JPH1110673A - 繊維強化樹脂の積層成形方法および積層成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形品の形状によらず、機械的特性に優れた
積層成形品の軽量化が達成されるうえ、表皮面材を良好
な状態のまま成形品と一体化でき、優れた外観品質を確
保できる繊維強化樹脂の積層成形方法および積層成形品
を提供する。 【解決手段】 原材料全体の５〜７０重量％とされた補
強用繊維を包含する長さ２〜１００mmの繊維含有熱可塑
性樹脂ペレットを含む原材料を用いて、成形品の表面を
被覆するための表皮面材52を装着した金型10に、原材料
を可塑化した溶融樹脂を射出して積層成形品を成形する
にあたり、金型10のキャビティ11内への溶融樹脂の射出
を開始してから、キャビティ11内の溶融樹脂を圧縮する
ために、移動型12を前進させた後、キャビティ11を成形
品に応じた容積に拡張する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化樹脂の積
層成形方法および積層成形品に関し、詳しくは、剛性お
よび強度に優れた繊維強化樹脂の積層成形品の軽量化お
よび表面状態の向上を図った繊維強化樹脂の積層成形方
法およびこの方法で得られる積層成形品に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、ガラス繊維等の繊維で強化され
た繊維樹脂成形品は、引っ張り強度、剛性および耐熱性
等の機械的特性に優れているので、インパネコア、バン
パービーム、ドアステップ、ルーフ・ラック、リア・ク
ォターパネル、エアクーナ・ケース、各種ピラーおよび
グローブリッド等の自動車部品、ならびに、外壁用パネ
ル、間仕切壁用パネルおよびケーブル・トラフ等の建築
・土木用部材等として広く利用されている。このような
繊維強化樹脂成形品を製造するにあたり、金型の内部に
繊維を含んだ溶融樹脂を射出する射出成形方法を利用す
ることができる。この射出成形方法によれば、複雑な形
状のものでも成形できるうえ、所定の成形サイクルを連
続して繰り返すことが可能なため、同一形状のものを大
量生産することができるというメリットが得られる。

【０００３】射出成形で成形された繊維強化樹脂成形品
は、強度や剛性を向上させるために繊維量を増やすと、
成形品の重量が増大する傾向にあるので、重量軽減のた
めに、原材料に発泡剤を混入させ、樹脂を発泡させなが
ら成形を行う発泡射出成形方法が提案されている（特開
平７−２４７６７９号公報等）。この発泡射出成形方法
では、かなりの量の発泡剤を用いても、充分な発泡倍率
を得るのが困難であった。しかも、発泡倍率が充分得ら
れたとしても、成形品の外観が発泡により損なわれるう
え、補強用繊維を含有しているにもかかわらず、内部に
大きな中空部が形成されるため、強度、剛性および耐衝
撃性等の機械的特性が充分確保できない場合がある。

【０００４】これに対して、発泡射出成形方法において
外観の良好な成形品を得るために、カウンター・プレッ
シャー成形方法を採用することが考えられる。カウンタ
ー・プレッシャー成形方法は、ガスを注入することで、
金型キャビティの内部圧力を発泡剤の発泡圧よりも高い
圧力に保持しておき、キャビティの内圧により、溶融樹
脂内の発泡剤の発泡を抑え、溶融樹脂の表面を冷却して
スキン層を形成した後、発泡剤を発泡させる方法であ
る。しかし、この方法では、溶融樹脂をある程度冷却さ
せた後に、発泡剤を発泡させるので、発泡倍率に限界が
あるうえ、成形品の内部に大きな中空部や巣が発生しや
すく、重量的および強度的に必ずしも充分でないという
問題があるうえ、キャビティの内部を昇圧するためのガ
ス設備や気密性に優れた金型等が必要になり、製造コス
ト面でも問題がある。

【０００５】以上のような問題を解消するために、本願
出願人は、補強用繊維を含む樹脂の成形時に生じるスプ
リングバック現象を利用した成形方法を提案している
（特願平８−２８８４１号，特願平８−２９８６００
号）。これらの方法では、ある程度以上長い補強用繊維
を所定量含有させた樹脂を用い、樹脂の表面にスキン層
を形成するために、成形品の容積よりも狭くしたキャビ
ティに溶融樹脂を射出して充填する、或いは、射出を開
始してから一旦圧縮するようにしている。このようにし
て樹脂を充填した後、当該キャビティを成形品の容積ま
で拡張し、スプリングバック現象で樹脂を膨張させ、内
部に連続した無数の空隙を発生させる。ここで、補強用
繊維の含有量が少なく、スプリングバック現象だけで
は、樹脂が充分に膨張しない場合には、少量の発泡剤を
添加することで、樹脂を充分膨張させるようにしてい
る。このような方法によれば、強度を確保するのに充分
な量の補強用繊維を含有させることができるうえ、発泡
成形のように、内部に独立した気泡や大きな中空部が形
成されず、小さな空隙が無数に形成されるので、強度確
保および充分な軽量化の両方を達成することができる。

【０００６】一方、前述した自動車部品、建築・土木用
部材等では、樹脂成形品の表面に表皮面材を貼った積層
品が用いられている。この積層品は、従来、表皮面材を
接着剤によって樹脂成形品の表面に貼り付けることによ
り製造していた。しかし、この方法では生産効率が悪い
ため、樹脂の成形時に表皮面材を一体化して、表皮面材
の貼着工程を省略する方法が採用されている。具体的に
は、金型の内部に予め表皮面材を配置し、この金型内部
に樹脂を供給して成形を行うことにより、表皮面材およ
び成形品を一体化している。

【０００７】近年、このような表皮面材を備えた積層成
形品に対しても軽量化の要望が強くなっている。これに
対し、プレス成形により積層成形品の軽量化を図る方法
として、表皮材を雄雌金型間に配置し、雄雌いずれかの
金型と表皮材との間に、ガラス繊維および発泡剤を含む
溶融樹脂を供給して両金型を閉じた後，これらの金型を
開いて溶融樹脂を発泡させて膨張させる方法が提案され
ている（特開平７−１７１８４１号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−１７１８４１号公報のプレス成形による方法では、
金型を開いた状態で溶融樹脂を充填するのでバリが発生
しやすいうえに、金型を閉じる前に発泡剤により発生し
たガスが金型の外部に漏れ出して樹脂の発泡倍率が低下
することから、所望の発泡倍率を得るためには多量の発
泡剤が必要である。また、このプレス成形では、積層成
形品の表面のうち表皮面材を除いた部分、つまり、成形
品の表面に平滑なスキン層を形成できないことがあるう
え、成形時間が長いため、製造効率が低い。さらに、雌
雄の金型を開いて樹脂を膨張させるため、リブ等を有す
る複雑な形状の成形品を成形するのが困難である。

【０００９】本発明の目的は、成形品の形状によらず、
強度、剛性および耐熱性等の機械的特性に優れた積層成
形品の軽量化が達成されるうえ、多量の発泡剤を必要と
することなく積層成形品を効率よく製造でき、表皮面材
の良好な状態を維持したまま表皮面材および成形品を簡
単に一体化でき、かつ外観品質に優れた繊維強化樹脂の
積層成形品が得られる繊維強化樹脂の積層成形方法およ
び積層成形品を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、長
さが２〜１００mmの範囲にされた補強用繊維を包含する
繊維含有熱可塑性樹脂ペレットが含まれるとともに、補
強用繊維が当該原材料全体の５〜７０重量％とされた原
材料と、内部のキャビティに対して進退可能となった移
動型を備えた金型とを用い、予め成形前に成形品の表面
を被覆するための表皮面材が装着された金型に、原材料
を可塑化した溶融樹脂を射出することにより、表皮面材
が一体化された積層成形品の成形を行う繊維強化樹脂の
積層成形方法であって、金型のキャビティ内への溶融樹
脂の射出を開始してから、キャビティ内の溶融樹脂を圧
縮するために、移動型を前進させた後、金型のキャビテ
ィを成形品に応じた容積に拡張することを特徴とする。

【００１１】このような本発明では、所定長さ以上の補
強用繊維を所定量以上包含する原材料を用いるため、成
形時にスプリングバック現象が確実に発生し、溶融樹脂
を充分膨張させることができるとともに、強度を確保す
るのに充分な量の補強用繊維を含有させることができる
から、強度確保および充分な軽量化の両方を達成するこ
とができる。さらに、溶融樹脂の射出を開始してから移
動型を前進させる、つまり、キャビティが拡大された状
態で溶融樹脂の射出を開始するので、表皮面材にかかる
溶融樹脂の圧力、とくに、射出の初期に直接表皮面材に
衝突する溶融樹脂の圧力を低減できる。従って、溶融樹
脂の圧力による表皮面材の損傷や潰れを防止できるの
で、表皮面材特有の触感および外観等を良好な状態のま
ま維持できる。

【００１２】そして、移動型を前進させてキャビティ内
の溶融樹脂を圧縮するため、溶融樹脂が表皮面材に向か
って押し付けられるから、表皮面材に対して溶融樹脂を
確実に付着させることができるうえ、移動型を単純な構
造にすれば、金型を開いて樹脂を膨張させるよりも、複
雑な形状の積層成形品を確実かつ容易に成形できる。ま
た、溶融樹脂を圧縮することにより、溶融樹脂が金型の
成形面に押圧されるようになり、金型の成形面に倣った
スキン層が溶融樹脂の表面に形成されるから、外観品質
に優れた成形品が得られる。

【００１３】また、予め成形前に表皮面材が装着された
金型を用いるので、成形品の成形と同時に表皮面材を成
形品と一体化できるようになり、表皮面材の貼着工程を
省略できるから、表面が表皮面材で被覆された積層成形
品の製造工程を大幅に簡略化できる。なお、表皮面材に
よる被覆は、全面被覆であってもよく、或いは、部分被
覆であってもよい。ここで、表皮面材としては、織布や
不織布等の布、熱可塑性樹脂面材、熱可塑性樹脂の発泡
面材、および、模様等が印刷されたフィルム等の単層面
材、ならびに、熱可塑性エラストマや塩化ビニル樹脂等
の表皮材に、熱可塑性樹脂や熱可塑性樹脂の発泡体等か
らなる裏地材を裏打ちした多層面材が採用できる。

【００１４】そして、キャビティ内に溶融樹脂を射出し
て成形するので、リブ等を有する複雑な形状の成形品で
も簡単に成形できるうえに、成形時間を従来のプレス成
形よりも短縮できるから製造効率を高められる。また、
金型を閉じてから溶融樹脂を金型内に射出することで、
バリの発生を防止できる。さらに、スプリングバック現
象を利用して樹脂を膨張させるので、原材料に多量の発
泡剤を配合しなくてもよくなるから、発泡剤による品質
低下を防止できる。

【００１５】ここで、補強用繊維の長さが２mm未満で
は、成形品中の繊維長が不足して充分な強度を確保でき
ないおそれがあるうえ、繊維含有熱可塑性樹脂ペレット
の製造時にペレット割れが起こる場合があり、さらに
は、スプリングバック現象による膨張力が不足する。一
方、長さが１００mmを超えると、射出成形時にブリッジ
を起こしたり、可塑化不良の原因となったりするため、
成形が困難となる場合がある。そして、補強用繊維の含
有率が全体の５重量％に満たないと、スプリングバック
現象による膨張が期待できないうえ、成形品の剛性およ
び衝撃強さが不足する場合がある。一方、補強用繊維の
含有率が７０重量％を超えると、溶融樹脂の量が少なく
なり過ぎて、可塑化不良や流動性の低下が生じて、良好
な成形品が得られない場合がある。

【００１６】以上において、前記原材料には、当該原材
料１００重量部に対して３重量部以下の発泡剤を含有さ
せることができる。このように少量の発泡剤を含有させ
れば、補強用繊維の含有量が少なく、スプリングバック
現象だけでは充分な樹脂の膨張が期待できない場合で
も、樹脂の膨張を発泡剤の発泡により補えるから、移動
型の後退に応じて、成形品に対応した容積にまで溶融樹
脂を確実に膨張させることができる。ここで、発泡剤
は、具体的には、０．０１〜３重量部含ませることがで
きる。発泡剤の含有量が３重量部を超えると、シルバー
マークが生じて外観品質上の不具合が生じるおそれがあ
るうえ、成形品の内部に大きな中空部が発生して強度や
剛性が著しく低下する場合がある。このように、発泡剤
は、スプリングバック現象の補完のために配合するもの
であることから、その含有量は必要最低限に留めるのが
好ましい。

【００１７】発泡剤の種類は、熱により分解してガスを
発生するものであれば、限定されない。例えば、シュウ
酸誘導体、アゾ化合物、ヒドラジン誘導体、セミカルバ
ジド、アジド化合物、ニトロソ化合物、トリアゾール、
尿素およびその関連化合物、亜硝酸塩、水素化物、炭酸
塩ならびに重炭酸塩等が採用できる。さらに具体的に例
示すれば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ベンゼ
ンスルホヒドラジド、Ｎ，Ｎ−ジニトロペンタメチレン
テトラミン、テレフタルアジド等が採用できる。

【００１８】さらに、前記原材料としては、全長が２〜
１００mmの範囲にされるとともに、前記全長と等しい長
さの補強用繊維が、互いに平行に配列された状態となっ
て全体の２０〜８０重量％含有された前記繊維含有熱可
塑性樹脂ペレットを含むとともに、補強用繊維が当該原
材料全体の５〜７０重量％とされた原材料も採用でき
る。

【００１９】すなわち、前記繊維含有熱可塑性樹脂ペレ
ット単独、または、これに他の樹脂ペレットを混合して
用いることができる。補強用繊維が互いに平行に配列さ
れた状態となって全体の２０〜８０重量％含有されたペ
レットを用いれば、射出装置のスクリュで可塑化・混練
を行っても、繊維の破断が起こりにくくなる。

【００２０】前述した樹脂ペレットに含有される補強繊
維としては、以下の〜が採用でき、特に、ガラス繊
維および炭素繊維のいずれか一方を採用することが望ま
しい。 セラミック繊維：ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アル
ミナ繊維、チッ化ケイ素繊維、ジルコニア繊維 無機繊維：ガラス繊維、炭素繊維 金属繊維：銅繊維、黄銅繊維、鋼繊維、ステンレス繊
維、アルミニウム繊維、アルミニウム合金繊維 有機繊維：超高分子量ポリエチレン繊維、ポリプロピ
レン繊維、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリエ
ステル繊維、ポリアミド繊維

【００２１】ここで、ガラス繊維としては、Ｅ−ガラス
またはＳ−ガラスのガラス繊維であって、その平均繊維
径が２５μｍ以下のもの、好ましくは３〜２０μｍの範
囲のものが採用できる。ガラス繊維の径が３μｍ未満で
あると、ペレット製造時にガラス繊維が樹脂になじま
ず、樹脂に含浸するのが困難となる一方、２０μｍを超
えると、溶融混練時に切断、欠損が起こりやすくなる。

【００２２】また、樹脂ペレットの主剤となる熱可塑性
樹脂としては、特に、制限はないが、例えば、ポリプロ
ピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロ
ピレン−エチレンランダム共重合体、ポリエチレン等の
ポレオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ樹
脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエ
ステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネー
ト系樹脂、ポリ芳香族エーテルまたはチオエーテル系樹
脂、ポリ芳香族エステル系樹脂、ポリスルホン系樹脂お
よびアクリレート系樹脂等が採用できる。ここで、上記
熱可塑性樹脂は、単独で用いることがもできるが、二種
類以上を組み合わせて用いてもよい。

【００２３】このような熱可塑性樹脂のうち、ポリプロ
ピレン、プロピレンと他のオレフィンとのブロック共重
合体、ランダム共重合体、あるいは、これらの混合物等
のポリプロピレン系樹脂が好ましく、特に、不飽和カル
ボン酸、または、その誘導体で変性された酸変性ポリオ
レフィン系樹脂を含有するポリプロピレン系樹脂が好適
である。

【００２４】これらの熱可塑性樹脂およびガラス繊維を
用い、引き抜き成形法、或いは、溶液含浸法等でペレッ
トを製造するにあたり、ガラス繊維は、カップリング剤
で表面処理した後、収束剤により、１００〜１００００
本、好ましくは、１５０〜５０００本の範囲で束ねてお
くことが望ましい。カップリング剤としては、いわゆる
シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤とし
て従来からあるものの中から適宜選択することができ
る。例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチ
ルトリメトキシシラン等のアミノシランやエポキシシラ
ンが採用できる。特に、前記アミノ系シラン化合物を採
用するのが好ましい。

【００２５】このようなカップリング剤を用いてガラス
繊維の表面処理を行うにあたり、前述のカップリング剤
を有機溶媒に混ぜた有機溶媒液あるいは混濁液を、いわ
ゆるサイジング剤としてガラス繊維に塗布するサイジン
グ処理の他、乾式混合およびスプレー法等が採用でき
る。また、表面処理を行うにあたり、前述のカップリン
グ剤とともに、ガラス用フィルム形成物質を併用するこ
とができる。このフィルム形成物質としては、例えば、
ポリエステル系、ウレタン系、エポキシ系、アクリル
系、酢酸ビニル系およびイソシアネート系等の重合体が
採用できる。

【００２６】収束剤としては、例えば、ウレタン系、オ
レフィン系、アクリル系、ブタジエン系およびエポキシ
系等が採用でき、これらのうち、ウレタン系およびオレ
フィ系が採用できる。これらのうち、ウレタン系収束剤
は、通常、ジイソシアネート化合物と多価アルコールと
の重付加反応により得られるポリイソシアネート５０重
量％以上の割合に含有するものであれば、油変性型、湿
気硬化型およびブロック型等の一液タイプ、および、触
媒硬化型およびポリオール硬化型等の二液タイプのいず
れもが採用できる。一方、オレフィン系収束剤として
は、不飽和カルボン酸、または、その誘導体で変性され
た変性ポリオレフィン系樹脂が採用できる。

【００２７】上述のような収束剤で収束したガラス繊維
に熱可塑性樹脂を付着・含浸させることにより、ガラス
繊維を含有する樹脂ペレットを製造できる。ガラス繊維
に熱可塑性樹脂を付着・含浸させる方法としては、例え
ば、容器等に入れた溶融樹脂の中に繊維束を通し、繊維
に樹脂を含浸させる方法、サスペンジョン、エマルジョ
ンにより繊維束に樹脂を含浸させた後、コーティング用
ダイに繊維束を通す方法、あるいは、ダイで繊維の周り
に付着した溶融樹脂を押し広げて繊維束に含浸させる方
法等が採用できる。ここで、繊維束と樹脂とをよくなじ
ませる、すなわち濡れ性を向上するために、内周に凹凸
部が設けられたダイの内部に、張力が加えられた繊維束
を通して引き抜くことで、溶融樹脂を繊維束に含浸させ
た後、さらに、この繊維束を加圧ローラでプレスする工
程が組み込まれた引抜成形法も採用できる。なお、ガラ
ス繊維と溶融樹脂とが互いによくなじむ、濡れ性のよい
ものであれば、溶融樹脂がガラス繊維に容易に含浸さ
れ、ペレットの製造が容易となるので、前述の収束剤で
繊維を収束する工程は、省略できる場合がある。ここ
で、互いによくなじませる方法としては、樹脂に極性を
付与したり、ガラス繊維の表面にカップリング剤と反応
する官能基をグラフトしたりする方法が有効である。

【００２８】以上のような方法で、樹脂が含浸された長
尺繊維束（ストランド等）を、繊維の長手方向に沿って
切断していけば、ペレットの全長と同じ長さの長繊維を
含んだ樹脂ペレットを得ることができる。この際、樹脂
ペレットとしては、繊維束がストランドにされ、その断
面形状が略円形となった樹脂含有長尺繊維束を切断した
ものに限らず、繊維を平たく配列することにより、シー
ト状、テープ状またはバンド状になった樹脂含有長尺繊
維束を所定の長さに切断したものでもよい。

【００２９】また、樹脂ペレットには、必要に応じて、
安定剤、帯電防止剤、耐候剤、着色剤、短繊維、タルク
等の充填剤（フィラー）、各種エラストマ、各種難燃剤
（難燃助剤）、酸化防止剤、界面改質剤等を加えること
もできる。

【００３０】一方、本発明の第２発明は、前記第１発明
により成形した積層成形品である。すなわち、長さが２
〜１００mmの範囲にされた補強用繊維を包含する繊維含
有熱可塑性樹脂ペレットが含まれるとともに、前記補強
用繊維が当該原材料全体の５〜７０重量％とされた原材
料と、内部のキャビティに対して進退可能となった移動
型を備えた金型とを用い、予め成形前に成形品の表面を
被覆するための表皮面材が装着された前記金型に、前記
原材料を可塑化した溶融樹脂を射出することにより、表
皮面材が一体化された繊維強化樹脂の積層成形品であっ
て、前記金型のキャビティ内への前記溶融樹脂の射出を
開始してから、前記キャビティ内の前記溶融樹脂を圧縮
するために、前記移動型を前進させた後、前記金型のキ
ャビティを成形品に応じた容積に拡張することで、表皮
面材を一体的に積層して軽量化を図ることを特徴とす
る。

【００３１】このような本第２発明では、積層成形品
は、その重量が軽量化されるうえに、引っ張り強度、剛
性および耐熱性等の機械的特性に優れ、かつ、表皮面材
を良好な状態で成形品と一体化できるとともに外観品質
も確保されるので、自動車部品、建築・土木用部材、家
電製品、家具ならびに各種設備等として広く利用可能と
なる。前記自動車部品としては、例えば、インパネ、ト
ランクボード、ドアステップ、ルーフ・ラック、リア・
クォターパネル、各種ピラーおよびグローブリッド等が
ある。また、建築・土木用部材とは、例えば、外壁用パ
ネル、間仕切壁用パネルおよびケーブル・トラフ等であ
る。前述した家具としては、机、椅子等を挙げることが
でき、設備には、システムキッチン、ベンチ等が含まれ
る。

【００３２】これらのうち、とくに、自動車等の輸送機
械の部品として積層成形品を利用すれば、その機械的効
率等を向上することが可能となり、外壁用パネルおよび
間仕切壁用パネル等の建築土木部材として積層成形品を
利用すれば、その軽量性から、設置作業等が容易に行え
るようになる他、様々な意匠性を容易に付与できるよう
になる。

【００３３】以上において、溶融樹脂の膨張倍率はとく
に制限されないが、溶融樹脂を１．３〜６倍の範囲に膨
張させることが望ましく、とくに、１．５〜５倍の範囲
に膨張させることが好ましい。このように、１．３〜６
倍の範囲で溶融樹脂を膨張させることで、樹脂内部に相
互に連続する多数の空隙を確実に形成できる。すなわ
ち、膨張倍率が１．３未満であると、樹脂中の空隙が独
立気泡になる場合があり、充分な軽量化を期待できな
い。一方、膨張倍率が６倍を越えると、剛性や圧縮強度
が低下する場合がある。

【００３４】そして、当該積層成形品に含まれる補強用
繊維の平均繊維長は、２〜２０mmの範囲、好ましくは、
４〜１２mmの範囲にあることが望ましい。このように、
補強用繊維の平均繊維長を２mm以上とすれば、スプリン
グバック現象で溶融樹脂を所望の大きさまで容易に膨張
させることが可能となり、充分な軽量化を達成できるう
え、耐衝撃性や剛性等の機械的特性の向上を図ることが
できる。一方、補強用繊維の平均繊維長が２０mmを越え
ると、積層成形品の細部やリブ等に補強用繊維が入りに
くくなり、補強用繊維の不足によって強度が低下する場
合がある。

【００３５】射出成形機により、平均繊維長２〜２０mm
の補強用繊維を含む積層成形品を成形するためには、補
強用繊維の破断を極力防止するために、ノズル、スプ
ル、ランナおよびゲート等の溶融樹脂の流路の内径は大
きくすることが好ましい。具体的には、射出成形機のノ
ズルの口径は、内径５mm以上が好ましく、より好ましく
は、６mm以上である。また、射出成形機のスクリュー
は、圧縮比２．５以下のものが好ましく、より好ましく
は、圧縮比２．０以下のものである。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の各形態を図
面に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態
に係る射出成形機１が示されている。この射出成形機１
は、金型10（１／６コンパネ型）の内部に溶融樹脂を充
填して成形を行うものである。金型10は、固定金型10A
および可動金型10B に分割されたものである。この金型
10の可動金型10B には、金型10のキャビティ11に対して
進退可能となった移動型である可動コア12が設けられて
いる。この可動コア12を移動させることにより、金型10
のキャビティ11はその容積が可変となっている。

【００３７】可動コア12のキャビティ11側の面には、成
形品の表面を被覆するための表皮面材52を装着できるよ
うになっている。具体的には、可動コア12には、表皮面
材52を装着するためのピンや真空吸引孔等の装着手段
（図示省略）が設けられている。なお、表皮面材52は固
定金型10A 側に装着するようにしてもよく、或いは、可
動コア12および固定金型10A の両方に装着できるように
してもよい。この表皮面材52としては、織布や不織布等
の布、熱可塑性樹脂面材、熱可塑性樹脂の発泡面材、お
よび、模様等が印刷されたフィルム等の単層面材、なら
びに、熱可塑性エラストマや塩化ビニル樹脂等の表皮材
に、熱可塑性樹脂や熱可塑性樹脂の発泡体等から裏地材
を裏打ちした多層面材を採用できる。

【００３８】また、金型10の固定金型10A には、内部に
溶融樹脂を導入されるためのスプルやランナ等の通路13
が形成されている。この通路13の周囲には、帯状電熱体
14が設けられ、これにより、通路13は、当該通路13内部
を流通する溶融樹脂を硬化させない、いわゆるホットラ
ンナを形成している。このような金型10は、図２に示す
ような積層成形品50を成形するように構成されている。
この積層成形品50は、幅寸法Ｗ、奥行き寸法Ｄの矩形平
板状の樹脂成形品51と、この成形品51の片面（可動コア
12側の面）に張られた表皮面材52とからなる。この成形
品51の裏面（表皮面材52と反対側の面）の中央部分は、
金型10における通路13のキャビティ11側末端であるゲー
ト15（図１参照）に対応している。

【００３９】図１に戻って、射出成形機１には、金型10
のキャビティ11に溶融樹脂を射出する射出装置1Aと、固
定金型10A が取付けられた固定ダイプレート３と、可動
金型10B が取付けられた移動ダイプレート４と、この移
動ダイプレート４を固定ダイプレート３へ向かって前進
させるための型締装置５と、金型10の可動コア12を所定
の範囲で任意の位置に移動させるとともに当該位置に停
止させる金型移動装置20とが設けられている。

【００４０】射出装置1Aは、射出シリンダ16の内部に供
給された樹脂ペレットを、図示しないスクリュで混練し
ながら可塑化し、樹脂ペレットを可塑化した溶融樹脂
を、先端に設けられたノズル17から射出するものであ
る。スクリューには、圧縮比２．５以下のものを用いる
ことができ、ノズル17としては、口径５mm以上のものを
採用できる。移動ダイプレート４は、型締め用の油圧シ
リンダ装置６が固定された固定プレート７および固定ダ
イプレート３の間に架け渡されたタイバー８に沿って摺
動自在に設けられたものである。型締装置５は、油圧シ
リンダ装置６のピストンロッド6Aが連結されたトグル機
構９を有し、油圧シリンダ装置６の押圧力をトグル機構
９で増力して移動ダイプレート４を前進させ、これによ
り、可動金型10B を固定金型10A に密着させ、金型10の
閉鎖を行うものである。

【００４１】金型移動装置20は、可動コア12をキャビテ
ィ11に対して前進させることで、キャビティ11に射出さ
れた溶融樹脂に圧縮力を加え、かつ、可動コア12を後退
させることで、キャビティ11を拡張するものであり、移
動ダイプレート４と、可動金型10B との間に介装されて
いる。また、金型移動装置20は、可動コア12を進退させ
ることにより、可動コア12の成形面と、固定金型10A の
成形面とのクリアランスを任意に変更することが可能な
キャビティクリアランス変更手段でもある。金型移動装
置20には、可動コア12の移動方向に対して傾斜した傾斜
面21A, 22Aをそれぞれ有するとともに、これらの傾斜面
21A, 22Aを互いに当接させた一対の傾斜部材21, 22と、
可動コア12の移動方向に対して直交する平らな表面を有
するベースプレート23と、移動ダイプレート４および可
動金型10B を連結する金型装着ベース24と、可動コア12
および傾斜部材22を連結する圧縮プレート25とが設けら
れている。

【００４２】このうち、傾斜部材21は、移動ダイプレー
ト４に取り付けられたベースプレート23の表面に沿って
摺動可能とされるとともに、油圧シリンダ装置26によ
り、可動コア12の移動方向に対して直交する方向に駆動
されるようになっている。ここで、傾斜部材22の傾斜面
22A の両端縁には、傾斜部材21の移動方向に沿った立ち
上がり部22B が設けられている。この立ち上がり部22B
の内側には、立ち上がり部22B の長手方向に延びる溝22
C が設けられている。一方、立ち上がり部22B の内側面
に接する傾斜部材21の側面には、傾斜部材22の溝22C と
嵌合する突条21B が設けられいる。これにより、油圧シ
リンダ装置26のピストンロッド26A を前進させると、傾
斜部材21が傾斜部材22を押圧し、可動コア12が前進する
一方、油圧シリンダ装置26のピストンロッド26A を後退
させると、傾斜部材21が傾斜部材22を引き寄せ、可動コ
ア12が後退するようになっている。

【００４３】このような金型移動装置20に油圧を供給す
るために、油圧ユニット30が設けられ、さらに、この油
圧ユニット30を制御し、金型移動装置20に所望の動作を
行わせるための制御装置31が設けられている。この制御
装置31は、デジタルシーケンサ等のシーケンス制御回路
を有するものであり、可動コア12をキャビティ11に対し
て段階的に前進後退させ、所定の位置に一時停止させた
後に、後退させる等、任意の異なる動作を連続的に行わ
せるように設定することが可能となっている。

【００４４】次に、本実施形態の成形動作（成形手順）
について説明する。まず、金型10および金型移動装置20
を、図１の如く、一般的な射出成形機１に装着するとと
もに、図示しないホッパに所定の原材料を投入する。そ
して、射出装置1Aの射出シリンダ16内に樹脂ペレットを
供給した後、射出成形機１を起動し、射出シリンダ16内
の樹脂ペレットの可塑化および混練を開始する。この射
出シリンダ16内では、樹脂ペレットの可塑化および混練
を充分行うことにより、成形品51を成形するのに必要な
量の溶融樹脂を得るとともに、溶融樹脂内の無数のガラ
ス繊維を、均一に分布させ、かつ、互いに充分絡み合っ
た状態にし、スプリングバック現象が発生しやすい状態
にする。

【００４５】ここで、原材料となる樹脂ペレットは、ポ
リプロピレンを主原料とし、全長が２〜１００mmの範囲
にされた繊維含有熱可塑性樹脂ペレットである。この樹
脂ペレットには、その全長に等しい長さの補強用ガラス
繊維が、互いに平行に配列された状態となって全体の２
０〜８０重量％含有されている。一方、原材料として、
前述の樹脂ペレットと、補強用ガラス繊維を含まない他
の樹脂ペレットとを混合した混合物を採用する場合に
は、補強用ガラス繊維が当該原材料全体の５〜７０重量
％の範囲で含有されているものを採用できる。

【００４６】また、原材料には、必要に応じて、当該原
材料１００重量部に対して３重量部以下の発泡剤を含有
させることができる。ここで、発泡剤の添加は、発泡剤
を含有するマスターバッチペレットを、前述の樹脂ペレ
ットに混入することで行う。なお、発泡剤を含むマスタ
ーバッチペレットとしては、例えば、商品名：ポリスレ
ンＥＶ３０６Ｇ（永和化成工業株式会社製）、商品名：
ポリスレンＴＳ−１８２（永和化成工業株式会社製）等
を採用できる。

【００４７】また、金型10の可動コア12には表皮面材52
を装着し、この後、型締装置５を作動させて、移動ダイ
プレート４を固定ダイプレート３に向かって移動させ、
図１の如く、固定金型10A に可動金型10B を当接させて
金型10を閉鎖する。次いで、金型移動装置20を作動さ
せ、図３（Ａ）に示されるように、可動コア12を位置Ｌ
に移動し、キャビティ11の厚さ寸法ＴをT1にする。この
状態で、射出装置1Aから溶融樹脂を金型10内に射出し、
溶融樹脂の全射出量がキャビティ11内に射出されたら、
溶融樹脂の射出を完了する。ここで、位置Ｌに静止した
可動コア12が形成するキャビティ11の厚さT1は、厚さT1
となったキャビティ11が、溶融樹脂の全射出量に相当す
る容積よりも拡大されるように設定される。従って、溶
融樹脂は、充填する溶融樹脂に応じた容積よりも拡大さ
れたキャビティ11に射出される。これにより、表皮面材
52にかかる溶融樹脂の圧力は、キャビティ11の容積を溶
融樹脂の量に対応させた場合よりも小さくなる。とく
に、ゲート15および表皮面材52の距離が拡大されている
ため、射出の初期に表皮面材52に直接衝突する溶融樹脂
の圧力は低圧になる。

【００４８】また、溶融樹脂の射出を開始したら、金型
移動装置20を作動させ、図３（Ｂ）に示されるように、
可動コア12を位置Ｍまで前進させ、キャビティ11の厚さ
寸法ＴをT2にする。ここで、位置Ｍに静止した可動コア
12が形成するキャビティ11の厚さT2は、厚さT2となった
キャビティ11が、溶融樹脂の充填が完了するように設定
される。このような可動コア12の前進により、キャビテ
ィ11内の溶融樹脂は圧縮されてキャビティ11に完全に充
満され、表皮面材52に向かって押圧されるようになり、
これにより、溶融樹脂を表皮面材52に付着させることが
できる。また、溶融樹脂は、金型10の成形面、とくに、
固定金型10A の成形面に向かって押圧されて密着するよ
うになり、成形面に倣ったスキン層が溶融樹脂の表面に
形成される。なお、可動コア12の前進は、溶融樹脂の射
出完了前、直後、或いは、射出完了から所定時間が経過
した後に開始することができる。

【００４９】可動コア12が位置Ｍに到達したら、再び金
型移動装置20を作動させ、図３（Ｃ）に示されるよう
に、キャビティ11が積層成形品50に応じた容積となる位
置Ｎまで可動コア12を後退させ、当該キャビティ11の厚
さ寸法ＴをT3にする。可動コア12を後退させると、スプ
リングバック現象により、溶融樹脂内で押し潰されてい
たガラス繊維の弾性的な復元力で溶融樹脂が膨張し、溶
融樹脂の内部に無数の空隙が発生し、使用した原材料の
量よりも容積が大きく軽量化された積層成形品50が成形
される。

【００５０】この可動コア12の後退は、溶融樹脂の射出
完了前であってもよく、または、射出直後であってもよ
く、あるいは、射出完了から所定時間が経過した後であ
ってもよい。射出完了後に可動コア12を後退させる場合
には、金型温度により多少異なるが、射出完了から可動
コア12の後退開始までの時間を、０〜１０秒の範囲で設
定することができる。ここで、可動コア12の後退速度Vr
は、０．０５〜１００mm／秒の範囲、好ましくは、０．
０５〜５０mm／秒の範囲で設定することができる。

【００５１】積層成形品50を充分冷却するのに必要な所
定時間が経過したら、型締装置５を作動させて移動ダイ
プレート４を後退させ、金型10を開く。そして、金型10
の内部から成形品51の表面に表皮面材52が貼着された積
層成形品50を取り出し、成形を完了する。以降、必要に
応じて、以上のような成形作業を繰り返す。

【００５２】このような成形手順で得られる積層成形品
50は、重量が軽量化されるうえ、引っ張り強度、剛性お
よび耐熱性等の機械的特性に優れ、かつ、外観品質も確
保される。また、このような積層成形品50の成形品51内
部に相互に連続する多数の空隙を確実に形成するため、
成形品51は、溶融樹脂を１．３〜６倍の範囲に膨張させ
たものとされ、より好ましくは、溶融樹脂を１．５〜５
倍の範囲に膨張させたものである。そして、スプリング
バック現象で成形時に溶融樹脂を所望の大きさまで膨張
させることを容易にするとともに、耐衝撃性や剛性等の
機械的特性を向上するために、成形品51の中に含まれる
繊維の平均繊維長は、２〜２０mmの範囲にされている。

【００５３】前述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果が得られる。すなわち、所定長さ以上の補強用
繊維を所定量以上包含する原材料を用いるため、成形時
にスプリングバック現象が確実に発生し、溶融樹脂を充
分膨張させることができるとともに、強度を確保するの
に充分な量の補強用繊維を含有させることができるか
ら、積層成形品50の強度確保および充分な軽量化の両方
を達成することができる。

【００５４】原材料の繊維含有熱可塑性樹脂ペレットと
しては、全長が２〜１００mmの範囲にされるとともに、
前記全長と等しい長さの補強用繊維が、互いに平行に配
列された状態となって全体の２０〜８０重量％含有され
たものを採用したので、射出装置1Aで充分可塑化して
も、含まれる繊維が破断されることが少なく、繊維長が
確保されるようになり、補強用繊維を含まない他の樹脂
ペレットと混合しても、成形時にスプリングバック現象
が確実に発生し、溶融樹脂を充分膨張させることが可能
となる。従って、繊維含有熱可塑性樹脂ペレットと、補
強用繊維を含まない樹脂ペレットとの混合比を適宜調節
することで、補強用繊維の含有率を、５〜７０重量％の
範囲内で任意に調節することが可能となり、必要となる
含有率の達成が容易となり、所望の軽量化率や機械的特
性を備えた積層成形品50を得ることができる。

【００５５】さらに、溶融樹脂の射出を開始してから可
動コア12を前進させる、つまり、キャビティ11が拡大さ
れた状態で溶融樹脂の射出を開始するので、表皮面材52
にかかる溶融樹脂の圧力、とくに、射出の初期に直接表
皮面材52に衝突する溶融樹脂の圧力を低減できる。従っ
て、溶融樹脂の圧力による表皮面材52の損傷や潰れを防
止できるので、表皮面材52特有の触感および外観等を良
好な状態のまま維持できる。

【００５６】そして、樹脂の射出の前に、可動コア12を
位置Ｌに移動させておくことにより、溶融樹脂の全射出
量に相当する容積よりも拡大されるようにキャビティ11
の厚さT1を設定し、この状態で溶融樹脂を射出したの
で、表皮面材52にかかる溶融樹脂の圧力を、通常の射出
成形において表皮面材52にかかる圧力よりも大幅に低減
できるから、表皮面材52を一層確実に保護できる。

【００５７】また、溶融樹脂の射出を開始してから、キ
ャビティ11の厚さ寸法ＴがT2になるように可動コア12を
位置Ｍまで前進させ、キャビティ11を積層成形品50に相
当する容積よりも縮小させることにより溶融樹脂を圧
縮、充填したので、溶融樹脂が表皮面材52に押し付けら
れて密着するから、表皮面材52を成形品51と確実に一体
化できる。さらに、溶融樹脂を圧縮させることで、溶融
樹脂が金型10の成形面に押し付けられるので、金型10の
成形面、とくに、固定金型10A の成形面に倣ったスキン
層が溶融樹脂の表面に形成されるから、外観品質に優れ
た積層成形品50が得られる。

【００５８】そして、予め成形前に表皮面材52が装着さ
れた金型10を用いるので、成形品51の成形と同時に表皮
面材52を成形品51と一体化できるようになり、表皮面材
52の貼着工程を省略できるから、表面が表皮面材52で被
覆された積層成形品50の製造工程を大幅に簡略化でき
る。

【００５９】さらに、キャビティ11内に溶融樹脂を射出
して成形するので、リブ等を有する複雑な形状の積層成
形品50でも簡単に成形できるうえに、成形時間を従来の
プレス成形よりも短縮できるから製造効率を高められ
る。また、金型10を閉じてから溶融樹脂を金型10内に射
出するので、バリの発生を防止できる。さらに、スプリ
ングバック現象を利用して樹脂を膨張させるので、原材
料に多量の発泡剤を配合しなくてもよくなるから、発泡
剤による品質低下を防止できる。

【００６０】さらに、所定の膨張率を達成できる量の補
強用繊維を含有させることができない等の場合、必要に
応じて、原材料１００重量部に対して３重量部以下の発
泡剤を混入させるようにしたので、スプリングバック現
象だけでは、充分な樹脂の膨張が期待できなくとも、ス
プリングバック現象による樹脂の膨張が発泡剤の発泡に
より補われ、樹脂を充分膨張させることができる。しか
も、混入される少量の発泡剤は、スプリングバック現象
による樹脂の膨張を補完するだけの分量であるので、従
来の発泡成形のように、内部に独立した気泡や大きな中
空部が形成されず、強度、剛性および耐熱性等の機械的
特性を何ら損なうことがない。

【００６１】また、積層成形品50について、剛性や強度
等の機械的特性の向上および軽量化の両方が達成できる
ことから、当該積層成形品50を自動車等の輸送機械の部
品として利用すれば、その機械的効率等を向上できるう
え、ケーブルトラフ等の建築土木部材として利用すれ
ば、その軽量性から設置作業等を容易に行えるようにで
きる。

【００６２】

【実施例】次に、本発明の効果を具体的な実施例に基づ
いて説明する。 ［実施例１］本実施例１では、前記実施形態に基づき、
前述の金型10、射出成形機１および成形手順を用いて成
形を行い積層成形品50を得た。具体的には、以下のよう
な原材料、金型、射出成形機および射出手順を採用し
た。 ａ) 原材料：繊維含有ポリプロピレンペレットを単独で
用いた。 ・当該ペレットの組成； ガラス繊維 ； ４０重量％ ポリプロピレン ； ５８重量％ マイレン酸変性ポリプロピレン ； ２重量％ ・当該ペレットの全長 ； １５mm ・ガラス繊維の長さ ； １５mm

【００６３】ｂ) 金型：前記実施形態の金型において、
次に示す寸法を有する矩形平板状の積層成形品50を成形
するものを用いた。 ・積層成形品50の幅寸法Ｗ ； ６００mm ・積層成形品50の奥行き寸法Ｄ ； ３００mm ・積層成形品50の厚さ寸法 ； 可動コアの移動により寸法可変。 ・成形時の金型温度 ； ３０℃ ｃ) 射出成形機：前記実施形態の射出成形機において次
の条件設定を行った。 ・スクリュー圧縮比 ； １．８ ・ノズルの口径 ； １０mm ・溶融樹脂の温度 ； ２５０℃（射出シリンダ内） ｄ）表皮面材：図４に示されるように、シート状のバッ
キング材53に、無数の柔毛54が植えられた表皮面材52A
（厚さ；２．５mm）を用いた。

【００６４】ｅ) 成形手順：前記実施形態の手順におい
て、次の〜に示す工程を含んだ手順（図３参照のこ
と）を採用した。 溶融樹脂を射出する前に、射出装置1Aにより、予め
厚さＴが４．５mmとされたキャビティ11の容積に相当す
る樹脂を可塑化・計量しておく。また、金型10の可動コ
ア12に表皮面材52A を装着し、金型10を閉じて金型10の
可動コア12を位置Ｌまで前進させて静止させておく。こ
こで、位置Ｌは、キャビティ11の厚さT1が２０mmとなる
ように設定した。この状態で、溶融樹脂の全量を金型10
内に射出した。 溶融樹脂の射出を開始したら、この樹脂の射出と並
行して、可動コア12を位置Ｍまで前進させた。位置Ｍ
は、キャビティ11の厚さT2が４．５mmとなるように設定
した。また、可動コア12の前進速度は、樹脂の射出が完
了した後に可動コア12が位置Ｍに到達する速度に設定し
た。 可動コア12が位置Ｍに達してから３秒経過した後、
可動コア12を位置Ｎまで後退させ、この状態で溶融樹脂
の冷却・固化を行った。位置Ｎは、キャビティ11の厚さ
T3が２０mmとなるように設定した。

【００６５】［実施例２］前記実施例１における条件を
以下のように変更したうえで、前記実施例１と同様にし
て積層成形品50を得た。 ・射出成形機のスクリュー圧縮比 ： ２．５ ・射出成形機のノズルの口径 ： ６mm ・キャビティ11の厚さT3 ： １４mm

【００６６】［実施例３］前記実施例１における条件を
以下のように変更したうえで、前記実施例１と同様にし
て積層成形品50を得た。 ａ) 原材料：繊維含有ポリプロピレンペレットおよびポ
リプロピレンペレットをガラス繊維含有量が３０重量％
となるようにドライブレンドした原材料１００重量部
に、発泡剤を０．３重量部添加（発泡剤を３０重量％含
むマスターバッチペレット［商品名：ポリスレンＥＶ−
３０６Ｇ（永和化成工業株式会社製）を１重量部添
加］）したものを用いた。 ・繊維含有ポリプロピレンペレットの組成： ガラス繊維 ； ６０重量％ ポリプロピレン ； ３８重量％ マイレン酸変性ポリプロピレン ； ２重量％ ・当該ペレットの全長 ； ８mm ・ガラス繊維の長さ ； ８mm ・ポリプロピレンペレットのメルトインデックス（Ｍ
Ｉ） ；６０ｇ／１０分（２３０℃，２．１６kgｆ ）

【００６７】ｂ) 金型：前記実施例１と同様な金型を用
い、金型温度２０℃とした。 ｃ）表皮面材：図５に示されるように、約１５倍に発泡
させたポリプロピレン発泡体55に塩化ビニル製のレザー
56を貼着した表皮面材52B （厚さ；３mm）を用いた。 ｅ) 成形手順：前記の工程における溶融樹脂の射出量
を、厚さＴが３．０mmとされたキャビティ11の容積に相
当する量とした。また、前記の工程における位置Ｍを
キャビティ11の厚さT2が５．７mmとなるように設定し、
前記の工程における位置Ｎをキャビティ11の厚さT3が
１５mmとなるように設定した。

【００６８】［比較例１］前記実施例１における条件を
以下のように変更したうえで、前記実施例１と同様にし
て積層成形品を得た。 ａ）成形手順：前記の工程を含む可動コア12を位置Ｎ
に後退させる工程を省略し、可動コア12を位置Ｍまで前
進させたままの状態で樹脂を冷却した。

【００６９】［比較例２］前記実施例１における条件を
以下のように変更したうえで、前記実施例１と同様にし
て積層成形品を得た。 ａ) 成形手順：前記の工程における位置Ｌをキャビテ
ィ11の厚さT1が４．５mmとなるように設定し、可動コア
12を前進させないで（前記の工程を省略）、そのまま
前記の工程により、可動コア12を位置Ｎまで移動させ
た。

【００７０】［比較例３］前記実施例１における条件を
以下のように変更したうえで、前記実施例１と同様にし
て積層成形品を得た。 ａ）成形手順：前記，の工程において、可動コア12
を進退させないで、つまりキャビティ11の厚さT1＝T2＝
T3＝２０mmとして、成形を行った。

【００７１】［比較例４］本比較例４では、繊維含有樹
脂ペレットに含まれる補強用繊維として、スプリングバ
ック現象が期待できない短繊維を用いるとともに、樹脂
の膨張を促すために発泡剤を添加した。具体的には、前
記実施例３における条件を以下のように変更したうえ
で、前記実施例１と同様にして積層成形品を得た。 ａ）原材料：原材料として繊維含有ポリプロピレンペレ
ットを単独で用い、この繊維含有ポリプロピレンペレッ
ト１００重量部に発泡剤を１．５重量部添加（発泡剤を
３０重量％含むマスターバッチペレット［商品名：ポリ
スレンＥＶ−３０６Ｇ（永和化成工業株式会社製）を５
重量部添加］）した。 ・繊維含有ポリプロピレンペレットの組成： ガラス繊維 ； ３０重量％ ポリプロピレン ； ６９重量％ マイレン酸変性ポリプロピレン ； １重量％ ・当該ペレットの全長 ； ３mm ・ガラス繊維の長さ ； ０．６１mm

【００７２】以上の実施例１〜３および比較例１〜４で
得た各製品（積層成形品）について、製品の膨張倍率、
製品中のガラス繊維の平均繊維長、冷却時間、製品の状
態（製品の表皮の状況、外観、膨張状況）をそれぞれ評
価した。その結果を表１に示す。各項目の評価方法は、
次に示す通りである。

【００７３】〔製品の膨張倍率〕次式から膨張倍率αを
求め、この膨張倍率αに基づいて各製品（積層成形品）
の膨張の程度を評価した。 α＝Ｖ・ρ／Ｗ Ｖ：表皮面材を除いた成形品の容積 ρ：原材料の平均密度 Ｗ：射出した（金型に充填した）樹脂の重量

【００７４】〔製品中のガラス繊維の平均繊維長〕製品
を灰化し、残ったガラス繊維を取り出して、万能投影機
により、倍率１０倍で直接印画紙に焼き付けた。この
後、ガラス繊維の繊維長をデジタイザーにより測定し、
約５０００本のガラス繊維の重量平均繊維長を求めた。

【００７５】〔冷却時間〕各実施例１〜３および各比較
１〜４において、冷却時間が１０秒間隔で異なる積層成
形品を複数成形し、各積層成形品について、熱膨張や熱
収縮等が生じていない積層成形品を合格品として評価
し、合格品を得るために必要な最短の冷却時間を求め
た。

【００７６】〔製品の状態〕各製品の表皮を目視により
観察し、かつ手で触ることにより、外観および触感を含
む表皮の状況を評価した。また、製品の裏面（表皮面材
とは反対側の面）の平滑性を含む各製品の外観を目視に
より観察し、その外観品質を評価した。そして、各製品
の中央部を切断し、その切断面を目視により観察し、大
きな中空部の有無およびその内部の膨張状況を評価し
た。

【００７７】

【表１】

【００７８】実施例１，２によれば、表皮面材の良好な
状態を維持できるとともに、溶融樹脂が充分に膨張して
製品の軽量化が充分達成できるうえ、外観品質の優れた
製品が得られることが判る。実施例３によれば、原材料
中のガラス繊維の量が前記実施例１より少なくても発泡
剤により充分な膨張倍率を確保できるので、製品の充分
な軽量化を達成できるとともに、表皮面材の状態の維持
および優れた外観品質の確保のいずれもが前記実施例１
と同等に達成できるうえ、冷却時間の短縮を達成できる
ことがわかる。また、これらの実施例１〜３では、繊維
破断を回避できたために高い膨張倍率を確保できたこと
から、補強用繊維の繊維長が前記各実施例の繊維長程度
の場合に、繊維破断を防止するためには、例えば、ノズ
ルの口径を５mm以上にするとともにスクリューの圧縮比
を３．０以下にするのが好ましいことがわかる。

【００７９】一方、比較例１では、可動コア12を後退さ
せなかったので、樹脂の膨張が認められず、軽量化を達
成できないことがわかる。比較例２では、表皮面材にか
かる樹脂の圧力が高いため、植毛が潰れて表皮面材特有
の触感および外観が損なわれることがわかる。比較例３
では、可動コア12を進退させなかったため、ショートシ
ョットが発生し、所期の製品が得られなかった。比較例
４では、原材料中のガラス繊維の繊維長が短いことか
ら、膨張が不十分であることがわかる。

【００８０】以上、本発明について好適な実施形態およ
び実施例を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施
形態および実施例に限られるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変
更が可能である。例えば、金型としては、通常の射出圧
縮成形機に用いられる金型のように、可動金型および移
動型（可動コア）の動きが左右方向のものを用いてもよ
く、或いは、上下方向に進退するものを用いてもよい。
また、樹脂ペレットの主剤となる熱可塑性樹脂として
は、ポリプロピレンに限らず、プロピレン−エチレンブ
ロック共重合体、ポリエチレン等のポレオレフィン系樹
脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ
樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネ
ート系樹脂、ポリ芳香族エーテルまたはチオエーテル系
樹脂、ポリ芳香族エステル系樹脂、ポリスルホン系樹脂
およびアクリレート系樹脂でもよく、ガラス繊維強化成
形品が形成できる熱可塑性樹脂であれば、具体的な組成
は適宜選択できる。また、樹脂ペレットに含有される補
強繊維としては、ガラス繊維に限らず、セラミック繊
維、無機繊維、金属繊維および有機繊維等でもよく、繊
維の具体的な選定は、実施にあたり適宜行えばよい。

【００８１】さらに、表皮面材は、植毛を有するものお
よびレザーを張ったものに限定されず、樹脂成形品の表
面に張られる既存の各種表皮面材を用いることができ、
具体的な表皮面材の種類は実施にあたって適宜選択すれ
ばよい。

【００８２】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、成形品の
形状によらず、強度、剛性および耐熱性等の機械的特性
に優れた積層成形品の軽量化を達成できるうえ、多量の
発泡剤を必要とすることなく積層成形品を効率よく製造
できる。また、表皮面材の良好な状態を維持したまま表
皮面材および成形品を簡単に一体化でき、外観品質に優
れた繊維強化樹脂の積層成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機を一部破
断して示す側面図。

【図２】前記実施形態で成形される積層成形品を一部破
断して示す平面図。

【図３】前記実施形態の成形手順を説明するための図。

【図４】本発明の実施例における実施例１，２および比
較例１〜３で用いる表皮面材を示す断面図。

【図５】本発明の実施例における実施例３および比較例
４で用いる表皮面材を示す断面図。

【符号の説明】

10 金型 10A 固定金型 10B 可動金型 11 キャビティ 12 可動コア（移動型） 50 積層成形品 51 成形品 52，52A ，52B 表皮面材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 23:00 101:12 105:04 105:12 307:04 309:08 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長さが２〜１００mmの範囲にされた補強用
   繊維を包含する繊維含有熱可塑性樹脂ペレットが含まれ
   るとともに、前記補強用繊維が当該原材料全体の５〜７
   ０重量％とされた原材料と、内部のキャビティに対して
   進退可能となった移動型を備えた金型とを用い、予め成
   形前に成形品の表面を被覆するための表皮面材が装着さ
   れた前記金型に、前記原材料を可塑化した溶融樹脂を射
   出することにより、表皮面材が一体化された積層成形品
   の成形を行う繊維強化樹脂の積層成形方法であって、 前記金型のキャビティ内への前記溶融樹脂の射出を開始
   してから、前記キャビティ内の前記溶融樹脂を圧縮する
   ために、前記移動型を前進させた後、前記金型のキャビ
   ティを成形品に応じた容積に拡張することを特徴とする
   繊維強化樹脂の積層成形方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の繊維強化樹脂の積層成形
   方法において、前記原材料には、当該原材料１００重量
   部に対して３重量部以下の発泡剤を含有させることを特
   徴とする繊維強化樹脂の積層成形方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の繊維強化
   樹脂の積層成形方法において、前記原材料は、全長が２
   〜１００mmの範囲にされるとともに、前記全長と等しい
   長さの補強用繊維が、互いに平行に配列された状態とな
   って全体の２０〜８０重量％含有された前記繊維含有熱
   可塑性樹脂ペレットを含むとともに、前記補強用繊維が
   当該原材料全体の５〜７０重量％とされていることを特
   徴とする繊維強化樹脂の積層成形方法。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の繊維強化樹脂の積層成形方法において、前記補強用繊
   維は、ガラス繊維および炭素繊維のいずれか一方である
   ことを特徴とする繊維強化樹脂の積層成形方法。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
   の繊維強化樹脂の積層成形方法において、前記繊維含有
   熱可塑性樹脂ペレットに含まれる熱可塑性樹脂は、ポリ
   プロピレン系の合成樹脂であることを特徴とする繊維強
   化樹脂の積層成形方法。
6. 【請求項６】請求項１に記載の繊維強化樹脂の積層成形
   方法により成形されたことを特徴とする繊維強化樹脂の
   積層成形品。
7. 【請求項７】請求項６に記載の繊維強化樹脂の積層成形
   品において、前記溶融樹脂を１．３〜６倍の範囲に膨張
   させたことを特徴とする繊維強化樹脂の積層成形品。
8. 【請求項８】請求項６または請求項７に記載の繊維強化
   樹脂の積層成形品において、含まれる補強用繊維の平均
   繊維長が２〜２０mmの範囲にあることを特徴とする繊維
   強化樹脂の積層成形品。