玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的製造方法
2023-06-19 08:58:56 1
專利名稱：玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的製造方法
技術領域：
本發明涉及用玻璃纖維強化的熱塑性樹脂組合物粒料的製造方法。
背景技術：
作為在熱塑性樹脂中混合混煉玻璃纖維、製造玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的方法，一般為如下的方法:在擠出機中供給熱塑性樹脂，使其熔融後供給玻璃纖維，在擠出機內將熱塑性樹脂與玻璃纖維混合混煉，將混合物冷卻、造粒。使用的擠出機為單螺杆擠出機與同向完全嚙合型雙螺杆擠出機(以下有時稱作雙螺杆擠出機)，但與單螺杆擠出機相比，雙螺杆擠出機的生產率與運轉的自由度更高，因而更優選使用雙螺杆擠出機。對於上述玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的製造，使用的玻璃纖維為將300根 3000根左右的直徑6 μ m 20 μ m的單絲集束成一束並卷取成粗紗(roving)的纖維，或將粗紗切成長度I 4mm的纖維(以下有時稱作短切絲(chopped strand))。短切玻璃的處理更為便利，因此，工業上製造玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料時，最常進行的是如下方法:在雙螺杆擠出機中供給熱塑性樹脂，在熱塑性樹脂熔融後，自雙螺杆擠出機的中途供給短切玻璃，將熔融狀態的熱塑性樹脂與玻璃纖維混合混煉，將混合物擠出並冷卻固化。上述使用雙螺杆擠出機進行玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的生產率由雙螺杆擠出機的塑化能力與混合混煉能力來決定。除螺杆設計以外，雙螺杆擠出機的塑化能力還依賴於螺杆的溝槽深度(螺杆的外徑與齒根直徑的差)和螺杆產生的扭矩、和轉速。如專利文獻I所示，開發了具有大的溝槽深度和高扭矩以及高轉速的雙螺杆擠出機。通過該開發，雙螺杆擠出機的塑化能力得到了飛躍的提高。另一方面，雙螺杆擠出機的混合混煉能力依賴於螺杆設計。隨著雙螺杆擠出機塑化能力的提高，滯留時間減少，因而要求開發在短時間內具有高效的混煉混合性能的螺杆設計。作為玻璃纖維，如前所述，一般使用300根 3000根的單絲集束而成的短切絲。這是因為，不將玻璃纖維形成單絲的束而供給至雙螺杆擠出機的方法中，單絲棉化，流動性消失，難於處理。在雙螺杆擠出機內，短切絲被混合混煉直至成為開絲的單絲。同時，短切絲斷裂直至單絲的長度為300 μ m 1000 μ m。若雙螺杆擠出機內的混合混煉不充分，則不開絲成單絲、而是作為單絲的集合體的狀態的短切絲的一部分或全部殘留在樹脂組合物粒料中。玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料中殘留有短切絲的一部分或全部時，在注射成型中，上述短切絲的一部分或全部堵塞澆口，無法進行注射成型，或者即便能注射成型，成形品中也存在上述短切絲的一部分或全部，成為外觀不良或功能低下的原因。為了改善玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的生產率，經濟地生產，使用了專利文獻I的高功能的雙螺杆擠出機，但生產率提高時，在短滯留時間下更難以將短切絲完全開絲成單絲，要求開發出在維持高生產率的同時開絲成單絲的技術。現有技術文獻專利文獻
專利文獻1:日本特表平11-51266號公報
發明內容
發明要解決的問題本發明是為了解決以上課題而做出的，其目的在於，在使用嚙合型的雙螺杆以上的擠出機的樹脂成形品的製造中，為了實現高生產率，提供能夠在短時間內將作為單絲的集合體的玻璃粗紗或短切絲等玻璃纖維束開絲成單絲的製造條件。用於解決問題的方案本發明人等為了解決以上課題而進行了深入研究。其結果發現，對在雙螺杆擠出機內產生的剪切應力進行分析，排出量Q與螺杆轉速Ns之比(Q/Ns)恆定時，通過控制各玻璃纖維束在供給至擠出機後在擠出機內受到的剪切應力進行時間積分的時間積分值中的最小值Tmin，可以控制含未開絲玻璃纖維的粒料數N，進而發現，上述比(Q/Ns)非恆定時，可以用上述Tmin以及(Q/Ns)來表示含未開絲玻璃纖維的粒料數N，從而完成了本發明。更具體而言，本發明提供以下的內容。(I) 一種玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的製造方法，其是使用具備相互間旋轉嚙合的螺杆的雙螺杆以上的擠出機製造玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的方法，其具備:將熱塑性樹脂供給至所述擠出機並加熱、混煉進行塑化的塑化工序，以及在所述塑化工序後，將一束以上的玻璃纖維束供給至所述擠出機，邊開絲所述玻璃纖維束、邊對開絲的玻璃纖維與塑化的所述熱塑性樹脂進行混煉的混煉工序，以及在所述混煉工序後，將玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物擠出的擠出工序，以及將擠出的所述玻璃 纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料化的粒料化工序；將在所述混煉工序中各玻璃纖維束在供給至擠出機後在擠出機內受到的剪切應力進行時間積分並將時間積分值中的最小值設為最小剪切應力歷史值Tmin，將螺杆轉速設為Ns，將所述擠出工序中的玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物的排出量設為Q，將製造玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料時的每單位量的含未開絲玻璃纖維的粒料數設為N，先導出下述關係式(I )，在使所述N低於規定值的條件下製造。[數學式I]
權利要求
1.一種玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的製造方法，其為使用具備相互間旋轉嚙合的螺杆的雙螺杆以上的擠出機製造玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的方法，其具備: 將熱塑性樹脂供給至所述擠出機並加熱、混煉進行塑化的塑化工序，以及 在所述塑化工序後，將一束以上的玻璃纖維束供給至所述擠出機，邊開絲所述玻璃纖維束、邊對開絲的玻璃纖維與塑化的所述熱塑性樹脂進行混煉的混煉工序，以及 在所述混煉工序後，將玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物擠出的擠出工序，以及 將擠出的所述玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料化的粒料化工序； 將在所述混煉工序中各玻璃纖維束在供給至擠出機後在擠出機內受到的剪切應力進行時間積分並將時間積分值中的最小值設為最小剪切應力歷史值Tmin，將螺杆轉速設為Ns，將所述擠出工序中的玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物的排出量設為Q，將製造玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料時的每單位量的含未開絲玻璃纖維的粒料數設為N，先導出下述關係式(I )，在使所述N低於規定值的條件下製造， [數學式I]
2.根據權利要求1所述的玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的製造方法，其中，變更用於對所述熱塑性樹脂與所述玻璃纖維進行混煉的螺杆元件的外徑時，所述關係式(I)為下述關係式(II)， [數學式2]
3.根據權利要求1所述的玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的製造方法，其中，滿足所述N低於規定值的製造條件按照含以下步驟的方法導出:製作表示排出量Q與所述最小剪切應力歷史值Tmin之間關係的近似曲線的近似曲線製作步驟，以及 將用於邊開絲所述玻璃纖維束、邊對開絲的玻璃纖維與塑化的所述熱塑性樹脂進行混煉的捏合盤的長度以螺杆元件的外徑(D)的倍數來表現，設為(L/D)，至少變更I次條件，製作表示在各(L/D)下的所述排出量Q與所述最小剪切應力歷史值Tmin之間關係的近似曲線的近似曲線製作步驟2，以及 決定使所述粒料數N低於所述規定值的最小剪切應力歷史值Tmin的臨界值Tmin決定步驟，以及 由製作的各近似曲線算出在所述臨界值Tmin下的各排出量(Qn)的排出量Qn算出步驟，以及 由各近似曲線的所述L/D和所述各排出量(Qn)，將所述L/D和所述Qn之間的關係利用線性函數((Q) =f (L/D))進行近似的關係式導出步驟，以及 自 兩足(Q)〈f (L/D)的條件中決定製造條件的製造條件決定步驟。
4.根據權利要求3所述的玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的製造方法，其中，所述螺杆在對所述熱塑性樹脂與所述玻璃纖維進行混煉的混煉部的至少一部分具備在螺紋部具有切口的反向進給的螺杆元件。
5.根據權利要求1 3任一項所述的玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的製造方法，其中，所述玻璃纖 維強化熱塑性樹脂組合物包含聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂。
全文摘要
在使用嚙合型的雙螺杆以上的擠出機的樹脂成形品的製造中，為了實現高生產率，提供能夠在短時間內將作為單絲的集合體的玻璃粗紗或短切絲等玻璃纖維束開絲成單絲的製造條件。其是使用具備相互間旋轉嚙合的螺杆的雙螺杆以上的擠出機製造玻璃纖維強化熱塑性樹脂組合物粒料的方法，其中，控制混合混煉時玻璃纖維束受到的剪切應力的時間積分值的最小值(最小剪切應力歷史值Tmin)，決定製造條件。
文檔編號B29B9/14GK103079784SQ201180041140
公開日2013年5月1日 申請日期2011年7月27日 優先權日2010年8月27日
發明者平田邦紘, 石田大, 平郡元一 申請人:寶理塑料株式會社