JP2002011797A

JP2002011797A - 繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体

Info

Publication number: JP2002011797A
Application number: JP2000194269A
Authority: JP
Inventors: Satoru Funakoshi; 覚船越
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2002-01-15
Also published as: US20020001703A1; DE10130701A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高い空隙率を有し、軽量で曲げ剛性にも優れた
繊維強化熱可塑性樹脂成形体を開発する。【解決手段】平均繊維長が１ｍｍ以上に保持された強化
繊維を含む熱可塑性樹脂からなり、空隙を殆ど有しない
スキン層と、強化繊維同士が絡み合い、その接点付近で
熱可塑性樹脂により固定された梁構造層を有する繊維強
化熱可塑性樹脂成形体において、該梁構造層を形成する
梁が成形体の面方向において集合体として円弧状である
繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体形体。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキン層と梁構造
層を有する繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体に関する。

【0002】

【従来の技術】強化繊維で強化され、内部に空隙が形成
された成形体として、空隙を殆ど有しない緻密なスキン
層と空隙を有するコア層からなる繊維強化熱可塑性樹脂
軽量成形体がよく知られている。例えば、特開平７−１
６９３３号公報には、長さ５〜２５ｍｍの強化繊維を２
０〜７０重量％含有する繊維強化熱可塑性樹脂からな
り、発泡したコア層の両面に強化繊維が表面とほぼ平行
に配向してなるスキン層を有し、コア層に含まれる強化
繊維の２０重量％以上をスキン層に対してほぼ垂直に配
向させてなる繊維強化熱可塑性樹脂成形体が開示されて
いる。

【0003】しかし、このような繊維強化熱可塑性樹脂成形
体は、コア層中の強化繊維の多くがスキン層に対してほ
ぼ垂直に配向しているため、高倍率になると両表面のず
れに対する抵抗力が弱くなり、結果として曲げ剛性に劣
るという問題がある。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者らは高倍率であっても高い曲げ剛性を有する繊
維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を開発すべく検討を行っ
た結果、本発明に至った。

【0005】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、平均
繊維長が１ｍｍ以上に保持された強化繊維を含む熱可塑
性樹脂からなり、空隙を殆ど有しないスキン層と、強化
繊維同士が絡み合い、その接点付近で熱可塑性樹脂によ
り固定された梁構造層を有する繊維強化熱可塑性樹脂成
形体において、該梁構造層を形成する梁が成形体の面方
向において集合体として円弧状であることを特徴とする
繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を提供するものであ
る。

【0006】

【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。
尚、以下の説明は本発明の一例であって、本発明がこれ
に限定されるものではない。

【0007】

【実施例】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体
は、図１にその断面を示すように、空隙を殆ど有しない
スキン層（１）と、強化繊維同士が複雑に絡まり合い、
その接点付近で熱可塑性樹脂により固定された梁構造層
（３）とからなっている。（図１（ａ））また、必要に応じてスキン層（１）の表面に表皮材（１
６）が積層された構造からなっていてもよい。（図１
（ｂ））このような成形体において、梁構造層（３）は、梁とな
る強化繊維が集合し、該梁の集合体（２）が面方向に見
て円弧状を形成した構造となっている。

【0008】このような成形体には、平均繊維長が１ｍｍ以
上に保持された強化繊維を含有している必要があり、平
均繊維長が１ｍｍに満たない強化繊維の場合には十分な
曲げ剛性が得られない。また、含有される強化繊維の量
は、適度に多くなるほど優れた曲げ剛性を得ることがで
き、通常、熱可塑性樹脂に対して１０〜８０重量％程
度、好ましくは２０〜５０重量％程度である。

【0009】適用される強化繊維としてはガラス繊維、炭素
繊維、アルミナ繊維などの従来より知られている各種の
強化繊維が適用しえるが、ガラス繊維が最も一般的なも
のとして多く使用される。

【0010】また、適用される熱可塑性樹脂としては、押出
し成形、射出成形、プレス成形等に用いられる樹脂であ
ればいずれも適用可能であり、例えば、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル・ス
チレン・ブタジエン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリア
ミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート
などの一般的な熱可塑性樹脂、これらの混合物あるいは
これらの熱可塑性樹脂を用いたポリマーアロイなどが挙
げられ、本発明でいう熱可塑性樹脂とはこれらを全て包
含するものである。このような熱可塑性樹脂は、必要に
応じてタルク等の充填剤を含んでいてもよく、また、通
常使用される各種添加剤、例えば、顔料、滑剤、帯電防
止剤、安定剤などが適宜配合されていてもよい。

【0011】このような強化繊維と熱可塑性樹脂において、
強化繊維はマトリックスである熱可塑性樹脂との密着性
に優れる程マトリックス樹脂を介しての繊維同士の結合
も強固になり、膨張成形体の強度も向上するため、例え
ば、マトリックス樹脂がポリプロピレン系樹脂であり、
強化繊維がガラス繊維である組み合わせのような場合に
は、ガラス繊維に表面処理を行ったり、ポリプロピレン
系樹脂に変性剤を配合して、その密着性を向上させるこ
とは有効である。

【0012】これらの材料からなる成形体は、前記したよう
に、コア層である梁構造層（３）の両面にスキン層
（１）が形成された積層構造となっている。両表面に位
置するスキン層（１）は面方向に対する引っ張り強度に
優れており、成形体の曲げ剛性を高くすることに寄与
し、中央の梁構造層（３）は成形体全体の軽量化と肉厚
を確保する役割を持っている。

【0013】また、この成形体は、軽量性の目的から、スキ
ン層と梁構造層とを合わせた成形体全体の平均空隙率が
５０容量％以上であることが望ましく、より望ましくは
６０容量％以上であり、本発明はより高い空隙率を有す
る成形体に効果的である。

【0014】以下に、各層について説明する。スキン層
（１）は成形体の表面に位置し、成形体の両表面の内の
いずれか一方のみに設けられていてもよいが、曲げ剛性
を高くするためには両表面に設けられていることが望ま
しい。

【0015】スキン層の厚みは、成形体の軽量化に大きく影
響し、一般に、それが厚くなると成形体の強度は高くな
るが重量が重くなり、それが薄くなると軽量化には有効
であるがスキン層が壊れ易くなって成形体の強度が低下
する。これは、最も表面に位置するスキン層は、成形体
に曲げ荷重がかかった時に面方向に対して引っ張り応力
又は圧縮応力を受け、その引っ張り応力によりスキン層
が破断したり、圧縮応力により座屈し易いためである。

【0016】そのため、スキン層が占める樹脂量の割合は成
形体全体の樹脂量に対して５〜３０重量％程度とし、そ
の厚みは０．１〜２ｍｍ程度とすることが望ましい。

【0017】このようなスキン層を構成する材料は、高い引
っ張り強度を有していることが重要となる。そのため、
スキン層としては１ｍｍ以上の平均繊維長を有する強化
繊維を含有し、しかも、層中に空隙を有しないかあるい
は殆ど有していないことが必要である。

【0018】一般に熱可塑性樹脂は強化繊維を含むことで強
度を大幅に向上させることができ、特に引っ張り強度や
曲げ強度の改善効果は大きく、また、その強度も含有す
る強化繊維の繊維長が長くなるほど向上する傾向にあ
る。そのため、スキン層中に平均繊維長が１ｍｍ以上の
強化繊維を含有せしめることにより強度に優れたスキン
層とすることができる。

【0019】また、一般に熱可塑性樹脂中の空隙の体積割合
（空隙率）は、それが高くなるに従って強度が低下する
傾向にあるため、圧縮応力による座屈を防止するために
もスキン層中の空隙率を小さくし、空隙を有しないかあ
るいは殆ど有しないことが必要となる。

【0020】また、スキン層に含まれる強化繊維は、破断や
座屈を防止するためにも、成形体面に対してほぼ平行に
配向していることが望ましい。配向は、面方向に対して
は特に限定されず、所望とする成形体に要求される曲げ
剛性等によって適宜決定されるが、例えば、一方向に特
に高い剛性が要求される場合にはその方向に強化繊維の
多くが配向していることが望ましく、剛性に方向性が要
求されない場合には強化繊維はランダムに配向している
ことが望ましい。

【0021】強化繊維同士が複雑に絡み合い、その接点付近
で熱可塑性樹脂により固定された梁構造層（３）は、成
形体全体の厚みを増し、その厚み効果による剛性改善の
役目を持っている。かかる梁構造層（３）は、成形体の
軽量化のためには高い空隙率を有していることが望まし
く、通常その空隙率は５０〜９０容量％程度である。

【0022】ここで、梁構造層（３）は、典型的な４つの例
について該層の平面的な概略を模式図として図２に示す
ように、個々の梁構造が、強化繊維が集合した梁の集合
体（２）として面方向において円弧状を形成している必
要がある。梁構造は強化繊維単体でも強度に優れるが、
強化繊維が複雑に絡み合った集合体を形成することで、
より優れた強度を得ることができる。ここで、梁の集合
体（２）とは、面方向にみて梁構造が線状に連なり、そ
れぞれの梁は、複数の強化繊維同士が複雑に入り組み、
絡み合って面方向に連続的な梁を形成した強化繊維同士
の集合体を意味する。

【0023】この連続的な梁の集合体（２）が面方向にみて
円弧状を形成することで、スキン層のずれに抵抗する力
が高くなり、結果として成形体の曲げ剛性を高くするこ
とが可能となる。また、梁が連続的に形成されること
で、それぞれの梁が相互に影響し合い、多数の独立した
梁よりも優れた強度が得られるようになる。

【0024】ここで、梁の集合体（２）における円弧状と
は、必ずしも完全な円弧状である必要はなく、円弧状と
して認識できる程度のおおよその形状として円弧状であ
ればよく、大きな円弧状の中に小さな円弧状が組み合わ
された形状であってもよいし、円弧の曲率が部分的に変
化していてもよく、場合によっては円弧同士が繋がりあ
ったり、交差していてもよく、また、直線状の部分を部
分的に有していてもよい。更には、円弧の支点と終点が
同一点、すなわち略円形や略楕円形のような閉端形状で
あってもよい。

【0025】また、円弧は１本のみである必要はなく、二
重、三重に複数の円弧が隣り合う位置に形成されていた
り、渦巻状であったり、円弧が隣り合う形で形成されて
いてもよい。円弧の長さや幅なども目的とする成形体の
大きさや厚みにより適宜決定される。

【0026】このような円弧状の梁構造を形成する強化繊維
は成形体の厚み方向に傾斜して配向し、その多くの部
分、通常強化繊維の５０％程度以上がスキン層に対して
１０〜７０°程度の角度をもって配向していることが望
ましい。強化繊維がこのような角度をもって配向するこ
とによって、スキン層のずれに対する抵抗力はさらに高
くなる。

【0027】このような梁構造を形成する強化繊維は、平均
繊維長が１ｍｍ以上であることが重要であって、それが
１ｍｍに満たない場合には、強化繊維同士が絡み合わな
くなって梁構造層（３）としての強度が低下し、特に厚
み方向の圧縮に対する抵抗力が低下するなど、良好な特
性を有する梁構造とはならない。また、梁構造層を形成
する強化繊維は、梁構造層のみに存在している必要はな
く、スキン層と連続して存在していてもよい。

【0028】以上、スキン層および梁構造層について説明し
たが、以上の説明は必ずしも成形体の全体に及ぶもので
はなく、例えば一部または部分的に複数個所にわたって
存在してもよいし、また、各層の厚み構成や空隙率の構
成が部分的に変化していてもよい。また、場合によって
は、スキン層と梁構造層との間に、１０〜５０容量％程
度の空隙を有する層が一体的に形成されていてもよい。
このような層は、スキン層の受ける引っ張り応力による
破断や圧縮応力による座屈を防ぐ効果があり、成形体の
曲げ剛性を更に改善することができる。かかる層の厚み
は、所望とする成形体の厚みや要求される曲げ剛性など
によって適宜選択、決定されるが、成形体の軽量化と曲
げ剛性を両立させる面から、この層の占める樹脂量の割
合は、成形体全体の樹脂量の１０〜６０重量％程度であ
ることが好ましい。

【0029】次に、このような繊維強化熱可塑性樹脂軽量成
形体の製造方法の一例を図に基づいて説明する。

【0030】図３は、この方法で使用する金型例の概略をそ
の断面図で示したものである。この金型は、雄型（７）
と雌型（６）の雌雄一対からなり、両金型は通常そのい
ずれか一方がプレス装置に接続されて可動し、他方は固
定されて縦方向または横方向に開閉可能となっている。
（図では、雄型が固定され、雌型が可動して上下方向に
開閉可能になっている。）

【0031】金型キャビティ内への強化繊維を含有する溶融
状熱可塑性樹脂（以下、単に溶融樹脂ということもあ
る）の供給方法は任意であるが、一般的には、金型内に
設けた樹脂供給路（９）を介して樹脂供給装置（８）と
結ばれている樹脂供給口（１０）を雌雄いずれかまたは
両方の金型の成形面に設け（図においては雄型の成形面
に設けている）、該樹脂供給口からキャビティ内に溶融
樹脂を供給する方法が好ましい。この場合、樹脂供給口
近傍の樹脂供給路に任意に制御可能な開閉弁を設け、射
出機などの樹脂供給装置に貯えられた溶融樹脂の供給、
停止が任意に制御できるようになっていてもよい。

【0032】また、雌雄のいずれか一方あるいは両方の金型
には、キャビティ内に開口する吸引口（１１）が設けら
れ、この吸引口より膨張成形体が金型面に吸着されるよ
うになっていてもよい。い吸引口（１１）は、吸引路を
介して図示しない真空ポンプのような吸引装置に接続さ
れており、この吸引路には任意に吸引、停止を制御し得
る開閉弁が設けられていてもよく、また、必要に応じて
吸引力を調整するための制御機構が設けられていてもよ
い。

【0033】かかる吸引口（１１）は、金型の成形面に開口
し、かつ溶融樹脂が入り込まないように非常に微細な孔
が設けられていてもよいし、一般に割線と呼ばれる金型
を構成する部材同士の合わせ目の隙間であってもよく、
また金型が部分的あるいは略全体的に通気性を有するポ
ーラス状金属で構成されていてもよい。

【0034】さらには、雌雄いずれか一方あるいは両方の金
型に、キャビティ内とキャビティ外（大気）とを連通す
る部分が設けられ、この部分よりキャビティ内に大気が
導入される構造となっていてもよい。かかる連通部は金
型成形面に設けた開口穴（１８）であってもよいし、開
口穴を有するピン状物（図示せず）であってもよく、ま
た、金型キャビティの外周部分を連通部として利用する
こともできる。

【0035】例えば、開口穴（１８）を金型の成形面に設け
る場合に、開口穴（１８）は金型に設けた大気路（１
９）を介して大気に開放されている。この開口穴には任
意に開放、閉鎖を制御し得る開口穴開閉弁（１７）が設
けられていてもよく、また、必要に応じてその開口面積
を調整するための制御機構が設けられていてもよい。

【0036】このような金型を用い、雌雄両金型間に溶融樹
脂（１２）を充填する。（図５）本発明の成形体を製造
するにあたっては、平均繊維長が１ｍｍ以上に保持され
た強化繊維を含む溶融状熱可塑性樹脂を金型キャビティ
内へ供給することが重要である。尚、本発明における強
化繊維の平均繊維長とは得られた成形体中に含まれてい
る繊維の長さを意味し、従って、上記の金型キャビティ
内に供給する平均繊維長が１ｍｍ以上に保持された強化
繊維とは、得られた成形体中に存在する強化繊維の平均
繊維長が１ｍｍ以上となるような長さの強化繊維を意味
し、この平均繊維長は一般的な指標である重量平均繊維
長が用いられる。この強化繊維の平均繊維長の意味は以
下においても同様である。

【0037】かかる平均繊維長が１ｍｍ以上に保持された強
化繊維を含む溶融状熱可塑性樹脂を金型キャビティ内へ
供給する方法としては、平均繊維長が３ｍｍ以上の強化
繊維と粒状やペレット状の熱可塑性樹脂を、例えばイン
ライン式のスクリューを持った射出機内で溶融混練させ
て得られる溶融樹脂をキャビティ内に供給する方法や、
予め形成された平均繊維長が３ｍｍ以上の強化繊維を含
む熱可塑性樹脂材料、例えば長繊維強化熱可塑性樹脂ペ
レットを溶融混練してなる溶融樹脂をキャビティ内に供
給する方法などが挙げられる。

【0038】後者の方法において、長繊維強化熱可塑性樹脂
ペレットとしては、例えばガラスロービングに溶融した
熱可塑性樹脂を含浸させ、冷却、固化させた後適当な長
さ、例えば３〜２５ｍｍ程度に切断してペレットとした
ものが好適に用いられる。このような長繊維強化熱可塑
性樹脂ペレットはそれ単独で用いてもよいし、強化繊維
含有量調整のために長繊維強化熱可塑性樹脂のマトリッ
クス樹脂からなる樹脂ペレットと混合して用いてもよ
く、場合によっては他の熱可塑性樹脂ペレットと混合し
て用いてもよい。また、必要量の発泡剤を含有していて
もよい。

【0039】供給する溶融樹脂の温度は使用する熱の種類や
成形条件、あるいは表皮材を使用する場合には用いる表
皮材の種類などによっても変わり、適宜最適の温度が設
定される。例えば、ポリプロピレン系樹脂をマトリック
スとするガラス繊維強化樹脂を用いる場合には、１７０
〜３００℃程度、好ましくは２００〜２８０℃程度であ
る。

【0040】溶融樹脂（１２）の金型キャビティ内への充填
は射出充填法であってもよいし、雌雄両金型の型締めに
よる方法であってもよく、所望とする製品形態により適
宜選択される。

【0041】前者の射出充填による方法としては、膨張前の
成形体厚みより小さいキャビティクリアランスになるよ
うに両金型を位置させた状態で、溶融樹脂の供給を開始
し（図４）、溶融樹脂の供給を行ないつつ金型を開き、
溶融樹脂の供給が完了すると同時にキャビティクリアラ
ンスが膨張前の成形体厚みと一致するようにキャビティ
内に充填する（図５）方法や、膨張前の成形体厚みと同
じキャビティクリアランスになるように両金型を位置さ
せた状態で溶融樹脂を供給してキャビティ内に供給、充
填する方法が例示される。

【0042】前者の射出充填法による場合であって、キャビ
ティクリアランスが膨張前の成形体厚みより小さくなる
ように両金型を位置させた状態で、溶融樹脂の供給を開
始する場合において、供給開始時のキャビティクリアラ
ンスはそのときのキャビティ容積が所要量の溶融樹脂の
膨張前の容積に対して通常５容量％以上、１００容量％
未満、望ましくは３０容量％以上、７０容量％以下とな
る範囲である。

【0043】このような状態で溶融樹脂の供給を開始する
と、溶融樹脂の供給が進むにつれて可動型の金型が後退
してキャビティクリアランスが拡大され、所要量の溶融
樹脂の供給が完了した時点で、供給した溶融樹脂の容積
とキャビティ容積が略等しくなり、キャビティ内に溶融
樹脂が充填される。

【0044】このとき、キャビティクリアランスの拡大は、
金型に取り付けたプレス装置などによって機械的に金型
を後退させて制御してもよいし、供給する溶融樹脂の供
給圧力を利用して拡大してもよいが、この際に樹脂にか
かる圧力が１〜５０ＭＰａ程度となるように制御するこ
とが望ましい。また、キャビティクリアランスの拡大過
程では、キャビティ容積が供給された溶融樹脂の容量よ
りも大きくならないように注意する必要があるが、瞬間
的ないしは極めて短時間であれば、金型キャビティ容積
が供給された溶融樹脂の容積より大きくなっても特に問
題とはならない。

【0045】また、射出充填による場合において、膨張前の
成形体厚みと同じキャビティクリアランスになるように
両金型を位置させた状態で溶融樹脂を供給して金型キャ
ビティ内に溶融樹脂を充填する方法では、通常の射出成
形法におけると同様に、溶融樹脂の供給開始から供給完
了まで金型のキャビティクリアランスを膨張前の成形体
厚みと同じになるように保持しておけばよい。

【0046】両金型の型締め動作により溶融樹脂をキャビテ
ィ内に充填する場合には、キャビティクリアランスが膨
張前の成形体厚み以上になるように両金型が開放された
金型キャビティ内に所要量の溶融樹脂を供給し（図
８）、供給完了後または供給完了と同時にキャビティク
リアランスが膨張前の成形体厚みと同じになるように型
締めして充填する（図９）方法や、溶融樹脂の供給中に
型締めを開始し、溶融樹脂の供給と型締めを平行して行
ないつつ溶融樹脂の供給完了と同時または供給完了後に
キャビティクリアランスが膨張前の成形体厚みと同じに
なるようにしてもよい。

【0047】このような方法のうち、射出充填による場合で
あって、膨張前の成形体厚みより小さいキャビティクリ
アランスになるように両金型を位置させた状態で溶融樹
脂の供給を開始する場合において、溶融樹脂の供給時に
おけるキャビティクリアランスを狭くするほど表面外観
の優れた成形体を得ることができるが、狭すぎると溶融
樹脂中の強化繊維の破損が大きくなる傾向にあるため、
そのキャビティクリアランスは成形体の厚みや大きさ、
形状などによって適宜決定される。

【0048】一方、両金型の型締めにより充填する方法で
は、供給される溶融樹脂にかかる圧力が低くなるため、
溶融樹脂中の強化繊維の破損を最小限に抑えることがで
き、膨張性の低下や強度低下を防止することができる。

【0049】このようなことから、一般には膨張成形体の外
観を重視する場合には射出充填による方法が、膨張性や
強度を重視する場合には型締めにより充填する方法が有
利である。

【0050】いずれの方法においても、集合体となる梁構造
をより明確に形成せしめるには、強化繊維の分散性を悪
くしたり、溶融樹脂の射出動作を極めて短いサイクルで
断続的に行うことも効果的である。

【0051】このような方法により金型キャビティ内に充填
された溶融樹脂は、殆ど空隙が存在しないか、場合によ
って極僅かの空隙を有する程度の状態となっている。か
かる状態でスキン層（１）を形成せしめるが、一般に金
型温度は溶融樹脂よりも低い温度に設定されているた
め、適宜の冷却時間を設けることにより、溶融樹脂は金
型成形面に接した表面部分より固化しはじめ、やがて空
隙が殆どないスキン層が形成される。

【0052】このときの冷却時間はスキン層の形成に大きく
影響し、冷却時間が長くなるほどスキン層が形成され易
く、またスキン層が厚くなる。かかる冷却時間、すなわ
ち溶融樹脂をキャビティ内に充填してから次工程の金型
を開くまでの時間は、金型温度や供給された溶融樹脂の
温度、樹脂の種類などの諸条件によっても異なるが、通
常０．２〜２０秒程度である。

【0053】スキン層が形成された後、金型キャビティを成
形体の厚み方向に僅かに開くと、供給された未固化状態
にある溶融樹脂が膨張し、梁構造層（３）が形成され
る。（図６）この状態において、連続する梁構造は樹脂供給口を中心
に、多重の閉端状に形成される。かかる金型の開放動作
においては、金型に取り付けられているプレス装置や、
あるいは金型自体に設けた油圧シリンダーなどの型開き
装置により型開き速度、開放量などを制御することが望
ましい。

【0054】金型のキャビティクリアランスを所望の最終成
形体厚みになるまで開放し、この状態を維持しつつ成形
体を冷却した後金型を完全に開放し、成形体を取り出
す。（図７）

【0055】尚、前記の金型の開放動作にあたって、金型の
キャビティクリアランスを最終成形体厚みよりも大きく
なるように開放し、供給した溶融樹脂が完全に固化する
ことなく、少なくとも厚み方向に対して中央部がまだ溶
融状態にある間に、最終の成形体厚みまで型締めして再
圧縮することもできる。この場合には、供給した溶融樹
脂と金型成形面との密着性をより良くすることができ、
金型形状をより忠実に再現することができる。

【0056】このような方法において、複数の樹脂供給口を
有する金型を用いることにより、それぞれの樹脂供給口
を中心とする円弧状の梁構造が形成される。

【0057】また、このような方法において、スキン層が形
成される過程あるいはスキン層が形成された後、金型に
設けた吸引口（１１）より吸引を行い、スキン層が金型
成形面に吸着された状態を保ちつつ金型を成形体の厚み
方向に開放すると（図６）、より高い空隙率を有する成
形体を製造することができる。このとき、金型キャビテ
ィ内と大気とを連通状態とし、成形体内へ大気を取り込
みながら金型を開放する（図６）ことにより、成形体内
部が負圧になって強化繊維の復元力が阻害されるのが防
止され、高倍率に膨張した成形体を得ることもできる。

【0058】以上述べたような方法において、金型の一部が
部分的に移動できるような金型構造とすることにより、
部分的に膨張部を有する繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形
体を製造することができる。

【0059】例えば、図１０に示されるような、金型の一部
を移動式成形面構成部材、例えばスライドコア（１４）
を用いたスライドコア方式とし、該スライドコアを油圧
シリンダー（１５）などの成形面移動装置によって移動
させることにより、金型成形面の一部を部分的に金型の
開閉方向に独立して移動し得る金型を用い、予めスライ
ドコアの成形面を金型の成形面と一致させて金型キャビ
ティを形成させた後、先に述べたような方法により溶融
樹脂をキャビティ内に充填し、その後、図１１〜図１２
に示すように、スライドコアを後退させて部分的に開放
し、当該開放部分について膨張させることにより、スラ
イドコアを設けた部分について部分的に膨張させた繊維
強化熱可塑性樹脂軽量成形体を得ることができる。

【0060】このような繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体に
おいて、その表面の一部または全部に表皮材（１６）が
貼合された表皮材一体の成形体を所望の場合には、前記
した方法において、金型成形面の一部または全部を覆う
ように予め表皮材（１６）を成形面に配置しておき、そ
の後前記した方法に従って、表皮材と表皮材を配置して
いない他の金型の成形面との間に溶融樹脂を供給、充填
し、その後必要に応じて吸引しつつ、金型の開放を行な
えばよい。このとき、用いる表皮材によっては図８〜図
９に示すように、未閉鎖の金型間に溶融樹脂を供給し、
型締めによりキャビティ内に充填する方法が好ましい場
合がある。

【0061】かかる方法において用いられる表皮材として
は、各種熱可塑性樹脂シートやフィルム、熱可塑性樹脂
製発泡シート、不織布、ファブリックなどの一般的なも
の、あるいはこれらを組み合わせたものが使用される。

【0062】尚、表皮材を貼合する場合に、表皮材を貼り合
せた面は溶融樹脂表面にスキン層が形成されにくいこと
があるが、このような場合には非通気性の表皮材を用
い、溶融樹脂と密着した表皮材をスキン層とみなして金
型成形面に吸着させることも可能である。

【0063】以上述べたような方法により本発明の繊維強化
熱可塑性樹脂軽量成形体を得ることができるが、使用す
る熱可塑性樹脂や強化繊維の種類、あるいは強化繊維の
充填率などによっては十分に膨張せず、十分な空隙が得
られない場合があるが、このような場合には発泡剤を使
用することにより膨張を促進させ、空隙の形成を補うこ
ともできる。このときの発泡剤の使用量は、原料の強化
繊維を含む熱可塑性樹脂中に占める樹脂分に対して０．
０１〜５重量％程度の僅かな量で十分である。また、金
型成形面に設けたガス注入口や樹脂供給口を介して、圧
縮ガスを溶融樹脂中に注入し、空隙の形成を補うことも
できる。

【0064】

【発明の効果】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形
体は、高い空隙率を有し、軽量かつ曲げ剛性に優れてお
り、各種の内装部材、構造部材として各種用途に幅広く
使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体の断
面概略図であって、（ａ）は表面に表皮材がない場合
を、（ｂ）は表皮材が貼合されている場合を示す。

【図2】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体の梁
構造層において、梁の集合体が円弧状に形成されている
状態を４例について示した模式図である。

【図3】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体の製
造のために使用する金型の概略断面図である。

【図4】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を製
造するための工程を金型の概略断面図で示したものであ
る。

【図5】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を製
造するための工程を金型の概略断面図で示したものであ
る。

【図6】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を製
造するための工程を金型の概略断面図で示したものであ
る。

【図7】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を製
造するための工程を金型の概略断面図で示したものであ
る。

【図8】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を製
造するための工程を金型の概略断面図で示したものであ
る。

【図9】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を製
造するための工程を金型の概略断面図で示したものであ
る。

【図10】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を製
造するための工程を金型の概略断面図で示したものであ
る。

【図11】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を製
造するための工程を金型の概略断面図で示したものであ
る。

【図12】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体を製
造するための工程を金型の概略断面図で示したものであ
る。

【符号の説明】

１：スキン層２：梁の集合体３：梁構造層６：雌型７：雄型８：樹脂供給装置９：樹脂供給路１０：樹脂供給口１１：吸引口１２：溶融樹脂１４：スライドコア１５：油圧シリンダー１６：表皮材１７：開口穴開閉弁１８：開口穴１９：大気路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｂ２９Ｃ 67/14 ＸＦターム(参考） 4F100 AG00A AG00B AG00C AK01A AK01B AK01C AK07A AK07B AK07C AT00D BA03 BA04 BA06 BA07 BA10A BA10C BA10D BA25 DG03A DG03B DG03C DG03H DH02A DH02B DH02C DJ10B GB08 GB33 HB00B JA14A JA14C JA15B JB16A JB16B JB16C JK01 JK04 JL03 YY00A YY00B YY00H 4F205 AA11 AB25 AG03 AG20 HA12 HA13 HA17 HA34 HA36 HC01 HC14 HC16 HC17 HK01 HL11 HL28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】平均繊維長が１ｍｍ以上に保持された強化
繊維を含む熱可塑性樹脂からなり、空隙を殆ど有しない
スキン層と、強化繊維同士が絡み合い、その接点付近で
熱可塑性樹脂により固定された梁構造層を有する繊維強
化熱可塑性樹脂成形体において、該梁構造層を形成する
梁が成形体の面方向において集合体として円弧状である
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体。
【請求項2】梁構造層を形成する強化繊維が成形体の厚
み方向に傾斜して配向し、その大部分がスキン層に対し
て１０〜７０°の角度を有することを特徴とする請求項
１記載の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体。
【請求項3】スキン層と梁構造層とにおける平均空隙率
が５０容量％以上であることを特徴とする請求項１記載
の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形体。
【請求項4】表面の少なくとも一部に表皮材が積層され
てなることを特徴とする請求項１記載の繊維強化熱可塑
性樹脂軽量成形体。