JP2009167318A - 成形体、その塗装製品及びその塗膜のボイド防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高剛性でありかつ寸法安定性に優れながら表面が平滑である成形体、高剛性でありかつ寸法安定性に優れながら塗膜のボイドによる欠陥がない塗装製品及びその塗膜のボイドを防止する方法を提供する。
【解決手段】成形体と成形体の表面を塗装した塗膜とを有する塗装製品（１０）であって、成形体は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．５％以下の熱可塑性樹脂と酸変性ポリオレフィンとの混合物中に長さ方向と直交する断面における最短径に対する最長径の比である異形比が１．５〜５である異形断面を有するガラス繊維１０〜７０質量％が分散しているこを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形体、その成形体を塗装した塗装製品及びその塗膜のボイド防止方法に関するものである。

従来、高剛性の塗装樹脂製品の成形体には、長さ方向と直交する断面の形状が略円形である繊維状の補強材を混合した樹脂が用いられている。このような補強材は、異方性が大きいことから、剛性を高くするために配合量を多くすると成形体に変形が生じることがあった。具体的には、成形時の樹脂の流動方向と流動方向と直交する方向とでは、収縮率に差が生じ、反りや捩れが生じていた。そのため、このような成形体は寸法安定性が劣るものとなっていた。

一方、ポリアミド樹脂等のエンジニアリングプラスチックに長さ方向と直交する断面の形状が円形でなく異方性を小さくした繊維状の補強材を混合した成形体が提案されている（特許文献１〜４）。しかし、ポリアミド樹脂は吸水することにより剛性が低下することから、反り等が生じていた。そのため、このような成形体も寸法安定性が劣るものとなっていた。
特開２００７−１８７２６０号公報 特開２００７−１６８４８２号公報 特開２００６−３１６０７９号公報 特開平８−２０６９４号公報

また、ポリプロピレン等の吸水率の低い樹脂に、長さ方向と直交する断面の形状が円形でない繊維状の補強材を混合したものを成形体に用いると、成形体の剛性及び寸法安定性は向上するものの、図４、５に示すように、表層近くにある補強材の周りに樹脂が未充填となっている凹陥部が生じていた。そのため、成形体の表面に塗装を行うと、塗膜にボイド（気孔）が生じ、製品としては用いることができなかった。

そこで、本発明は、高剛性でありかつ寸法安定性に優れながら表面が平滑である成形体、高剛性でありかつ寸法安定性に優れながらボイドによる塗膜の欠陥がない塗装製品及びその塗膜のボイドを防止する方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の成形体は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．５％以下の熱可塑性樹脂と酸変性ポリオレフィンとの混合物中に長さ方向と直交する断面における最短径に対する最長径の比である異形比が１．５〜５である異形断面を有する繊維状補強材が分散しているこを特徴としている。

上記目的を達成するために、本発明の塗装製品は、上記成形体と該成形体の表面を塗装した塗膜とを有するものである。

上記目的を達成するために、本発明のボイド防止方法は、繊維状補強材が分散している樹脂からなる成形体と該成形体の表面を塗装した塗膜とを有する塗装製品の該塗膜のボイド防止方法であって、前記繊維状補強材は、長さ方向と直交する断面における最短径に対する最長径の比である異形比が１．５〜５である異形断面を有し、前記樹脂は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．５％以下の熱可塑性樹脂に前記繊維状補強材により前記成形体の表面に凹陥部が生じるのを防止するための酸変性ポリオレフィンを混合したものであり、前記樹脂を用いて成形体を成形し、該成形体の表面を塗装することを特徴としている。

本発明における各要素の態様を以下に例示する。

１．熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．５％（質量％）を超えると吸水により剛性が低下し、成形体に反り等の変形が生じる。
熱可塑性樹脂としては、特に限定はされないが、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、ポリアミド６Ｔ樹脂（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ樹脂（ＰＡ９Ｔ）、ポリメタキシリレンアジパミド樹脂（ＰＡ−ＭＸＤ６）等の芳香族ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（変性ＰＰＥ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）とアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）とのポリマーアロイ（ＰＣ／ＡＢＳ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）とポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）とのポリマーアロイ（ＰＣ／ＰＥＴ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）とポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）とのポリマーアロイ（ＰＣ／ＰＢＴ）等が例示できる。
成形体中における熱可塑性樹脂の含有率は、特に限定はされないが、２５〜８９質量％であることが好ましく、より好ましくは、３７〜８７質量％である。

２．繊維状補強材
繊維状補強材は、長さ方向と直交する断面における最短径に対する最長径の比（長さの比）である異形比が１．５未満では、異方性が大きくなり成形体に反り等の変形が生じる。一方、５を越えると補強材（ガラス繊維を用いた場合はガラス）浮きなどにより、成形体の表面外観が低下するおそれがある。より好ましくは、２〜４である。
異形断面の形状としては、特に限定はされないが、まゆ形、ひょうたん形、楕円形、長円形、長方形、菱形等が例示できる。
太さとしては、特に限定はされないが、断面の最短径の長さで３〜１０μｍであることが好ましい。
繊維長としては、特に限定はされないが、１００〜７００μｍであることが好ましい。
繊維状補強材としては、特に限定はされないが、ガラス繊維、炭素繊維、バサルト繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維等が例示でき、ガラス繊維が好ましい。
また、樹脂との親和性を高めるため表面処理が施されていてもよいし、施されていなくてもよい。
成形体中の繊維状補強材の含有率としては、特に限定はされないが、１０〜７０質量％であることが好ましい、含有率が１０質量％未満では、成形体の剛性があまり高いものとならない。一方、７０質量％を越えると流動性が低下し、成形できないからである。

３．酸変性ポリオレフィン
酸変性ポリオレフィンとしては、特に限定はされないが、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン等の無水マレイン酸変性ポリオレフィン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体等が例示できる。
成形体中における酸変性ポリオレフィンの含有率は、特に限定はされないが、０．３〜１５質量％であることが好ましい。０．３質量％未満では、繊維状補強材により生じる成形体の表面の凹陥を防止することができず、１５質量％を超えると、成形時に金型に成形体が貼りつくなどし、射出成形性が悪くなる。より好ましくは、１〜１０質量％である。

４．その他の添加剤
熱可塑性樹脂と酸変性ポリオレフィンとの混合物は、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、光安定剤、滑剤、可塑剤、着色剤、分散剤、難燃剤等の添加剤やタルク、マイカ、炭酸カルシウム、ガラスフレーク等の充填剤を含有していてもよい。

５．塗膜
塗膜となる塗料としては、特に限定はされないが、アクリル系塗料、ウレタン系塗料、エポキシ系塗料等が例示できる。

６．成形体の製造方法
成形体の製造方法としては、特に限定はされないが、加圧式ニーダ、バンバリーミキサー等を用いたバッチ式や二軸押出機等を用いた連続式で原料成分（樹脂、繊維状補強材等）を予め混練したものを用いて成形してもよいし、直接各原料成分を射出成形機等の成形機に計量・投入し、成形してもよい。
また、成形方法としては、特に限定はされないが、射出成形、押出成形、ブロー成形、プレス成形等の樹脂の成形に用いる方法が例示できる。

７．塗装方法
塗膜を得るための塗装方法としては、特に限定はされないが、エアースプレー塗装、エアーレススプレー塗装、シャワーコート塗装、ロールコーター塗装等が例示できる。

８．成形体又は塗装製品の用途
塗装製品の用途としては、特に限定はされないが、意匠性が要求され、かつ、高剛性及び高い寸法精度が要求される携帯電話の筐体等の電子機器筐体、意匠性が要求され、かつ、高剛性及び高い寸法精度が要求されるカップホルダー、ラゲッジガーニッシュ、ホイルキャップ等の自動車の内外装製品等が例示できる。

本発明によれば、高剛性でありかつ寸法安定性に優れながら表面が平滑である成形体、高剛性でありかつ寸法安定性に優れながらボイドによる塗膜の欠陥がない塗装製品及びその塗膜のボイドを防止する方法を提供することができる。

成形体と成形体の表面を塗装した塗膜とを有する塗装製品であって、
成形体は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．５％以下の熱可塑性樹脂と酸変性ポリオレフィンとの混合物中に長さ方向と直交する断面における最短径に対する最長径の比である異形比が１．５〜５である異形断面を有するガラス繊維１０〜７０質量％が分散しているこを特徴とする塗装製品。

図１に示すように、本発明の塗装製品は、次の表１に示す本発明の実施例の成形体の表面に塗装された塗膜を有するホイールキャップ１０である。

本発明の成形体の実施例（８種類、表１）又は比較例（７種類、表２）の配合並びに物性及び評価を表１、２に示す。また、図２、３は実施例２、図４、５は比較例７の成形体（表面外観用の試験片）の表面の顕微鏡写真である。
配合欄の単位は、質量％である。

実施例又は比較例に用いた原料成分を以下に示す。
ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．０３％である日本ポリプロ社の商品名「ＢＣ０６Ｃ」を用いた。
ＰＣ／ＡＢＳ（ポリカーボネート樹脂とアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体とのポリマーアロイ）は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．２％であるテクノポリマー社の商品名「ＣＫ２０」を用いた。
ＰＡ６（ポリアミド６樹脂）は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が２．５％である東レ社の商品名「ＣＭ１０１７」を用いた。

酸変性ポリオレフィンである無水マレイン酸変性ポリオレフィンは、三井化学社の商品名「ＳＥ８００」を用いた。

ガラス繊維１は、異形比が４である日東紡績社の商品名「ＣＳＧ ３ＰＡ−８２０」を用いた。
ガラス繊維２は、異形比が１（円形断面）であるセントラル硝子社の商品名「ＥＣＳ０３−６１０Ｗ」を用いた。

各試料は、表１又は２に示す配合で混合後、３５ｍｍφの二軸押出機を用い、ＰＰは２３０℃、ＰＣ／ＡＢＳは２７０℃、ＰＡ６は２６０℃の条件で混練し、ペレット状にした。
このペレット状のものを射出成形機を用い、シリンダー設定温度をＰＰは２３０℃、ＰＣ／ＡＢＳは２７０℃、ＰＡ６は２６０℃の条件で射出成形し、成形体及び各測定・評価用の試験片を作成した。

各試料の物性測定及び評価を次のようにして行った。

（１）曲げ弾性率
ＩＳＯ１７８に準拠して求めた。

（２）アイゾット衝撃強度
ＩＳＯ１８０に準拠して、ノッチありで求めた。

（３）表面外観
一辺が７０ｍｍの正方形の試験片（厚さ：１ｍｍ）の表面平滑性及びそり高さを官能評価した。
表面平滑性の評価は、○は表面に凹陥部がなく平滑であり（図２、３参照）、×は表面に凹陥部（特にガラス繊維の周辺）があり粗面である（図４、５参照）。
そり高さの評価は、○は試験片のそり（変形）が小さい、×は試験片のそり（変形）が大きい。

（４）射出成形性の評価
８０ｔ射出成形機を用いて、シリンダー設定温度をＰＰは２３０℃、ＰＣ／ＡＢＳは２７０℃、ＰＡ６は２６０℃の条件で射出成形したときの良否を評価した。
○は、滞留安定性、流動性等の問題がなく成形できた場合であり、×は、流動不足、計量不良等の問題が成形時にあった場合である。

本実施例は、全て曲げ弾性率が３０００ＭＰａ以上の高剛性であり、かつ、衝撃強度も７０Ｊ／ｍ以上であった。
本実施例は、ガラス繊維の含有率が１０〜６０質量％であり、ガラス繊維の含有率が８０質量％である比較例１、４と違い、射出成形性は良好であった。

本実施例は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．２％以下である、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）又はポリカーボネート樹脂（ＰＣ）とアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）とのポリマーアロイ（ＰＣ／ＡＢＳ）を用いたことから、同吸水率が２．５％であるポリアミド６樹脂（ＰＡ６）を用いたことで樹脂の吸水によりそり高さ（変形）が大きくなった比較例２と違い、そり高さ（変形）は小さかった。
本実施例は、異形比が４の異形断面であるガラス繊維を用いたことから、異形比が１の円形断面であるガラス繊維を用いたことでそり高さ（変形）が大きくなった比較例３、５、６と違い、そり高さ（変形）は小さかった。

本実施例は、１〜１０質量％の無水マレイン酸変性ポリオレフィンを含有していることから、無水マレイン酸変性ポリオレフィンを含有していないことで図５に示すようにガラス繊維（中央の棒状物）の周りを樹脂が巻いていない（充填されていない）ことでガラス繊維の周囲に凹陥部ができ、図４に示すように表面が荒れた粗面となた比較例７と違い、図２、３に示すように平滑な表面となった。なお、図３の中央の白色部が樹脂中に埋没しているガラス繊維の陰影である。

本発明の実施例によれば、次の（ａ）〜（ｃ）の効果が得られる。
（ａ）高剛性であり、かつ、そり等の変形が小さいことから寸法安定性に優れた成形体を得ることができる。
（ｂ）成形体の表面は凹陥部（特に微細なもの）がなく平滑であることから、塗装時に凹陥部に残った空気による塗膜のボイドの発生を防ぐことができる。
（ｃ）表面に凹陥部がなく平滑な成形体を用いることで、塗膜にボイドによる欠陥のない塗装製品を得ることができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

本発明の実施例のホイルキャップの斜視図である。 本発明の実施例２の成形体の表面の一部の顕微鏡写真である。 同表面の一部をさらに拡大した顕微鏡写真である。 比較例７の成形体の表面の一部の顕微鏡写真である。 同表面の一部をさらに拡大した顕微鏡写真である。

符号の説明

１０ ホイルキャップ

Claims (7)

1. ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．５％以下の熱可塑性樹脂と酸変性ポリオレフィンとの混合物中に長さ方向と直交する断面における最短径に対する最長径の比である異形比が１．５〜５である異形断面を有する繊維状補強材が分散しているこを特徴とする成形体。
2. 前記繊維状補強材の含有率が１０〜７０質量％である請求項１記載の成形体。
3. 前記繊維状補強材がガラス繊維である請求項１又は２記載の成形体。
4. 前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂である請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体。
5. 前記熱可塑性樹脂がポリカーボネート樹脂とアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体とのポリマーアロイである請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形体と該成形体の表面を塗装した塗膜とを有する塗装製品。
7. 繊維状補強材が分散している樹脂からなる成形体と該成形体の表面を塗装した塗膜とを有する塗装製品の該塗膜のボイド防止方法であって、
   前記繊維状補強材は、長さ方向と直交する断面における最短径に対する最長径の比である異形比が１．５〜５である異形断面を有し、
   前記樹脂は、ＩＳＯ６２に準拠して測定した吸水率が０．５％以下の熱可塑性樹脂に前記繊維状補強材により前記成形体の表面に凹陥部が生じるのを防止するための酸変性ポリオレフィンを混合したものであり、
   前記樹脂を用いて成形体を成形し、
   該成形体の表面を塗装することを特徴とするボイド防止方法。