JP2003266536A

JP2003266536A - 繊維強化樹脂成形体の製造方法および繊維強化樹脂成形体

Info

Publication number: JP2003266536A
Application number: JP2002066619A
Authority: JP
Inventors: Satoru Sogabe; 覚宗我部
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】外観の改良された繊維強化樹脂成形体の製造
方法および外観の改良された繊維強化樹脂成形体を提供
すること。【解決手段】強化繊維を５〜７０重量％含有するオレ
フィン系樹脂からなる成形体を成形し、その表面を火炎
処理する繊維強化樹脂成形体の製造方法、および、強化
繊維を５〜７０重量％含有するオレフィン系樹脂からな
る成形体を製造し、その表面を火炎処理したのち、該火
炎処理部に塗装する繊維強化樹脂成形体の製造方法、並
びに、これらの製造方法により得られる繊維強化樹脂成
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、繊維強化樹脂成形
体の製造方法および該製造方法により得られる繊維強化
樹脂成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維等の強化繊維を含有するオレ
フィン系樹脂（繊維強化樹脂）は剛性や耐熱性に優れる
ことから、自動車部品等に使用される材料として重要な
工業材料である。しかし、繊維強化樹脂からなる成形体
は、そのままでは表面に繊維が浮きでていて外観は良好
ではない。そのまま塗装してみても塗膜密着性は悪く、
塗装による外観改良も困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、外観
の改良された繊維強化樹脂成形体の製造方法および外観
の改良された繊維強化樹脂成形体を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、強化繊維を５
〜７０重量％含有するオレフィン系樹脂からなる成形体
を成形し、その表面を火炎処理する繊維強化樹脂成形体
の製造方法、および、強化繊維を５〜７０重量％含有す
るオレフィン系樹脂からなる成形体を製造し、その表面
を火炎処理したのち、該火炎処理部に塗装する繊維強化
樹脂成形体の製造方法、並びに、これらの製造方法によ
り得られる繊維強化樹脂成形体にかかるものである。以
下、本発明につき詳しく説明する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるオレフィン系
樹脂とは、オレフィンを付加重合させて得られる熱可塑
性樹脂であり、例えばプロピレン重合体、エチレン重合
体、１−ブテン重合体等が挙げられ、好ましくはプロピ
レン重合体である。ここでいうプロピレン重合体は、プ
ロピレンを重合して得られる重合体であり、プロピレン
単独重合体、またはプロピレンと、結晶性を失わない程
度のプロピレン以外の炭素原子数２〜１２のα−オレフ
ィン等との共重合体、あるいはそれらから選ばれる複数
の樹脂の混合物であることが好ましい。該α−オレフィ
ンとしては、例えば、エチレン、１−ブテン、４−メチ
ル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン等が挙
げられる。共重合体の場合、プロピレン以外のモノマー
から誘導される繰り返し単位の含有量としては、エチレ
ンの場合は１０重量％以下、炭素原子数４〜１２のα−
オレフィンの場合は３０重量％以下が好ましい。該プロ
ピレン重合体として、より好ましくはプロピレン単独重
合体であり、さらに好ましくはアイソタクチックペンタ
ッド分率が０．９５以上のプロピレン単独重合体であ
り、特に好ましくはアイソタクチックペンタッド分率が
０．９７以上のプロピレン単独重合体である。該アイソ
タクチックペンタット分率が過小であると、剛性、耐熱
性が低下し好ましくない。

【０００６】また、該プロピレン重合体のＭＦＲ（２３
０℃、２１．１８Ｎ）は通常１〜３００ｇ／１０分、好
ましくは３〜２００ｇ／１０分、特に好ましくは５〜１
００ｇ／１０分である。該ＭＦＲが過小であると、成形
体中の強化繊維の分散性が低下し、成形体の外観が悪化
することがあり、また、該ＭＦＲが過大であると、衝撃
強度に劣り好ましくない。

【０００７】また、本発明においては、強化繊維による
強化効果を高めるため、プロピレン重合体を酸変性した
ものを適量添加するか、あるいは前記プロピレン重合体
を酸変性して用いることが好ましい。特に、無水マレイ
ン酸をグラフト重合した無水マレイン酸変性プロピレン
重合体を、樹脂成分全体に対して３〜５０重量％（より
好ましくは５〜２５重量％）添加したものを用いること
が好ましい。該無水マレイン酸変性プロピレン重合体の
ＭＦＲ（２３０℃、２１．１８Ｎ）として好ましくは５
〜８０ｇ／１０分であり、より好ましくは１０〜５０ｇ
／１０分である。該ＭＦＲが低すぎると分散不良を起こ
しやすい。

【０００８】本発明で用いられる繊維強化樹脂における
強化繊維の含有量は通常５〜７０重量％、好ましくは１
０〜７０重量％、さらに好ましくは２０〜６５重量％で
ある。該含有量が過少であると、剛性、耐熱性が低下し
好ましくない。

【０００９】本発明で用いられる強化繊維としては、ガ
ラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、シリコン繊維、シ
リコン・チタン・炭素繊維、ボロン繊維、鉄、チタンな
どの金属繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリ
アミド繊維、ビニロン等の有機合成繊維、絹、綿、麻等
の天然繊維など、公知のものを幅広く用いることができ
る。これらは単独または２種以上組み合わせて用いられ
るが、補強効果および入手の容易性からガラス繊維が好
ましい。

【００１０】ガラス繊維としては、Ｅガラス（Electric
al glass）、Ｃガラス（Chemical glass）、Ａガラス
（Alkali glass）、Ｓガラス（High strength glass）
および耐アルカリガラス等のガラスを溶融紡糸してフィ
ラメント状の繊維にしたものを挙げることができる。

【００１１】強化繊維表面にオレフィン系樹脂に対する
界面接着性付与または向上のため、何らかの処理（例え
ば、シランカップリング剤処理）が施されているものが
好ましい。このような処理のされた強化繊維を用いる
と、強度と外観が良好な成形体が得られる。

【００１２】本発明の製造方法は、繊維強化樹脂とし
て、強化繊維がペレット長に等しい長さを持つ長繊維強
化樹脂に特に好適である。かかる長繊維強化樹脂は、数
千本からなる前記強化繊維のロービング（束）を含浸ダ
イスに導き、溶融したオレフィン系樹脂を繊維間に含浸
させた後、必要な長さ（２〜１００ｍｍ）に切断するこ
とにより容易に得ることができるが、その製造方法に関
しては特に限定するものではない。含浸させるための方
法としては、特に制限はなく、強化繊維のロービングを
オレフィン系樹脂粉体流動層中に通して、樹脂粉体を付
着させた後、該オレフィン系樹脂の融点以上に加熱して
オレフィン系樹脂を含浸させる方法（特公昭５２−３９
８５号公報）、溶融させたオレフィン系樹脂をクロスヘ
ッドダイを用いて強化繊維のロービングに含浸させる方
法（特開昭６２−６０６２５号公報、特開昭６３−４３
２０３６号公報、特開昭６３−２６４３２６号公報、特
開平１−２０８１１８号公報）、樹脂繊維と強化繊維の
ロービングとを混繊した後、樹脂の融点以上に加熱して
樹脂を含浸させる方法（特開昭６１−１１８２３５号公
報）等、何れの方法も用いることができる。

【００１３】該長繊維強化樹脂を製造する方法として好
ましくは、溶融させたオレフィン系樹脂をクロスヘッド
ダイを用いて強化繊維のロービングに含浸させる方法で
あり、その際にオレフィン系樹脂としてプロピレン重合
体を溶融させる温度として好ましくは２５０〜３５０℃
であり、さらに好ましくは２８０〜３４０℃であり、特
に好ましくは３００〜３３５℃である。該溶融させる温
度がこのような範囲にあれば含浸性が良好となり、通常
の使用に耐える長繊維強化樹脂のペレットが得られる。

【００１４】該長繊維強化樹脂のペレット長は通常２〜
１００ｍｍの長さである。繊維長が短すぎると、剛性、
耐熱性及び衝撃強度の改善効果が低く、反り変形も大き
くなる場合があり、また、繊維長が長すぎると、成形が
困難となる場合がある。ペレット長は３〜５０ｍｍの範
囲であるのが好ましく、６〜２５ｍｍの範囲であるのが
さらに好ましい。

【００１５】前記強化繊維の繊維径は、好ましくは３〜
２５μｍであり、更に好ましくは８〜２０μｍである。
繊維径が過小であると、繊維が破損しやすいため、繊維
束（ロービング）の生産性が低下することがあり、また
ペレットを連続製造するときに、繊維束（ロービング）
を多数本さらに束ねなければならなくなり、繊維束をつ
なぐ手間が煩雑となったり生産性が低下するため好まし
くない。また、好ましいペレット長が決まっていること
から繊維径が過大であると、繊維のアスペクト比が低下
することとなり、補強効果が充分発揮されなくなること
があることから好ましくない。

【００１６】強化繊維の含有量を調整する等のため、該
長繊維強化樹脂は、繊維強化されていない樹脂または短
繊維強化樹脂と混合して使用してもよい。

【００１７】本発明で用いられる長繊維強化樹脂には、
用途に応じて各種の添加剤、例えば、分散剤、滑剤、可
塑剤、難燃剤、酸化防止剤、帯電防止剤、光安定剤、紫
外線吸収剤、結晶化促進剤（増核剤）等の改質用添加
剤、顔料、染料等の着色剤、カーボンブラック、酸化チ
タン、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、クレー等の粒
子状充填剤、ワラストナイト等の短繊維状充填剤、チタ
ン酸カリウム等のウィスカー等の公知の添加剤を添加す
ることができる。

【００１８】本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法に
おいては、まず、かかる繊維強化樹脂を成形して成形体
を得る。該成形の方法としては、射出成形、射出圧縮成
形、ガス注入射出成形、または発泡射出成形により成形
することにより、剛性および衝撃強度に優れた任意の形
状の成形体を効率的に安価に得ることができ、有用であ
る。

【００１９】本発明の製造方法は、該成形体の表面を火
炎処理する繊維強化樹脂成形体の製造方法である。火炎
の種類および火炎処理の方法はいかようなものでも良
く、例えば、ＬＰＧ可燃性ガスが充填されたガストーチ
を用いて、樹脂成形体の外表面を所定時間火炎に触れさ
せる方法が挙げられる。

【００２０】火炎処理の程度は、ＪＩＳ−Ｋ６７６８の
方法に従って測定される樹脂成形体の表面の濡れ指数が
３１ｄｙｎ／ｃｍ以上となるよう火炎処理することが好
ましい。火炎処理の程度が低すぎると、十分な塗膜密着
性が発現しないことがあり好ましくない。より好ましく
は火炎処理後の樹脂成形体の表面の濡れ指数が３３〜５
４ｄｙｎ／ｃｍであり、さらに好ましくは３７〜５０ｄ
ｙｎ／ｃｍである。また、本発明の火炎処理において、
火炎処理時間は樹脂成形体が変形しない範囲で通常実施
され、１〜６０秒が好ましく、さらに好ましくは５〜１
５秒である。さらに、火炎処理時の樹脂成形体表面温度
は６００℃以上であることが望ましく、６３０〜７００
℃がさらに好ましい。

【００２１】本発明の製造方法は、塗装された繊維強化
樹脂成形体の製造に適しており、その場合には、前記火
炎処理を施した火炎処理部に塗装する。塗装に際して
は、塗装しようとする部分に予めプライマーを塗布した
のちに塗料を塗布することが好ましい。該プライマーと
しては一般によく用いられているものを使用すればよ
く、例えば、塩素化されたプロピレン重合体等の塩素化
ポリオレフィン、無水マレイン酸をグラフト共重合させ
たプロピレン重合体等の無水マレイン酸変性ポリオレフ
ィンまたはエポキシ化合物変性ポリオレフィンを主成分
とするものが用いられる。好ましくは塩素化プロピレン
重合体を主成分とするものである。また塗料としてはメ
ラミン系塗料、ウレタン系塗料、アクリル系塗料、アク
リルウレタン系塗料、ポリエステル系塗料、ポリエステ
ルウレタン系塗料を用いることが出来るが、好ましくは
ウレタン系塗料またはアクリルウレタン系塗料である。

【００２２】本発明の製造方法により得られる成形体
は、優れた剛性および衝撃強度が求められる自動車部品
として好適である。また、本発明の製造方法により得ら
れる成形体は他にも各種用途に供することが可能であ
り、例えば、家電・弱電製品のハウジング等その応用範
囲は極めて広い。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。これら実施例および比較例において、塗装を施
した試験片および塗膜密着性評価方法は以下の通りであ
る。

【００２４】（１）射出成形機；住友重機械工業株式会社製型締力：１８０Ｔスクリュー：長繊維強化樹脂用深溝スクリュースクリュー径：４５ｍｍスクリューＬ／Ｄ：１２

【００２５】（２）射出成形用金型；成形体：１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍ平板。ゲート：フィルムゲート、幅１５０ｍｍ、厚み２ｍｍ、
長さ２ｍｍ

【００２６】（３）射出成形条件；シリンダー温度：２５０℃、金型温度：５０℃、スクリ
ュー回転数：３０ｒｐｍ、背圧：０ＭＰａ。

【００２７】＜樹脂成形品表面の濡れ指数の測定法＞Ｊ
ＩＳ−Ｋ６７６８（ポリエチレンおよびポリプロピレン
フィルムのぬれ試験方法）に準拠して測定した。即ちジ
ョンソン綿棒（ジョンソン・エンド・ジョンソン株式会
社発売）を、ＪＩＳ−Ｋ６７６８（４．２）に記載され
た試薬に液滴がたれない程度にたっぷり浸し、綿棒を試
験片に水平にあて、一方に移動して塗布した。その際、
塗布された液膜の幅ができるだけ広くなるようにし、そ
の面積が約６ｃｍ² になるようにした。この塗布は約
０．５秒で完了するようにした。濡れ指数の判定は、試
薬を塗布した後、２秒後の状態で行った。たとえば液膜
が破れを生じないで、２秒間以上、塗布されたときの状
態を保っていれば、濡れていることとなる。２秒以上濡
れた状態を保つ場合は、更に次に表面張力の高い試薬で
の同様の試験に進み、また逆に、２秒以内で液膜が破
れ、または全体に収縮を生じた場合は、次に表面張力の
低い試薬での同様の試験に進んだ。この操作を繰り返
し、試験片表面を正確に２秒間濡らすに最も近い試薬を
選ぶことができるまで継続し、選ばれた試薬の表面張力
（ｄｙｎ／ｃｍ）の数値を、その試験片の濡れ性（指
数）とした。

【００２８】（４）塗膜密着性（初期密着性）評価方法一般的な塗膜密着テストであるゴバン目剥離テストで塗
膜の初期密着性を評価して塗膜残率を百分率表示した。
具体的な評価方法としては、塗装した樹脂成形体表面
に、カミソリ刃にて一辺が２ｍｍのゴバン目１００ケを
刻み（縦×横＝１０×１０）、その上に２４ｍｍ巾のセ
ロテープ（登録商標）（ニチバン株式会社製）を指で圧
着したあと、その端面をつかんで一気に引き剥がした時
の残存したゴバン目を数えて残率（％）表示した。

【００２９】［比較例１］（１）成形ガラスロービング（旭グラスファイバー製、ガラス径１
６μｍ，４０００本束）を帯状に拡幅させ、拡幅させた
状態を保持して、押出機から押し出され貯留される３２
０℃の溶融プロピレン重合体中を通過させ、次いで該溶
融プロピレン重合体中で前記拡幅させた前記ガラスロー
ビングを集束させ、集束後の前記ガラスロービングをノ
ズルを通して取り出し、冷却後、９ｍｍ長さに切断する
ことによりガラス繊維を４０重量％含有する長繊維強化
樹脂ペレットを製造した。用いたプロピレン重合体はプ
ロピレン単独重合体（住友化学工業製ノーブレンＺ１０
１Ａ、ＭＦＲ＝２２ｇ／１０分、アイソタクチックペン
タッド分率＝０．９８３）９４重量部および無水マレイ
ン酸変性ポリプロピレン（住友化学工業製ノーブレンＭ
ＰＥ３３１、ＭＦＲ＝４０ｇ／１０分）６重量部からな
る混合物である。この長繊維強化樹脂ペレットを用いて
射出成形にて１５０×１５０×３ｍｍの成形品を得た。

【００３０】（２）塗装上記成形品（試験片）の表面にプライマー（三井化学株
製ユニストールＰ４０１）を５μｍの厚みとなるよう塗
布して、中塗り（日本ビーケミカル社製フレキセン１
０５）を３０μｍ塗布し、トップコート（日本ビーケミ
カル社製Ｒ３２０）を２５μｍ上塗りした。次に、焼
き付け温度１２０℃で２０分間保持して得た塗装成形品
の塗膜密着性（初期密着性）評価結果を表１に示す。

【００３１】［実施例１］比較例１（１）と同様にして
得られた樹脂成形品の表面をガストーチ（日本瓦斯株式
会社製プリンスガストーチ）の火炎にて成形品表面温度
６５０℃で５秒間火炎処理したのちに、比較例１（２）
と同様に実施して得た塗装成形品の塗膜密着性（初期密
着性）評価結果を表１に示す。

【００３２】［実施例２］火炎処理の条件を、成形品表
面温度６５０℃で１０秒間に変更した以外は実施例１と
同様に実施して得た塗装成形品の塗膜密着性（初期密着
性）評価結果を表１に示す。

【００３３】［実施例３］火炎処理の条件を、成形品表
面温度６５０℃で１５秒間に変更した以外は実施例１と
同様に実施して得た塗装成形品の塗膜密着性（初期密着
性）評価結果を表１に示す。

【００３４】［実施例４］火炎処理の条件を、成形品表
面温度６５０℃で２０秒間に変更した以外は実施例１と
同様に実施して得た塗装成形品の塗膜密着性（初期密着
性）評価結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】［比較例２］（１）成形比較例１（１）と同様にして樹脂成形品を得た。（２）塗装上記成形品の表面の表面にナイロン樹脂用アクリルウレ
タン系樹脂塗料（オリジン電気社製オリジプレートＺＮ
Ｙ）４０μｍ塗布し、焼き付け温度８０℃で３０分間保
持して得た塗装成形品の塗膜密着性（初期密着性）評価
結果を表２に示す。

【００３７】［実施例５］比較例１（１）と同様にして
得られた樹脂成形品の表面をガストーチ（日本瓦斯株式
会社製プリンスガストーチ）の火炎にて成形品表面温度
６５０℃で５秒間火炎処理したのちに、比較例２（２）
と同様に実施して得た塗装成形品の塗膜密着性（初期密
着性）評価結果を表２に示す。

【００３８】［実施例６］火炎処理の条件を、成形品表
面温度６５０℃で１０秒間に変更した以外は実施例５と
同様に実施して得た塗装成形品の塗膜密着性（初期密着
性）評価結果を表２に示す。

【００３９】［実施例７］火炎処理の条件を、成形品表
面温度６５０℃で１５秒間に変更した以外は実施例５と
同様に実施して得た塗装成形品の塗膜密着性（初期密着
性）評価結果を表２に示す。

【００４０】［実施例８］火炎処理の条件を、成形品表
面温度６５０℃で２０秒間に変更した以外は実施例５と
同様に実施して得た塗装成形品の塗膜密着性（初期密着
性）評価結果を表２に示す。

【００４１】［表２］

【００４２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、外
観の改良された繊維強化樹脂成形体の製造方法および外
観の改良された繊維強化樹脂成形体が提供される。塗装
前処理として有機溶剤で脱脂することもよく行われてい
るが、その代りに短時間火炎を当てるだけで塗膜密着性
が良くなるなど、低コスト化かつ省力化が実現される。
さらには、高価であるプライマーを使用することなく塗
装性能を向上させることもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F073 AA01 AA10 BA07 BA08 BA10 BB05 GA03 4F209 AA03 AC01 AD16 AH17 PA11 PA12 PB01 PH02 4J002 AB012 BB031 BB121 BB181 BE062 CL062 CP022 CQ022 DA026 DA086 DA116 DL006 FA046

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強化繊維を５〜７０重量％含有するオレフ
ィン系樹脂からなる成形体を成形し、その表面を火炎処
理する繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】強化繊維を５〜７０重量％含有するオレフ
ィン系樹脂からなる成形体を成形し、その表面を火炎処
理したのち、該火炎処理部に塗装する繊維強化樹脂成形
体の製造方法。
【請求項３】請求項１または２記載の製造方法により得
られる繊維強化樹脂成形体。