熱可塑性樹脂成形品の成形方法
【課題】 本発明は、熱可塑性樹脂成形品の成形方法において、溶融状態の樹脂に含まれる補強繊維の挙動の特性を利用して、スキン層又は成形品の曲げやねじり等の荷重に対する強度を向上すると共に、外観性を向上させる。
【解決手段】 コア層Ｂとスキン層Ａとを有する熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、第１の熱可塑性樹脂ペレット材ｘと、該ペレット材ｘより成形溶融温度において低粘度かつ結晶化速度が遅く、かつ補強繊維Ｇ…Ｇを含有する第２の熱可塑性樹脂ペレット材ｙとの混合材を用い、前記第１のペレット材ｘでコア層Ｂを、第２のペレット材ｙでスキン層Ａをそれぞれ成形する。スキン層Ａの結晶化が遅れる間に、スキン層Ａの表面に露出する補強繊維Ｇ１〜Ｇ４が沈降する。
【解決手段】 コア層Ｂとスキン層Ａとを有する熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、第１の熱可塑性樹脂ペレット材ｘと、該ペレット材ｘより成形溶融温度において低粘度かつ結晶化速度が遅く、かつ補強繊維Ｇ…Ｇを含有する第２の熱可塑性樹脂ペレット材ｙとの混合材を用い、前記第１のペレット材ｘでコア層Ｂを、第２のペレット材ｙでスキン層Ａをそれぞれ成形する。スキン層Ａの結晶化が遅れる間に、スキン層Ａの表面に露出する補強繊維Ｇ１〜Ｇ４が沈降する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂を用いた成形品の成形方法に関し、成形技術の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
各種樹脂成形品においては、強度と外観性との両立が要求されることがある。このような要求に対して、特許文献１には、結晶化速度の異なる樹脂でなるペレット材を、ペレット材の状態で混合し、この混合ペレットのまま溶融させて射出成形し、結晶化速度の遅い樹脂でなるスキン層と結晶化速度の速い樹脂でなるコア層とを有する成形品を得るものが開示されている。
【０００３】
この方法によれば、予備混練などを行わずに、前記ペレット材を混合したものをそのまま射出成形機により溶融させ、射出成形することにより、異種材料同士の混合分散性が低くなり、このことが結晶化速度の遅い樹脂の分散性を低下させる。この結果、結晶化速度の遅い樹脂を不均一に存在させることになり、この樹脂が特に成形物の表面に偏在化することになって、表面に結晶化速度の遅い樹脂でなるスキン層が形成され、このスキン層により成形品表面の平滑化が図られることになる。
【０００４】
また、前記特許文献１には、スキン層による成形品表面の平滑性を損なわずに該成形品の強度を向上する方法として、結晶化速度の速い樹脂にガラス繊維等の補強繊維を混入することが開示されている。このとき、結晶化速度の速い樹脂に補強繊維が混入されるので、補強繊維がコア層に含まれることになる。そして、補強繊維がコア層の表面に露出した状態で該コア層が結晶化しても、スキン層により該コア層の外周が覆われているので、成形品表面の平滑性が確保され、成形品の強度と外観性との両立が実現されることになる。
【特許文献１】特開２００１−２４６６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１に記載の方法では、成形品の強度と外観性とを両立させることができるのであるが、補強繊維を結晶化速度の速い樹脂に混入させて該補強繊維によりコア層の強度を向上させることにより成形品の強度を向上させるようにしているので、スキン層に大きな応力が発生する曲げやねじりなどの荷重に対する強度は十分でなく、これらの荷重に対してスキン層に亀裂等が生じるおそれがある。
【０００６】
また、成形品の軽量化を図るために、コア層が発泡材料で構成される場合がある。この場合には、該コア層に空隙が形成されることになるので、成形品の強度が低下することになる。そして、このようなコア層を発泡材料で構成するものであっても、成形品の十分な強度を確保することが求められることがある。
【０００７】
そこで、本発明は、熱可塑性樹脂成形品の成形方法において、溶融状態の樹脂に含まれる補強繊維の挙動の特性を利用して、スキン層又は成形品の曲げやねじり等の荷重に対する強度を向上すると共に、外観性を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、コア層とスキン層とを有する熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、第１の熱可塑性樹脂ペレット材と、該ペレット材より成形溶融温度において低粘度かつ結晶化速度が遅く、かつ補強繊維を含有する第２の熱可塑性樹脂ペレット材との混合材を用い、前記第１のペレット材でコア層を、第２のペレット材でスキン層をそれぞれ成形することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、射出成形、押出成形、及びブロー成形のいずれかの成形方法を用いることを特徴とする。
【００１１】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第１のペレット材は、発泡剤を含有することを特徴とする。
【００１２】
なお、前記発泡剤は、化学発泡剤、又は微細発泡成形で用いられる超臨界状態の二酸化炭素、窒素などである。
【００１３】
次に、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第１のペレット材は、ホモＰＰ（ポリプロピレン）であると共に、前記第２のペレット材は、ブロックＰＰまたはランダムＰＰであることを特徴とする。
【００１４】
次に、請求項５に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第１のペレット材は、ＰＰであると共に、前記第２のペレット材は、酸変性ＰＰであることを特徴とする。
【００１５】
次に、請求項６に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第１のペレット材は、直鎖状ＰＡ（ポリアミド）であると共に、前記第２のペレット材は、分岐状ＰＡであることを特徴とする。
【００１６】
次に、請求項７に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第２のペレット材は、密度が０．９２５（ｇ／ｃｍ３）以下の低密度ＰＥであることを特徴とする。
【００１７】
次に、請求項８に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第２のペレット材は、ＰＬＡ（ポリ乳酸）であることを特徴とする。
【００１８】
そして、請求項９に記載の発明は、前記請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第２のペレット材は、結晶化速度遅延材を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
まず、請求項１に記載の発明によれば、第２の熱可塑性樹脂ペレット材は、第１の熱可塑性樹脂ペレット材に比べて成形溶融温度において低粘度であるから、溶融時の流動性が高く、これらのペレット材の樹脂が溶融した状態で表面側に流動し易くなって、成形品の表面に第２の熱可塑性樹脂ペレット材でなるスキン層が形成される。また、スキン層の内部側には、結晶化速度が比較的速い第１の熱可塑性樹脂ペレット材でなるコア層が形成されることになる。
【００２０】
ところで、第２の熱可塑性樹脂ペレット材には、補強繊維が混入されているので、成形品の表面にも補強繊維が分散することになる。しかしながら、溶融状態の樹脂に含まれる補強繊維の挙動の特性として、樹脂表面に露出する補強繊維が樹脂内に沈降することになる。
【００２１】
そして、第２の熱可塑性樹脂ペレット材は、第１の熱可塑性樹脂ペレット材に比べて結晶化速度が遅いので、補強繊維が樹脂内に沈降するための時間が確保される。この結果、補強繊維が成形品表面に露出することがなくなって、成形品の外観性が向上されることになる。このように、本発明によれば、成形品の強度と外観性とが両立されることになる。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明によれば、射出成形、押出成形、及びブロー成形のいずれかの成形方法により成形品が成形され、これらの成形方法においては成形に伴う溶融樹脂の流動状態を確実かつ十分に確保可能であるから、前記スキン層とコア層とを確実に分離させることができる。
【００２３】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、前記第１のペレット材に発泡剤を含有させることによって、コア層に空隙を形成して成形品の軽量化が実現される。そして、前記請求項１に記載の発明によりスキン層の強度が向上されるので、成形品の軽量化と強度確保とが両立されることになり、しかも、外観性を損なうこともない。
【００２４】
また、請求項４から請求項８に記載の発明は、前記第１のペレット材又は第２のペレット材として用いられる材料の具体的態様である。
【００２５】
まず、請求項４に記載の発明では、ホモＰＰは結晶化速度が速いから第１のペレット材として用い、ブロックＰＰまたはランダムＰＰは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いる。また、請求項５に記載の発明では、ＰＰは結晶化速度が速いから第１のペレット材として用い、酸変性ＰＰは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いる。さらに、請求項６に記載の発明では、直鎖状ＰＡは結晶化速度が速いから第１のペレット材として用い、分岐状ＰＡは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いる。また、請求項７に記載の発明では、密度が０．９２５（ｇ／ｃｍ３）以下の低密度ＰＥは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いる。さらに、請求項８に記載の発明では、ＰＬＡは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いるようになっている。
【００２６】
そして、これらの材料を用いることによって、前記請求項１に記載の発明の作用効果が確実に得られることになる。
【００２７】
さらに、請求項９に記載の発明によれば、第２のペレット材に結晶化速度遅延材を含有させることによって、簡単な方法でスキン層の結晶化を確実に遅らせることができるので、スキン層の表面に露出する補強繊維を確実にコア層側に確実に沈降させる作用が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、成形装置１の構成を示す概略全体図である。この装置１は、外筒１１及びスクリュー軸１２が備えられた周知構造のスクリューフィーダ１０を有し、該フィーダ１０の後端部（図１における右側）近傍にペレット材の投入ホッパ１３が設けられた構造である。前記スクリュー軸１２の先端部には、チェックリング１４及び円錐形状のヘッド１５が設けられ、前記外筒１１の先端部も該ヘッド１５の形状に呼応して円錐形状に絞られており、その先端にはノズル１６が設けられている。
【００３０】
また、前記外筒１１の先端側には、金型装置２０が配設されている。前記金型装置２０は、固定型２１と、該固定型２１に対して移動可能とされた可動型２２とを有すると共に、図示しない型締め機構や射出圧縮・拡張機構を有している。また、金型装置２０の固定型２１と可動型２２との間には、型締めされたときに成形品の形状となるキャビティ２３が形成される。そして、前記固定型２１に前記ノズル１６が接続されていると共に、該固定型２１には前記ノズル１６の接続部からキャビティ２３に連通する通路（ホットランナー）２１ａが形成されている。
【００３１】
一方、図２に示すように、前記投入ホッパ１３から投入されるペレット材は、熱可塑性樹脂でなる第１ペレット材Ｘと、該第１ペレット材Ｘよりも成形溶融温度において低粘度であると共に結晶化速度が遅い熱可塑性樹脂でなり、ガラス繊維Ｇ…Ｇを含有する第２ペレット材Ｙとを混合した混合材Ｚとなっている。なお、第１、第２ペレットＸ，Ｙが互いに混合され難い材料が用いられている場合は、混合材Ｚに分散剤を含有させることになる。
【００３２】
そして、図２に示すように、投入ホッパ１３に投入された混合材Ｚは、図示しないヒータにより加熱溶融されると共に、スクリュー軸１２の回転により第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘ及び第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙが混合されつつ前方に圧送され、ノズル１６から射出されることになる。そして、射出された溶融樹脂ｘ，ｙは、前記固定型２１の通路２１ａに導入されることになるが、このとき、第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙは成形溶融温度において低粘度であるから流動性が高く、その結果、図３に拡大して示すように、第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘの外部側に第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙによる層が形成された状態となる。
【００３３】
この後、図４に示すようにキャビティ２３内に第１、第２ペレット材Ｘ，Ｙの溶融樹脂ｘ，ｙが充填されたときに、図５に示すように、外部側、即ち固定型２１又は可動型２２に対接する部位に第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙでなるスキン層Ａが形成されると共に、内部側に第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘでなるコア層Ｂが形成されることになる。このとき、スキン層Ａの表面側に露出して固定型２１または可動型２２に当接するガラス繊維Ｇ１〜Ｇ４が存在している。
【００３４】
そして、前記コア層Ｂは結晶化速度が比較的速い第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘでなるため、速やかに凝固することになるが、スキン層Ａは結晶化速度が遅い第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙでなるため、コア層Ｂが結晶化した後、所定時間溶融状態が維持される。この間、図６に示すように、スキン層Ａの表面に露出するガラス繊維Ｇ１〜Ｇ４がスキン層Ａの内部側（コア層側）に沈降し、この後、ガラス繊維Ｇ１〜Ｇ４が沈降した状態でスキン層Ａが結晶化することになる。
【００３５】
このようにしてスキン層Ａ及びコア層Ｂが共に結晶化した後、型開きされて成形品Ｃが取り出されることになるが、該成形品Ｃの表面側に形成されるスキン層Ａにガラス繊維Ｇ…Ｇが含まれているので、成形品Ｃのスキン層Ａの強度が向上されて、該スキン層Ａに大きな応力が作用する曲げやねじり等の荷重に対する剛性を向上させることができると共に、前述のようにスキン層Ａは表面に露出したガラス繊維Ｇ１〜Ｇ４がコア層Ｂ側に沈降した後結晶化するので、図７に示すように、成形品Ｃの表面Ｃｓにガラス繊維Ｇ…Ｇが露出することがなくなって、成形品表面Ｃｓが平滑化され、外観性を向上させることになる。なお、第２ペレット材Ｙに含有させる補強繊維は、前記ガラス繊維Ｇ…Ｇに限らず、カーボン繊維等であってもよい。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００３７】
この実施形態は、前記第１の実施の形態に対して、発泡セルｓ…ｓを発現させるための発泡剤が第１ペレット材Ｘ′に含有されている点で異なるものであり、装置構成等は同様である。
【００３８】
図８に示すように、この実施の形態では、第１ペレット材Ｘ′の溶融樹脂ｘ′は、高圧の外筒１１内においては発泡セルｓ…ｓを発現させることはないが、該溶融樹脂ｘ′，ｙがノズル１６から通路２１ａに導入され、大気圧環境となったときに該溶融樹脂ｘ′内に発泡セルｓ…ｓを発現させることになる。そして、溶融樹脂ｘ′，ｙがキャビティ２３内に充填されたときに、発泡セルｓ…ｓを有するコア層Ｂが形成される。
【００３９】
そして、この実施形態においては、図９に示すように、コア層Ｂに発泡セルｓ…ｓが形成されて、成形品の軽量化が図られると共に、この発泡セルｓ…ｓの形成による強度低下が前述したスキン層Ａのガラス繊維Ｇ…Ｇの補強により補われるので、成形品の軽量化と強度確保とが両立され、しかも、成形品表面が平滑化され、外観性が向上したものとなる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００４１】
この実施形態は、所謂Ｍｕｃｅｌｌ発泡により成形品のコア層Ｂに発泡セルｓ…ｓを形成させるものである。図１０に示すように、このときの装置１′の構成は、前記第１の実施の形態のものと同様の構成であって、外筒１１の中間部に二酸化炭素（ＣＯ２）又は窒素（Ｎ２）の超臨界流体を供給する装置３０の出力部分が接続された第１スクリューフィーダ１０と、該フィーダ１０と同様の構成であって、ノズル１６′の先端が第１スクリューフィーダ１０の外筒１１の先端部近傍に接続される第２スクリューフィーダ１０′とを備えたものである。
【００４２】
ここで、図１１に示すように、前記超臨界流体とは、期待と液体とは共存できる限界の温度（臨界温度）及び圧力（臨界圧力）を超えた状態にある流体のことで、前記臨界温度は、二酸化炭素で３１℃、窒素でマイナス１４７℃であり、前記臨界圧力は、二酸化炭素で７．４ＭＰａ、窒素で３．４ＭＰａである。超臨界状態にある流体は、密度が液体に近く、流動性が気体に近い特性を有し、この結果、溶融樹脂中を活発に移動して樹脂分子の奥深くまで均一に拡散・浸透し、微細発泡の種になり得るのである。
【００４３】
一方、前記第１スクリューフィーダ１０の投入ホッパ１３には、前記第１の実施の形態と同様の第１ペレット材Ｘが投入され、第２スクリューフィーダ１０′のホッパ１３′には、同じく同様の第２ペレット材Ｙが投入される。
【００４４】
そして、第１ペレット材Ｘは外筒１１内で溶融されつつスクリュー軸１２の回転により前方に送られるが、この途中で前記装置３０から超臨界状態のＣＯ２又はＮ２が外筒１１内に供給されるため、超臨界状態のＣＯ２又はＮ２が第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘに混入されることになる。
【００４５】
次に、第１スクリューフィーダ１０の外筒１１の先端部近傍において、第２スクリューフィーダ１０′のノズル１６′から第２ペレットＹの溶融樹脂ｙが供給され、この先端部近傍において第１ペレットＸの溶融樹脂ｘと第２ペレットＹの溶融樹脂ｙとが混合され、溶融樹脂ｘ，ｙがノズル１６から通路２１ａに射出される。このとき、これらの溶融樹脂ｘ，ｙが大気圧環境となるため、超臨界状態であったＣＯ２又はＮ２が発泡セルｓ…ｓとして発現する。そして、溶融樹脂ｘ，ｙが通路２１ａからキャビティ２３に供給され、該キャビティ２３が溶融樹脂ｘ，ｙで充填された結果、前記第２の実施の形態と同様に、第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘでなるコア層Ｂに発泡セルｓ…ｓが形成される。なお、第２ペレットＹの溶融樹脂ｙには前記超臨界流体を混入させたくないという要請があるため、第１スクリューフィーダ１０の外筒１１の先端部において、該外筒１１内に溶融樹脂ｙを混入させるようにしている。
【００４６】
この実施形態においても、前記第２の実施の形態と同様の作用効果が得られ、得られた成形品の、軽量化、強度、及び外観性が両立されることになる。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００４８】
この実施形態は、押出成形装置１０１により成形品を得るものである。図１２に示すように、この装置１０１は、前記第１の実施の形態で示したものと同様のスクリューフィーダ１１０を備え、該フィーダ１１０のノズル１１６の先端にダイス１２０が接続されたものである。
【００４９】
そして、投入ホッパ１１３に前記第１、第２ペレット材Ｘ，Ｙの混合材Ｚが投入され、これらのペレット材Ｘ，Ｙが外筒１１１内で溶融しつつ、溶融樹脂ｘ，ｙがスクリュー軸１１２の回転により前方に圧送される。次に、これらの溶融樹脂ｘ，ｙがノズル１１６からダイス１２０に導入されて、該ダイス１２０により所定の断面形状に成形が行われ、帯状の成形品Ｃ′が得られることになる。
【００５０】
図１３に示すように、得られた帯状の成形品Ｃ′の断面形状は、表面及び裏面側に第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙによるスキン層Ａが形成され（図示しないが成形品Ｃ′の側面にもスキン層Ａは形成されている）、内部側に第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘによるコア層Ｂが形成されている。そして、この場合も、スキン層Ａの表面に露出するガラス繊維Ｇ…Ｇがスキン層Ａの結晶化が遅れる間にコア層Ｂ側に沈降することになる。
【００５１】
この結果、得られた帯状の成形品Ｃ′は、スキン層Ａにガラス繊維Ｇ…Ｇが含有されているので、成形品Ｃ′の曲げやねじりに対する強度が向上し、また、スキン層Ａの表面にガラス繊維Ｇ…Ｇが露出することがないので、成形品Ｃ′の表面が平滑化され、外観性が向上することになる。
【００５２】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００５３】
この実施形態は、ブロー成形装置により成形品を得るものである。図１４に示すように、この装置２０１は、前記第１の実施の形態で示したものと同様のスクリューフィーダ２１０を備え、該フィーダ２１０のノズル２１６の先端に二重円筒型のダイス２２０が接続されたものである。
【００５４】
そして、投入ホッパ１１３に前記第１、第２ペレット材Ｘ，Ｙの混合材Ｚが投入され、これらのペレット材Ｘ，Ｙが外筒２１１内で溶融しつつ、溶融樹脂ｘ，ｙがスクリュー軸２１２の回転により前方に圧送される。次に、これらの溶融樹脂ｘ，ｙがノズル２１６からダイス２２０に導入され、ダイス２１０により円筒状のパリソンＰに成形されることになる。この後、パリソンＰが金型２３０，２３０で挟まれると共に、パリソンＰ中に空気が吹き込まれる。この空気によりパリソンＰは膨張し、金型２３０，２３０の壁面と接触して成形品の形状となる。
【００５５】
図１５に示すように、パリソンＰの断面形状は、表面及び裏面側に第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙによるスキン層Ａが形成され、内部側に第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘによるコア層Ｂが形成されている。そして、この場合も、スキン層Ａの表面に露出するガラス繊維Ｇ…Ｇがスキン層Ａの結晶化が遅れる間にコア層Ｂ側に沈降することになる。
【００５６】
この結果、得られた円筒状の成形品は、スキン層Ａにガラス繊維Ｇ…Ｇが含有されているので、成形品の曲げやねじりに対する強度が向上し、また、スキン層Ａの表面にガラス繊維Ｇ…Ｇが露出することがないので、成形品表面が平滑化され、外観性が向上することになる。
【００５７】
なお、前記各実施の形態においては、溶融樹脂をスクリュー軸の回転により前方に圧送する構造のものを示したが、シリンダの制御により外筒内でピストンを移動させることにより溶融樹脂を圧送する構造であってもよい。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の各実施例においては、射出成形装置として、東芝機械（株）製の型締力２２０トンのものを用い、試験片は１００×１００ｍｍの平板とした。
【００５９】
［第１の実施例］
この実施例では、以下の表１に示すように、第１ペレットとしてホモＰＰ（ＰＰ：ポリプロピレン）を配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するブロックＰＰを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するホモＰＰを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６０】
前記ブロックＰＰは、前記ホモＰＰよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記ホモＰＰ樹脂としては、出光石油化学（株）製の商品名「ＭＦＲ２１」を使用し、前記ブロックＰＰ樹脂としては、チッソ（株）製の商品名「ＭＦＲ５０」を使用した。
【００６１】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。なお、前記ブロックＰＰ樹脂に代えて、ランダムＰＰを用いて実験を行ったときも同様の観察結果が得られた。
【表１】
［第２の実施例］
この実施例では、以下の表２に示すように、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有する酸変性ＰＰを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するホモＰＰを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６２】
前記酸変性ＰＰは、前記ホモＰＰよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記酸変性ＰＰ樹脂としては、三井化学（株）製の商品名「アドマー」を使用した。
【００６３】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表２】
［第３の実施例］
この実施例では、以下の表３に示すように、第１ペレットとしてＰＡ９Ｔ・Ａ（ＰＡ：ポリアミド）を配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＰＡ９Ｔ・Ｃを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてＰＡ９Ｔ・Ａを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＰＡ９Ｔ・Ａを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６４】
前記ＰＡ９Ｔ・Ｃは、前記ＰＡ９Ｔ・Ａよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記ＰＡ９Ｔ・Ａとしては、（株）クラレ製の直鎖が多いタイプのものを使用し、ＰＡ９Ｔ・Ｃとしては、同じく（株）クラレ製の分岐が多いタイプのものを使用した。
【００６５】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表３】
［第４の実施例］
この実施例では、以下の表４に示すように、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率４５％、分散材としてＥＰＲを配合率１０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＬＤＰＥ（ＬＤＰＥ：低密度ポリエチレン）を配合率４５％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率４５％、分散材としてＥＰＲを配合率１０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するホモＰＰを配合率４５％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６６】
前記ＬＤＰＥは、前記ホモＰＰよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記ＬＤＰＥは、密度が０．９２５以下の低密度ＰＥである。また、前記分散材ＥＰＲとしては、ＪＳＲ（株）製の商品名「ＥＰ０２Ｐ」が使用される。
【００６７】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表４】
［第５の実施例］
この実施例では、以下の表５に示すように、第１ペレットとしてＰＢＴ（ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート）を配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＰＬＡ（ＰＬＡ：ポリ乳酸）を配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてＰＢＴを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＰＢＴを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６８】
前記ＰＬＡは、前記ＰＢＴよりも結晶化速度が遅い材料である。
【００６９】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表５】
［第６の実施例］
この実施例では、以下の表６に示すように、第１ペレットとして発泡剤入りのホモＰＰを配合率４５％、分散材としてＥＰＲを配合率１０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＬＤＰＥを配合率４５％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとして発泡剤入りのホモＰＰを配合率４５％、分散材としてＥＰＲを配合率１０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するホモＰＰを配合率４５％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００７０】
前記ＬＥＰＥは、前記ホモＰＰよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記発泡剤としては、永和化成工業（株）製の商品名「ポリスレン」が使用される。
【００７１】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表６】
【００７２】
以上、前記各実施例に示したように、第１ペレット材と第２ペレット材とが、結晶化速度の異なる熱可塑性樹脂で構成され、結晶化速度の遅い方の第２ペレット材の樹脂にガラス繊維を混入するようにしたので、結晶化が遅れる間に、ガラス繊維をスキン層内で沈降させることができ、成形品表面の平滑性が向上し、外観性が向上すると共に、ガラス繊維によりスキン層の強度を向上させることができるので、成形品の曲げ等に対して剛性が向上する。
【００７３】
また、前記第６の実施例では、第１ペレット材に発泡剤を含有させたので、成形品のコア層に発泡セルが形成されて軽量化が図られる。このとき、発泡セルの存在により成形品の剛性は低下するのであるが、ガラス繊維で表面側を補強することにより、前記剛性の低下が補われ、成形品の軽量化と剛性確保とが両立されることになる。
【００７４】
また、前記各実施例においては、第１、第２ペレット材として結晶化速度の異なる材料を用いるものであるが、同一材料を用いて、一方に結晶化遅延剤を含有させることによっても、同様の作用効果が得られる。この場合に使用される結晶化遅延剤としては、例えばオリエント化学工業（株）の商品名「ＣＲＡＭＩＴＹ８１（ニグロシン系結晶化遅延剤）」などである。なお、前記各実施例のように異なる結晶化速度の材料を用いる場合に、結晶化速度の遅い方の材料に前記結晶化遅延剤を含有させ、確実に結晶化を遅らせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、熱可塑性樹脂を用いた成形品の成形方法に関し、樹脂成形品の強度と外観性との両立が可能であるから、製造産業に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る射出成形装置の全体図である。
【図２】溶融樹脂の流動状態の説明図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】キャビティに充填された溶融樹脂の説明図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】スキン層におけるガラス繊維の沈降の説明図である。
【図７】成形品の表面の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る射出成形装置の全体図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る射出成形装置の全体図である。
【図１１】超臨界流体の説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る押出成形装置の全体図である。
【図１３】図１２の要部拡大図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係るブロー成形装置の全体図である。
【図１５】図１４の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００７７】
Ａ スキン層
Ｂ コア層
Ｇ ガラス繊維
Ｘ 第１ペレット材
Ｙ 第２ペレット材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂を用いた成形品の成形方法に関し、成形技術の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
各種樹脂成形品においては、強度と外観性との両立が要求されることがある。このような要求に対して、特許文献１には、結晶化速度の異なる樹脂でなるペレット材を、ペレット材の状態で混合し、この混合ペレットのまま溶融させて射出成形し、結晶化速度の遅い樹脂でなるスキン層と結晶化速度の速い樹脂でなるコア層とを有する成形品を得るものが開示されている。
【０００３】
この方法によれば、予備混練などを行わずに、前記ペレット材を混合したものをそのまま射出成形機により溶融させ、射出成形することにより、異種材料同士の混合分散性が低くなり、このことが結晶化速度の遅い樹脂の分散性を低下させる。この結果、結晶化速度の遅い樹脂を不均一に存在させることになり、この樹脂が特に成形物の表面に偏在化することになって、表面に結晶化速度の遅い樹脂でなるスキン層が形成され、このスキン層により成形品表面の平滑化が図られることになる。
【０００４】
また、前記特許文献１には、スキン層による成形品表面の平滑性を損なわずに該成形品の強度を向上する方法として、結晶化速度の速い樹脂にガラス繊維等の補強繊維を混入することが開示されている。このとき、結晶化速度の速い樹脂に補強繊維が混入されるので、補強繊維がコア層に含まれることになる。そして、補強繊維がコア層の表面に露出した状態で該コア層が結晶化しても、スキン層により該コア層の外周が覆われているので、成形品表面の平滑性が確保され、成形品の強度と外観性との両立が実現されることになる。
【特許文献１】特開２００１−２４６６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１に記載の方法では、成形品の強度と外観性とを両立させることができるのであるが、補強繊維を結晶化速度の速い樹脂に混入させて該補強繊維によりコア層の強度を向上させることにより成形品の強度を向上させるようにしているので、スキン層に大きな応力が発生する曲げやねじりなどの荷重に対する強度は十分でなく、これらの荷重に対してスキン層に亀裂等が生じるおそれがある。
【０００６】
また、成形品の軽量化を図るために、コア層が発泡材料で構成される場合がある。この場合には、該コア層に空隙が形成されることになるので、成形品の強度が低下することになる。そして、このようなコア層を発泡材料で構成するものであっても、成形品の十分な強度を確保することが求められることがある。
【０００７】
そこで、本発明は、熱可塑性樹脂成形品の成形方法において、溶融状態の樹脂に含まれる補強繊維の挙動の特性を利用して、スキン層又は成形品の曲げやねじり等の荷重に対する強度を向上すると共に、外観性を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、コア層とスキン層とを有する熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、第１の熱可塑性樹脂ペレット材と、該ペレット材より成形溶融温度において低粘度かつ結晶化速度が遅く、かつ補強繊維を含有する第２の熱可塑性樹脂ペレット材との混合材を用い、前記第１のペレット材でコア層を、第２のペレット材でスキン層をそれぞれ成形することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、射出成形、押出成形、及びブロー成形のいずれかの成形方法を用いることを特徴とする。
【００１１】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第１のペレット材は、発泡剤を含有することを特徴とする。
【００１２】
なお、前記発泡剤は、化学発泡剤、又は微細発泡成形で用いられる超臨界状態の二酸化炭素、窒素などである。
【００１３】
次に、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第１のペレット材は、ホモＰＰ（ポリプロピレン）であると共に、前記第２のペレット材は、ブロックＰＰまたはランダムＰＰであることを特徴とする。
【００１４】
次に、請求項５に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第１のペレット材は、ＰＰであると共に、前記第２のペレット材は、酸変性ＰＰであることを特徴とする。
【００１５】
次に、請求項６に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第１のペレット材は、直鎖状ＰＡ（ポリアミド）であると共に、前記第２のペレット材は、分岐状ＰＡであることを特徴とする。
【００１６】
次に、請求項７に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第２のペレット材は、密度が０．９２５（ｇ／ｃｍ３）以下の低密度ＰＥであることを特徴とする。
【００１７】
次に、請求項８に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第２のペレット材は、ＰＬＡ（ポリ乳酸）であることを特徴とする。
【００１８】
そして、請求項９に記載の発明は、前記請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、前記第２のペレット材は、結晶化速度遅延材を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
まず、請求項１に記載の発明によれば、第２の熱可塑性樹脂ペレット材は、第１の熱可塑性樹脂ペレット材に比べて成形溶融温度において低粘度であるから、溶融時の流動性が高く、これらのペレット材の樹脂が溶融した状態で表面側に流動し易くなって、成形品の表面に第２の熱可塑性樹脂ペレット材でなるスキン層が形成される。また、スキン層の内部側には、結晶化速度が比較的速い第１の熱可塑性樹脂ペレット材でなるコア層が形成されることになる。
【００２０】
ところで、第２の熱可塑性樹脂ペレット材には、補強繊維が混入されているので、成形品の表面にも補強繊維が分散することになる。しかしながら、溶融状態の樹脂に含まれる補強繊維の挙動の特性として、樹脂表面に露出する補強繊維が樹脂内に沈降することになる。
【００２１】
そして、第２の熱可塑性樹脂ペレット材は、第１の熱可塑性樹脂ペレット材に比べて結晶化速度が遅いので、補強繊維が樹脂内に沈降するための時間が確保される。この結果、補強繊維が成形品表面に露出することがなくなって、成形品の外観性が向上されることになる。このように、本発明によれば、成形品の強度と外観性とが両立されることになる。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明によれば、射出成形、押出成形、及びブロー成形のいずれかの成形方法により成形品が成形され、これらの成形方法においては成形に伴う溶融樹脂の流動状態を確実かつ十分に確保可能であるから、前記スキン層とコア層とを確実に分離させることができる。
【００２３】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、前記第１のペレット材に発泡剤を含有させることによって、コア層に空隙を形成して成形品の軽量化が実現される。そして、前記請求項１に記載の発明によりスキン層の強度が向上されるので、成形品の軽量化と強度確保とが両立されることになり、しかも、外観性を損なうこともない。
【００２４】
また、請求項４から請求項８に記載の発明は、前記第１のペレット材又は第２のペレット材として用いられる材料の具体的態様である。
【００２５】
まず、請求項４に記載の発明では、ホモＰＰは結晶化速度が速いから第１のペレット材として用い、ブロックＰＰまたはランダムＰＰは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いる。また、請求項５に記載の発明では、ＰＰは結晶化速度が速いから第１のペレット材として用い、酸変性ＰＰは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いる。さらに、請求項６に記載の発明では、直鎖状ＰＡは結晶化速度が速いから第１のペレット材として用い、分岐状ＰＡは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いる。また、請求項７に記載の発明では、密度が０．９２５（ｇ／ｃｍ３）以下の低密度ＰＥは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いる。さらに、請求項８に記載の発明では、ＰＬＡは結晶化速度が遅いから第２のペレット材として用いるようになっている。
【００２６】
そして、これらの材料を用いることによって、前記請求項１に記載の発明の作用効果が確実に得られることになる。
【００２７】
さらに、請求項９に記載の発明によれば、第２のペレット材に結晶化速度遅延材を含有させることによって、簡単な方法でスキン層の結晶化を確実に遅らせることができるので、スキン層の表面に露出する補強繊維を確実にコア層側に確実に沈降させる作用が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、成形装置１の構成を示す概略全体図である。この装置１は、外筒１１及びスクリュー軸１２が備えられた周知構造のスクリューフィーダ１０を有し、該フィーダ１０の後端部（図１における右側）近傍にペレット材の投入ホッパ１３が設けられた構造である。前記スクリュー軸１２の先端部には、チェックリング１４及び円錐形状のヘッド１５が設けられ、前記外筒１１の先端部も該ヘッド１５の形状に呼応して円錐形状に絞られており、その先端にはノズル１６が設けられている。
【００３０】
また、前記外筒１１の先端側には、金型装置２０が配設されている。前記金型装置２０は、固定型２１と、該固定型２１に対して移動可能とされた可動型２２とを有すると共に、図示しない型締め機構や射出圧縮・拡張機構を有している。また、金型装置２０の固定型２１と可動型２２との間には、型締めされたときに成形品の形状となるキャビティ２３が形成される。そして、前記固定型２１に前記ノズル１６が接続されていると共に、該固定型２１には前記ノズル１６の接続部からキャビティ２３に連通する通路（ホットランナー）２１ａが形成されている。
【００３１】
一方、図２に示すように、前記投入ホッパ１３から投入されるペレット材は、熱可塑性樹脂でなる第１ペレット材Ｘと、該第１ペレット材Ｘよりも成形溶融温度において低粘度であると共に結晶化速度が遅い熱可塑性樹脂でなり、ガラス繊維Ｇ…Ｇを含有する第２ペレット材Ｙとを混合した混合材Ｚとなっている。なお、第１、第２ペレットＸ，Ｙが互いに混合され難い材料が用いられている場合は、混合材Ｚに分散剤を含有させることになる。
【００３２】
そして、図２に示すように、投入ホッパ１３に投入された混合材Ｚは、図示しないヒータにより加熱溶融されると共に、スクリュー軸１２の回転により第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘ及び第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙが混合されつつ前方に圧送され、ノズル１６から射出されることになる。そして、射出された溶融樹脂ｘ，ｙは、前記固定型２１の通路２１ａに導入されることになるが、このとき、第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙは成形溶融温度において低粘度であるから流動性が高く、その結果、図３に拡大して示すように、第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘの外部側に第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙによる層が形成された状態となる。
【００３３】
この後、図４に示すようにキャビティ２３内に第１、第２ペレット材Ｘ，Ｙの溶融樹脂ｘ，ｙが充填されたときに、図５に示すように、外部側、即ち固定型２１又は可動型２２に対接する部位に第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙでなるスキン層Ａが形成されると共に、内部側に第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘでなるコア層Ｂが形成されることになる。このとき、スキン層Ａの表面側に露出して固定型２１または可動型２２に当接するガラス繊維Ｇ１〜Ｇ４が存在している。
【００３４】
そして、前記コア層Ｂは結晶化速度が比較的速い第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘでなるため、速やかに凝固することになるが、スキン層Ａは結晶化速度が遅い第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙでなるため、コア層Ｂが結晶化した後、所定時間溶融状態が維持される。この間、図６に示すように、スキン層Ａの表面に露出するガラス繊維Ｇ１〜Ｇ４がスキン層Ａの内部側（コア層側）に沈降し、この後、ガラス繊維Ｇ１〜Ｇ４が沈降した状態でスキン層Ａが結晶化することになる。
【００３５】
このようにしてスキン層Ａ及びコア層Ｂが共に結晶化した後、型開きされて成形品Ｃが取り出されることになるが、該成形品Ｃの表面側に形成されるスキン層Ａにガラス繊維Ｇ…Ｇが含まれているので、成形品Ｃのスキン層Ａの強度が向上されて、該スキン層Ａに大きな応力が作用する曲げやねじり等の荷重に対する剛性を向上させることができると共に、前述のようにスキン層Ａは表面に露出したガラス繊維Ｇ１〜Ｇ４がコア層Ｂ側に沈降した後結晶化するので、図７に示すように、成形品Ｃの表面Ｃｓにガラス繊維Ｇ…Ｇが露出することがなくなって、成形品表面Ｃｓが平滑化され、外観性を向上させることになる。なお、第２ペレット材Ｙに含有させる補強繊維は、前記ガラス繊維Ｇ…Ｇに限らず、カーボン繊維等であってもよい。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００３７】
この実施形態は、前記第１の実施の形態に対して、発泡セルｓ…ｓを発現させるための発泡剤が第１ペレット材Ｘ′に含有されている点で異なるものであり、装置構成等は同様である。
【００３８】
図８に示すように、この実施の形態では、第１ペレット材Ｘ′の溶融樹脂ｘ′は、高圧の外筒１１内においては発泡セルｓ…ｓを発現させることはないが、該溶融樹脂ｘ′，ｙがノズル１６から通路２１ａに導入され、大気圧環境となったときに該溶融樹脂ｘ′内に発泡セルｓ…ｓを発現させることになる。そして、溶融樹脂ｘ′，ｙがキャビティ２３内に充填されたときに、発泡セルｓ…ｓを有するコア層Ｂが形成される。
【００３９】
そして、この実施形態においては、図９に示すように、コア層Ｂに発泡セルｓ…ｓが形成されて、成形品の軽量化が図られると共に、この発泡セルｓ…ｓの形成による強度低下が前述したスキン層Ａのガラス繊維Ｇ…Ｇの補強により補われるので、成形品の軽量化と強度確保とが両立され、しかも、成形品表面が平滑化され、外観性が向上したものとなる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００４１】
この実施形態は、所謂Ｍｕｃｅｌｌ発泡により成形品のコア層Ｂに発泡セルｓ…ｓを形成させるものである。図１０に示すように、このときの装置１′の構成は、前記第１の実施の形態のものと同様の構成であって、外筒１１の中間部に二酸化炭素（ＣＯ２）又は窒素（Ｎ２）の超臨界流体を供給する装置３０の出力部分が接続された第１スクリューフィーダ１０と、該フィーダ１０と同様の構成であって、ノズル１６′の先端が第１スクリューフィーダ１０の外筒１１の先端部近傍に接続される第２スクリューフィーダ１０′とを備えたものである。
【００４２】
ここで、図１１に示すように、前記超臨界流体とは、期待と液体とは共存できる限界の温度（臨界温度）及び圧力（臨界圧力）を超えた状態にある流体のことで、前記臨界温度は、二酸化炭素で３１℃、窒素でマイナス１４７℃であり、前記臨界圧力は、二酸化炭素で７．４ＭＰａ、窒素で３．４ＭＰａである。超臨界状態にある流体は、密度が液体に近く、流動性が気体に近い特性を有し、この結果、溶融樹脂中を活発に移動して樹脂分子の奥深くまで均一に拡散・浸透し、微細発泡の種になり得るのである。
【００４３】
一方、前記第１スクリューフィーダ１０の投入ホッパ１３には、前記第１の実施の形態と同様の第１ペレット材Ｘが投入され、第２スクリューフィーダ１０′のホッパ１３′には、同じく同様の第２ペレット材Ｙが投入される。
【００４４】
そして、第１ペレット材Ｘは外筒１１内で溶融されつつスクリュー軸１２の回転により前方に送られるが、この途中で前記装置３０から超臨界状態のＣＯ２又はＮ２が外筒１１内に供給されるため、超臨界状態のＣＯ２又はＮ２が第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘに混入されることになる。
【００４５】
次に、第１スクリューフィーダ１０の外筒１１の先端部近傍において、第２スクリューフィーダ１０′のノズル１６′から第２ペレットＹの溶融樹脂ｙが供給され、この先端部近傍において第１ペレットＸの溶融樹脂ｘと第２ペレットＹの溶融樹脂ｙとが混合され、溶融樹脂ｘ，ｙがノズル１６から通路２１ａに射出される。このとき、これらの溶融樹脂ｘ，ｙが大気圧環境となるため、超臨界状態であったＣＯ２又はＮ２が発泡セルｓ…ｓとして発現する。そして、溶融樹脂ｘ，ｙが通路２１ａからキャビティ２３に供給され、該キャビティ２３が溶融樹脂ｘ，ｙで充填された結果、前記第２の実施の形態と同様に、第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘでなるコア層Ｂに発泡セルｓ…ｓが形成される。なお、第２ペレットＹの溶融樹脂ｙには前記超臨界流体を混入させたくないという要請があるため、第１スクリューフィーダ１０の外筒１１の先端部において、該外筒１１内に溶融樹脂ｙを混入させるようにしている。
【００４６】
この実施形態においても、前記第２の実施の形態と同様の作用効果が得られ、得られた成形品の、軽量化、強度、及び外観性が両立されることになる。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００４８】
この実施形態は、押出成形装置１０１により成形品を得るものである。図１２に示すように、この装置１０１は、前記第１の実施の形態で示したものと同様のスクリューフィーダ１１０を備え、該フィーダ１１０のノズル１１６の先端にダイス１２０が接続されたものである。
【００４９】
そして、投入ホッパ１１３に前記第１、第２ペレット材Ｘ，Ｙの混合材Ｚが投入され、これらのペレット材Ｘ，Ｙが外筒１１１内で溶融しつつ、溶融樹脂ｘ，ｙがスクリュー軸１１２の回転により前方に圧送される。次に、これらの溶融樹脂ｘ，ｙがノズル１１６からダイス１２０に導入されて、該ダイス１２０により所定の断面形状に成形が行われ、帯状の成形品Ｃ′が得られることになる。
【００５０】
図１３に示すように、得られた帯状の成形品Ｃ′の断面形状は、表面及び裏面側に第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙによるスキン層Ａが形成され（図示しないが成形品Ｃ′の側面にもスキン層Ａは形成されている）、内部側に第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘによるコア層Ｂが形成されている。そして、この場合も、スキン層Ａの表面に露出するガラス繊維Ｇ…Ｇがスキン層Ａの結晶化が遅れる間にコア層Ｂ側に沈降することになる。
【００５１】
この結果、得られた帯状の成形品Ｃ′は、スキン層Ａにガラス繊維Ｇ…Ｇが含有されているので、成形品Ｃ′の曲げやねじりに対する強度が向上し、また、スキン層Ａの表面にガラス繊維Ｇ…Ｇが露出することがないので、成形品Ｃ′の表面が平滑化され、外観性が向上することになる。
【００５２】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００５３】
この実施形態は、ブロー成形装置により成形品を得るものである。図１４に示すように、この装置２０１は、前記第１の実施の形態で示したものと同様のスクリューフィーダ２１０を備え、該フィーダ２１０のノズル２１６の先端に二重円筒型のダイス２２０が接続されたものである。
【００５４】
そして、投入ホッパ１１３に前記第１、第２ペレット材Ｘ，Ｙの混合材Ｚが投入され、これらのペレット材Ｘ，Ｙが外筒２１１内で溶融しつつ、溶融樹脂ｘ，ｙがスクリュー軸２１２の回転により前方に圧送される。次に、これらの溶融樹脂ｘ，ｙがノズル２１６からダイス２２０に導入され、ダイス２１０により円筒状のパリソンＰに成形されることになる。この後、パリソンＰが金型２３０，２３０で挟まれると共に、パリソンＰ中に空気が吹き込まれる。この空気によりパリソンＰは膨張し、金型２３０，２３０の壁面と接触して成形品の形状となる。
【００５５】
図１５に示すように、パリソンＰの断面形状は、表面及び裏面側に第２ペレット材Ｙの溶融樹脂ｙによるスキン層Ａが形成され、内部側に第１ペレット材Ｘの溶融樹脂ｘによるコア層Ｂが形成されている。そして、この場合も、スキン層Ａの表面に露出するガラス繊維Ｇ…Ｇがスキン層Ａの結晶化が遅れる間にコア層Ｂ側に沈降することになる。
【００５６】
この結果、得られた円筒状の成形品は、スキン層Ａにガラス繊維Ｇ…Ｇが含有されているので、成形品の曲げやねじりに対する強度が向上し、また、スキン層Ａの表面にガラス繊維Ｇ…Ｇが露出することがないので、成形品表面が平滑化され、外観性が向上することになる。
【００５７】
なお、前記各実施の形態においては、溶融樹脂をスクリュー軸の回転により前方に圧送する構造のものを示したが、シリンダの制御により外筒内でピストンを移動させることにより溶融樹脂を圧送する構造であってもよい。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の各実施例においては、射出成形装置として、東芝機械（株）製の型締力２２０トンのものを用い、試験片は１００×１００ｍｍの平板とした。
【００５９】
［第１の実施例］
この実施例では、以下の表１に示すように、第１ペレットとしてホモＰＰ（ＰＰ：ポリプロピレン）を配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するブロックＰＰを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するホモＰＰを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６０】
前記ブロックＰＰは、前記ホモＰＰよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記ホモＰＰ樹脂としては、出光石油化学（株）製の商品名「ＭＦＲ２１」を使用し、前記ブロックＰＰ樹脂としては、チッソ（株）製の商品名「ＭＦＲ５０」を使用した。
【００６１】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。なお、前記ブロックＰＰ樹脂に代えて、ランダムＰＰを用いて実験を行ったときも同様の観察結果が得られた。
【表１】
［第２の実施例］
この実施例では、以下の表２に示すように、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有する酸変性ＰＰを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するホモＰＰを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６２】
前記酸変性ＰＰは、前記ホモＰＰよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記酸変性ＰＰ樹脂としては、三井化学（株）製の商品名「アドマー」を使用した。
【００６３】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表２】
［第３の実施例］
この実施例では、以下の表３に示すように、第１ペレットとしてＰＡ９Ｔ・Ａ（ＰＡ：ポリアミド）を配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＰＡ９Ｔ・Ｃを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてＰＡ９Ｔ・Ａを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＰＡ９Ｔ・Ａを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６４】
前記ＰＡ９Ｔ・Ｃは、前記ＰＡ９Ｔ・Ａよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記ＰＡ９Ｔ・Ａとしては、（株）クラレ製の直鎖が多いタイプのものを使用し、ＰＡ９Ｔ・Ｃとしては、同じく（株）クラレ製の分岐が多いタイプのものを使用した。
【００６５】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表３】
［第４の実施例］
この実施例では、以下の表４に示すように、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率４５％、分散材としてＥＰＲを配合率１０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＬＤＰＥ（ＬＤＰＥ：低密度ポリエチレン）を配合率４５％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてホモＰＰを配合率４５％、分散材としてＥＰＲを配合率１０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するホモＰＰを配合率４５％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６６】
前記ＬＤＰＥは、前記ホモＰＰよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記ＬＤＰＥは、密度が０．９２５以下の低密度ＰＥである。また、前記分散材ＥＰＲとしては、ＪＳＲ（株）製の商品名「ＥＰ０２Ｐ」が使用される。
【００６７】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表４】
［第５の実施例］
この実施例では、以下の表５に示すように、第１ペレットとしてＰＢＴ（ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート）を配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＰＬＡ（ＰＬＡ：ポリ乳酸）を配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとしてＰＢＴを配合率５０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＰＢＴを配合率５０％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００６８】
前記ＰＬＡは、前記ＰＢＴよりも結晶化速度が遅い材料である。
【００６９】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表５】
［第６の実施例］
この実施例では、以下の表６に示すように、第１ペレットとして発泡剤入りのホモＰＰを配合率４５％、分散材としてＥＰＲを配合率１０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するＬＤＰＥを配合率４５％とした混合材を用いて成形した成形品に対して表面外観の目視観察を行った。また、比較例では、第１ペレットとして発泡剤入りのホモＰＰを配合率４５％、分散材としてＥＰＲを配合率１０％、第２ペレットとしてガラス繊維を４０％含有するホモＰＰを配合率４５％とした混合材を用いて成形した成形品に対して同様の観察を行った。
【００７０】
前記ＬＥＰＥは、前記ホモＰＰよりも結晶化速度が遅い材料である。なお、前記発泡剤としては、永和化成工業（株）製の商品名「ポリスレン」が使用される。
【００７１】
このときの目視観察の結果、実施例では成形品の表面は平滑化されており、良好な外観が確認されたのに対して、比較例では成形品の表面にガラス繊維が露出し、表面粗さが確認された。
【表６】
【００７２】
以上、前記各実施例に示したように、第１ペレット材と第２ペレット材とが、結晶化速度の異なる熱可塑性樹脂で構成され、結晶化速度の遅い方の第２ペレット材の樹脂にガラス繊維を混入するようにしたので、結晶化が遅れる間に、ガラス繊維をスキン層内で沈降させることができ、成形品表面の平滑性が向上し、外観性が向上すると共に、ガラス繊維によりスキン層の強度を向上させることができるので、成形品の曲げ等に対して剛性が向上する。
【００７３】
また、前記第６の実施例では、第１ペレット材に発泡剤を含有させたので、成形品のコア層に発泡セルが形成されて軽量化が図られる。このとき、発泡セルの存在により成形品の剛性は低下するのであるが、ガラス繊維で表面側を補強することにより、前記剛性の低下が補われ、成形品の軽量化と剛性確保とが両立されることになる。
【００７４】
また、前記各実施例においては、第１、第２ペレット材として結晶化速度の異なる材料を用いるものであるが、同一材料を用いて、一方に結晶化遅延剤を含有させることによっても、同様の作用効果が得られる。この場合に使用される結晶化遅延剤としては、例えばオリエント化学工業（株）の商品名「ＣＲＡＭＩＴＹ８１（ニグロシン系結晶化遅延剤）」などである。なお、前記各実施例のように異なる結晶化速度の材料を用いる場合に、結晶化速度の遅い方の材料に前記結晶化遅延剤を含有させ、確実に結晶化を遅らせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、熱可塑性樹脂を用いた成形品の成形方法に関し、樹脂成形品の強度と外観性との両立が可能であるから、製造産業に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る射出成形装置の全体図である。
【図２】溶融樹脂の流動状態の説明図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】キャビティに充填された溶融樹脂の説明図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】スキン層におけるガラス繊維の沈降の説明図である。
【図７】成形品の表面の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る射出成形装置の全体図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る射出成形装置の全体図である。
【図１１】超臨界流体の説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る押出成形装置の全体図である。
【図１３】図１２の要部拡大図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係るブロー成形装置の全体図である。
【図１５】図１４の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００７７】
Ａ スキン層
Ｂ コア層
Ｇ ガラス繊維
Ｘ 第１ペレット材
Ｙ 第２ペレット材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア層とスキン層とを有する熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
第１の熱可塑性樹脂ペレット材と、該ペレット材より成形溶融温度において低粘度かつ結晶化速度が遅く、かつ補強繊維を含有する第２の熱可塑性樹脂ペレット材との混合材を用い、
前記第１のペレット材でコア層を、第２のペレット材でスキン層をそれぞれ成形することを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
射出成形、押出成形、及びブロー成形のいずれかの成形方法を用いることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２に記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第１のペレット材は、発泡剤を含有することを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第１のペレット材は、ホモＰＰであると共に、
前記第２のペレット材は、ブロックＰＰまたはランダムＰＰであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第１のペレット材は、ＰＰであると共に、
前記第２のペレット材は、酸変性ＰＰであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項６】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第１のペレット材は、直鎖状ＰＡであると共に、
前記第２のペレット材は、分岐状ＰＡであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項７】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第２のペレット材は、密度が０．９２５（ｇ／ｃｍ３）以下の低密度ＰＥであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項８】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第２のペレット材は、ＰＬＡであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項９】
前記請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第２のペレット材は、結晶化速度遅延材を含有することを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項１】
コア層とスキン層とを有する熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
第１の熱可塑性樹脂ペレット材と、該ペレット材より成形溶融温度において低粘度かつ結晶化速度が遅く、かつ補強繊維を含有する第２の熱可塑性樹脂ペレット材との混合材を用い、
前記第１のペレット材でコア層を、第２のペレット材でスキン層をそれぞれ成形することを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
射出成形、押出成形、及びブロー成形のいずれかの成形方法を用いることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２に記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第１のペレット材は、発泡剤を含有することを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第１のペレット材は、ホモＰＰであると共に、
前記第２のペレット材は、ブロックＰＰまたはランダムＰＰであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第１のペレット材は、ＰＰであると共に、
前記第２のペレット材は、酸変性ＰＰであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項６】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第１のペレット材は、直鎖状ＰＡであると共に、
前記第２のペレット材は、分岐状ＰＡであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項７】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第２のペレット材は、密度が０．９２５（ｇ／ｃｍ３）以下の低密度ＰＥであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項８】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第２のペレット材は、ＰＬＡであることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【請求項９】
前記請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の成形方法であって、
前記第２のペレット材は、結晶化速度遅延材を含有することを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−２７６２７４（Ｐ２００７−２７６２７４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０５８８５（Ｐ２００６−１０５８８５）
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]