JP2016183297A - ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体およびその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】着色が施され、かつ、厚肉に成形する等の対処を行わなくとも、高温雰囲気中や吸水時の機械的強度に優れ、歪み耐性等の強度を充分に備えた、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体およびその製法を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂成形体中に、下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維が下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す割合（繊維状フィラー全体数に対する割合）で分散されており、かつ染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方の含有により着色されてなるガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体とする。
（Ａ）０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満：４０〜８０％。
（Ｂ）０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満：１５〜４０％。
（Ｃ）１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満：２〜３０％。
（Ｄ）３．０ｍｍ以上：１％以下。
【選択図】なし

Description

本発明は、ガラス繊維を分散させて強度を向上させたガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体およびその製法に関するものであり、詳しくは、マウント，ブッシュ，トルクロッド等として優れた性能を発揮するガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体およびその製法に関するものである。

自動車のエンジンルーム内に使用される部品には、高温多湿条件下での強度、耐水性、耐熱性、耐塩化カルシウム性（塩化カルシウムが融雪剤に使用されているため）などの特性が求められる。このような部品は、従来、金属製のものが一般的であったが、近年、軽量化のニーズから、金属に代替するものとして繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を用いた自動車用部品が検討されている。なかでも、熱可塑性樹脂にガラス繊維を分散させてなるガラス繊維強化熱可塑性樹脂は、汎用性、加工性、成形性等に優れており、コスト面でも優れていることから、上記のような用途への適用が期待されている。ガラス繊維強化熱可塑性樹脂からなる成形体は、通常、熱可塑性樹脂とガラス繊維とを溶融混練してペレット化し、それを再溶融して射出成形等することにより製造される（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２０１２−２５８４４号公報 特開２００３−２８５３２３号公報 特開２０１０−１８９６３７号公報 ＷＯ２０１２／１２４０６０号公報

しかしながら、上記のように一旦ペレット化して目的とする成形体を作製する場合、そのペレット作製時に際して溶融混練機内でガラス繊維がせん断応力を受けて折損し、上記ガラス繊維が微細化（繊維長は０．５ｍｍ以下）し、さらに、射出成形時のせん断応力を受けて、上記ガラス繊維がより微細化する。そのため、このようにして得られた成形体内のガラス繊維は微細になり過ぎて、成形体の強度向上効果が小さいといった問題がある。特に、成形体に着色を施すためにＦＲＰの材料に顔料を添加した際に、この顔料が要因となって、溶融混練機や射出成形機内でのガラス繊維の折損率が高まり、ガラス繊維がより微細化するため、着色成形体においては、強度向上効果の低下がより深刻となる。

そこで、長繊維強化樹脂ペレット（引抜き製法で作製した繊維長の長いガラス繊維を含有するペレット）を用いることが検討されている。しかしながら、このようにすると、成形性に悪影響をおよぼし、さらに、マウント，ブッシュ，トルクロッド等の成形体を製造する場合、その長い繊維による残留応力が大きくなり、さらに樹脂のガラス繊維への浸透性を高めるため分子量の低い樹脂を使用しなければならなくなることから、成形体に充分な強度が得られないといった問題がある。また、先の特許文献２，３のように、長繊維強化樹脂ペレットと短繊維強化樹脂ペレットを混合して成形する方法も提案されているが、そのようにすると、成形性は改善されるものの、繊維長分布が二極化するため、残留応力の解決には至っていない。

また、上記のような従来のガラス繊維強化熱可塑性樹脂からなる成形体は、薄肉に成形した際、特に高温雰囲気中や吸水時の機械的強度が低下する問題がある。このような場合、従来、厚肉に成形してその問題を解消してきたが、このようにすると、軽量化効果が小さいといった問題が生じる。

また、特許文献４のように、繊維強化樹脂からなるスキン層とコア層とを、双方の曲げ弾性率が異なるようそれぞれの材料を調整し、サンドイッチ成形により、目的とする成形体を得、上記問題を解消する方法も提案されている。しかしながら、サンドイッチ成形体には層界面が存在するため、充分な強度が得られない懸念がある。また、サンドイッチ成形を行うには、専用の成形機も必要であるため、製造コストの増大も懸念される。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、着色が施され、かつ、厚肉に成形する等の対処を行わなくとも、高温雰囲気中や吸水時の機械的強度に優れ、歪み耐性等の強度を充分に備えた、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体およびその製法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、熱可塑性樹脂成形体中に、下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維が下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す割合（繊維状フィラー全体数に対する割合）で分散されており、かつ染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方の含有により着色されてなるガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を第一の要旨とする。
（Ａ）０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満：４０〜８０％。
（Ｂ）０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満：１５〜４０％。
（Ｃ）１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満：２〜３０％。
（Ｄ）３．０ｍｍ以上：１％以下。

また、本発明は、染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方を混合した熱可塑性樹脂と、ガラス繊維とを、射出成形機にそれぞれ直接投入し、その射出成形により、下記の（α）に示すガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を得る、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製法を第二の要旨とする。
（α）熱可塑性樹脂成形体中に、下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維が下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す割合（繊維状フィラー全体数に対する割合）で分散されており、かつ染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方の含有により着色されてなる、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
（Ａ）０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満：４０〜８０％。
（Ｂ）０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満：１５〜４０％。
（Ｃ）１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満：２〜３０％。
（Ｄ）３．０ｍｍ以上：１％以下。

また、本発明は、ガラス繊維と、熱可塑性樹脂と、染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方とを、射出成形機にそれぞれ直接投入し、その射出成形により、下記の（α）に示すガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を得る、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製法を第三の要旨とする。
（α）熱可塑性樹脂成形体中に、下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維が下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す割合（繊維状フィラー全体数に対する割合）で分散されており、かつ染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方の含有により着色されてなる、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
（Ａ）０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満：４０〜８０％。
（Ｂ）０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満：１５〜４０％。
（Ｃ）１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満：２〜３０％。
（Ｄ）３．０ｍｍ以上：１％以下。

すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた。その結果、本発明者らは、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体中の強化繊維の長さに注目し、上記（Ａ）〜（Ｄ）に示すように特定のガラス繊維長分布を持つことで、厚肉設計等の対処を行わなくとも、高温雰囲気中や吸水時の機械的強度に優れ、さらに歪み耐性等の強度を充分に備えるようになることを突き止め、本発明に到達した。

なお、ガラス繊維と熱可塑性樹脂との混合物を一旦ペレット化したものを材料として射出成形等を行い、成形体を得るといった従来の方法では、上記のような特定のガラス繊維長分布を得ることは困難である。特に、成形体に着色を施すことを考慮すると、その着色剤が要因となって、溶融混練機や射出成形機内でのガラス繊維の折損率が高まり、ガラス繊維の微細化が進行しやすいため、なおさら困難である。そこで、着色剤を予め混合した熱可塑性樹脂と、ガラス繊維とを、射出成形機にそれぞれ直接投入し、その射出成形により、目的とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を得る製法を適用し、さらに、上記着色剤として、染料や平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料を使用したところ、着色剤によるガラス繊維の微細化の進行が解消され、上記（Ａ）〜（Ｄ）に示すような特定のガラス繊維長分布を持つ着色成形体を製造することが容易になることを、本発明者らは突き止めた。また、上記特定の着色剤は、熱可塑性樹脂と予め混合せず、熱可塑性樹脂やガラス繊維とともに射出成形機に直接投入した場合であっても、着色剤によるガラス繊維の微細化の進行が解消され、上記（Ａ）〜（Ｄ）に示すように特定のガラス繊維長分布を持つ着色成形体を製造することができることを、本発明者らは突き止めた。

以上のように、本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体は、染料や平均粒子径３０ｎｍ以下の顔料といった特定の着色剤の含有により着色されているとともに、熱可塑性樹脂中の繊維状フィラーとして、前記（Ａ）〜（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維が前記（Ａ）〜（Ｄ）に示す割合で分散されている。そのため、厚肉設計等の対処を行わなくとも、高温雰囲気中や吸水時の機械的強度に優れ、歪み耐性等の強度を充分に備えることができる。また、上記性能を損なうことなく、樹脂成形体の色の設計を自由に行うことができることから、そのようなニーズにも対応することができる。そして、上記樹脂成形体は、例えば、エンジンマウント，ブッシュ，トルクロッド等の自動車用軸受け部品とすることにより、優れた性能を発揮することができる。

また、上記特定の着色剤を予め混合した熱可塑性樹脂と、ガラス繊維とを、射出成形機にそれぞれ直接投入し、その射出成形により、本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を得るといった特殊な製法により、前記（Ａ）〜（Ｄ）に示すような特定のガラス繊維長分布を持つ本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を、良好に製造することができる。

また、上記特定の着色剤と、熱可塑性樹脂とを、上記のように予め混合せずに、射出成形機に直接投入した場合であっても、前記（Ａ）〜（Ｄ）に示すような特定のガラス繊維長分布を持つ本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を、良好に製造することができる。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体は、その成形体中に、下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維が下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す割合（繊維状フィラー全体数に対する割合）で分散されており、かつ染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方の含有により着色されてなるものである。上記顔料の平均粒子径は、電子顕微鏡により測定した個数平均粒子径であって、一次粒子径のことをいう（以下、同様）。そして、ガラス繊維の分布をこのように調整することで、繊維長の差による残留応力が小さくなる。なお、繊維長３．０ｍｍ以上（Ｄ）のガラス繊維が多く残存すると、樹脂成形体の靭性が失われると共に応力集中が起こり、形状によっては破壊強度が低下する場合もある。また、繊維長０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満（Ａ）の割合が多すぎると、繊維強化による優位性がなくなる。残留応力を抑えるためには、繊維長０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満（Ｂ）の割合と、繊維長１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満（Ｃ）の割合とが、下記に示す範囲で含むことが最適であり、このようにすることにより、高温雰囲気中や吸水時においても繊維強化の効果が大きく、成形体の強度が向上するようになる。
（Ａ）０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満：４０〜８０％。
（Ｂ）０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満：１５〜４０％。
（Ｃ）１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満：２〜３０％。
（Ｄ）３．０ｍｍ以上：１％以下。

特に、高温雰囲気中や吸水時の機械的強度により優れることから、上記（Ａ）に示す繊維長のガラス繊維の割合が５０〜７５％、上記（Ｂ）に示す繊維長のガラス繊維の割合が２０〜４０％、上記（Ｃ）に示す繊維長のガラス繊維の割合が２〜２５％、上記（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維の割合が１％以下であることが好ましい。

上記（Ａ）〜（Ｄ）に示すガラス繊維の割合は、上記のように繊維状フィラー全体数に対する割合であり、例えば、特開２００２−５９２４号公報に開示のガラス繊維長分布測定方法に従い測定することができる。すなわち、上記成形体を、５００〜７００℃の温度で灰化させ、灰化後のガラス繊維の重量の１０００倍以上の重量の水中に均一分散させ、その均一分散液からガラス繊維の重量が０．１〜２ｍｇの範囲になるように均一分散液の一部を取り出し、ろ過または乾燥により上記均一分散液の一部からガラス繊維を取り出し、ガラス繊維の全数について繊維長を測定し、その全数に対し、上記（Ａ）〜（Ｄ）に該当するものの割合（％）が求められる。なお、上記のように水中に分散させずに、灰化させた残渣の繊維塊からランダムに繊維を選び、それをもとに上記測定を行ってもよい。また、上記公報に開示のガラス繊維長分布測定方法では、成形体のポリマーである熱可塑性樹脂を高温で溶融・灰化させて、成形体中のガラス繊維を取り出しているが、上記熱可塑性樹脂を溶剤で溶かして、成形体中のガラス繊維を取り出すといった方法をとってもよい。なお、上記公報に開示のガラス繊維長分布測定方法からも明らかなように、上記（Ａ）〜（Ｄ）に示すガラス繊維長分布は、上記成形体の材料（樹脂組成物）中の分布状態を示すものではなく、上記成形体（樹脂硬化体）中の分布状態を示すものである。また、上記繊維長や繊維数の測定は、例えば、マイクロスコープにて撮影した画像をもとに行われる。

一方、本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体中の全てのガラス繊維の含有割合は、２５〜６５重量％の範囲であることが好ましく、より好ましくは４０〜６０重量％の範囲である。すなわち、このように設定することにより、所望の補強効果が得られるからである。なお、この割合は、繊維長は関係ないため、成形体材料の段階で測定することができる。

また、本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の表層部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長よりも、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の内部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長の方が長く、その差が３０μｍ以上であることが好ましい。特に、上記の差は５０μｍ以上であることが、より好ましい。すなわち、このようにすることにより、変位が大きい表層部（スキン層）では靭性が得られ、最終的に破壊する成形体内部（コア層）の剛性を上げることができ、高い破壊強度が得られるようになるからである。ここで、表層部（スキン層）とは、成形体表面から厚み方向に、その箇所の成形体厚みの１５％までの深さの部分のことをいい、成形体内部（コア層）とは、それより深い部分のことをいう。なお、上記成形体を、射出成形により成形し、かつ前記（Ａ）〜（Ｄ）に示すような特定のガラス繊維長分布を持つことで、このような構造になりやすくなる。

そして、上記観点から、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の表層部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長が０．３５〜１．５ｍｍの範囲であり、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の内部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長が０．４〜２．８ｍｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは、上記表層部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長が０．４〜１．０ｍｍの範囲であり、上記成形体内部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長が０．４５〜１．５ｍｍの範囲である。このようにすることにより、変位が大きい表層部（スキン層）ではより靭性が得られ、最終的に破壊する成形体内部（コア層）の剛性をより上げることができ、より高い破壊強度が得られるようになる。

なお、上記スキン層およびコア層のガラス繊維の重量平均繊維長は、例えば、次のようにして測定される。すなわち、各層からサンプル１ｇ程度を採取し、それを、５００〜７００℃の温度で熱処理し、灰化させ、その残渣の繊維塊からランダムに繊維を選び、マイクロスコープにて撮影し、その画像をもとに、下記の式（１）に従い、各層の重量平均繊維長を測定する。なお、不鮮明な繊維（０．０５ｍｍ未満）や、画像から切れている繊維は測定から除外する。

また、上記スキン層およびコア層の双方が、前記（Ａ）〜（Ｄ）に示すガラス繊維分布を示すことが、本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の性能上、好ましい。この分布状況の確認方法は、スキン層およびコア層のサンプルをそれぞれ採取し、それをもとに、前記に示す樹脂成形体全体からのガラス繊維分布状況確認方法に準じて、行われる。

本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、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、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。なかでも、高温雰囲気中での強度、弾性、溶融粘度等の観点から、ポリアミド樹脂が好ましい。

上記ポリアミド樹脂としては、例えば、ポリアミド６、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド９２、ポリアミド９９、ポリアミド９１２、ポリアミド１０１０、ポリアミド６Ｉ、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ、ポリアミド１０Ｔ、ポリアミド１１Ｔ、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド６Ｔ／６Ｉ、ポリアミド６／６Ｉ、ポリアミド６６／６Ｔ、ポリアミド６６／６Ｉ、およびこれらのポリアミドを構成するポリアミド成分の内の少なくとも２種類の構造が異なった成分を含むポリアミド共重合体が用いられる。

また、本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体に用いられる着色剤としては、染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方が用いられる。

上記染料としては、例えば、アゾ系，アンスラキノン系，ペリノン系，ペリレン系，フタロシアニン系，カルボニウム系，インジゴイド系の、油性染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料があげられる。

上記顔料としては、その平均粒子径が３０ｎｍ以下であるものであれば、特に限定されるものではなく、有機顔料（フタロシアニン系，アンスラキノン系，イソインドリノン系，キナクリドン系，ペリレン系，アゾ系の顔料）であっても、無機顔料（酸化物（酸化チタン，弁柄（酸化鉄），酸化クロム，コバルトブルー）、硫化物（カドミウムイエロー，カドミウムレッド）、クロム酸塩（黄鉛）、珪酸塩（群青）、金属粉（メタリック、パール）、カーボンブラックであってもよい。

なお、耐候性の面では、上記着色剤として平均粒子径３０ｎｍ以下のカーボンブラックを使用することが好ましい。

本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体中の着色剤の含有割合は、０．０１〜１重量％の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．０３〜０．３重量％の範囲である。すなわち、上記着色剤が少なすぎると、所望の着色効果が得られないからであり、上記着色剤が多すぎると、靱性が低下して、強度が低下するからである。

また、本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体に用いられるガラス繊維としては、Ｅガラス（Electrical glass）、Ｃガラス（Chemical glass）、Ａガラス（Alkali glass）、Ｓガラス（High strength glass）、及び耐アルカリガラス等のガラスを溶融紡糸して得られるフィラメント状の繊維があげられる。ガラス繊維の繊維径は、好ましくは３〜２５μｍ、より好ましくは８〜２０μｍである。

なお、上記成形体中には、ガラス繊維の他、アラミド繊維（ＡＦ）、カーボン繊維（ＣＦ）等の繊維状フィラーを含有させることもできる。但し、その割合は、繊維状フィラー全体数から前記（Ａ）〜（Ｄ）に示すガラス繊維を除いた範囲内に限られる。

なお、本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の材料には、必要に応じて、熱安定剤、酸化防止剤、無機充填剤、結晶核剤、耐候剤、可塑剤、潤滑剤、耐衝撃材等を適宜添加してもよい。

つぎに、本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体は、例えば以下のようにして作製される。

すなわち、ガラス繊維と、熱可塑性樹脂と、着色剤とを、１ショット毎に、その必要量を射出成形機にそれぞれ直接投入し、その射出成形により、目的とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を得ることができる。なお、ガラス繊維と熱可塑性樹脂との混合物を一旦ペレット化したものを材料として射出成形等を行い、成形体を得るといった従来の方法では、本発明のような特定のガラス繊維長分布を得ることは非常に困難である。つまり、上記のような直接成形は、混練工程を省略することから、ガラス繊維の繊維長の微細化を防ぎ、前記（Ａ）〜（Ｄ）に示すような特定の繊維長分布を得やすくすることができるからである。また、上記着色剤として、ガラス繊維の微細化の進行に殆ど影響を与えないもの（染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料）を使用しているため、着色によるガラス繊維長分布への悪影響もない。さらに、この製法では、従来のペレット製法に比べ、熱履歴が１回少ないことから、成形時の分子量低下が小さく、得られる樹脂成形体の強度向上に大きく寄与することができる。

また、別の製法として、上記熱可塑性樹脂に上記着色剤を予め混合しておき、その熱可塑性樹脂を、上記ガラス繊維とともに、１ショット毎に、その必要量を射出成形機にそれぞれ直接投入し、その射出成形により、目的とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を得るようにしてもよい。また、上記熱可塑性樹脂に上記着色剤を予め高い濃度で混合したマスターバッチを作製しておき、このマスターバッチと、着色剤不含の熱可塑性樹脂とを、上記ガラス繊維とともに、１ショット毎に、その必要量を射出成形機にそれぞれ直接投入し、その射出成形により、目的とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を得るようにしてもよい。なお、上記熱可塑性樹脂と着色剤との混合は、溶融混練機で行っても、射出成形機で行ってもよい。

上記の各種製法に用いられるガラス繊維の繊維長は、通常、２〜６ｍｍのものが用いられ、３〜５ｍｍの繊維長のものが好ましい。

そして、このようにして得られた本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体は、厚肉に成形する等の対処を行わなくとも、高温雰囲気中や吸水時の機械的強度に優れ、歪み耐性等の強度を充分に備えていることから、例えば、自動車用軸受け部品として好ましく用いられる。自動車用軸受け部品とは、支軸用途に用いるものや、回転軸の軸受け用途に用いるものがあげられる。具体的には、自動車等の車両用のミッションマウント、ボディマウント、キャブマウント、メンバーマウント、デフマウント、エンジンマウント、コンロッド、トルクロッド、トーショナルダンパー、ステアリングラバーカップリング、テンションロッドブッシュ、ブッシュ、バウンドストッパー、ＦＦエンジンロールストッパー、マフラーハンガー、スタビライザーリンクロッド、ラジエーターサポート、コントロールアーム、サスペンションアームといった自動車用軸受け部品として好ましく用いられる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、その要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。

まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を準備した。

〔ＰＡ６６〕
ポリアミド６６（ＰＡ６６）ペレット（旭化成ケミカルズ社製、レオナ１４０２Ｓ）

〔ＧＦ〕
カット長３ｍｍにカットされた、繊維径φ１３μｍのガラスチョップドストランド（日本電気硝子社製、Ｔ−２４９）

〔短繊維強化ＰＡ〕
短繊維強化ＰＡ６６ＧＦ５０（旭化成ケミカルズ社製、レオナ１４Ｇ５０ Ｘ０１）

〔ＣＢ（ｉ）〕
平均粒子径１４ｎｍのカーボンブラック（旭カーボン社製、ＳＢ９６０）

〔ＣＢ（ii）〕
平均粒子径２２ｎｍのカーボンブラック（旭カーボン社製、ＳＢＸ４５）

〔ＣＢ（iii）〕
平均粒子径３８ｎｍのカーボンブラック（旭カーボン社製、ＳＢ４００）

〔ＣＢ（iv）〕
平均粒子径８５ｎｍのカーボンブラック（旭カーボン社製、ＳＢ４１０）

〔有機染料〕
オリエント化学工業社製、ＮＵＢＩＡＮ ＢＬＡＣＫ ＴＨ−８０７

〔実施例１〜３、比較例１〜５〕
上記各材料を、後記の表１に示す割合で、射出成形機にそれぞれ直接投入し、下記に示す成形条件で射出成形し、ＩＳＯ多目的試験片Ａ形の、テストピースを得た。
《成形条件》
・射出成形機：住友重機械工業社製、ＳＨ１００Ａ（φ３２ｍｍ）
・シリンダー温度：３００℃±１０℃
・金型温度：８０℃±２０℃
・射出速度：３９±５ｃｍ²／ｓｅｃ
・保圧：８０ＭＰａ
・スクリュー背圧：５ＭＰａ

上記のようにして得られた実施例および比較例のテストピースに関し、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表１に併せて示した。

〔繊維長分布〕
テストピースのスキン層（テストピース表面から厚み方向に、その箇所の成形体厚みの１５％までの部分）およびコア層（テストピース表面から厚み方向に、その箇所の成形体厚みの１５〜８５％の内部部分）から、それぞれ１ｇ程度を採取し、電気炉（ヤマト科学社製、ＭｕｆｆｌｅＦｕｒｎａｃｅＦＯ８１０）にて６００℃で３時間熱処理し、灰化させた。そして、その残渣の繊維塊からランダムに繊維を選び、マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＨＸ−１０００）にて、５０〜１００倍率で撮影し（撮影枚数は３〜５枚、合計繊維本数は３００〜５００本観察されている）、そのガラス繊維の全数について繊維長を測定し、その全数に対し、下記の（Ａ）〜（Ｄ）に該当するものの割合（％）を、スキン層およびコア層のそれぞれにおいて求めた。なお、不鮮明な繊維（０．０５ｍｍ未満）や、画像から切れている繊維は測定から除外した。
（Ａ）０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満
（Ｂ）０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満
（Ｃ）１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満
（Ｄ）３．０ｍｍ以上

〔重量平均繊維長〕
テストピースのスキン層（テストピース表面から厚み方向に、その箇所の成形体厚みの１５％までの部分）およびコア層（テストピース表面から厚み方向に、その箇所の成形体厚みの１５〜８５％の内部部分）から、それぞれ１ｇ程度を採取し、電気炉（ヤマト科学社製、ＭｕｆｆｌｅＦｕｒｎａｃｅＦＯ８１０）にて６００℃で３時間熱処理し、灰化させた。そして、その残渣の繊維塊からランダムに繊維を選び、マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＨＸ−１０００）にて、５０〜１００倍率で撮影し（撮影枚数は３〜５枚、合計繊維本数は３００〜５００本観察されている）、その画像をもとに、下記の式（１）に従い、スキン層およびコア層の重量平均繊維長を測定した。なお、不鮮明な繊維（０．０５ｍｍ未満）や、画像から切れている繊維は測定から除外した。

〔引張強度〕
テストピースの引張強度を、引張試験装置（島津製作所社製、ＡＧ−ＩＳ １００ｋＮ）により、チャック間距離を１１５ｍｍ、引張速度を５ｍｍ／ｍｉｎにし、測定した。なお、本実施例において、２５℃常温中（ＲＴ）のサンプルの引張強度は２６０ＭＰａ以上が要求され、高温雰囲気中（１００℃）のサンプルの引張強度は１５０ＭＰａ以上が要求される。

上記結果より、実施例のテストピースは、引張強度に優れ、また、高温雰囲気中であっても、この特性に優れている。

これに対し、比較例１〜３のテストピースは、ガラス繊維の繊維長分布が本発明の規定を満たさず、その結果、実施例のテストピースに比べ、引張強度に劣るものとなった。比較例４，５のテストピースは、着色剤以外は実施例のテストピースと同じ材料を同量用いており、さらにその製法も、実施例のテストピースと同じであるが、着色剤に粒径の大きなカーボンブラックを使用している。このカーボンブラックが、射出成形の際に、ガラス繊維の微粉砕化に寄与した結果、比較例４，５のテストピースは、ガラス繊維の繊維長分布が本発明の規定を満たさず、実施例のテストピースに比べ、引張強度に劣るものとなった。

本発明のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体は、厚肉に成形する等の対処を行わなくとも、高温雰囲気中や吸水時の機械的強度に優れ、歪み耐性等の強度を充分に備えていることから、例えば、自動車等の車両用のミッションマウント、ボディマウント、キャブマウント、メンバーマウント、デフマウント、エンジンマウント、コンロッド、トルクロッド、トーショナルダンパー、ステアリングラバーカップリング、テンションロッドブッシュ、ブッシュ、バウンドストッパー、ＦＦエンジンロールストッパー、マフラーハンガー、スタビライザーリンクロッド、ラジエーターサポート、コントロールアーム、サスペンションアームといった自動車用軸受け部品として好適に用いられる。また、上記性能を損なうことなく、樹脂成形体の色の設計を自由に行うことができることから、そのようなニーズにも対応することが期待される。

Claims (9)

1. 熱可塑性樹脂成形体中に、下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維が下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す割合（繊維状フィラー全体数に対する割合）で分散されており、かつ染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方の含有により着色されてなることを特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
   （Ａ）０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満：４０〜８０％。
   （Ｂ）０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満：１５〜４０％。
   （Ｃ）１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満：２〜３０％。
   （Ｄ）３．０ｍｍ以上：１％以下。
2. ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体中の全てのガラス繊維の含有割合が２５〜６５重量％の範囲である請求項１記載のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
3. ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の表層部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長よりも、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の内部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長の方が長く、その差が３０μｍ以上である請求項１または２記載のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
4. ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の表層部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長が０．３５〜１．５ｍｍの範囲であり、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の内部に分散されたガラス繊維の重量平均繊維長が０．４〜２．８ｍｍの範囲である請求項３記載のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
5. 上記熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂、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、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、およびポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
6. ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体材料中の上記染料および顔料の割合が、０．０１〜１重量％である請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
7. 自動車用軸受け部品である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
8. 染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方を混合した熱可塑性樹脂と、ガラス繊維とを、射出成形機にそれぞれ直接投入し、その射出成形により、下記の（α）に示すガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を得ることを特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製法。
   （α）熱可塑性樹脂成形体中に、下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維が下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す割合（繊維状フィラー全体数に対する割合）で分散されており、かつ染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方の含有により着色されてなる、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
   （Ａ）０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満：４０〜８０％。
   （Ｂ）０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満：１５〜４０％。
   （Ｃ）１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満：２〜３０％。
   （Ｄ）３．０ｍｍ以上：１％以下。
9. ガラス繊維と、熱可塑性樹脂と、染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方とを、射出成形機にそれぞれ直接投入し、その射出成形により、下記の（α）に示すガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体を得ることを特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製法。
   （α）熱可塑性樹脂成形体中に、下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す繊維長のガラス繊維が下記（Ａ）〜（Ｄ）に示す割合（繊維状フィラー全体数に対する割合）で分散されており、かつ染料および平均粒子径が３０ｎｍ以下の顔料の少なくとも一方の含有により着色されてなる、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
   （Ａ）０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満：４０〜８０％。
   （Ｂ）０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満：１５〜４０％。
   （Ｃ）１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満：２〜３０％。
   （Ｄ）３．０ｍｍ以上：１％以下。