玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法

文档序号:4404098阅读:232来源:国知局
专利名称:玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法
技术领域
本发明涉及用玻璃纤维强化的热塑性树脂组合物粒料的制造方法。
背景技术
作为在热塑性树脂中混合混炼玻璃纤维、制造玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的方法,一般为如下的方法:在挤出机中供给热塑性树脂,使其熔融后供给玻璃纤维,在挤出机内将热塑性树脂与玻璃纤维混合混炼,将混合物冷却、造粒。使用的挤出机为单螺杆挤出机与同向完全啮合型双螺杆挤出机(以下有时称作双螺杆挤出机),但与单螺杆挤出机相比,双螺杆挤出机的生产率与运转的自由度更高,因而更优选使用双螺杆挤出机。对于上述玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造,使用的玻璃纤维为将300根 3000根左右的直径6 μ m 20 μ m的单丝集束成一束并卷取成粗纱(roving)的纤维,或将粗纱切成长度I 4mm的纤维(以下有时称作短切丝(chopped strand))。短切玻璃的处理更为便利,因此,工业上制造玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料时,最常进行的是如下方法:在双螺杆挤出机中供给热塑性树脂,在热塑性树脂熔融后,自双螺杆挤出机的中途供给短切玻璃,将熔融状态的热塑性树脂与玻璃纤维混合混炼,将混合物挤出并冷却固化。上述使用双螺杆挤出机进行玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的生产率由双螺杆挤出机的塑化能力与混合混炼能力来决定。除螺杆设计以外,双螺杆挤出机的塑化能力还依赖于螺杆的沟槽深度(螺杆的外径与齿根直径的差)和螺杆产生的扭矩、和转速。如专利文献I所示,开发了具有大的沟槽深度和高扭矩以及高转速的双螺杆挤出机。通过该开发,双螺杆挤出机的塑化能力得到了飞跃的提高。另一方面,双螺杆挤出机的混合混炼能力依赖于螺杆设计。随着双螺杆挤出机塑化能力的提高,滞留时间减少,因而要求开发在短时间内具有高效的混炼混合性能的螺杆设计。作为玻璃纤维,如前所述,一般使用300根 3000根的单丝集束而成的短切丝。这是因为,不将玻璃纤维形成单丝的束而供给至双螺杆挤出机的方法中,单丝棉化,流动性消失,难于处理。在双螺杆挤出机内,短切丝被混合混炼直至成为开丝的单丝。同时,短切丝断裂直至单丝的长度为300 μ m 1000 μ m。若双螺杆挤出机内的混合混炼不充分,则不开丝成单丝、而是作为单丝的集合体的状态的短切丝的一部分或全部残留在树脂组合物粒料中。玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料中残留有短切丝的一部分或全部时,在注射成型中,上述短切丝的一部分或全部堵塞浇口,无法进行注射成型,或者即便能注射成型,成形品中也存在上述短切丝的一部分或全部,成为外观不良或功能低下的原因。为了改善玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的生产率,经济地生产,使用了专利文献I的高功能的双螺杆挤出机,但生产率提高时,在短滞留时间下更难以将短切丝完全开丝成单丝,要求开发出在维持高生产率的同时开丝成单丝的技术。现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特表平11-51266号公报

发明内容
发明要解决的问题本发明是为了解决以上课题而做出的,其目的在于,在使用啮合型的双螺杆以上的挤出机的树脂成形品的制造中,为了实现高生产率,提供能够在短时间内将作为单丝的集合体的玻璃粗纱或短切丝等玻璃纤维束开丝成单丝的制造条件。用于解决问题的方案本发明人等为了解决以上课题而进行了深入研究。其结果发现,对在双螺杆挤出机内产生的剪切应力进行分析,排出量Q与螺杆转速Ns之比(Q/Ns)恒定时,通过控制各玻璃纤维束在供给至挤出机后在挤出机内受到的剪切应力进行时间积分的时间积分值中的最小值Tmin,可以控制含未开丝玻璃纤维的粒料数N,进而发现,上述比(Q/Ns)非恒定时,可以用上述Tmin以及(Q/Ns)来表示含未开丝玻璃纤维的粒料数N,从而完成了本发明。更具体而言,本发明提供以下的内容。(I) 一种玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法,其是使用具备相互间旋转啮合的螺杆的双螺杆以上的挤出机制造玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的方法,其具备:将热塑性树脂供给至所述挤出机并加热、混炼进行塑化的塑化工序,以及在所述塑化工序后,将一束以上的玻璃纤维束供给至所述挤出机,边开丝所述玻璃纤维束、边对开丝的玻璃纤维与塑化的所述热塑性树脂进行混炼的混炼工序,以及在所述混炼工序后,将玻璃纤维强化热塑性树脂组合物挤出的挤出工序,以及将挤出的所述玻璃 纤维强化热塑性树脂组合物粒料化的粒料化工序;将在所述混炼工序中各玻璃纤维束在供给至挤出机后在挤出机内受到的剪切应力进行时间积分并将时间积分值中的最小值设为最小剪切应力历史值Tmin,将螺杆转速设为Ns,将所述挤出工序中的玻璃纤维强化热塑性树脂组合物的排出量设为Q,将制造玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料时的每单位量的含未开丝玻璃纤维的粒料数设为N,先导出下述关系式(I ),在使所述N低于规定值的条件下制造。[数学式I]
权利要求
1.一种玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法,其为使用具备相互间旋转啮合的螺杆的双螺杆以上的挤出机制造玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的方法,其具备: 将热塑性树脂供给至所述挤出机并加热、混炼进行塑化的塑化工序,以及 在所述塑化工序后,将一束以上的玻璃纤维束供给至所述挤出机,边开丝所述玻璃纤维束、边对开丝的玻璃纤维与塑化的所述热塑性树脂进行混炼的混炼工序,以及 在所述混炼工序后,将玻璃纤维强化热塑性树脂组合物挤出的挤出工序,以及 将挤出的所述玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料化的粒料化工序; 将在所述混炼工序中各玻璃纤维束在供给至挤出机后在挤出机内受到的剪切应力进行时间积分并将时间积分值中的最小值设为最小剪切应力历史值Tmin,将螺杆转速设为Ns,将所述挤出工序中的玻璃纤维强化热塑性树脂组合物的排出量设为Q,将制造玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料时的每单位量的含未开丝玻璃纤维的粒料数设为N,先导出下述关系式(I ),在使所述N低于规定值的条件下制造, [数学式I]
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法,其中,变更用于对所述热塑性树脂与所述玻璃纤维进行混炼的螺杆元件的外径时,所述关系式(I)为下述关系式(II), [数学式2]
3.根据权利要求1所述的玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法,其中,满足所述N低于规定值的制造条件按照含以下步骤的方法导出:制作表示排出量Q与所述最小剪切应力历史值Tmin之间关系的近似曲线的近似曲线制作步骤,以及 将用于边开丝所述玻璃纤维束、边对开丝的玻璃纤维与塑化的所述热塑性树脂进行混炼的捏合盘的长度以螺杆元件的外径(D)的倍数来表现,设为(L/D),至少变更I次条件,制作表示在各(L/D)下的所述排出量Q与所述最小剪切应力历史值Tmin之间关系的近似曲线的近似曲线制作步骤2,以及 决定使所述粒料数N低于所述规定值的最小剪切应力历史值Tmin的临界值Tmin决定步骤,以及 由制作的各近似曲线算出在所述临界值Tmin下的各排出量(Qn)的排出量Qn算出步骤,以及 由各近似曲线的所述L/D和所述各排出量(Qn),将所述L/D和所述Qn之间的关系利用线性函数((Q) =f (L/D))进行近似的关系式导出步骤,以及 自 两足(Q)〈f (L/D)的条件中决定制造条件的制造条件决定步骤。
4.根据权利要求3所述的玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法,其中,所述螺杆在对所述热塑性树脂与所述玻璃纤维进行混炼的混炼部的至少一部分具备在螺纹部具有切口的反向进给的螺杆元件。
5.根据权利要求1 3任一项所述的玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法,其中,所述玻璃纤 维强化热塑性树脂组合物包含聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
全文摘要
在使用啮合型的双螺杆以上的挤出机的树脂成形品的制造中,为了实现高生产率,提供能够在短时间内将作为单丝的集合体的玻璃粗纱或短切丝等玻璃纤维束开丝成单丝的制造条件。其是使用具备相互间旋转啮合的螺杆的双螺杆以上的挤出机制造玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的方法,其中,控制混合混炼时玻璃纤维束受到的剪切应力的时间积分值的最小值(最小剪切应力历史值Tmin),决定制造条件。
文档编号B29B9/14GK103079784SQ201180041140
公开日2013年5月1日 申请日期2011年7月27日 优先权日2010年8月27日
发明者平田邦纮, 石田大, 平郡元一 申请人:宝理塑料株式会社
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