JPH09220730A - ガラス繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造方法及び軽量成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形による表面スキン層を有し軽量で、
強度、剛性に優れ、表面外観、ソリ変形のないガラス繊
維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の開発。 【解決手段】 ガラス繊維を用いた射出成形によるガラ
ス繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造方法であっ
て、成形原料として、ガラス繊維含有量が２０〜８０重
量％であり、ガラス繊維が互いに並行に配列した２〜１
００mmの長さのペレットを用い、金型を開いた状態で、
最終成形品の容量よりも少ない溶融樹脂を射出し、金型
を必要量閉じることにより空隙を有する軽量成形品を製
造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス繊維強化熱
可塑性樹脂軽量成形品の製造方法及び該製造方法で得ら
れた軽量成形品に関し、詳しくは特定のガラス繊維含有
熱可塑性樹脂ペレットを用いた射出成形により、発泡剤
を用いることなく軽量で、良好な表面状態を有し、高強
度、高剛性であるガラス繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形
品の製造方法及び該製造方法で得られた軽量成形品に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維強化樹脂は、引張強度、剛
性、耐熱性などが高いため、重要な素材として使用され
ている。中でも、易成形性のため、射出成形した製品が
その中心を占めている。しかし、ガラス繊維の配合量の
増大によって成形品の比重が高くなること、成形中のガ
ラス繊維の切断により強度が低下するという欠点を有し
ていた。また、異方性のため、反り変形が大きいという
欠点も有していた。そこで、これらの欠点を改良する方
法として、２〜１００ｍｍのペレット長さに等しく且つ
平行に配列したガラス繊維で強化した樹脂ペレットを用
いる方法などが提案されている（例えば、特公昭６３−
３７６９４号公報，特開平３−１８８１３１号公報な
ど）。また、１０〜１００ｍｍの長さの平行繊維強化熱
可塑性樹脂ペレットを成形して長さ５〜１００ｍｍの強
化繊維が絡み合った位置関係にある繊維強化熱可塑性樹
脂成形体の製造法も提案されている（特開平６−１９８
７５３号公報）。しかし、これらの方法でもガラス繊維
の配合によって重量が重くなると言う問題が残されてい
る。

【０００３】一方、ガラス繊維強化樹脂成形体の軽量化
方法としては、発泡剤を用いた発泡射出成形方法が知ら
れている（特開平７−２４７６７９号公報）。しかしな
がらこの場合、かなりの発泡剤を必要とすると共に、発
泡倍率を２〜５倍にすることは容易ではなく、またガラ
ス繊維含有量にもおのずと限界があるのが現状である。
また、別の成形方法として、予め金型を開いた金型キャ
ビテーに発泡剤含有樹脂を射出し、その後に金型を閉じ
ること（インジェクションプレス）により発泡成形品を
製造することも考えられる。しかし、この場合において
も、発泡剤を多く用いて高発泡倍率の成形品を得ようと
すると、成形品表面にガスが走り、シルバーマークが発
生する不良現象と共に、成形品の強度、剛性の点でも問
題が多く実用化までには至っていないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、繊維長の長
い特定のガラス繊維含有熱可塑性樹脂ペレットを用いて
表面特性、強度、剛性に優れた、軽量の成形品を発泡剤
を用いることなく製造する方法及び該製造方法で得られ
た軽量成形品の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、軽量化と
強度を満足するガラス繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品
を射出成形によって得るべく、鋭意検討した結果、特定
の成形原料と成形法の組み合わせにより、上記目的が達
成されるのみならず、外観（表面特性）にも優れた軽量
成形品が得られることを見出した。本発明はかかる知見
に基づいて完成したものである。

【０００６】すなわち、本発明は、ガラス繊維含有量が
２０〜８０重量％で、ガラス繊維が互いに平行に配列し
ており長さが２〜１００ｍｍのガラス繊維含有熱可塑性
樹脂ペレット（Ａ）、あるいは該ペレット（Ａ）と
（Ａ）以外の熱可塑性樹脂からなり前記ガラス繊維含有
熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）中のガラス繊維含有量が全
体の２０〜８０重量％となるような混合物からなる成形
原料を溶融混練し、最終の成形品に相等する金型容積よ
りも大きくなるように開いた金型中に所定量の溶融樹脂
を射出し、樹脂の射出完了前若しくは完了後に金型を最
終成形品の容積まで閉じることを特徴とするガラス繊維
強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造方法および該成形方
法で得られた表面に空隙を有さないスキン層を有する曲
げの比強度等に優れた軽量成形品を提供するものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形
品の製造方法は、上記のような特定のガラス繊維含有熱
可塑性樹脂ペレット（Ａ）を成形原料として用いること
により達成される。ここで用いられる熱可塑性樹脂につ
いては特に制限はなく、例えばポリオレフィン系樹脂，
ポリスチレン系樹脂，ポリ塩化ビニル系樹脂，ポリアミ
ド系樹脂，ポリエステル系樹脂，ポリアセタール系樹
脂，ポリカーボネート系樹脂，ポリ芳香族エーテル又は
チオエーテル系樹脂，ポリ芳香族エステル系樹脂，ポリ
スルホン系樹脂，アクリレート系樹脂などが挙げられ
る。

【０００８】ここでポリオレフィン系樹脂としては、例
えば、エチレン；プロピレン；ブテン−１；３−メチル
ブテン−１；３−メチルペンテン−１；４−メチルペン
テン−１などのα−オレフィンの単独重合体やこれらの
共重合体、あるいはこれらと他の共重合可能な不飽和単
量体との共重合体などが挙げられる。代表例としては、
高密度，中密度，低密度ポリエチレンや、直鎖状ポリエ
チレン，超高分子量ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体，エチレン−アクリル酸エチル共重合体など
のポリエチレン系樹脂、シンジオタクチックポリプロピ
レン，アイソタクチックポリプロピレンや、プロピレン
−エチレンブロック共重合体又はランダム共重合体など
のポリプロピレン系樹脂、ポリ４−メチルペンテン−１
などを挙げることができる。

【０００９】また、スチレン系樹脂としては、例えば、
スチレン，α−メチルスチレンなどの単独重合体やこれ
らの共重合体、あるいはこれらと共重合可能な不飽和単
量体との共重合体が挙げられる。代表例としては、一般
用ポリスチレン，耐衝撃用ポリスチレン，耐熱用ポリス
チレン（α−メチルスチレン重合体），シンジオタクチ
ックポリスチレン，アクリロニトリル−ブタジエン−ス
チレン共重合体（ＡＢＳ），アクリロニトリル−スチレ
ン共重合体（ＡＳ），アクリロニトリル−塩素化ポリエ
チレン−スチレン共重合体（ＡＣＳ），アクリロニトリ
ル−エチレン−プロピレンゴム−スチレン共重合体（Ａ
ＥＳ），アクリルゴム−アクリロニトリル−スチレン共
重合体（ＡＡＳ）などが挙げられる。

【００１０】ポリ塩化ビニル系樹脂としては、例えば、
塩化ビニル単独重合体や塩化ビニルと共重合可能な不飽
和単量体との共重合体などが挙げられる。該共重合体と
しては、例えば塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合
体，塩化ビニル−メタクリル酸エステル共重合体，塩化
ビニル−エチレン共重合体，塩化ビニル−プロピレン共
重合体，塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体，塩化ビニル
−塩化ビニリデン共重合体などが挙げられる。さらに、
これらのポリ塩化ビニル系樹脂を後塩素化して、塩素含
量を高めたものを用いることができる。

【００１１】ポリアミド系樹脂としては、例えば、６−
ナイロンや１２−ナイロンなど、環状脂肪族ラクタムを
開環重合したもの、６，６−ナイロン；６，１０−ナイ
ロン；６，１２−ナイロンなど、脂肪族ジアミンと脂肪
族ジカルボン酸とを縮重合させたもの、ｍ−キシレンジ
アミンとアジピン酸との縮重合物など、芳香族ジアミン
と脂肪族ジカルボン酸とを縮重合させたもの、ｐ−フェ
ニレンジアミンとテレフタル酸との縮重合物やｍ−フェ
ニレンジアミンとイソフタル酸との縮重合物など、芳香
族ジアミンと芳香族ジカルボン酸とを縮重合させたも
の、１１−ナイロンなど、アミノ酸を縮重合させたもの
などを挙げることができる。

【００１２】ポリエステル系樹脂としては、芳香族ジカ
ルボン酸とアルキレングリコールとを縮重合させたもの
が挙げられ、具体例としては、ポリエチレンテレフタレ
ートやポリブチレンテレフタレートなどがある。ポリア
セタール系樹脂としては、例えば、単独重合体のポリオ
キシメチレン及びトリオキサンとエチレンオキシドから
得られるホルムアルデヒド−エチレンオキシド共重合体
などが挙げられる。

【００１３】ポリカーボネート系樹脂としては、４，
４’−ジヒドロキシジアリールアルカン系ポリカーボネ
ート、特にビスフェノールＡとホスゲンとを反応させる
ホスゲン法や、ビスフェノールＡとジフェニルカーボネ
ートなどの炭酸ジエステルとを反応させるエステル交換
法などにより得られるビスフェノールＡ系ポリカーボネ
ートが好ましく用いられる。また、ビスフェノールＡの
一部を２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチ
ルフェニル）プロパンや２，２−ビス（４−ヒドロキシ
−３，５−ジブロモフェニル）プロパンなどで置換した
変性ビスフェノールＡ系ポリカーボネートや難燃化ビス
フェノールＡ系ポリカーボネートなども用いることがで
きる。

【００１４】ポリ芳香族エーテル又はチオエーテル系樹
脂は、分子鎖中にエーテル結合又はチオエーテル結合を
有するもので、このような樹脂としては、例えば、ポリ
フェニレンエーテル，スチレンでグラフト化されたポリ
フェニレンエーテル，ポリエーテルエーテルケトン，ポ
リフェニレンサルファイドなどが挙げられる。ポリ芳香
族エステル系樹脂としては、例えば、ｐ−ヒドロキシ安
息香酸の縮重合で得られるポリオキシベンゾイル，ビス
フェノールＡとテレフタル酸やイソフタル酸などの芳香
族ジカルボン酸との縮重合で得られるポリアリレートな
どが挙げられる。

【００１５】ポリスルホン系樹脂は、分子鎖中にスルホ
ン基を有するもので、このようなものとしては、例え
ば、ビスフェノールＡと４，４’−ジクロロジフェニル
スルホンとの縮重合で得られるポリスルホン、フェニレ
ン基がエーテル基とスルホン基を介してｐ−位に連結さ
れた構造のポリエーテルスルホン、ジフェニレン基とジ
フェニレンエーテル基とがスルホン基を介して交互に連
結した構造のポリアリールスルホンなどを挙げることが
できる。

【００１６】アクリレート系樹脂としては、例えば、メ
タクリル酸エステル重合体やアクリル酸エステル重合体
などが挙げられ、これらの単量体としては、メタクリル
酸及びアクリル酸のメチル，エチル，ｎ−プロピル，イ
ソプロピル，ブチルエステルなどが用いられるが、工業
的成形材料としてはメチルメタクリレート樹脂を代表的
なものとして挙げることができる。

【００１７】本発明においては、上記熱可塑性樹脂は単
独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよ
い。また、上記の熱可塑性樹脂の中で、ポリプロピレ
ン、プロピレンと他のオレフィンとのランタム共重合
体、プロック共重合体あるいはこれらの混合物などのポ
リプロピレン系樹脂が好ましく、特に、不飽和カルボン
酸またはその誘導体で変性された酸変性ポリオレフィン
系樹脂を含有するポリプロピレン系樹脂が好適である。

【００１８】ここで、酸変性ポリオレフィン系樹脂に用
いられるポリオレフィン系樹脂としては、例えばポリプ
ロピレン、ポリエチレン，エチレン−α−オレフィン共
重合体，プロピレン−エチレンランダム共重合体，プロ
ピレン−エチレンブロック共重合体，エチレン−α−オ
レフィン共重合ゴム，エチレン−α−オレフィン−非共
役ジエン系化合物共重合体（例えばＥＰＤＭなど），エ
チレン−芳香族モノビニル化合物−共役ジエン系化合物
共重合ゴムなどが挙げられる。また、上記α−オレフィ
ンとしては、例えばプロピレン；ブテン−１；ペンテン
−１；ヘキセン−１；４−メチルペンテン−１などが挙
げられ、これらは一種用いてもよく、二種以上を組み合
わせて用いてもよい。これらのポリオレフィン系樹脂の
中では、共重合体を含むポリプロピレン系樹脂やポリエ
チレン系樹脂が好適であり、中でもポリプロピレン系樹
脂が最も好ましい。

【００１９】また、変性に用いられる不飽和カルボン酸
またはその誘導体の具体例としては、アクリル酸，メタ
クリル酸，マレイン酸，フマル酸，イタコン酸，クロト
ン酸，シトラコン酸，ソルビン酸，メサコン酸，アンゲ
リカ酸などの不飽和カルボン酸類、無水マレイン酸，無
水イタコン酸，無水シトラコン酸，アクリル酸メチル，
メタクリル酸メチル，アクリル酸エチル，アクリル酸ブ
チル，マレイン酸モノエチルエステル，アクリルアミ
ド，マレイン酸モノアミド，マレイミド，Ｎ−ブチルマ
レイミド，アクリル酸ナトリウム，メタクリル酸ナトリ
ウムなどの酸無水物，エステル，アミド、イミド、金属
塩などを挙げることができる。これらの中で不飽和ジカ
ルボン酸及びその誘導体が好ましく、特に無水マレイン
酸が好適である。

【００２０】これらの不飽和カルボン酸やその誘導体
は、前記ポリオレフィン系樹脂を変性する場合、一種用
いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ま
た変性方法については特に制限はなく、従来公知の種々
の方法を用いることができる。例えば該ポリオレフィン
系樹脂を適当な有機溶媒に溶解し、不飽和カルボン酸や
その誘導体及びラジカル発生剤を添加して攪拌、加熱す
る方法、あるいは前記各成分を押出機に供給して溶融混
練を行う方法などを用いることができる。この変性ポリ
オレフィン系樹脂としては、前記不飽和カルボン酸やそ
の誘導体の付加量が0.０１〜２０重量％、好ましくは0.
１〜１０重量％の範囲にあるものがよく、特に0.１〜１
０重量％の無水マレイン酸付加変性ポリプロピレン系樹
脂が好適である。

【００２１】また、本発明に用いるガラス繊維は、カッ
プリング剤で表面処理されたものが好ましい。カップリ
ング剤としては、いわゆるシラン系カップリング剤，チ
タン系カップリング剤として従来公知のものの中から任
意のものを選択して用いることができる。このシラン系
カップリング剤の具体例としては、トリエトキシシラ
ン；ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン；γ
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；γ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン；β−（１，１
−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラ
ン；Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン；Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−ア
ミノプロピルメチルジメトキシシラン；γ−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン；Ｎ−フェニル−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン；γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン；γ−クロロプロピルトリメトキシシ
ラン；γ−アミノプロピルトリメトキシシラン；γ−ア
ミノプロピル−トリス（２−メトキシ−エトキシ）シラ
ン；Ｎ−メチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラ
ン；Ｎ−ビニルベンジル−γ−アミノプロピルトリエト
キシシラン；トリアミノプロピルトリメトキシシラン；
３−ウレイドプロピルトリメトキシシラン；３−４，５
ジヒドロイミダゾールプロピルトリエトキシシラン；ヘ
キサメチルジシラザン；Ｎ，Ｏ−（ビストリメチルシリ
ル）アミド；Ｎ，Ｎ−ビス（トリメチルシリル）ウレア
などが挙げられる。これらの中でもγ−アミノプロピル
トリエトキシシラン；Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン；γ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン；β−（３，４−エポキシ
シクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどのアミ
ノシラン，エポキシシランが好ましい。特に前記のアミ
ノ系シラン化合物を用いることが好ましい。

【００２２】また、チタン系カップリング剤の具体例と
しては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネー
ト；イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタ
ネート；イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフ
ェート）チタネート；テトライソプロピルビス（ジオク
チルホスファイト）チタネート；テトラオクチルビス
（ジトリデシルホスファイト）チタネート；テトラ
（１，１−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス
（ジトリデシル）ホスファイトチタネート；ビス（ジオ
クチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネー
ト；ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチ
タネート；イソプロピルトリオクタノイルチタネート；
イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネー
ト；イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネー
ト；イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタ
ネート；イソプロピルトリクミルフェニルチタネート；
イソプロピルトリ（Ｎ−アミドエチル，アミノエチル）
チタネート；ジクミルフェニルオキシアセテートチタネ
ート；ジイソステアロイルエチレンチタネートなどが挙
げることができる。

【００２３】このようなカップリング剤を用いてガラス
繊維の表面処理を行うには、通常の方法で行うことがで
き、特に制限はない。例えば、前記カップリング剤の有
機溶媒溶液あるいは懸濁液をいわゆるサイジング剤とし
てガラス繊維に塗布するサイジング処理，乾式混合，ス
プレー法により行うことが望ましい。また、前記のカッ
プリング剤とともにガラス用フィルム形成性物質を併用
することができる。このフィルム形成性物質には、特に
制限はなく、例えばポリエステル系，ウレタン系，エポ
キシ系，アクリル系，酢酸ビニル系，イソシアネート系
などの重合体が挙げられる。

【００２４】本発明において、ガラス繊維としては、Ｅ
−ガラス、Ｓ−ガラス等のガラス繊維で、その平均繊維
径が２０μｍ以下、好ましくは１〜１７μｍ、特に好ま
しくは３〜１４μｍのものである。１μｍ未満では、ペ
レット製造時の樹脂の濡れ、含侵が困難となり、２０μ
ｍを越えると溶融混練時の繊維の欠損が起こりやすくな
る。また、その長さは、前記の熱可塑性樹脂、特にポリ
プロピレン系樹脂を用い、引抜成形法などを用いてペレ
ット化され、２〜１００ｍｍのペレット長と等しい長さ
のガラス繊維で強化された熱可塑性樹脂ペレットとして
用いる。ペレット化する際にはガラス繊維を適当な収束
剤を用いて、好ましくは１００〜１００００本、より好
ましくは１５０〜５０００本の範囲で収束した繊維束を
用いるのが好ましい。

【００２５】収束剤としては、例えば、ウレタン系，オ
レフィン系、アクリル系，ブタジエン系，エポキシ系な
どがあり、いずれも用いることができるが、これらの中
でウレタン系、オレフィン系が好ましい。ウレタン系収
束剤は、通常ジイソシアネート化合物と多価アルコール
との重付加反応により得られるポリイソシアネートを５
０重量％以上の割合で含有するものであって、油変性
型，湿気硬化型，ブロック型などの一液タイプ、及び触
媒硬化型，ポリオール硬化型などの二液タイプがある
が、いずれも用いることができる。また、オレフィン系
としては、不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性さ
れた変性ポリオレフィン系樹脂を用いることができる。

【００２６】こうして集束された繊維束に熱可塑性樹脂
を含浸させることによってガラス繊維強化熱可塑性樹脂
ペレット（Ａ）を製造することができるが、ガラス繊維
束に樹脂を付着、含浸させる方法としては、例えば、溶
融樹脂に繊維束を浸漬して通す方法，コーティング用ダ
イに繊維束を通す方法，ダイを用いて繊維束の周りに溶
融樹脂を押し出す方法などを採用することができる。繊
維束中への溶融樹脂の含浸、濡れ性をさらに向上させる
ために、ダイ内に凹凸部を設け、張力下に溶融樹脂の付
着した繊維束（ストランド）を引き抜き、さらに加圧ロ
ールでプレスする工程を組み込む引抜成形法も採用する
ことができる。なお、ガラス繊維への熱可塑性樹脂の含
浸性、ペレットの製造性が満足されれば収束剤の使用は
必ずしも必要としない。このようにして得られたストラ
ンド状の長繊維含有熱可塑性樹脂を冷却後、適切な長さ
のペレットに切断することにより、ガラス繊維が互いに
平行に配列され、ガラス繊維長とペレット長とが等しい
ガラス繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）を得ること
ができる。

【００２７】本発明においては、２〜１００ｍｍの長さ
のペレットに切断したものを用いる。これによりガラス
繊維の長さはペレット長と等しい２〜１００ｍｍとな
る。繊維長が２ｍｍ未満では本発明の製造方法を採用し
ても、成形品の軽量化の達成は困難であり、機械的強度
なども充分でなく、反り変形も大きくなる場合があり、
また、１００ｍｍを超えると射出成形が困難となるとと
もに、ガラス繊維の分散性，成形品の表面特性が低下す
る場合がある。ペレット長は成形品の軽量化、機械的強
度、外観特性及び反り変形の面から３〜８０ｍｍの範囲
であるのが好ましく、分散性、外観、表面特性を考慮す
ると特に５〜５０ｍｍの範囲であるのがさらに好まし
い。

【００２８】このペレットを製造する場合のポリプロピ
レン系樹脂は、メルトインデックス：ＭＩ（２３０℃、
２．１６ｋｇｆ）が、１０〜１０００ｇ／１０分、好ま
しくは３０〜６００ｇ／１０分の範囲のものが、含侵
性、成形性などの点で好ましい。また、ポリプロピレン
系樹脂としては、重合条件によりＭＩを調整したもの、
あるいは過酸化物を添加して溶融混練してＭＩが大きく
なるように調整したものを用いることができる。なお、
前記ペレットとしては、ストランド状のものを切断した
ものに限らず、シート状、テープ状、バンド状に成形し
たものを繊維長さが実質的に２〜１００ｍｍになるよう
に切断したものであってもよい。

【００２９】本発明の軽量成形品の製造方法にあって
は、前記ガラス繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）を
単独で成形に供すこともできるが、（Ａ）以外の熱可塑
性樹脂との混合物を成形原料として用いることもでき
る。この場合において、前記ペレット（Ａ）中のガラス
繊維の含有量が成形原料全体の２０〜８０重量％、好ま
しくは３０〜７０重量％となるようにすることが必要で
ある。この場合における（Ａ）以外の熱可塑性樹脂とし
ては、特に制限はなく、市販されている一般グレードの
ペレット、粒状体、粉体などその形状に制限はないが、
ペレットを用いることが好ましい。また、タルク、マイ
カ、炭酸カルシウム、ガラス繊維ミルドファイバー、炭
素繊維、硫酸マグネシウム繊維、チタン酸カリウム繊
維、酸化チタン繊維、有機繊維などの強化剤、充填剤を
含有したペレット、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、
顔料、分散剤などを含有したペレットなどを例示でき
る。

【００３０】本発明のガラス繊維強化軽量成形品の製造
方法は、前記特定のガラス繊維含有熱可塑性樹脂ペレッ
ト（Ａ）単独、あるいは（Ａ）と（Ａ）以外の熱可塑性
樹脂との混合物を成形原料として、通常、特定条件の射
出成形により成形する。この場合成形原料中のガラス繊
維は、ガラス繊維が互いに平行に配列したペレット中の
繊維長が２〜１００ｍｍ、好ましくは３〜８０ｍｍであ
り、ガラス繊維含有量は、２０〜８０重量％、好ましく
は３０〜７０重量％である。ガラス繊維長が２ｍｍ未満
では軽量化が十分達成されがたく、１００ｍｍを越える
と射出成形機への供給が困難となり、また供給された場
合にあっても可塑化が不安定となり均一な成形品を製造
することが困難である。また、長繊維（２〜１００ｍ
ｍ）の含有量が２０重量％未満では長繊維ペレットの製
造において、ガラスフィラメントを連続的に引き出すこ
とが困難な場合があり、また軽量化が十分達成されない
場合がある。また、８０重量％以上では、ガラス繊維束
への樹脂の含侵が十分行われず、成形品中に未解繊の繊
維が残る場合がある。なお、ガラス繊維含有熱可塑性樹
脂ペレット（Ａ）としては、ガラス繊維長の異なるペレ
ット、ガラス繊維含有量の異なるペレットを必要により
混合して用いることもできる。

【００３１】成形原料の溶融混練、射出法としては、成
形機の加熱筒内に、成形原料を投入し、加熱溶融させた
後、繊維等を分散させ、その後射出成形機の先端に送り
込み、プランジャー等で射出する方法、加熱筒内に、
成形原料を投入し、加熱溶融させた後、プランジャー等
で射出成形機のスクリュー部に送り込み、繊維等を分散
させた後、射出する方法、深溝で圧縮比の小さいスク
リューを用い、且つシリンダー温度等を著しく高く保
ち、繊維破断を防止しつつ射出成形機の先端部分に樹脂
を送り込み、プランジャー等で射出成形する方法などが
ある。ここで、射出成形方法としては、一般の射出成形
方法、射出圧縮成形方法、射出プレス成形方法を含むも
のである。

【００３２】本発明の製造方法は、成形原料を溶融混練
し、最終成形品に相等する金型容積よりも大きくなるよ
うに開いた金型中に所定量の溶融樹脂を射出し、射出完
了前若しくは完了後に金型を閉じる成形法により軽量の
成形品を製造することができる。この場合の金型の開き
具合、閉じ具合は、成形原料のガラス繊維の含有量、繊
維長さあるいは目的とする成形品の空隙率（成形体の比
重）などをもとに適宜設定することができる。また、金
型を閉じるタイミングは金型の温度、成形体表面のスキ
ン層の厚み、成形体の厚みなどを考慮して適宜決定すれ
ばよい。

【００３３】金型に射出する樹脂の溶融混練物は、ガラ
ス繊維が互いに絡み合った状態であることが好ましく、
この絡み合いによって射出された溶融樹脂は金型中で膨
張性を有する溶融状態になる。ついで最終成形品の容積
になるように金型を閉じ、冷却することによって最終の
軽量成形品が得られる。なお、本発明製造方法にあって
は目的を阻害しない範囲において、発泡剤（ガス、揮発
性化合物、分解型発泡剤）、各種安定剤、帯電防止剤、
耐候剤、着色剤などの添加剤を加えることもできる。さ
らに、本発明の軽量成形品の製造方法にあっては、成形
金型の少なくとも一面に、全面または部分的に発泡材
料、不織布などの繊維材料、印刷樹脂フイルムなどの表
皮材料を予め装着して成形することもできる。

【００３４】本発明製造方法で得られる軽量成形品は、
その空隙率が１０〜８０％、好ましくは２０〜７０％で
ある。１０％未満では軽量化の効果がなく、８０％を越
えると空隙を有さないスキン層を確実に形成することが
困難になるとともに、強度が十分でなくなる場合があ
る。なお、本発明における空隙率とは、軽量成形品中の
ガラス繊維や樹脂などの占める容積を除いた容積の比率
である。また、成形品中の重量平均ガラス繊維長は１〜
２０ｍｍ、好ましくは１．５〜１５ｍｍ、より好ましく
は２．０〜１２ｍｍである。成形品中のガラス繊維長が
１ｍｍ未満では、溶融樹脂の膨張性が低く、空隙率を確
保することが困難であり、また、成形品の強度が十分で
なく、２０ｍｍを越えてもこれによる強度等への影響は
少なく、逆に成形条件をマイルドにする必要があり、成
形時間が長く、生産性が低下し実用的でない。また、本
発明製造方法で得られる軽量成形品は、曲げの比強度
（曲げ強度／比重）が、８０ＭＰａ以上、好ましくは９
０ＭＰａ以上、より好ましくは１００ＭＰａ以上であ
る。このように高い曲げの比強度は、スキン層の形成と
特定長さのガラス繊維強化によって達成される。

【００３５】本発明の製造方法においては、各種成形品
の製造が可能であり、板状成形品、型物成形品として、
特に３０ｍｍ以下の板状系成形品として、自動車部品、
家電部品、建築部材などの分野で用いられる。

【００３６】

【実施例】次に、実施例及び比較例により本発明をさら
に詳細に説明するが、本発明はこれによって制限される
ものではない。なお、実施例及び比較例に使用するガラ
ス繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（長繊維ペレット）は
下記の方法で調製したものである。

【００３７】製造例１ ダイス；押出機の先端に取り付け、含浸部に５本のロッ
ドを直線状に配置。〔特開平３−１８３５３１、第２図
に準じた装置を用いる方法で製造した。〕 繊維束；γ−アミノプロピルトリエトキシシランで表面
処理された繊維径１３μｍのガラス繊維をウレタン系の
収束剤で１７０本束ねたガラスロービング 予熱温度；２００℃ 熱可塑性樹脂；２３０℃、2.１６ｋｇｆのメルトインデ
ックス（以下、単にＭＩと記す）＝６０ｇ／１０分の
１．０重量％の無水イン酸含有変性ポリプロピレン 溶融温度；２４０℃ ロッド；５本、６ｍｍ（直径）×３ｍｍ（長さ） 傾斜角度；２５度 上記条件下において、テンションロール間で繊維束の量
を調製しつつダイ内に送り込み含浸を行い、冷却後ペレ
タイザーでガラス繊維含有量が４１重量％で、長さが２
０ｍｍのガラス繊維強化ペレット（以下、長繊維ペレッ
トＡ−１と記す）を製造した。

【００３８】製造例２ γ−アミノプロピルトリエトキシシランで処理された繊
維径１０μｍの連続ガラス繊維を、ポリプロピレン系水
性エマルジョン中に引き込み、樹脂を含侵させた後、乾
燥させて、ガラス繊維含有量が９７重量％のガラスロー
ビングを製造した。〔ポリプロピレン系水性エマルジョ
ン：無水マレイン酸含有量５重量％、 [η] ：０．２０
ｄｌ／ｇのポリプロピレン８０重量部、水１００重量
部、非イオン系乳化剤２０重量部および中和剤１０重量
部を、１５０℃まで昇温しながら攪拌し、エマルジョン
化した。〕。得られたロービングを用いて、製造例１に
準じてガラス繊維含有量６９重量％、長さ１２mmのガラ
ス繊維強化ペレット（以下、長繊維ペレットＡ−２と記
す）を製造した。

【００３９】下記の実施例及び比較例において、成形品
の評価及び成形品より切り出した試験片の試験は下記の
方法で行った。 （ａ）成形品外観：成形品を目視により評価 （ｂ）曲げ強度：ＪＩＳ Ｋ−７２０３に準拠して測定
した。 曲げの比強度＝曲げ強度／比重 （ｃ）成形品中の重量平均ガラス繊維長：成形品を灰化
後、万能投影機にてガラス繊維を倍率１０倍で写真撮影
し、デジタイザーにて、約３０００本を測定し、その平
均値を求めた。 （ｄ）成形品の反り変形状態：径８００mmの円板を、定
盤の上に置き、ゲート付近の浮き程度および円周の定盤
よりの浮き具合により評価した。ハイトゲージにより測
定した浮き高さをもとに以下の基準で評価した。 ０ 〜 ３mm ： 良好 ３ 〜１０mm ： 変形小 １０mm以上 ： 変形大

【００４０】実施例−１ 長繊維ペレットＡ−１を成形原料として、射出成形機
（三菱重工業株式会社製：８５０ＭＧＷ、出光圧縮ユニ
ット装着）を用い、樹脂温度：２８０℃、金型( ８００
ｍｍ径×ｔｍｍ厚みの円板）を用いた。予め金型を６ｍ
ｍ開いた状態で、３ｍｍ厚みに相当する容量の樹脂を射
出した後、金型を４．５ｍｍまで閉じた後、冷却し成形
品を得た。成形品は表面にしっかりしたスキン層が形成
され、シルバー等のない良好な軽量成形品であった。成
形品の空隙率、成形品中の重量平均ガラス繊維長、成形
品の評価、比重、曲げの比強度の評価結果を表１に示し
た。

【００４１】実施例−２ 実施例−１において、予め金型を５ｍｍに開いた状態
で、２ｍｍ厚みに相当する容量の樹脂を射出した後、金
型を３．５ｍｍまで閉じた後、冷却し成形品を得た。成
形品は、表面にしっかりしたスキン層が形成され、シル
バー等のない良好な軽量成形品であった。成形品の評価
結果を表１に示した。

【００４２】実施例−３ 実施例−１において、成形原料として、長繊維ペレット
Ａ−２：８０重量部、ＭＩ＝６０ｇ／１０分のポリプロ
ピレン樹脂：２０重量部とのドライブレンド物を用い予
め金型を８ｍｍに開いた状態で、３ｍｍ厚みに相当する
容量の樹脂を射出した後、金型を６ｍｍまで閉じた後、
冷却し成形品を得た。成形品は、表面にしっかりしたス
キン層が形成され、シルバー等のない良好な軽量成形品
であった。成形品の評価結果を表１に示した。

【００４３】実施例−４ 実施例−１において、成形原料として、長繊維ペレット
Ａ−２：５０重量部、ＭＩ＝３０ｇ／１０分のポリプロ
ピレン樹脂：５０重量部とのドライブレンド物を用い予
め金型を４ｍｍに開いた状態で、２ｍｍ厚みに相当する
容量の樹脂を射出した後、金型を３ｍｍまで閉じた後、
冷却し成形品を得た。成形品は、表面にしっかりしたス
キン層が形成され、シルバー等のない良好な軽量成形品
であった。成形品の評価結果を表１に示した。

【００４４】比較例−１ 実施例−１において、成形原料として、ＭＩ＝１０ｇ／
１０分、ガラス繊維含有量４０重量％、重量平均繊維長
０．４５ｍｍの短繊維強化ペレットを用いた以外は実施
例−１に準じて成形体を得た。成形体は、表面にヒケが
発生し、しかも軽量な成形品ではなかった。成形品の評
価結果を表１に示した。 比較例−２ 比較例−１において、発泡剤マスターバッチペレット
〔ポリスレンＴＳ−１８２（永和化成工業株式会社
製）：発泡剤３０重量％〕を、短繊維強化ペレット１０
０重量部にたいして、４重量部加えた以外は、比較例−
１に準じて成形品を得た。成形品は軽量化は達成された
がスキン層がないなど良好な成形品ではなかった。成形
品の評価結果を表１に示した。

【００４５】比較例−３ 実施例−４において、成形原料として、長繊維ペレット
Ａ−２：１５重量部、ＭＩ＝３０ｇ／１０分のポリプロ
ピレン樹脂：８５重量部とのドライブレンド物を用いた
以外は、実施例−４に準じて成形体を得た。表面にヒケ
が発生すると共に軽量体は得られなかった。成形品の評
価結果を表１に示した。 比較例−４ 実施例−４において、成形原料として、発泡剤マスター
バッチペレット〔ポリスレンＴＳ−１８２（永和化成工
業株式会社製）：発泡剤３０重量％〕を、５重量部加え
たものを用い、一般的な射出成形方法により、金型厚み
３ｍｍに固定し、厚み３ｍｍに相当する容量の樹脂を射
出して成形品を得た。成形品の評価結果を表１に示し
た。

【００４６】実施例−５ 実施例−４において、金型片面に、厚み２ｍｍの架橋ポ
リエチレンフォームをセットし、予め金型を６ｍｍに開
いた状態で、２ｍｍ厚みに相等する容量の樹脂を射出
し、金型を５ｍｍまで閉じ、成形温度を２５０℃とした
以外は実施例−４に準に準じて成形品を得た。得られた
成形品は、軽比重（重量１４８６ｇ）で、ソリ、変形が
なく、表面のポリエチレンフォームの潰れのない良好な
成形品であった。また、成形品の切断断面から、ガラス
繊維強化ポリプロピレン部分はスキン層を持ち、中間部
は均一な空隙を有する軽量成形品であった。

【００４７】比較例−５ 実施例−５において、金型厚みを３ｍｍとし、金型を開
かずに一般的な射出成形方法により、３ｍｍ厚みに相当
する量を射出した。得られた成形品は、重量２０６８ｇ
で、ソリ変形が著しく、表面のポリエチレンフォーム
は、ゲート部分を中心にかなりの範囲において潰れた状
態であった。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【発明の効果】本発明によるガラス繊維強化熱可塑性樹
脂軽量成形品の製造方法は、従来の一般的な射出成形と
比較して、比較的低い型締め条件で成形できるととも
に、発泡剤を特に必要とせず、得られた成形体は、軽量
であるとともに、表面状態、ソリ変形がない等の外観に
優れ、しかも表面にスキン層が形成されるため、ガラス
繊維の補強と相まって高強度、高剛性の成形品が得られ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス繊維含有量が２０〜８０重量％
   で、ガラス繊維が互いに平行に配列しており長さが２〜
   １００ｍｍのガラス繊維含有熱可塑性樹脂ペレット
   （Ａ）、あるいは該ペレット（Ａ）と（Ａ）以外の熱可
   塑性樹脂からなり前記ガラス繊維含有熱可塑性樹脂ペレ
   ット（Ａ）中のガラス繊維含有量が全体の２０〜８０重
   量％となるような混合物からなる成形原料を溶融混練
   し、最終の成形品に相等する金型容積よりも大きくなる
   ように開いた金型中に所定量の溶融樹脂を射出し、樹脂
   の射出完了前若しくは完了後に金型を最終成形品の容積
   まで閉じることを特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹
   脂軽量成形品の製造方法。
2. 【請求項２】 軽量成形品の空隙率が、１０〜８０％で
   ある請求項１記載のガラス繊維強化熱可塑性樹脂軽量成
   形品の製造方法。
3. 【請求項３】 熱可塑性樹脂が不飽和カルボン酸または
   その誘導体で変性されたポリオレフィンを含有してもよ
   いポリオレフィン系樹脂である請求項１又は２記載のガ
   ラス繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造方法。
4. 【請求項４】 ガラス繊維の重量平均繊維長が１〜２０
   ｍｍ、含有量が２０〜８０重量％で、空隙率が１０〜８
   ０％であり表面に空隙をもたないスキン層を有すること
   を特徴とする請求項１記載の製造方法で得られたガラス
   繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品。
5. 【請求項５】 曲げの比強度が８０ＭＰａ以上である請
   求項４記載のガラス繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品。