JPH09296053A

JPH09296053A - 繊維強化熱可塑性樹脂成形品

Info

Publication number: JPH09296053A
Application number: JP9042756A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Sakai; 秀敏坂井; Motonobu Yamada; 元信山田; Motonori Hiratsuka; 元紀平塚
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、特別な金型や射出成形機を必要とし
ない射出成形で、機械的性質に優れ繊維配向による異方
性が小さい繊維強化熱可塑性樹脂成形品を提供すること
を課題とする。【解決手段】本発明は、射出成形して得られる比較的薄
肉の繊維強化熱可塑性樹脂成形品において、成形品中の
繊維状強化材の重量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）
の関係（Ｌｗ／ｄ）が５２〜１２０に制御することを特
徴とする繊維強化熱可塑性樹脂成形品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐衝撃性などの機械
的性質や流動性に優れた繊維強化熱可塑性樹脂の射出成
形品に関するものであって、さらに射出成形時に繊維強
化熱可塑性樹脂材料が成形金型中を流動する際に生じる
繊維配向による成形品の異方性を小さくした繊維強化熱
可塑性樹脂成形品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形によって成形される繊維強化熱
可塑性樹脂成形品は、その優れた成形性と機械的性質を
活かして、自動車部品や電気および電子部品などの様々
な用途に使用されている。また、軽量化などによる成形
品の薄肉化が進み、それによって成形品中の繊維が特定
方向に多く配向することによる、強度や寸法の異方性が
大きな問題となっている。これは薄肉成形品特有の問題
であり、通常以上の肉厚の成形品では問題とはならない
ものである。特公昭４１−２０７３８号公報のごとき繊
維状強化材のチョップドストランドを押出機を用いて溶
融樹脂と混練する方法で得られる繊維強化熱可塑性樹脂
ペレットを射出成形すると、成形品中の繊維強化材の重
量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／
ｄ）は４５以下になり、繊維状強化材の補強効果を十分
発揮することができないばかりか、成形品中の繊維は流
動方向に多く配向し、流動方向と直角方向の物性が低下
し寸法などの異方性が大きくなる。また、特公昭６３−
３７６９４号公報のごときプルトルージョン法（引抜成
形法）によって連続した繊維状強化材のロービングを熱
可塑性樹脂で被覆する方法で得られる繊維強化熱可塑性
樹脂ペレットを射出成形すると、成形品中の繊維強化材
は長くなり、高い強度は得られるものの開繊性が不十分
であり、流動性が悪化したり、繊維の絡み合いによって
成形品中の繊維は流動方向と直角方向に多く配向する。
さらに、特開平６−９１７０７号公報のごとき成形樹脂
層に狭窄部を設け繊維の配向を乱して異方性を緩和させ
る方法が知られているが、特殊な装置が必要になった
り、成形品自体を改良するなど措置が必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記問題を解決し成形品形状の制約や、金型や射出
成形機の改良などの必要なく汎用の射出成形機で成形で
き、耐衝撃性などの機械的性質や流動性に優れ、溶融状
態の繊維強化熱可塑性樹脂材料が成形金型中を流動する
際に生じる繊維配向による成形品の異方性を小さくした
繊維強化熱可塑性樹脂成形品を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するため鋭意検討した結果、特定の重量平均繊
維長に射出成形した繊維強化熱可塑性樹脂成形品の繊維
配向による異方性が小さくなることを見いだし、本発明
に到った。

【０００５】すなわち、本発明は（１）繊維状強化材を
３〜７０ｗｔ％含有する繊維強化熱可塑性樹脂材料を射
出成形して得られる、（体積）／（表面積）＜２ｍｍと
なるような繊維強化熱可塑性樹脂成形品において、成形
品中の繊維状強化材の重量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径
（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）が５２〜１５０であることを
特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂成形品、（２）熱可塑
性樹脂成形品の体積と表面積の関係が（体積）／（表面
積）＜１ｍｍである上記（１）記載の繊維強化熱可塑性
樹脂成形品、（３）成形品中の繊維状強化材の重量平均
繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）が５
２〜１２０である上記（１）または（２）記載の繊維強
化熱可塑性樹脂成形品、（４）繊維強化熱可塑性樹脂成
形品の平板状部分において、射出成形によって金型キャ
ビティ中を流れる、繊維強化材を含んだ溶融樹脂の流れ
方向（ＭＤ）と、流れと垂直方向（ＴＤ）の２３〜１０
０℃における線膨張係数が、０．６＜（ＴＤ方向の線膨
張係数）／（ＭＤ方向の線膨張係数）＜２．５であるこ
とを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか記載の繊
維強化熱可塑性樹脂成形品、（５）繊維強化熱可塑性樹
脂成形品の重量平均繊維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌ
ｎ）の比（Ｌｗ／Ｌｎ）が１．１〜１．５となる繊維長
分布を有していることを特徴とする上記（１）〜（４）
のいずれか記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形品、（６）
繊維径（ｄ）が５μｍより大きく２５μｍより小さい繊
維状強化材である上記（１）〜（５）のいずれか記載の
繊維強化熱可塑性樹脂成形品、（７）射出成形して得ら
れる繊維強化熱可塑性樹脂成形品の体積が１００００ｃ
ｍ³以下である上記（１）〜（６）のいずれか記載の繊
維強化熱可塑性樹脂成形品、（８）熱可塑性樹脂が、熱
可塑性ポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂
を主成分とする上記（１）〜（７）のいずれか記載の繊
維強化熱可塑性樹脂成形品、（９）重量平均繊維長（Ｌ
ｗ）と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）が８０〜２２０
で、かつ重量平均繊維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌ
ｎ）の比（ＬＷ／Ｌｎ）が１．１〜２．０である繊維強
化熱可塑性樹脂組成物を射出成形することにより上記
（１）〜（８）のいずれか記載の繊維強化熱可塑性樹脂
成形品を製造することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹
脂成形品の製造方法、（１０）繊維強化熱可塑性樹脂組
成物が熱可塑性樹脂と連続した繊維状強化材を押出機シ
リンダ内に供給し、押出機シリンダ内で溶融した該熱可
塑性樹脂と繊維状強化材とをスクリュ表面および／また
はシリンダ内壁の少なくとも一部が表面異形化加工され
たスクリュおよび／またはシリンダで形成される制御機
構部を通過させることにより、表面異形化加工の櫛作用
で繊維状強化材を開繊して得られるものである上記
（９）記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法、
および、（１１）表面異形化加工が凹凸加工である請求
項１０記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法で
ある。

【０００６】以下、本発明を具体的に説明する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成
形品は、異方性の影響が顕著となる薄肉成形品に適して
おり、その成形品の（体積）／（表面積）が２ｍｍより
小さい成形品が好ましく、より好ましくは（体積）／
（表面積）が１ｍｍより小さい成形品であり、さらに好
ましくは（体積）／（表面積）が０．８５ｍｍより小さ
い成形品である。

【０００８】本発明の最も重要な要素の一つである、繊
維強化熱可塑性樹脂成形品中の重量平均繊維長（Ｌｗ）
と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）は、５２〜１５０で
あり、５５〜１２０が望ましく、さらに５５〜１１０が
望ましい。重量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の関
係（Ｌｗ／ｄ）が５２より小さい場合は、繊維強化材の
補強効果が十分に発揮できず、汎用の射出成形によって
得られる成形品中の繊維は溶融樹脂の流れ方向（ＭＤ）
に多く配向し、流れと垂直方向（ＴＤ）の成形収縮が大
きくなったり、曲げなどの物性値が低下する。また、重
量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／
ｄ）が１５０より大きい場合は、逆に繊維の絡み合いに
より、汎用の射出成形によって得られた成形品中の繊維
は、溶融樹脂の流れと垂直方向（ＴＤ）に多く配向し、
流れ方向（ＭＤ）の成形収縮率が大きくなったり、曲げ
などの物性値が低下する。本発明はこのように、繊維長
により繊維の配向状態が変化し、本発明で規定する条件
を満たす場合、最も異方性が小さくなることを見出し発
明にいたったものである。

【０００９】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成形品の平
板状部分の流れ方向（ＭＤ）と、流れと垂直な方向（Ｔ
Ｄ）（肉厚方向ではない）の２３〜１００℃における線
膨張係数は０．６＜（ＴＤ方向の線膨張係数）／（ＭＤ
方向の線膨張係数）＜２．５であることが望ましく、さ
らに好ましくは０．７＜（ＭＤ方向の線膨張係数）／
（ＴＤ方向の線膨張係数）＜１．８であることが異方性
が小さくなる点で好ましい。

【００１０】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成形品中の
重量平均繊維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌｎ）の比
（Ｌｗ／Ｌｎ）は得られる成形品の機械的性質と均一性
の点から１．１〜１．５となるような繊維長分布を有し
ていることが望ましく、特に１．１〜１．４の範囲であ
ることが望ましい。

【００１１】また、繊維強化熱可塑性樹脂成形品の繊維
径（ｄ）は、十分な衝撃強度や成形時の流動性を得る点
から５μｍより大きく２５μｍより小さいことが望まし
く、特に６〜１９μｍであることが望ましい。また、繊
維含有量は３〜７０ｗｔ％、特に１０〜６０ｗｔ％であ
ることが機械的性質や表面平滑性、成形性の点から望ま
しい。尚、本発明における重量平均繊維長（Ｌｗ）や数
平均繊維長（Ｌｎ）は、成形品の熱可塑性樹脂成分を燃
焼させたり、溶媒で溶かしたりして繊維を抽出し、顕微
鏡で５００本以上計測した長さより算出して求めること
ができる。繊維の抽出方法については熱可塑性樹脂の種
類により適宜選択される。

【００１２】また、重量平均繊維長（Ｌｗ）と数平均繊
維長（Ｌｎ）は、各々次のように定義されるものであ
る。

【００１３】重量平均繊維長（Ｌｗ）＝Σ（ρπｒ²Ｌｉ×Ｌｉ）／Σ（ρπｒ²Ｌｉ）＝ΣＬｉ²／ΣＬｉ数平均繊維長（Ｌｎ）＝ΣＬｉ／ｎただし、ρ：強化繊維の密度ｒ：強化繊維の半径Ｌｉ：ｉ番目の強化繊維の長さｎ：強化繊維の本数

【００１４】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成形品の大
きさとしては、汎用の射出成形機で比較的容易に成形で
きる点から１００００ｃｍ³以下、特に７５００ｃｍ³
以下であることが望ましい。

【００１５】また、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成形
品中の繊維は、成形品を溶融圧縮した際に繊維状強化材
と樹脂成分が分離しない状態程度に均一分散しているこ
とが望ましい。

【００１６】本発明で使用される熱可塑性樹脂は、射出
成形機等の成形機によって成形することができる熱可塑
性樹脂であれば特に制限はなく、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチレン−
ブタジエン−アクリルニトリル共重合体等のビニル系樹
脂、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６やナイロ
ン６６等の脂肪族ナイロン、脂肪族ナイロンにさらにテ
レフタル酸等の芳香族ジカルボン酸または芳香族ジアミ
ンを共重合した共重合体等の芳香族ポリアミド、各種共
重合ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、
ポリメチルメタアクリレート、ポリスルホン、ポリフェ
ニレンオキサイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリ
エステルおよびそれらの共重合体、全芳香族系あるいは
ポリエチレンテレフタレート共重合系のサーモトロピッ
ク液晶ポリマ、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリエー
テルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリウレ
タン、ポリエーテルアミド等が挙げられ、これらは単独
または２種以上組み合わせて用いることも可能である。

【００１７】好ましい樹脂は、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタ
レート、ポリエチレンテレフタレート共重合系液晶ポリ
マ、ナイロン６、ナイロン６６、芳香族ナイロン、共重
合ナイロン、ポリフェニレンスルフィド、ＡＢＳ樹脂で
ある。

【００１８】更に好ましくは、ポリブチレンテレフタレ
ートやポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹
脂やナイロン６やナイロン６６等のポリアミド樹脂が好
適である。

【００１９】本発明に使用される繊維状強化材として
は、通常樹脂の補強用として用いられているものならば
特に限定されるものではなく、ガラス繊維、炭素繊維、
金属繊維および有機繊維（ナイロン、ポリエステル、ア
ラミド、ポリフェニレンスルフィド、アクリル、液晶ポ
リマー等）等を使用することが可能であり、１種または
２種以上を併用して使用することも可能である。

【００２０】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成形品は射
出成形品であることが好ましく、用い得る射出成形機と
しては、上記の規定を満足する成形品が得られる限り特
に制限はなく、成形用の金型内に溶融樹脂を射出して成
形品を得る一般に使用されている型締め力数ｔｏｎクラ
スの小型射出成形機から型締め力２０００ｔｏｎクラス
の大型射出成形機まで使用することができ、射出圧縮成
形や射出プレス成形、ガスアシスト成形やガスインジェ
クション成形、２色成形機やプランジャーを備え付けた
射出成形機を使用した成形等各種射出成形が可能であ
る。

【００２１】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成形品を成
形して得るために用いる繊維強化熱可塑性樹脂組成物と
しては、通常、射出成形により組成物中の強化繊維が折
れるため、射出成形前の組成物中に含まれる繊維状強化
材の重量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の比（Ｌｗ
／ｄ）が８０〜２２０、特に９０〜２００、かつ重量平
均繊維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌｎ）の比（Ｌｗ／
Ｌｎ）が１．１〜２．０であることが好ましく、特に
１．１〜２．０、さらに１．１〜１．７の範囲にあるも
のを用いることが、成形時の流動性、あるいは得られる
繊維強化熱可塑性樹脂成形品中の繊維状強化材の配向状
態の点から、好ましい。

【００２２】また上記繊維強化熱可塑性樹脂組成物はペ
レットであってもよい。

【００２３】このような繊維強化熱可塑性樹脂組成物の
製造方法に特に制限はないが、押出機を用いて繊維強化
熱可塑性樹脂組成物を製造する方法が生産効率の点から
好ましい。最も好ましい方法は、熱可塑性樹脂と連続し
た繊維状強化材を押出機シリンダ内で溶融混練し、繊維
長および繊維長分布を制御することにより繊維強化熱可
塑性樹脂組成物を製造する方法で、前記の規定を満足す
る繊維強化熱可塑性樹脂成形品を射出成形によって得る
のに適している。さらに詳しくは、溶融した熱可塑性樹
脂中に連続した繊維状強化材を供給し、スクリュ表面お
よび／またはシリンダ内壁の少なくとも一部が表面異形
化加工されたスクリュおよび／またはシリンダで形成さ
れる制御機構部を通過させることにより、異形化加工表
面の櫛作用で溶融状態の熱可塑性樹脂中の繊維状強化材
を開繊し、繊維長を制御して吐出、ペレタイズする方法
である。

【００２４】表面異形化加工としては、スクリューに巻
き付いた繊維状強化材にスクリューとシリンダ間で
“櫛”の作用を及ぼすことにより、繊維状強化材を開繊
し、繊維長を制御するものである。異形化加工としては
凹凸加工が好ましく、具体的には刃状加工などが特に好
ましく挙げられる。図１はスクリュー表面、シリンダ内
壁に表面異形化加工の好ましい一実施態様である刃状加
工を示したスクリュー、シリンダー内壁の斜視図であ
る。図１ａ，ｂに示すようなスクリュー１またはシリン
ダ３が好ましく、これらはスクリュー軸と垂直方向に特
定の刃先角度、好ましくは鋭角の刃先角度で凹凸を形成
した刃状加工部２、４を有しているものが挙げられる。

【００２５】上述の連続した繊維状強化材を開繊し、繊
維長を制御するスクリュおよび／またはシリンダを加工
した押出機とは、単軸または多軸のスクリュ式押出機で
あって、その内部に連続した繊維状強化材の開繊度合や
繊維長の制御機構部を含む押出機を言う。

【００２６】そして、通常、熱可塑性樹脂および繊維状
強化材は開繊度合や繊維長の制御機構部を通過させた
後、押出機からガットを吐出し、ペレタイズされる。

【００２７】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成形品を射
出成形するのに用いる繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、
含まれる繊維状強化材が前記のような重量平均繊維長
（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の比（Ｌｗ／ｄ）および重量平
均繊維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌｎ）の比（Ｌｗ／
Ｌｎ）を有することが好ましいが、上記製造方法におい
てはペレット長、押出速度等の条件設定を適宜行なうこ
とで製造し得る。

【００２８】さらに、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成
形品はその特性をいかし、自動車や車両等の関連部品、
電気電子部品、家電製品の部品、機械や工具等の関連部
品、スポーツやレジャー用品、光学機器や精密機械関連
部品、建築資材等で、前記した（体積）／（表面積）を
満たす成形品、特に薄肉部を有する成形品、例えばハウ
ジング、カバー類などに好ましく使用される。

【００２９】

【実施例】以下に実施例によって本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
アイゾット衝撃強度の評価方法は、ＡＳＴＭＤ−２５
６に従って測定し、成形収縮率の評価は、縦×横×厚み
＝１００×１００×１．８ｍｍの角板を、東芝機械製Ｉ
Ｓ５５−ＥＰＮ射出成形機で射出成形し、ダイヤルゲー
ジを使用して溶融樹脂の流れ方向（ＭＤ）と流れと垂直
方向（ＴＤ）の長さを測定し求めた。曲げ強度や弾性率
の評価は、射出成形した縦×横×厚み＝１００×１００
×１．８ｍｍの角板をＭＤとＴＤ方向で切り出し、その
他はＡＳＴＭＤ−７９０に従って測定した。尚、各試験
は５ケのサンプルについて測定を行い平均値を求めた。
線膨張係数は、射出成形した縦×横×厚み＝１００×１
００×１．８ｍｍの角板の中央部から１０×３×１．８
ｍｍのサンプルをＭＤ方向とＴＤ方向について切り出
し、セイコー電子ＳＳＣ５０２０ＴＭＡ１００熱機械的
分析装置を使って２３〜１００℃の線膨張係数を測定し
た。繊維と熱可塑性樹脂の組成比は、成形品を５００℃
の電気炉内で熱可塑性樹脂のみ燃焼させ重量変化から算
出した。また、繊維の重量平均繊維長や数平均繊維長
は、電気炉内で燃焼させた灰分を顕微鏡撮影して求め
た。尚、本実施例に使用した繊維強化熱可塑性樹脂成形
品の（体積）／（表面積）は、０．８７であった。ま
た、樹脂の相対粘度はオルソクロロフェノールに０．５
ｇ／ｄｌの濃度で溶解した後、２５℃で測定した。

【００３０】実施例１押し出し方向に２つの供給口を有するスクリュ径３０ｍ
ｍ，Ｌ／Ｄ３５の同方向回転２軸押出機（日本製鋼所製
ＴＥＸ３０）を用い、スクリュは２条ネジで相互の噛み
合い３．５ｍｍの２本のスクリュを使用し、第２の供給
口の直前にＬ／Ｄ＝２の４５度に傾いた５枚のニーディ
ングディスクからなるスクリュエレメントを、順逆の順
番に設け、第２の供給口の吐出側にＬ／Ｄ＝１のフルフ
ライトスクリュを介して、図１ａ．（ピッチ１ｍｍ，刃
先角３０度，山頂と谷底高さ１．５ｍｍ）加工を施した
Ｌ／Ｄ＝０．７５の楕円断面のニュートラルスクリュ形
状の制御機構部を設け、それ以外は深溝の搬送のみのス
クリュ形状としたものを用いた。この装置において、第
１の供給口に、スクリュ式ペレット供給装置からポリブ
チレンテレフタレート樹脂ペレット（相対粘度１．４
５）を約２３ｋｇ／ｈの速度で一定供給し、シリンダ温
度２７０℃，スクリュ回転数２００ｒｐｍで、まず樹脂
のみ押し出しを行った。次ぎに第２の供給口で樹脂が完
全に溶融していることを確認した後、直径１３μｍ，番
手１３００ｔｅｘのガラスロービング（日本電気硝子
製）を８本第２の供給口から導入した。ガラスロービン
グはスクリュ回転により定常的に押出機内に引き込ま
れ、溶融樹脂と共に押出機先端へと送られ、ストランド
状に押出された。押出された繊維強化熱可塑性樹脂スト
ランドは、冷却槽で冷却した後、４ｍｍ長さに切断して
繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを得た。このペレットの
繊維の重量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の関係
（Ｌｗ／ｄ）は１７０で、重量平均繊維長（Ｌｗ）と数
平均繊維長（Ｌｎ）の比（Ｌｗ／Ｌｎ）は１．５１であ
った。繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、１３０℃で５
時間乾燥した後、射出成形機（東芝機械製ＩＳ５５ＥＰ
Ｎ）でシリンダ温度２６５℃，金型温度８０℃の条件で
射出成形し、物性，ガラス繊維の繊維長を測定した。結
果を表１に示す。

【００３１】実施例２実施例１の押出機で図１ａ．の制御機構部でＬ／Ｄ＝
０．５の楕円断面のニュートラルスクリュ形状のものを
用い、第１の供給口に、スクリュ式ペレット供給装置か
らポリブチレンテレフタレート樹脂ペレット（相対粘度
１．４５）を約２４ｋｇ／ｈの速度で一定供給し、第２
の供給口から直径１３μｍ，番手１３００ｔｅｘのガラ
スロービング（日本電気硝子製）を５本導入した以外
は、実施例１同様の方法で繊維強化熱可塑性樹脂ペレッ
トを得た。このペレットの繊維の重量平均繊維長（Ｌ
ｗ）と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）は２００で、重
量平均繊維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌｎ）の比（Ｌ
ｗ／Ｌｎ）は１．７７であった。繊維強化ペレットは実
施例１と同様に射出成形し、物性、ガラス繊維の繊維長
を測定した。結果を表１に示す。

【００３２】実施例３実施例１の押出機で図１ａ．の制御機構部でＬ／Ｄ＝１
の楕円断面のニュートラルスクリュ形状のものを用い、
第１の供給口に、スクリュ式ペレット供給装置からポリ
ブチレンテレフタレート樹脂ペレット（相対粘度１．４
５）を約１６ｋｇ／ｈの速度で一定供給し、第２の供給
口から直径１３μｍ，番手１３００ｔｅｘのガラスロー
ビング（日本電気硝子製）を１１本導入した以外は、実
施例１同様の方法で繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを得
た。このペレットの繊維の重量平均繊維長（Ｌｗ）と繊
維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）は１５０で、重量平均繊
維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌｎ）の比（Ｌｗ／Ｌ
ｎ）は１．４５であった。繊維強化ペレットは実施例１
と同様に射出成形し、物性，ガラス繊維の繊維長を測定
した。結果を表１に示す。

【００３３】比較例１実施例１の押出機で制御機構部に相当する部分に制御機
構部のかわりに、Ｌ／Ｄ＝１の４５度に傾いた５枚のニ
ーディングディスクからなるスクリュエレメントを、順
逆の順番に設けた押出機を用いた他は、実施例１と同じ
装置を用い、第１の供給口からポリブチレンテレフタレ
ート樹脂ペレット（相対粘度１．４５）を２１．３ｋｇ
／ｈの速度で一定供給し、シリンダ温度２７０℃，スク
リュ回転数２００ｒｐｍで、まず樹脂のみ押し出しを行
った。次ぎに第２の供給口で樹脂が完全に溶融している
ことを確認した後、直径１３μｍ，長さ３ｍｍのチョッ
プドストランドガラス繊維（日本電気硝子製）を９．６
ｋｇ／ｈの一定速度で供給した。ガラス繊維は溶融樹脂
と共に押出機先端へと送られ、ストランド状に押出され
た。押出された繊維強化熱可塑性樹脂ストランドは、冷
却槽で冷却した後、４ｍｍ長さに切断して繊維強化熱可
塑性樹脂ペレットを得た。このペレットの繊維の重量平
均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）は
５０で、重量平均繊維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌ
ｎ）の比（Ｌｗ／Ｌｎ）は１．２であった。繊維強化熱
可塑性樹脂ペレットは、１３０℃で５時間乾燥した後、
射出成形機（東芝機械製ＩＳ５５ＥＰＮ）によりシリン
ダ温度２６５℃，金型温度８０℃の条件で射出成形し、
物性，ガラス繊維の繊維長を測定した。結果を表１に示
す。

【００３４】比較例２比較例１と同じ押出機の先端にクロスヘッドダイを設置
して、ガラスロービングをクロスヘッド内に４ｋｇ／ｈ
で導き、第１の供給口から１７ｋｇ／ｈで供給されるポ
リブチレンテレフタレート（実施例１と同じ）の溶融物
で被覆した。得られた繊維強化熱可塑性樹脂ストランド
は４ｍｍ長にカッティングされ、実施例１と同様に乾燥
後射出成形し、物性，ガラス繊維の繊維長を測定した。
繊維強化熱可塑性樹脂ストランド中のガラス繊維は、ほ
とんどが連続体として存在し、重量平均繊維長（Ｌｗ）
と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）は３０８で、重量平
均繊維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌｎ）の比（Ｌｗ／
Ｌｎ）は１であった。尚、この方法でストランドのカッ
ト長をさらに短くしようと試みたが、繊維が樹脂から脱
離し成形するのに十分なペレットは得られなかった。結
果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】実施例および比較例より次のことが明らか
である。

【００３７】すなわち、本発明により得られた繊維強化
熱可塑性樹脂組成物は、いずれも十分な繊維長と繊維長
分布を有していることから、ガラス繊維の補強効果が十
分得られ、良好なＩｚｏｄ衝撃強度を示し、ＭＤ方向と
ＴＤ方向の曲げ特性や成形収縮率についても異方性が小
さくなっている。それに対し、成形品のＧＦ長が短い比
較例１は、Ｉｚｏｄ衝撃強度やＴＤ方向の曲げ特性が低
く、ＴＤ方向の成形収縮率も大きい。また、成形品ＧＦ
長が長い比較例２では、高い衝撃強度が得られるもの
の、流動性の目安となる成形下限圧が高いことから射出
成形時の成形性が悪く、また、繊維がＴＤ方向に配向す
ることから、ＭＤ方向の曲げ特性が低く成形収縮率が大
きくなり異方性が大きくなっている。

【００３８】

【発明の効果】本発明により、耐衝撃性等の機械的性質
に優れ、繊維の配向による異方性が小さい繊維強化熱可
塑性樹脂成形品を、金型や射出成形機の改良や制約を受
ける必要のない汎用の射出成形機で成形して得ることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ａはスクリュー表面に表面異形化加工の好
ましい一実施態様である刃状加工を示したスクリューの
斜視図である。図１ｂはシリンダ内壁に表面異形化加工
の好ましい一実施態様である刃状加工を示したシリンダ
ー内壁の斜視図である。

【符号の説明】

１．刃状加工部を有するスクリュ２．スクリュの刃状加工部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｋ 77:00 105:12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維状強化材を３〜７０ｗｔ％含有する繊
維強化熱可塑性樹脂材料を射出成形して得られる、（体
積）／（表面積）＜２ｍｍとなるような繊維強化熱可塑
性樹脂成形品において、成形品中の繊維状強化材の重量
平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）
が５２〜１５０であることを特徴とする繊維強化熱可塑
性樹脂成形品。
【請求項２】熱可塑性樹脂成形品の体積と表面積の関係
が（体積）／（表面積）＜１ｍｍである請求項１記載の
繊維強化熱可塑性樹脂成形品。
【請求項３】成形品中の繊維状強化材の重量平均繊維長
（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の関係（Ｌｗ／ｄ）が５２〜１
２０である請求項１または２記載の繊維強化熱可塑性樹
脂成形品。
【請求項４】繊維強化熱可塑性樹脂成形品の平板状部分
において、射出成形によって金型キャビティ中を流れ
る、繊維強化材を含んだ溶融樹脂の流れ方向（ＭＤ）
と、流れと垂直方向（ＴＤ）の２３〜１００℃における
線膨張係数が、０．６＜（ＴＤ方向の線膨張係数）／
（ＭＤ方向の線膨張係数）＜２．５であることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか記載の繊維強化熱可塑性樹
脂成形品。
【請求項５】繊維強化熱可塑性樹脂成形品の重量平均繊
維長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌｎ）の比（Ｌｗ／Ｌ
ｎ）が１．１〜１．５となる繊維長分布を有しているこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の繊維強化
熱可塑性樹脂成形品。
【請求項６】繊維径（ｄ）が５μｍより大きく２５μｍ
より小さい繊維状強化材である請求項１〜５のいずれか
記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形品。
【請求項７】射出成形して得られる繊維強化熱可塑性樹
脂成形品の体積が１００００ｃｍ³以下である請求項１
〜６のいずれか記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形品。
【請求項８】熱可塑性樹脂が、熱可塑性ポリエステル樹
脂および／またはポリアミド樹脂を主成分とする請求項
１〜７のいずれか記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形品。
【請求項９】重量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）の
関係（Ｌｗ／ｄ）が８０〜２２０で、かつ重量平均繊維
長（Ｌｗ）と数平均繊維長（Ｌｎ）の比（ＬＷ／Ｌｎ）
が１．１〜２．０である繊維強化熱可塑性樹脂組成物を
射出成形することにより請求項１〜８のいずれか記載の
繊維強化熱可塑性樹脂成形品を製造することを特徴とす
る繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項１０】繊維強化熱可塑性樹脂組成物が熱可塑性
樹脂と連続した繊維状強化材を押出機シリンダ内に供給
し、押出機シリンダ内で溶融した該熱可塑性樹脂と繊維
状強化材とをスクリュ表面および／またはシリンダ内壁
の少なくとも一部が表面異形化加工されたスクリュおよ
び／またはシリンダで形成される制御機構部を通過させ
ることにより、表面異形化加工の櫛作用で繊維状強化材
を開繊して得られるものである請求項９記載の繊維強化
熱可塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項１１】表面異形化加工が凹凸加工である請求項
１０記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法。