JP2019034473A - 樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】できるだけ繊維長の長い強化繊維を含み、しかも、ベース樹脂と強化繊維とが、より強固に密着されて、高強度、高剛性で、かつ耐摩耗性にも優れた樹脂成形体を製造するための製造方法を提供する。
【解決手段】バインダ樹脂を含む集束剤によって強化繊維を収束させた長尺のロービング１４を、加熱して可塑化させたベース樹脂１中に、長尺のまま連続的に供給して繊維強化樹脂１６を調製し、当該繊維強化樹脂を用いて樹脂成形体４を成形したのち、電子線を照射して、ベース樹脂とバインダ樹脂とを反応させる工程を含み、集束剤は、電子線の照射によるベース樹脂とバインダ樹脂の反応を補助する反応助剤を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化樹脂からなる樹脂成形体の製造方法に関するものである。

自動車の構造部品などとしては、当該自動車の軽量化や静粛性の向上等を目的として、樹脂成形体が多用される。
中でも、とくに強度や剛性が求められる部品については、ベース樹脂中に、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維を含有させた繊維強化樹脂からなる樹脂成形体によって形成するのが一般的である。これらの部品としては、たとえば、歯車、ローラ部品、軸受の保持器、電動パワーステアリング装置のセンサハウジング、電動オイルポンプのハウジングなどが挙げられる。

また、繊維強化樹脂としては、たとえば、ベース樹脂に、集束剤で収束した短繊維状の強化繊維を配合し、二軸混練機のニーディングディスク等を用いて、高温、高圧下で混練した短繊維コンパウンドを用いるのが一般的である。
集束剤としては、たとえば、強化繊維を収束するためのバインダ樹脂や、カップリング剤などを含むものが用いられる。カップリング剤は、ベース樹脂、バインダ樹脂、および強化繊維と反応して、これらの成分をより強く密着させるために配合される。

近年の、自動車用機器類の小型化、高出力化の要求に伴って、上記各種の部品についても、より一層の高強度化、高剛性化、および耐摩耗性の向上等が求められつつある。
繊維強化樹脂からなる樹脂成形体の場合、これらの要求に対応するためには、当該樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長をできるだけ長くするのが有効であることが知られている。そのため、強化繊維の繊維長を長くするべく、樹脂成形体の製造方法について、種々検討されている。

たとえば、特許文献１では、短繊維状の強化繊維に代えて、強化繊維を集束剤によって収束した長尺のロービングを用いることによって、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を長くすることが検討されている。
すなわち、樹脂成形体のもとになるベース樹脂を、押出成形機の可塑化シリンダ内で、一方向に搬送しながら加熱して可塑化させる。それとともに、長尺のロービングを、可塑化シリンダの途中に設けた供給口を通して、当該可塑化シリンダ内を搬送途中のベース樹脂中に、長尺のまま連続的に供給して一体化させ、可塑化シリンダの先端から連続的に押出成形して、長尺の繊維強化ストランド（繊維強化樹脂）を調製する。

そして、調製した繊維強化ストランドを、ストランドカッタ（ペレタイザ）を用いてペレット化すると、その略全長に亘る長さの強化繊維が含まれたペレットが作製される。
このあと、作製したペレットを用いて、たとえば、射出成形法によって樹脂成形体を成形する。そうすると、射出成形時の混練によって切断されて多少は短くなる場合があるものの、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を、短繊維コンパウンドを用いた場合に比べて、長くすることができる。

また、特許文献２では、射出成形機の可塑化シリンダ内に長尺のロービングを長尺のまま供給して調製した繊維強化樹脂を、当該可塑化シリンダの先端に接続した金型の型内に直接に充填して、樹脂成形体を成形することが提案されている。
すなわち、ベース樹脂を、射出成形機の可塑化シリンダ内で、たとえば、スクリューの回転によって一方向に搬送しながら加熱して可塑化させる。それとともに、長尺のロービングを、可塑化シリンダの途中に設けた供給口を通して、当該可塑化シリンダ内を搬送途中のベース樹脂中に、長尺のまま連続的に供給して繊維強化樹脂を調製する。

そして、調製した繊維強化樹脂を、可塑化シリンダの先端に接続された金型の型内に直接に充填して、樹脂成形体を製造する。
この方法によれば、強化繊維の切断の原因となる工程を省略あるいは短縮して、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を、さらに長くすることができる。
すなわち、押出成形機の可塑化シリンダの途中からロービングを供給して、ベース樹脂とともに混練しながら押出成形する工程、および押出成形した繊維強化ストランドを切断してペレット化する工程を、いずれも省略することができる。

また、射出成形機の可塑化シリンダの途中からロービングを供給することにより、当該可塑化シリンダ内で、ロービングがベース樹脂とともにスクリューで混練される距離および時間を短縮することができる。
そのため、これらの工程を省略あるいは短縮した分だけ、強化繊維が切断される機会を少なくして、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を、より一層長くすることができる。

特開２０１０−０００６５４号公報 特開２０１４−１６６７１２号公報

ところが、特許文献１、２に記載の製造方法によって製造された樹脂成形体では、強化繊維の繊維長を長くしたことによる効果が十分に得られない場合がある。すなわち、強化繊維の繊維長を長くしているにも拘らず、短繊維コンパウンドからなるものと比べて、樹脂成形体を十分に高強度化、高剛性化したり、耐摩耗性を十分に向上したりできない場合がある。

従来の短繊維コンパウンドの調製時には、前述したように、ベース樹脂と短繊維状の強化繊維とが、二軸混練機のニーディングディスク等を用いて、高温、高圧下で十分に混練される。また、射出成形時にも、射出成形機の可塑化シリンダの全長に亘って短繊維コンパウンドが混練され、加熱される。つまり、短繊維コンパウンドには、調製から成形までの間に、十分な圧力と熱量が付与される。

したがって、上記圧力と熱量とによって、ベース樹脂と、短繊維の強化繊維の集束剤中に含まれるバインダ樹脂等とを、十分に反応させることができ、ベース樹脂と強化繊維とを、強固に密着させることができる。
これに対し、特許文献１、２の製造方法では、押出成形機あるいは射出成形機の可塑化シリンダ内を通過する短時間の間しか、ベース樹脂とロービングとを混練したり加熱したりすることができないため、混練の圧力や熱量が不足する傾向がある。

とくに、特許文献２の製造方法では、射出成形機の可塑化シリンダの途中からロービングを供給した直後に、金型内に充填して樹脂成形体を製造しているため、混練の圧力や熱量が不十分である。
そのため、ベース樹脂と、ロービングの集束剤中に含まれるバインダ樹脂等とを十分に反応させることができず、ベース樹脂と強化繊維とを強固に密着させることができない。そして、その結果として、強化繊維の繊維長を長くしているにも拘らず、樹脂成形体を、十分に高強度化、高剛性化したり、耐摩耗性を十分に向上したりできない場合がある。

集束剤の配合設計を工夫して、ベース樹脂との反応の反応速度を高めることが考えられる。しかし、その場合には、成形前の繊維強化樹脂がゲル化したり、成形前の予熱によって自己硬化反応したりして、所定の立体形状に成形するのが困難になったりしやすいという課題がある。
本発明の目的は、できるだけ繊維長の長い強化繊維を含み、しかも、ベース樹脂と強化繊維とを、より強固に密着させて、高強度、高剛性で、かつ耐摩耗性にも優れた樹脂成形体を製造するための製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ベース樹脂（１）と強化繊維とを含む繊維強化樹脂（１６）からなる樹脂成形体（４）の製造方法であって、バインダ樹脂を含む集束剤によって前記強化繊維を収束させた長尺のロービング（１４）を、加熱して可塑化させた前記ベース樹脂中に、長尺のまま連続的に供給して、前記繊維強化樹脂を調製する工程、調製した前記繊維強化樹脂を用いて、前記樹脂成形体を成形する工程、および成形した前記樹脂成形体に電子線（２１）を照射して、前記ベース樹脂および前記バインダ樹脂を反応させる工程を含み、前記集束剤として、前記電子線の照射による前記ベース樹脂および前記バインダ樹脂の反応を補助する機能を有する反応助剤を含む集束剤を用いる樹脂成形体の製造方法である。

請求項２に記載の発明は、前記ベース樹脂を一方向に搬送しながら加熱して可塑化させる可塑化シリンダ（２）と、前記可塑化シリンダ内を搬送途中の前記ベース樹脂中に、前記ロービングを連続的に供給する供給部（１５）とを含む射出成形機（３）と、前記射出成形機の、前記可塑化シリンダの先端（６）に接続された金型（５）とを用いて、前記繊維強化樹脂を調製する工程、および前記繊維強化樹脂を、前記金型の型内に充填して前記樹脂成形体を成形する工程を、連続して実施する請求項１に記載の樹脂成形体の製造方法である。

請求項３に記載の発明は、前記集束剤は、さらにカップリング剤を含み、前記反応助剤は、前記電子線の照射によって前記ベース樹脂、前記バインダ樹脂および前記カップリング剤の反応を補助する機能を有する化合物である請求項１または２に記載の樹脂成形体の製造方法である。
請求項４に記載の発明は、前記反応助剤は、１分子中に２以上のＣ＝Ｃ基を含む化合物である請求項３に記載の樹脂成形体の製造方法である。

なお、この項において、カッコ内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号によって特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

請求項１に記載の発明では、加熱して可塑化させたベース樹脂中に、長尺のロービングを、長尺のまま連続的に供給して調製した繊維強化樹脂を用いて、樹脂成形体を成形している。そのため、特許文献１、２に記載の製造方法の場合と同様に、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を、短繊維コンパウンドを用いた場合よりも長くすることができる。

しかも、ロービングの集束剤として、バインダ樹脂とともに、電子線の照射によるベース樹脂やバインダ樹脂の反応を補助する機能を有する反応助剤を含むものを用いて、成形後の樹脂成形体に電子線を照射している。そのため、たとえば、押出成形機や射出成形機の可塑化シリンダ内を通過する間の混練による圧力や熱量が小さくても、上記反応助剤の機能と、電子線の照射とによって、ベース樹脂とバインダ樹脂とを良好に反応させることができる。

したがって、請求項１に記載の発明によれば、ベース樹脂と強化繊維とを、より強固に密着させて、高強度、高剛性で、しかも耐摩耗性にも優れた樹脂成形体を製造することができる。
請求項２に記載の発明では、ベース樹脂の搬送途中に、ロービングを連続的に供給する供給部を含む可塑化シリンダを備えた射出成形機と、可塑化シリンダの先端に接続された金型とを用いて樹脂成形体が成形される。すなわち、繊維強化樹脂を調製する工程と、調製した繊維強化樹脂を用いて樹脂成形体を成形する工程とが連続して実施される。

そのため、先に説明したように、強化繊維の切断の原因となる工程を省略あるいは短縮して、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を、さらに長くすることができる。
したがって、請求項２に記載の発明によれば、さらに高強度、高剛性で、しかも耐摩耗性にも優れた樹脂成形体を製造することができる。
請求項３に記載の発明では、集束剤にカップリング剤を含ませるとともに、反応助剤として、ベース樹脂、バインダ樹脂、およびカップリング剤の反応を補助する機能を有する化合物を用いている。そのため、ベース樹脂とバインダ樹脂とカップリング剤とを良好に反応させることができるだけでなく、ベース樹脂と強化繊維とを、カップリング剤を介してより強固に結合することもできる。

したがって、請求項３に記載の発明によれば、さらに高強度、高剛性で、しかも耐摩耗性にも優れた樹脂成形体を製造することができる。
反応助剤としては、請求項４に記載したように、１分子中に２以上のＣ＝Ｃ基を含む化合物が好適に使用される。
反応助剤を含まない場合でも、樹脂成形体に電子線を照射すると、ベース樹脂、バインダ樹脂、およびカップリング剤は、それぞれの分子中のＣ−Ｃ結合が電子線の照射によって開裂して発生するラジカルによって、ある程度は互いに反応する。

しかし、上記反応助剤を含む樹脂成形体に電子線を照射すると、上記各成分において発生するラジカルによって、反応助剤分子中のＣ＝Ｃ基が開裂されて、上記各成分との間に新たな結合を形成し、反応を補助する働きをする。そのため、ベース樹脂とバインダ樹脂とカップリング剤とをより高い密度で良好に反応させて、ベース樹脂と強化繊維とを、さらに強固に密着させることができる。

したがって、請求項４に記載の発明によれば、より一層高強度、高剛性で、しかも耐摩耗性にも優れた樹脂成形体を製造することができる。

本発明の樹脂成形体の製造方法のうち、繊維強化樹脂を調製する工程、および樹脂成形体を成形する工程を連続して実施するために用いる装置の一例の概略を説明する断面図である。 本発明の製造方法のうち、成形した樹脂成形体に電子線を照射する工程に用いる装置の概略を説明する図である。 本発明の実施例、比較例で製造した樹脂成形体中での、強化繊維の繊維長を示すグラフである。 本発明の実施例、比較例で製造した樹脂成形体の引張強度を示すグラフである。

図１は、本発明の樹脂成形体の製造方法のうち、繊維強化樹脂を調製する工程、および樹脂成形体を成形する工程を連続して実施するために用いる装置の一例の概略を説明する断面図である。
図１を参照して、当該装置は、ベース樹脂１を、図中に白抜きの矢印で示す搬送方向に搬送しながら加熱して可塑化させる可塑化シリンダ２を含む射出成形機３と、製造する樹脂成形体４の形状に対応した金型５とを含んでいる。可塑化シリンダ２は、筒状に形成されている。

金型５は、可塑化シリンダ２の、上記搬送方向の前方側（図では左側）の先端に、ノズル６を介して接続されている。ノズル６は、可塑化シリンダ２の先端を構成し、図に示すように、射出成形時に、金型５のスプルーに接続される。
可塑化シリンダ２の、搬送方向の後方側には、たとえばペレット状とされたベース樹脂１を収容するホッパ７が、供給装置８を介して接続されている。供給装置８は、ホッパ７に収容されるベース樹脂１を、たとえば、あらかじめ設定された供給量で、可塑化シリンダ２に供給するために機能する。

可塑化シリンダ２の外周には、当該可塑化シリンダ２内を搬送されるベース樹脂１を加熱して可塑化させるための筒状のヒータ９が、ベース樹脂１の搬送方向に沿って複数個、当該可塑化シリンダ２の外周を囲むように設けられている。複数のヒータ９は、たとえば、一括して温度調整してもよいし、それぞれ個別に温度調整してもよい。
可塑化シリンダ２内には、当該可塑化シリンダ２内でベース樹脂１を混練しながら、上記搬送方向に搬送するためのスクリュー１０が設けられている。スクリュー１０は、可塑化シリンダ２の略全長に亘る回転軸１１と、当該回転軸１１の外周面から外方に突設された、らせん状のフライト１２とを含む。回転軸１１とフライト１２は、たとえば、一体に形成される。

回転軸１１は、その中心軸を、可塑化シリンダ２の軸線Ｘと一致させて、当該可塑化シリンダ２内に、上記軸線Ｘを中心として回転可能に配設されている。回転軸１１は、ベース樹脂の搬送方向の略全長に亘って、可塑化シリンダ２の内周面より小径とされている。
フライト１２の、径方向の外縁は、軸線Ｘと直交する平面への投影形状が、当該軸線Ｘを中心とする円形とされ、当該円形は、回転軸１１と同心状とされている。

また、フライト１２の、上記円形の外径は、可塑化シリンダ２の内周面の内径より僅かに小径とされている。そのため、回転軸１１の中心軸を、可塑化シリンダ２の軸線Ｘと一致させた図の配設状態において、フライト１２の、径方向の外縁は、可塑化シリンダ２の内周面と、その全周に亘って、所定のクリアランスを隔てて対峙している。
スクリュー１０の外周面には、回転軸１１の外周面とフライト１２との間に、可塑化シリンダ２の内周面との間でベース樹脂を収容し、搬送するためのらせん状の凹溝１３が構成されている。

ベース樹脂１は、ホッパ７から、供給装置８を介して、凹溝１３内に供給される。
スクリュー１０は、図示しない回転機構により、図中に実線の矢印で示すように一方向に回転される。そうすると、ホッパ７から凹溝１３内に供給されたベース樹脂１は、スクリュー１０の回転に伴って、フライト１２から圧力を受けて混練されながら、白抜きの矢印で示す搬送方向に搬送されるとともに、ヒータ９からの熱によって加熱されて徐々に可塑化される。

可塑化シリンダ２の、ベース樹脂１の搬送方向の途中には、その内外を繋いで、長尺のロービング１４を、可塑化シリンダ２内に連続的に供給するための供給部としての供給口１５が設けられている。
可塑化シリンダ２内を搬送途中のベース樹脂１中に、上記供給口１５を通して連続的に供給されたロービング１４は、スクリュー１０の回転に伴ってフライト１２から圧力を受けて、ベース樹脂１と混練される。これにより、供給口１５からノズル６に達するまでの間の可塑化シリンダ２内で、樹脂成形体４のもとになる繊維強化樹脂１６が調製される。

供給口１５は、ベース樹脂１を加熱して可塑化させた際に発生するガスや水分等を除去するベント口としても機能する。ただし、供給口１５からは、可塑化シリンダ２内を搬送途中のベース樹脂１が漏出する、いわゆるベントアップが生じないことが肝要である。そのためには、たとえば、下記のいずれか１種または２種以上の手段を採用するのが好ましい。
・ ベース樹脂１の搬送速度が、供給口１５の下流側において上流側より速くなる、および／またはベース樹脂１の搬送量が、供給口１５の下流側において上流側より多くなるように、スクリュー１０の、回転軸１１の外径やフライト１２のピッチ等を設定する。
・ ヒータ９による加熱温度を、供給口１５の上流側と下流側で異なる温度に設定する。
・ ホッパ７からのベース樹脂１の供給量を、供給装置８によって調整する。
・ その他、従来知られている、ベントアップの発生を抑制する手法を採用する。

また、本発明では、供給口１５から供給されるロービング１４中の強化繊維を、できるだけ長繊維の状態を維持しながら、樹脂成形体４中に含ませことも肝要である。そのためには、たとえば、下記のいずれか１種または２種以上の手段を採用するのが好ましい。
・ 可塑化シリンダ２の内周面と、フライト１２の径方向の外縁とのクリアランスを調整する。
・ ノズル６のノズル径や、金型５のランナー径等を、通常よりも拡大する。
・ その他、従来知られている、樹脂成形体４中に含まれる強化繊維の繊維長を長くする手法を採用する。

これらの手段を採用することにより、図１の装置を用いて、繊維強化樹脂１６を調製する工程と、樹脂成形体４を成形する工程とを連続して実施することと相まって、樹脂成形体４中に含まれる強化繊維の繊維長を、たとえば、１ｍｍ以上と長くすることができる。
金型５は、図１の例では、樹脂成形体４の外観形状に対応した外型（キャビティ）１７と、樹脂成形体４の内部形状に対応した内型（コア）１８とを含んでいる。しかし、製造する樹脂成形体４の形状に応じて、金型５の形状や構造は、任意に設定することができる。

上記射出成形機３、および金型５を含む図１の例の装置を用いて、本発明の製造方法のうち、繊維強化樹脂を調製する工程、および樹脂成形体を成形する工程を連続して実施するためには、まずホッパ７に、ベース樹脂１を供給する。また、長尺の連続したロービング１４を用意する。
ベース樹脂１としては、樹脂成形体４の形成材料である繊維強化樹脂１６を構成し得る、種々の樹脂が使用可能である。とくに、前述した強度や剛性、耐摩耗性等が求められる樹脂成形体４を形成するためのベース樹脂１としては、たとえば、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、芳香族ＰＡ等のポリアミド（ＰＡ）や、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。ベース樹脂１は、従来同様に、ペレット状等として供給すればよい。

ロービング１４を構成する強化繊維としては、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が挙げられる。ロービング１４は、従来同様に、これらの強化繊維を集束剤によって収束して作製される。
すなわち、ロービング１４は、たとえば、塗布ローラ等を用いて、液状の集束剤を強化繊維に塗布し、高温乾燥させて収束したストランドを、さらに所定の本数、引き揃えて巻き取る等して作製することができる。

集束剤として、本発明では、バインダ樹脂と、好ましくはカップリング剤とを含み、なおかつ、電子線の照射によってベース樹脂、バインダ樹脂およびカップリング剤の反応を補助する機能を有する反応助剤を含むものを用いる。
このうちバインダ樹脂としては、たとえば、アクリル樹脂やウレタン樹脂等が挙げられる。

カップリング剤としては、たとえば、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等が挙げられる。また、シランカップリング剤としては、たとえば、アミノシランカップリング剤やウレイドシランカップリング剤等が挙げられる。シランカップリング剤の具体例としては、これに限定されないが、たとえば、信越化学工業(株)製のＫＢＥ−９０３、ＫＢＥ−５８５等が挙げられる。

反応助剤としては、１分子中に２以上のＣ＝Ｃ基を含む化合物が好ましい。この理由は、前述したとおりである。
かかる反応助剤としては、たとえば、ジアクリレート系化合物、ジメタクリレート系化合物、トリアクリレート系化合物、トリアリルシアヌレート系化合物等が挙げられる。
このうち、ジアクリレート系化合物としては、たとえば、ジエチレングリコール等が挙げられる。また、ジメタクリレート系化合物としては、たとえば、エチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。トリアクリレート系化合物としては、たとえば、トリメチロールプロパントリアクリレート等が挙げられる。さらに、トリアリルシアヌレート系化合物としては、たとえば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、またはこれらの誘導体等が挙げられる。

中でも、ベース樹脂、バインダ樹脂、カップリング剤との反応性に優れ、ベース樹脂と強化繊維とを、より強固に密着させる効果の点で、ＴＡＩＣが好ましい。ＴＡＩＣは、常温で液状であるため、集束剤中に容易に混合できるという利点もある。
反応助剤の配合割合は、これに限定されないが、たとえば、集束剤に含まれ、電子線の照射によって反応する成分（バインダ樹脂、カップリング剤、反応助剤等）の総量中の０.２５質量％以上であるのが好ましく、１０質量％以下であるのが好ましい。反応助剤の配合割合が、この範囲未満では、当該反応助剤を配合することによる、ベース樹脂等の反応を補助する機能が十分に得られないおそれがある。一方、反応助剤の配合割合が上記の範囲を超えても、それ以上の効果が得られないだけでなく、集束剤の粘度が上昇して、とくに、強化繊維に集束剤を塗布する際の加工性が低下するおそれがある。

集束剤には、さらに必要に応じて、滑剤、油剤等の各種添加剤を添加してもよい。また、集束剤は、上記の各成分を水に分散させたディスパージョン等として調製してもよい。
集束剤は、たとえば、所定のバインダ樹脂や添加剤を含み、強化繊維用として提供されている、ディスパージョン等の液状の既製の集束剤に、反応助剤等を配合して調製してもよい。かかる既製の集束剤としては、たとえば、ＤＩＣ(株)製のＰＸ−１０６、ＰＡＤ１９−Ｌ、ＰＯＤ−１等が挙げられる。

次いで、本発明の製造方法では、たとえば、複数のヒータ９を、それぞれ個別に温度管理しながら供給装置８を作動させて、ホッパ７に収容されたベース樹脂１を、あらかじめ設定された供給量でもって、可塑化シリンダ２に供給を開始する。そうすると、供給されたベース樹脂１は、前述したように、スクリュー１０の回転に伴ってフライト１２から圧力を受けて混練されながら、白抜きの矢印で示す搬送方向に搬送されるとともに、ヒータ９からの熱によって加熱されて徐々に可塑化される。

この状態で、可塑化シリンダ２内を搬送途中のベース樹脂１中に、ロービング１４を、供給口１５を通して、連続的に供給する。そうすると、供給されたロービング１４が、スクリュー１０の回転に伴ってフライト１２からの圧力を受けてベース樹脂１と混練され、かつヒータ９からの熱によって加熱されて、繊維強化樹脂１６が調製される。
そして、調製された繊維強化樹脂１６が、ノズル６を通して、金型５の、キャビティ１７とコア１８との間の空間に注入されて、当該空間の形状に対応した樹脂成形体４が成形される。

上記工程での混練と加熱だけでも、ベース樹脂１、バインダ樹脂、およびカップリング剤は、ある程度は反応する。しかし本発明では、続いで樹脂成形体４に電子線を照射することと、その際の反応助剤の機能とによって、先に説明したメカニズムにより、上記の各成分を、より一層良好に反応させることができる。
図２は、本発明の製造方法のうち、成形した樹脂成形体に電子線を照射する工程に用いる装置の概略を説明する図である。

図２を参照して、上記装置は、樹脂成形体４を収容するためのチャンバ１９と、電子の発生源としてのフィラメント２０とを含む。フィラメント２０としては、たとえば、タングステンフィラメント等が用いられる。
フィラメント２０は、当該フィラメント２０で発生させた電子に加速電圧を印加して、チャンバ１９内の樹脂成形体４へ向かう電子線２１を発生させるための加速器２２内に配設されている。加速器２２としては、種々の方式の加速器が採用可能である。

フィラメント２０には、当該フィラメント２０に通電して電子を発生させるためのフィラメント電源２３が接続されている。
チャンバ１９と加速器２２との間には、電子線２１を、チャンバ１９内に収容した樹脂成形体４の形状に対応させて走査させるための走査管２４が配設されている。走査管２４としては、種々の方式の走査管が採用可能である。

走査管２４には、当該走査管２４、チャンバ１９、および加速器２２内を所定の真空度まで減圧するための真空ポンプ２５が接続されている。
上記装置を用いて、本発明の製造方法のうち、先の工程で成形した樹脂成形体４に電子線を照射する工程を実施するには、まず、チャンバ１９内に、当該樹脂成形体４を収容する。

次いで、チャンバ１９を閉じ、真空ポンプ２５を作動させて、当該チャンバ１９、加速器２２、および走査管２４内を所定の真空度まで減圧する。次いで、フィラメント電源２３からフィラメント２０に通電して電子を発生させるとともに、発生させた電子に、加速器２２によって加速電圧を印加して、チャンバ１９内の樹脂成形体４へ向かう電子線２１を発生させる。そして、発生させた電子線２１を、走査管２４内で、チャンバ１９内に収容した樹脂成形体４の形状に対応させて走査させて、当該樹脂成形体４に照射する。

加速器２２における加速電圧は、たとえば、樹脂成形体４の厚み等に応じて任意に設定できる。これに限定されるものではないが、たとえば、厚み４ｍｍの平板状の試験片の場合は、加速電圧を０．５ＭｅＶ以上、５ＭｅＶ以下、厚み２０ｍｍの歯車の場合は、加速電圧を３ＭｅＶ以上、１０ＭｅＶ以下程度に設定するのが好ましい。
これにより、先に説明したメカニズムによって、ベース樹脂１、バインダ樹脂、およびカップリング剤を、反応助剤の機能によって良好に反応させて、ベース樹脂と強化繊維とを強固に密着させることができる。その結果、前述したように、樹脂成形体４中に含まれる強化繊維の繊維長をできるだけ長くできることと相まって、高強度、高剛性で、しかも耐摩耗性にも優れた樹脂成形体４を製造することができる。

なお、本発明の構成は、以上で説明した、図の例の装置を用いたものには限定されない。たとえば、繊維強化樹脂を調製する工程と、調製した繊維強化樹脂を用いて樹脂成形体を成形する工程とは、別個の装置を用いて、別個に実施してもよい。
たとえば、繊維強化樹脂を調製する工程は、特許文献１の場合と同様に、ベース樹脂の搬送途中に長尺のロービングの供給口を備えた可塑化シリンダを含む押出機を用いて実施して、繊維強化樹脂を、長尺の繊維強化ストランドとして調製してもよい。

また、調製した繊維強化樹脂を用いて樹脂成形体を成形する工程では、樹脂成形体の形状に応じて、従来公知の種々の成形方法が、いずれも採用可能である。かかる成形方法としては、たとえば、射出成形法、プレス成形法、積層成形法、トランスファー成形法、押出成形法等が挙げられる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で、種々の設計変更を施すことができる。

以下に、本発明を、実施例、比較例に基づいてさらに説明するが、本発明の構成は、これらの実施例、比較例によって限定されるものではない。
〈強化繊維の繊維長評価〉
図３は、本発明の実施例、比較例で製造した樹脂成形体中での、強化繊維の繊維長を示すグラフである。図３中の実施例１、比較例１、２では、それぞれ、下記の方法で樹脂成形体を製造した。

（実施例１）
図１、図２の装置を用いて、本発明の製造方法によって、国際標準化機構規格ＩＳＯ３１６７において規定された、ＩＳＯ多目的試験片Ａ形（厚み：４ｍｍ、狭い部分の幅：１０ｍｍ）を、樹脂成形体として製造した。
すなわち、長尺のロービング１４を、可塑化シリンダ２内を搬送途中のベース樹脂１中に、長尺のまま連続的に供給して繊維強化樹脂１６を調製し、可塑化シリンダ２の先端に接続された金型５の型内に直接に充填して、上記樹脂成形体４を成形した。そして、成形した樹脂成形体４に電子線を照射して、ベース樹脂、バインダ樹脂、およびシランカップリング剤を、反応助剤の機能によって反応させた。

ロービング１４としては、ガラス繊維を集束剤によって収束したものを用いた。また、集束剤としては、バインダ樹脂、シランカップリング剤、および添加剤を含むディスパージョンタイプの既製の集束剤に、反応助剤としてのＴＡＩＣを配合したものを用いた。
ＴＡＩＣの配合割合は、バインダ樹脂、カップリング剤、およびＴＡＩＣの総量中の５質量％とした。

（比較例１）
バインダ樹脂中に、短繊維状のガラス繊維を３３質量％の割合で含む短繊維コンパウンドを用いて、射出成形によって、実施例１と同形状、同寸法のＩＳＯ多目的試験片Ａ形を、樹脂成形体として製造した。
（比較例２）
ロービングの集束剤にＴＡＩＣを配合しなかったこと、および成形後に電子線を照射しなかったこと以外は実施例１と同様にして、実施例１と同形状、同寸法のＩＳＯ多目的試験片Ａ形を、樹脂成形体として製造した。

（繊維長の測定）
実施例１、比較例１、２で製造した樹脂成形体中の、強化繊維の繊維長（平均値）を、下記の方法によって求めた。
すなわち、樹脂成形体を、示差熱・熱重量同時測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を用いて、窒素および酸素雰囲気下で燃焼させた後、残渣として残ったガラス繊維を無作為に抽出して繊維長を測定し、その数平均値を、繊維長として求めた。

その結果、図３に示すように、長尺のロービングを、可塑化させたベース樹脂中に、長尺のまま連続的に供給して調製した繊維強化樹脂を用いて成形した実施例１、比較例２では、樹脂成形体中に含まれる強化繊維の繊維長を、１ｍｍ以上と長くできることが判った。
〈引張強度測定〉
図４は、本発明の実施例、比較例で製造した樹脂成形体の引張強度を示すグラフである。図４中の実施例１、比較例１、２の樹脂成形体としては、先の繊維長評価で製造したものを用いた。

実施例１、比較例１、２で製造した樹脂成形体（ＩＳＯ多目的試験片Ａ形）の引張強度を、国際標準化機構規格ＩＳＯ５２７所載の測定方法に則って測定した。
その結果、図４に示すように、単に強化繊維の繊維長を長くしただけ（比較例２）では、短繊維コンパウンドからなる比較例１と比べて、樹脂成形体の引張強度を向上する効果が不十分であることが判った。

これに対し、本発明の製造方法を実施した実施例１によれば、強化繊維の繊維長を長くしたことと、集束剤に反応助剤を配合して、樹脂成形体に電子線を照射したこととの相乗効果によって、樹脂成形体の引張強度を大幅に向上できることが判った。

１：ベース樹脂、２：可塑化シリンダ、３：射出成形機、４：樹脂成形体、５：金型、６：ノズル（先端）、１４：ロービング、１５：供給口（供給部）、１６：繊維強化樹脂、２１：電子線

Claims (4)

1. ベース樹脂と強化繊維とを含む繊維強化樹脂からなる樹脂成形体の製造方法であって、バインダ樹脂を含む集束剤によって前記強化繊維を収束させた長尺のロービングを、加熱して可塑化させた前記ベース樹脂中に、長尺のまま連続的に供給して、前記繊維強化樹脂を調製する工程、調製した前記繊維強化樹脂を用いて、前記樹脂成形体を成形する工程、および成形した前記樹脂成形体に電子線を照射して、前記ベース樹脂および前記バインダ樹脂を反応させる工程を含み、前記集束剤として、前記電子線の照射による前記ベース樹脂および前記バインダ樹脂の反応を補助する機能を有する反応助剤を含む集束剤を用いる樹脂成形体の製造方法。
2. 前記ベース樹脂を一方向に搬送しながら加熱して可塑化させる可塑化シリンダと、前記可塑化シリンダ内を搬送途中の前記ベース樹脂中に、前記ロービングを連続的に供給する供給部とを含む射出成形機と、前記射出成形機の、前記可塑化シリンダの先端に接続された金型とを用いて、前記繊維強化樹脂を調製する工程、および前記繊維強化樹脂を、前記金型の型内に充填して前記樹脂成形体を成形する工程を、連続して実施する請求項１に記載の樹脂成形体の製造方法。
3. 前記集束剤は、さらにカップリング剤を含み、前記反応助剤は、前記電子線の照射によって前記ベース樹脂、前記バインダ樹脂および前記カップリング剤の反応を補助する機能を有する化合物である請求項１または２に記載の樹脂成形体の製造方法。
4. 前記反応助剤は、１分子中に２以上のＣ＝Ｃ基を含む化合物である請求項３に記載の樹脂成形体の製造方法。

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