JP4585117B2 - ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法に関し、更に詳しくはガラス繊維が均一に分散したガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ガラス繊維強化樹脂は、熱可塑性樹脂にガラス繊維を混合してなるものであり、強度、モジュラス、耐衝撃性、耐熱性等を大幅に改善することができるため多くのプラスチック製品に使用されている。ガラス繊維を配合する樹脂の種類としては、ポリプロピレン、スチレン系樹脂のような汎用樹脂から、ナイロン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ等のエンジニアリングプラスチックまで広範囲に亘っている。
【０００３】
この目的に使用されるガラス繊維は、チョップドストランドと呼ばれ、直径１０μ程度のガラス繊維を数百本、エポキシ樹脂、ポリウレタン、酸変性ポリプロピレンのようなバインダーで強固に接着したものを使用する。この接着が弱いと、樹脂ペレットとの混合中に解繊して繊維が綿くず状になり体積が増すため樹脂との混合が不均一になる。そのためバインダーは強固でなければならず、前記の樹脂成分を１％あるいはそれ以上使用する必要がある。このようなチョップドストランドを樹脂中に配合し、ガラス繊維が均一に分散した成形体を製造するには、樹脂原料とガラス繊維チョップドストランドの混合を、押出機により加熱混練し、樹脂を溶融して押出し、ガラス繊維が均一に分散した樹脂ペレットを製造し、次いでこのペレットを射出成形機に供給して該成形機内で加熱混練し、樹脂を溶融して金型内に射出して賦形することにより行われていた。しかしこのような２段式の製造では、製造コストが高価となるばかりか、ガラス繊維が成形機の壁面で擦られたり、或いはガラス繊維同士で擦られてガラス繊維に、擦り傷がついたり或いはガラス繊維が破損したりする虞れがあり、このようなガラス繊維における擦り傷の発生或いはガラス繊維の破損に起因して成形体の機械的な性質が低下するという欠点があった。
【０００４】
ところで、一般に射出成形機のみを使用して１段工程で熱可塑性樹脂とガラス繊維の混合物を射出成形すると、ガラス繊維の分散が悪く、成形体中にガラス繊維が束状に存在する部分が生じ、そのため成形体の表面に凹凸が生じて外観が損なわれるばかりか、ガラス繊維が束状に存在する部分は強度的に弱く、亀裂が発生し易いという不具合がある。
【０００５】
この点を改善するため例えば特公昭５６−４７８４７号は、射出成形機にガラス繊維を分散させるための混練機構を付加し、混練と射出成形とを一連におこなうようにした射出成形機を提案している。
しかしながら、このような成形機を用いてもガラス繊維の均一な分散を図るには未だ不充分である上、機械的に強い混練を与えるものであるため、ガラス繊維が細かく切断される虞れがあり、その結果、ガラス繊維による強化作用が充分に発揮されないという問題を抱えている。またこのような特殊な混練機構を付加しているため装置コストが大幅に上昇し、結果として製造コストの高騰を招き、経済的に不利であるという欠点を有するものであった。
【０００６】
本発明者等は上記の点に鑑み鋭意研究した結果、熱可塑性樹脂に過酸化物を作用させることにより、ガラス繊維が均一に分散した成形体を得ることができ、しかも汎用されている一般の射出成形機を使用してガラス繊維を使用してガラス繊維が均一に分散した成形体を容易に製造することができることを見出し、本研究を完成するに至った。
【０００７】
本発明は、ガラス繊維が均一に分散でき、外観上優れた成形体を得ることができるガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明の開示】
本発明は熱可塑性樹脂にガラス繊維を混合してなる成形材料を用いてガラス繊維強化樹脂成形体を製造するに当り、成形材料に有機過酸化物（以下、単に「過酸化物」ということがある）を配合して射出成形機内で加熱混練し成形を行うガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法である。
【０００９】
ガラス繊維は成形体の強度および弾性を向上させる目的で樹脂に混合される。本発明において使用されるガラス繊維は、この種のガラス繊維強化樹脂成形体の製造において一般的に用いられるガラス繊維と同様のものを用いることができる。
【００１０】
成形材料に配合される過酸化物としては有機過酸化物が使用され、その配合量は熱可塑性樹脂に対し、０．０１〜０．５重量％である。
【００１１】
本発明における成形体は射出成形により製造される成形体であっても、押出成形により製造される成形体であってもよく、いずれの成形方法にも本発明を適用できる。例えば本発明を射出成形に適用する場合について説明すると、まず、熱可塑性樹脂、ガラス繊維及び過酸化物を射出成形機内で加熱混練し、過酸化物の作用でガラス繊維を樹脂中に均一に分散せしめる。次いで、このガラス繊維が均一に分散したガラス繊維混合溶融樹脂をノズルより金型内に射出充填して目的とする成形体を得る。
【００１２】
本発明は熱可塑性樹脂にガラス繊維を配合してガラス繊維強化樹脂成形体を製造するに当り、成形材料に過酸化物を混合して成形行うものであるから、過酸化物の作用によりガラス繊維が樹脂中に均一に分散し、外観上優れた成形体を得ることができる。しかも過酸化物を配合しても樹脂物性を低下させることがなく、所定の樹脂物性を維持できるものである。
【００１３】
本発明によればガラス繊維の均一分散を図ることができるので、従来の射出成形におけるガラス繊維を均一に分散させるための特殊な混練機構を必要としない。従って、一般的な汎用機としての射出成形機を用いることができ、その結果、製造コストを低減でき、経済的に有利となる効果がある。
【００１４】
また本発明によれば、射出成形機内で樹脂中へのガラス繊維の均一分散を図れるので、押出機によりガラス繊維が均一に分散した樹脂ペレットを一旦作成しておき、次いで、この樹脂ペレットを用いて射出成形機により成形体を製造するという２段式の製造方法を採用する必要がなくなる。従って、本発明によれば、射出成形機のみを使用して１段工程で品質良好な成形体を得ることができ、工程数を減らし、コスト低減に寄与できる。
【００１５】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明は、ガラス繊維を混合してなる熱可塑性樹脂を成形材料として用いてガラス繊維強化樹脂成形体を製造するに当り、成形材料に過酸化物を配合して成形を行うものである。
すなわち、本発明は、ポリプロピレン及び変性ポリプロピレン、ガラス繊維チョップドストランドおよび半減期１分間の分解温度が１５０〜２６０℃である分解特性を有すると共に分子中に２個の−Ｏ−Ｏ−基を有する有機過酸化物を、射出成形機内で加熱混練してガラス繊維を樹脂中に均一に分散させ、このガラス繊維が均一に分散してなるガラス繊維混合溶融樹脂を金型内に射出充填して成形体を製造することを特徴とするガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法である。
【００１６】
本発明は射出成形、押出成形のいずれにも適用できるが、本発明を射出成形に適用すれば特に有益である。本発明を射出成形に適用する場合、一般的な射出成形方法により成形体を得ることができるものであり、従って成形機も従来公知の汎用機を使用することができる。即ち、本発明において使用できる射出成形機として、インラインスクリュー式、プランジャー式、スクリュー予備可塑化式等の各種の成形機を挙げることができ、特にインラインスクリュー式の場合、フルフライト型のスクリューを備えた射出成形機が好ましい。またスクリュー式のものにおいて、シリンダーにベント孔を設けた場合のものを使用できる。
【００１７】
成形材料はガラス繊維を混合してなる熱可塑性樹脂であり、ここにおいてガラス繊維の配合量は熱可塑性樹脂とガラス繊維との合計量に対し１０〜６０重量％、好ましくは３０〜５０重量％である。１０重量％未満では樹脂の強度向上等の補強効果が少なく、また、６０重量％を超えると樹脂物性が低下し、また成形性も不良となる。
【００１８】
本発明において樹脂原料である熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ナイロン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ポリエステル等が挙げられる。ポリプロピレンは安価な材料であるが、成形の前に押出機により熱可塑性樹脂にガラス繊維の混合を行うと製造コストを上昇させるという事情があり、この事情を考慮すると、ポリプロピレンを樹脂原料として用いて成形を行う場合本発明による実益が特に大きいものといえる。
【００１９】
本発明の樹脂原料としてポリプロピレンが使用され、ポリプロピレンに、カルボン酸若しくはその無水物で変性した変性ポリプロピレンを混合することが好ましい。変性ポリプロピレンはガラス繊維との界面接着が良好で、ガラス繊維との間で分離が起こりにくいという性質を有し、このような変性ポリプロピレンを用いることにより成形体の強度、表面平滑性等を向上させることができる。なお、変性ポリプロピレンを「樹脂原料」ということがある。上記変性のために用いられるカルボン酸としては、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、フマル酸、イタコン酸、イタコン酸無水物、シトラコン酸無水物等が挙げられ、なかでも無水マレイン酸が好ましい。
【００２０】
ポリプロピレンは単独重合体でも共重合体でもよい。共重合体としてはブロック共重合体、ランダム共重合体のいずれでもよいが、ブロック共重合体が好ましい。成形体に引張り強さや剛性が要求されるときは単独重合体が好ましく、耐衝撃性が要求されるときはブロック共重合体が好ましい。プロピレンと共重合させるコモノマーとしては、エチレン、α−オレフィン、ジオレフィン、ビニルモノマー等が挙げられるが、特にエチレンとの共重合体は工業的に最も有用である。
【００２１】
樹脂原料には通常用いられる各種の添加剤を混合することが可能である。例えば、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、テトラキス［メチレン−３（３，５−ジ−ｔ−ブチル−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤等を各々、樹脂原料の量に対し０．０１〜０．５重量％の範囲で添加することができる。その他、タルク粉末等の増核剤、滑剤、可塑剤、着色剤（顔料、染料等）、無機充填剤（タルク、炭酸カルシウム等）等を添加することができる。
【００２２】
本発明を射出成形に適用して成形体を製造するに当っては、原料樹脂、ガラス繊維及び過酸化物を射出成形機のポッパーに供給する。次いで成形機内で加熱して樹脂を溶融すると共に混練し、過酸化物の作用でガラス繊維を樹脂中に均一に分散せしめ、このガラス繊維が均一に分散したガラス繊維混合溶融樹脂をノズルより金型内に射出充填して成形体を製造する。
【００２３】
このように本発明によれば、射出成形機のみを使用して１段工程で、ガラス繊維が均一に分散した良好な成形体を製造することが可能である。
【００２４】
本発明は成形を行うに当り、樹脂原料とガラス繊維を押出機を用いて予め混合しておいてもよい。即ち、樹脂原料とガラス繊維を押出機内で混合し、ストランド状に押し出してガラス繊維含有樹脂ペレットを製造し、この樹脂ペレットを成形材料として用いて射出成形機により成形を行うようにしてもよい。この場合、樹脂ペレットにおいては樹脂原料とガラス繊維とが均一に混合されている必要はなく、例えばガラス繊維は束状のまま存在するような不均一混合状態であってもよい。本発明によれば、かかる不均一混合状態にある樹脂ペレットを用いても、射出成形工程における過酸化物の作用により、射出成形機内でガラス繊維が樹脂中に均一に分散し、外観良好な成形体が得られる。
【００２５】
本発明は成形に当り、樹脂原料とガラス繊維からなる成形材料に過酸化物を配合するが、この過酸化物の配合は、成形材料を成形機のホッパーに供給する際に該成形材料と共に直接、過酸化物をホッパーに供給することによって行ってもよく、或いは予め押出機で樹脂原料と過酸化物との混合物を混練し、押出して樹脂ペレットを作成しておき、この樹脂ペレットをガラス繊維と共に成形機のホッパーに供給することによって行ってもよい。後者のマスターバッチ方式は、作業環境上、過酸化物を取り扱うことが危険な製造現場においては有益な方法といえる。
【００２６】
本発明における有機過酸化物は、一般的に過酸化水素の誘導体とみなされ、その水素原子を有機原子団で置換した化合物である。本発明に用いられる有機過酸化物はいかなるものでもよく、例えばその例を挙げると、置換体の構造により、α，α’ ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２ ，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類；ジ−ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等のパーオキシエステル類；ｎ−ブチル−４，４− ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等のパーオキシケタール類；１，６ −ビス（ｔ−ブチルパーオキシカーボニルオキシ）ヘキサン等のパーオキシジカーボネート類；ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類等が挙げられるが、なかでもジアルキルパーオキサイド類、パーオキシエステル類が好ましい。
【００２７】
更に具体的には、本発明における有機過酸化物は次の条件を満足するものが好ましい。
１）半減期１分間の分解温度が１５０℃〜２６０℃、好ましくは１７０℃〜２００℃である分解特性を有すること。
２）分子中に２個の−Ｏ−Ｏ−基を有すること。
上記１）、２）のいずれか１つの条件を満足すれば好ましい有機過酸化物といえるが、１）、２）の両方の条件を満足すれば更に好ましい有機過酸化物といえる。
上記１）、２）の両方の条件を満足する有機過酸化物としては、α，α’ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５ −ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン３等が挙げられる。
【００２８】
上記した有機過酸化物の配合量は熱可塑性樹脂の量に対し０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．３重量％である。その配合量が０．０１重量％未満では樹脂に対するガラス繊維の均一分散が図り難く、また０．５重量％を超えると有機過酸化物の分解により生じる遊離ラジカルが樹脂に過度に作用して樹脂物性を低下させることになり好ましくない。
【００２９】
本発明によりガラス繊維強化樹脂成形体を製造するに当たっては通常、射出成形法が採用される。この射出成形を行うに当たり、本発明は特殊な射出成形機を用いる必要がなく、一般的に使用されている射出成形機を用いることができる。
一般的な射出成形機のなかでも本発明においては特にインラインスクリュー式射出成形機を用いることが好ましい。ここで本発明において用いるインラインスクリュー式射出成形機の好ましい構造について述べると、スクリューの長さＬと直径Ｄの比Ｌ／Ｄは１５〜２５であり、好ましくは２０〜２５である。上記の成形機はスクリューの谷径がフィード部で深く、圧縮部で徐々に浅くなり、メータリング部で最も浅くなるという構造を有しており、メータリング部の深さとフィード部の深さの比が圧縮比であるが、該圧縮比は１．５〜４．０、好ましくは２． ０〜３．０である。圧縮比が１．５未満では樹脂の均一な可塑化が困難であり、ガラス繊維の分散も不良となり易く、また４．０を越えるとガラス繊維を過度に圧縮して損傷を与え、成形体の強度が不充分となる虞れがある。
【００３０】
本発明を射出成形に適用したとき、得られる成形体は樹脂中にガラス繊維が均一に混合分散し、外観上も物性上も優れた成形体が得られる。
本発明は射出成形に適用する場合に限られず、押出成形法により成形体を製造する場合にも本発明を同様に適用することができる。即ち、樹脂材料にガラス繊維を混合すると共に、過酸化物を添加混合し、押出成形機内で加熱混練し、ガラス繊維混合溶融樹脂をストランド状に押出して樹脂ペレットを製造することができる。この場合、使用する押出機は、圧縮比が２．０〜３．０、スクリューの長さＬと直径Ｄの比Ｌ／Ｄが２０程度の通常のフルフライト型のスクリューを備えたものでよく、ガラス繊維を強制的に分散させる混練り機構、例えばダルメージ型混練り機構を備えたものでなくてもよい。かかる混練り機構を備えない押出機を用いた場合でも本発明によればガラス繊維の良好な分散を図ることができる。またそのような混練り機構を用いないためガラス繊維の損傷も少なく、押出量も多くなるため経済的である。またガラス繊維の破断と損傷を防ぐため、二軸押出機を使用して押出機の前半で溶融した樹脂中に、押出機の下流からガラス繊維を強制供給し、これを樹脂に混合し、押出して樹脂ペレットを作る方法も従来から実施されているが、この方法によると、用いる押出機の構造が複雑となり、製造コストも高くなるという欠点がある。
本発明によれば構造簡単な押出機を用いて、ガラス繊維の損傷のない性能の優れたガラス繊維強化樹脂ペレットを製造することができる。本発明を押出成形に適用することにより得られる樹脂ペレットにおいても同様に樹脂中にガラス繊維が均一に混合分散した状態が得られ、この樹脂ペレットを用いて例えば射出成形を行なったときは、ガラス繊維の均一分散状態が実現された、外観上も物性上も優れた成形体が得られるものである。
【００３１】
また押出成形により、シート、ロッド、パイプ、及び種々の異形断面成形体（プロファイル）を製造する場合にも、本発明は有利に適用できる。即ち、一般にかかる成形体を作る場合には、成形体表面のガラス繊維の浮きが欠点となるため、一旦押し出しで作った樹脂ペレットを使用するのが一般的である。しかし本発明を適用することにより、樹脂原料、ガラス繊維、及び過酸化物の混合物から直接押出成形体を製造することができ、経済的であるばかりでなく、ガラス繊維の破砕や損傷がないため強度的にも優れる特長がある。
【００３２】
本発明において、過酸化物を添加混合することにより樹脂中におけるガラス繊維の均一分散状態が得られる理由は必ずしも明らかではないが、樹脂単体ではガラス繊維との濡れ性が乏しいものであるところ、過酸化物を添加混合することにより、樹脂におけるガラス繊維との濡れ性が向上し、この濡れ性向上がガラス繊維の樹脂中への分散を助長し、それによりガラス繊維の均一分散が図られるものと思われる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３４】
実施例１〜２２、参考例１〜３、比較例１〜３
樹脂原料としてポリプロピレン又はポリプロピレンと無水マレイン酸変性ポリプロピレンとの混合物を用い、表１、表２に示す配合の成形材料を混合し、射出成形機のホッパーより自然落下により供給した。
【００３５】
表１、表２に示す各配合物は以下の通りである。
１）ＰＰ：ポリプロピレン（グランドポリマー製ＢＪＨＨ−１３５２）、ペレット状
２）ＭＰＰ：無水マレイン酸変性ポリプロピレン（グランドポリマー製ロンプライＭＭＰ００６ ＭＡＨグラフト量０．４％）
３）過酸化物
Ａ：α，α’ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン（日本油脂製パーブチルＰ４０）
Ｂ：２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂製パーヘキサ２５Ｂ）
Ｃ：２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン３（化薬アクゾ製カヤヘキサＹＤ５０Ｃ）
Ｄ：ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド（日本油脂製パーブチルＤ）
Ｅ：ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂製パーブチルＺ）
Ｆ：２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂製パーヘキサ２５Ｚ）
Ｇ：ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート（日本油脂製パーブチルＯ）
Ｈ：ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート（日本油脂製パーヘキサＶ−４０）
Ｉ：１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（日本油脂製パーヘキサ３Ｍ−４０）
Ｊ：１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカーボニルオキシ）ヘキサン（化薬アクゾ製カヤレン６−７０）
Ｋ：ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド（日本油脂製パーメンタＨ）
上記過酸化物における半減期１分間の分解温度は次の通りである。
Ａ：１７５．４℃
Ｂ：１７９．８℃
Ｃ：１９３．０℃
Ｄ：１８５．９℃
Ｅ：１６６．８℃
Ｆ：１５８．２℃
Ｇ：１３４．０℃
Ｈ：１７２．５℃
Ｉ：１４９．０℃
Ｊ：１５０．０℃
Ｋ：１９９．５℃
４）ナイロン６：帝人製ＴＢ３１０Ｂ
５）酸化防止剤：ヒンダードフェノール系酸化防止剤（旭電化製アデカスタブＡＯ−６０）
６）光安定剤：ヒンダードアミン系光安定剤（チバガイギー製チヌビン６２２ ＬＤ）
７）ガラス繊維：日東紡績製ＣＳ３Ｊ−２５４Ｓ
【００３６】
射出成形機として日本製鋼製Ｊ７５Ｅ２射出成形機を用いた。この射出成形機は一般的な汎用成形機であり、スクリューの構造は図１に示す通りである。スクリューの全長（Ｌ）は６７０ｍｍ、直径（Ｄ）は３２ｍｍ、ピッチ（Ｐ）は３２ ｍｍであり、Ｌ／Ｄ＝２１、圧縮比２．２である。またスクリューはフルフライト型であり、フィード部ａ、圧縮部ｂ、メータリング部ｃのゾーン比（ａ：ｂ：ｃ）は５：３：２である。
【００３７】
上記射出成形機を用いて以下の条件で成形を行ない、複数の試験片を作成した。
成形条件：
シリンダー温度２５０℃、金型温度６０℃、スクリュー回転数６３ｒｐｍ、スクリュー背圧４０ｋｇｆ／ｃｍ２
【００３８】
得られた複数の試験片について以下の試験を行った。
(1)引張強さ：ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準拠
(2)伸び率：ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準拠
(3)曲げ強さ：ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠
(4)曲げ弾性率：ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠
(5)アイゾット衝撃強さ：ＡＳＴＭ Ｄ２５６に準拠
【００３９】
(6)ガラス繊維の樹脂中における分散状態について観察した。
このガラス繊維の分散状態は、試験片２０本を観察し、以下の基準に従って評価した。
◎：全試験片の１００％がガラス繊維均一分散状態となっている。
○：全試験片の９０％がガラス繊維均一分散状態となっている。
×：全試験片においてガラス繊維の分散状態が悪く、チョップドストランドがほとんどそのままの形態で残存している。
【００４０】
(7)表面の粗さ
縦８０ｍｍ、横４５ｍｍ、厚さ３ｍｍの試験片を作成し、ＪＩＳＢ０６０１ （１９８７年版）に準拠して表面粗さを測定し、十点平均粗さ（Ｒｚ）及び最大高さ（Ｒｙ）を求めた。この場合、１枚の試験片について５ヶ所測定し、試験片２枚を用いて計１０ヶ所測定し、その平均値を求めた。
上記各試験の結果を表３、表４に示す。
【００４１】
上記した各実施例、参考例、比較例において、樹脂原料に過酸化物を配合した場合（実施例１〜２２、参考例１〜３）はガラス繊維が均一に分散し、外観が良好な成形体が得られたが、過酸化物を配合しない場合（比較例１〜３）はガラス繊維の分散が不良で、実用に耐える成形体を得ることができなかった。また表面粗さの測定結果から、ガラス繊維の分散が良好なものは表面粗さが小さく、反対にガラス繊維の分散が不良になると表面粗さも大きくなるという傾向を示すことが判る。このことから、表面粗さを尺度としてガラス繊維分散の良否を判別できることが理解される。表３、表４のＲｚ、Ｒｙの数値からも、実施例１〜２２、参考例１〜３は、比較例１〜３よりもガラス繊維分散状態が良好であることが判る。更に、上記実施例１〜２２、比較例１ 〜３から明らかなように、樹脂原料に過酸化物を配合しても引張強さ等の物性に悪影響を与えず、所定の樹脂物性を維持できることが判る。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
【産業上の利用可能性】
本発明は熱可塑性樹脂にガラス繊維を混合してなる成形材料を用いてガラス繊維強化樹脂成形体を製造する方法の改良に係るものであって、本発明により製造される成形体は樹脂中にガラス繊維が均一に分散した外観良好なるものであり、本発明は低コストで品質に優れた成形体を製造できる点で産業上有益なるものである。
【００４７】
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の実施例において用いた射出成形機のスクリューを示す図である。
【技術分野】
本発明は、ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法に関し、更に詳しくはガラス繊維が均一に分散したガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ガラス繊維強化樹脂は、熱可塑性樹脂にガラス繊維を混合してなるものであり、強度、モジュラス、耐衝撃性、耐熱性等を大幅に改善することができるため多くのプラスチック製品に使用されている。ガラス繊維を配合する樹脂の種類としては、ポリプロピレン、スチレン系樹脂のような汎用樹脂から、ナイロン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ等のエンジニアリングプラスチックまで広範囲に亘っている。
【０００３】
この目的に使用されるガラス繊維は、チョップドストランドと呼ばれ、直径１０μ程度のガラス繊維を数百本、エポキシ樹脂、ポリウレタン、酸変性ポリプロピレンのようなバインダーで強固に接着したものを使用する。この接着が弱いと、樹脂ペレットとの混合中に解繊して繊維が綿くず状になり体積が増すため樹脂との混合が不均一になる。そのためバインダーは強固でなければならず、前記の樹脂成分を１％あるいはそれ以上使用する必要がある。このようなチョップドストランドを樹脂中に配合し、ガラス繊維が均一に分散した成形体を製造するには、樹脂原料とガラス繊維チョップドストランドの混合を、押出機により加熱混練し、樹脂を溶融して押出し、ガラス繊維が均一に分散した樹脂ペレットを製造し、次いでこのペレットを射出成形機に供給して該成形機内で加熱混練し、樹脂を溶融して金型内に射出して賦形することにより行われていた。しかしこのような２段式の製造では、製造コストが高価となるばかりか、ガラス繊維が成形機の壁面で擦られたり、或いはガラス繊維同士で擦られてガラス繊維に、擦り傷がついたり或いはガラス繊維が破損したりする虞れがあり、このようなガラス繊維における擦り傷の発生或いはガラス繊維の破損に起因して成形体の機械的な性質が低下するという欠点があった。
【０００４】
ところで、一般に射出成形機のみを使用して１段工程で熱可塑性樹脂とガラス繊維の混合物を射出成形すると、ガラス繊維の分散が悪く、成形体中にガラス繊維が束状に存在する部分が生じ、そのため成形体の表面に凹凸が生じて外観が損なわれるばかりか、ガラス繊維が束状に存在する部分は強度的に弱く、亀裂が発生し易いという不具合がある。
【０００５】
この点を改善するため例えば特公昭５６−４７８４７号は、射出成形機にガラス繊維を分散させるための混練機構を付加し、混練と射出成形とを一連におこなうようにした射出成形機を提案している。
しかしながら、このような成形機を用いてもガラス繊維の均一な分散を図るには未だ不充分である上、機械的に強い混練を与えるものであるため、ガラス繊維が細かく切断される虞れがあり、その結果、ガラス繊維による強化作用が充分に発揮されないという問題を抱えている。またこのような特殊な混練機構を付加しているため装置コストが大幅に上昇し、結果として製造コストの高騰を招き、経済的に不利であるという欠点を有するものであった。
【０００６】
本発明者等は上記の点に鑑み鋭意研究した結果、熱可塑性樹脂に過酸化物を作用させることにより、ガラス繊維が均一に分散した成形体を得ることができ、しかも汎用されている一般の射出成形機を使用してガラス繊維を使用してガラス繊維が均一に分散した成形体を容易に製造することができることを見出し、本研究を完成するに至った。
【０００７】
本発明は、ガラス繊維が均一に分散でき、外観上優れた成形体を得ることができるガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明の開示】
本発明は熱可塑性樹脂にガラス繊維を混合してなる成形材料を用いてガラス繊維強化樹脂成形体を製造するに当り、成形材料に有機過酸化物（以下、単に「過酸化物」ということがある）を配合して射出成形機内で加熱混練し成形を行うガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法である。
【０００９】
ガラス繊維は成形体の強度および弾性を向上させる目的で樹脂に混合される。本発明において使用されるガラス繊維は、この種のガラス繊維強化樹脂成形体の製造において一般的に用いられるガラス繊維と同様のものを用いることができる。
【００１０】
成形材料に配合される過酸化物としては有機過酸化物が使用され、その配合量は熱可塑性樹脂に対し、０．０１〜０．５重量％である。
【００１１】
本発明における成形体は射出成形により製造される成形体であっても、押出成形により製造される成形体であってもよく、いずれの成形方法にも本発明を適用できる。例えば本発明を射出成形に適用する場合について説明すると、まず、熱可塑性樹脂、ガラス繊維及び過酸化物を射出成形機内で加熱混練し、過酸化物の作用でガラス繊維を樹脂中に均一に分散せしめる。次いで、このガラス繊維が均一に分散したガラス繊維混合溶融樹脂をノズルより金型内に射出充填して目的とする成形体を得る。
【００１２】
本発明は熱可塑性樹脂にガラス繊維を配合してガラス繊維強化樹脂成形体を製造するに当り、成形材料に過酸化物を混合して成形行うものであるから、過酸化物の作用によりガラス繊維が樹脂中に均一に分散し、外観上優れた成形体を得ることができる。しかも過酸化物を配合しても樹脂物性を低下させることがなく、所定の樹脂物性を維持できるものである。
【００１３】
本発明によればガラス繊維の均一分散を図ることができるので、従来の射出成形におけるガラス繊維を均一に分散させるための特殊な混練機構を必要としない。従って、一般的な汎用機としての射出成形機を用いることができ、その結果、製造コストを低減でき、経済的に有利となる効果がある。
【００１４】
また本発明によれば、射出成形機内で樹脂中へのガラス繊維の均一分散を図れるので、押出機によりガラス繊維が均一に分散した樹脂ペレットを一旦作成しておき、次いで、この樹脂ペレットを用いて射出成形機により成形体を製造するという２段式の製造方法を採用する必要がなくなる。従って、本発明によれば、射出成形機のみを使用して１段工程で品質良好な成形体を得ることができ、工程数を減らし、コスト低減に寄与できる。
【００１５】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明は、ガラス繊維を混合してなる熱可塑性樹脂を成形材料として用いてガラス繊維強化樹脂成形体を製造するに当り、成形材料に過酸化物を配合して成形を行うものである。
すなわち、本発明は、ポリプロピレン及び変性ポリプロピレン、ガラス繊維チョップドストランドおよび半減期１分間の分解温度が１５０〜２６０℃である分解特性を有すると共に分子中に２個の−Ｏ−Ｏ−基を有する有機過酸化物を、射出成形機内で加熱混練してガラス繊維を樹脂中に均一に分散させ、このガラス繊維が均一に分散してなるガラス繊維混合溶融樹脂を金型内に射出充填して成形体を製造することを特徴とするガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法である。
【００１６】
本発明は射出成形、押出成形のいずれにも適用できるが、本発明を射出成形に適用すれば特に有益である。本発明を射出成形に適用する場合、一般的な射出成形方法により成形体を得ることができるものであり、従って成形機も従来公知の汎用機を使用することができる。即ち、本発明において使用できる射出成形機として、インラインスクリュー式、プランジャー式、スクリュー予備可塑化式等の各種の成形機を挙げることができ、特にインラインスクリュー式の場合、フルフライト型のスクリューを備えた射出成形機が好ましい。またスクリュー式のものにおいて、シリンダーにベント孔を設けた場合のものを使用できる。
【００１７】
成形材料はガラス繊維を混合してなる熱可塑性樹脂であり、ここにおいてガラス繊維の配合量は熱可塑性樹脂とガラス繊維との合計量に対し１０〜６０重量％、好ましくは３０〜５０重量％である。１０重量％未満では樹脂の強度向上等の補強効果が少なく、また、６０重量％を超えると樹脂物性が低下し、また成形性も不良となる。
【００１８】
本発明において樹脂原料である熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ナイロン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ポリエステル等が挙げられる。ポリプロピレンは安価な材料であるが、成形の前に押出機により熱可塑性樹脂にガラス繊維の混合を行うと製造コストを上昇させるという事情があり、この事情を考慮すると、ポリプロピレンを樹脂原料として用いて成形を行う場合本発明による実益が特に大きいものといえる。
【００１９】
本発明の樹脂原料としてポリプロピレンが使用され、ポリプロピレンに、カルボン酸若しくはその無水物で変性した変性ポリプロピレンを混合することが好ましい。変性ポリプロピレンはガラス繊維との界面接着が良好で、ガラス繊維との間で分離が起こりにくいという性質を有し、このような変性ポリプロピレンを用いることにより成形体の強度、表面平滑性等を向上させることができる。なお、変性ポリプロピレンを「樹脂原料」ということがある。上記変性のために用いられるカルボン酸としては、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、フマル酸、イタコン酸、イタコン酸無水物、シトラコン酸無水物等が挙げられ、なかでも無水マレイン酸が好ましい。
【００２０】
ポリプロピレンは単独重合体でも共重合体でもよい。共重合体としてはブロック共重合体、ランダム共重合体のいずれでもよいが、ブロック共重合体が好ましい。成形体に引張り強さや剛性が要求されるときは単独重合体が好ましく、耐衝撃性が要求されるときはブロック共重合体が好ましい。プロピレンと共重合させるコモノマーとしては、エチレン、α−オレフィン、ジオレフィン、ビニルモノマー等が挙げられるが、特にエチレンとの共重合体は工業的に最も有用である。
【００２１】
樹脂原料には通常用いられる各種の添加剤を混合することが可能である。例えば、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、テトラキス［メチレン−３（３，５−ジ−ｔ−ブチル−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤等を各々、樹脂原料の量に対し０．０１〜０．５重量％の範囲で添加することができる。その他、タルク粉末等の増核剤、滑剤、可塑剤、着色剤（顔料、染料等）、無機充填剤（タルク、炭酸カルシウム等）等を添加することができる。
【００２２】
本発明を射出成形に適用して成形体を製造するに当っては、原料樹脂、ガラス繊維及び過酸化物を射出成形機のポッパーに供給する。次いで成形機内で加熱して樹脂を溶融すると共に混練し、過酸化物の作用でガラス繊維を樹脂中に均一に分散せしめ、このガラス繊維が均一に分散したガラス繊維混合溶融樹脂をノズルより金型内に射出充填して成形体を製造する。
【００２３】
このように本発明によれば、射出成形機のみを使用して１段工程で、ガラス繊維が均一に分散した良好な成形体を製造することが可能である。
【００２４】
本発明は成形を行うに当り、樹脂原料とガラス繊維を押出機を用いて予め混合しておいてもよい。即ち、樹脂原料とガラス繊維を押出機内で混合し、ストランド状に押し出してガラス繊維含有樹脂ペレットを製造し、この樹脂ペレットを成形材料として用いて射出成形機により成形を行うようにしてもよい。この場合、樹脂ペレットにおいては樹脂原料とガラス繊維とが均一に混合されている必要はなく、例えばガラス繊維は束状のまま存在するような不均一混合状態であってもよい。本発明によれば、かかる不均一混合状態にある樹脂ペレットを用いても、射出成形工程における過酸化物の作用により、射出成形機内でガラス繊維が樹脂中に均一に分散し、外観良好な成形体が得られる。
【００２５】
本発明は成形に当り、樹脂原料とガラス繊維からなる成形材料に過酸化物を配合するが、この過酸化物の配合は、成形材料を成形機のホッパーに供給する際に該成形材料と共に直接、過酸化物をホッパーに供給することによって行ってもよく、或いは予め押出機で樹脂原料と過酸化物との混合物を混練し、押出して樹脂ペレットを作成しておき、この樹脂ペレットをガラス繊維と共に成形機のホッパーに供給することによって行ってもよい。後者のマスターバッチ方式は、作業環境上、過酸化物を取り扱うことが危険な製造現場においては有益な方法といえる。
【００２６】
本発明における有機過酸化物は、一般的に過酸化水素の誘導体とみなされ、その水素原子を有機原子団で置換した化合物である。本発明に用いられる有機過酸化物はいかなるものでもよく、例えばその例を挙げると、置換体の構造により、α，α’ ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２ ，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類；ジ−ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等のパーオキシエステル類；ｎ−ブチル−４，４− ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等のパーオキシケタール類；１，６ −ビス（ｔ−ブチルパーオキシカーボニルオキシ）ヘキサン等のパーオキシジカーボネート類；ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類等が挙げられるが、なかでもジアルキルパーオキサイド類、パーオキシエステル類が好ましい。
【００２７】
更に具体的には、本発明における有機過酸化物は次の条件を満足するものが好ましい。
１）半減期１分間の分解温度が１５０℃〜２６０℃、好ましくは１７０℃〜２００℃である分解特性を有すること。
２）分子中に２個の−Ｏ−Ｏ−基を有すること。
上記１）、２）のいずれか１つの条件を満足すれば好ましい有機過酸化物といえるが、１）、２）の両方の条件を満足すれば更に好ましい有機過酸化物といえる。
上記１）、２）の両方の条件を満足する有機過酸化物としては、α，α’ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５ −ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン３等が挙げられる。
【００２８】
上記した有機過酸化物の配合量は熱可塑性樹脂の量に対し０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．３重量％である。その配合量が０．０１重量％未満では樹脂に対するガラス繊維の均一分散が図り難く、また０．５重量％を超えると有機過酸化物の分解により生じる遊離ラジカルが樹脂に過度に作用して樹脂物性を低下させることになり好ましくない。
【００２９】
本発明によりガラス繊維強化樹脂成形体を製造するに当たっては通常、射出成形法が採用される。この射出成形を行うに当たり、本発明は特殊な射出成形機を用いる必要がなく、一般的に使用されている射出成形機を用いることができる。
一般的な射出成形機のなかでも本発明においては特にインラインスクリュー式射出成形機を用いることが好ましい。ここで本発明において用いるインラインスクリュー式射出成形機の好ましい構造について述べると、スクリューの長さＬと直径Ｄの比Ｌ／Ｄは１５〜２５であり、好ましくは２０〜２５である。上記の成形機はスクリューの谷径がフィード部で深く、圧縮部で徐々に浅くなり、メータリング部で最も浅くなるという構造を有しており、メータリング部の深さとフィード部の深さの比が圧縮比であるが、該圧縮比は１．５〜４．０、好ましくは２． ０〜３．０である。圧縮比が１．５未満では樹脂の均一な可塑化が困難であり、ガラス繊維の分散も不良となり易く、また４．０を越えるとガラス繊維を過度に圧縮して損傷を与え、成形体の強度が不充分となる虞れがある。
【００３０】
本発明を射出成形に適用したとき、得られる成形体は樹脂中にガラス繊維が均一に混合分散し、外観上も物性上も優れた成形体が得られる。
本発明は射出成形に適用する場合に限られず、押出成形法により成形体を製造する場合にも本発明を同様に適用することができる。即ち、樹脂材料にガラス繊維を混合すると共に、過酸化物を添加混合し、押出成形機内で加熱混練し、ガラス繊維混合溶融樹脂をストランド状に押出して樹脂ペレットを製造することができる。この場合、使用する押出機は、圧縮比が２．０〜３．０、スクリューの長さＬと直径Ｄの比Ｌ／Ｄが２０程度の通常のフルフライト型のスクリューを備えたものでよく、ガラス繊維を強制的に分散させる混練り機構、例えばダルメージ型混練り機構を備えたものでなくてもよい。かかる混練り機構を備えない押出機を用いた場合でも本発明によればガラス繊維の良好な分散を図ることができる。またそのような混練り機構を用いないためガラス繊維の損傷も少なく、押出量も多くなるため経済的である。またガラス繊維の破断と損傷を防ぐため、二軸押出機を使用して押出機の前半で溶融した樹脂中に、押出機の下流からガラス繊維を強制供給し、これを樹脂に混合し、押出して樹脂ペレットを作る方法も従来から実施されているが、この方法によると、用いる押出機の構造が複雑となり、製造コストも高くなるという欠点がある。
本発明によれば構造簡単な押出機を用いて、ガラス繊維の損傷のない性能の優れたガラス繊維強化樹脂ペレットを製造することができる。本発明を押出成形に適用することにより得られる樹脂ペレットにおいても同様に樹脂中にガラス繊維が均一に混合分散した状態が得られ、この樹脂ペレットを用いて例えば射出成形を行なったときは、ガラス繊維の均一分散状態が実現された、外観上も物性上も優れた成形体が得られるものである。
【００３１】
また押出成形により、シート、ロッド、パイプ、及び種々の異形断面成形体（プロファイル）を製造する場合にも、本発明は有利に適用できる。即ち、一般にかかる成形体を作る場合には、成形体表面のガラス繊維の浮きが欠点となるため、一旦押し出しで作った樹脂ペレットを使用するのが一般的である。しかし本発明を適用することにより、樹脂原料、ガラス繊維、及び過酸化物の混合物から直接押出成形体を製造することができ、経済的であるばかりでなく、ガラス繊維の破砕や損傷がないため強度的にも優れる特長がある。
【００３２】
本発明において、過酸化物を添加混合することにより樹脂中におけるガラス繊維の均一分散状態が得られる理由は必ずしも明らかではないが、樹脂単体ではガラス繊維との濡れ性が乏しいものであるところ、過酸化物を添加混合することにより、樹脂におけるガラス繊維との濡れ性が向上し、この濡れ性向上がガラス繊維の樹脂中への分散を助長し、それによりガラス繊維の均一分散が図られるものと思われる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３４】
実施例１〜２２、参考例１〜３、比較例１〜３
樹脂原料としてポリプロピレン又はポリプロピレンと無水マレイン酸変性ポリプロピレンとの混合物を用い、表１、表２に示す配合の成形材料を混合し、射出成形機のホッパーより自然落下により供給した。
【００３５】
表１、表２に示す各配合物は以下の通りである。
１）ＰＰ：ポリプロピレン（グランドポリマー製ＢＪＨＨ−１３５２）、ペレット状
２）ＭＰＰ：無水マレイン酸変性ポリプロピレン（グランドポリマー製ロンプライＭＭＰ００６ ＭＡＨグラフト量０．４％）
３）過酸化物
Ａ：α，α’ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン（日本油脂製パーブチルＰ４０）
Ｂ：２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂製パーヘキサ２５Ｂ）
Ｃ：２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン３（化薬アクゾ製カヤヘキサＹＤ５０Ｃ）
Ｄ：ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド（日本油脂製パーブチルＤ）
Ｅ：ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂製パーブチルＺ）
Ｆ：２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂製パーヘキサ２５Ｚ）
Ｇ：ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート（日本油脂製パーブチルＯ）
Ｈ：ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート（日本油脂製パーヘキサＶ−４０）
Ｉ：１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（日本油脂製パーヘキサ３Ｍ−４０）
Ｊ：１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカーボニルオキシ）ヘキサン（化薬アクゾ製カヤレン６−７０）
Ｋ：ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド（日本油脂製パーメンタＨ）
上記過酸化物における半減期１分間の分解温度は次の通りである。
Ａ：１７５．４℃
Ｂ：１７９．８℃
Ｃ：１９３．０℃
Ｄ：１８５．９℃
Ｅ：１６６．８℃
Ｆ：１５８．２℃
Ｇ：１３４．０℃
Ｈ：１７２．５℃
Ｉ：１４９．０℃
Ｊ：１５０．０℃
Ｋ：１９９．５℃
４）ナイロン６：帝人製ＴＢ３１０Ｂ
５）酸化防止剤：ヒンダードフェノール系酸化防止剤（旭電化製アデカスタブＡＯ−６０）
６）光安定剤：ヒンダードアミン系光安定剤（チバガイギー製チヌビン６２２ ＬＤ）
７）ガラス繊維：日東紡績製ＣＳ３Ｊ−２５４Ｓ
【００３６】
射出成形機として日本製鋼製Ｊ７５Ｅ２射出成形機を用いた。この射出成形機は一般的な汎用成形機であり、スクリューの構造は図１に示す通りである。スクリューの全長（Ｌ）は６７０ｍｍ、直径（Ｄ）は３２ｍｍ、ピッチ（Ｐ）は３２ ｍｍであり、Ｌ／Ｄ＝２１、圧縮比２．２である。またスクリューはフルフライト型であり、フィード部ａ、圧縮部ｂ、メータリング部ｃのゾーン比（ａ：ｂ：ｃ）は５：３：２である。
【００３７】
上記射出成形機を用いて以下の条件で成形を行ない、複数の試験片を作成した。
成形条件：
シリンダー温度２５０℃、金型温度６０℃、スクリュー回転数６３ｒｐｍ、スクリュー背圧４０ｋｇｆ／ｃｍ２
【００３８】
得られた複数の試験片について以下の試験を行った。
(1)引張強さ：ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準拠
(2)伸び率：ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準拠
(3)曲げ強さ：ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠
(4)曲げ弾性率：ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠
(5)アイゾット衝撃強さ：ＡＳＴＭ Ｄ２５６に準拠
【００３９】
(6)ガラス繊維の樹脂中における分散状態について観察した。
このガラス繊維の分散状態は、試験片２０本を観察し、以下の基準に従って評価した。
◎：全試験片の１００％がガラス繊維均一分散状態となっている。
○：全試験片の９０％がガラス繊維均一分散状態となっている。
×：全試験片においてガラス繊維の分散状態が悪く、チョップドストランドがほとんどそのままの形態で残存している。
【００４０】
(7)表面の粗さ
縦８０ｍｍ、横４５ｍｍ、厚さ３ｍｍの試験片を作成し、ＪＩＳＢ０６０１ （１９８７年版）に準拠して表面粗さを測定し、十点平均粗さ（Ｒｚ）及び最大高さ（Ｒｙ）を求めた。この場合、１枚の試験片について５ヶ所測定し、試験片２枚を用いて計１０ヶ所測定し、その平均値を求めた。
上記各試験の結果を表３、表４に示す。
【００４１】
上記した各実施例、参考例、比較例において、樹脂原料に過酸化物を配合した場合（実施例１〜２２、参考例１〜３）はガラス繊維が均一に分散し、外観が良好な成形体が得られたが、過酸化物を配合しない場合（比較例１〜３）はガラス繊維の分散が不良で、実用に耐える成形体を得ることができなかった。また表面粗さの測定結果から、ガラス繊維の分散が良好なものは表面粗さが小さく、反対にガラス繊維の分散が不良になると表面粗さも大きくなるという傾向を示すことが判る。このことから、表面粗さを尺度としてガラス繊維分散の良否を判別できることが理解される。表３、表４のＲｚ、Ｒｙの数値からも、実施例１〜２２、参考例１〜３は、比較例１〜３よりもガラス繊維分散状態が良好であることが判る。更に、上記実施例１〜２２、比較例１ 〜３から明らかなように、樹脂原料に過酸化物を配合しても引張強さ等の物性に悪影響を与えず、所定の樹脂物性を維持できることが判る。
【００４２】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【産業上の利用可能性】
本発明は熱可塑性樹脂にガラス繊維を混合してなる成形材料を用いてガラス繊維強化樹脂成形体を製造する方法の改良に係るものであって、本発明により製造される成形体は樹脂中にガラス繊維が均一に分散した外観良好なるものであり、本発明は低コストで品質に優れた成形体を製造できる点で産業上有益なるものである。
【００４７】
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の実施例において用いた射出成形機のスクリューを示す図である。
Claims (5)
- ポリプロピレン及び変性ポリプロピレン、ガラス繊維チョップドストランドおよび半減期１分間の分解温度が１５０〜２６０℃である分解特性を有すると共に分子中に２個の−Ｏ−Ｏ−基を有する有機過酸化物を、射出成形機内で加熱混練してガラス繊維を樹脂中に均一に分散させ、このガラス繊維が均一に分散してなるガラス繊維混合溶融樹脂を金型内に射出充填して成形体を製造することを特徴とするガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法。
- 有機過酸化物の配合量が、ポリプロピレン及び変性ポリプロピレンに対して０．０１〜０．５重量％であることを特徴とする請求項１記載のガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法。
- 有機過酸化物が、α、α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｎ−ブチル−４，４'−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカーボニルオキシ）ヘキサンから選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法。
- ガラス繊維チョップドストランドの配合量が、ポリプロピレン及び変性ポリプロピレンとガラス繊維チョップドストランドとの合計量に対し１０重量％〜６０重量％である請求項１記載のガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法。
- 射出成形機として、スクリューの長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）の比であるＬ／Ｄが１５〜２５で、メータリング部の深さとフィード部の深さの比である圧縮比が１．５〜４．０であるフルフライト型のスクリューを備えたインラインスクリュー式射出成形機を用いることを特徴とする請求項１記載のガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法。
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