JP2005132016A - サンドイッチ射出成形体及びサンドイッチ射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 表皮層の厚さを３００μｍ以下としたサンドイッチ射出成形体及びサンドイッチ射出成形方法の提供を目的とする。
【解決手段】 表皮層と内部層が異なる組成物（組成）からなるサンドイッチ射出成形方法であって、まず、表皮層を形成する組成物を、第一シリンダから表皮層の厚さを形成するのに必要な量だけ射出し、続いて、０．２ｓｅｃ〜１．０ｓｅｃ後に、内部層を形成する組成物を、第二シリンダから高速で射出し、３００μｍ以下の薄い表皮層を形成する方法としてある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サンドイッチ射出成形体及びサンドイッチ射出成形方法に関し、特に、表皮層と内部層が異なる組成物からなるサンドイッチ射出成形体であって、表皮層の厚さを３００μｍ以下としたサンドイッチ射出成形体及びサンドイッチ射出成形方法に関する。

プラスチックの射出成形技術は、最も一般的な成形技術として普及している。
この成形技術には、成形品が同一材料となる場合、後加工において加飾を行なう技術も含まれる。すなわち、材料によっては、耐薬品性が劣る，耐候性が劣る，外観が悪い，塗装性等の二次加工性が劣る，表面光沢が低い，表面光沢が高い，表面に傷が付きやすい等の問題があり、アロイ，ブレンド，コンポジットなどの様々な改質が図られている。しかし、一つの特性を改良すると、これとは別の特性が犠牲になる等の課題が常に付きまとい、そのバランスを取るのに多大な労力を要していた。

そして、上記不具合を解決する技術として、二本のシリンダを用い、異なった材料を同時に成形するサンドイッチ射出成形技術がある。この技術によれば、たとえば、内部層の樹脂によって十分な機械的強度を有し、さらに、表皮層の樹脂によって有利な表面特性（塗装性，耐候性，光沢等）を有するといった、理想的な射出成形品を実用化できるものと期待されていた。
ところが、従来のサンドイッチ射出成形技術では、一般的に、表皮層の樹脂が容積の７０％以上を占め、内部層の樹脂が３０％以下となる。このため、内部層の樹脂として十分な機械的強度を有する樹脂を使用しても、実際に成形された製品は、内部層の割合が低すぎるので、製品として十分な機械的強度を備えておらず実用化でなかった。また、実用化できたとしても、極めて限定された用途においてのみ利用できるものであった。
上記事情にかんがみ、近年、サンドイッチ射出成形体の表皮層を薄くする技術について、研究開発が行なわれている。

たとえば、特許文献１には、熱可塑性樹脂のサンドイッチ成形により多層構造の成形品を得る成形方法において、（１）コア層を形成する熱可塑性樹脂を金型キャビティ内に充填する際の射出速度を３００ｍｍ／ｓｅｃ以上とし、かつ（２）該スキン層の熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、主金型温度をＴｇより低い温度で保持するとともに、かかる熱可塑性樹脂が金型のキャビティ表面およびコア表面に接触している際のキャビティ表面およびコア表面の最高温度を［Ｔｇ＋１］（℃）〜［Ｔｇ＋５０］（℃）とした成形方法が開示されている。
特開２００１−８８１６５号公報 （請求項１）

しかしながら、特許文献１に記載された成形方法によれば、表皮層の厚さをある程度薄くすることができるものの（記載された実施例の最小厚さは３４０μｍである。）、広範囲の用途に使用可能なサンドイッチ射出成形体を実用化することを目的とした場合には、表皮層を十分薄く成形できたとはいえない。

たとえば、サンドイッチ射出成形体が使用される形態の一つとして、内部層に再生した樹脂を充填し、限りある資源を有効に活用しようとしたものがある。この場合、たとえば、サンドイッチ射出成形体の厚さが２ｍｍで、表皮層の厚さが０．３４ｍｍとすると、再利用する樹脂の割合が低く、樹脂を再利用するとかえって成形体の製造コストが高くなり、せっかく回収された樹脂を再利用できなくなるといった事態が想定される。ここで、仮に、表皮層の厚さを０．３ｍｍ以下とすることが可能となれば、成形体のコストダウンを図ることができるとともに、回収された樹脂を有効利用することができる。

本発明は、上記問題を解決すべく、表皮層の厚さを３００μｍ以下としたサンドイッチ射出成形体及びサンドイッチ射出成形方法の提供を目的とする。

なお、今日では多くの樹脂が既に開発されており、これら様々な特性を有する樹脂を表皮層及び内部層に使い分けることにより、単独の組成物では実現不可能な特性を有するサンドイッチ射出成形体を提供することが可能となっている。
すなわち、一般の射出成形体とほぼ同様な成形方法で、薄い表皮層のみを好適な特性を有する樹脂組成で成形することが可能な射出成形技術が望まれており、本発明者等は、広範囲の用途に使用可能なレベルまで表皮層を薄く成形した、サンドイッチ射出成形体の開発に成功したものである。

上記目的を達成するために、本発明のサンドイッチ射出成形体は、表皮層と内部層が異なる組成物（組成）からなり、かつ、前記表皮層の厚さを３００μｍ以下とした構成としてある。特に、２００μｍ以下とすることが好ましく、１００μｍ以下とすることがより好ましい。
このようにすると、表皮層の使用量を低減でき、内部層の使用量を増加することができるので、技術的又は経済的な観点から実現できなかった広範囲の用途に、サンドイッチ射出成形体を使用することができる。さらに、たとえば、表皮層に高価な樹脂（カーボンナノチューブ入りＰＰ等）を使用する場合には、その使用量を低減でき製造原価のコストダウンを図ることができる。また、内部層に廉価な樹脂（再生樹脂等）を使用する場合には、その使用量を増やすことができ、資源の再利用を図ることができる。
なお、組成物は、一般に混合物と同義に取られるが、本出願における「組成物」とは、樹脂単独の場合も包含する概念である。

また、本発明のサンドイッチ射出成形体は、前記サンドイッチ射出成形体の厚さを２ｍｍ〜４ｍｍとした構成としてある。
薄肉成形品では、内部層が表皮層を破ることなく、３００μｍ以下の表皮層を形成することは難しいが、本発明においては、従来技術では困難な２ｍｍ〜４ｍｍ以下の厚さを有する成形品においても、表皮層が３００μｍ以下のサンドイッチ成形品とすることができる。

また、本発明のサンドイッチ射出成形体は、前記表皮層と内部層を形成する組成物を同一系の樹脂としてある。
このようにすると、表皮層と内部層が良好に接合され、表皮層が剥離するといった不具合を防止することができる。

また、本発明のサンドイッチ射出成形体は、前記表皮層を形成する組成物と前記内部層を形成する組成物を、非相溶性の樹脂の組合せとしてある。
このようにすると、射出成形時において、表皮層と内部層に該当する樹脂が混和しないので、たとえば、表皮層にＰＭＭＡを用い、内部層にＰＣを用いた場合でも、表皮層と内部層が混ざり合うといった不具合を防止することができ、透明性を維持できる。

また、本発明のサンドイッチ射出成形体は、前記表皮層又は前記内部層のいずれかをオレフィン系樹脂としてある。
このようにすると、合成樹脂原料として一般的に使用されるエチレンやプロピレン等を使用することができ、広範囲の用途に対応することができる。

上記目的を達成するために、本発明のサンドイッチ射出成形方法は、表皮層と内部層が異なる組成物（組成）からなるサンドイッチ射出成形方法であって、まず、前記表皮層を形成する組成物を、第一シリンダから前記表皮層の厚さを形成するのに必要な量だけ射出し、次に、前記内部層を形成する組成物を、第二シリンダから高速で射出し、３００μｍ以下の薄い前記表皮層を形成する方法としてある。
このように、表皮層を形成する組成物を、第一シリンダから表皮層の厚さを形成するのに必要な量だけ射出しておくことにより、表皮層の厚さを精度よく制御することができる。

また、本発明のサンドイッチ射出成形方法は、前記表皮層を形成する組成物を射出した後、０．２ｓｅｃ〜１．０ｓｅｃ後に、前記内部層を形成する組成物を射出する方法としてある。
このようにすると、金型内に射出された表皮層を形成する組成物は、ほとんど冷却されることなく均一な温度を維持したまま、高速で射出される内部層を形成する組成物によって押されて延ばされるので、均一な厚さの表皮層を成形することができる。

また、本発明のサンドイッチ射出成形方法は、射出成形時の温度における前記内部層を形成する組成物の粘度を、前記表皮層を形成する組成物の粘度より大きくしてある。
このようにすると、成形体の形状が凹凸や角部を有していても、表皮層が良好に形成され、内部層が露出するといった不具合を防止することができる。

また、本発明のサンドイッチ射出成形方法は、前記表皮層を形成する組成物又は前記内部層を形成する組成物が結晶性樹脂のとき、金型温度を結晶化温度以下に設定し、また、前記表皮層を形成する組成物又は前記内部層を形成する組成物が非晶性樹脂のとき、前記金型温度をＴｇ温度以下に設定し、好ましくは、２０℃〜９０℃に設定した方法としてある。
このようにすると、冷却効果を高めることができ、生産サイクルが短くなり生産性を向上させることができる。

また、本発明のサンドイッチ射出成形方法は、前記内部層を形成する組成物を、第二シリンダから高速で射出するにあたり、射出速度を９００ｍｍ／ｓｅｃ以上とした方法としてある。特に、１０００ｍｍ／ｓｅｃ以上とすることが好ましい。
このようにすると、表皮層を形成する組成物が金型キャビティ内で瞬間的に延ばされるので、より薄い表皮層を成形することができる。

本発明におけるサンドイッチ射出成形体によれば、表皮層の使用量を低減でき、内部層の使用量を増加することができるので、技術的又は経済的な観点から実現できなかった広範囲の用途に、サンドイッチ射出成形体を使用することができる。
また、本発明におけるサンドイッチ射出成形方法によれば、表皮層の厚さを精度よく制御することができるとともに、３００μｍ以下の薄い表皮層を形成することができる。

[サンドイッチ射出成形体]
図１は、本発明にかかるサンドイッチ射出成形体の概略図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）はＡ−Ａ断面における拡大図を示している。
同図において、サンドイッチ射出成形体１は、サンドイッチ射出成形された棒状の試験片としてあり、異なる組成物（組成）である表皮層２と内部層３とからなっており、表皮層２の厚さを約３００μｍ以下とした構成としてある。
なお、サンドイッチ射出成形体１は、上記形状に限定されるものではなく、様々な形状とすることができる。

ここで、好ましくは、表皮層２の厚さを約２００μｍ以下、より好ましくは、約１００μｍ以下とするとよい。このようにすると、たとえば、表皮層２を形成する組成物として、数μｍの厚さがあればその性能を発揮できかつ高価な樹脂（たとえば、カーボンナノチューブ入りＰＰ等）を使用する場合に、その使用量を低減するほど製造原価を低減することができる。
また、表皮層２の厚さの下限は、特に規定されないが、通常、表皮層２の代わりに内部層３が露出し始める厚さに対して、所定の安全率を乗じた厚さが設定される。なお、用途によっては、あまりに表皮層が薄いと、その耐久性がなくなったり、外部からの衝撃で簡単に、内部層が露出して外観が悪化するおそれがあるので、このような場合には、表皮層の厚さを３０μｍ以上とするのが好ましい。

また、サンドイッチ射出成形体１の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは、約２ｍｍ以上かつ約４ｍｍ以下とするとよい。この理由は、サンドイッチ射出成形体１の厚さを約２ｍｍ未満とすると、相対的に内部層３が厚くなり、サンドイッチ射出成形体１の形状によっては、均一に表皮層２を形成することが困難となる場合が想定されるからである。また、サンドイッチ射出成形体１の厚さが約４ｍｍを超えると、相対的に内部層３が薄くなり、サンドイッチ射出成形体１の形状によっては、３００μｍ以下の表皮層２を形成することが困難となる場合が想定されるからである。すなわち、約２ｍｍ以上かつ約４ｍｍ以下とすることにより、本発明にかかるサンドイッチ射出成形の技術を効果的に利用することができる。

表皮層２を形成する組成物及び内部層３を形成する組成物として、一般的に、熱可塑性樹脂が使用される。
使用される熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリスチレン樹脂，ポリアクリルスチレン樹脂，ＡＢＳ樹脂等に代表される汎用プラスチックスや、ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリアセタール樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリアルキレンテレフタレート樹脂，ポリアミド樹脂等に代表されるエンジニアリングプラスチックスや、ポリエーテルエーテルケトン，ポリエーテルイミド，ポリサルフォン，ポリエーテルサルフォン，ポリフェニレンサルファイドなどのスーパーエンジニアリングプラスチックスと呼ばれるものや、スチレン系熱可塑性エラストマー，オレフィン系熱可塑性エラストマー，ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。

また、好ましくは、表皮層２と内部層３を形成する組成物を同一系の樹脂とするとよい。ここで、同一系の樹脂としては、主要構成単位が共通するものであり、表皮層／内部層の組合せを例示すると、顔料入りＰＥＴ／リサイクルＰＥＴ，ホモポリプロピレン／プロピレン・エチレンブロック共重合体，ナイロン／ガラス繊維強化ナイロン，ＰＣ／ガラス繊維強化ＰＣ，ポリアミド／ガラス繊維強化ポリアミド，ＡＢＳ／ＰＳ，ＳＰＳ／ＰＳ等を挙げることができる。
このようにすると、表皮層２と内部層３が良好に接合され、表皮層２が剥離するといった不具合を防止することができる。

また、好ましくは、表皮層２を形成する組成物と内部層３を形成する組成物を、非相溶性の樹脂とするとよい。ここで、非相溶性の樹脂として、表皮層／内部層の組合せを例示すると、ナイロン／ポリプロピレン，アクリル樹脂／ポリカーボネート等を挙げることができ、これらの組合せのように、樹脂種が異なるものどうしの組合せの殆どは、このケースに該当する。
このようにすると、射出成形時において、表皮層と内部層に該当する樹脂が混和しないので、表皮層と内部層が混ざり合うといった不具合を防止することができる。

さらに、好ましくは、表皮層２と内部層３に用いる樹脂の組合せを、非相溶性の樹脂で、かついずれか一方をオレフィン系樹脂とするとよい。具体的な組合せとしては、表皮層−内部層で、高密度ポリエチレン−ポリプロピレン，ホモポリプロピレン−ナイロン，高密度ポリエチレン−ナイロン又はＥＶＡ，ＥＰＲ−ＰＰ，ＡＢＳ−ＰＰ，ナイロン−ポリアミド等を挙げることができる。
このようにすると、合成樹脂原料として一般的に使用されるポリエチレンやポリプロピレン等を使用することができ、広範囲の用途に対応することができる。

上述したように、本発明にかかるサンドイッチ射出成形体１によれば、バージン材のように外観を綺麗にする，表面硬度を向上させる，導電性を付与する等の機能を成形品に持たせる表皮層２を薄く形成することにより、その使用量を低減でき、また、充填材等を含み強度はあるが外観が良くない材料，リサイクル材等を用いることが可能な内部層３の使用量を増加することができるので、技術的又は経済的な観点から実現できなかった広範囲の用途に、サンドイッチ射出成形体１を使用することができる。

また、サンドイッチ射出成形体１は、表皮層２と内部層３の組合せにより、様々な特性を有する射出成形体とすることができる。
たとえば、表皮層２に表面硬度の高いホモＰＰを使用し、内部層３に高衝撃ブロックＰＰを使用することにより、表面に傷が付きにくく、かつ、衝撃強度に優れたＰＰ製品となる。
また、表皮層２に耐候剤入りＰＰを使用し、内部層３に一般的なＰＰを使用することにより、少量の耐候剤で耐候性を維持できるＰＰ製品となる。
さらに、表皮層２にホモＰＰを使用し、内部層３にＧＦＰＰを使用することにより、ガラス繊維（ＧＦ）の浮きのない外観も良好で、強度の高いＧＦＰＰ製品となる。
また、表皮層２にカーボンナノチューブ入りＰＰを使用し、内部層３に一般的なＰＰを使用することにより、高価なカーボンナノチューブの量を全体で大幅に削減しながら、優れた導電性を発揮するＰＰ製品となる。

[サンドイッチ射出成形方法]
本実施形態のサンドイッチ射出成形方法は、表皮層と内部層が異なる組成物（組成）からなるサンドイッチ射出成形方法であって、まず、表皮層を形成する組成物を、第一シリンダから表皮層の厚さを形成するのに必要な量だけ金型内に射出する。
ここで、サンドイッチ射出成形方法とは、金型内に表皮層を成形する第一組成物と内部層を成形する第二組成物を射出して、表皮層及び内部層からなる層構造を成形する方法をいう。
また、サンドイッチ射出成形方法における第一組成物と第二組成物の射出方法としては、第一組成物と第二組成物の逐次射出，同時射出及び逐次射出と同時射出の組み合わせ射出の三つの射出パターンがあるが、本実施形態では、第一組成物をまず金型内に射出する。

この第一組成物は、第一シリンダから合流ノズルを介して、表皮層の厚さを形成するのに必要な量だけ金型内に射出される。この量は、成形体の大きさ，形状及び表皮層の厚さ等に応じて設定される。このように、第一組成物を、第一シリンダから表皮層の厚さを形成するのに必要な量だけ射出することにより、表皮層の厚さを精度よく制御することができる。
また、本実施形態では、第一組成物は、金型内のゲート部付近に射出されるが、金型に第一組成物を一時的に溜めておく貯留室（図示せず）を設けて、この貯留室に第一組成物を射出してもよい。
なお、本実施形態では、第一シリンダにて第一組成物を射出し、第二シリンダにて第二組成物を射出しているが、このように複数のシリンダを使用する方法に限定されるものではなく、たとえば、可動マンドレルやホットランナー内の切り替えバルブ等を用いることにより一本のシリンダで第一組成物及び第二組成物を射出することも可能である。
また、複数のシリンダを使用する場合、合流ノズルを用いて合流させる代わりに、金型内のゲート部等で合流させることも可能である。

次に、内部層に該当する第二組成物を、第二シリンダから高速で射出し、約３００μｍ以下の薄い表皮層を形成する。
ここで、好ましくは、第一組成物を射出した後、約０．２ｓｅｃ〜約１．０ｓｅｃ後に、第二シリンダから第二組成物を射出するとよい。このような射出タイミングを設定することにより、金型内に射出された第一組成物は、金型と接触した微小部分が冷え始めるものの、その他の大部分は、冷却されずにほぼ均一に射出された状態を維持できるので、より薄くかつ厚さが均一な表皮層を成形することができる。

また、第二組成物を射出する射出速度は、約９００ｍｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは、約１０００ｍｍ／ｓｅｃ以上とするとよい。この射出速度は、先に射出された第一組成物の冷却速度との関係により決定されるものと考えられる。すなわち、金型に触れて冷却される第一組成物の冷却速度と、冷却されつつある第一組成物を押し延ばすように金型内に押し込まれる第二組成物の射出速度の関係により、第一組成物をどれだけ薄く延ばせるかが決定される。したがって、表皮層の厚さを制御するには、表皮層が厚くならないように、かつ、途中で切れて内部層が露出しないように、両速度を管理する必要があるが、第二組成物を射出する射出速度を制御する方が、冷却速度を制御するより精度よくかつ容易に制御することができる。
第二組成物を射出する射出速度を、約９００ｍｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは、約１０００ｍｍ／ｓｅｃ以上とする理由は、後述する実施例に示すように、高速射出することにより、表皮層を従来技術では実現できなかったレベルまで薄く成形することができたからである。なお、射出機のスクリュウ径は、２０ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下である。

また、射出成形時の温度における第二組成物の粘度を、第一組成物の粘度より大きくするとよい。このようにすると、第二組成物が射出される過程で、流動しやすい第一組成物が第二組成物より先に金型に触れるので、成形体の形状が凹凸や角部を有していても、表皮層が良好に形成され、内部層が露出するといった不具合を防止することができる。

また、好ましくは、第一組成物又は第二組成物が結晶性樹脂のとき、金型温度を結晶化温度以下に設定するとよい。また、第一組成物又は第二組成物が非晶性樹脂のとき、金型温度をＴｇ温度以下に設定するとよい。このようにすることにより、突き出し時の変形を防止するとともに、成形サイクルを短縮することができる。
さらに、好ましくは、金型温度を約２０℃以上かつ約９０℃以下に設定するとよく、このようにすると、射出された第一組成物及び第二組成物が冷却されやすくなり、生産サイクルを短くでき生産性を向上させることができる。
なお、第一組成物及び第二組成物としては、サンドイッチ射出成形体の実施形態において説明した熱可塑性樹脂を使用することができる。

このように、本発明にかかるサンドイッチ射出成形方法によれば、表皮層の厚さを精度よく制御することができるとともに、約３００μｍ以下の薄い表皮層を形成することができる。
次に、本発明にかかるサンドイッチ射出成形方法を用いた実施例について説明する。

［実施例１］
射出成形機として、高速射出が可能なシリンダ内径約３０ｍｍの二色成形機を用いた。また、金型として、約１８０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの短冊状金型（図１参照）を用い、金型温度は約３０℃とした。
第一シリンダには、表皮層を形成する樹脂として、硬度の高い高結晶のホモＰＰ（ＭＩ＝３０）を供給し、また、第二シリンダには、内部層（コア層）を形成する樹脂として、黒に着色した高衝撃のブロックＰＰ（ＭＩ＝３）を供給した。
なお、シリンダ温度は、いずれも約２００℃とした。

初めに、第一シリンダより第一樹脂をキャビティ容積の９％程度、射出速度約１００ｍｍ／ｓｅｃで射出した。続いて、約０．５秒後に第二シリンダより第二樹脂を射出速度約１０００ｍｍ／ｓｅｃで射出成形し、キャビティ内を樹脂で充満させた。冷却固化後、これを取り出し評価を実施した。
断面を切り出し表皮層（樹脂Ｂ）の厚さを測定した結果、約１２０μｍと非常に薄い厚さであった。また、成形品の鉛筆硬度はＨＢであった。ロックウェル硬度（Ｒスケール）は約１０６であった。また、切り出し試験片のアイゾット衝撃強度（ノッチ付き）は、約６３ＫＪ／ｍ^２であった。
なお、参考例として、樹脂Ａのみを成形した成形品の鉛筆硬度はＨＢ，ロックウェル硬度は約１０７であり、アイゾット衝撃強度は、約１．５ＫＪ／ｍ^２であった。
また、樹脂Ｂのみを成形した成形品の鉛筆硬度は３Ｂ，ロックウェル硬度は約６１であり、アイゾット衝撃強度は、約６９ＫＪ／ｍ^２であった。

［比較例１］
上記実施例１において、第二シリンダより第二樹脂を射出速度約１００ｍｍ／ｓｅｃで射出成形した。なお、その他の条件は、実施例１と同様とした。
得られた成形品は、ゲート部付近は第一樹脂が表面に存在したが、中央部より先は表面も内部も第二樹脂になっており、目的とする成形体を得ることができなかった。しかも、ゲート部付近の表皮層の厚さは、約５００μｍ程度であった。

［比較例２］
実施例１において、第一シリンダよりキャビティ容積の約７０％の第一樹脂を、射出速度約１００ｍｍ／ｓｅｃで射出した。続いて、約０．５秒後に第二シリンダより第二樹脂を射出速度約１００ｍｍ／ｓｅｃで射出成形し、キャビティ内を樹脂で充満させた。冷却固化後、これを取り出し、評価を実施した。なお、その他の条件は、実施例１と同様とした。
断面を切り出し表皮層（第一樹脂）の厚さを測定した結果、約１０００μｍであった。また、成形品の鉛筆硬度はＨＢであった。ロックウェル硬度（Ｒスケール）は約１０６であった。また、切り出し試験片のアイゾット衝撃強度（ノッチ付き）は、約２．３ＫＪ／ｍ^２であった。

［比較例３］
実施例１において、第一シリンダより樹脂を射出した後、約４秒後に第二シリンダより樹脂の射出を開始した。なお、その他の条件は、実施例１と同様とした。
得られた成形品は、ゲート部付近は第一樹脂が表面に存在したが、中央部より先は表面も内部も第二樹脂になっており、目的とする成形体を得ることができなかった。しかも、ゲート部付近の表皮層の厚さは、約１２００μｍ程度であった。

上記実施例１では、表面のロックウェル硬度（Ｒスケール）を約１０６に維持し、かつ、アイゾット衝撃強度（ノッチ付き）を約６３ＫＪ／ｍ^２に維持することができ、ほぼ理想的なサンドイッチ射出成形体を得ることができた。
また、比較例１，２，３より、射出速度，第一樹脂の量及び第二樹脂の射出タイミングが重要であり、これらの条件を好適に設定する必要があることが確認できた。

［実施例２］
射出成形機として、高速射出が可能なシリンダ内径約３０ｍｍの二色成形機を用いた。また、金型として、約１８０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの短冊状金型（図１参照）を用い、金型温度は約６０℃とした。
第一シリンダには、表皮層を形成する樹脂として、硬度の高い高結晶のホモＰＰを供給し、また、第二シリンダには、内部層（コア層）を形成する樹脂として、黒に着色したＧＦＰＰ（ＧＦ量３０％）（ＭＩ＝８）を供給した。
なお、シリンダ温度は、いずれも約２２０℃とした。

初めに、第一シリンダよりキャビティ容積の約７％の第一樹脂を、射出速度約１００ｍｍ／ｓｅｃで射出した。続いて、約０．３秒後に第二シリンダより第二樹脂を射出速度約１５００ｍｍ／ｓｅｃで射出成形し、キャビティ内を樹脂で充満させた。冷却固化後、これを取り出し評価を実施した。
断面を切り出し表皮層（第一樹脂）の厚さを測定した結果、約９０μｍと非常に薄い厚さであった。また、得られた成形品の表面は、ＧＦによる外観荒れの全くない良好な製品外観を示した。また、切り出し試験片の曲げ強度は、約１６１ＭＰａであった。
なお、参考例として、第一樹脂のみを成形した成形品は、外観荒れの全くない良好な製品外観を示した。ただし、切り出し試験片の曲げ強度は、約６２ＭＰａであった。
また、第二樹脂のみを成形した成形品は、ＧＦによる表面荒れ，光沢むらのある外観であった。また、切り出し試験片の曲げ強度は、約１６８ＭＰａであった。

［比較例４］
実施例２において、第一シリンダよりキャビティ容積の約６０％の第一樹脂を、射出速度約１００ｍｍ／ｓｅｃで射出した。続いて、約０．５秒後に第二シリンダより第二樹脂を射出速度約３００ｍｍ／ｓｅｃで射出成形し、キャビティ内を樹脂で充満させた。冷却固化後、これを取り出し、評価を実施した。なお、その他の条件は、実施例２と同様とした。
断面を切り出し表面層の厚さを測定した結果、約９００μｍであった。得られた成形品の表面は、ＧＦによる外観荒れの全くない良好な製品外観を示した。ただし、切り出し試験片の曲げ強度は、約８９ＭＰａと低い値であった。

上記実施例２では、表皮層を約９０μｍと非常に薄い厚さに成形でき、得られた成形品は、表面が良好な製品外観を示すとともに、切り出し試験片の曲げ強度を、約１６１ＭＰａに維持することができた。
一方、比較例４では、成形品の表面が良好な製品外観を示したものの、内部層が薄く成形されたために、曲げ強度を使用可能なレベルに維持することができなかった。

［実施例３］
実施例１において、表皮層を形成する第一樹脂を、カーボン繊維を約１０Ｗｔ％充填した強化ＰＰ（ＭＩ＝３０）、内部層を形成する第二樹脂をＰＰ（ＭＩ＝１０）に変更し、また、第二シリンダの射出速度を約１２００ｍｍ／ｓｅｃとした。なお、その他の条件は、実施例１と同様とした。
得られた表皮層の厚さは、約１１０μｍと薄いものであった。また、得られた成形品の表面固有抵抗を測定した結果、約５．３×１０^３と良好な導電性を示した。
なお、参考例として、カーボン繊維を約５Ｗｔ％充填した強化ＰＰのみで、同様な試験片を作成し、その表面固有抵抗を測定した。その結果は、約６．７×１０^１３であった。
すなわち、実施例３における成形品は、成形品全体に占めるカーボン繊維の量は、約０．９ｗｔ％であり、参考例と比較すると、カーボン繊維が大幅に少ないにもかかわらず、導電性を大幅に向上させることができた。

［実施例４］
実施例１において、表皮層を形成する第一樹脂を、ＰＡアロイ（ＰＡ６／マレイン化ＰＰ／ＰＰ＝７５／５／２０）に代え、また、内部層を形成する第二樹脂をＰＰバンパーのリサイクル材を用いた。
第一シリンダの温度を約２５０℃に、第二シリンダの温度を約２００℃に設定した。また、金型温度は約７０℃に設定した。第一シリンダより、表皮層を形成する樹脂を射出した後、約０．７秒後に第二のシリンダよりバンパーリサイクル材を射出速度約１２００ｍｍ／ｓｅｃで射出した。なお、その他の条件は、実施例１と同様とした。

表面層の厚さは、約１００μｍと薄いものであった。また、成形品の表面外観は、塗装膜の残渣によるぶつなどのない滑らかな表面であった。また、表面硬度は、ロックウェル硬度（Ｒスケール）で約１０２と高い値を示した。
なお、参考例として、内部層に用いたＰＰバンパー材のみを成形した成形品は、表面硬度が約５８と著しく低いものであった。

［実施例５］
実施例１において、内部層を形成する第二樹脂に、化学発泡剤を加えて射出成形した。なお、その他の条件は、実施例１と同様とした。
得られた表皮層の厚さは、約１１０μｍと薄いものであった。また、内部層には発泡した空孔が存在し、発泡機能を損なうことなく成形することができた。
なお、参考として、第二樹脂のみで成形した成形品は、表面にシルバーが発生し劣悪であった。

以上、本発明のサンドイッチ射出成形体及びサンドイッチ射出成形方法について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るサンドイッチ射出成形体及びサンドイッチ射出成形方法は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、サンドイッチ射出成形体は、第一組成物からなる表皮層と、第二組成物からなる内部層からなる構成に限定されるものではなく、たとえば、第三組成物からなる中間層を有する多層構造体とすることも可能である。

本発明のサンドイッチ射出成形体及びサンドイッチ射出成形方法は、表皮層の厚さを約３００μｍ以下としたサンドイッチ射出成形体及びサンドイッチ射出成形方法として説明してあるが、この用途に限定されるものではなく、たとえば、表皮層の厚さを約３００μｍ以下としたサンドイッチ射出成形体を成形する射出成形機としても、本発明を適用することが可能である。

本発明にかかるサンドイッチ射出成形体の概略図であり、は平面図を、はＡ−Ａ断面における拡大図を示している。

符号の説明

１ サンドイッチ射出成形体
２ 表皮層
３ 内部層

Claims (10)

1. 表皮層と内部層が異なる組成物（組成）からなり、かつ、前記表皮層の厚さを３００μｍ以下としたことを特徴とするサンドイッチ射出成形体。
2. 前記サンドイッチ射出成形体の厚さを２ｍｍ〜４ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載のサンドイッチ射出成形体。
3. 前記表皮層と内部層を形成する組成物を同一系の樹脂としたことを特徴とする請求項１又は２記載のサンドイッチ射出成形体。
4. 前記表皮層を形成する組成物と前記内部層を形成する組成物を、非相溶性の樹脂の組合せとしたことを特徴とする請求項１又は２記載のサンドイッチ射出成形体。
5. 前記表皮層又は前記内部層を形成する組成物のいずれかを、オレフィン系樹脂としたことを特徴とする請求項４記載のサンドイッチ射出成形体。
6. 表皮層と内部層が異なる組成物からなるサンドイッチ射出成形方法であって、
   まず、前記表皮層を形成する組成物を、第一シリンダから前記表皮層の厚さを形成するのに必要な量だけ射出し、
   次に、前記内部層を形成する組成物を、第二シリンダから高速で射出し、３００μｍ以下の薄い前記表皮層を形成することを特徴とするサンドイッチ射出成形方法。
7. 前記表皮層を形成する組成物を射出した後、０．２ｓｅｃ〜１．０ｓｅｃ後に、前記内部層を形成する組成物を射出することを特徴とする請求項６記載のサンドイッチ射出成形方法。
8. 射出成形時の温度における前記内部層を形成する組成物の粘度を、前記表皮層を形成する組成物の粘度より大きくしたことを特徴とする請求項６又は７記載のサンドイッチ射出成形方法。
9. 前記表皮層を形成する組成物又は前記内部層を形成する組成物が結晶性樹脂のとき、金型温度を結晶化温度以下に設定し、また、前記表皮層を形成する組成物又は前記内部層を形成する組成物が非晶性樹脂のとき、前記金型温度をＴｇ温度以下に設定し、好ましくは、２０℃〜９０℃に設定したことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のサンドイッチ射出成形方法。
10. 前記内部層を形成する組成物を、第二シリンダから高速で射出するにあたり、射出速度を９００ｍｍ／ｓｅｃ以上としたことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のサンドイッチ射出成形方法。

Images