JP2019014163A

JP2019014163A - 射出成形品およびその製造方法

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Publication number: JP2019014163A
Application number: JP2017133825A
Authority: JP
Inventors: 陽中島; Akira Nakajima; 中島　　陽; 塚本　宗夫; Muneo Tsukamoto; 宗夫塚本; 雅間簑; Masa Mamino
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2019-01-31

Abstract

【課題】剛性、靱性および美観のいずれもを有する射出成形品を提供する。【解決手段】第１の熱可塑性樹脂１ａおよび繊維状フィラー２ａを溶融混練してなる第１の混練物３ａと、第２の熱可塑性樹脂１ｂおよび熱可塑性エラストマー２ｂを溶融混練してなる第２の混練物３ｂとを混合し、得られた混合物を材料として射出成形して、射出成形品５の製造する。第１の混練物３ａおよび第２の混練物３ｂには、せん断速度１×１０３／秒での第１の混練物３ａの第１せん断粘度が上記せん断速度での第２の混練物３ｂの第２せん断粘度よりも大きな混練物をそれぞれ用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形品およびその製造方法に関する。

熱可塑性樹脂は、添加物の添加によって種々の特性を付与することができ、また、射出成形によって種々の形状に形作ることができることから、様々な分野において有用な材料として利用されている。たとえば、事務機器などに使われる構造材としての射出成形品では、剛性および靭性がともに求められ、そのための樹脂材料では、樹脂中にフィラーおよびエラストマーを分散させることが有効である。このような射出成形品用の樹脂材料には、ポリカーボネート、無機充填剤、および、弾性を有するグラフト共重合体、を含有する樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−０７７３７９号公報

上記樹脂材料のようなフィラーを含有する樹脂材料は、一般に、フィラーが射出成形品の表面を粗してしまうことから、樹脂製品特有の滑らかな外観が損なわれることがある。
このように、フィラーおよびエラストマーを材料に含有する射出成形品では、その剛性、靱性および美観のいずれもを向上させる観点から検討の余地が残されている。

本発明は、剛性、靱性および美観のいずれもを有する射出成形品を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するための一手段として、第１の熱可塑性樹脂およびフィラーを溶融混練してなる第１の混練物と、第２の熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーを溶融混練してなる第２の混練物とを混合する工程、および、得られた混合物を材料として射出成形する工程、を含み、上記第１の混練物および上記第２の混練物には、せん断速度１×１０^３／秒での上記第１の混練物の第１せん断粘度が上記せん断速度での上記第２の混練物の第２せん断粘度よりも大きな混練物をそれぞれ用いる射出成形品の製造方法、を提供する。

また、本発明は、上記の課題を解決するための他の手段として、第１の熱可塑性樹脂およびフィラーを溶融混練してなる第１の混練物と、第２の熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーを溶融混練してなる第２の混練物との混合物を材料とする射出成形によって製造された射出成形品であって、上記フィラーが内側に、上記熱可塑性エラストマーが外側にそれぞれ偏在している射出成形品、を提供する。

本発明によれば、剛性、靱性および美観のいずれもを有する射出成形品を提供することができる。

本発明の実施の形態における射出成形品の製造方法の一例を概略的に示す図である。上記実施の形態における射出成形時の樹脂組成物中の成分の分布の一例を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施の形態における射出成形品の製造方法は、第１の混練物および第２の混練物を混合し、得られた混合物を材料として射出成形する。第１の混練物および第２の混練物は、射出成形の材料として公知の形態であればよい。このような形態の例には、ペレット、フレークおよび破砕物が含まれる。

上記第１の混練物および第２の混練物の混合は、両混練物が射出成形時にシリンダ内において一様な組成物となるのに十分な程度に混合されればよく、上記第１の混練物および第２の混練物の混合は、射出成形における材料の混合の通常の方法によって行うことができる。たとえば、上記混合は、ドライブレンドであり、タンブラーを用いて行うことが可能である。

また、上記射出成形は、樹脂材料を用いる通常の条件によって行うことが可能である。このような射出条件は、第１および第２の混練物中の樹脂の種類などに応じて適宜に決めることが可能である。

上記第１の混練物は、第１の熱可塑性樹脂およびフィラーを含有する組成物の溶融混練物である。上記第２の混練物は、第２の熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーを含有する組成物の溶融混練物である。

上記第１の熱可塑性樹脂および第２の熱可塑性樹脂は、後述するせん断粘度の要件を満たす範囲において、適宜に選ぶことが可能であり、市販品であってもよい。第１および第２の熱可塑性樹脂は、同じであってもよいし異なっていてもよい。上記第１の熱可塑性樹脂および上記第２の熱可塑性樹脂には同じ熱可塑性樹脂を用いることが、後述のせん断粘度の要件を容易に達成する観点、および、射出成形時における両混練物の相溶性を高める観点から好ましい。

上記第１の熱可塑性樹脂および上記第２の熱可塑性樹脂の例には、ポリカーボネート（ＰＣ）、スチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラートおよびポリブチレンテレフタレートが含まれる。上記ポリカーボネートの例には、芳香族ポリカーボネート、住化スタイロンポリカーボネート株式会社製の「カリバー（Ｃａｌｉｂｒｅ）」シリーズ（「カリバー」は、トリンセオヨーロッパ社の登録商標）、および、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製の各種ポリカーボネート、が含まれる。上記スチレン系樹脂の例には、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリスチレン、および、耐衝撃性ポリスチレンが含まれる。ＡＢＳ樹脂の例には、東レ株式会社製の「トヨラック」シリーズ（「トヨラック」は同社の登録商標）が含まれる。

中でも、上記射出成形品における剛性や靱性などの機械特性およびコストの観点、および、構造材として適した物性を有する上記射出成形品を得る観点から、上記第１、第２の熱可塑性樹脂は、ポリカーボネートまたはスチレン系樹脂であることが好ましい。

上記フィラーは、樹脂材料の特性を高める目的で用いられる粉体であり、一種でも二種以上でもよく、無機材料でも有機材料でもよい。また、フィラーの形状も限定されず、例えば、繊維状フィラーであってもよいし、粒状フィラーであってもよい。上記フィラーは、射出成形品の剛性を高める観点から、繊維状フィラーであることが好ましい。繊維状フィラーは、一般に、射出成形品の外観における滑らかさを損ない易いが、本発明は、後述する理由により外観の悪化を抑制する効果に優れているため、剛性の向上のために繊維状フィラーを用いるのにより好適である。

上記繊維状フィラーは、繊維そのものによるフィラーであってもよいし、例えばウィスカ状のフィラーのように繊維状の部分を含むフィラーであってもよい。繊維状とは、平均太さが２０μｍ以下であり、かつアスペクト比（長径／短径の比）が１５以上となる形を言う。繊維状フィラーは、一種でもそれ以上でもよい。

繊維状フィラーの長さは、第１の混練物を調製する際の溶融混練や、その後の射出成形時において繊維状フィラーがある程度折れることから、短すぎると、射出成形品の強度（剛性）が不十分になることがある。しかしながら、長すぎると、射出成形品の上記美観に悪影響を及ぼす傾向があり、上記美観が不十分となることがあり、また、繊維状フィラーの第１の混練物中での均一な分散が不十分になることがある。射出成形品の十分な剛性を実現する観点から、射出成形品中における繊維状フィラーの平均繊維長は、１００μｍ以上であることが好ましく、繊維状フィラーの分散性の観点から３００μｍ以下であることが好ましい。

上記粒状フィラーにおける粒状は、繊維状ではない形状であり、例えば球状であってもよいし、樹脂組成物の破砕物のように不定形であってもよい。粒状フィラーのアスペクト比は、１５未満であればよいが、２以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましい。上記粒状フィラーは、一種でもそれ以上でもよい。

上記粒状フィラーは、大きすぎると射出成形品の上記美観が損なわれることがある。上記粒状フィラーの大きさは、射出成形品の美観および剛性のそれぞれの観点において、小さい程好ましい。たとえば、粒状フィラーの平均最大径は、５０μｍ以下であることが好ましい。

上記のフィラーの材料の例には、ガラス、タルク、マイカおよびカーボンが含まれる。上記フィラーの例には、「ＣＨＧ３ＰＡ−８３０」（日東紡績株式会社製）、「ミクロエース」シリーズ、「ナノエース」シリーズ（日本タルク株式会社製、「ミクロエース」および「ナノエース」はいずれも同社の登録商標）が含まれる。

上記繊維状フィラーには、第１の混練物の材料として、その繊維長が３ｍｍ以上であるガラス繊維を用いることが、射出成形品の機械物性およびコストの観点から好ましい。また、上記粒状フィラーには、ガラス製の粒子を用いることが、上記の観点から好ましい。

上記繊維状フィラーあるいは上記粒状フィラーの形状および大きさは、樹脂組成物中のフィラーの形状、大きさを測定するための通常の方法によって求めることが可能である。たとえば、上記フィラーの形状および大きさは、上記混練物または射出成形品の断面の拡大画像の解析によって求めることが可能である。

上記熱可塑性エラストマーは、熱可塑性を有するとともに常温で弾性を示す高分子化合物である。熱可塑性エラストマーは、一種でもそれ以上でもよい。当該熱可塑性エラストマーの例には、タフテックＭシリーズ、Ｈシリーズ、Ｓシリーズ（いずれも旭化成株式会社製、「タフテック」は同社の登録商標）、および、メタブレンシリーズＳ−２１００、ＳＸ−００６、Ｃ−２２３Ａなど（三菱レイヨン株式会社製、「メタブレン」は同社の登録商法）、が含まれる。

上記第１の混練物および上記第２の混練物には、せん断速度１×１０^３／秒での上記第１の混練物の第１せん断粘度が上記せん断速度での上記第２の混練物の第２せん断粘度よりも大きな混練物をそれぞれ用いる。すなわち、上記第２せん断粘度η２に対する上記第１せん断粘度η１の比（η１／η２）は、１．０よりも大きい。当該比が１．０以下であると、射出成形品における美観が損なわれやすい。射出成形品の剛性および美観の両方を十分に発現させる観点から、上記比は、１．５以上であることが好ましい。上記比は、大きすぎると、美観の効果が頭打ちになり、また、剛性が不十分になる可能性があることから、所期の剛性および美観を十分に発現させる範囲内で適宜にその上限値を決めてよく、例えば５．０未満であることが好ましい。

上記第１、第２せん断粘度は、樹脂組成物のせん断粘度を測定する通常の方法によって求めることが可能であり、例えば、株式会社東洋精機製作所製のキャピラリーレオメーター「キャピログラフ１Ｄ」を用いて測定することが可能である。

また、上記第１、第２せん断粘度およびそれらの上記比は、樹脂組成物のせん断粘度を調整する通常の方法によって調整することが可能であり、例えば、第１の混練物および第２の混練物における樹脂材料の種類、第１の混練物におけるフィラーの含有量または第２の混練物における熱可塑性エラストマーの含有量、第１の混練物および第２の混練物の溶融混練の条件、によって調整することが可能である。より具体的には、上記第１せん断粘度は、フィラーの含有量を多くすることによって大きくすることが可能であり、上記第２せん断粘度は、熱可塑性エラストマーの含有量を多くすることによって大きくすることが可能である。

上記第１、第２の熱可塑性樹脂、フィラーおよび熱可塑性エラストマーの上記混練物中の含有量は、射出成形品における含有量に応じて決めることが可能であり、射出成形品における上記成分の含有量は、所期の効果が得られる範囲において適宜に決めることが可能である。

たとえば、上記射出成形品において、上記第１の熱可塑性樹脂および上記第２の熱可塑性樹脂の含有量が少なすぎると、上記フィラーの含有量が相対的に多くなることによって美観が損なわれることがあり、多すぎると上記フィラーの含有量が相対的に少なくなることによって剛性が不十分になることがある。また、上記フィラーの含有量が少なすぎると、射出成形品の剛性が不十分となることがあり、多すぎると美観が損なわれることがある。また、上記熱可塑性エラストマーの含有量が少なすぎると、射出成形品の美観が損なわれることがあり、多すぎると、靱性および美観は十分だが剛性が不十分、となることがある。

このように、射出成形品における剛性と美観とのそれぞれを高める観点から、上記第１の熱可塑性樹脂および上記第２の熱可塑性樹脂の総量の含有量は、上記射出成形品における上記第１の熱可塑性樹脂、上記第２の熱可塑性樹脂、上記フィラーおよび上記熱可塑性エラストマーの総量に対して、７０〜８５質量％であることが好ましく、上記フィラーの含有量は、１０〜２０質量％であることが好ましく、上記熱可塑性エラストマーの含有量は、５〜１０質量％であることが好ましい。

より具体的には、例えば、第１の熱可塑性樹脂と第２の熱可塑性樹脂に同じ熱可塑性樹脂を用いる場合では、熱可塑製樹脂の全量のうちの一部を、第１の混練物におけるフィラーの含有量が４０質量％となる量で用いて第１の混練物を生成し、次いで、上記熱可塑性樹脂の残りと熱可塑性エラストマーとを混練して第２の混練物を生成して、第２の混練物における熱可塑性エラストマーの含有量を２０質量％以下にすることにより、上記の粘度の比を満足する第１の混練物および第２の混練物を調製することが可能である。

上記射出成形品は、本実施の形態の効果が得られる範囲において、前述した第１の熱可塑性樹脂、第２の熱可塑性樹脂、フィラーおよび熱可塑性エラストマー以外の他の成分をさらに含有していてもよい。当該他の成分の例には、着色剤、難燃剤、および紫外線吸収剤が含まれる。これらの他の成分の上記射出成形品における含有量は、本実施の形態の効果とともに当該他の成分による効果が得られる範囲において適宜に決めることが可能である。

上記他の成分は、第１の混練物および第２の混練物の一方または両方に添加されていてもよいし、上記混合物の一材料として添加されてもよい。なお、本実施の形態では、上記他の成分が前述した第１の熱可塑性樹脂、第２の熱可塑性樹脂、フィラーおよび熱可塑性エラストマーに該当する場合には、それらとして扱われる。

また、上記射出成形品の製造方法は、前述した混練物の混合工程、および得られた混合物の射出成形工程以外の他の工程をさらに含んでいてもよい。当該他の工程の例には、第１の熱可塑性樹脂およびフィラーを溶融混練して第１の混練物を生成する第１の溶融混練工程、第２の熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーを溶融混練して第２の混練物を生成する第２の溶融混練工程、両混練物のそれぞれを射出成形の材料用の形状に加工する造粒工程、および、両混練物の混合物を射出成形前に乾燥させる工程、が含まれる。これらの他の工程は、前述したせん断粘度の比の要件が満たされる範囲において、樹脂組成物の射出成形で行われる通常の条件で行うことが可能である。

上記射出成形品は、上記第１および第２の熱可塑性樹脂、フィラーおよび熱可塑性エラストマーを含有し、その内側にフィラーが、そしてその外側に熱可塑性エラストマーが偏在する。偏在とは、偏った分布を有して存在することを意味する。すなわち、上記射出成形品において、上記フィラーは、射出成形品の内側へ偏って分布しており、上記熱可塑性エラストマーは、射出成形品の表面側へ偏って分布している。このような偏った分布は、所定の方向に向けての存在割合の増加または減少を含んでいてもよいし、そのような増減を含んでいなくてもよい。また、上記の分布の偏りが見られる範囲において、フィラーの一部が射出成形品の表面側に存在していてもよいし、熱可塑性エラストマーの一部が射出成形品の内部（中央部）に存在していてもよい。

上記射出成形品における熱可塑性エラストマーの上記遍在は、例えば、射出成形体の表面付近と中心部分とを切断し、あるいは、これらの両方を含む断面となるように切断し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって観察することによって確認することが可能である。また、上記射出成形品におけるフィラーの上記遍在は、例えば、上記射出成形品の上記の切断片を焼き、レーザー顕微鏡で観察することによって確認することが可能である。

上記射出成形品の剛性、靱性および美観は、当該射出成形品の用途に応じて適宜に決めることが可能である。たとえば、上記射出成形品は、上記の遍在が実現され、かつ構造材としての利用などの汎用性の観点から、上記射出成形品は、その厚みが１．６〜４．０ｍｍの部材であることが好ましい。上記射出成形品の厚さは一定であってもよいし、一定でなくてもよく、上記射出成形品の形状は、限定されず、曲面を含む形状であってもよいし、主に平面で構成される形状であってもよい。汎用性などの観点から、上記射出成形品の形状は、平板状または箱状であることが好ましい。

上記射出成形品は、例えば、プリンタなどの電気機器の構造材（外装材および内装材など）に使用することが可能である。このような外観と強度の両方を要求される用途において、上記射出成形品は、要求される剛性および靱性を満足するために、例えば、２６００ＭＰａ以上の曲げ弾性率を有するとともにＩｚｏｄ衝撃試験による６ｋＪ／ｍ^２以上の衝撃強度を有することが好ましく、要求される外観上の滑らかさ（美観）を満足するために、５以下の十点平均粗さ（Ｒｚ）を有することが好ましい。

以下、本実施の形態について図を用いてより詳しく説明する。図１は、本実施の形態における射出成形品の製造方法の一例を概略的に示す図である。

本実施の形態では、上記せん断粘度のより大きな第１の混練物３ａと、せん断粘度がより小さな第２の混練物３ｂとの混合物（例えばドライブレンドによる混合物）を射出成形の材料に用いる。たとえば、第１の熱可塑性樹脂１ａと繊維状フィラー２ａとを溶融混練することによって第１の混練物３ａが生成される。同様に、第２の熱可塑性樹脂１ｂと熱可塑性エラストマー２ｂとを溶融混練することによって第２の混練物３ｂが生成される。これらの混練物は、例えばペレットとして生成される。

第１の混練物３ａと第２の混練物３ｂは、ドライブレンドなどの射出成形に関する公知の方法によって十分に混合され、得られた混合物が、射出成形機に投入される。射出成形機のシリンダ内では、両混練物は、一様の組成物４になるが、組成物４には、繊維状フィラーが豊富な領域４ａと熱可塑性エラストマーが豊富な領域４ｂとが混在すると考えられる。

第１の混練物３ａの上記第１せん断粘度は、第２の混練物３ｂの上記第２せん断粘度よりも高いことから、上記シリンダ内において、繊維状フィラーが豊富な領域４ａは、熱可塑性エラストマーが豊富な領域４ｂのそれよりも高い粘性を呈すると考えられる。その結果、射出成形において、図中のＹ方向の両側に配置されている不図示の金型に組成物４がＸ方向に沿って射出されたときに、組成物４は、当該金型内においてファウンテンフローで流動し、組成物４におけるより低粘性な、熱可塑性エラストマーが豊富な領域４ｂが、繊維状フィラーが豊富な領域４ａに比べて金型の表面（射出成形品の表面）側に移動する。よって、射出成形品５では、金型によって形成される表面側（Ｙ方向における両側側）付近に熱可塑性エラストマー２ｂが、内側には繊維状フィラー２ａが偏在する構造が形成される、と考えられる。

より具体的には、組成物４は、射出成形において、図２に示されるように、ファウンテンフローで流動する。射出成形において、組成物４は、図中の矢印Ａの方向および速度で流動する。そして、流動する組成物４が金型２１で冷却されることで射出成形品の表面およびその近傍となる固化層４１が生成する。固化層４１または金型２１の表面と流動する組成物４との間の部分（図２中にて一点鎖線で囲まれる部分、例えば、流動方向における固化層４１の先端部）には、大きなせん断力が生じる。このとき、より低粘度な成分（熱可塑性エラストマーが豊富な領域４ｂ）は、そのせん断速度が矢印Ｂで示されるようにより大きくなり、矢印Ｃで示されるように、流動する組成物４の先端に集まりやすい、このため、当該低粘度な成分は、金型２１の表面に向けてより移動しやすくなり、よって、金型２１により早くに到達して固化されやすい。そのため、低粘度な成分、例えば熱可塑性エラストマーに富む樹脂成分、が射出成形品の表面付近に分布しやすいと考えられる。

このように、本実施の形態では、フィラーと熱可塑性エラストマーを分割して混練し、その粘度差と射出成形での流動形式（ファウンテンフロー）とによって、上記のような剛性、靱性および外観のいずれもが良好な射出成形品の有効な構造を実現し、その結果、剛性、靭性、外観性の良い射出成形品が得られる、と推定される。

換言すると、一般には、繊維状フィラーは、射出成形品の剛性を高める効果が高いが、射出成形品の表面およびその近傍に存在すると、射出成形品の外観を悪化させる。これに対して熱可塑性エラストマーは、熱可塑性エラストマーによる射出成形品の剛性を高める効果は、繊維状フィラーのそれに比べて小さいが、射出成形品の外観の滑らかさを実質的には損なわない。

これに対して、本実施の形態では、第１の混練物および第２の混練物を予め分けて混練し、組成比を制御して第１の混練物のせん断粘度を第２の混練物のせん断物のそれに対して大きくなるように調整する。そして、第１、第２の混練物の混合物、例えばドライブレンド品、を射出成形の原料に用いる。そして、これらの混練物が溶融した組成物内に、熱可塑性エラストマーがリッチな低粘度相と、フィラーがリッチな高粘度相とが形成され、成形体表面にエラストマーが、内部にフィラーが分布しやすくなる、と考えられる。

よって、上記射出成形品では、フィラーによって剛性が向上し、かつその表面およびその近傍にフィラーが少なく、柔軟なエラストマー成分が存在することで良好な外観が維持される。また、熱可塑性エラストマーによる高靭性化は、射出成形品の内部構造における熱可塑性エラストマー間の距離が一定以下になることが重要である。本実施の形態では、当該内部構造において熱可塑性エラストマーが局在化することから、少量の熱可塑性エラストマーでもそれらの間の距離を小さくすることができる。このため、上記射出成形品を効率的に高靭性化することができる。その結果、本実施の形態では、射出成形品において一般にトレードオフの関係になりやすい剛性および美観の両方を十分に高めることができ、さらには、剛性、靭性および外観のいずれもを十分に高めることができると考えられる。

以上の説明から明らかなように、上記射出成形品の製造方法は、第１の熱可塑性樹脂およびフィラーを溶融混練してなる第１の混練物と、第２の熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーを溶融混練してなる第２の混練物とを混合する工程、および、得られた混合物を材料として射出成形する工程、を含み、上記第１の混練物および上記第２の混練物には、せん断速度１×１０^３／秒での上記第１の混練物の第１せん断粘度が上記せん断速度での上記第２の混練物の度第２せん断粘度よりも大きな混練物をそれぞれ用いる。

また、上記射出成形品は、第１の熱可塑性樹脂およびフィラーを溶融混練してなる第１の混練物と、第２の熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーを溶融混練してなる第２の混練物との混合物を材料とする射出成形によって製造された射出成形品であって、上記フィラーが内側に、上記熱可塑性エラストマーが外側にそれぞれ偏在している。よって、上記射出成形品は、剛性、靱性および美観のいずれもを有し、上記射出成形品の製造方法は、上記射出成形品を提供することができる。

上記第１の熱可塑性樹脂および上記第２の熱可塑性樹脂には同じ熱可塑性樹脂を用いることは、上記のせん断粘度の要件を容易に達成する観点、および、射出成形時における両混練物の相溶性を高める観点からより一層効果的である。

また、上記第１の混練物および上記第２の混練物には、上記第２せん断粘度に対する上記第１せん断粘度の比が１．５以上５．０未満である混練物をそれぞれ用いることは、射出成形品の剛性をさらに高める観点からより一層効果的である。

また、上記第１の熱可塑性樹脂および上記第２の熱可塑性樹脂には、それぞれ、芳香族ポリカーボネートまたはスチレン系樹脂を用いることが、上記射出成形品の機械特性およびコストの観点からより一層効果的である。

また、上記フィラーに繊維状フィラーを用いることが、上記射出成形品の機械特性およびコストの観点からより一層効果的である。

また、上記第１の熱可塑性樹脂、上記第２の熱可塑性樹脂、上記フィラーおよび上記熱可塑性エラストマーの総量に対して、上記第１の熱可塑性樹脂および上記第２の熱可塑性樹脂の総量の含有量が７０〜８５質量％であり、上記フィラーの含有量が１０〜２０質量％であり、上記熱可塑性エラストマーの含有量が５〜１０質量％であることは、射出成形品の剛性、靱性および美観のいずれもを十分に実現させる観点からより一層効果的である。

［実施例１］
ポリカーボネート、ガラス繊維および熱可塑性エラストマー（Ｅｌａ．）を、この順で質量比にて８０：１５：５となるようにそれぞれ計量した。ポリカーボネート（ＰＣ）は熱可塑性樹脂（単に「樹脂」とも言う）に、ガラス繊維（ＧＦ）はフィラー（Ｆｉｌ．）に、それぞれ相当する。

上記ポリカーボネートには、住化スタイロンポリカーボネート株式会社製の「Ｃａｌｉｂｒｅ３０１−１０」を用いた。上記ガラス繊維には、日東紡績株式会社製の「ＣＨＧ３ＰＡ−８３０」を用いた。上記ガラス繊維の平均繊維長は３ｍｍであり、上記ガラス繊維の異形比（ガラス断面の長径／短径比）は４である。上記熱可塑性エラストマーには、旭化成株式会社製の「タフテックＭ１９１１」を用いた。

計量した上記の材料のうち、ポリカーボネートとガラス繊維とを、ガラス繊維の含有量が４０質量％となる量で、二軸混練機を用いてシリンダ温度２７０℃、スクリュー回転数２５０ｒｐｍで溶融混練し、直径２〜３ｍｍ程度、長さ３〜５ｍｍ程度の円筒状のペレットとして、第１の混練物１を得た。

また、計量した上記材料のうちの残り、すなわち５７．５質量部の上記ポリカーボネートと５質量部の熱可塑性エラストマーとを、第１の混練物１と同様の条件で溶融混練し、上記ペレットとして第２の混練物１を得た。

第１の混練物１および第２の混練物１のそれぞれについて、溶融せん断速度１×１０^３／秒でのせん断粘度を、株式会社東洋精機製作所製のキャピラリーレオメーター「キャピログラフ１Ｄ」を用いて測定したところ、第１の混練物１の第１せん断粘度η１は、１９０５Ｐａ秒であり、第２の混練物１の第２せん断粘度η２は、９００Ｐａ秒であり、第２せん断粘度η２に対する第１せん断粘度η１の比Ｒη（η１／η２）は２．１であった。

このようにしてそれぞれ分割して製造された第１の混練物１と第２の混練物１とをタンブラーによってドライブレンドし、このような分割混練方法によってこれらのペレットの混合物を得た。得られた混合物を８０℃で４時間乾燥させ、その後、射出成形機のホッパーに投じ、射出成形して、射出成形品１Ａおよび１Ｂを得た。上記射出成形の条件は、シリンダ温度２９０℃、金型温度９０℃、射出速度３０ｍｍ／秒、保圧６０ＭＰａとした。

射出成形品１Ａの形状は、ＪＩＳＫ７１７１に記載の寸法に準じている。すなわち、射出成形品１は、縦４ｍｍ、横１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの直方体形状を有している。射出成形品１Ｂの形状は、ＪＩＳＫ７１１０に記載の寸法に準じている。すなわち、射出成形品１Ｂの形状は、射出成形品１Ａに、成形によるタイプＡのノッチが形成された形状である。ノッチは、射出成形品１Ａの一側面（４ｍｍ×８０ｍｍの面）の長手方向の中央部に、当該一側面を横断する方向（短手方向）に沿って形成されている。ノッチの半径は０．２５ｍｍであり、ノッチの幅は８．０ｍｍである。

［実施例２］
ポリカーボネート、ガラス繊維および熱可塑性エラストマーを、この順で質量比にて７０：２０：１０となるようにそれぞれ計量した以外は、実施例１と同様にして射出成形品２を得た。本実施例において、第１せん断粘度η１は１８９３Ｐａ秒であり、第２せん断粘度η２は１０１４Ｐａ秒であり、上記Ｒηは１．９であった。

［実施例３］
ポリカーボネート、ガラス繊維および熱可塑性エラストマーを、この順で質量比にて９０：５：５となるようにそれぞれ計量した以外は、実施例１と同様にして射出成形品３を得た。本実施例において、第１せん断粘度η１は１８８１Ｐａ秒であり、第２せん断粘度η２は８９５Ｐａ秒であり、上記Ｒηは２．１であった。

［実施例４］
ポリカーボネート、ガラス繊維および熱可塑性エラストマーを、この順で質量比にて７５：２０：５となるようにそれぞれ計量した以外は、実施例１と同様にして射出成形品４を得た。本実施例において、第１せん断粘度η１は１８８０Ｐａ秒であり、第２せん断粘度η２は１３１０Ｐａ秒であり、上記Ｒηは１．４であった。

［実施例５］
ガラス繊維に代えてタルク（Ｔａｌｃ）を用いる以外は実施例１と同様にして射出成形品５を得た。上記タルクには、日本タルク株式会社製の「ミクロエースＰ−３」を用いた。当該タルクの体積基準のメディアン径Ｄ５０は５．０μｍである。本実施例において、第１せん断粘度η１は１４８０Ｐａ秒であり、第２せん断粘度η２は９２５Ｐａ秒であり、上記Ｒηは１．６であった。

［実施例６］
ポリカーボネートに代えてアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）を用い、第１および第２の混練物を調製する際の溶融混練におけるシリンダ温度を２３０℃とし、射出成形時のシリンダ温度を２４０℃、金型温度を７０℃とした以外は、実施例１と同様にして射出成形品６を得た。上記ＡＢＳには、東レ株式会社製の「トヨラック７００−３１４」を用いた。本実施例において、第１せん断粘度η１は１０８４Ｐａ秒であり、第２せん断粘度η２は２７９Ｐａ秒であり、上記Ｒηは３．９であった。

［実施例７］
ガラス繊維に代えて上記タルクを用いる以外は、実施例６と同様にして射出成形品７を得た。本実施例において、第１せん断粘度η１は７４５Ｐａ秒であり、第２せん断粘度η２は３１９Ｐａ秒であり、上記Ｒηは２．３であった。

［比較例１］
計量したポリカーボネート、ガラス繊維および熱可塑性エラストマーを一括で溶融混練して混練し、得た混練物のペレットを材料として射出成形を行った以外は、実施例１と同様にして射出成形品Ｃ１を得た。

［比較例２］
計量したＡＢＳ樹脂、ガラス繊維および熱可塑性エラストマーを一括で溶融混練して混練し、得た混練物のペレットを材料として射出成形を行った以外は、実施例６と同様にして射出成形品Ｃ２を得た。

［比較例３］
計量した上記の材料のうち、ポリカーボネートとガラス繊維とを、ガラス繊維の含有量が１５質量％となる量で第１の混練物のペレットを作製し、熱可塑性エラストマーの含有量が３０質量％となる量で第２の混練物のペレットを作製し、射出成形時のシリンダ温度を３００℃にする以外は、実施例１と同様にして射出成形品Ｃ３を得た。本比較例において、第１せん断粘度η１は１２１５Ｐａ秒であり、第２せん断粘度η２は１３０５Ｐａ秒であり、上記Ｒηは０．９であった。

［評価］
（１）剛性
射出成形品１〜７およびＣ１〜Ｃ３のそれぞれについて、ＪＩＳＫ７１７１に準じた曲げ試験を行った。より詳しくは、株式会社エー・アンド・デイ製の万能材料試験機「テンシロン」を用い、試験片にノッチを有さない射出成形品Ａを用い、３点曲げ試験において、支点間距離６４ｍｍにセットし、圧子を２ｍｍ／分の速度で押し込み、得られる応力−ひずみ曲線（ｓｓカーブ）における歪み０．０５％から０．２５％までの間の傾きから曲げ弾性率Ｅを算出し、下記の基準により判定した。
◎：Ｅが３３００ＭＰａ以上
○：Ｅが３０００ＭＰａ以上３３００ＭＰａ未満
△：Ｅが２６００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ未満
×：Ｅが２６００ＭＰａ未満

（２）靱性
射出成形品１〜７およびＣ１〜Ｃ３のそれぞれについて、ＪＩＳＫ７１１０に準じたＩｚｏｄ衝撃試験を行った。より詳しくは、株式会社安田精器製作所製の衝撃試験機「万能衝撃試験機（Ｎｏ．２５８）」を用い、Ｉｚｏｄ衝撃試験において、５．５Ｊのハンマーを用いて、試験片であるノッチを有する射出成形品Ｂを破壊し、破壊に要したエネルギーを当該射出成形品Ｂのノッチ部における断面積で割って衝撃強度Ｓを求め、下記の基準により判定した。
○：Ｓが１０ｋＪ／ｍ^２以上
△：Ｓが６ｋＪ／ｍ^２以上１０ｋＪ／ｍ^２未満
×：Ｓが６ｋＪ／ｍ^２未満

（３）外観
射出成形品１〜７およびＣ１〜Ｃ３のそれぞれについて、キーエンス社製ＶＫ−Ｘ１００を用いて、射出成形品の表面を観察し、当該表面の画像を解析して１０点粗さ平均Ｒｚを算出した。そして、下記基準により判定した。
○：Ｒｚが５μｍ未満
×：Ｒｚが５μｍ以上

なお、射出成形品１〜７およびＣ１〜Ｃ３のそれぞれについて、その断面をＴＥＭで観察して当該断面における熱可塑性エラストマーの分布の観察し、また、表面付近の部分とそれ以外の部分とに切断し、それぞれの部分の樹脂を燃やした後に残るフィラーの分布をレーザー顕微鏡で観察した。その結果、射出成形品１〜７では、射出成形品の表面から離れる程、熱可塑性エラストマーの割合が減少する一方でフィラーの割合が増加する傾向が見られた。それに対して、射出成形品Ｃ１、Ｃ２では、熱可塑性エラストマーおよびフィラーのいずれもがほぼ一様に分布しているように観察された。また、射出成形品Ｃ３では、フィラーがより表面側に分布する傾向が見られた。

実施例１〜７および比較例１〜３について、その射出成形品の材料の組成および物性を表１に、評価結果を表２にそれぞれ示す。表中、「分割」は、射出成形時の原材料のペレットを、第１の混練物と第２の混練物とに分けて作製したことを意味し、「一括」は、射出成形時の原材料のペレットを、全ての材料の一度に混練して作製したことを意味する。

表１から明らかなように、射出成形品１〜７は、いずれも、剛性、靱性および表面の美観のいずれも十分であり、また良好であった。また、例えば実施例１〜３から、フィラーの総量が多いことが剛性を高める観点から有利であることがわかる。さらに、例えば実施例１および５から、フィラーが繊維状のフィラーであることが剛性を高める観点から有利であることがわかる。さらには、例えば実施例１および６から、上記の効果は、異なる熱可塑性樹脂を用いた場合でも得られることがわかる。

これに対して、射出成形品Ｃ１〜Ｃ３は、いずれも、表面の美観が不十分である。射出成形品Ｃ１、Ｃ２については、フィラーと熱可塑性エラストマーとを一括で熱可塑性樹脂に投入して溶融混練したため、これらのフィラーおよび熱可塑性エラストマーが均一に分散し、フィラーが射出成形品の表面およびその近傍にも十分量存在し、その結果、射出成形品の表面が粗されため、と考えられる。

また、射出成形品Ｃ３では、第１の混練物が第２の混練物よりも流動性に優れるため、射出成形時における金型内でのファウンテンフローによって、第１の混練物由来の成分がより外側まで流れ、フィラーが射出成形品の表面およびその近傍まで到達し、その結果、射出成形品の表面が粗されるため、と考えられる。

本発明によれば、添加物の種類およびせん断粘度が十分に異なる二種の溶融混練物によって、剛性および靱性に優れ、かつ樹脂成形品に特有の、表面の見た目の滑らかさを有する射出成形品を得ることができる。したがって、本発明によれば、射出成形品用の樹脂材料に種々の樹脂材料を利用することが可能であり、また、上記の添加物を含有することから樹脂材料の含有量を低減させることが可能である。よって、本発明によれば、上記射出成形品の生産性のさらなる向上と、その製造に伴う環境への負荷のさらなる低減との両立が期待される。

１ａ第１の熱可塑性樹脂
１ｂ第２の熱可塑性樹脂
２ａ繊維状フィラー
２ｂ熱可塑性エラストマー
３ａ第１の混練物
３ｂ第２の混練物
４組成物
４ａ繊維状フィラーが豊富な領域
４ｂ熱可塑性エラストマーが豊富な領域
５射出成形品
２１金型
４１固化層

Claims

第１の熱可塑性樹脂およびフィラーを溶融混練してなる第１の混練物と、第２の熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーを溶融混練してなる第２の混練物とを混合する工程、および、得られた混合物を材料として射出成形する工程、を含み、
前記第１の混練物および前記第２の混練物には、せん断速度１×１０^３／秒での前記第１の混練物の第１せん断粘度が前記せん断速度での前記第２の混練物の第２せん断粘度よりも大きな混練物をそれぞれ用いる、
射出成形品の製造方法。
前記第１の熱可塑性樹脂および前記第２の熱可塑性樹脂には同じ熱可塑性樹脂を用いる、請求項１に記載の射出成形品の製造方法。
前記第１の混練物および前記第２の混練物には、前記第２せん断粘度に対する前記第１せん断粘度の比が１．５以上５．０未満である混練物をそれぞれ用いる、請求項１または２に記載の射出成形品の製造方法。
前記第１の熱可塑性樹脂および前記第２の熱可塑性樹脂には、それぞれ、芳香族ポリカーボネートまたはスチレン系樹脂を用いる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の射出成形品の製造方法。
前記フィラーに繊維状フィラーを用いる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の射出成形品の製造方法。
前記第１の熱可塑性樹脂、前記第２の熱可塑性樹脂、前記フィラーおよび前記熱可塑性エラストマーの総量に対して、前記第１の熱可塑性樹脂および前記第２の熱可塑性樹脂の総量の含有量が７０〜８５質量％であり、前記フィラーの含有量が１０〜２０質量％であり、前記熱可塑性エラストマーの含有量が５〜１０質量％である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の射出成形品の製造方法。
第１の熱可塑性樹脂およびフィラーを溶融混練してなる第１の混練物と、第２の熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーを溶融混練してなる第２の混練物との混合物を材料とする射出成形によって製造された射出成形品であって、
前記フィラーが内側に、前記熱可塑性エラストマーが外側にそれぞれ偏在している、射出成形品。