專(zhuān)利名稱(chēng)：玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用玻璃纖維強(qiáng)化的熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的制造方法。
背景技術(shù)：
作為在熱塑性樹(shù)脂中混合混煉玻璃纖維、制造玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的方法，一般為如下的方法:在擠出機(jī)中供給熱塑性樹(shù)脂，使其熔融后供給玻璃纖維，在擠出機(jī)內(nèi)將熱塑性樹(shù)脂與玻璃纖維混合混煉，將混合物冷卻、造粒。使用的擠出機(jī)為單螺桿擠出機(jī)與同向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)(以下有時(shí)稱(chēng)作雙螺桿擠出機(jī))，但與單螺桿擠出機(jī)相比，雙螺桿擠出機(jī)的生產(chǎn)率與運(yùn)轉(zhuǎn)的自由度更高，因而更優(yōu)選使用雙螺桿擠出機(jī)。對(duì)于上述玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的制造，使用的玻璃纖維為將300根 3000根左右的直徑6 μ m 20 μ m的單絲集束成一束并卷取成粗紗(roving)的纖維，或?qū)⒋旨喦谐砷L(zhǎng)度I 4mm的纖維(以下有時(shí)稱(chēng)作短切絲(chopped strand))。短切玻璃的處理更為便利，因此，工業(yè)上制造玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料時(shí)，最常進(jìn)行的是如下方法:在雙螺桿擠出機(jī)中供給熱塑性樹(shù)脂，在熱塑性樹(shù)脂熔融后，自雙螺桿擠出機(jī)的中途供給短切玻璃，將熔融狀態(tài)的熱塑性樹(shù)脂與玻璃纖維混合混煉，將混合物擠出并冷卻固化。上述使用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的生產(chǎn)率由雙螺桿擠出機(jī)的塑化能力與混合混煉能力來(lái)決定。除螺桿設(shè)計(jì)以外，雙螺桿擠出機(jī)的塑化能力還依賴(lài)于螺桿的溝槽深度(螺桿的外徑與齒根直徑的差)和螺桿產(chǎn)生的扭矩、和轉(zhuǎn)速。如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所示，開(kāi)發(fā)了具有大的溝槽深度和高扭矩以及高轉(zhuǎn)速的雙螺桿擠出機(jī)。通過(guò)該開(kāi)發(fā)，雙螺桿擠出機(jī)的塑化能力得到了飛躍的提高。另一方面，雙螺桿擠出機(jī)的混合混煉能力依賴(lài)于螺桿設(shè)計(jì)。隨著雙螺桿擠出機(jī)塑化能力的提高，滯留時(shí)間減少，因而要求開(kāi)發(fā)在短時(shí)間內(nèi)具有高效的混煉混合性能的螺桿設(shè)計(jì)。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?yàn)?，不將玻璃纖維形成單絲的束而供給至雙螺桿擠出機(jī)的方法中，單絲棉化，流動(dòng)性消失，難于處理。在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，短切絲被混合混煉直至成為開(kāi)絲的單絲。同時(shí)，短切絲斷裂直至單絲的長(zhǎng)度為300 μ m 1000 μ m。若雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的混合混煉不充分，則不開(kāi)絲成單絲、而是作為單絲的集合體的狀態(tài)的短切絲的一部分或全部殘留在樹(shù)脂組合物粒料中。玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料中殘留有短切絲的一部分或全部時(shí)，在注射成型中，上述短切絲的一部分或全部堵塞澆口，無(wú)法進(jìn)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(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的生產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)，使用了專(zhuān)利文獻(xiàn)I的高功能的雙螺桿擠出機(jī)，但生產(chǎn)率提高時(shí)，在短滯留時(shí)間下更難以將短切絲完全開(kāi)絲成單絲，要求開(kāi)發(fā)出在維持高生產(chǎn)率的同時(shí)開(kāi)絲成單絲的技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特表平11-51266號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題本發(fā)明是為了解決以上課題而做出的，其目的在于，在使用嚙合型的雙螺桿以上的擠出機(jī)的樹(shù)脂成形品的制造中，為了實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率，提供能夠在短時(shí)間內(nèi)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(kāi)絲成單絲的制造條件。用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明人等為了解決以上課題而進(jìn)行了深入研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力進(jìn)行分析，排出量Q與螺桿轉(zhuǎn)速Ns之比(Q/Ns)恒定時(shí)，通過(guò)控制各玻璃纖維束在供給至擠出機(jī)后在擠出機(jī)內(nèi)受到的剪切應(yīng)力進(jìn)行時(shí)間積分的時(shí)間積分值中的最小值Tmin，可以控制含未開(kāi)絲玻璃纖維的粒料數(shù)N，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)，上述比(Q/Ns)非恒定時(shí)，可以用上述Tmin以及(Q/Ns)來(lái)表示含未開(kāi)絲玻璃纖維的粒料數(shù)N，從而完成了本發(fā)明。更具體而言，本發(fā)明提供以下的內(nèi)容。(I) 一種玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的制造方法，其是使用具備相互間旋轉(zhuǎn)嚙合的螺桿的雙螺桿以上的擠出機(jī)制造玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的方法，其具備:將熱塑性樹(shù)脂供給至所述擠出機(jī)并加熱、混煉進(jìn)行塑化的塑化工序，以及在所述塑化工序后，將一束以上的玻璃纖維束供給至所述擠出機(jī)，邊開(kāi)絲所述玻璃纖維束、邊對(duì)開(kāi)絲的玻璃纖維與塑化的所述熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行混煉的混煉工序，以及在所述混煉工序后，將玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物擠出的擠出工序，以及將擠出的所述玻璃 纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)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(jī)后在擠出機(jī)內(nèi)受到的剪切應(yīng)力進(jìn)行時(shí)間積分并將時(shí)間積分值中的最小值設(shè)為最小剪切應(yīng)力歷史值Tmin，將螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)為Ns，將所述擠出工序中的玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物的排出量設(shè)為Q，將制造玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料時(shí)的每單位量的含未開(kāi)絲玻璃纖維的粒料數(shù)設(shè)為N，先導(dǎo)出下述關(guān)系式(I )，在使所述N低于規(guī)定值的條件下制造。[數(shù)學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的制造方法，其為使用具備相互間旋轉(zhuǎn)嚙合的螺桿的雙螺桿以上的擠出機(jī)制造玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的方法，其具備: 將熱塑性樹(shù)脂供給至所述擠出機(jī)并加熱、混煉進(jìn)行塑化的塑化工序，以及 在所述塑化工序后，將一束以上的玻璃纖維束供給至所述擠出機(jī)，邊開(kāi)絲所述玻璃纖維束、邊對(duì)開(kāi)絲的玻璃纖維與塑化的所述熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行混煉的混煉工序，以及 在所述混煉工序后，將玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物擠出的擠出工序，以及 將擠出的所述玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)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(jī)后在擠出機(jī)內(nèi)受到的剪切應(yīng)力進(jìn)行時(shí)間積分并將時(shí)間積分值中的最小值設(shè)為最小剪切應(yīng)力歷史值Tmin，將螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)為Ns，將所述擠出工序中的玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物的排出量設(shè)為Q，將制造玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料時(shí)的每單位量的含未開(kāi)絲玻璃纖維的粒料數(shù)設(shè)為N，先導(dǎo)出下述關(guān)系式(I )，在使所述N低于規(guī)定值的條件下制造， [數(shù)學(xué)式I]
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的制造方法，其中，變更用于對(duì)所述熱塑性樹(shù)脂與所述玻璃纖維進(jìn)行混煉的螺桿元件的外徑時(shí)，所述關(guān)系式(I)為下述關(guān)系式(II)， [數(shù)學(xué)式2]
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的制造方法，其中，滿(mǎn)足所述N低于規(guī)定值的制造條件按照含以下步驟的方法導(dǎo)出:制作表示排出量Q與所述最小剪切應(yīng)力歷史值Tmin之間關(guān)系的近似曲線(xiàn)的近似曲線(xiàn)制作步驟，以及 將用于邊開(kāi)絲所述玻璃纖維束、邊對(duì)開(kāi)絲的玻璃纖維與塑化的所述熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行混煉的捏合盤(pán)的長(zhǎng)度以螺桿元件的外徑(D)的倍數(shù)來(lái)表現(xiàn)，設(shè)為(L/D)，至少變更I次條件，制作表示在各(L/D)下的所述排出量Q與所述最小剪切應(yīng)力歷史值Tmin之間關(guān)系的近似曲線(xiàn)的近似曲線(xiàn)制作步驟2，以及 決定使所述粒料數(shù)N低于所述規(guī)定值的最小剪切應(yīng)力歷史值Tmin的臨界值Tmin決定步驟，以及 由制作的各近似曲線(xiàn)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(xiàn)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(guān)系利用線(xiàn)性函數(shù)((Q) =f (L/D))進(jìn)行近似的關(guān)系式導(dǎo)出步驟，以及 自 兩足(Q)〈f (L/D)的條件中決定制造條件的制造條件決定步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的制造方法，其中，所述螺桿在對(duì)所述熱塑性樹(shù)脂與所述玻璃纖維進(jìn)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(jìn)給的螺桿元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的制造方法，其中，所述玻璃纖 維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物包含聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂。
全文摘要
在使用嚙合型的雙螺桿以上的擠出機(jī)的樹(shù)脂成形品的制造中，為了實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率，提供能夠在短時(shí)間內(nèi)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(kāi)絲成單絲的制造條件。其是使用具備相互間旋轉(zhuǎn)嚙合的螺桿的雙螺桿以上的擠出機(jī)制造玻璃纖維強(qiáng)化熱塑性樹(shù)脂組合物粒料的方法，其中，控制混合混煉時(shí)玻璃纖維束受到的剪切應(yīng)力的時(shí)間積分值的最小值(最小剪切應(yīng)力歷史值Tmin)，決定制造條件。
文檔編號(hào)B29B9/14GK103079784SQ201180041140
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者平田邦纮, 石田大, 平郡元一 申請(qǐng)人:寶理塑料株式會(huì)社