JP5717480B2 - サンドイッチ成形体 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明の趣旨は下記の通りである。
(1)コア部の表面にスキン層が形成された構造を有し、かつコア部がスキン層によって挟持されてなり、以下の(I)〜(VI)を同時に満足することを特徴とするサンドイッチ成形体。
(I)スキン層が、ポリアミド樹脂(a)、1分子中に3個のグリシジル基を有するエポキシ化合物(c)、および平均繊維長が100〜500μmであるガラス繊維(x)を含有する。
(II)スキン層におけるエポキシ化合物(c)の含有量が、ポリアミド樹脂(a)100質量部に対し0.2〜2質量部である。
(III)スキン層における、ポリアミド樹脂(a)、エポキシ化合物(c)およびガラス繊維(x)を含有させた樹脂組成物の、(ポリアミド樹脂の融点+30)℃およびせん断速度1000s−1で測定された溶融粘度ηaが、300〜2000Pa・sである。
(IV)スキン層におけるポリアミド樹脂(a)およびエポキシ化合物(c)の合計と、ガラス繊維(x)との混合比率{(a+c)/x)}が、質量比で、40/60〜70/30である。
(V)コア部が、ポリアミド樹脂(b)と、平均繊維長が0.5〜5mmであって、且つガラス繊維(x)の平均繊維長より長いガラス繊維(y)を含有する。
(VI)コア部におけるポリアミド樹脂(b)とガラス繊維(y)との混合比率(b/y)が、質量比で、30/70〜60/40である。
本発明のサンドイッチ成形体は、コア部および該コア部の表面に形成されたスキン層を有し、コア部がスキン層によって挟持されてなるものである。
本発明のサンドイッチ成形体としては、成形時の樹脂流れ方向に対して垂直な断面において、コア部の周囲表面にスキン層が形成されている形態が挙げられる。例えば、図1に示すように、成形時の樹脂の流れ方向3に対して垂直な断面において、コア部2の周囲表面にスキン層1が形成されている形態である。
コア部は、ポリアミド樹脂(b)と、ガラス繊維(y)を含有するものである。
ポリアミド樹脂(b)の種類は、スキン層に含有されるポリアミド樹脂(a)で例示されたものから選ばれることができる。サンドイッチ成形体において、コア部に含有されるポリアミド樹脂(b)の種類と、スキン層に含有されるポリアミド樹脂(a)の種類は、異なっていても良いし、同一であってもよい。ポリアミド樹脂(b)は、低温および高温環境下で機械的性質をより効果的に維持する観点から、ナイロン6またはナイロン66が特に好ましく、これらを単独で、または組み合わせて用いることができる。
サンドイッチ成形体は、スキン層形成用ペレットおよびコア部形成用ペレットを以下のような方法で製造した後、得られたペレットをそれぞれ、いわゆるサンドイッチ成形法における一次材および二次材として供給することによって製造できる。
サンドイッチ成形法は、合成樹脂の分野において一般に実施されている成形方法である。具体的には、射出成形法、押出成形法によるサンドイッチ成形法を選択することができる。
実施例および比較例に用いた原料は次の通りである。
(A)ポリアミド樹脂
・PA−1
ナイロン6(ユニチカ社製、商品名「A1015」)、(融点:220℃、溶融粘度:40Pa・s)
・PA−2
ナイロン66(ユニチカ社製、商品名「E2001R」)、(融点:260℃、溶融粘度:40Pa・s)
・PA−3
ナイロン66(ユニチカ社製、商品名「A125」)、(融点:260℃、溶融粘度:80Pa・s)
・PA−4
ナイロン66(ユニチカ社製、商品名「A142」)、(融点260℃、溶融粘度:600Pa・s)
・PA−5
ナイロン66(ユニチカ社製、「ET−1(試験品)」)、(融点:260℃、溶融粘度:10Pa・s)
・GF−1
チョップドストランド(日東紡社製、商品名「CS3H459」)、(ガラス繊維径:10μm、平均繊維長:3mm)(アミノシランカップリング剤による表面処理品)
・GF−2
ミルドファイバー(日本電気硝子社製、商品名「EP M−10A」、(ガラス繊維径:13μm、平均繊維長:70μm)(アミノシランカップリング剤による表面処理品)
・LGF−1
ガラスロービング(試験品)(ガラス繊維径:13μm、繊維巻長:3500m)(アミノシランカップリング剤による表面処理品)
・TEPIC−S
トリグリシジルイソシアヌレート(日産化学社製、商品名「TEPIC−S」)
・SR−TMP
トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(阪本薬品工業社製、商品名「SR−TMP」)
・SR−2EG
ジエチレングリコールグリシジルエーテル(阪本薬品工業社製、商品名「SR−2EG」)
・EX−614B
ソルビトールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、商品名「EX−614B」)
・スチレンマレイン酸樹脂半エステル (荒川化学社製、商品名「アラスター700」)
樹脂
[測定方法]
(1)ポリアミド樹脂の溶融粘度
得られたサンドイッチ成形体のスキン層を約3mm角に切り出して切片を作成し、この切片を10g準備した。オリフィス径が1mmであるフローテスター(島津製作所社製、「CFT−500」)を用い、JIS K7199に従った測定方法にて評価した。(用いるポリアミド樹脂の融点+30)℃に加熱したシリンダーに、サンドイッチ成形体から得られたスキン層の切片を入れ、3分間予熱した後、せん断速度1000s−1で測定を行った。なお、測定は一水準あたり3回行い、その平均値を算出した。
23℃、50%RH雰囲気で十分に調湿した長方形の試験片(長さ127mm、幅35mm、厚み12mm)を用い、23℃下、スパン間100mm、試験速度5mm/分で2点支持の曲げ強度測定を行った。試験片は長手方向が成形時の流れ方向となるようにし、当該試験片を長手方向で2点を支持して測定を行った。
本発明においては、320MPa以上であるものが実用に耐えうるものであるとし、360MPa以上であることがより好ましい。
曲げ強さAの試験において、100℃空気中で測定した以外は、曲げ強さAの試験と同様にして曲げ強さBを測定した。
本発明においては、210MPa以上であるものが実用に耐えうるものであるとし、220MPa以上であることがより好ましい。
曲げ強さAの試験片を成形するときに、射出成形機によりサンドイッチ成形体の一次材の射出体積および二次材の射出体積を計測した。
スキン部(一次材)の体積比率は、射出成形機により計測された一次材の射出体積と二次材の射出体積を加算し、この加算した総体積に対する一次材の射出体積の比率により求めた。なお、一次材の射出体積および二次材の射出体積はそれぞれ、(射出成形時のスクリュー移動距離)と(シリンダー断面積)との積により算出した。また射出成形時のスクリュー移動距離は、(計量完了時のスクリュー位置)と(射出完了時のスクリュー位置)との差により算出した。
ペレット10gを秤量瓶に入れ、炭化炉中で600℃にて3時間焼却処理した。焼却完了した秤量瓶を室温で十分に冷却した後、秤量瓶中の残渣よりガラス繊維を取り出し、マイクロスコープ(キーエンス社製、「VH−500型」)にて任意400本のそれぞれのガラス繊維の繊維長を計測し、次式により求めた。
ガラス繊維の平均繊維長=Σ(L1+・・・・+L400)/400
但し、Lnは、1本当たりのガラス繊維の繊維長である。
成形体からスキン層、コア部より質量10gの断片を切り出し、上記(6)と同様の焼却処理を行い、ガラス繊維の繊維長の計測、および平均繊維長の算出を行った。
<製造例1A>
樹脂組成物100質量%のうち、49.7質量%のポリアミド樹脂である(PA−3)、0.2質量%の(TEPIC−S)(トリグリシジルイソシアヌレート)、および0.1質量%の(SR−TMP)(トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル)をドライブレンドし、連続定量供給装置(クボタ社製)を用いて、同方向二軸押出機(東芝機械社製、「TEM37BS」)の主ホッパー供給口に供給し、スクリュー回転数250rpmにて溶融混練した。なお、押出温度は280〜300℃に設定されていた。
ポリアミド樹脂、エポキシ化合物およびガラス繊維の種類、それらの配合比率を変えた以外は、製造例1Aと同様の方法で、ペレット(PAG−2)〜(PAG−21)(PAG−24)を得た。その評価結果を表1および表2にまとめて示す。
製造例1Aにおいて、混合ゾーンにおけるスクリューディメンジョン(スクリュー構成2)を下記構成とする以外は、製造例1Aと同様の操作を行ってペレットPAG−22、PAG−23を得た。つまり、主ホッパー供給口からサイドフィード口までは(R/R/N/N/L)として1箇所設置し、サイドフィード口からダイス口までは(R/R/N/L)として1箇所設置した。なお、上記スクリュー構成2は、(R/R/N/L)を1箇所少なく用いているため、混練度合いはスクリュー構成1に比べ弱いものとなっている。
その評価結果を表2に示す。
ポリアミド樹脂とエポキシ化合物の配合において、1分子にグリシジル基を3個有するエポキシ化合物が過少であり、かつ1分子にグリシジル基を4個有するエポキシ化合物が過多であったために、樹脂組成物がゲル化してしまい、ペレットを採取することができなかった。
<製造例1B>
先端部に含浸ダイボックスを取り付けた同方向二軸押出機(東芝機械社製、「TEM37BS」)を用いた。温度設定280〜300℃で昇温した後、同方向二軸押出機で溶融したポリアミド樹脂(PA−2)(250℃測定条件下、溶融粘度40Pa・S)をスクリュー回転数200rpm、供給量15kg/hで含浸ダイボックスに送った。溶融したポリアミド樹脂(PA−2)は含浸ダイボックスで溶融状態を保ったまま加温した。
ポリアミド樹脂およびガラス繊維の種類と、両者の配合比率を表3に示すように変更した以外は、製造例1Bと同様の方法により、ペレット(LFP−2)〜(LFP−13)を得た。その評価結果を表3にまとめて示す。
<実施例1>
2基のシリンダーを有し、先端部の合流ノズルで連結されたサンドイッチ成形機(JSW社製、「J180AD−2M」)を用いて、ペレットPAG−1(一次材)を一次側のシリンダーに投入し、ペレットLFP−1(二次材)を二次側のシリンダーに投入した。どちらのシリンダーにおいても、シリンダー温度290℃、金型温度100℃の条件下、一次材の射出と同時に二次材の射出も行われるようなシーケンス制御のもとで射出成形し、サンドイッチ成形体(物性測定試験片、長さ127mm×幅35mm×厚み12mm)を作成した。このサンドイッチ成形は、一次材がスキン層を形成し、二次材がコア部を形成するように射出成形されたものであり、スキン層の平均厚みは2mm、コア部の平均厚みは8mmであった。スキン層に含有するガラス繊維の平均繊維長は、300μmであり、コア部に含有するガラス繊維の平均繊維長は2.5mmであった。その評価結果を表4に示す。
一次材および二次材として、表4、表5および表6に示すようにペレットの種類を変更した以外は、実施例1と同様の方法により試験片を作成し、各種評価試験を行った。評価結果を表4、表5および表6に示す。
2:コア部
3:成形時の樹脂の流れ方向
4:成形時の樹脂の流れ方向における端面
5:断面積
6:中心線
7:中心線の長さ
8:厚み
Claims (3)
- コア部の表面にスキン層が形成された構造を有し、かつコア部がスキン層によって挟持されてなり、以下の(I)〜(VI)を同時に満足することを特徴とするサンドイッチ成形体。
(I)スキン層が、ポリアミド樹脂(a)、1分子中に3個のグリシジル基を有するエポキシ化合物(c)、および平均繊維長が100〜500μmであるガラス繊維(x)を含有する。
(II)スキン層におけるエポキシ化合物(c)の含有量が、ポリアミド樹脂(a)100質量部に対し0.2〜2質量部である。
(III)スキン層における、ポリアミド樹脂(a)、エポキシ化合物(c)およびガラス繊維(x)を含有させた樹脂組成物の、(ポリアミド樹脂の融点+30)℃およびせん断速度1000s−1で測定された溶融粘度ηaが、300〜2000Pa・sである。
(IV)スキン層におけるポリアミド樹脂(a)およびエポキシ化合物(c)の合計と、ガラス繊維(x)との混合比率{(a+c)/x)}が、質量比で、40/60〜70/30である。
(V)コア部が、ポリアミド樹脂(b)と、平均繊維長が0.5〜5mmであって、且つガラス繊維(x)の平均繊維長より長いガラス繊維(y)を含有する。
(VI)コア部におけるポリアミド樹脂(b)とガラス繊維(y)との混合比率(b/y)が、質量比で、30/70〜60/40である。 - スキン層の体積比率が、全体の40〜70%であることを特徴とする請求項1に記載のサンドイッチ成形体。
- エポキシ化合物(c)が、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、およびトリフェノールメタントリグリシジルエーテルからなる群より選ばれる少なくとも1種類の化合物と、トリグリシジルイソシアヌレートとからなる混合物であることを特徴とする請求項1または2に記載のサンドイッチ成形体。
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