JP5743619B2 - サンドイッチ成形体 - Google Patents

Description

本発明は、サンドイッチ成形法によって製造されたサンドイッチ成形体に関し、特に熱可塑性樹脂を含み、高温環境下でも機械的強度の低下が比較的小さく、軽量化が図れるサンドイッチ成形体に関する。

ポリアミド樹脂は、その成形体が優れた機械的性質を有することから、金属代替材料として幅広く利用されている。ポリアミド成形体に高剛性、耐熱性を付与させる場合には、通常は繊維状強化材で強化したポリアミド樹脂組成物が用いられており、繊維状強化材としてガラス繊維を特定量配合したポリアミド樹脂組成物が提案されている。ガラス繊維を高充填してポリアミド樹脂の補強を行う場合、ポリアミド樹脂組成物に配合するガラス繊維の配合量は、ポリアミド樹脂組成物１００質量部に対して、多くても１５０質量部程度までで、それ以上の配合量では補強効率が悪くなり、また成形性なども悪くなる。特に、厚さ１０ｍｍを超える厚肉の成形体の場合、その速い結晶化速度と高い成形収縮率により、成形体中央部が固化する前に、ゲート部で樹脂が固化してしまうため、成形体中央部にボイドが発生しやすくなり、成形体の機械的強度が低下するなどの問題があり、利用範囲が限られていた。

このような厚肉の成形体中に発生するボイドを抑える方法としては、ポリアミド６６樹脂とエチレンアイオノマー樹脂の樹脂混合物に対し、ガラス繊維を配合する方法（特許文献１）や、長繊維強化熱可塑性樹脂を使用する方法（特許文献２）などが提案されている。しかし、これらはいずれも特殊な樹脂を用いたり、樹脂ペレットを製造するために特殊な製造装置が必要になるなどコストアップとなり、産業上の利用範囲は狭くなっている。

一方で、ポリアミド成形体に高剛性、耐熱性を付与させるためには、成形方法での工夫も見られ、例えば、自動車用エンジン冷却水系部品などの中空成形体を製造するために、予め一次材を成形した複数の成形体を金型に配置し、その接合部に二次材を射出成形する方法（特許文献３）、一次成形体の表面に二次成形材料を射出し一体化された成形体を得る方法（特許文献４）が示されている。しかし、これらの方法は、いずれも中空のような複雑な形状を持った成形体を得るために、二色成形法を用いて、樹脂の流れ方向と垂直な面で一次成形体と二次成形体を金型内で溶着しており、厚肉の成形体の場合に起こるボイドの発生を抑制することはできず、厚肉の成形体の機械的強度を上げることはできなかった。また、他の成形方法での工夫として、一次材と二次材の二つの材料を時間差で射出し、一次材でスキン層を形成し、二次材でコア層を形成したサンドイッチ成形体を成形するサンドイッチ成形法が示され、一次材として長繊維強化樹脂を用い、二次材として短繊維強化樹脂を用いることで、サンドイッチ成形体の強度の向上を図ることが提案されている（特許文献５）。

しかしながら、上述の各種成形方法で得られる成形体は、長期にわたって多大な荷重のかかる機械部材として使用するには、実用上の負荷に耐えうる十分な性能を有しておらず、変形や破断を生じるおそれがあった。特に、自動車部材のような機械部材として前記のサンドイッチ成形体を用いると、高温環境化等の様々な温度雰囲気で十分な強度を発揮できないため、金属部品に替えて用いることは難しかった。

特開２００７−１１２８７７号公報 特開２００２−８５１０９号公報 特開平１１−１７９７５６号公報 特開平１１−１２９２８４号公報 特許第２９７２０２４号公報

本発明は、高温環境下であっても十分な機械的性質を維持するサンドイッチ成形体を提供することを目的とする。

本発明者らは、コア部がスキン部によって挟持されてなるサンドイッチ成形体において、コア部およびスキン部を、それぞれ、無機充填材を含有する熱可塑性樹脂により構成し、無機充填材を含有する熱可塑性樹脂として所定の特性を有するものを用い、サンドイッチ成形体全体におけるスキン部の体積比率を所定の比率とすることにより、高温環境下であっても、サンドイッチ成形体が十分な機械的性質を維持することを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、下記のとおりのものである。
（１）コア部がスキン部によって挟持されてなるサンドイッチ成形体であって、スキン部を構成する第１の熱可塑性樹脂とコア部を構成する第２の熱可塑性樹脂とがいずれも結晶性樹脂からなり、かつ無機充填材を含有し、スキン部の曲げ弾性率をＥ１，スキン部の曲げ最大歪をε１，コア部の曲げ弾性率をＥ２，コア部の曲げ最大歪をε２としたとき、
１＜Ｅ１／ε１＜５
５＜Ｅ２／ε２＜１０
ε１／ε２＞１
の式を満たし、スキン部の体積比率が４０〜７０％であり、２３℃で測定した曲げ強さが３００ＭＰａ以上であることを特徴とするサンドイッチ成形体。

（２）第１および第２熱可塑性樹脂がいずれもポリアミドであることを特徴とする（１）のサンドイッチ成形体。

（３）無機充填材がガラス繊維、炭素繊維もしくは、両者の混合物であることを特徴とする（１）または（２）のサンドイッチ成形体。

本発明のサンドイッチ成形体は、１００℃の高温環境下であっても十分な機械的強度、特に曲げ強さを維持できる。また本発明のサンドイッチ成形体は、耐熱性にも優れている。

（ａ）は本発明のサンドイッチ成形体の一実施形態の樹脂流れ方向に垂直な断面の概略斜視図を示し、（ｂ）は（ａ）のサンドイッチ成形体の厚みを算出するための説明図を示す。 図１のサンドイッチ成形体の樹脂流れ方向に平行な断面の概略斜視図を示す。 （ａ）は本発明のサンドイッチ成形体の別の一実施形態の概略斜視図を示し、（ｂ）は（ａ）のサンドイッチ成形体の樹脂流れ方向に垂直な断面の概略図を示し、（ｃ）は（ａ）のサンドイッチ成形体の厚みを算出するための説明図を示す。 （ａ）は本発明のサンドイッチ成形体の別の一実施形態の概略正面図を示し、（ｂ）は（ａ）のサンドイッチ成形体の概略平面図を示し、（ｃ）は（ａ）のサンドイッチ成形体の樹脂流れ方向に垂直な断面の概略図を示し、（ｄ）は（ａ）のサンドイッチ成形体の厚みを算出するための説明図を示す。

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部を有するものである。詳しくは、本発明のサンドイッチ成形体は、コア部がスキン部によって挟持されてなり、少なくとも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部を有する。具体的には、例えば図１（ａ）に示すように、本発明のサンドイッチ成形体には、少なくとも成形時の樹脂流れ方向Ｌに対して垂直な断面におけるコア部Ｂの周囲表面にスキン部Ａが形成されている。さらに、図２に示すように、本発明のサンドイッチ成形体には、成形時の樹脂流れ方向Ｌに対して平行な断面においてもコア部Ｂの周囲表面にスキン部Ａが形成されていてもよい。さらに、本発明のサンドイッチ成形体には、樹脂流れ方向Ｌにおける端面Ｃ（例えば図２参照）にスキン部Ａが形成されていてもよいし、または形成されていなくてもよい。

本発明における熱可塑性樹脂は、一般的に射出成形や押出成形などに用いられる樹脂であれば特に限定されるものではないが、スキン部とコア部を構成する樹脂は、界面の接着性を得るために同種の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。中でも、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドなどの結晶性樹脂が好ましく、成形加工性、耐熱性、経済性、耐薬品性の観点からポリアミドが特に好ましい。

ポリアミドとしては、例えば、ポリε−カプラミド（ナイロン６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリウンデカメチレンアジパミド（ナイロン１１６）、ポリウンデカナミド（ナイロン１１）、ポリドデカナミド（ナイロン１２）、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ナイロン６Ｉ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロン６Ｔ）、ポリノナメチレンテレフタルアミド（ナイロン９Ｔ）、ポリメタキシリレンアジパミド（ナイロンＭＸＤ６）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６Ｔ/６Ｉ）、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー（ナイロン６/６Ｔ）、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６/６Ｉ）、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー（ナイロン６６/６Ｔ）、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６６/６Ｉ）、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロンＴＭＤＴ）、ポリビス（４−アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンＰＡＣＭ１２）、ポリビス（３−メチル−４−アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンジメチルＰＡＣＭ１２）、およびこれらのポリアミドを構成するポリアミド成分（モノマー）のうち少なくとも２種類の構造が異なったポリアミド成分を含むポリアミド共重合体、ならびにこれらの混合物などが挙げられる。中でも、強度、成形性、経済性の観点からナイロン６またはナイロン６６を単独でまたは組み合わせて用いることが特に好ましい。

本発明における熱可塑性樹脂に含有される無機充填材には、一般に熱可塑性樹脂を強化するために使用できるものを適用でき、具体的には、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、ワラストナイト、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、珪酸カルシウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノ珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウム、ガラスバルーン、カーボンブラック、金属繊維、金属ウィスカー、セラミックウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、窒化ホウ素、グラファイト、ガラス繊維、炭素繊維等、さらには、タルク、カオリン、雲母、合成フッ素雲母、モンモリロナイト、バーミキュライト、スメクタイト、ゼオライト、ハイドロタルサイト等の層状ケイ酸塩を挙げることが出来るが、この中でも、ガラス繊維、炭素繊維、層状ケイ酸塩が優れた補強効果が得られるため好ましい。

本発明におけるスキン部および／またはコア部に使用される熱可塑性樹脂には、その特性を大きく損なわない限りにおいて、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、結晶核剤、強化材、顔料、着色防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、離型剤、滑剤等の添加剤が含有されてもよい。

熱安定剤や酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール類、リン化合物、ヒンダードアミン類、イオウ化合物、銅化合物、アルカリ金属のハロゲン化物あるいはこれらの混合物が挙げられる。また、結晶核剤としては、タルクなどが挙げられる。

スキン部に上記添加剤が含有される場合、当該添加剤の合計含有量はスキン部を構成する樹脂組成物全量に対して５質量％以下が適当である。
コア部に上記添加剤が含有される場合、当該添加剤の合計含有量はコア部を構成する樹脂組成物全量に対して５質量％以下が適当である。

本発明のサンドイッチ成形体は、スキン部を構成する無機充填材を含有した第１の熱可塑性樹脂とコア部を構成する無機充填材を含有した第２の熱可塑性樹脂の特性が下記の関係式を満たし、さらに、サンドイッチ成形体全体に占めるスキン部の体積比率が４０〜７０％であることが必要である。
１＜Ｅ１／ε１＜５
５＜Ｅ２／ε２＜１０
ε１／ε２＞１
ただし、Ｅ１はスキン部を構成する第１の熱可塑性樹脂の曲げ弾性率、
Ｅ２はコア部を構成する第２の熱可塑性樹脂の曲げ弾性率、
ε１はスキン部を構成する第１の熱可塑性樹脂の最大曲げ強度時の歪（曲げ最大歪）、
ε２はコア部を構成する第２の熱可塑性樹脂の最大曲げ強度時の歪（曲げ最大歪）を示す。
上記関係式の有する詳細な力学的意義は明らかとはされていないが、本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、サンドイッチ成形体が以下の傾向を示すことを見出した。

Ｅ１／ε１は、１より大きく、５未満であることが必要である。Ｅ１／ε１が１以下であると、サンドイッチ成形体全体の機械的強度が低くなる傾向にあり、特に１００℃以上の環境下でのサンドイッチ成形体全体の曲げ強さが大きく低下する。Ｅ１／ε１が５以上であると、サンドイッチ成形体全体の曲げ強さが低下する。

Ｅ２／ε２は、５より大きく、１０未満であることが必要である。Ｅ２／ε２が５以下であると、サンドイッチ成形体全体の機械的強度が低くなる傾向にあり、特に、１００℃以上の高温環境下での曲げ強さが大きく低下する傾向にあり、Ｅ２／ε２が１０以上であると、サンドイッチ成形体全体の曲げ強さが低下する。

ε１／ε２は１を超えることが必要である。ε１／ε２が１以下であると、サンドイッチ成形体に外力が加わった際に、コア部を挟持しているスキン部が破断しやすくなり、サンドイッチ成形体全体の機械的強度が低下する。

サンドイッチ成形体のスキン部がサンドイッチ成形体全体に占める体積比率は、４０〜７０％であることが必要であり、４５〜６５％であることが好ましい。この体積比率が４０％未満の場合は、機械的強度が低下し、この体積比率が７０％を超える場合は、特に１００℃以上の高温環境下での曲げ強さが大きく低下する。

また、スキン部の厚みは特に制限されるものではなく、サンドイッチ成形体の用途に応じて適宜設定されればよい。スキン部の厚みは例えば、０．５〜３ｍｍ、好ましくは１．０〜２．５ｍｍであり、サンドイッチ成形体の全体の厚みに対してスキン部の厚みは１０％以上、好ましくは１５％以上である。スキン部の厚みは一定である必要はなく、サンドイッチ成形体の形状に応じて変化してよい。

また、コア部の厚みは特に制限されるものではなく、サンドイッチ成形体の用途に応じて適宜設定されればよい。コア部の厚みは例えば、３〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍである。コア部の厚みは一定である必要はなく、サンドイッチ成形体の形状に応じて変化してよい。

サンドイッチ成形体は、スキン部形成用ペレットおよびコア部形成用ペレットを製造した後、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。

スキン部形成用ペレットまたはコア部形成用ペレットを製造する方法は、それぞれ、特に限定されるものではなく、例えば、二軸押出混練機を用いて混練する方法が好適に用いられる。詳しくは、シリンダーの上流からポリアミド樹脂を供給し、シリンダーの中間部でガラス繊維や炭素繊維などの無機充填材をサイドフィードする。その後、ダイスから樹脂組成物をストランド状に引き取り、冷却固化し、ペレタイザーでカッティングしてペレットを得ることができる。このような方法が経済的に好適である。また、上述の添加剤を添加する場合、添加剤は、予め、それぞれ独立して、スキン部形成用ペレットに含有させてもよいし、コア部形成用ペレットに含有させてもよいし、または成形時においてそれらのペレットと混合して用いても良い。

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。
具体的なサンドイッチ成形法としては、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。

まず、射出成形法によるサンドイッチ成形法において、スキン部形成用ペレットは一次材として用い、コア部形成用ペレットは二次材として用いる。詳しくは、まず、溶融させた一次材を金型内に射出する。次いで、時間差をおいて溶融させた二次材を当該金型内に射出する。このとき、一次材の射出は停止してもよいし、停止されずに二次材とともに射出されていてもよい。次いで、二次材を停止し、一次材を再び射出し、一次材でゲートを閉じる。この間、一次材と二次材どちらかが常に射出されており、当該金型内で樹脂の流動が止まることはない。このようにすることで、当該金型内で溶融している一次材の中を二次材が流動し、一次材が押し広げられスキン部を形成し、ゲートも一次材で閉じられているので、すべての表面に一次材が形成される。最後に、金型内の材料を十分に冷却／固化して、本発明のサンドイッチ成形体を得る。このようにして得られた本発明のサンドイッチ成形体は、図１および図２に示すように、二次材（コア部Ｂ）が一次材（スキン部Ａ）に挟み込まれた、または包み込まれたサンドイッチ構造を有する。

また、押出成形法によるサンドイッチ成形法としては、一次材／二次材／一次材となるような層構成で共押出成形することで、フィルム状、またはシート状のサンドイッチ成形体を得ることができる。そのようなサンドイッチ成形体は、必要な大きさに裁断し、フィルム状、またはシート状で用いることができるが、得られたフィルム状、またはシート状のサンドイッチ成形体は、加温した後、真空成形、圧空成形、打抜成形等をすることで、必要とする形状に附形し用いることができる。

本発明のサンドイッチ成形体は、用途に応じて、様々な形状を有し得る。成形時において、金型の形状を、サンドイッチ成形体の所望形状に対応させた形状とすればよい。

例えば、本発明のサンドイッチ成形体は、図１（ａ）および図２に示すような平板形状を有し得る。

また例えば、本発明のサンドイッチ成形体は、図３（ａ）の斜視図に示すような凸型形状を有し得る。図３（ａ）においてＬは成形時の樹脂流れ方向である。樹脂流れ方向Ｌに対して垂直な断面の概略図を図３（ｂ）に示す。Ａがスキン部、Ｂがコア部を示す。

また例えば、本発明のサンドイッチ成形体は、図４（ａ）の正面図および図４（ｂ）の平面図に示すようなダンベル形状を有し得る。図４（ａ）および図４（ｂ）において、Ｌは成形時の樹脂流れ方向である。樹脂流れ方向Ｌに対して垂直な断面を示す概略図を図４（ｃ）に示す。図４（ｃ）は、図４（ａ）および図４（ｂ）におけるＸ−Ｙ切断面で切断したときの断面図である。Ａがスキン部、Ｂがコア部を示す。

本発明のサンドイッチ成形体の厚みは特に制限されるものではないが、８ｍｍ以上、特に８〜２０ｍｍが好ましく、より好ましくは８〜１５ｍｍである。厚みが８ｍｍ以上の厚肉の成形体はボイド等が発生しやすいため、機械的物性、特に曲げ強さを向上させることは困難であったが、本発明のサンドイッチ成形体は、そのような厚肉の形状としても、ボイド等が発生しにくく、高温環境下における曲げ強さの向上を容易に達成できる。

上記サンドイッチ成形体の厚みは、成形時の樹脂流れ方向Ｌに対して垂直な断面において、サンドイッチ成形体の断面積をＳｋ、サンドイッチ成形体の断面内において、スキン部とコア部により形成される層の略中央部を通過する線である中心線をｍ、サンドイッチ成形体の断面内における中心線ｍの長さをｐとしたとき、Ｓｋ／ｐで表すことができる。
例えば、サンドイッチ成形体が図１（ａ）および図２に示すような平板形状を有する場合の断面積Ｓｋ（斜線領域）、中心線ｍ（破線）、中心線ｍの長さｐ、厚みｔを図１（ｂ）に示す。
また例えば、サンドイッチ成形体が図３（ａ）〜（ｂ）に示すような凸型形状を有する場合の断面積Ｓｋ（斜線領域）、中心線ｍ（破線）を図４（ｃ）に示す。
また例えば、サンドイッチ成形体が図４（ａ）〜（ｃ）に示すようなダンベル形状を有する場合の断面積Ｓｋ（斜線領域）、中心線ｍ（破線）を図４（ｄ）に示す。

本発明のサンドイッチ成形体は、例えば、自動車用部品、電気部品、家庭用品等に有用である。具体的には、自動車で使用される部品があり、特にシリンダーヘッドカバー、エアインテークマニホールド、スロットルボディ、エアインテークパイプ、ラジエータタンク、ウォーターポンプレンレット、ウォーターポンプアウトレット、サーモスタットハウジング、クーリングファン、ファンシュラウド、オイルパン、オイルフィルターハウジング、オイルフィルターキャップ、オイルレベルゲージ、タイミングベルトカバー、エンジンカバー、ドアミラーステイ、インナーミラーステイ、ルーフレール、ドアミラーブラケット、アクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダル、シフトレバー、ギア、シートフレーム、ワイパーアーム、ワイパーアームリンクブラケット、トノカバーフレーム、アンテナ台座等に好適に用いられる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に制限されるものではない。なお、実施例および比較例に用いた原料および物性測定方法は次の通りである。

［原料］
（Ａ）熱可塑性樹脂
・ＰＡ６６：ポリアミド６６ ユニチカ社製 Ｅ２０００。
・ＰＡ６：ポリアミド６ ユニチカ社製 Ａ１０３０ＢＲＬ。
・ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート ウィンテックポリマー社製 ２００２。
・ＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド 東レ社製 Ａ９００ Ｂ１。
・ＰＡ１２：ポリアミド１２ アルケマ社製 ＡＥＳＮ ＴＬ。
・ＰＡ６Ｔ／６Ｉ：ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー エムスケミー・ジャパン社製 Ｇ２１。
・ＰＡ６Ｔ：変性ポリヘキサメチレンテレフタルアミド 三井化学社製 Ａ３０００。
・ＳＰＳ：シンジオタクチックポリスチレン 出光興産社製 １３０Ｚ。
・ＰＰＥ：ポリフェニレンエーテル 旭化成ケミカル社製 Ｓ２０２Ａ。
・ＭＡ−ＰＰＥ：無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテル。ポリフェニレンエーテル（Ｓ２０２Ａ）９５質量部と無水マレイン酸（試薬特級）５質量部とラジカル発生剤２，５−ジメチル−２，５−ビス（ターシャリーブチルパーオキシ）ヘキシン−３（日本油脂社製 パーヘキシン２５Ｂ−４０）０．０５質量部を混合し、同方向二軸押出機（東芝機械社製ＴＥＭ３７ＢＳを用い、シリンダー温度２８０℃で溶融混錬し、ダイスから吐出量１５ｋｇ／ｈにてストランド状に引き取り、冷却水槽を通して冷却固化し、ペレタイザーでカッティングしてペレット長３ｍｍのペレットＭＡ−ＰＰＥを得た。

（Ｂ）無機充填材
・ガラス繊維：日本電気硝子社製 ＣＳ０３Ｔ２７５Ｈ、繊維径１０μｍ。
・炭素繊維：三菱レーヨン社製 ＴＲ０６ＮＥＢ４Ｊ、繊維径７μｍ。
・タルク：日本タルク社製 ミクロエースＫ−１、平均粒径８μｍ。
・ワラストナイト：ＮＹＣＯ社製 ＮＹＧＬＯＳ８、繊維径８μｍ。

［物性測定方法］
（１）曲げ弾性率Ｅと最大曲げ強度時の歪ε
ＩＳＯ１７８に準じて、サンドイッチ成形体の一次材または二次材として用いるペレットの試験片を作製し、作製した試験片について曲げ試験を行い測定した。

（２）曲げ強さＡ
２３℃、５０％ＲＨ雰囲気で十分に調湿した、長さ１２７ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚み１０ｍｍの角棒のサンドイッチ成形体の試験片を用い、２３℃下でスパン間１００ｍｍで２点支持の曲げ試験を行い測定した。サンドイッチ成形体の試験片は長手方向が成形時の樹脂流れ方向であり、測定は当該サンドイッチ成形体の試験片を長手方向で２点を支持して行った。曲げ強さＡは、３００ＭＰａ以上（○）が実用上問題のない範囲であり、特に３５０ＭＰａ以上（◎）であることが好ましい。３００ＭＰａ未満（×）が実用上問題のある範囲である。

（３）曲げ強さＢ
曲げ強さＢは、１００℃空気中の高温環境下で測定を行ったこと以外、曲げ強さＡの試験と同様の曲げ試験を行い測定した。曲げ強さＢは、２００ＭＰａ以上（○）が実用上問題のない範囲であり、特に２１５ＭＰａ以上（◎）であることが好ましい。２００ＭＰａ未満（×）が実用上問題のある範囲である。

（４）スキン部（一次材）の体積比率
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。
スキン部の体積比率は、４０〜７０％であることが必要である。

［ペレットの作製と特性評価］
＜製造例１＞
ペレットの作製には、同方向二軸押出機（東芝機械社製ＴＥＭ３７ＢＳ）を用いた。この同方向二軸押出機には、上流部に主原料投入用の主ホッパーおよび主ホッパーに主原料を定量供給する連続定量供給装置（クボタ社製）が設けられ、中間部に副原料投入用のサイドフィーダーを設け、下流部に冷却水槽およびペレタイザーが設けられている。
同方向二軸押出機の押出温度を２７０〜３００℃に設定し、同方向二軸押出機の上流部の位置より、連続定量供給装置により主ホッパーから同方向二軸押出機へ、主原料として、熱可塑性樹脂であるＰＡ６６を、（樹脂組成物１００質量％の内、）６５質量％となるように供給し、一方で、同方向二軸押出機の中間部の位置より、サイドフィーダーにより、副原料として、無機充填材であるガラス繊維を（樹脂組成物１００質量％の内、）３５質量％となるように供給し、ＰＡ６６とガラス繊維をスクリュー回転数２５０ｒｐｍにて溶融混練した。ＰＡ６６とガラス繊維の配合比率は、連続定量供給装置による主原料のフィード速度とサイドフィーダーによる副原料のサイドフィード速度の比率で調整した。その後、ＰＡ６６とガラス繊維を含有する樹脂組成物をダイスから吐出量３５ｋｇ／ｈにてストランド状に引き取り、冷却水槽を通して冷却固化し、ペレタイザーでカッティングしてペレット長３ｍｍのペレットＰＡＧ３５を得た。ダイスから出た樹脂組成物の樹脂温度は２９０℃であった。このカッティングしたペレットＰＡＧ３５を乾燥し、シリンダー温度２９０℃、金型温度９０℃の射出成形機（ファナック社製Ｓ−２０００ｉ １００Ｂ）で射出成形し、ペレットＰＡＧ３５の試験片を作製した。作製したＰＡＧ３５の試験片についてＩＳＯ１７８の曲げ試験を行ったところ、曲げ弾性率Ｅが１０ＧＰａ、最大曲げ強度時の歪εが４．０%であった。結果を表１に示す。なお、ＰＡＧ３５との名称は、ＰＡ：ポリエチレン，Ｇ：ガラス繊維，３５；ガラス繊維を配合する質量％の数値を示す。

＜製造例２〜２０＞
所定の熱可塑性樹脂、所定の無機充填材を所定の配合比率で用いたこと以外、製造例１と同様の方法により、ペレットを得た。結果を表１にまとめて示す。

［サンドイッチ成形体の製造と物性評価］
＜実施例１＞
一次側と二次側の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、ＰＡ６６を６５質量％含有し、ガラス繊維を３５質量％含有するペレットＰＡＧ３５を一次材として、一次側のシリンダーに投入し、ＰＡ６６を４０質量％含有し、ガラス繊維を６０質量％含有するペレットＰＡＧ６０を二次材として、二次側のシリンダーに投入し、どちらもシリンダー温度３００℃、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、射出成形して物性測定用のサンドイッチ成形体の試験片を作成した。なお、サンドイッチ成形体の成形時において、一次材がスキン部を形成し、二次材がコア部を形成するように物性測定用のサンドイッチ成形体の試験片（長さ１２７ｍｍ、幅３５ｍｍ、厚み１２ｍｍ）の射出成形を行い、成形したサンドイッチ成形体の試験片について、各種評価試験（曲げ強さＡの試験，曲げ強さＢの試験）を行った。
また、別途分析により、スキン部の平均厚みは１．５ｍｍ、コア部の平均厚みは９ｍｍであった。スキン部の体積比率は５０％であり、スキン部の厚みはサンドイッチ成形体の厚みの２５％を占めていた。

＜実施例２〜１０／比較例１〜１８＞
一次材（スキン部）および二次材（コア部）として表２または表３に記載のペレットを用いたこと以外、実施例１と同様の方法によりサンドイッチ成形体の試験片を作成し、同様の各種評価試験を行った。結果を表２，表３に示す。

実施例１〜１０は、本願発明に規定される処方でサンドイッチ成形体を製造したため、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも十分な値となり、高温環境下でも曲げ強さに優れたサンドイッチ成形体を得ることができた。
比較例１は実施例１の一次材と二次材を入れ替えたため、Ｅ１／ε１，Ｅ２／ε２，およびε１／ε２がいずれも規定値を外れ、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなった。
比較例２は実施例５の一次材と二次材を入れ替えたため、Ｅ１／ε１，Ｅ２／ε２，およびε１／ε２がいずれも規定値を外れ、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなった。
比較例３は実施例６の一次材と二次材を入れ替えたため、Ｅ１／ε１，Ｅ２／ε２，およびε１／ε２がいずれも規定値を外れ、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなった。
比較例４はスキン部の体積比率が規定値を下回ったため、Ｅ１／ε１，Ｅ２／ε２，およびε１／ε２がいずれも規定値を外れ、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなった。
比較例５はスキン部の体積比率が規定値を上回ったため、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなり、特に、高温環境下での曲げ強さＢが著しく低下した。
比較例６はＰＡＧ３５のみで成形したため、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなり、十分な強度が得られなかった。
比較例７はＰＡＧ６０のみで成形したため、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなり、強度が低下した。
比較例８はあらかじめＰＡＧ３５とＰＡＧ６０をブレンドして成形したため、実施例１と比べて、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなり、強度が低下した。
比較例９は二次材のＥ２／ε２が規定値を上回ったので、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなり、強度が低下した。
比較例１０は一次材のＥ１／ε１が規定値を下回ったので、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなり、強度が低下し、特に、高温環境下における曲げ強さＢが著しく低下した。
比較例１１はε１／ε２が規定値を外れていたので、変形に伴う許容できる歪が小さくなり、曲げ強度Ａが低下した。
比較例１２は実施例７の一次材と二次材を入れ替えたため、Ｅ１／ε１，Ｅ２／ε２，およびε１／ε２がいずれも規定値を外れ、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなった。
比較例１３は実施例８の一次材と二次材を入れ替えたため、Ｅ１／ε１，Ｅ２／ε２，およびε１／ε２がいずれも規定値を外れ、変形に伴う許容できる歪が小さくなり、曲げ強度Ａが低下した。
比較例１４は実施例９の一次材と二次材を入れ替えたため、Ｅ１／ε１，Ｅ２／ε２，およびε１／ε２がいずれも規定値を外れ、変形に伴う許容できる歪が小さくなり、曲げ強度Ａが低下した。
比較例１５は実施例１０の一次材と二次材を入れ替えたため、Ｅ１／ε１，Ｅ２／ε２，およびε１／ε２がいずれも規定値を外れ、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなった。
比較例１６はε１／ε２が規定値を外れていたので、変形に伴う許容できる歪が小さくなり、曲げ強度Ａが低下した。
比較例１７は一次材のＥ１／ε１が規定値を上回ったので、高温環境下における曲げ強さＢは十分であったが、曲げ強さＡが低下した。
比較例１８は二次材のＥ２／ε２が規定値を下回ったので、曲げ強さＡ，高温環境下における曲げ強さＢがいずれも低くなり、十分な強度が得られなかった。

Ｌ；樹脂の流れ方向
Ａ；スキン部
Ｂ；コア部

Claims (3)

1. コア部がスキン部によって挟持されてなるサンドイッチ成形体であって、スキン部を構成する第１の熱可塑性樹脂とコア部を構成する第２の熱可塑性樹脂とがいずれも結晶性樹脂からなり、かつ無機充填材を含有し、スキン部の曲げ弾性率をＥ１，スキン部の曲げ最大歪をε１，コア部の曲げ弾性率をＥ２，コア部の曲げ最大歪をε２としたとき、下記の式を満たし、スキン部の体積比率が４０〜７０％であり、２３℃で測定した曲げ強さが３００ＭＰａ以上であることを特徴とするサンドイッチ成形体。
   １＜Ｅ１／ε１＜５
   ５＜Ｅ２／ε２＜１０
   ε１／ε２＞１
2. 第１および第２熱可塑性樹脂がいずれもポリアミド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。
3. 無機充填材がガラス繊維、炭素繊維もしくは、両者の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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