JPH06285904A - 複合成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強度の大きい繊維強化熱可塑性樹脂成形体の
表面に外観に優れた熱可塑性樹脂被覆層が強固に一体化
され、剥離するおそれがない複合成形品を得る。 【構成】 シート状繊維強化ホモポリプロピレン成形体
Ａ１を金型１に配置し、成形体Ａ１の全表面を成形体Ａ
１のホモポリプロピレンの低分子量体領域Ｂとなし、低
分子量体領域Ｂ上に溶融ホモポリプロピレンＣ１を供給
してホモポリプロピレン被覆層Ｃ２を形成し、繊維複合
体Ｄを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
成形体上に熱可塑性樹脂被覆層が形成された複合成形品
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種複合成形品の製造方法とし
ては、繊維強化熱可塑性樹脂成形体を金型に配置し、成
形体の全表面の少なくとも一部に溶融熱可塑性樹脂を供
給して熱可塑性樹脂被覆層を形成する方法が知られてい
る（特開昭５６−８２３９号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記複合成形品
の製造方法では、繊維強化熱可塑性樹脂成形体を加熱せ
ずに金型に配置すると、その表面に供給する熱可塑性樹
脂が繊維強化熱可塑性樹脂の融点以上であっても、成形
体に接触すれば冷却されるので、融着が不十分となり、
成形後冷却すると、成形収縮差等の影響により熱可塑性
樹脂被覆層が繊維強化樹脂成形体から剥離するという問
題があった。

【０００４】本発明の目的は、強度の大きい繊維強化熱
可塑性樹脂成形体の表面に外観に優れた熱可塑性樹脂被
覆層が強固に一体化され、剥離するおそれがない複合成
形品の製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維強化熱可
塑性樹脂成形体を金型に配置し、成形体の全表面の少な
くとも一部に溶融熱可塑性樹脂を供給して熱可塑性樹脂
被覆層を形成する複合成形品の製造方法において、成形
体の全表面の少なくとも一部の領域の樹脂を、成形体の
熱可塑性樹脂および被覆層の熱可塑性樹脂のいずれか一
方と同種の樹脂であってそれよりも低分子量体となし、
該低分子量体からなる領域上に溶融熱可塑性樹脂を供給
して熱可塑性樹脂被覆層を形成することを特徴とするも
のである。

【０００６】繊維強化熱可塑性樹脂成形体に用いられる
強化繊維としては、使用せられる熱可塑性樹脂の溶融温
度において熱的に安定な繊維が用いられる。具体的に
は、ガラス繊維、炭素繊維、シリコン・チタン・炭素繊
維、ボロン繊維、微細な金属繊維、アラミド繊維、ポリ
エステル繊維、ポリアミド繊維等の有機繊維をあげるこ
とができる。強化繊維のモノフィラメントの直径は１〜
５０μｍが好ましい。また強化繊維の長さは５ｍｍ以上
であるのが好ましい。５ｍｍ未満では繊維の補強効果が
充分でなく、また成形体の端部までの繊維の充填性を考
慮すれば連続繊維よりも短繊維の方がよい。成形体形状
によって連続繊維では成形しにくいような場合にも、短
繊維が用いられる。

【０００７】繊維強化熱可塑性樹脂成形体に用いられる
熱可塑性樹脂は、加熱により溶融軟化する樹脂すべてが
使用可能である。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、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、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポ
リエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン等が
使用される。

【０００８】また前記熱可塑性樹脂を主成分とする共重
合体やグラフト樹脂やブレンド樹脂、例えばエチレン−
塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、
酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、ウレタン−塩化ビニ
ル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合体、アクリル酸変性ポリプロピレン、マレイン酸
変性ポリエチレンなども使用しうる。そして、前記熱可
塑性樹脂には、安定剤、滑剤、加工助剤、可塑剤、着色
剤のような添加剤及びタルク、マイカ、炭酸カルシウム
無機充填材が配合されてもよい。

【０００９】強化繊維と熱可塑性樹脂との割合は、一般
に、強化繊維が５〜７０重量％であることが好ましい。
強化繊維が５重量％未満であると成形体の機械的強度が
充分でなく、７０重量％を超えると熱可塑性樹脂がモノ
フィラメント繊維間に充分に含浸せずに剛性が著しく低
下する。

【００１０】成形体は、フイルム状、シート状その他任
意の形状に成形せられたものである。熱可塑性樹脂被覆
層に用いられる熱可塑性樹脂としては、特に制限はな
く、あらゆるものが使用可能であるが、成形体との接着
性を高めるためには、成形体中の熱可塑性樹脂と相溶性
がよくて成形体の熱可塑性樹脂と同等若しくはこれより
高い溶融温度で供給できる熱可塑性樹脂であることが好
ましい。その具体例としては、上記と同様のものがあげ
られる。この熱可塑性樹脂中には、上記と同様の添加剤
や無機充填材等が配合されてもよい。

【００１１】熱可塑性樹脂被覆層の熱可塑性樹脂には、
必要に応じて強化短繊維を配合してもよく、強化短繊維
としては、長さ５ｍｍ未満で上記強化繊維と同様のもの
が使用できる。長さが５ｍｍ以上の場合には、成形品の
外観が損なわれる傾向がある。なお、５ｍｍ未満という
のは、被覆層中の長さをいい、熱可塑性樹脂への配合時
は５ｍｍ以上のものであっても、熱可塑性樹脂との混練
中に５ｍｍ未満の長さになり、被覆層中では５ｍｍ未満
になるものも含まれる。

【００１２】被覆層の熱可塑性樹脂中に配合される強化
短繊維の量は、７０重量％未満が好ましい。７０重量％
を超えると複合成形品の外観が損なわれるばかりか、成
形体との接着性が悪くなる傾向がある。被覆層を形成す
るために熱可塑性樹脂を溶融して供給する際の温度は、
同熱可塑性樹脂の溶融温度以上であるが、この溶融温度
以上とは、強化短繊維を含まない熱可塑性樹脂成分のみ
でのＪＩＳ Ｋ５０１６の流れ試験方法に準じて測定し
た熱可塑性樹脂の粘度が、３００〜１０００００ポイ
ズ、好ましくは３００〜３００００ポイズであることが
一応の目安とされる。

【００１３】熱可塑性樹脂の低分子量体は、重合段階で
低分子量の間に重合を停止したもののほかに、熱可塑性
樹脂の結合鎖を切断し低分子量化したもの、低分子量体
を選択的に抽出した成分等、成形体または被覆層の熱可
塑性樹脂の平均重合度より低いものであればよく、平均
分子量の目安として、成形体及び被覆層の熱可塑性樹脂
の平均分子量の４０％〜９０％程度が挙げられる。高過
ぎると低分子量体とした融着効果が発現されず、低過ぎ
ると樹脂の靭性が低下し、層間の破壊が生じ易くなる。

【００１４】成形体の表面を低分子量体となす方法は、
用いられる熱可塑性樹脂や成形体の形状等により適宜決
定されるが、例えば低分子量体の溶融状態、溶液状態、
分散液状態等のものを表面に塗布するか、粉体状低分子
量体を気体等で流動状態としておき、表面を加熱した成
形体を流動層に浸漬して粉体を表面に付着させるか、成
形体表面に熱可塑性樹脂を低分子量化する化合物を塗布
する（例えば、ポリプロピレン樹脂に対して、過酸化物
を塗布して、遊離基を生成させて分子鎖を切断する等）
か、成形体の表面に熱可塑性樹脂を分解するプラズマ、
電子線等を照射するか、低分子量体のフイルムを成形体
の表面に真空、圧空成形、スタンピング成形等により被
覆する等の方法がある。

【００１５】表面に低分子量体からなる領域（以下、適
宜、低分子量体領域という）を有する成形体は、加温し
ても良いが、その表面温度は加熱成形温度より５０℃以
下とすることが好ましい。この温度より高温にしようと
すると、加熱時間が長くなり効率が悪くなる。低分子量
体領域の厚みは、成形体に被覆層が形成させる部分にお
ける厚みの１／３以下であることが好ましい。１／３を
超えると複合成形品全体の強度が低下する。成形体の全
表面の少なくとも一部を成形体の熱可塑性樹脂および被
覆層の熱可塑性樹脂のいずれか一方の低分子量体領域と
なすものであるから、被覆層が形成されない成形体の表
面部分は低分子量体となす必要はない。しかしながら、
低分子量体からなる領域を形成する方法、例えば塗布、
電子線照射等によっては、被覆層を形成すべき表面領域
と若干ずれてもよいが、同領域の８割以上は低分子量体
となすべきである。８割未満であると、成形体と被覆層
との融着強度が悪くなる。

【００１６】成形体がフイルム状、シート状の場合は、
一般に片面の全表面に被覆層が形成せられるが、例えば
両端に折曲部を有する板状で折曲部が使用時に外からみ
えないような場合は、折曲部の表面に被覆層を形成する
必要がない。

【００１７】

【作用】本発明の複合成形品の製造方法によれば、成形
体の全表面の少なくとも一部の領域の樹脂を、成形体の
熱可塑性樹脂および被覆層の熱可塑性樹脂のいずれか一
方と同種の樹脂であってそれよりも低分子量体となし、
該低分子量体からなる領域上に溶融熱可塑性樹脂を供給
して熱可塑性樹脂被覆層を形成するものであるから、成
形体の表面に溶融熱可塑性樹脂を供給した際、成形体の
表面が室温状態であっても、同表面が直ちに溶融状態と
なって成形体と被覆層の熱可塑性樹脂の融着が完了し、
被覆層が成形体と一体化する。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を以下図面を参照するととも
に比較例と対比して説明する。

【００１９】実施例１ まず、繊維強化熱可塑性樹脂成形体（Ａ１）の全表面を
成形体（Ａ１）の熱可塑性樹脂の低分子量体領域（Ｂ）
となした。成形体（Ａ１）としては、２５ｍｍ長さのガ
ラス繊維と粉体状のホモポリプロピレン（溶融粘度の測
定により算出した重量平均分子量Ｍｗは３０万であっ
た）をガラス繊維含有量が４０重量％となるように混合
し、加熱加圧してシート状としたものを用いた。

【００２０】低分子量体領域（Ｂ）は、シート状繊維強
化熱可塑性樹脂成形体（Ａ１）の片側表面にアセチルシ
クロヘキシルスルホニルパーオキサイドを１０ｇ／ｍ²
となるように塗布した後、塗布面を９５℃に３分間保
ち、表面のホモポリプロピレンの分子鎖を切断して低分
子量化した後、室温まで放冷して形成した（低分子量体
の上記方法によるＭｗは１５万であった）。

【００２１】つぎに、図１に示すように、低分子量体領
域（Ｂ）を表面に有する成形体（Ａ１）を開型状態の射
出成形用金型(1) の移動型(2) にセットする。このとき
の低分子量体領域（Ｂ）を有する成形体（Ａ１）の表面
温度は２８℃であった。

【００２２】つぎに、図２に示すように、射出成形用金
型(1) の固定型(3) と移動型(2) 間を閉じて、そのキャ
ビティ(4) 内に、図示しない射出成形機のノズルよりス
プルー(5) を通じて、熱可塑性樹脂（Ｃ１）を約２１５
℃に加熱して溶融し、これを低分子量体領域（Ｂ）面に
注入する。

【００２３】溶融熱可塑性樹脂（Ｃ１）として、成形体
（Ａ１）の熱可塑性樹脂と同じホモポリプロピレンを用
いた。その後、射出成形用金型(1) を開いて、図３に示
すように、成形体（Ａ１）上に熱可塑性樹脂被覆層（Ｃ
２）が一体的に形成せられたシート状複合成形品（Ｄ）
を得た。得られた複合成形品（Ｄ）は、繊維強化熱可塑
性樹脂成形体（Ａ２）と熱可塑性樹脂被覆層（Ｃ２）と
の間で剥離が認められなかった。複合成形品（Ｄ）よ
り、図４に示すように、成形体（Ａ１）と被覆層（Ｃ
２）との相互に異なる位置に幅方向に直線状の切除部
(6) を設けた幅１５ｍｍの試験片（Ｅ）を切り出して、
クロスヘッド速度５ｍｍ／分の条件で引張試験を行っ
た。その結果は、最大荷重（平均値）が５５．８ｋｇｆ
であった。

【００２４】実施例２ 下記以外は実施例１と同様にしてシート状複合成形品を
製造した。成形体として、５０ｍｍ長さのガラス繊維と
粉体状のポリ塩化ビニル樹脂（平均重合度５４０、平均
分子量３５，０００）をガラス繊維含有量が３０重量％
となるように混合し、加熱加圧してシート状としたもの
を用いた。低分子量体領域は、シート状繊維強化熱可塑
性樹脂成形体の片側表面を１４０℃に加熱し、ポリ塩化
ビニル樹脂（平均重合度３００、平均分子量１９，００
０）１００重量部に対しジオクチルフタレート２５重量
部を添加混合した粉体を気体の噴出により流動化させた
流動層に浸漬し、１００ｇ／ｃｍ² の割合で成形体表面
に粉体を付着させて形成した。

【００２５】被覆層の熱可塑性樹脂としては、ポリ塩化
ビニル樹脂（平均重合度８００、平均分子量５２，００
０）を用いた。射出成形用金型の移動型にセットした際
の成形体の表面温度は２６℃であり、被覆層形成用熱可
塑性樹脂の加熱温度は２００℃であった。得られた複合
成形品は繊維強化熱可塑性樹脂成形体と熱可塑性樹脂被
覆層との間で剥離が認められなかった。また、実施例１
と同様の引張試験を行なった結果、最大荷重（平均値）
は６１．４ｋｇｆであった。

【００２６】比較例１ 実施例１において、成形体の表面を低分子量体化しかな
った以外は実施例１と同様にしてシート状複合成形品を
得た。この複合成形品は、冷却後繊維強化熱可塑性樹脂
成形体から熱可塑性樹脂被覆層がほぼ全体面積の６０％
剥離した。また、実施例１と同様の引張試験を行なった
結果、最大荷重（平均値）は４０．２ｋｇｆであった。

【００２７】比較例２ 実施例２において、成形体の表面を低分子量体化しなか
った以外は実施例２と同様にしてシート状複合成形品を
得た。この複合成形品は、冷却後繊維強化熱可塑性樹脂
成形体から熱可塑性樹脂被覆層がほぼ全体面積の６０％
剥離した。また、実施例１と同様の引張試験を行なった
結果、最大荷重（平均値）は３７．９ｋｇｆであった。

【００２８】実施例３ ２５ｍ長さのガラス繊維と粉体状のホモポリプロピレン
をガラス繊維含有量が４０重量％となるように混合し、
加熱加圧して得た繊維強化熱可塑性樹脂シート（Ｆ１）
を遠赤外線で加熱し、図５に示すようにプレス成形機
(7) の下型(8) 上に置き、図６に示すように、上型(9)
を閉じて圧縮することにより、逆Ｕ形の成形体（Ｆ２）
としたものを用いた。逆Ｕ形繊維強化熱可塑性樹脂成形
体（Ｆ２）の凸側表面に、図７に示すように、上記ホモ
ポリプロピレンのｎ−ヘプタン抽出分をそのまま５０ｇ
／ｍ² となるように塗布し、低分子量体領域（Ｇ）を形
成した。つぎに、低分子量体領域（Ｇ）を有する成形体
（Ｆ２）を、図８に示すように、射出成形用金型(10)の
移動型(11)の凸部(11a) にセットする。つぎに、図９に
示すように、射出成形用金型(10)の移動型(11)と固定型
(12)との間を閉じて、図示しない射出成形機のノズルよ
り、熱可塑性樹脂（Ｈ１）を２１５℃に加熱して溶融
し、これをスプルー(13)を通じてキャビティ(14)内に注
入する。溶融熱可塑性樹脂（Ｈ１）として、成形体（Ｆ
２）の熱可塑性樹脂と同じポリ塩化ビニルを用いた。そ
の後射出成形用金型(10)を開いて、図１０に示すよう
に、成形体（Ｆ２）の凸側表面に熱可塑性樹脂被覆層
（Ｈ２）が形成せられた複合成形品（Ｉ）を得た。得ら
れた複合成形品（Ｉ）は、繊維強化熱可塑性樹脂成形体
（Ｆ３）と熱可塑性樹脂被覆層（Ｈ２）との間で剥離が
認められなかった。

【００２９】比較例３ 実施例３において、圧縮成形体の表面に低分子量抽出分
を塗布しなかった以外は実施例３と同様にして複合成形
品を得た。この複合成形品は、冷却後繊維強化樹脂成形
品から熱可塑性樹脂被覆層が総面積のほぼ５０％剥離し
た。

【００３０】

【発明の効果】本発明の複合成形品の製造方法によれ
ば、強度の大きい繊維強化熱可塑性樹脂成形体の表面に
外観に優れた熱可塑性樹脂被覆層が強固に一体化され、
冷却後熱収縮により層間剥離を起すことがない複合成形
品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面全体に低分子量体領域を有するシート状熱
可塑性樹脂成形体を射出成形用金型の移動型にセットし
た状態を示す垂直断面図である。

【図２】移動型と固定型を閉じて熱可塑性樹脂成形体表
面の低分子量体領域に溶融熱可塑性樹脂を注入被覆した
状態を示す垂直断面図である。

【図３】得られたシート状複合成形体の部分垂直断面図
である。

【図４】引張試験用の試験片の斜視図である。

【図５】シート状熱可塑性樹脂成形体をプレス成形機の
下型の凸部にセットした状態を示す垂直断面図である。

【図６】下型と上型を閉じて逆Ｕ形の熱可塑性樹脂成形
体を成形する状態を示す垂直断面図である。

【図７】逆Ｕ形の熱可塑性樹脂成形体の斜視図である。

【図８】表面全体に低分子量体領域を有する逆Ｕ形の熱
可塑性樹脂成形体を射出成形用金型の移動型にセットし
た状態を示す垂直断面図である。

【図９】移動型と固定型を閉じて熱可塑性樹脂成形体表
面の低分子量体領域に溶融熱可塑性樹脂を注入被覆した
状態を示す垂直断面図である。

【図１０】得られた逆Ｕ形複合成形体の垂直断面図であ
る。

【符号の説明】

（Ａ１） ：繊維強化熱可塑性樹脂成形体 （Ｂ） ：低分子量体領域 （Ｃ１） ：溶融熱可塑性樹脂被覆層 （Ｄ） ：複合成形体 (1)（10) ：金型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維強化熱可塑性樹脂成形体を金型に配
   置し、成形体の全表面の少なくとも一部に溶融熱可塑性
   樹脂を供給して熱可塑性樹脂被覆層を形成する複合成形
   品の製造方法において、成形体の全表面の少なくとも一
   部の領域の樹脂を、成形体の熱可塑性樹脂および被覆層
   の熱可塑性樹脂のいずれか一方と同種の樹脂であってそ
   れよりも低分子量体となし、該低分子量体からなる領域
   上に溶融熱可塑性樹脂を供給して熱可塑性樹脂被覆層を
   形成することを特徴とする複合成形品の製造方法。