JPH10100185A - 繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法及び金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 繊維を含有する熱可塑性樹脂ペレットを用い
て、強度、剛性に優れた繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形
品を、多量の発泡剤を用いる必要もなく得ることがで
き、しかも端面外観が良好で金型形状に忠実である最終
成形品を効率よく製造する方法及び該製造法に用いられ
る金型の提供。 【解決手段】 繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、
又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂からなる成形原料
を溶融混練し、最終の成形品より小さい容積の金型キャ
ビティに充填中又は充填した後、金型キャビティを最終
の成形品に相当する状態にまで拡大させることにより軽
量化された成形品を製造する方法において、最終の成形
品における端部形成部を除いた部分を拡大することを特
徴とする繊維強化熱可塑性樹脂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、繊維強化熱可塑性
樹脂軽量成形品の製造法及び金型に関し、詳しくは繊維
強化熱可塑性樹脂ペレットを用いた射出成形により、多
量の発泡剤を用いる必要もなく軽量で、高強度、高剛性
であり、外観にも優れた繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形
品を金型形状に忠実に製造する方法及び該成形品の製造
に用いられる金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維で強化された樹脂は、引張強
度、剛性、耐熱性などに優れることから、重要な素材と
して使用されているが、成形法に関しては、その容易さ
から、射出成形が広く行われている。しかるに、ガラス
繊維の配合量を増やした場合、成形品の比重が高くなる
ことや、成形中のガラス繊維の切断により強度が低下す
るという欠点も有していた。これらの欠点を改良する方
法として、特定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
（例えば、特公昭６３−３７６９４号公報，特開平３−
１８８１３１号公報など）が提案されている。しかし、
これらの方法では、強度等については改良されるもの
の、ガラス繊維の配合によって重量が重くなるという問
題は依然として解消していない。

【０００３】一方、該成形体を軽量化する方法として
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号公報等）が、この場合、か
なりの量の発泡剤が必要であり、発泡倍率を高くするこ
とも容易ではなく、またガラス繊維含有量にも限界があ
る。また、成形品表面に、シルバーマークのような不良
現象が発生し、成形品の強度、剛性の点でも十分ではな
かった。

【０００４】これらの現状に鑑み、先に本発明者らは、
同様の成形原料を成形するにおいて、成形原料を溶融混
練し、最終の成形品に相当する金型容積よりも小さくな
るように閉じた金型中に溶融樹脂を射出し、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開
くことを特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂軽量成
形品の製造法を提案した（特願平８−０２８８４１
号）。

【０００５】しかし、かかる方法において、成形品のキ
ャビティ部の全面を拡張する場合にあっては、溶融樹脂
が金型に接触すると、金型接触部分は直ぐに固化し始め
るため、例えば、板状成形品にあっては、両表面には外
観良好なスキン層が形成されるが、端面については、一
部固化が始まっているためキャビティの拡張を行っても
溶融樹脂の膨張，流動がスムーズにいかず、端面の外観
不良を生ずる場合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、繊維を含有
する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得
ることができ、しかも金型形状に忠実な端面外観の良好
な最終成形品を効率よく製造する方法及び該製造法にお
いて用いられる金型の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、軽量化と
強度を満足し、端面を含めた外観が良好であり、金型形
状に忠実な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、特定の成形法に
より、上記目的が達成され、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。

【０００８】すなわち、本発明は、繊維含有熱可塑性樹
脂ペレット（Ａ）、又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹
脂からなる成形原料を溶融混練し、最終の成形品より小
さい容積の金型キャビティに充填中又は充填した後、金
型キャビティを最終の成形品に相当する状態にまで拡大
させることにより軽量化された成形品を製造する方法に
おいて、最終の成形品における端部形成部を除いた部分
を拡大することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量
成形品の製造法（１）を提供するものである。また、上
記（１）で用いるのと同様の成形原料を溶融混練し、キ
ャビティ部分が最終の成形品に相等する形状よりも小さ
くなるように閉じた金型中に溶融樹脂を射出し、樹脂の
射出が完了し閉じた金型内へ樹脂が充満される直前、又
は樹脂が充満し最終の成形品の端部を形成した後に、キ
ャビティ部分が最終成形品に相等する状態になるように
動作コアを後退させることを特徴とする繊維強化熱可塑
性樹脂軽量成形品の製造法（２）を提供するものであ
る。また、上記（１）又は（２）で用いるのと同様の成
形原料を溶融混練し、キャビティ部分が最終の成形品に
相等する形状よりも小さくなるように閉じた金型中に溶
融樹脂を射出し、樹脂の射出が完了する前に又は完了と
同時に、金型内に樹脂が充満するように一旦動作コアを
前進させ、樹脂を充満させると同時に又は樹脂を充満さ
せ最終の成形品の端部を形成した後に、キャビティ部分
が最終成形品に相等する状態になるように動作コアを後
退させることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成
形品の製造法（３）を提供するものである。さらには、
上記製造法において用いられる金型を提供するものであ
る。

【０００９】

【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。 １．繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ） 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法は、
繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）が成形原料として
用いられる。 (1) 熱可塑性樹脂 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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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ダム共重合
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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。 (2) 繊維 本発明に用いる繊維は特に問わないが、ガラス繊維；ボ
ロン繊維，炭化ケイ素繊維，アルミナ繊維，チッ化ケイ
素繊維，ジルコニア繊維，ケイ酸カルシウム繊維，ロッ
クウール等のセラミック繊維；酸化マグネシウム繊維，
マグネシウムオキシサルフェート繊維，水酸化マグネシ
ウム繊維，石膏繊維等の無機繊維；銅繊維，黄銅繊維，
鋼繊維，ステンレス繊維，アルミニウム繊維，アルミニ
ウム合金繊維等の金属繊維；ポリエチレン繊維，ポリプ
ロピレン繊維，アラミド繊維，ケプラー繊維，ポリアリ
レート繊維等の有機繊維；炭素繊維等が挙げられるが、
とりわけガラス繊維が好ましく用いられる。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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以下のものが好ましく用いられる。さら
に、好ましくは１〜１７μｍ、より好ましくは３〜１４
μｍ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、２０μｍ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、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ことが好ましく行われ
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。

【００２７】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。

【００２８】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含有熱可塑性樹脂
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。

【００２９】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のが好ましい。これ
によりガラス繊維の長さはペレット長と等しい２〜１０
０ｍｍとなる。繊維長が２ｍｍ未満では本発明の製造法
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３〜８０ｍ
ｍ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。

【００３０】ガラス繊維以外の他の繊維、例えば、他の
セラミック繊維，無機繊維，有機繊維，金属繊維，炭素
繊維等を用いる場合であっても、上記ガラス繊維で述べ
たのと同様の方法により、繊維含有熱可塑性樹脂ペレッ
トを製造することができる。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：Ｍ
Ｉ（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２〜１００ｍ
ｍになるように切断したものであってもよい。

【００３１】本発明の軽量成形品の製造法にあっては、
前記繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）を単独で成形
に供することもできるが、（Ａ）と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望ましい。（Ａ）と共に用い
る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
状には制限はないが、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
ト等を例示できる。 ２．繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法は、
前記の繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）単独、ある
いは（Ａ）と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、成形原料中の繊維はペレット中において互いに平行
に配列しており、その繊維長は２〜１００ｍｍ、好まし
くは３〜８０ｍｍであり、繊維含有量は、２０〜８０重
量％、好ましくは３０〜７０重量％である。繊維長が２
ｍｍ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（２〜１
００ｍｍ）の含有量が２０重量％未満では、長繊維ペレ
ツトの製造において、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、繊維束中へ
の樹脂の含侵が十分行なわれず、成形品中に未解繊の繊
維が残る場合がある。なお繊維含有熱可塑性樹脂ペレッ
ト（Ａ）としては、繊維長の異なるペレット、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。 ３．成形方法 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
圧縮成形方法を含むものである。本発明においては、成
形原料を溶融混練し、最終の成形品より小さい容積の金
型キャビティに充填中又は充填した後、金型キャビティ
を最終の成形品に相当する状態にまで拡大させることに
より軽量化された成形品を製造する方法において、最終
の成形品における端部形成部を除いた部分を拡大するこ
とを特徴としている。ここでいう端部とは、最終成形品
において、動作コアの後退によって形成される部分以外
の部分をさすのであるが、本発明においては、かかる端
部を動作コアの後退に先立って形成させているから、動
作コアの後退を開始してもかかる端部の形状はすでに形
成されており、動作コアの後退に何ら影響されることな
く、端面外観の良好で金型形状に忠実な形状をもつ最終
成形品が得られるのである。端部形成部を除いた部分を
拡大するにおいて、拡大させるのは端部形成部を除いた
部分の全部であっても一部であってもよい。端部は拡大
によって形成させないことが必要である。

【００３２】かかる特徴を満たす方法であれば詳細は問
わないが、以下に、射出成形方法及び射出圧縮成形方法
の場合の態様について、例示的に詳述する。上記特徴を
満たす方法でありさえばよく、その態様に限定されるも
のではない。 (1) 射出成形方法 射出成形による場合、一例により詳述すると、本発明の
製造法は、キャビティ部分が最終の成形品に相等する状
態よりも小さくなるように閉じた金型中に溶融樹脂を射
出し、樹脂の射出が完了し閉じた金型内への樹脂の充満
直前又は樹脂の充満後、最終の成形品の端部を先に形成
した後に、キャビティ部分が最終成形品に相等する状態
になるように動作コアを後退させることにより行うもの
である。

【００３３】この場合の最初の金型の閉じ具合は、成形
原料の繊維の含有量、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
ことができるが、通常、好ましくは、最終キャビティ容
積の１５〜９０％であるように設定される。また、動作
コアを後退させるタイミングは金型の温度、成形品表面
のスキン層の厚み、成形品の厚みなどを考慮して適宜決
定すればよいが、第１図に模式的に示すように、最終成
形品の端部を先に形成し、しかる後に、動作コアを後退
させることが必要である。かかる方法を採ることによ
り、端面外観が良好で金型形状に忠実な最終成形品を得
ることができる。極めて固化しやすい樹脂の場合には、
閉じた金型内への樹脂の充満直前に動作コアを後退させ
てもよいが、この場合においても、最終成形品の端部を
先に形成していることが必要である。通常、樹脂の充満
後、樹脂が固化に要する若干の時間を置いた後に動作コ
アを後退させることが好ましく行われる。仮に、本発明
のような方法を採らずに、第２図に模式的に示すよう
に、キャビティ部の全面を拡張する方法を採った場合、
溶融樹脂が金型に接触すると、金型接触部分は直ぐに固
化し始めるため、可動側金型を後退させてキャビティ部
を拡張する操作を行うと、この固化層により未固化樹脂
のスムーズな流れが邪魔され、その結果、未充填部分が
生じ、不均一な端面となり、目的とする外観良好な最終
形状が得られないおそれがある。

【００３４】動作コアを後退させる速度は、用いた樹脂
等の成形原料或いは最終成形品の形状等によっても異な
るが、通常、０.1〜１０ｍｍ／秒の範囲で選ばれる。さ
らには、速度は必ずしも一定にする必要はなく、後退初
期から徐々に速度を速めていってもよい。また、動作コ
アの後退を目的とする最終成形品に相当する位置で停止
させるのではなく、一旦最終成形品相当容積よりも大き
い位置まで後退させ、しかる後に、最終成形品相当容積
にまで動作コアを逆に前進させて圧縮するという方法を
採ってもよい。 (2) 射出圧縮成形方法 射出圧縮成形による場合、一例により詳述すると、本発
明の製造法は、キャビティ部分が最終の成形品に相等す
る状態よりも小さくなるように閉じた金型中に溶融樹脂
を射出し、樹脂の射出が完了する前に又は完了と同時
に、金型内に樹脂が充満するように一旦動作コアを前進
させ、樹脂を充満させると同時に又は樹脂を充満させた
後、最終の成形品の端部を形成した後に、キャビティ部
分が最終成形品に相等する状態になるように動作コアを
後退させることにより行うものである。

【００３５】本方法による場合、低い射出圧力で樹脂の
射出を行うことができるため、射出充填時に生じやすい
繊維の折損や配向を効果的に防ぐことが可能になる。
本方法においては、金型内に樹脂が充満するように一旦
動作コアを前進させるが、この場合の前進させる距離
を、通常、０.1〜５０ｍｍの範囲にする。特に、成形品
表面でのエアーの巻き込みによるフローマーク等の外観
不良発生防止の点から、０.1〜１０ｍｍの範囲が好まし
く用いられる。前進させる速度は、通常、０.5〜３０ｍ
ｍ／秒の範囲から適宜選ばれる。

【００３６】動作コアの前進による圧縮により金型内に
樹脂を充満させる操作ののち、続いて動作コアを後退さ
せるが、樹脂が充満した後の金型の状態や一連の操作に
ついては、上記射出成形法のところで述べた内容がその
まま適用される。 (3) 金型に射出する樹脂の溶融混練物は、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
融樹脂状態になる。

【００３７】なお、本発明の製造法にあっては、必要に
応じて少量の発泡剤（ガス、揮発性化合物、分解型発泡
剤）を用いてもよい。また、目的を阻害しない範囲にお
いて、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。 ４．繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品 本発明の製造法によって得られる繊維強化熱可塑性樹脂
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、ここで空隙率とは、成形品中の
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、１〜２
０ｍｍ、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、２０
ｍｍ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、本発明の軽量
成形品は、曲げの比強度（曲げ強度／比重）が、８０Ｍ
Ｐａ以上、好ましくは９０ＭＰａ以上、より好ましくは
１００ＭＰａ以上である。このような曲げの比強度は、
スキン層の形成と特定長さの繊維強化によって達成され
る。

【００３８】本発明の製造法においては、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、特に
３０ｍｍ以下の板状系の成形品として、自動車部品、家
電部品、建築部材などの分野で用いられる。 ５．金型 本発明の製造法において用いられる金型は、固定金型，
可動金型及び可動金型の移動方向と同方向に独立に前進
又は後退しうるように可動金型の内側に配設された動作
コアとからなるものであり、キャビティ部が該固定金
型，可動金型及び動作コアから形成され、動作コアを前
進又は後退させることによりキャビティ部の容積を可変
とし得る構造になっているものである。動作コアの位置
設定及び前進又は後退は、リミットスイッチ等で行われ
るものでもよく、また、タイマー制御されるものでもよ
い。動作コア及び可動金型の駆動は油圧，空圧又は電動
等何でもよい。駆動部は金型部に組み込まれていてもよ
いし、別装置であってもよい。

【００３９】

【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。 〔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％の無水マレ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のガラス繊維含有ペレット（以下、長繊維ペレッ
トＡ−１と記す）を製造した。

【００４０】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。 曲げ強度及び曲げ弾性率： ＪＩＳ Ｋ−７２０３に
準拠して求めた。 曲げの比強度＝曲げ強度／比重 曲げの比弾性率＝曲げ弾性率／比重 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。 〔実施例−１〕次に示す原料，装置，条件，操作等によ
り行った。 (1) 成形原料： 上記製造例１で得られた長繊維ペレッ
ト (2) 金型 ： キャビティ部が、縦８００ｍｍ×横４
００ｍｍ（厚さは可変タイプ）の矩形板テスト型であっ
て、可動金型の内側端面から３ｍｍの位置に、可動金型
の移動方向と同方向に独立に前進又は後退が可能な動作
コアが配設されている。 第１図参照。 (3) 成形機 ： 射出成形機（三菱重工業株式会社製：
８５０ＭＧＷ−１６０）金型を可動とするため出光ＩＰ
Ｍユニットが装着されている。 (4) 成形条件 成形温度（シリンダ温度）： ２６０℃ 金型温度： ５０℃ 射出圧力： ８０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ 射出速度： ６０％ 樹脂充填時間： ３.2 秒 保持圧力 ： ３０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ 保持時間 ： ３.0 秒 冷却時間 ： １２０ 秒 (5) 成形操作 次に示す手順に従って行った。

【００４１】射出成形機において、可動金型を移動さ
せ通常の射出成形と同じように、金型を閉じた。 次に、キャビティ部における固定金型と動作コアとの
クリアランスが４ｍｍになるよう動作コアを前進させ、
保持した。 射出ユニットより、溶融した成形原料を金型に射出
し、初期キャビティ部に完全に充満させ、保圧をかけ
た。

【００４２】保圧時間経過直後に、動作コアの後退を
開始した。後退速度は、０.4ｍｍ／秒とし、後退距離を
４ｍｍとすることにより、最終キャビティ部の厚みを８
ｍｍとして後退を終了した。 冷却時間経過後、可動金型を後退させて金型を開き成
形品を取り出した。 評価結果を第１表に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】〔比較例−１〕実施例−１において、動作
コアを有さず、第２図に示すように固定金型と可動金型
のみからキャビティ部が形成され、かつ可動金型の移動
によってキャビティ部の容積を可変とし得る金型に代え
た以外は、実施例１と同様に行った。評価結果を第１表
に示す。

【００４５】

【発明の効果】本発明による繊維強化熱可塑性樹脂軽量
成形品の製造法は、多量の発泡剤を用いる必要もなく、
得られた成形体は、軽量であるとともに、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、高剛性である。また、成形品端面の外観良好な金型
形状に忠実な最終成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例または比較例における射出成形を模式的
に示す概略図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、
   又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂からなる成形原料
   を溶融混練し、最終の成形品より小さい容積の金型キャ
   ビティに充填中又は充填した後、金型キャビティを最終
   の成形品に相当する状態にまで拡大させることにより軽
   量化された成形品を製造する方法において、最終の成形
   品における端部形成部を除いた部分を拡大することを特
   徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
2. 【請求項２】 繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、
   又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂からなる成形原料
   を溶融混練し、キャビティ部分が最終の成形品に相等す
   る形状よりも小さくなるように閉じた金型中に溶融樹脂
   を射出し、樹脂の射出が完了し閉じた金型内へ樹脂が充
   満される直前、又は樹脂が充満し最終の成形品の端部を
   形成した後に、キャビティ部分が最終成形品に相等する
   状態になるように動作コアを後退させることを特徴とす
   る繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
3. 【請求項３】 繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、
   又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂からなる成形原料
   を溶融混練し、キャビティ部分が最終の成形品に相等す
   る形状よりも小さくなるように閉じた金型中に溶融樹脂
   を射出し、樹脂の射出が完了する前に又は完了と同時
   に、金型内に樹脂が充満するように一旦動作コアを前進
   させ、樹脂を充満させると同時に又は樹脂を充満させ最
   終の成形品の端部を形成した後に、キャビティ部分が最
   終成形品に相等する状態になるように動作コアを後退さ
   せることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品
   の製造法。
4. 【請求項４】 繊維がガラス繊維である請求項１〜３の
   いずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製
   造法。
5. 【請求項５】 繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）に
   おいて、繊維含有量が２０〜８０重量％で、繊維が互い
   に平行に配列しており長さが２〜１００ｍｍであること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化
   熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強
   化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法に用いられる金型で
   あって、固定金型，可動金型及び可動金型の移動方向と
   同方向に独立に前進又は後退しうるように可動金型の内
   側に配設された動作コアとからなるものであり、キャビ
   ティ部が該固定金型，可動金型及び動作コアから形成さ
   れ、動作コアを前進又は後退させることによりキャビテ
   ィ部の容積を可変とし得る射出成形用金型。