維としてのガラス繊維束が複数本撚り合わされてしめ縄状に形成されるしめ縄ペレットを製造することができる。これにより、ペレットの単位長さ当たりに含まれるガラス繊維束の長さを長くすることができ、ペレットの補強効果が高められる。また、本発明のしめ縄ペレットの製造方法により製造したしめ縄ペレットを用いて射出成形によりプラスチック成形品を成形する場合、射出成形機の混練部にてガラス繊維束が切断されても、ガラス繊維束が撚り合わされていることから成形品中の各ガラス繊維束の長さが長く、繊維束としても残るため、高い補強効果を維持することができる。

この場合、含浸工程により複数のガラス繊維束に樹脂が含浸された後、合撚工程により複数のガラス繊維束が合撚される前に、各ガラス繊維束を加撚する加撚工程を更に有することとしても良い。

このようにすることで、ペレットの単位長さ当たりに含まれるガラス繊維束の長さが更に長くなり、補強効果の向上を図ることができる。

そして、含浸工程により複数のガラス繊維束に樹脂が含浸された後、合撚工程により複数のガラス繊維束が合撚される前に、各ガラス繊維束の断面形状を整え樹脂量を調整する整形工程を更に有することが好ましい。

また、合撚工程は、各ガラス繊維束に含浸された樹脂が冷却固化する前に複数のガラス繊維束を合撚することが好ましい。

また、合撚工程は、前記複数のガラス繊維束を、長さ２５ｍｍ当たりに１ターン以上で撚ることが好ましい。

この程度の撚りでしめ縄ペレットを形成すれば、補強効果を著しく向上させることができる。

以上説明したように、本発明に係るしめ縄ペレットの製造方法によれば、補強繊維としてのガラス繊維束が複数本撚り合わされてしめ縄状に形成されるしめ縄ペレットを製造することができる。これにより、ペレットの単位長さ当たりに含まれるガラス繊維束の長さを長くすることができ、ペレットの補強効果を高めることができる。また、本発明のしめ縄ペレットの製造方法により製造したしめ縄ペレットを用いて射出成形によりプラスチック成形品を成形する場合、射出成形機の混練部にてガラス繊維束が切断されても、ガラス繊維束が撚り合わされていることから成形品中の各ガラス繊維束の長さが長く、繊維束としても残るため、高い補強効果を維持することができる。

図１（ａ）は、第１実施形態の製造方法により製造されるしめ縄ペレットを示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すしめ縄ペレットを解撚した状態を示す図である。図１に示すしめ縄ペレットを製造するペレット製造装置を示す図である。ペレット製造装置の合撚装置を示す図である。図４（ａ）は、第２実施形態の製造方法により製造されるしめ縄ペレットを示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すしめ縄ペレットを解撚した状態を示す図である。図４に示すしめ縄ペレットを製造するペレット製造装置を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るしめ縄ペレットの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
図１（ａ）は、本実施形態の製造方法により製造されるしめ縄ペレットを示す側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のしめ縄ペレットを理解の容易のために解撚した状態を示す図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、しめ縄ペレット１０は、補強繊維としてのガラス繊維束２０ａ，２０ｂ，２０ｃを３本しめ縄状に撚り合わせて形成されている。また、各ガラス繊維束２０ａ〜２０ｃには、ナイロン等の樹脂（熱可塑性樹脂）７が含浸されている。

次に、図２及び図３を参照して、しめ縄ペレット１０の製造方法を説明する。図２は、ペレット製造装置１を示す構成図である。同図に示すように、本実施形態のペレット製造装置１には、溶融樹脂導入口３より導入される溶融状態の樹脂７を収容すると共に上流のドラム２より送り込まれるガラス長繊維（ガラスロービング）Ｌ1〜Ｌ3に当該樹脂７を含浸させるための溶融樹脂槽３０が３つ設けられており、各溶融樹脂槽３０の最下流部（図中右端）には、樹脂７が含浸されたガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3の断面形状を整え樹脂量を調整するダイ５が装着されている。また、各溶融樹脂槽３０の下流には、各ダイ５を通過したガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3を１つに合撚してしめ縄状にするための合撚装置５０と、撚り合わされたガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3を切断する切断装置６０と、が設けられている。

また、各溶融樹脂槽３０内には、ガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3を開繊すると共に開繊した樹脂７をガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3に含浸させるための４対の含浸ローラ１２が並置されている。これらの含浸ローラ１２は駆動機構を備えておらず、ガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3の流れに伴って回転する。

さらに、ペレット製造装置１には、各溶融樹脂槽３０内の含浸ローラ１２の上流に配された一対の駆動ローラ７０、及び、合撚装置５０と切断装置６０との間に配された一対のフィードローラ８０が設けられている。駆動ローラ７０及びフィードローラ８０は、図示を省略するモータ等の駆動装置によってガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3を図中右方向に搬送するように回転駆動させられる。すなわち、駆動ローラ７０とフィードローラ８０との協働によって、ドラム２に巻かれたガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3が含浸ローラ１２を通過して切断装置６０まで搬送される。

次に、図３を参照して、合撚装置５０について説明する。合撚装置５０は、内部にガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3をまとめて掛けるフック５２が取り付けられた円筒５１を備えており、円筒５１の図中右端は開放端とされ、図中左端には、リング状の繊維導入部５３が取り付けられている。また、合撚装置５０には、モータ５４が設けられており、このモータ５４の回転がベルト５５を介して円筒５１に伝達されて、ガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3を合撚することができる。尚、ガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3の合撚は、樹脂７が冷却固化する前に行うことが好ましい。樹脂７が冷却固化してしまうと、剛性が強くなりガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3を撚り難くなると共に、各ガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3が接着（融着）せずしめ縄形状を維持し難くなるためである。

そして、撚り合わされたガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3を切断装置６０のカッターによって切断して、複数のしめ縄ペレット１０を得ることができる。尚、各ガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3は、切断装置６０で切断されることにより、それぞれ図１（ａ）に示したガラス繊維束２０ａ〜２０ｃとなる。

このようにして得られたしめ縄ペレット１０によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、しめ縄ペレット１０は、補強繊維としてのガラス繊維束２０ａ〜２０ｃが複数本撚り合わされてしめ縄状に形成されているため、ペレットの単位長さ当たりに含まれるガラス繊維束２０ａ〜２０ｃの長さを長くすることができ、ペレットの補強効果が高められる。また、しめ縄ペレット１０を用いて射出成形によりプラスチック成形品を成形する場合、射出成形機の混練部のスクリュー等でしめ縄ペレット１０が切断されても、各ガラス繊維束２０ａ〜２０ｃが撚り合わされていることからプラスチック成形品に含まれるガラス繊維束は長くなるため、高い補強効果を維持することができる。また、ガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3を撚り合わせることで、樹脂７が繊維内に均一に分散され、しめ縄ペレット１０中のボイドを低減させることができる。さらに、しめ縄ペレット１０で得られた成形品の引張り強さ、曲げ強さ、及びアイゾット衝撃値を向上させることができる。

また、しめ縄ペレット１０の撚り数は、長さ２．５ｃｍ当たり１ターン以上にすることが好ましい。この程度の撚りでしめ縄ペレット１０を形成すれば、補強効果を著しく向上させることができる。また、さらに好ましくは、長さ２．５ｃｍ当たり５ターン以上にすることがよい。なお、１ターンとは、図１（ａ）の符号ｔで示した間隔に相当する。さらに、しめ縄ペレット１０の長さは、３ｍｍ〜２５ｍｍ程度にすることが好ましい。これは、しめ縄ペレット１０の長さが上記範囲よりも短いと、補強繊維であるガラス繊維束２０ａ〜２０ｃが短いため補強効果を発揮し難く、一方、上記範囲よりも長いと、成形時の作業性が低下するためである。また、本実施形態のしめ縄ペレット１０の断面は略円形とされているが、この他、扁平形状、楕円形状等としてもよい。さらに、しめ縄ペレット１０の断面を円形とした場合は、直径を約１〜１０ｍｍ程度にすることが好ましい。

また、溶融樹脂槽３０を複数個設置せずに、一つの溶融樹脂槽３０に複数本のガラス繊維を通過させて、当該溶融樹脂槽３０内で樹脂７を含浸させるようにしてもよい。この場合は、溶融樹脂槽３０が一つで済むため、省スペース化を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明に係るしめ縄ペレットの製造方法の第２実施形態を説明する。図４（ａ）は、本実施形態の製造方法により製造されるしめ縄ペレットを示す側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のしめ縄ペレットを理解の容易のために解撚した状態を示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、しめ縄ペレット１０はガラス繊維束４０ａ，４０ｂ，４０ｃを３本しめ縄状に撚り合わせて形成されており、さらに、各ガラス繊維束４０ａ〜４０ｃ自体に撚りが掛けられている。また、各ガラス繊維束４０ａ〜４０ｃには、ナイロン等の樹脂（熱可塑性樹脂）７が含浸されている。

図５は、本実施形態の製造方法により製造されるしめ縄ペレット１０を製造するためのペレット製造装置１１を示す図である。ペレット製造装置１１が第１実施形態で使用するペレット製造装置１と異なるのは、各溶融樹脂槽３０と合撚装置５０との間に、加撚装置５０ａが設けられている点である。加撚装置５０ａの構成は、合撚装置５０（図３参照）と同様である。そして、各加撚装置５０ａのフック５２にガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3をそれぞれ掛けた状態で円筒５１を回転させることにより、各ガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3に撚りを加えることができる。

さらに、合撚装置５０において加撚された各ガラス長繊維Ｌ1〜Ｌ3を撚り合わせ、切断装置６０によってこれを切断することで、図４（ａ）に示すしめ縄ペレット１０が完成する。

このようにして得られたしめ縄ペレット１０によれば、第１実施形態と比較してペレットの単位長さ当たりに含まれるガラス繊維束４０ａ〜４０ｃの長さが更に長くなり、補強効果の向上を図ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、合撚するガラス繊維束は３本に限られず、２本又は４本以上にしてもよい。

さらに、ガラス長繊維に含浸させる樹脂としては、ナイロンの他に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリブチレンテレフタレート等の公知の熱可塑性樹脂又はこれらの共重合体や変性体を使用することができる。

１…ペレット製造装置、２…ドラム、３…溶融樹脂導入口、５…ダイ、７…樹脂、１０…縄ペレット、１１…ペレット製造装置、１２…含浸ローラ、２０ａ〜２０ｃ，４０ａ〜４０ｃ…ガラス繊維束、３０…溶融樹脂槽、５０ａ…加撚装置、５０…合撚装置、５１…円筒、５２…フック、５３…繊維導入部、６０…切断装置、７０…駆動ローラ、８０…フィードローラ、Ｌ1〜Ｌ3…ガラス長繊維。

Claims

溶融した樹脂を収容する１又は複数の溶融樹脂槽に複数のガラス繊維束をそれぞれ導入し、前記複数のガラス繊維束にそれぞれ樹脂に含浸させる含浸工程と、
前記溶融樹脂槽から導出されて樹脂が含浸された前記複数のガラス繊維束を合撚してしめ縄状にする合撚工程と、
前記合撚工程により合撚された前記複数のガラス繊維束を切断する切断工程と、
を有する、しめ縄ペレットの製造方法。
前記含浸工程により前記複数のガラス繊維束に樹脂が含浸された後、前記合撚工程により前記複数のガラス繊維束が合撚される前に、前記各ガラス繊維束を加撚する加撚工程を更に有する、請求項１に記載のしめ縄ペレットの製造方法。
前記含浸工程により前記複数のガラス繊維束に樹脂が含浸された後、前記合撚工程により前記複数のガラス繊維束が合撚される前に、前記各ガラス繊維束の断面形状を整え樹脂量を調整する整形工程を更に有する、請求項１又は２に記載のしめ縄ペレットの製造方法。
前記合撚工程は、前記各ガラス繊維束に含浸された樹脂が冷却固化する前に前記複数のガラス繊維束を合撚する、請求項１〜３の何れか１項に記載のしめ縄ペレットの製造方法。
前記合撚工程は、前記複数のガラス繊維束を、長さ２５ｍｍ当たりに１ターン以上で撚る、請求項１〜４の何れか１項に記載のしめ縄ペレットの製造方法。