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JPH06254976A - Production of fiber reinforced thermoplastic resin composition - Google Patents

Production of fiber reinforced thermoplastic resin composition

Info

Publication number
JPH06254976A
JPH06254976A JP5069271A JP6927193A JPH06254976A JP H06254976 A JPH06254976 A JP H06254976A JP 5069271 A JP5069271 A JP 5069271A JP 6927193 A JP6927193 A JP 6927193A JP H06254976 A JPH06254976 A JP H06254976A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
die box
fiber
molten resin
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5069271A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3311807B2 (en
Inventor
Shinji Tsukamoto
真司 塚本
Kazuhisa Yasumoto
一寿 安元
Michihiro Okawachi
道広 大川内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP06927193A priority Critical patent/JP3311807B2/en
Publication of JPH06254976A publication Critical patent/JPH06254976A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3311807B2 publication Critical patent/JP3311807B2/en
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  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a compsn. improved in the dispersibility of a fiber and reduced in taking-up force and yarn cutting, in a pultrusion method, by impregnating a reinforcing fiber while controlling the filling state of the molten resin in a die box to a starvation state. CONSTITUTION:A reinforcing fiber is impregnated with a resin while the filling degree of the molten resin 2 in a die box 3 is controlled so as to set the interior of the die box 3 to a starvation state (filled molten resin 8). As a result, the resistance due to the resin, that is, the damage of the fiber is reduced. Further, the opening properties of a fiber bundle are excellent even in an opening device and the impregnation due to the resin bonded to the fiber bundle also becomes well over the whole of the die box. A resin filling state is different according to impregnation properties due to the kind, melt viscosity or compatibility of a resin and a taking-up speed but pref. set to 2/3 or less the total resin use amt. in the die box. The pressure in the die box is pref. set to 5kgf/cm<2> or less.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明補強用繊維に熱可塑性樹脂
を被覆(含浸)させる繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製
造方法及びその装置に関する。この樹脂組成物は、高剛
性、高耐衝撃性、耐クリープ性が要求される自動車部
品、建材、ならびに産業資材分野の部品に利用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin composition for coating (impregnating) a reinforcing fiber with a thermoplastic resin, and an apparatus therefor. This resin composition is used for automobile parts, building materials, and parts in the industrial material field, which are required to have high rigidity, high impact resistance, and creep resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来熱可塑性樹脂と補強用繊維を複合し
た組成物からなる成形用材料を製造する方法としては、 (1)適当な長さ(通常3〜6mm)に切断した繊維
と、粉末または粒状の熱可塑性樹脂を混合し、押出成形
機にて押出し、切断して成形材料を得る方法 (2)熱可塑性樹脂を溶剤に溶解もしくは懸濁し、それ
に長繊維を連続的に浸漬し、溶剤を乾燥除去し、然る
後、これを切断して成形材料を得る方法 (3)繊維を連続的に開始剤を含むモノマーもしくは反
応性を有するオリゴマーに浸漬し、これを加熱重合し
て、然る後これを切断して成形材料を得る方法 (4)樹脂を押出成形機により可塑化溶融し、溶融物の
吐出側に長繊維を連続的に導入し、繊維に溶融樹脂を浸
透させ押出し、これを切断して成形材料とする電線被覆
類似の引き抜き成形法またはプルトルージョン法等が知
られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method for producing a molding material composed of a composite of a thermoplastic resin and a reinforcing fiber is as follows: (1) fibers cut to an appropriate length (usually 3 to 6 mm) and powder Alternatively, a method in which granular thermoplastic resin is mixed, extruded by an extrusion molding machine, and cut to obtain a molding material (2) The thermoplastic resin is dissolved or suspended in a solvent, and long fibers are continuously dipped in the solvent, (3) The fiber is continuously dipped in a monomer containing an initiator or a reactive oligomer, and the mixture is heated and polymerized to obtain a molding material. (4) Resin is plasticized and melted by an extrusion molding machine, continuous fibers are continuously introduced to the discharge side of the melt, and the molten resin is infiltrated into the fibers and extruded. Electric wire coatings that are cut into molding materials A similar pultrusion method or a pultrusion method is known.

【0003】(1)の短繊維を使用する方法では繊維の
初期長をあまり大きくすることができないことや押出機
にて混合するときに繊維の粉砕が生じるため繊維による
補強効果が不十分になるという問題点がある。
In the method (1) using short fibers, the initial length of the fibers cannot be increased so much and the fibers are crushed when they are mixed in an extruder, so that the reinforcing effect by the fibers becomes insufficient. There is a problem.

【0004】(2)の溶剤を使用する方法では、使用し
た溶剤を回収する必要があり、工程が長くなると同時に
設備が大規模なものとなって、コストへの影響が大きい
欠点がある。
The method (2) using a solvent has a drawback that the used solvent needs to be recovered, which requires a long process and a large-scale facility, which greatly affects the cost.

【0005】(3)のモノマーまたはオリゴマーに浸
漬、重合する方法による場合は、使用可能な熱可塑性樹
脂が限られている点や、重合工程が複雑となり、その制
御が困難であるという欠点を有する。
In the method (3) of dipping and polymerizing in a monomer or oligomer, there are drawbacks that thermoplastic resins that can be used are limited and that the polymerization process is complicated and control thereof is difficult. .

【0006】以上の各方法に対し、(4)の引き抜き成
形法またはプルトルージョン法では装置、工程とも簡単
であり、製造工程中に繊維の粉砕を伴わず、成形材料中
の繊維の長さを任意に選択できるため補強効果を高くす
ることが容易である。しかし繊維束の凝集が生じ易く、
マトリックス樹脂が各単繊維間に充分浸透(含浸)せ
ず、分散の悪い製品となる傾向があった。特に補強効果
を増すために繊維の配合量を増すことはこの凝集性を一
層高め、そのため本来補強されるべき製品の強度が低下
したり、製品の外観が悪化したり、極端な場合では繊維
の束がペレットから抜け落ちることさえあり、補強性
能、外観、安全性、衛生性において問題を有していた。
In contrast to each of the above methods, the pultrusion method or the pultrusion method of (4) is simple in equipment and process, and the length of the fiber in the molding material is not accompanied by crushing of the fiber during the manufacturing process. Since it can be arbitrarily selected, it is easy to enhance the reinforcing effect. However, agglomeration of fiber bundles easily occurs,
The matrix resin did not sufficiently penetrate (impregnate) between the individual fibers, and the product tended to be poorly dispersed. In particular, increasing the blending amount of fibers to increase the reinforcing effect further enhances this cohesive property, so that the strength of the product to be originally reinforced is reduced, the appearance of the product is deteriorated, and in extreme cases, the fiber Even the bundles could fall out of the pellets, which had problems in reinforcement performance, appearance, safety and hygiene.

【0007】この改善のため、例えば特公昭43−74
48、特公昭43−7468、特公昭52−1014
0、特公昭55−16825においては、クロスヘッド
ダイの工夫により改善する提案がなされているが、繊維
束中の個々のフィラメントに対するマトリックス樹脂の
含浸性と樹脂組成物中での個々の繊維の分散性は未だ不
十分であった。
To improve this, for example, Japanese Examined Patent Publication No. 43-74.
48, Japanese Patent Publication No. 43-7468, Japanese Patent Publication No. 52-1014
No. 0, Japanese Patent Publication No. 55-16825, a proposal is made to improve by devising a crosshead die. However, the impregnability of the matrix resin into the individual filaments in the fiber bundle and the dispersion of the individual fibers in the resin composition. The sex was still insufficient.

【0008】一方、樹脂の含浸性を向上させるため溶融
粘度の低い、つまり低分子量の樹脂を使用したり、低分
子量添加剤を多量に混合し、溶融物の粘度を低下させた
りする方法や、またダイス部の温度を高めに設定し溶融
物の粘度を下げる等の樹脂粘度を下げる方法が知られて
いる。しかしこれらの方法では粘度低下させる幅にも限
界があったり、または熱分解を生起するなどがあり、さ
らに得られた成形材料の物性面、特に耐衝撃性、長期信
頼性に問題が生じていた。
On the other hand, in order to improve the impregnation property of the resin, a method of using a resin having a low melt viscosity, that is, a low molecular weight resin, or mixing a large amount of a low molecular weight additive to lower the viscosity of the melt, Also known is a method of lowering the viscosity of the resin, such as setting the temperature of the die part higher to lower the viscosity of the melt. However, with these methods, there is a limit to the extent to which the viscosity can be reduced, or thermal decomposition is caused, and further problems with the physical properties of the resulting molding material, particularly impact resistance and long-term reliability, have occurred. .

【0009】また、個々の繊維フィラメントへの樹脂含
浸性を改善するためには、例えば特公昭63−3769
4等においてはスプレッダー等(これはピン、バー、回
転体等の突起物を含む)の利用によって繊維束を拡げ、
個々の繊維が樹脂と接触し易くする方法の提案がされて
いる。
Further, in order to improve the resin impregnation property into individual fiber filaments, for example, Japanese Patent Publication No. 63-3769.
In 4 etc., spread the fiber bundle by using a spreader etc. (this includes protrusions such as pins, bars, rotating bodies, etc.)
Proposals have been made for a method for facilitating contact between individual fibers and a resin.

【0010】しかし、この提案の方法では生産速度を上
げるためにはスプレッダーの数を増やす必要があるが、
これはおのずと高粘性の溶融樹脂と繊維との接触長を長
くすることになり、その結果引き取り抵抗が増し張力が
大きくなるという欠点があった。このことは繊維束が拡
がった状態、つまり開繊している場合及び溶融樹脂の粘
度が高い場合はスプレッダー、ダイ内壁と繊維束との間
に存在する溶融樹脂による剪断抵抗が大きくなることを
意味し、この結果引き取りが困難になるだけでなく、補
強用繊維束中の個々のフィラメントの多数が切断し、こ
れがダイボックスにたまり、製造中断などの原因となる
問題があった。
However, in this proposed method, it is necessary to increase the number of spreaders in order to increase the production speed.
This naturally lengthens the contact length between the highly viscous molten resin and the fiber, and as a result, there is the drawback that the take-up resistance increases and the tension increases. This means that when the fiber bundle is spread, that is, when the fiber is opened and when the viscosity of the molten resin is high, the shear resistance due to the molten resin existing between the spreader and the die inner wall and the fiber bundle increases. However, as a result, not only is it difficult to collect the filaments, but also a large number of individual filaments in the reinforcing fiber bundle are cut, which accumulates in the die box, causing a problem such as production interruption.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの引き
抜き成形法またはプルトルージョン法を改良したもの
で、溶融粘度の高い高分子量の熱可塑性樹脂も使用可能
であり、特にロービング中の個々のフィラメントのマト
リックスたる溶融熱可塑性樹脂中への分散性の向上と引
き抜き成形法での生産性を改良することを目的とするも
のである。そして最終的には該繊維強化熱可塑性樹脂組
成物を射出成形、圧縮成形等の成形をした場合、機械
的、熱的強度、特に耐クリープ、耐衝撃性、製品の外観
性の優れた繊維強化樹脂成形品の製造を可能とすること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an improvement of these pultrusion method or pultrusion method, in which a high molecular weight thermoplastic resin having a high melt viscosity can also be used, and in particular, individual filaments during roving. The object of the present invention is to improve the dispersibility in the molten thermoplastic resin which is the matrix and to improve the productivity in the pultrusion molding method. Finally, when the fiber-reinforced thermoplastic resin composition is molded by injection molding, compression molding, etc., it is reinforced with excellent mechanical and thermal strengths, especially creep resistance, impact resistance and product appearance. The purpose is to enable the production of resin molded products.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、補強用繊維を
熱可塑性樹脂で被覆(含浸)させる引き抜き成形法また
はプルトルージョン法において、ダイボックス内の溶融
樹脂の充満状態を飢餓状態に制御しながら被覆(含浸)
を行うことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂組成物の
製造方法を開発することにより上記の目的を達成した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a pultrusion method or a pultrusion method in which reinforcing fibers are coated (impregnated) with a thermoplastic resin to control the filled state of the molten resin in the die box to a starved state. While covering (impregnating)
The above object was achieved by developing a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin composition characterized by carrying out the following.

【0013】本発明に使用できる熱可塑性樹脂としては
押出機で可塑化可能であれば特に制限する理由はない
が、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレ
フタレート等が挙げられる。またこれらの樹脂のブレン
ド物及び各種フィラーを充填した樹脂組成物であっても
構わない。更に周知の技術として繊維との親和性を持た
せた変性樹脂の使用は特に好ましい。樹脂の溶融粘度は
特に制限はないが、好ましくは剪断速度102 sec-1
での粘度が101 〜104 poise程度である。
The thermoplastic resin usable in the present invention is not particularly limited as long as it can be plasticized by an extruder, and examples thereof include polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyamide, polycarbonate, polybutylene terephthalate and the like. Further, a blended product of these resins and a resin composition filled with various fillers may be used. Further, as a well-known technique, it is particularly preferable to use a modified resin having affinity with fibers. The melt viscosity of the resin is not particularly limited, but a shear rate of 10 2 sec -1 is preferable.
The viscosity is about 10 1 to 10 4 poise.

【0014】また本発明に用いられる補強用繊維の種類
としては、E−ガラス、S−ガラス等のガラス繊維、ピ
ッチ系、ポリアクリロニトリル系等の炭素繊維、また芳
香族ポリアミド繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維等の
セラミック系繊維、また金属繊維が、またマトリックス
樹脂がポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレ
ン等のごとく比較的低温で可塑化可能な樹脂であるとき
は、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維も使
用でき、これら単独あるいは複合して用いられる。な
お、繊維の太さ、表面処理剤、集束剤の種類、量などに
ついては通常用いられているものと同じであれば使用で
きる。繊維強化樹脂組成物中の補強用繊維の配合量は特
に制限されるものではないが、一般的にいって使用目
的、樹脂の種類、繊維の種類等により若干の差はある
が、10重量%から80重量%程度である。
The types of reinforcing fibers used in the present invention include glass fibers such as E-glass and S-glass, carbon fibers such as pitch-based and polyacrylonitrile-based fibers, aromatic polyamide fibers, silicon carbide fibers, Ceramic fibers such as alumina fibers, metal fibers, and organic fibers such as nylon fibers and polyester fibers when the matrix resin is a resin that can be plasticized at a relatively low temperature such as polyethylene, polypropylene or polystyrene. These can be used alone or in combination. The fiber thickness, surface treatment agent, sizing agent type, amount and the like may be the same as those usually used. The content of the reinforcing fiber in the fiber reinforced resin composition is not particularly limited, but generally there are some differences depending on the purpose of use, the type of resin, the type of fiber, etc., but 10% by weight To about 80% by weight.

【0015】尚、本発明によって得られる繊維強化樹脂
組成物の形態としては、ダイボックス出口ノズルの形状
を変えることにより任意の形状、例えば棒状、シート
状、樋状、L字状等限定されるものではないが、通常は
10〜50mmの長さに切断した成形用材料ペレットと
して好適に用いられる。
The shape of the fiber reinforced resin composition obtained by the present invention is limited by changing the shape of the die box outlet nozzle, such as a rod shape, a sheet shape, a gutter shape, or an L shape. Although not a thing, it is usually suitably used as a molding material pellet cut into a length of 10 to 50 mm.

【0016】以下、本発明を図面を用いて説明する。図
1は代表的なダイボックスの構造を示す。あらかじめ張
力を調整され、好ましくは溶融樹脂の融点以上に予熱さ
れた数千本〜数万本のフィラメントからなる補強用繊維
束1は、ダイ導入口4より外部から樹脂の融点以上に加
熱されたダイボックス本体3に引きそろえて供給され
る。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure of a typical die box. The reinforcing fiber bundle 1 composed of thousands to tens of thousands of filaments whose tension is adjusted in advance and which is preferably preheated to the melting point of the molten resin or more is heated from the outside through the die introduction port 4 to the melting point of the resin or more. It is supplied in line with the die box body 3.

【0017】その際、補強用繊維束はダイ内部に設置さ
れた開繊装置、例えば開繊バー5上で開繊し、開繊され
た状態で溶融樹脂2と複数回接触することで含浸が達成
される。樹脂を含浸した補強用繊維束はダイ出口に設け
られたノズル6を通過し、余分の樹脂をしぼり取り、樹
脂量をコントロールすると共に任意の形に賦形され、適
当な長さに切断して繊維強化樹脂組成物とする。
At this time, the reinforcing fiber bundle is opened on a fiber opening device, for example, a fiber opening bar 5 installed inside the die, and impregnated by contacting with the molten resin 2 a plurality of times in the opened state. To be achieved. The reinforcing fiber bundle impregnated with the resin passes through the nozzle 6 provided at the die outlet, squeezes the excess resin, controls the amount of resin, and shapes it into an arbitrary shape, and cuts it into an appropriate length. A fiber reinforced resin composition.

【0018】ダイボックス内の樹脂流動は、主に補強用
繊維束に付着した溶融樹脂が繊維に引きずられる形でノ
ズル側に運ばれ、その過程において開繊バー5と補強用
繊維との間の接触面で主に樹脂の含浸が進行する。また
補強用繊維束により運ばれた余分の樹脂はダイ前部より
蓄積され、樹脂供給量が過多の場合はダイ前部より樹脂
が充満される現象が見られる。
The resin flow in the die box is mainly carried to the nozzle side in a form in which the molten resin adhering to the reinforcing fiber bundle is dragged by the fibers, and in the process, between the opening bar 5 and the reinforcing fibers. The resin impregnation mainly proceeds on the contact surface. In addition, excess resin carried by the reinforcing fiber bundle is accumulated from the front part of the die, and when the resin supply amount is excessive, the front part of the die is filled with the resin.

【0019】従来の引き抜き成形法またはプルトルージ
ョン法においては、図2に示すごとくダイボックス内は
溶融樹脂で完全に満たされた状態で操業されており、こ
のため補強用繊維束はダイボックス内の高粘度の溶融樹
脂の剪断力に対抗して引き取られることになる。特に開
繊装置上においては繊維束が開繊されるため、接触面が
著しく増大し、このため開繊繊維束が溶融樹脂の剪断力
以上の引き取り力で引き取られることが必要となる。
In the conventional pultrusion method or pultrusion method, as shown in FIG. 2, the die box is operated in a state where it is completely filled with the molten resin, so that the reinforcing fiber bundle is in the die box. It will be taken against the shearing force of the high viscosity molten resin. In particular, since the fiber bundle is opened on the opening device, the contact surface is significantly increased, and therefore the opened fiber bundle needs to be pulled by a pulling force equal to or higher than the shearing force of the molten resin.

【0020】この剪断力はダイボックス内の樹脂温度が
低下したとき、溶融粘度の高い樹脂を使用したとき、あ
るいは引き取り速度を速くしたときに一層顕著になる。
このことは補強用繊維に大なる張力が係ることになり、
繊維束中の個々のフィラメントの一部が切断し、ダイボ
ックス内に滞留したり、この滞留繊維の塊が間欠的に押
し出され繊維が飛び出した製品がでるなどの問題が生ず
ることになる。極端な場合にはノズルを閉塞したりして
操業ができなくなるトラブルが発生することもあった。
This shearing force becomes more remarkable when the temperature of the resin in the die box decreases, when a resin having a high melt viscosity is used, or when the take-up speed is increased.
This means that a large amount of tension is applied to the reinforcing fiber,
Part of individual filaments in the fiber bundle may be cut and stayed in the die box, or a lump of stagnant fibers may be extruded intermittently to produce a product in which the fibers pop out. In an extreme case, the nozzle may be clogged to cause a problem that the operation cannot be performed.

【0021】またダイボックス中に溶融樹脂が充満して
いるため、第1段の開繊装置に接触する前に補強用繊維
束は溶融樹脂に囲まれてしまい、開繊装置上での開繊が
不完全になり易いことが挙げられる。
Further, since the molten resin is filled in the die box, the reinforcing fiber bundle is surrounded by the molten resin before coming into contact with the first-stage opening device, so that the fiber is opened on the opening device. Is likely to be incomplete.

【0022】これらの問題は図1に示すようにダイボッ
クス内の溶融樹脂の充満度を制御し、ダイボックス内を
飢餓状態(充満溶融樹脂8)に置くことにより解決でき
ることを見いだした。その結果、樹脂による抵抗、つま
り繊維のダメージが減少し、更に開繊装置5でも繊維束
の開繊性も優れ、繊維束に付着した樹脂による含浸もダ
イボックス全般にわたって良好になることが判明した。
It has been found that these problems can be solved by controlling the filling degree of the molten resin in the die box and placing the inside of the die box in a starvation state (filled molten resin 8) as shown in FIG. As a result, it was found that the resistance due to the resin, that is, the damage to the fiber, was reduced, the fiber opening property of the fiber opening device 5 was excellent, and the impregnation with the resin attached to the fiber bundle was good throughout the die box. .

【0023】樹脂充満状態は樹脂の種類、溶融粘度、親
和性等による含浸性、引き取り速度等により異なるが、
ダイボックス内部の全樹脂使用量の2/3以下とするの
が好ましい。但し樹脂付着むら等を防止するためには少
なくともダイボックス出口のノズル部付近は樹脂で常に
充満している状況が必要であるのは言うまでもない。更
に、熱劣化し易い樹脂などにあってはダイボックス内の
空隙部に不活性ガスを注入し、樹脂の分解を抑制する処
置も採ることができる。
The resin filled state varies depending on the type of resin, the melt viscosity, the impregnating property due to the affinity, the take-up speed, etc.
It is preferable that the amount is 2/3 or less of the total amount of resin used in the die box. However, it is needless to say that at least the vicinity of the nozzle at the exit of the die box must be filled with resin in order to prevent uneven resin adhesion. Further, in the case of a resin that is easily deteriorated by heat, an inert gas may be injected into the void in the die box to suppress the decomposition of the resin.

【0024】更に溶融樹脂の充満位置の制御は、例えば
図1〜3に示すようにダイボックス先端部に取りつけら
れた高感度の圧力センサーによって行うことができる。
即ち、ダイボックス先端部においては補強用繊維束と樹
脂の流動抵抗に起因する圧力が発生し、これはダイボッ
クス内の樹脂充満が進むほど大となることが明らかとな
った。但し、この圧力は繊維束の引き取り速度等で変化
するためあらかじめ最適条件での圧力を求める必要があ
る。また圧力値はおおむね5kgf/cm2 以下と非常
に低いため、その検出と制御は計器的な特別な工夫が必
要である。
Further, the control of the filled position of the molten resin can be performed by a highly sensitive pressure sensor attached to the tip of the die box as shown in FIGS.
That is, it was revealed that a pressure due to the flow resistance of the reinforcing fiber bundle and the resin was generated at the tip of the die box, and the pressure was increased as the resin filled in the die box was increased. However, since this pressure changes depending on the take-up speed of the fiber bundle, etc., it is necessary to obtain the pressure under optimum conditions in advance. Moreover, since the pressure value is as low as approximately 5 kgf / cm 2 or less, its detection and control requires special instrumental measures.

【0025】図3はその制御方法の一例を示したもので
ある。例えばダイボックス先端部における溶融樹脂の圧
力を高感度の圧力計7で検知し、これを変換器で10で
電気的に変換、増幅し、プロセスコントローラー11に
てレスポンス等の制御処理をする。それをもとに押出機
制御器12で押出機のモーター13の回転数を変更し、
ダイ3への樹脂供給量を制御することにより、ダイボッ
クス内の溶融樹脂を飢餓状態に維持しながら繊維強化熱
可塑性樹脂組成物を製造できる。
FIG. 3 shows an example of the control method. For example, the pressure of the molten resin at the tip of the die box is detected by the highly sensitive pressure gauge 7, and this is electrically converted and amplified by the converter 10, and the process controller 11 performs control processing such as response. Based on that, change the rotation speed of the extruder motor 13 with the extruder controller 12,
By controlling the amount of resin supplied to the die 3, the fiber-reinforced thermoplastic resin composition can be produced while maintaining the molten resin in the die box in a starved state.

【0026】[0026]

【作用】本発明においては引き抜き成形法またはプルト
ルージョン法により補強用繊維束をダイボックス中にも
うけられた開繊装置により開繊しながら溶融樹脂を被覆
(含浸)させるに際し、出口付近は常時樹脂で充満して
いることは必要であるが、ダイボックス内の溶融樹脂の
充満度を不完全(飢餓状態)にすることにより、被覆の
均一性)が高まると共に、繊維束の個々のフィラメント
の切断量を大幅に減らすことができることを見いだし
た。
In the present invention, when the molten resin is coated (impregnated) while the reinforcing fiber bundle is opened by the opening device provided in the die box by the pultrusion method or the pultrusion method, the resin near the outlet is always filled. However, it is necessary to fill the molten resin in the die box incompletely (starvation state) to improve the uniformity of the coating) and to cut the individual filaments of the fiber bundle. We have found that the amount can be reduced significantly.

【0027】即ち、ダイボックス内の溶融樹脂の充満度
と、ダイ内圧力及び補強用繊維束の引き取り力とはほぼ
比例し、意外にも樹脂の含浸性は溶融樹脂充満度と反比
例することを見いだしたことにある。
That is, the filling degree of the molten resin in the die box is almost proportional to the pressure inside the die and the take-up force of the reinforcing fiber bundle, and surprisingly, the impregnating ability of the resin is inversely proportional to the filling degree of the molten resin. I have found something.

【0028】従って、ダイボックス内の溶融樹脂の充満
度をコントロールすることにより、繊維束に対する含浸
性を向上させ、糸切れを防止すると共に引き取り力を低
く抑えることができることであり、そしてこのコントロ
ールの手段としてダイボックス内圧力を検知し、押出機
からの樹脂の供給をコントロールすることにより達成で
きることである。
Therefore, by controlling the filling degree of the molten resin in the die box, it is possible to improve the impregnation property with respect to the fiber bundle, prevent yarn breakage and suppress the take-up force to a low level. This can be achieved by detecting the pressure inside the die box as a means and controlling the supply of resin from the extruder.

【0029】この正確なメカニズムは確認できなかった
が、ダイボックスに供給された補強用繊維束はまず開繊
されてから溶融樹脂に接触するため溶融樹脂との接触す
る初期において好ましい状態での被覆(含浸)が行われ
ると考えられる。それ以降においても溶融樹脂で被覆さ
れた状態(但し、溶融樹脂は充満していない。)の繊維
束は2段以降の開繊装置により開繊され、樹脂による含
浸が行われるが、溶融樹脂が充満していない区間での開
繊作業は効率が良いため、含浸度は充満している場合に
比べて向上するものと推定している。
Although this exact mechanism could not be confirmed, since the reinforcing fiber bundle supplied to the die box is first opened and then comes into contact with the molten resin, the coating in a preferable state at the initial stage of contact with the molten resin. (Impregnation) is considered to be performed. After that, the fiber bundle covered with the molten resin (however, the molten resin is not filled) is opened by the opening device from the second stage onwards and impregnated with the resin, but the molten resin is It is estimated that the degree of impregnation will be improved compared to the case where the impregnation degree is full because the opening operation in the unfilled section is efficient.

【0030】また、ダイボックスに溶融樹脂が完全に充
満していないため、繊維束の引き取りに際し、充満して
いない区間では溶融樹脂の剪断力が不要となり、引き取
り抵抗を低下させ、これが繊維束中の個々のフィラメン
トの切断を低下させているものと推定している。
Since the die box is not completely filled with the molten resin, when the fiber bundle is taken up, the shearing force of the molten resin becomes unnecessary in the unfilled section, which lowers the take-up resistance. It is presumed to reduce the cutting of individual filaments of.

【0031】更に溶融樹脂のダイボックス内の充満度
を、ダイボックス先端部に圧力検出器を設けることによ
り容易に制御できることも見いだした。
It has also been found that the filling degree of the molten resin in the die box can be easily controlled by providing a pressure detector at the tip of the die box.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例にて具体的
に説明する。 (実施例1)補強用繊維として繊維径16μmのE−ガ
ラス繊維を約4000本引きそろえ、所定の表面処理と
集束処理を施したロービングを使用した。またマトリッ
クス樹脂としては0.5phrの無水マレイン酸で変性
したMFR=30g/10分のホモポリプロピレンを使
用した。成形装置としては図4に示すような制御方法を
用いた。圧力センサー3として15kgf/cm2 レン
ジの低圧用を使用し、専用の変換器(アンプ)10を使
用した。またプロセスコントローラー11により設定圧
力値を保持できるよう比例帯、積分時間調整した。押出
機制御器12としてインバーターを使用し、押出機モー
ター回転数を制御した。ダイボックス先端部の圧力を引
き取り速度20m/min、2.3kgf/cm2 とし
たとき、引き取り力は約18kgf、ダイボックス内の
溶融樹脂充満度は約50%であり、含浸性も良好で、糸
切れもほとんど発生しなかった。直径約3mmのノズル
から押し出した引き抜き成形物を13mmに切断し、繊
維強化熱可塑性樹脂組成物のペレットを製造した。組成
比は繊維40重量%、ホモポリプロピレン60重量%で
ある。次いで該ペレットを樹脂温度210℃、金型温度
40℃の条件で射出成形して試験片を作成、曲げ試験、
引張試験、衝撃試験(アイゾット;ノッチ付き)、引張
クリープ試験を実施し、物性を評価した。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples. Example 1 About 4,000 E-glass fibers having a fiber diameter of 16 μm were lined up as reinforcing fibers, and a roving subjected to a predetermined surface treatment and a focusing treatment was used. Further, as the matrix resin, homopolypropylene having MFR = 30 g / 10 min modified with 0.5 phr of maleic anhydride was used. As the molding apparatus, the control method shown in FIG. 4 was used. As the pressure sensor 3, a low pressure device of 15 kgf / cm 2 range was used, and a dedicated converter (amplifier) 10 was used. Further, the proportional band and the integration time were adjusted by the process controller 11 so that the set pressure value could be maintained. An inverter was used as the extruder controller 12 to control the rotation speed of the extruder motor. When the pressure at the tip of the die box is 20 m / min and 2.3 kgf / cm 2 , the take-up force is about 18 kgf, the molten resin filling degree in the die box is about 50%, and the impregnation property is good. Almost no yarn breakage occurred. The pultruded product extruded from a nozzle having a diameter of about 3 mm was cut into 13 mm to produce pellets of the fiber-reinforced thermoplastic resin composition. The composition ratio is 40% by weight of fiber and 60% by weight of homopolypropylene. Then, the pellets are injection molded under the conditions of a resin temperature of 210 ° C. and a mold temperature of 40 ° C. to prepare a test piece, a bending test,
A tensile test, an impact test (Izod; with notch), and a tensile creep test were carried out to evaluate the physical properties.

【0033】 引張試験: JIS K−7054(23℃) 曲げ試験: JIS K−7055(23℃) 衝撃試験(IZOD): JIS K−7110(23
℃) 引張クリープ: JIS K−7115(60℃、応力
200kgf/cm2
Tensile test: JIS K-7054 (23 ° C.) Bending test: JIS K-7055 (23 ° C.) Impact test (IZOD): JIS K-7110 (23
C) Tensile creep: JIS K-7115 (60 ° C, stress 200 kgf / cm 2 ).

【0034】(実施例2)MFR15g/10分の無水
マレイン酸変性(変性量0.5phr)ホモプロピレン
を使用して実施例1と同様のガラス繊維ロービングおよ
び装置を使用し、ダイボックス内の溶融樹脂充満度は同
じく50%程度として成形した。引き取り速度20m/
minでこの時の引き取り力は21kgfと実施例1と
比べやや上昇したものの糸切れ及び樹脂の含浸性は良好
であった。物性評価結果を表1に示す。
(Example 2) Using a glass fiber roving and equipment similar to those of Example 1 using maleic anhydride modified (modification amount 0.5 phr) homopropylene having an MFR of 15 g / 10 min and melting in a die box. The resin filling degree was also set to about 50%. Collection speed 20m /
At min, the take-up force at this time was 21 kgf, which was slightly higher than that in Example 1, but the yarn breakage and the resin impregnation property were good. The physical property evaluation results are shown in Table 1.

【0035】(比較例)実施例1と同様のガラス繊維ロ
ービング、変性ポリプロピレン及び装置を使用して同じ
条件で成形した。但し、ダイボックス先端部の圧力を7
kgf/cm2としたとき、ダイボックス内は溶融樹脂
で充満しており、引き取り速度を20m/minで引き
取り力は30kgfとなり、糸切れが発生し、成形はや
や困難であった。評価結果を表1に示す。
Comparative Example Using the same glass fiber roving, modified polypropylene and equipment as in Example 1, molding was carried out under the same conditions. However, the pressure at the tip of the die box should be 7
When the pressure was set to kgf / cm 2 , the inside of the die box was filled with molten resin, the take-up force was 30 kgf at a take-up speed of 20 m / min, yarn breakage occurred, and molding was somewhat difficult. The evaluation results are shown in Table 1.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、強化繊維を熱可塑性樹
脂に分散させる引き抜き成形法、またはプルトルージョ
ン法において、樹脂の溶融粘度が高くても、また高速で
引き取りを行ってもマトリックス樹脂の繊維への含浸性
が良好で、耐衝撃性、耐クリープ等の機械的性能及び製
品外観の優れた繊維強化熱可塑性樹脂材料を製造する方
法を提供できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, in the pultrusion molding method or the pultrusion method in which the reinforcing fibers are dispersed in the thermoplastic resin, even if the melt viscosity of the resin is high or the resin is taken at a high speed, the matrix resin It is possible to provide a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin material which has good impregnation properties into fibers, mechanical properties such as impact resistance and creep resistance, and excellent product appearance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による引き抜き成形法ダイボックス内の
溶融樹脂充満状況を示す。
FIG. 1 shows a molten resin filled state in a pultrusion molding method die box according to the present invention.

【図2】従来法による引き抜き成形法ダイボックス内の
溶融樹脂充満状況を示す。
FIG. 2 shows a molten resin filling state in a die box of a conventional pultrusion method.

【図3】本発明の引き抜き成形法制御方法の一例を示
す。
FIG. 3 shows an example of a pultrusion molding method control method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 強化繊維 2 溶融樹脂 3 ダイ 4 導入口 5 開繊バー 6 ノズル 7 圧力計 8 充満溶融樹脂 9 押出機 10 変換器 11 プロセスコントローラー 12 押出機制御器 13 モーター 1 Reinforced Fiber 2 Molten Resin 3 Die 4 Inlet 5 Opening Bar 6 Nozzle 7 Pressure Gauge 8 Filled Molten Resin 9 Extruder 10 Converter 11 Process Controller 12 Extruder Controller 13 Motor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 補強用繊維を熱可塑性樹脂で被覆(含
浸)させる引き抜き成形法またはプルトルージョン法に
おいて、ダイボックス内の溶融樹脂の充満状態を飢餓状
態に制御しながら被覆(含浸)を行うことを特徴とする
繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
1. In a pultrusion method or a pultrusion method in which reinforcing fibers are coated (impregnated) with a thermoplastic resin, coating (impregnation) is performed while controlling the filled state of the molten resin in the die box to a starvation state. A method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin composition, comprising:
【請求項2】 溶融樹脂供給量を調節し、ダイボックス
内の樹脂の充満状態をダイボックス空間の2/3以下に
制御する請求項1記載の繊維強化熱可塑性樹脂組成物の
製造方法。
2. The method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin composition according to claim 1, wherein the amount of molten resin supplied is adjusted so that the filled state of the resin in the die box is controlled to 2/3 or less of the space of the die box.
【請求項3】 樹脂供給量を調節することによりダイボ
ックス内の圧力を5kgf/cm2 以下に保持し、ダイ
ボックス内の溶融樹脂の充満状態を制御する請求項1ま
たは2記載の繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
3. The fiber-reinforced heat according to claim 1 or 2, wherein the pressure in the die box is maintained at 5 kgf / cm 2 or less by controlling the amount of resin supplied to control the filled state of the molten resin in the die box. A method for producing a plastic resin composition.
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