專利名稱：：含有扁平玻璃纖維的粒料、含有扁平玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物以及它們的制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及含有扁平玻璃纖維的粒料、含有扁平玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物以及它們的制造方法。
背景技術：
：用玻璃纖維增強的熱塑性樹脂成型物，一般將多根玻璃纖維單絲集束并切成設定長度的玻璃纖維短切原絲，與熱塑性樹脂粒料一起熔融混合，然后將其注射成型而制造。然而，該制造方法在注射成型時往往將玻璃纖維粉碎，殘留在最終制品中的玻璃纖維的纖維長度變得極短，強度(拉伸強度等)或抗沖擊性變得不充分。另外，玻璃纖維單絲伴隨著注射成型時樹脂的流動而取向，使成型物出現(xiàn)方向性，有時發(fā)生翹曲。為了解決這樣的問題，提出了使用截面扁平的扁平玻璃纖維來代替利用了圓形截面的玻璃纖維單絲的玻璃纖維短切原絲，將其與熱塑性樹脂混合熔融進行注射成型的方法(專利文獻l)。另外，也研究了使用使長玻璃纖維浸漬熱塑性樹脂后切斷而成的粒料(專利文獻2)。專利文獻l:特公平2-60494號公報專利文獻2:開平5-9380號公報
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的課題專利文獻l所迷的方法，的確拉伸強度提高，也防止成型物產(chǎn)生方向性，能夠得到表面平滑性或防翹曲的效果。然而，對于抗沖擊性(沖擊強度)，在改變使用的熱塑性樹脂的種類時，有時與使用了圓形截面玻璃纖維的場合同等程度地降低。特別地，使熱塑性樹脂為聚酰胺樹脂的場合，有顯著地產(chǎn)生該現(xiàn)象的問題。其理由雖然不清楚，但認為受熱塑性樹脂的熔融粘度以及熱塑性樹脂與玻璃纖維單絲的粘合性的影響，有時成型時熱塑性樹脂中纖維束的流動性與分散性的平衡遭到破壞。另一方面，專利文獻2所述的方法，雖然能夠期待拉伸強度以及沖擊強度的提高，但難以防止翹曲和提高表面平滑性。因此，本發(fā)明的目的在于提供即使是使用聚酰胺樹脂作為熱塑性樹脂的場合，不僅拉伸強度優(yōu)異，而且沖擊強度也優(yōu)異，抑制翹曲的發(fā)生，表面平滑性也提高的含有玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物及其制造方法。本發(fā)明的目的還在于提供為了制造這樣的含有玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物而使用的、含有玻璃纖維和熱塑性樹脂的原料及其制造方法。用于解決課題的方法為了達到上述目的，本發(fā)明提供在熱塑性樹脂形成的粒料中，使多根截面扁平的扁平玻璃纖維單絲沿一個方向排列以使該單絲的兩端面達到上述粒料表面的含有扁平玻璃纖維的粒料。使用這樣的含有扁平玻璃纖維的粒料采用注射成型制造含有玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物時，能夠抑制隨成型時的玻璃纖維粉碎產(chǎn)生的玻璃纖維的短纖維化。由此，不僅成型物的拉伸強度而且沖擊強度也提高，并且也抑制成型物產(chǎn)生方向性的現(xiàn)象，防止成型物的翹曲且表面平滑性也提高。此外，不依賴于熱塑性樹脂的種類而發(fā)揮上述效果，對以往困難的聚酰胺樹脂也能夠得到穩(wěn)定的特性。扁平玻璃纖維單絲的纖維長優(yōu)選為2-50mm，排列在粒料中的上述扁平玻璃纖維單絲的數(shù)優(yōu)選為500-8000根。通過采用這樣的構成，能夠顯著地發(fā)揮上述效果。上述的含有扁平玻璃纖維的粒料，可采用下述的制造方法高效率地進行制造使將多根截面扁平的長扁平玻璃纖維單絲并絲排列而成的纖維束，與熱熔融的熱塑性樹脂一起，穿過形成有貫通孔的模頭的該貫通孔而抽出，將抽出而得到的附著有熱塑性樹脂的纖維束切斷。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，提供即使是使用聚酰胺樹脂作為熱塑性樹脂的場合，不僅拉伸強度優(yōu)異，而且沖擊強度也優(yōu)異，抑制翹曲的發(fā)生，表面平滑性也提高的含有玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物及其制造方法。另外，還提供為了制造這樣的含有玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物而使用的、含有玻璃纖維和熱塑性樹脂的原料及其制造方法。圖l是第l實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料的斜視圖。圖2是第1實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料的正面圖、側面圖和平面圖。圖3是第2實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料的正面圖、側面圖和平面圖。圖4是說明扁平玻璃纖維單絲的長徑和短徑的圖。圖5是表示扁平玻璃纖維單絲的截面(繭型截面)的圖。圖6是截面為繭型的扁平玻璃纖維單絲集合的狀態(tài)的截面圖。圖7是連續(xù)制造含有扁平玻璃纖維的粒料用的連續(xù)制造裝置的簡要構成圖。符號說明10…熱塑性樹脂形成的粒料、10a…熱熔融的熱塑性樹脂、20…扁平玻璃纖維單絲、21…扁平玻璃纖維束、22…巻絲體、30…模頭、31...貫通孔、40拉出器、50…切斷機、100…第一實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料、110…第2實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料、200…連續(xù)制造裝置。具體實施例方式以下，參照附圖對含有扁平玻璃纖維的粒料、含有扁平玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物及它們的制造方法的優(yōu)選實施方式詳細地進行說明。應予說明，使同一要素使用同一符號，省略重復的說明。圖l是第l實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料的斜視圖，圖2(a)是該實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料的正面圖，(b)是該粒料的側面圖，(c)是該粒料的平面圖。如圖l和圖2(a)~(c)所示，第l實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料100，是使多根扁平玻璃纖維單絲20在熱塑性樹脂形成的粒料10中沿一個方向排列的顆粒。如圖2(b)的側面圖所示，扁平玻璃纖維單絲20的截面為扁平(非圓形)，扁平玻璃纖維單絲20的端面到達了粒料10的表面。應予說明，圖2(b)中只表示了一方的側面(端面)，而由圖2(a)和(c)可知，扁平玻璃纖維單絲20也到達了另一方的側面(端面)的表面。第1實施方式的含有扁平玻璃纖維的粒料100是橢圓柱狀，存在兩個端面，截面形狀沿縱向大致相同。但是，本發(fā)明的含有扁平玻璃纖維的粒料并不限定于這樣的形狀，也可以采用圓柱狀等各種形狀的粒料。圖3是表示形狀與第1實施方式不同的形狀的含有扁平玻璃纖維的粒料(第2實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料)的圖，圖3(a)、(b)和(c)分別是正面圖、側面圖和平面圖。圖3(a)~(c)所示的第2實施方式所涉及的含有扁平玻璃纖維的粒料110是使多根扁平玻璃纖維單絲20在熱塑性樹脂形成的粒料10中沿一個方向排列的粒料，扁平玻璃纖維單絲20的兩端面到達了粒料10的表面。如圖所示，含有扁平玻璃纖維的粒料110中，在與縱向垂直的面切斷的截面，呈現(xiàn)與圓形或橢圓形不同的異型截面形狀。此外，沿縱向切斷的截面形狀因切斷部位而不同。因此含有扁平玻璃纖維的粒料，雖然其外觀形狀是任意的，但為了通過用于注射成型，得到拉伸強度和沖擊強度以及表面平滑性更優(yōu)異的含有玻璃纖維的熱塑性樹脂，優(yōu)選釆用以下的適宜條件。對于扁平玻璃纖維單絲，優(yōu)選短徑為3-20拜(更優(yōu)選4-15jim)、長徑為6-100pm(更優(yōu)選15-80nm)，并且扁平率為2-10(更優(yōu)選3-8)范圍的單絲。在此，參照圖4說明"短徑"、"長徑"和"扁平率，，。如圖4所示，假定與扁平玻璃纖維單絲20外接的最小面積的長方形R時，"長徑"和"短徑"分別相當于該長方形R的長邊Ra的長度A(相當于纖維截面的最長尺寸)和短邊Rb的長度B。另外，"扁平率"使用長邊的長度與短邊的長度的比(A/B)表示。根據(jù)以下的理由，扁平玻璃纖維單絲20的截面的優(yōu)選短徑為3-20|Lun，優(yōu)選的長徑為6-100nm。即，使用了短徑小于3nm的扁平玻璃纖維單絲或短徑大于20pm的扁平玻璃纖維單絲的場合，紡絲困難或者紡絲效率降低。尤其是注射成型含有短徑大于20jam的扁平玻璃纖維單絲的粒料而成的成型物，有時強度降低。另外，長徑小于6]Lim的扁平玻璃纖維單絲或長徑大于100ium的扁平玻璃纖維單絲，玻璃纖維單絲的紡絲變得困難，或者紡絲效率容易降低。尤其是長徑大于100jim的扁平玻璃纖維，扁平化效率差，剛性增高。應予說明，"扁平"包含非圓形狀的意思，例如，扁平玻璃纖維單絲20中包含截面形狀為橢圓形狀、在長徑方向具有直線部分的長圓形狀、如圖5的截面圖所示的繭型的玻璃纖維單絲等。本發(fā)明中，將多根扁平玻璃纖維單絲在粒料中排列時，各個扁平玻璃纖維單絲的長徑容易大致朝同一方向互相重疊而排列。對于截面為繭型的扁平玻璃纖維單絲20也同樣，如圖6的截面圖所示，容易變成凹部與凸部組合的集合狀態(tài)。扁平玻璃纖維單絲的截面形狀能夠根據(jù)成型品的熱塑性樹脂的種類或要求特性適當?shù)剡M行選擇。扁平玻璃纖維單絲20的纖維長優(yōu)選2-50mm，更優(yōu)選5-30mm。扁平玻璃纖維單絲20的纖維長小于2咖的場合，制造的含有扁平玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物有時被玻璃纖維增強的程度降低，大于50mm的場合纖維長度太長，容易在注射成型機的供料斗中引起橋接，有時在成型時的熱塑性樹脂中的流動性變得不均勻，引起成型不良。再者，扁平玻璃纖維單絲20為了使其兩端到達粒料10的表面，扁平玻璃纖維單絲20的纖維長與含有扁平玻璃纖維的粒料的粒料長變得大致相等。例如，扁平玻璃纖維單絲20的纖維長為10mm的場合，含有扁平玻璃纖維的粒料的粒料長為約10ram。作為構成扁平玻璃纖維單絲20的玻璃的種類，可舉出E玻璃、S玻璃、低介電玻璃、C玻璃，從纖維化容易的觀點考慮優(yōu)選E玻璃。含有扁平玻璃纖維的粒料中含有的扁平玻璃纖維單絲20的根數(shù)優(yōu)選500-8000根，更優(yōu)選600-5000根。扁平玻璃纖維單絲20的根數(shù)小于500根的場合，造粒效率降低，扁平玻璃纖維單絲20的根數(shù)大于8000根的場合，顆粒變得太粗，造粒時容易發(fā)生故障，有時樹脂浸漬性降低。含有扁平玻璃纖維的粒料，具有適宜含量的扁平玻璃纖維單絲(以下，將扁平玻璃纖維單絲的含量稱為"玻璃含量")。該玻璃含量以含有扁平玻璃纖維的粒料的總重量為基準，優(yōu)選為10-60質量％，更優(yōu)選為30-50質量％。玻璃含量小于10質量％時，玻璃纖維產(chǎn)生的增強效果不充分，有時成型品的強度降低。玻璃含量大于60質量％的場合，樹脂浸漬性降低，有時成型品的強度降低。在含有扁平玻璃纖維的粒料的扁平玻璃纖維單絲20的周圍(即，扁平玻璃纖維單絲與熱塑性樹脂的界面)，可以附著有集束劑成分。該集束劑在制造將多根扁平玻璃纖維單絲20集束的纖維束時使用，該纖維束可在以下詳述的含有扁平玻璃纖維的粒料的制造方法中使用。作為集束劑成分的典型例，是烯烴系樹脂(聚乙烯、聚丙烯等)、聚氨酯樹脂、丙烯酸類樹脂、環(huán)氧樹脂等被膜形成劑，以及油脂、表面活性劑、硅烷偶聯(lián)劑、抗靜電劑等。作為在含有扁平玻璃纖維的粒料中含有的熱塑性樹脂，可舉出聚酰胺樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯硫醚樹脂、液晶聚合物、聚苯乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、丙烯腈(丙烯酸類)苯乙烯樹脂、ABS樹脂等，其中優(yōu)選聚酰胺樹脂。作為聚酰胺樹脂，優(yōu)選尼龍(注冊商標)6;尼龍(注冊商標)6，6;尼龍(注冊商標)6，10;尼龍(注冊商標)6，12;芳香族聚酰胺樹脂等。再者，含有扁平玻璃纖維的粒料中使用的熱塑性樹脂，可以是單一成分構成的樹脂，也可以是多種成分構成的樹脂。含有扁平玻璃纖維的粒料的粒料長，如上所述優(yōu)選2-S0mm。更優(yōu)選粒料長為5-30mm。含有扁平玻璃纖維的粒料，能夠通過使多根截面扁平的長扁平玻璃纖維單絲并絲排列而成的扁平玻璃纖維束與熱熔融的熱塑性樹脂一起，穿過在形成有貫通孔的模頭的該貫通孔而抽出，將抽出而得到的附著有熱塑性樹脂的纖維束切斷而得到。該制造方法中使用扁平玻璃纖維束，但該扁平玻璃纖維束能夠采用對從扁平玻璃纖維用口模抽出的熔融狀態(tài)的多根扁平玻璃纖維長絲邊冷卻邊用集束劑集束的公知的玻璃纖維絲束的制造方法制造。該玻璃纖維絲束能夠在巻芯上巻繞而作為巻絲體保管。使用該巻絲體，例如使用圖7所示的連續(xù)制造裝置，能夠制造含有扁平玻璃纖維的粒料。圖7是采用本發(fā)明的方法連續(xù)制造含有扁平玻璃纖維的粒料用的連續(xù)制造裝置200的簡要構成圖。如圖7所示，連續(xù)制造裝置200具備收容因加熱而熔融的熱塑性樹脂10a的熱塑性樹脂槽34、使扁平玻璃纖維束21(多根扁平玻璃纖維單絲20集束而成)與熱熔融的熱塑性樹脂10a—起通過的形成了貫通孔31的模頭30、從模頭30抽出附著有熱塑性樹脂的長扁平玻璃纖維束的拉出器40、將附著有熱塑性樹脂的長扁平玻璃纖維束切斷成所希望的長度而得到含有扁平玻璃纖維的粒料IOO的切斷才;L50。應予說明，在模頭30的上游側，配置有將擬導入模頭30中的扁平玻璃纖維束21巻繞的巻絲體22。位于模頭30下游側的拉出器40是用旋轉的輥從上下夾持附著有熱塑性樹脂的長扁平玻璃纖維束的所謂的履帶式拉出器。另外，切斷機50是利用馬達M的驅動力使刀片旋轉從而切斷附著有熱塑性樹脂的長扁平玻璃纖維束，制成含有扁平玻璃纖維的粒料100的切斷機。為了使用連續(xù)制造裝置200制造含有扁平玻璃纖維的粒料100，首先，使拉出器40旋轉驅動，從巻絲體22將扁平玻璃纖維束21解舒而拉出。然后，在向模頭30的貫通孔31中導入拉出的扁平玻璃纖維束21的同時，向貫通孔31中導入使用泵等熱熔融的熱塑性樹脂10a。在模頭30中扁平玻璃纖維束21的周圍以及內(nèi)部附著熱熔融的熱塑性樹脂10a，通過拉出器40的巻繞，邊成型成與貫通孔31的出口側截面形狀相對應的形狀邊從截面形狀模頭30抽出附著有熱塑性樹脂的長扁平玻璃纖維束。然后在適合于切斷的狀態(tài)下使熱塑性樹脂固化，利用切斷機50切斷，得到含有扁平玻璃纖維的粒料IOO。應予說明，圖7中使用了一個巻絲體22，但也可以使用多個巻絲體將扁平玻璃纖維束21導入多個模頭30中。另外，也可以在模頭30的下一工序側設置用于促進熱熔融的熱塑性樹脂固化的冷卻手段。此外，也可以在模頭30與拉出器40之間設置調(diào)整附著有熱塑性樹脂的長扁平玻璃纖維束的截面形狀的成型手段。將這樣制得的含有扁平玻璃纖維的粒料，投入到公知的注射成型機的加料器中，根據(jù)使用的熱塑性樹脂的種類使其加熱熔融，能夠注射成型為所希望的形狀。注射成型機的加料器中除了含有扁平玻璃纖維的粒料以外，還能夠添加與該粒料中使用的同種或異種的熱塑性樹脂粒料，也能夠添加其他注射成型中一般使用的添加劑(抗靜電劑、脫模劑等)。得到的含有扁平玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物，由于是使用本發(fā)明的含有扁平玻璃纖維的粒料制造的，因此不僅拉伸強度而且沖擊強度也提高，成型物產(chǎn)生方向性的現(xiàn)象也得到抑制。此外，防止翹曲，表面平滑性也提高。此外，不依賴于熱塑性樹脂的種類而發(fā)揮上述效果，對以往困難的聚酰胺樹脂也能夠得到穩(wěn)定的特性。實施例以下，對本發(fā)明優(yōu)選的實施例更詳細地進行說明，但本發(fā)明并不限于以下的實施例。(實施例l)<粒料的制作>使用聚氨酯系集束劑將短徑8nm、長徑31pm(扁平率3.8、換算纖維徑17jum)的E玻璃組成的扁平玻璃長纖維(長扁平玻璃纖維單絲)被覆處理，將4000根集束，得到扁平玻璃纖維束。將該扁平玻璃纖維束導入熱熔融的尼龍(注冊商標)6，6(旭化成(林)制k才大1300S)中熔融浸漬，通過具有圓形貫通孔的模頭后，切成10mm長度，制得玻璃含有率40質量％的實施例1的粒料。這里，所謂"換算纖維徑"是指具有與扁平玻璃纖維同等截面積的圓截面纖維的直徑。<注射成型品的制作>在料筒溫度280'C、模具溫度80X:、注射壓力4MPa下，將實施例l的粒料進行注射成型，制得實施例1的試驗片A和試驗片B。該試驗片A是在長度方向的兩側具有夾持部的長100mm、寬12mm、厚3mm的試驗片，試驗片B是厚1mm的8Ommx8Omm的平板試驗片。(比較例l)<粒料的制作>使用聚氨酯系集束劑將短徑7jam、長徑27pm(扁平率3.8、換算纖維徑15jum)的E玻璃組成的扁平玻璃長纖維被覆處理，將1600根集束，得到扁平玻璃纖維束。將該扁平玻璃纖維束切成3薩長，得到扁平玻璃纖維短切原絲。在與實施例1同樣的尼龍6，6和溫度280X:下將得到的扁平玻璃纖維短切原絲熔融混煉，從具有直徑5mm的圓形貫通孔的模頭擠出，切成長4mm，制得玻璃含有率40質量％的比較例1的粒料。比較例l的粒料中，扁平玻璃纖維單絲沒有沿一個方向排列。應予說明，雖然想使用長度10mm的扁平玻璃纖維短切原絲制作粒料，但短切原絲不能夠投入螺桿中而不能夠熔融混煉。<注射成型品的制作>使用比較例l的粒料，除此之外，采用與實施例l同樣的方法制得比較例l的試驗片A和試驗片B。(比較例2)使用直徑17拜的圓形截面的玻璃纖維，除此以外，采用與實施例1同樣的方法，制得比較例2的粒料、試驗片A和試驗片B。(比較例3)使用直徑llpra的圓形截面的玻璃纖維，除此以外，采用與比較例l同樣的方法，制造比較例3的粒料、試驗片A、試驗片B。按照JISK7054"玻璃纖維增強塑料的拉伸強度試驗方法，，，對實施例1和比較例1-3中得到的試驗片A測定拉伸強度。另夕卜，按照JISK7061"玻璃纖維增強塑料的沙爾皮沖擊試驗方法"，以厚度方向為沖擊方向測定沙爾皮沖擊強度。另外，在625。C下加熱試驗片Al小時，使熱塑性樹脂燃燒，使用(林)-k3LUZEXFS的實時圖像處理解析裝置對殘留的玻璃纖維的長度進行圖像解析，求出殘留纖維長(含有玻璃纖維的成型物中的玻璃纖維單絲的長度)。此外，對實施例1和比較例1-3中得到的試驗片B，測定置于平坦面上最凸起處的高度進行翹曲的評價。另外，使用(抹)；、少卜3制廿一7亍義卜501的粗糙度測定器，求得5處長度0.8mm的基準長度的最高點、最低點的高度之差，算出其平均值，評價表面平滑性。把以上的評價結果歸納示于以下的表l。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>其中，實施例l的玻璃纖維單絲的換算纖維徑小于比較例l的玻璃纖維單絲的換算纖維徑，比較例2的玻璃纖維單絲的直徑小于比較例3的玻璃纖維單絲的直徑。假定實施例l與比較例l的扁平玻璃纖維單絲的換算纖維徑相同的場合、或比較例2與比較例3的圓形截面玻璃纖維單絲的直徑相同的場合，能夠容易地想象到實施例l相對于比較例l，而且比較例2相對于比較例3，拉伸強度、沖擊強度更處于優(yōu)勢。權利要求1.含有扁平玻璃纖維的粒料，其是在熱塑性樹脂形成的粒料中，使多根截面扁平的扁平玻璃纖維單絲沿一個方向排列以使該單絲的兩端面到達所述粒料表面而成。2.權利要求l所述的含有扁平玻璃纖維的粒料，其中上述扁平玻璃纖維單絲的纖維長為2-50mm，排列在上述熱塑性樹脂形成的粒料中的上述扁平玻璃纖維單絲的數(shù)為500-800(^艮。3.權利要求1或2所述的含有扁平玻璃纖維的粒料，其中上迷熱塑性樹脂為聚酰胺樹脂。4.含有扁平玻璃纖維的粒料的制造方法，其中使多根截面扁平的長扁平玻璃纖維單絲并絲排列而成的纖維束與熱熔融的熱塑性樹脂一起，穿過形成有貫通孔的模頭的該貫通孔而抽出，將抽出而得到的附著有熱塑性樹脂的纖維束切斷。5.權利要求4所述的制造方法，其中所述熱塑性樹脂是聚酰胺樹脂。6.能夠采用權利要求4或5所述的制造方法得到的含有扁平玻璃纖維的粒料。7.含有扁平玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物的制造方法，其中對權利要求l、2、3或6所述的含有扁平玻璃纖維的粒料進行注射成型。8.能夠采用權利要求7所述的制造方法得到的含有扁平玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物。全文摘要本發(fā)明的目的在于提供得到不僅拉伸強度優(yōu)異而且沖擊強度也優(yōu)異，表面平滑性也提高的含有玻璃纖維的熱塑性樹脂成型物用的原料。優(yōu)選的含有扁平玻璃纖維的粒料(100)，是在熱塑性樹脂形成的粒料(10)中使多根截面扁平的扁平玻璃纖維單絲(20)沿一個方向排列以使該單絲的兩端面到達粒料表面而成。文檔編號B29B9/14GK101360593SQ20068005166公開日2009年2月4日申請日期2006年2月6日優(yōu)先權日2006年2月6日發(fā)明者伊藤洋尚申請人:日東紡績株式會社