JPH0724862A

JPH0724862A - 寸法精度および強度特性に優れたシャーシ成形体

Info

Publication number: JPH0724862A
Application number: JP16931693A
Authority: JP
Inventors: Yasuro Hattori; 靖郎服部; Kaoru Toyouchi; 薫豊内
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1993-07-08
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1995-01-27

Abstract

(57)【要約】【目的】寸法精度および強度特性に優れたシャーシ成
形体を提供する。【構成】ポリフェニレンエーテル系樹脂１００重量部
に対し、アスペクト比５以上の鱗片状の無機質充填剤を
１５〜５０重量部配合した樹脂組成物を最大分子配向度
が５％以下に成形することを特徴とするシャーシ成形体
に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、事務機、ゲーム機、音
楽プレイヤー、ＡＶ機器等に機構部品として使用される
シャーシに関する。更に詳しくは機械的強度、寸法精
度、寸法安定性に優れる無機質充填剤で強化したポリフ
ェニレンエーテル系樹脂から成る精密なシャーシ成形体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリフェニレンエーテル系樹脂、特にポ
リスチレン系樹脂とから成るポリフェニレンエーテル系
樹脂組成物は機械的特性、熱的特性、電気的特性、難燃
性に優れることから、例えば家電部品、事務機部品、配
電部品等の材料として使用されている。その優れた特性
を生かし、これまで樹脂化が困難とされていた分野への
用途開拓も盛んに試みられている。これに伴ってこの樹
脂組成物に対する要求性能は、益々多様化すると共に厳
しくなる傾向にある。近年、特に目立つのが、従来は板
金、アルミダイキャストが用いられていた事務機のシャ
ーシ部材、パソコンに用いられるＦＤＤ（フロッピィー
ディスクドライブ、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）
のシャーシ及びＣＤ（コンパクトディスク）、ＬＤ（レ
ーザーデスク）ＭＤ（ミニディスク）等を情報媒体とし
て用いるゲーム機、音楽プレイヤー、ＡＶ機器等のシャ
ーシの樹脂化である。

【０００３】シャーシ成形体に要求される性能は、機械
的特性、耐熱性、難燃性、寸法精度、寸法安定性等であ
る。この内、最も厳しい性能は、機械的特性と寸法精
度、寸法安定性である。機械的特性としては剛性、強度
が要求される。樹脂類に剛性、強度を付与する技術とし
ては、ガラス繊維等の無機質充填剤を配合する技術が周
知であるが、無機繊維やウィスカ類のアスペクト比の大
きな無機質充填剤を添加した樹脂で、射出成形した場
合、無機質充填剤が流動方向に配向するため、成形品面
内に剛性、強度、成形収縮率、線膨張係数の異方性を生
じる。そのため、成形品の実用剛性、強度が不足した
り、反りによる寸法ズレ等を起こす。また、線膨張係数
の異方性が原因で、温度変化に対して寸法がいびつにな
り、寸法安定性に欠ける。

【０００４】一方、周知のガラスビースや炭酸カルシウ
ム等のアスペクト比の小さい無機質充填剤を添加した場
合は、寸法精度、寸法安定性は向上するが、剛性、強度
面で劣る。この様に従来の技術では、機械的特性と寸法
精度の両者を満足するシャーシ成形体が得られないのが
現状であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリフェニ
レンエーテル系樹脂について、その本来の好ましい特性
を損なうことなしに、機械的特性と寸法精度、寸法安定
性を付与した係数の異方性が小さく、シャーシ成形体を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ポ
リフェニレンエーテル系樹脂１００重量部に対し、アス
ペクト比５以上の鱗片状の無機質充填剤を１５〜５０重
量部配合した樹脂組成物を最大分子配向度が５％以下に
成形することを特徴とするシャーシ成形体に関する。

【０００７】更には、本成形体の曲げ強度の面内異方性
が１．５以下、平均成形収縮率が０．３以下で、成形収
縮率の面内異方性が３以下、線膨張係数の面内異方性が
１．５以下であることが好ましい。以下、本発明を詳細
に説明する。本発明の樹脂組成物の成分一つであるポリ
フェニレンエーテル系樹脂とは、化１（１）、化２
（２）を繰り返し単位とし、構成単位が式（１）及び式
（２）からなる単独重合体、あるいは共重合体が使用で
きる。（式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆は
炭素１〜４のアルキル基、アリール基、ハロゲン、水素
等の一価の残基であり，Ｒ₅、Ｒ₆は同時に水素ではな
い。）

【０００８】

【化１】

【０００９】

【化２】

【００１０】ポリフェニレンエーテル系樹脂の単独重合
体の代表例としては、ポリ〔２，６−ジメチル−１，４
−フェニレンエーテル、ポリ（２−メチル−６−エチル
１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２，６−ジメチ
ル−１，４−フェニレン（エーテル、ポリ（２−エチル
−６−ｎ−ブロチル−１，４−フェニレン）エーテル、
ポリ（２，６−ジ−ｎ−プロピル−１，４−フェニレ
ン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−ｎ−ブチル−
１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−エチル−６
−イソプロピル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ
（２−メチル−６−クロロエチル−１，４−フェニレ
ン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−ヒドロキシエチ
ル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル
−６−クロロエチル−１，４−フェニレン）エーテル等
のホモポリマーが挙げられる。

【００１１】ポリフェニレンエーテル共重合体は、２，
６−ジメチルフェノールと２，３，６−トリメチルフェ
ノールとの共重合体あるいはｏ−クレゾールとの共重合
体あるいは２，３，６−トリメチルフェノール及びｏ−
クレゾールとの共重合体等、ポリフェニレンエーテル構
造を主体としてなるポリフェニレンエーテル共重合体等
が挙げられる。

【００１２】次に、本発明のポリフェニレンエーテル系
樹脂のアロイ成分として良好に用いられるポリスチレン
系樹脂とは、スチレン系化合物、スチレン系化合物と共
重合可能な化合物をゴム質重合体存在または非存在下に
重合して得られる重合体である。スチレン系化合物と
は、化３（３）で表わされる化合物である。（式中、Ｒ
は水素、低級アルキルまたはハロゲンを示し、Ｚはビニ
ル、水素、ハロゲン及び低級アルキルよりなる群から選
択され、ｐは０〜５の整数である。）

【００１３】

【化３】

【００１４】これらの具体例としては、スチレン、α−
メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、モノクロ
ロスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチ
ルスチレン、エチルスチレン等が挙げられる。また、ス
チレン系化合物と共重合可能な化合物としては、メチル
メタクリレート、エチルメタクリレート等のメタクリル
酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル
等の不飽和ニトリル化合物類、無水マレイン酸等の酸無
水物等が挙げられ、スチレン系化合物とともに使用され
る。また、ゴム質重合体としては共役ジエン系ゴムある
いは共役ジエンと芳香族ビニル化合物のコポリマーある
いはエチレン−プロピレン共重合体系ゴム等が挙げられ
る。

【００１５】必要に応じて他のゴム質重合体、例えばス
チレン−ブタジェンブロック共重合体またはその水添物
等を添加することも可能である。本発明のシャーシ成形
体はポリフェニレンエーテル系樹脂とポリスチレン系樹
脂とを主体とした樹脂組成物が好ましく用いられる。ポ
リフェニレンエーテル系樹脂としては、ポリ〔２，６−
ジメチル−１，４−フェニレン〕エーテルが、ポリスチ
レン系樹脂としては、スチレン樹脂、共役ジエン系ゴム
を島状に分散したゴム強化スチレン樹脂が好ましく使用
できる。

【００１６】ゴム強化スチレン樹脂としては、二重結合
の１０％以上が水素化された共役ジエン系ゴムを含むゴ
ム強化スチレン樹脂が更に好ましく使用できる。更に、
衝撃特性を向上させる目的で、例えば共役ジエン、好ま
しくは二重結合の２０％以上が水素化された共役ジエン
とスチレンとのブロック重合体を添加させることもでき
る。

【００１７】ポリフェニレンエーテル系樹脂とポリスチ
レン系樹脂の割合は、ポリフェニレンエーテル系樹脂１
００重量部に対して、ポリスチレン系樹脂を２０〜６０
０重量部が好ましい。更に好ましくは１００〜５００重
量部である。本発明のシャーシ成形体に用いられる無機
質充填剤の形状は鱗片状である。鱗片状の無機質充填剤
の場合も射出成形に依って配向するが、その形状が鱗片
状のため流動方向と直角方向の長さに差が少ないので、
成形品面内の線膨張係数の異方性が少ないからである。
無機充填剤の種類については特に制限はなく、ガラスフ
レーク、アルミなどの金属フレーク類、マイカ類等が用
いられるが、剛性付与、コストの面からガラスフレーク
が最も好ましい。

【００１８】鱗片状の無機質充填剤のアスペクト比は５
以上が必要で、好ましくは１０以上、更に好ましくは３
０以上がよい。アスペクト比が５未満のものは、成形品
の剛性の向上が不十分で、アイゾット衝撃強さも低下す
る傾向がある。鱗片状の無機質充填剤の長径は１０００
μｍ以下、好ましくは１〜５００μｍの範囲である。長
径が１０００μｍを超えるものは、配合時に分級が生じ
て、樹脂との均一混合が困難であり、成形品の物性に斑
を生じる場合がある。

【００１９】鱗片状の無機質充填剤の含有量は、樹脂成
分１００重量部に対して１５〜５０重量部必要であり、
好ましくは３０〜４０重量部である。１５重量部未満で
は剛性、及び寸法精度の改良効果が十分でないため好ま
しくない。５０重量部を超える場合には耐衝撃性、成形
性の低下が著しく大きくなるため好ましくない。本発明
のシャーシ成形体は、成形時の成形品に生じる面内の最
大分子配向度を５％以下に抑える条件で射出成形するこ
とによって得られる。

【００２０】本発明で最大分子配向度とは、成形品のゲ
ートより２０ｍｍ以上離れた非ウェルド部の平坦部から
任意の大きさの試験片を切り出し、この試験片を成形品
母材の高荷重熱変形温度（以下ＨＤＴと略す。）より２
０〜３０℃高い温度に、３０分放置した後、試験片の面
方向の最大加熱収縮率を測定する。最大加熱収縮量を加
熱収縮前の元の寸法で除した値を百分率で示した。

【００２１】最大分子配向度、即ち樹脂の流動方向の分
子配向度が５％を超えると分子配向の成形収縮率への影
響が大きくなるので成形品の成形収縮率異方性が大きく
なり、成形品の寸法精度が悪くなるので好ましくない。
分子配向異方度を小さくするには樹脂の流動ひずみを抑
えるべく流動を制御する必要がある。

【００２２】流動ひずみを小さくするには、成形品の型
内樹脂圧力をできるだけ小さくせしめた状態で成形する
のが良い。樹脂の流動性をよくするには、通常、成形温
度を上げればよいが、しかしながら成形温度を上げる
と、難燃剤に起因するガスが多くなり、成形品表面が荒
れたり、樹脂の熱劣化が促進されるので適正な成形温度
で成形するのが好ましい。熱劣化を抑止する観点から、
成形温度の上限は３２０℃を越えるないことが好まし
い。本発明のシャーシ成形体の適正成形温度は、母材の
ＨＤＴプラス１６０〜２２０℃、好ましくは、プラス１
８０〜２００℃の成形温度である。

【００２３】流動ひずみを小さくするには、成形時のゲ
ートを除く成形品の型内樹脂圧力は最大４００ｋｇ／ｃ
ｍ²を超えない範囲で成形することが好ましい。適正成
形温度に於いて型内樹脂圧力が４００ｋｇ／ｃｍ²を超
える場合は、成形品の流動ひずみが小さくなるように、
成形品のゲートを設計するか、成形方法を選定する必要
がある。

【００２４】本発明のシャーシ成形体を得るためのゲー
ト設計は、ゲートの種類、成形品の肉厚によって異なる
が、ピンゲートの場合、肉厚１〜３ｍｍに於いてゲート
１点あたりのＬ／ｔ（流動距離と肉厚の比）をおよそ、
１００以下に範囲に設計すると良い。更に好ましくは６
０以下である。サイドゲート、サブマリンゲート、タブ
ゲート、ファンゲートもほぼ同様である。本発明の最も
好ましい成形方法はガスアシスト射出成形である。

【００２５】該射出成形法は樹脂を金型に射出後、高圧
ガスを樹脂中に注入する技術である。通常の射出成形に
於いては、射出された樹脂の冷却による体積収縮を補填
するために、一次射出で金型キャビティに樹脂が満たさ
れた後、樹脂保圧により更に金型内に樹脂を押し込んで
いる。このため、成形品のゲート付近は高圧になり、内
部ひずみが流動ひずみとして残りやすい。

【００２６】これに対してガスアシスト射出成形では、
一次射出で樹脂を金型に満たしつつまたは満たした後、
ガスを成形品中に圧入することで樹脂保圧に代えるの
で、ゲート付近の樹脂の過充填がなく、流動ひずみが低
い。成形品中に注入されたガスの圧力損失は実質的にゼ
ロで、ゲートがシールされることがないので、成形品末
端まで樹脂圧力も均一になり、冷却完了時まで必要なガ
ス圧力をかけることができる。

【００２７】ガス保圧の結果、成形品に生じる流動ひず
みを小さく、また成形品に生じる最大分子配向度を小さ
くできる。本発明で述べる曲げ強度の面内異方性は、成
形品のゲートより２０ｍｍ以上離れた非ウェルド部の平
坦部の任意の位置から１５×１０ｍｍの大きさの試験片
を流動方向と流動方向に対して直角方向（以下直角方向
と略す。）に切り出し、ダインスタット試験機にて測定
した該試験片の曲げ強度の比（流動方向の値を直角方向
の値を除した値）で示す。

【００２８】成形収縮率の面内異方性は、成形品の寸法
を流動方向と直角方向に測定し、それぞれ金型寸法から
割り出した成形収縮率の値の比（直角方向の値を流動方
向の値で除した値）で示す。平均成形収縮率はそれらの
値の平均値である。本発明で述べる平均曲げ弾性率は成
形品を粉砕し、射出成形にて得た試験片をＡＳＴＭＤ
７９０に準拠して測定した値で示す。曲げ強度の面内異
方性は成形品からウェルド部を除いた位置にて１５×１
０ｍｍの大きさの試験片を隣接する場所から流動方向と
流動方向に対して直角方向（以下直角方向と略す。）に
切り出し、ダインスタット試験機にて測定した曲げ強度
の値の比（流動方向の値を直角方向の値で除した値）で
示す。

【００２９】成形収縮率の面内異方性は、成形品の寸法
を流動方向と直角方向に測定し、それぞれ金型寸法から
割り出した成形収縮率の値の比（流動方向の値を直角方
向の値で除した値）で示す。平均成形収縮率はそれら値
の平均値で示す。線膨張係数の面内異方性はゲート、ウ
ェルド部を除いた場所から流動方向と直角方向に切り出
した試験片をＴＭＡにて−３０〜８０℃の間で測定した
値の比（直角方向の値を流動方向の値で除した値）で示
す。成形品が多点ゲート等ゲートデザインの問題で流動
方向と直角方向が明確でない場合は、面内異方性の数値
は任意の直交する方向の値の比（大きい値を小さい値で
除した値）で示す。

【００３０】最大分子配向度は、前述の通り、最大の加
熱収縮率で示す。本発明のシャーシ成形体に使用する樹
脂組成物に配合する無機質充填剤は、鱗片状の無機質充
填剤が主であるが、本発明のシャーシ成形体の特性を損
なわない範囲で繊維状のものも併用できる。また、本発
明の目的を損なわない範囲で、所望に応じシラン系カッ
プリング剤による表面処理や集束剤による集束剤処理が
施されたものも用いることができる。また、難燃剤も添
加することができる。熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の難
燃化に慣用されているものの中から任意のものを選択し
て用いることができる。

【００３１】中でも好適な難燃剤は芳香族がリン酸エス
テル類である。更に酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定
剤等の添加剤を配合できる。

【００３２】

【実施例】実施例及び比較例に示す各特性は、射出成形
して図１のシャーシ状の成形品について、以下の測定方
法により測定した。（１）曲げ弾性率成形品を粉砕し、射出成形して得た試験片を用い、ＡＳ
ＴＭＤ２５６に準拠して求めた。（２）曲げ強度の異方性成形品のａ，ｂ部を切り出し、ダインスタット試験機に
て満足して求めた。（３）成形収縮率の異方性成形品のｃ，ｄ部の寸法を測定して求めた。（４）線膨張係数の異方性成形品のｅ，ｆ部を切り出し、ＴＭＡにて−３０〜８０
℃の間で測定した。（５）分子配向異方性成形品のｇ部を切り出し、母材のＨＤＴより３０℃高い
温度に設定されたオーブン中に３０分間放置し、最大加
熱収縮率測定した。（６）寸法精度（反り）図１の稜線ｌ₁，ｌ₂の内側へ変位量（ｍｍ）の合計量
を三次元測定機にて測定した。

【００３３】

【実施例１】ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニ
レン）エーテル３０部、１０％のポリプタジェン成分を
含む耐衝撃性ポリスチレン２０部、ポリスチレン２０
部、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノ
ール０．５部、平均粒径６００μｍ、平均厚み５μｍ、
平均アスペクト比５１２０のガラスフレーク（ＲＥＦＧ
−３０２日本板硝子社製）を３０部を押出機を用い
て、３００℃の温度にて溶融混練して組成物を得た後、
２９０℃の成形温度、８０℃の金型温度の条件にて射出
成形し、図１の形状の成形品を得た。評価結果を表１に
示す。

【００３４】

【比較例１】実施例１と同様の組成物を用い、２５０℃
の成形温度、５０℃の金型温度の条件にて射出成形して
図１の成形品を得た。評価結果を表１に示す。

【００３５】

【比較例２】実施例１と同様の組成物を用い、３３０℃
の成形温度、８０℃の金型温度の条件にて射出成形して
図１の成形品を得た。評価結果を表１に示す。

【００３６】

【比較例３】実施例１と同様の組成物を用い、同一成形
条件にて、図１の成形品に於いてピンゲート（ハ）の無
い状態にて射出成形した。評価結果を表１に示す。

【００３７】

【比較例４】ガラスフレークを直径１３μｍ、平均長さ
３ｍｍのアミノシラン処理されたガラス繊維に替えた以
外は、実施例１と同様の組成物を同様の条件で得た後、
２９０℃の成形温度、８０℃の金型温度の条件にて射出
成形して図１の成形品を得た。評価結果を表１に示す。

【００３８】

【実施例２】ガラスフレークを４０部に替えた以外は、
実施例１と同様の組成物を同様の条件で得た後、２９０
℃の成形温度、８０℃の金型温度の条件にてガスアシス
ト射出成形を行ない、図１の成形品を得た。ガスの注入
条件は、樹脂の計量を通常成形の９５％にし、樹脂の射
出終了と同時にゲートから注入し、ガス圧力１５０ｋｇ
／ｃｍ²で１０秒間保持した。評価結果を表１に示す。

【００３９】

【比較例５】実施例２と同様の組成物を用い、２９０℃
の成形温度、８０％℃の金型温度の条件にて通常成形を
行ない。図１の成形品を得た。評価結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明のシャーシ成形体は、機械的特性
と寸法精度の両者を満足するものであり、事務機、ゲー
ム機、ＡＶ機器等のシャーシとして有用であり、シャー
シの樹脂化に応えるものである。特に精度が要求される
ＣＤ−ＲＯＭ関連、ＦＤＤ関連、シャーシ、シャーシ周
り部品として有用なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はシャーシの簡易モデルの概念図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ′における断面図である。

【図３】図１におけるＢ−Ｂ′における断面図である。

【符号の説明】

イピンゲートの位置ロピンゲートの位置ハピンゲートの位置ａ曲げ試験の試験片切り出し位置ｂ曲げ試験の試験片切り出し位置ｃ成形収縮率の試験片切り出し位置ｄ成形収縮率の試験片切り出し位置ｅ線膨張係数の試験片切り出し位置ｆ線膨張係数の試験片切り出し位置ｇ分子配向の試験片切り出し位置ｌ₁ 成形品の設計長辺稜ｌ₂ 成形品の設計長辺稜ｌ₁′成形後の長辺稜ｌ₂′成形後の長辺稜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリフェニレンエーテル系樹脂１００重
量部に対し、アスペクト比５以上の鱗片状の無機質充填
剤を１５〜５０重量部配合した樹脂組成物を最大分子配
向度が５％以下に成形することを特徴とするシャーシ成
形体。