JPS63194918A - 結晶性熱可塑性樹脂成形品の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は結晶性熱可塑性樹脂より、高性能成形品を得る
成形方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、結晶性熱可塑性樹脂より成形品を得る方法として
射出成形法やプレス成形法などが行なわれている。前者
の成形法は樹脂が流動化する温度（融点以上）に樹脂を
加熱溶融し、型締めされた１組の金型の空隙（キャビテ
ィー）中へ射出充填し、金型への伝熱冷却により固化さ
せた後、金型を型開きして射出成形品を取り出す成形法
であり、後者は押出しスクリューを備えた加熱シリンダ
ー中で加熱流動化された樹脂をプレス金型間に供給し、
あるいはガラス繊維などの強化用繊維マットなどに熱可
塑性樹脂を含浸・保持したシート（プランクンをプレス
金型間に供給し、次いで樹脂の瀉′ＨＩＩ濡廖より高い
温度にて只締を行ない、樹脂を金型間に流動充填して冷
却固化させた後、金型を型開きしプレス成形品を取り出
す方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの成形法はいずれも目的とする製品形状を有する
金型間のキャビティーに溶融した樹脂を供給充填し、キ
ャビティー内で静置状態で冷却し固化させる方法であり
、注型法と本質的に変わらず、高度の分子配向など構造
形成に基づ（高度の力学的性能の発現は期待できない。

本発明の目的は、結晶性熱可塑性樹脂を用いて高度に改
良された力学的性能を発現する成形品を提供するための
改良された成形方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記の目的を達成するために種々の成形方
法及び成形条件について、樹脂の熱特性解析との関連に
おいて鋭意検討の結果、成形過程の特定の段階において
特定の条件で圧延加工を加えることにより、成形品の力
学的特性が著しく増大することを認め本発明に至った。

即ち本発明−は融点より高い温度で加熱溶融した結晶性
熱可塑性樹脂又は該樹脂を含む複合体を開かれた金型間
に供給し、該樹脂が特定の湿度範囲に冷却された時点で
加圧型締めを行う、ことにより該樹脂を圧延し、更に脱
型可能な状態まで冷却後に脱型することを特徴とする成
形品の製造方法である。

本発明において圧延湿度範囲は極めて重要であり、用い
られる樹脂の示差走査熱量測定（Ｄ８０）において固体
樹脂を昇温速度１０℃／分の条件で加熱したとぎに示す
結晶融解吸熱ピーク温度（ＴＭと略す）より低温で、か
つ溶融樹脂を降温速度ｌＯ℃／分の条件で冷却したとぎ
に示す結晶発熱ピーク温度（Ｔｃと略す）以上で該樹脂
が流動性を示す湿度範囲であることが必要である。この
範囲を越えて高い温度で型締圧延を行っても分子鎖の緩
和が激しく配向固定が効果的に進まないためか、得られ
た成形物の力学的性能は、従来公知の射出成形あるいは
プレス成形法で得られたものと大差なく、その向上は認
められない。−万、この範囲より低い温度で型締圧延を
行う場合、著しく高い型締圧力を必要とするばかりか、
しばしば材料の破壊を生じる。また材料の破壊を避ける
ためには圧延倍率に制約があり、力学的性能の向上程度
は低（なる。更に樹脂の流動性も著しく不良となり、適
用可能な成形品の形状にも大きな制約が生じる。

本発明において一般に圧延倍率が高くなるに従い性能向
上効果は大きくなる。圧延倍率を圧延前後の成形品の厚
さにて定義すると、その圧延倍率は２倍を境にして極め
て効果が顕著に生じることが認められている。好ましい
圧延倍率は３〜１０倍である。

本発明に適用可能な樹脂は結晶性の熱可塑性樹脂である
。それらを例示すると、例えばポリエチレン、ポリプロ
ピレンなどの結晶性ポリオレフィン、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリエチレンテレフタレート、全芳香族ポ
リエステルなどの結晶性ポリエステル、ナイロン−６、
ナイロン−６゜６などの結晶性ポリアミド、結晶性ポリ
エーテル、エチレン−ビニルアルコール樹脂などの結晶
性オレフィン−ビニルアルコール共重合体、ボリフエニ
レンサルフフイドなどの結晶性ポリサルファイドなどが
好適な例として挙げられる。これらの樹脂はそれぞれ単
独でも本発明の成形法に供せられるが、２種以上の樹脂
を混合して供することもよい。更に、これらの樹脂は必
要に応じ種々の添加剤や配合材を添加又は配合すること
も可能である。

それらはガラス繊維、炭素繊維などの強化繊維、タルク
、マイカ、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、硫酸バ
リウムなどのフィラー又は強化物質、酸化防止剤、離型
剤、結晶化促進剤、顔料、帯電防止剤、紫外線吸収剤な
どの各種添加剤である。

ガラス繊維等の強化繊維が例えばマット、織布、不織布
等の布帛状形態であり、該強化繊維の布帛状物中に樹脂
を保持させた複合材のようなものであっても本発明の成
形法に供することが可能である。

た後、該樹脂を伝熱等により冷却可能であり、次いで該
金型の加圧型締めを行うことにより圧延が可能な、例え
ば射出圧縮成形機、押出しプレス機、スタンピング成形
機を用いることにより行うことができる。開かれた金型
間へ樹脂を供給する方法としては、特に限定されず、射
出法又は押出し法いずれであってもよい。また前記の強
化繊維等よりなる布帛状物中に溶融した樹脂が保持され
た状態で供給することもできる。

実施例および比較例Ｉ 圧延温度が成形品性能に与える影響を調べる為に、射出
圧縮成形機を用いて圧延倍率（圧延前の厚ざ÷圧延後の
厚さ）を４倍として圧延温度を変更してテス）ｋｌ〜テ
ストＮａ５の試験および比較として一般的な射出成形で
のテストＮａ６の試験を実施した。

ポリプロピレンＪ−１０５Ｇ（商標名、宇部興産製〕を
射出圧縮成形機を用いて、シリンダ一温度２１０℃、射
出圧力８００　ｋｙ／ａｌの条件で、金型温度６０℃で
金型間が１０ｍ開き、溶融樹脂の温度が測定できるよう
に温度センサーを取り付けた１５０ｍｍＸ　１５０ｍｍ
、厚さ２．５　ｒｒｍの製品がとれる金型間に溶融樹脂
をフィルムゲートより射出した後、開かれた金型内で溶
融樹脂の温度を低下させ、完全充填に必要な圧縮圧力で
樹脂温度を５点変更して圧縮賦形し、２０秒間保圧した
後脱型してテストＮα１〜テスト魚５の５種の成形品を
得た。比較としてポリプロピレンＪ−１０５Ｇを一般的
な射出成形条件で閉じられた金型中へ射出成形してテス
トＮα６の成形品を得た。

該成形品よりフィルムゲートの流れ方向（以下ＭＤと略
す）、流れ方向に直角な方向（以下ＴＤと略す）よりフ
イゾット衝撃強度測定サンプルを切り出し、ＪＩ８−に
−７１１０に準じてノツチ付アイゾツト衝撃強度を、Ｍ
Ｄ方向より曲げ性能測定サンプルを切り出し、ＪＩ８−
に−７２０３に準じて曲げ強さ、曲げ弾性率を測定し、
その結果を第１表に示した。ざらにポリプロピレンＪ−
１０５０ペレットを１０℃／分の昇降温速度で昇降温示
差走査熱量測定を行なったところ、昇温時の結晶融解吸
熱ピーク温度（ＴＭ）が１６６℃であり、降温時の結晶
発熱ピーク温度（Ｔｃ）が１０７℃であった。テス）Ｎ
ｉｌｌは本発明の範囲よりはずれたＴｃ以下の温度での
圧延であり５００ｋＱ／ｄｉの圧力で１．７倍しか圧延
できなく、性能的にも劣っていた。テストＮａ２〜テス
トＮα４は本発明の範囲内のＴＭ−Ｔｃ間での圧延であ
り、曲げ性能、アイゾツト衝撃強度、面方向性ともに優
れており、明らかにＴＭ−Ｔｃ間の温度で圧延賦形する
方法で性能が向上し特にテスト石２ではアイゾツト衝撃
強度がテストＮａ６の１０倍以上あった。テスト魔５は
本発明の範囲よりはずれたＴＭ以上の温度での圧延であ
り、面方向性はないが性能的にテストＮα６と変らなか
った。テスト魔６は一般的な射出成形の方法によるもの
であり、面方向性かあり、特にアイゾツト衝撃強度が低
かった。

実施例および比較例■ 射出圧縮成形機を用いて結晶性熱可塑性樹脂の種類によ
る差を見る為に圧延倍率４倍で圧延温度を変更してテス
ト魔７〜テストＮａ１２の試験を実施した。

６ナイロン１０１３Ｂ（商標名、宇部興産製）およびポ
リブチレンテレフタレートであるノバデュール５０１０
　（商標名、三菱化成製）を射出圧縮成形機を用いてシ
リンダ一温度２４０℃、射出圧力ｓ　ｏ　ｏｋｇ／ｄｉ
の条件で、金型温度８０℃の他は実施例Ｉと同一な方法
で、各樹脂ともに温度を３点ずつ変更して、射出圧縮賦
形を行ないテスト魚７〜テストＮＱ１２の６ｉ形品を得
た。該成形品より実施例Ｉと同様に性能測定サンプルを
切り出し、同様な方法で性能を測定（但し６ナイロンに
ついては絶乾状態の性能を測定］し、測定結果を第１表
に示した。ざらに６ナイロン１０１３Ｂベレツト及びポ
リブチレンテレフタレートであるノバデュール５０１０
ベレットについて実施例Ｉと同様な条件で示差走査熱量
測定を行ない、６ナイロン１０１３ＢのＴＭは２２４℃
、ＴＣは１６７℃であり、ポリブチレンテレフタレート
であるノバデュール５０１０のＴＭは２２５℃、Ｔｃは
１７５℃であった。

テストＮα７とテストｋｌＯは本発明の範囲よりはずれ
たＴｃ以下の温度での圧延であり、５００　ｋｙｌｃｌ
の圧力をかけても２倍しか圧延出来なく、成形品に割れ
が入って性能測定ができなかった。テストＮα８とテス
トＮα１１は本発明の範囲内のＴＭ−Ｔｃ間での圧延で
あり、曲げ性能、アイゾツト衝撃強度ともに優れており
、明らかに結晶性熱可塑性樹脂の種類が変ってもＴＭ−
Ｔｃ間の温度で圧延賦形する方法で性能が向上した。テ
ストＮα９とテストぬ１２は本発明の範囲よりはずれた
ＴＭ以上の温度での圧延であり、面方向性はないが曲げ
性能、アイゾツト衝撃強度ともに劣っていた。

実施例および比較例■ 成形方法および圧延倍率が成形品性能に与える影響を調
べる為に押出しプレス方式で圧延温度を一定として圧延
倍率を変更してテス）Ｎａｘ３〜テストＮα１６の試験
および比較として押出しシート化したテストＮα１７の
試験を実施した。

高密度ポリエチレンであるハイゼックス２２００Ｊ（商
標名、三井石油化学製）を樹脂温度か調節できる温度セ
ンサーを取り付けたブロック用ダイ付き定量型可動式押
出機に供給し、押出機シリンダ一温度１８０℃でポリエ
チレンを溶融し、ブロック用ダイを通過する樹脂温度を
１２０’Ｃとしてブロック用ダイから吐出される樹脂の
厚さ、サイズを４点変更して、１００トン圧縮プレス機
に取り付けた金型温度５０℃で１５０ｍｍＸ１ｓｏｍｍ
、厚さ２．５調の製品がとれる開かれた金型間に供給し
、初圧がかかった時の樹脂ブロックの温度を１２０’Ｃ
にフントロールして直ちに完全賦形できるプレス圧力で
２０秒間圧縮プレスを行ないテス）Ｎα１３〜テス）Ｎ
α１６の４種の圧延倍率の異なった成形品を得た。比較
として高密度ポリエチレンであるハイゼックス２２００
Ｊを押出し機−シート引取機を用いて厚さ２．５閣のテ
ストＮａ１７のシートを製造した。

該成形品およびシートより実施例■と同様に性能測定サ
ンプルを切り出し、同様な方法で性能を測定し、測定結
果を第１表に示した。

ざらに高密度ポリエチレンであるハイゼックス２２００
Ｊベレットについて実施例Ｉと同様な条件で示差走査熱
量測定を行ったところ、ＴＭは１３５℃でありＴｃは１
１３℃であった。

テスト魚１３〜１６は本発明の範囲であるＴＭ〜Ｔｃ間
の温度でかつ２倍以上の圧延であり、圧延倍率が高くな
るとともに曲げ性能が向上し、特に４倍圧延以上ではア
イゾツト衝撃強度は１０倍以上になり、実施例Ｉ、実施
例■の射出圧縮成形法と比較しても成形方法による差は
なかった。テストＮ（１１７は比較としての圧延されて
ない押し出しシートであり、面方向性があり、特にアイ
ゾツト衝撃強度が低かった。

実施例および比較例■ 結晶性熱可塑性樹脂に補強材を配合した場合の影響を調
べる為にスタンピング成形法で圧延倍率約４倍で圧延温
度を変更してテストＮａ１８〜テストＮα２１の試験を
実施した。

ポリプロピレンＪ−１０５Ｇを押出機−シート引取機を
用いて厚さ約１−のシートとし、市販のガラス長繊維マ
ットとガラス含有量が１０重量パーセントになるように
組み合わせ積層し、平板加熱プレス機を用いて２２０℃
の温度でガラス繊維にポリプロピレンを含浸せしめ、厚
さ７．５ｍｍのスタンピング成形用ブランクを作成した
。該ブランク中のガラス繊維量を灼熱残量法で測定した
ところ１０、！ｌ量パーセントであった。該スタンピン
グ成形用ブランクを８．７ａ１１角に切断して、遠赤外
線ヒーターで形が崩れないように中心部名溶解した後直
ちに１００トン圧縮プレス機に取り付けた金型温度６０
℃で１５０ｇＸ１５０ｍ、厚さ２．５柵の製品がとれる
開かれた金型間に供給して、樹脂温度を熱電対で測定し
ながら低下させ、樹脂温度を４点変更して、完全賦形で
きるプレス圧力で３０秒間スタンピング成形を行ないテ
ストＮα１８〜テス）Ｎｌ１２１の４種の成形品を得た
。ざらに該スタンピング成形用ブランクについて実施例
Ｉと同様な条件で示差走査熱量測定を行なったところＴ
Ｍ１６４℃、Ｔｃ　１１４℃であった。

該成形品より実施例Ｉと同様に性能測定サンプルを切り
出し、同様な方法で性能を測定し、測定結果を第１表に
示した。

テスト＆１８は使用したポリプロピレンについて本発明
の範囲よりはずれたＴｃ以下の温度での圧延であり、４
５０ｋｇ／ｃＩＫの圧力をかけても１．５倍しか圧延で
きな（、成形品に割れが入り性能的にも劣っていた。テ
ストｋ１９と２０は本発明の範囲内のＴＭ−Ｔｃ間の圧
延であり、曲げ性能、アイゾツト衝撃強度、面方向性と
もに優れていた。テストＮａ２１は本発明の範囲よりは
ずれたＴＭ以上の温度でのスタンピング成形であり、テ
ストＮα１９．２０に較べて明らかに性能的に劣ってい
た。

以下余白 〔発明の効果〕 前記の如く本発明は従来公知の結晶性熱可塑性樹脂を用
いた従来公知の溶融成形法に於いて、樹脂冷却過程の特
定の湿度範囲に於いて圧延を施すことを特徴とする改良
された成形法を提供するものであるが、本発明の方法に
より得られた成形品は従来公知の方法で得られる成形品
に比較して耐衝撃性、剛性、強度などの力学的特性にき
わめて顕著な改善効果が発現すると共に、その結果は従
来公知のロールによる冷間圧延加工などに見られる一次
元の方向性はなく、面状に等方な、力学的性能を与える
ものである。

本発明の方法は従来公知の射出成形ないしは射出圧縮成
形法、プレス成形法すなわち押出ブレス成形法またはス
タンピング成形法などの成形法に付加・改良を加えるこ
とにより工業的実施が容易であり、その産業上の利用効
果はきわめて大きいものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）融点より高い温度で加熱溶融した結晶性熱可塑性樹
   脂又は該樹脂を含む複合体を開かれた金型に供給し、該
   樹脂を冷却し、示差走査熱量測定による融解吸熱ピーク
   の温度より低温でかつ結晶化発熱ピークの温度以上の流
   動性を示す湿度範囲において加圧型締めを行うことによ
   り該樹脂を圧延し、更に脱型可能な温度まで冷却し、脱
   型することを特徴とする成形品の製法。 ２）加圧型締めによる該樹脂の圧延倍率が２倍以上であ
   る特許請求の範囲第１項記載の成形品の製法。 ３）非晶性熱可塑性樹脂が結晶性ポリエステル、結晶性
   ポリアミド、結晶性ポリオレフィン、結晶性オレフィン
   −ビニルアルコール共重合体、結晶性ポリエーテルおよ
   び結晶性ポリサルファイドからなる群より選択された１
   種又は２種以上の樹脂である特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の成形品の製法。