用于制造纤维强化树脂组合物的双螺杆挤出机和制造纤维强化树脂组合物的方法技术

根据本发明专利技术的双螺杆挤出机(10)是如下的双螺杆挤出机(10)，其中通过投入口(18)将强化纤维投入到在树脂进料部(13)中形成的熔融热塑性树脂中，并且使所得混合物经过捏合部(15)从而制造出纤维强化树脂组合物，其中：所述捏合部(15)设置在挤出机(10)的排出侧端部；在投入口(18)和捏合部(15)之间设置输送部(14)；并且构成所述输送部(14)的螺杆元件(12b)的外径间隙(Sc)大于螺杆间隙(Ss)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造纤维强化树脂组合物的双螺杆挤出机和制造纤维强化树脂组合物的方法
本专利技术涉及双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机防止作为粗纱投入的强化纤维的断线并且被用于制造含有具有可控纤维长度的强化纤维的纤维强化树脂组合物，和使用该双螺杆挤出机制造纤维强化树脂组合物的方法。
技术介绍
纤维强化树脂在比强度、成形性等上是优异的，并且其应用领域已经扩大。在期待大量生产的汽车部件中，从对特殊汽车和特定部件的应用开始，纤维强化树脂的应用范围逐渐扩大，并且由于近来的环境问题等，存在汽车轻量化的迫切需要，并且期待加速纤维强化树脂对普通汽车部件的应用。在纤维强化树脂向普通汽车部件的应用中，已经开发了利用玻璃纤维或碳纤维强化的、使用热塑性树脂作为基质的纤维强化树脂，并且需要加长包含在成形品中的强化纤维的纤维长度和增加强化纤维的含量。例如，专利文献1提出了一种纤维强化阻燃性热塑性树脂组合物、成形品和制造纤维强化阻燃性热塑性树脂组合物的方法。在该树脂组合物中的强化纤维的重量平均纤维长度优选为3mm以上并且更优选为5～50mm。在成形品中的强化纤维的重量平均纤维长度优选为1mm以上，更优选为1～10mm，进一步优选为1.2～8mm。此外，据描述在成形品中纤维长度为1mm以上的强化纤维的比率在全部强化纤维中优选为30重量％以上，更优选33～95重量％。专利文献2提出了含有如下的长纤维强化聚酰胺树脂组合物：(A)20～80质量％的聚酰胺，所述聚酰胺具有优异强度、热强度、耐久性、低吸水性、和耐热稳定性，(B)20～80质量％的强化纤维，所述强化纤维具有1～15mm的重量平均纤维长度。作为实施例，在如下专利技术例的情况下显示，在小球状态下10mm的重量平均纤维长度变为在成形品中3.4～4.75mm的重量平均纤维长度，在所述专利技术例中玻璃纤维粗纱被导入浸渍模具中，利用从双螺杆挤出机供给的聚酰胺树脂浸渍，随后被拉出，并且由造粒机切割以制造长度为10mm的小球并且使用它们进行注射成形。另一方面，在如下比较例的情况下显示，在小球状态下0.27mm的重量平均纤维长度变为在成形品中0.23mm的重量平均纤维长度，在所述比较例中将聚酰胺树脂和短切玻璃纤维供给至双螺杆挤出机并且熔融捏合，将所得物在水冷浴中冷却和固化成为绳股形，随后制造长度为3mm的小球，并且使用它们进行注射成形。专利文献3提出了通过如下获得的碳纤维强化树脂组合物：将10～300重量份的碳纤维(B)和1～100重量份的非结晶性树脂(C)掺合到100重量份的热塑性聚酰胺树脂(A)中，所述热塑性聚酰胺树脂(A)具有优异的机械性质、表面外观等，特别是优异的抗张强度、弯曲模量、外观/设计能力和尺寸稳定性。在通过如下获得的成形品中显示碳纤维的重量平均纤维长度为0.24～0.27mm：向双螺杆挤出机供给聚酰胺树脂和切成6.0mm的碳纤维(短纤维)并且将其熔融捏合，在水冷浴中将所得产物冷却并且固化为绳股形，随后制造长度为3.0mm的小球，并且使用它们进行注射成形。专利文献4提出通过混入了强化纤维和粒状固体物的热塑性树脂的注射成形获得的树脂注射成形品，其中设定粒状固体物使得纵横比为1～5，平均粒径为10μm以下，掺合量为0.5～5重量％。示出了其中通过三种方法制造使用聚丙烯或聚酰胺树脂作为基质、以玻璃纤维或碳纤维强化的树脂成形品的实施例。在所述三种方法中，第一方法为如下方法：通过将玻璃纤维或碳纤维的粗纱导入浸渍模具从而利用聚丙烯或聚酰胺树脂将其浸渍，然后拉出，并且由造粒机切割以制造柱状小球并且使用它们进行注射成形。第二方法为如下方法：凭借双螺杆挤出机将聚丙烯和玻璃纤维或碳纤维熔融捏合，在水冷浴中冷却并且固化为绳股形，随后切割以制造短切小球，并且对其进行注射成形。第三方法为如下方法：将聚丙烯和粗纱状玻璃纤维供给至双螺杆挤出机并且熔融捏合，并且将所得产物供给至注射成形机以进行成形。根据试验结果显示，由于粒状固体物的添加导致的润滑效果，强化纤维不易折断，并且在添加了粒状固体物的情况下，成形品的重量平均纤维长度为0.67～2.85mm。引用列表专利文献专利文献1：JP-A-2012-214819专利文献2：JP-A-2012-172086专利文献3：JP-A-2013-23672专利文献4：JP-A-2009-242616
技术实现思路
技术问题在纤维强化树脂成形品的制造中，由于在挤出机中的熔融捏合期间或在注射成形期间强化纤维折断并且变短，所以在如在专利文献3中描述的使用短纤维的方法中，不容易制造含有重量平均长度为1mm以上的强化纤维的成形品。因此，为了制造其中纤维长度长的纤维强化树脂成形品，如在专利文献1、2或4中描述的，优选使用通过如下获得的小球进行注射成形的方法：将浸渍有热塑性树脂的强化纤维的粗纱切割为合适的长度。此外，该方法具有可将强化纤维的纤维长度调整为合适长度的优点，是因为强化纤维的长度等于小球的长度。另一方面，作为在专利文献4中描述的第三方法，对刚通过将热塑性树脂和玻璃纤维的粗纱供给至双螺杆挤出机并且将其熔融捏合而获得的组合物进行注射成形的方法具有如下优点：可以制造重量平均纤维长度为1mm以上的纤维强化树脂成形品并且可以有效地制造纤维强化树脂成形品，是因为不需要如在专利文献1、2或4(第一方法)描述的方法中的用于制造纤维强化树脂组合物的小球的步骤和努力。然而，在专利文献4中描述的第三方法使用玻璃纤维的粗纱但是重量平均纤维长度比在第一方法情况下的重量平均纤维长度更短。此外，专利文献4没有描述其中使用碳纤维的粗纱的实施例。为了将纤维强化树脂应用至一般汽车部件，需要纤维强化树脂成形品的有效制造和经济效率，此外，需要能加长在成形品中的强化纤维的纤维长度并且能增加含量的制造方法。此外，需要在没有小球的制造步骤和特殊添加剂的情况下能够将强化纤维的纤维长度调整至合适长度的制造纤维强化树脂组合物的方法。鉴于这种常规问题和需求，本专利技术的目的是提供制造纤维强化树脂组合物的方法，所述方法能够加长成形品的强化纤维的纤维长度并且能够通过向双螺杆挤出机供给热塑性树脂和强化纤维的粗纱来增加含量。技术方案根据本专利技术的双螺杆挤出机为如下的双螺杆挤出机：其中通过投入口将强化纤维投入到在树脂进料部中形成的熔融热塑性树脂中，并且所述强化纤维和熔融热塑性树脂经过捏合部从而制造出纤维强化树脂组合物，其中：所述捏合部设置在双螺杆挤出机的排出侧端部；在所述投入口和所述捏合部之间设置输送部；并且构造所述输送部的螺杆元件的外径间隙(tipclearance)大于螺杆间隙。在此，外径间隙是指在双螺杆挤出机的圆筒的内周面和螺杆(螺杆元件)的外缘之间的最小间隙。螺杆间隙是指在双螺杆挤出机的相对螺杆(螺杆元件)之间的最小间隙。在以上专利技术中，输送部的L/D可以为3以上并且捏合部的L/D可以为0.5～4.0。在此，L/D是指所谓的L/D比，并且是指螺杆元件的外缘的直径D对双螺杆挤出机的长度L的比。此外，可以在捏合部的下游设置L/D为1以上的后输送部。此外，在以上专利技术中，可以在输送部和捏合部之间设置通过螺杆元件构造的纤维松弛部，构造所述纤维松弛部的螺杆元件的最小外周长的值小于构造所述输送部的螺杆元件的最小外周长的值。构造纤维松弛部的螺杆元件可以为鱼雷头螺杆。此外，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双螺杆挤出机，其中通过投入口将强化纤维投入到在树脂进料部中形成的熔融热塑性树脂中，并且所述强化纤维和所述熔融热塑性树脂经过捏合部从而制造出纤维强化树脂组合物，其中：所述捏合部设置在所述双螺杆挤出机的排出侧端部；在所述投入口和所述捏合部之间设置输送部；以及构造所述输送部的螺杆元件的外径间隙大于螺杆间隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.23 JP 2013-1739481.一种双螺杆挤出机，其中通过投入口将强化纤维投入到在树脂进料部中形成的熔融热塑性树脂中，并且所述强化纤维和所述熔融热塑性树脂经过捏合部从而制造出纤维强化树脂组合物，其中：所述捏合部设置在所述双螺杆挤出机的排出侧端部；在所述投入口和所述捏合部之间设置输送部；以及构造所述输送部的螺杆元件的外径间隙大于螺杆间隙，所述外径间隙是指在双螺杆挤出机的圆筒的内周面和螺杆元件的外缘之间的最小间隙，所述螺杆间隙是指在双螺杆挤出机的相对螺杆元件之间的最小间隙。2.根据权利要求1所述的双螺杆挤出机，其中所述输送部的L/D为3以上并且所述捏合部的L/D为0.5～4.0，L/D是指螺杆元件的外缘的直径D对双螺杆挤出机的长度L的比。3.根据权利要求1或2所述的双螺杆挤出机，其中在所述捏合部的下游设置L/D为1以上的后输送部，L/D是指螺杆元件的外缘的直径D对双螺杆挤出机的长度L的比。4.根据权利要求1或2所述的双螺杆挤出机，其中在所述输送部和所述捏合部之间设置由螺杆元件构造的纤维松弛部，构造所述纤维松弛部的螺杆元件的最小外周长的值小于构造所述输送部的螺杆元件的最小外周长的值。5.根据权利要求4所述的双螺杆挤出机，其中构造所述纤维松弛部的螺杆元件为鱼雷头螺杆。6.根据权利要求1或2所述的双螺杆挤出机，其中在所述捏合部的上游...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐贺大吾，柿崎淳，大桥俊文，
申请(专利权)人：株式会社日本制钢所，
类型：发明
国别省市：日本;JP